FR3049792A1 - Système satellitaire comprenant des terminaux à saut de faisceaux communiquant avec plus d'une passerelle - Google Patents
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Abstract
Un système de communication par satellite inclut un satellite configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d'abonnés en utilisant une commutation de faisceau dans le domaine temporel, et une seconde pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles. Le satellite inclut un réseau d'acheminement de spectre qui est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, de sorte qu'un faisceau ponctuel, qui met en œuvre une commutation de faisceau, pour une communication à des terminaux d'abonnés, communique avec différents faisceaux d'alimentation (et par conséquent, différentes passerelles) à différents instants, au cours d'une période de commutation.
Description
SYSTÈME SATELLITAIRE COMPRENANT DES TERMINAUX A SAUT DE FAISCEAUX COMMUNIQUANT AVEC PLUS D’UNE PASSERELLE
La présente divulgation a trait à une technologie destinée aux systèmes de communication par satellite.
Les systèmes de communication par satellite incluent généralement un ou plusieurs satellites et un ensemble de terminaux au sol. De tels systèmes fonctionnent généralement dans le respect de règlements qui affectent une bande passante de fréquence de fonctionnement pour un service de communication spécifique, et spécifient, entre autres choses, une densité spectrale de puissance de signal maximale des signaux de communication rayonnés vers le sol. Un marché croissant existe en ce qui concerne la fourniture de services de communication à haut débit de données à des consommateurs individuels et à des petites entreprises qui peuvent être mal desservis par les services terrestres conventionnels, ou ne pas être en mesure de payer pour de tels services. Des systèmes de communication par satellite ont été proposés pour fournir de tels services de communication à haut débit de données. Toutefois, la conception d’un système de satellite permettant de répondre à ces besoins représente un défi. À cette fin, l’invention a trait à un système de communication par satellite, comprenant un satellite configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant un faisceau de domaine temporel, dans lequel le satellite est configuré de manière à fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite inclut un réseau d’acheminement de spectre qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels.
Selon d’autres aspects avantageux de la présente invention, le système de communications par satellite comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le réseau d’acheminement de spectre inclut un canaliseur numérique ; - le système de communication par satellite, dans lequel : - le réseau d’acheminement de spectre inclut un canaliseur numérique ; la première pluralité de faisceaux ponctuels est divisée en groupes de commutation ; - le satellite inclut en outre un système d’antenne et une matrice de sélection en communication avec le canaliseur numérique et le système d’antenne ; - le système d’antenne fournit la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; - le canaliseur numérique effectue un acheminement entre la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; et - la matrice de sélection commute un débit parmi les faisceaux ponctuels dans un même groupe de commutation. - le satellite est configuré de manière à commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation selon un plan de commutation ; et le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’une période de commutation, de sorte qu’un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux reçoit une bande passante à de multiples époques au cours de la période de commutation, le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques au cours de la période de commutation ; - le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques au cours de la période de commutation, tandis que le faisceau spécifique reste sur un emplacement de terminal d’abonnés spécifique ; - le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, en fournissant une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’un premier ensemble d’époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique est sur un emplacement sur une surface de la planète, et en fournissant une communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique reste sur remplacement sur la surface de la planète ; - le second ensemble d’une ou plusieurs époques est entrelacé avec le premier ensemble d’époques ; le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, tandis qu’un faisceau ponctuel spécifique du premier ensemble de faisceaux ponctuels reste sur un emplacement spécifique ; - le satellite est configuré de manière à ; - commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; - modifier une configuration du réseau d’acheminement de spectre au cours du plan de commutation en orbite tandis que le satellite se déplace par rapport à une zone de couverture ; et - modifier, en orbite, la manière dont les faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels sont multiplexés avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels ; - le satellite est configuré de manière à : commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; chaque époque incluant une durée d’activité, une fenêtre d’arrivée tardive, un temps de reconfiguration de charge utile et une fenêtre d’arrivée anticipée ; au cours de la durée d’activité d’une époque en cours, transmettre des données pour l’époque en cours ; au cours du temps d’arrivée tardive, transmettre des données qui sont arrivées en retard pour l’époque en cours ; au cours du temps de reconfiguration de charge utile, modifier des trajets d’acheminement dans le réseau d’acheminement de spectre pour une époque successive ; et au cours de la fenêtre d’arrivée anticipée, transmettre des données qui sont arrivées en avance pour l’époque successive ; - le satellite est un satellite non géostationnaire ; - le satellite comporte en outre des satellites supplémentaires qui, conjointement avec le satellite, forment une constellation de satellites non géostationnaires qui sont chacun configurés de manière à fournir une première pluralité distincte de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant un faisceau de domaine temporel, et à fournir une seconde pluralité distincte de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles, les satellites incluant chacun un réseau d’acheminement de spectre respectif qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité respective de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité respective de faisceaux ponctuels ; - chaque satellite de la constellation présente une même carte de faisceaux ; et chaque satellite de la constellation est configuré de manière à se déplacer le long d’une même trajectoire orbitale ; L’invention a également trait à un procédé d’exploitation d’un système de communication par satellite, comprenant les étapes ci-dessous consistant à : fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels à partir d’un satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des terminaux d’abonnés à mesure que le satellite se déplace à travers une surface de la planète ; mettre en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels ; fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels à partir du satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des passerelles à mesure que le satellite se déplace à travers la surface de la planète ; fournir une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un premier ensemble d’époques tandis que le faisceau ponctuel spécifique est sur un emplacement sur la surface de la planète ; et fournir une communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique reste sur remplacement sur la surface de la planète.
Selon d’autres aspects avantageux de la présente invention, le procédé d’exploitation d’un système de communications par satellite comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le premier ensemble d’époques est entrelacé avec le second ensemble d’une ou plusieurs époques ; - l’étape de mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels indut l’étape consistant à déplacer un débit entre les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; et le procédé comportant en outre l’étape consistant à modifier la configuration du satellite non géostationnaire entre la fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et le premier faisceau ponctuel, et la fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et le second faisceau ponctuel, au cours du plan de commutation, en orbite, tandis que le satellite se dépiace par rapport à la surface de la planète ; - l’étape de mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluraiité de faisceaux ponctuels comporte l’étape consistant à déplacer un débit entre les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; chaque époque incluant une durée d’activité, une fenêtre d’arrivée tardive, un temps de reconfiguration de charge utile, et une fenêtre d’arrivée anticipée ; et dans lequel le procédé comporte en outre les étapes ci-dessous dans lesquelles ; - au cours de la durée d’activité d’une époque en cours, le satellite transmet des données pour l’époque en cours ; - au cours du temps d’arrivée tardive, le satellite transmet des données qui sont arrivées en retard pour l’époque en cours ; - au cours du temps de reconfiguration de charge utile, le satellite configure ses trajets d’acheminement pour une époque successive ; et - au cours de la fenêtre d’arrivée anticipée, le satellite transmet des données qui sont arrivées en avance pour l’époque successive. - les étapes de fourniture d’une première pluralité de faisceaux ponctuels, de mise en oeuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels, de fourniture d’une seconde pluralité de faisceaux ponctuels, de fourniture de la communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel, et de fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel, sont mises en oeuvre séparément et simultanément par de multiples satellites utilisant une même carte de faisceaux et se déplaçant le long d’une même trajectoire orbitale. L’invention a également trait à un satellite, dans lequel le satellite est un satellite non géostationnaire configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés et à fournir une seconde pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite est configuré de manière à mettre en œuvre un multiplexage de domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux sur une période de commutation, de sorte qu’un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux reçoit une bande passante à de multiples époques au cours de la période de commutation, le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques, au cours de la période de commutation.
Selon un autre aspect avantageux de la présente invention ; - le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques, au cours de la période de commutation, tandis que le faisceau spécifique du premier ensemble de faisceaux ponctuels reste sur un emplacement spécifique ; la première pluralité de faisceaux correspond à des faisceaux ponctuels divisés en des groupes de commutation ; - le satellite inclut en outre un système d’antenne, un canaliseur numérique et une matrice de sélection en communication avec le canaliseur numérique et le système d’antenne ; - le système d’antenne fournit la première pluralité de faisceaux ponctuels ; - le canaliseur numérique effectue un acheminement entre la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; et - la matrice de sélection commute un débit parmi les faisceaux ponctuels dans un même groupe de commutation.
Ces caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, fournie uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma de principe décrivant un mode de réalisation d’une partie d’un système de communications par satellite ;
La figure 2 est un schéma de principe illustrant un satellite et son système d’antenne ; La figure 3 illustre une carte de faisceaux pour un champ de vision ;
La figure 4 est une carte du monde, montrant une constellation de satellites non géostationnaires ;
La figure 5 est une carte du monde, montrant les cartes de faisceaux pour onze satellites non géostationnaires ;
La figure 6 est un schéma de principe d’un mode de réalisation d’une charge utile de communication pour un satellite non géostationnaire ;
La figure 7 est un schéma de principe d’un mode de réalisation d’un canaliseur numérique ;
La figure 8 illustre un mode de réalisation exemplaire d’un plan de fréquence de liaison montante pour des faisceaux éloignés de l’équateur ;
La figure 9 illustre un mode de réalisation exemplaire d’un plan de fréquence de liaison descendante pour des faisceaux éloignés de l'équateur ;
La figure 10 est une carte de faisceaux illustrant un mode de réalisation d’une affectation de couleurs (bande de fréquence + polarisation) pour des faisceaux ponctuels ;
La figure 11 illustre un plan de fréquence de liaison montante exemplaire pour des faisceaux au niveau de l’équateur ;
La figure 12 illustre un plan de fréquence de liaison descendante exemplaire pour des faisceaux au niveau de l’équateur ;
La figure 13 illustre une carte de faisceaux ;
La figure 13A est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d’exploitation d’une constellation de satellites avec différents plans de fréquence et différents plans de commutation entre des faisceaux au niveau de l’équateur et des faisceaux éloignés de l’équateur ;
Les figures 14A et 14B illustrent des cartes de polarisation de faisceaux exemplaires ; Les figures 15A, 15B, 15C, 15D, 15E et 15F illustrent des cartes de faisceaux exemplaires ;
La figure 15G est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d’exploitation d’un système de communications par satellite, incluant une modification de fréquences pour des terminaux d’abonnés, ne nécessitant pas de modification de polarisation à mesure que les satellites se déplacent par rapport aux terminaux d’abonnés ;
La figure 15H est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d’exploitation d’un système de communications par satellite, incluant une mise en œuvre de transferts intercellulaires de satellites ;
Les figures 16A, 16B et 16C illustrent des cartes de faisceaux exemplaires ;
Les figures 17A, 17B, 17C, 17D et 17E illustrent des cartes de faisceaux exemplaires ;
La figure 18 est un diagramme de temporisation décrivant une commutation de faisceau dans le domaine temporel ;
La figure 19 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel ;
La figure 20A illustre une carte de faisceaux exemplaire montrant des groupes de commutation éloignés de l’équateur ;
La figure 20B illustre une carte de faisceaux exemplaire montrant des groupes de commutation au niveau de l’équateur ;
La figure 21 illustre une table fournissant une affectation exemplaire de groupes de commutation éloignés de l’équateur ;
La figure 22 illustre une table fournissant une affectation exemplaire de groupes de commutation au niveau de l’équateur ;
La figure 23 illustre une carte de faisceaux exemplaire montrant le champ de vision, représentant un instant temporel, et indiquant graphiquement quel sous-ensemble de faisceaux ponctuels des divers groupes de commutation est actif dans l’époque en cours :
La figure 24 décrit une partie d’un exemple d’un plan de commutation de faisceau ;
La figure 25 illustre une temporisation pour un mode de réalisation d’une supertrame ; La figure 26 illustre le contenu d’un mode de réalisation d’une supertrame ;
La figure 27 illustre un exemple d’une charge utile d’une supertrame ;
La figure 28 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant des instants de transmission d’échantillons ;
La figure 29 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel avec une constellation de satellites non géostationnaires en mesure de modifier dynamiquement des plans de commutation de faisceau ;
La figure 30 décrit une partie d’un exemple d’un plan de commutation de faisceau, et illustre un multiplexage temporel de passerelles ;
La figure 31 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel et de multiplexage temporel de passerelles ;
La figure 32 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel sur un satellite ;
La figure 33 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant un satellite qui est configuré de manière à mettre en œuvre un plan de commutation de faisceau qui, au cours d’une période de commutation, fournit un débit à un premier faisceau ponctuel pour une durée temporelle agrégée, sur la base d’affectations de bande passante à la première passerelle et au premier ensemble de terminaux d’abonnés ;
La figure 34 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus destiné à mettre en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel en tenant compte des besoins en termes de bande passante du terminal d’abonnés et de la passerelle ;
La figure 35 est un graphique décrivant un exemple de partage de capacité en divisant des époques ou des unités de capacité sur la base des besoins en termes de bande passante calculés au prorata ;
La figure 36 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur un même satellite ;
La figure 37 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de passerelle pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur un même satellite ;
La figure 38 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de passerelle pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur un même satellite ;
La figure 39 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de terminal d’abonnés pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire du terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur un même satellite ;
La figure 40 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de terminal d’abonnés pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire du terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur un même satellite ;
La figure 41 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels de différents satellites ;
La figure 42 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de passerelle pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur différents satellites ;
La figure 43 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de terminal d’abonnés pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire du terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur différents satellites ;
La figure 44 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant deux passerelles en coopération opérant au sein de faisceaux de commutation et communiquant avec des faisceaux de commutation.
La figure 45 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire de passerelles entre des satellites, où les passerelles opèrent au sein de faisceaux de commutation et communiquent avec des faisceaux de commutation ;
Les figures 46A, 46B, 46C et 46D illustrent des champs de vision des deux satellites se déplaçant sur des zones de couverture ;
La figure 47 illustre une partie d’un système de communication par satellite, montrant une passerelle se connectant à des faisceaux ponctuels orientables des deux satellites en vue de mettre en œuvre un transfert intercellulaire ;
La figure 48 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire pour des passerelles communiquant avec des faisceaux ponctuels orientables des satellites dans la constellation ;
Les figures 49A, 49B, 49C, 49D et 49E illustrent un champ de vision d’un satellite se déplaçant sur des régions de couverture à mesure que le satellite entre en orbite autour de la Terre ;
La figure 50 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de synchronisation de temporisation pour le système de communication par satellite ;
La figure 51 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de synchronisation d’une passerelle avec un satellite ;
La figure 51A illustre un signal de balise exemplaire ;
La figure 52 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de synchronisation d’un terminal d’abonnés avec une passerelle ;
La figure 53 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus mis en œuvre par des passerelles pour déterminer automatiquement un emplacement d’un satellite.
Présentation du système
Un système de communication par satellite est proposé lequel comporte une constellation de satellites non géostationnaires en orbite autour de la Terre, une pluralité de passerelles et une pluralité de terminaux d’abonnés (également appelés « terminaux »). Les terminaux d’abonnés communiquent avec les passerelles par le biais des satellites, à mesure que les satellites se déplacent en orbite. Les satellites fournissent chacun une pluralité de faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre une commutation - autrement dit un repointage dans une autre direction - de faisceau dans le domaine temporel et une pluralité de faisceaux ponctuels orientables destinés à communiquer avec les passerelles et les terminaux d’abonnés. Le système peut être utilisé pour fournir un accès au réseau Internet ou à d’autres réseaux, des services téléphoniques, des services de vidéoconférence, des communications privées, des services de radiodiffusion, ainsi que d’autres services de communication.
Dans un mode de réalisation, un satellite est œnfiguré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant une commutation de faisceau dans le domaine temporel, et une seconde pluralité de faisceaux ponctuels (faisceaux d’alimentation) adaptés pour une communication avec des passerelles. Le satellite inclut un réseau d’acheminement de spectre qui est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, de sorte qu’un faisceau ponctuel, qui met en oeuvre une commutation de faisceau, pour une communication à des terminaux d’abonnés, communique avec différents faisceaux d’alimentation (et par conséquent, différentes passerelles) à différents instants, au cours d’une période de commutation.
La figure 1 est un schéma de principe illustrant une partie d’un système de communications par satellite qui inclut un ou plusieurs satellites. La figure 1 illustre un satellite 201, lequel est un satellite non géostationnaire. Un satellite géostationnaire se déplace dans une orbite géosynchrone (présentant une période de rotation synchrone avec celle de la rotation de la Terre) dans le plan de l’équateur, de sorte qu’il reste stationnaire par rapport à un point fixe sur la surface de la Terre. Cette orbite est souvent atteinte à une altitude de 22 300 milles (35 900 km) au-dessus de la Terre ; toutefois, d’autres altitudes peuvent également être utilisées. Un satellite non géostationnaire est un satellite qui n’est pas un satellite géostationnaire, et qui n’est pas dans une orbite qui amène le satellite à rester stationnaire par rapport à un point fixe sur la surface de la Terre. Parmi les exemples de satellites non géostationnaires citons, mais sans s’y limiter, les satellites en orbites basses (« LEO »), les satellites en orbites moyennes (« MEO ») ou les satellites en orbites elliptiques fortement excentriques (« HEO »). Bien que la figure 1 n’illustre qu’un satellite, dans certains modes de réalisation (tels que décrits ci-dessous), le système inclura de multiples satellites, auquel cas l’expression « constellation de satellites » sera utilisée.
Dans un mode de réalisation, un satellite 210 comporte un bus (à savoir, un astronef), et une ou plusieurs charges utiles, notamment une charge utile de communication. Le satellite peut également inclure plusieurs sources d’alimentation, par exemple des batteries, des panneaux solaires, et un ou plusieurs systèmes de propulsion, afin de faire fonctionner le bus et la charge utile. Le satellite comprend un système d’antenne qui fournit une pluralité de faisceaux, notamment des faisceaux ponctuels orientables et des faisceaux ponctuels non articulés, pour communiquer avec des terminaux d’abonnés et des passerelles.
Un terminal d’abonnés est un dispositif qui communique par voie hertzienne avec un satellite, généralement destiné à être utilisé par un ou plusieurs utilisateurs finaux. L’expression « terminal d’abonnés » peut être utilisée pour faire référence à un terminal d’abonnés unique ou à plusieurs terminaux d’abonnés. Un terminal d’abonnés est adapté en vue d’une communication avec le système de communication par satellite, notamment le satellite 201. Les terminaux d’abonnés peuvent inclure des terminaux d’abonnés fixes et des terminaux d’abonnés mobiles, notamment, mais sans s’y limiter, un téléphone cellulaire, un combiné sans fil, un modem sans fil, un émetteur-récepteur de données, un récepteur de radiomessagerie ou de détermination de position, ou un radiotéléphone mobile, une liaison terrestre cellulaire, une jonction, un dispositif de stockage ou de calcul informatique d’entreprise, un dispositif aérien, un dispositif maritime ou une tête de ligne d’un réseau local isolé. Un terminal d’abonnés peut être portatif, portable (notamment les installations embarquées dans des véhicules tels que les voitures, les camions, les bateaux, les trains, les avions, etc.) ou fixe, le cas échéant. Un terminal d’abonnés peut être appelé « dispositif de communication sans fil », « station mobile », « unité mobile sans fil », « utilisateur », « abonné », « terminal » ou « mobile ».
Le terme « passerelle » peut être utilisé pour faire référence à un dispositif qui communique par voie hertzienne avec un satellite et qui fournit une interface à un réseau, par exemple le réseau Internet, un réseau étendu, un réseau téléphonique ou un autre type de réseau. Dans certains modes de réalisation, les passerelles gèrent les terminaux d’abonnés.
La figure 1 illustre également un centre de commande de réseau 230, lequel inclut une antenne et un modem permettant de communiquer avec le satellite 201, ainsi qu’un ou plusieurs processeurs et une ou plusieurs unités de stockage de données. Le centre de commande de réseau 230 fournit des instructions visant à commander et à exploiter la charge utile de communication par satellite 201, ainsi que toutes les autres charges utiles de communication par satellite dans la constellation. Le centre de commande de réseau 230 peut également fournir des instructions à l’une quelconque des passerelles (par le biais d’un réseau terrestre ou d’un satellite) et/ou à des terminaux d’abonnés.
Dans un mode de réalisation, le satellite 201 est configuré de manière à fournir deux cents faisceaux ponctuels fixes, (c'est-à-dire, des faisceaux non articulés de sorte qu’ils sont fixes par rapport au satellite 201), lesquels utilisent une commutation de faisceau dans le domaine temporel parmi les faisceaux ponctuels. Dans d’autres modes de réalisation, plus ou moins deux cents faisceaux ponctuels peuvent être utilisés pour la commutation de faisceau dans le domaine temporel. Dans un mode de réalisation, les deux cents faisceaux de commutation sont divisés en trente-six groupes de commutation de sorte qu’un seul faisceau dans chaque groupe est actif à un instant donné ; par conséquent, trente-six des deux cents faisceaux ponctuels sont actifs à une instance dans le temps. Outre les deux cents faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel, un mode de réalisation du satellite 201 inclut huit faisceaux ponctuels orientables à 4,2 degrés, utilisés en vue de communiquer avec des passerelles. Dans d’autres modes de réalisation, plus ou moins huit faisceaux peuvent être utilisés. En outre, le satellite 201 inclut six faisceaux ponctuels orientables à 2,8 degrés pouvant avoir une double fonction, à savoir communiquer avec des passerelles et/ou fournir une communication de haute capacité pour des terminaux d’abonnés qui relèveraient sinon des faisceaux de commutation des deux cents faisceaux ponctuels mettant en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. D’autres modes de réalisation peuvent faire appel à des faisceaux ponctuels dimensionnés différemment. À des fins exemplaires uniquement, la figure 1 illustre cinq faisceaux ponctuels : 202, 206, 210, 214 et 218. Le faisceau ponctuel 202 est un faisceau ponctuel orientable de 4,2 degrés qui illumine, ou éclaire, une zone de couverture 204, en vue de communiquer avec une ou plusieurs passerelles 205 par le biais d’une liaison descendante 202d et d’une liaison montante 202u. Le faisceau ponctuel 206 est un faisceau bivalent orientable de 2,8 degrés qui illumine la zone de couverture 208 en vue de communiquer avec une ou plusieurs passerelles 209 et un ou plusieurs terminaux d’abonnés, ST, par le biais de la liaison descendante 206d et de la liaison montante 206u. Le faisceau ponctuel 210 est un faisceau ponctuel orientable de 2,8 degrés qui pourrait être utilisé en vue de communiquer avec des passerelles ou des terminaux d’abonnés, ST, mais dans l’exemple de la figure 1, le faisceau ponctuel 210 illumine la zone de couverture 212 en vue de communiquer avec une ou plusieurs passerelles 213 par le biais de la liaison descendante 21 Od et de la liaison montante 21 Ou. Les deux cents faisceaux ponctuels qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel peuvent être utilisés en vue de communiquer avec des terminaux d’abonnés ou des passerelles. Les faisceaux ponctuels 214 et 218 sont deux exemples des deux cents faisceaux ponctuels non articulés ayant mis en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel. Le faisceau ponctuel 214 illumine la zone de couverture 216 en vue de communiquer avec une ou plusieurs passerelles 217 et un ou plusieurs terminaux d’abonnés, ST, par le biais de la liaison descendante 214d et de la liaison montante 214u. Le faisceau ponctuel 218 illumine la zone de couverture 220 en vue de communiquer avec des terminaux d’abonnés, ST, par le biais de la liaison descendante 218d et de la liaison montante 218u.
La figure 2 est un schéma de principe représentant de manière plus détaillée un mode de réalisation d’un système d’antenne du satellite 201. Par exemple, la figure 2 illustre des antennes 252, 254, 258 et 260 qui fournissent les deux cents faisceaux ponctuels qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. Chacune des antennes 252, 254, 258 et 260 fournit cinquante faisceaux ponctuels. La figure 2 illustre une grappe de sources d’alimentation 262 pointée vers l’antenne 252, une grappe de sources d’alimentation 264 pointée vers l’antenne 254, une grappe de sources d’alimentation 266 pointée vers l’antenne 258 et une grappe de sources d’alimentation 268 pointée vers l’antenne 260. En outre, le satellite 201 inclut six antennes orientables de 2,8 degrés en vue de communiquer avec des passerelles et/ou de fournir des faisceaux de haute capacité pour des terminaux d’abonnés, à savoir les antennes 286, 288, 290, 292, 294 et 296. Le satellite 201 inclut également huit antennes orientables de 4,2 degrés en vue de communiquer avec des passerelles, à savoir les antennes 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282 et 284. Dans un mode de réalisation, les antennes sont mécaniquement orientables. Dans un autre mode de réalisation, une antenne réseau à commande de phase ou un autre moyen peut être utilisé(e) en vue d’orienter électroniquement les faisceaux ponctuels. Le satellite 201 inclut également une antenne 298 destinée à communiquer avec le centre de commande de réseau 230 afin de fournir des données de télémétrie et des instructions au satellite 201, et de renvoyer des données d’état et d’autres données au centre de commande de réseau 230. L’antenne 298, ou l’une quelconque des autres antennes, peut également être utilisée de manière à fournir un signal de balise. Dans certains modes de réalisation, le satellite 201 peut inclure une antenne supplémentaire destinée à fournir le signal de balise. Dans les satellites classiques, le signal de balise fournit, aux terminaux d’abonnés et aux passerelles, un calibre pour déterminer la quantité d’énergie devant être utilisée. Un terminal au sol peut transmettre un signal que le satellite utilisera en vue de générer une liaison descendante correspondante, lequel peut alors être comparé à l’intensité du signal de balise, et il peut ensuite ajuster sa puissance vers le haut ou vers le bas afin d’obtenir une correspondance avec le signal de balise. Le signal de balise peut également être utilisé en vue de déterminer lorsqu’un satellite n’est pas opérationnel. En outre, des signaux de balise peuvent être utilisés en vue de compenser le décalage par effet Doppler. Étant donné que le terminal sait que le signal de balise est supposé être sur une certaine fréquence, il peut calculer son décalage par effet Doppler sur la base de la réception en cours du signal de balise.
La figure 3 fournit une carte de faisceaux exemplaire pour les deux cents faisceaux ponctuels non articulés du satellite 201 qui mettent en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel. Dans un mode de réalisation, ces faisceaux ponctuels présentent une direction fixe par rapport au satellite 201. Tel que cela peut être constaté, les deux cents faisceaux ponctuels représentés dans la figure 3 sont numérotés de 1 à 200. Dans un mode de réalisation, les faisceaux ponctuels se chevauchent ; par exemple, le contour -5 dB de chaque faisceau ponctuel chevauche le contour -5 dB d’autres faisceaux ponctuels voisins de celui-ci. Tous les faisceaux ponctuels constituent de concert le champ de vision du satellite 201. Le champ de vision du satellite est différent du champ visuel du satellite. Par exemple, le champ de vision représente la zone cible que le satellite peut voir/communiquer sur la base de sa position. Ainsi, la carte de faisceaux entière de la figure 3 correspond au champ de vision. En revanche, le champ visuel correspond à la zone que la charge utile du satellite peut réellement voir à une instance dans le temps. Par exemple, lors de la mise en œuvre d’une commutation de faisceau dans le domaine temporel, seul un sous-ensemble de ces faisceaux ponctuels représentés dans la figure 3 est actif à un instant donné. Le champ visuel est par conséquent inférieur au champ de vision.
Dans un mode de réalisation, le satellite 201 correspond uniquement à un satellite d’une plus grande constellation de satellites mettant en œuvre le système de communication par satellite. Dans un mode de réalisation exemplaire, la constellation de satellites inclut onze satellites, où chaque satellite présente la même structure que celle du satellite 201.
Toutefois, chacun des satellites est programmable indépendamment en vue de mettre en œuvre des plans de commutation de faisceau dans le domaine temporel, identiques ou différents, tel que cela sera expliqué ci-dessous. La figure 4 est une carte du monde illustrant onze satellites MEO 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320 et 322. Dans un mode de réalisation, les onze satellites sont tous en orbite autour de l’équateur. Dans un exemple, les onze satellites se déplacent tous dans la même direction orbitale le long de la même trajectoire orbitale et sont espacés de façon homogène les uns des autres. Étant donné que les satellites sont en orbite MEO, ils sont « non géostationnaires », ce qui signifie qu’ils se déplaceront par rapport à un quelconque emplacement sur la Terre. À mesure que les satellites se déplacent en orbite, les zones de couverture des faisceaux ponctuels de passerelles et d’utilisateurs dériveront à travers la surface de la Terre avec les satellites. Dans un exemple, il existera un taux de dérive de 360 degrés de longitude toutes les six heures, ou d’un degré par minute. Dans un tel mode de réalisation, chaque satellite sera en orbite, une fois passée la même position terrestre, en six heures, ou quatre fois par Jour. Dans un mode de réalisation, le temps nécessaire pour dériver sur la largeur d’un faisceau ponctuel couvrant des terminaux d’abonnés (l’un des deux cents faisceaux ponctuels de commutation de faisceau) est d’environ 2,8 minutes (168 secondes).
La figure 5 illustre la même carte du monde que celle de la figure 4, où les cartes de faisceaux (le champ de vision) pour chacun des satellites sont représentées sur la carte. Par exemple, le satellite 302 projette la carte de faisceaux 350, le satellite 304 projette la carte de faisceaux 352, le satellite 306 projette la carte de faisceaux 354, le satellite 308 projette la carte de faisceaux 356, le satellite 310 projette la carte de faisceaux 358, le satellite 312 projette la carte de faisceaux 360, le satellite 314 projette la carte de faisceaux 362, le satellite 316 projette la carte de faisceaux 365, le satellite 318 projette la carte de faisceaux 366, le satellite 320 projette la carte de faisceaux 368, et le satellite 322 projette la carte de faisceaux 370. Remarquons que les satellites 302-322 sont constamment en mouvement d’ouest en est ; par conséquent, les cartes de faisceaux 350-370 se déplacent également d’ouest en est, et ne sont Jamais stationnaires (dans un mode de réalisation). Tel que cela peut être constaté, des satellites adjacents présentent des cartes de faisceaux adjacentes et des champs de vision adjacents lors de l’exploitation des satellites. Dans un mode de réalisation, les cartes de faisceaux de satellites adjacents se chevauchent de sorte que, parmi les satellites de la constellation, il existe une couverture continue à travers le globe ; toutefois, il peut exister des espaces sans couverture, aux pôles Nord et Sud (où la demande est faible). Autrement dit, la carte de faisceaux de chaque satellite est adjacente à une carte de faisceaux sur le satellite adjacent en vue de fournir une carte de faisceaux composite qui fait le tour la Terre.
La figure 6 est un schéma de principe d’un mode de réalisation d’une charge utile de communication pour le satellite non géostationnaire 201. Dans un mode de réalisation, chacun des satellites 302-322 met en œuvre la même structure et la même conception que le satellite 201 ; par conséquent, la charge utile de la figure 6 sera mise en œuvre sur chacun des satellites 302-322. Traditionnellement, le trajet de communication de la passerelle au terminal d’abonnés par le biais du satellite est appelé le « trajet aller », et le trajet de communication des terminaux d’abonnés à la passerelle par le biais du satellite est appelé le « trajet de retour ». Lorsqu’un satellite est utilisé pour fournir une connectivité à Internet, un utilisateur sur un ordinateur connecté à un terminal d’abonnés enverra une demande de contenu sur Internet à la passerelle par le biais du satellite, et la passerelle fournira, en réponse à cette demande, un accès à Internet. La réponse en provenance du réseau Internet sera fournie à la passerelle et sera ensuite transmise sur le terminal d’abonnés par le biais du satellite.
La structure de la figure 6 met en œuvre tant le trajet aller que le trajet de retour. Les faisceaux de liaison montante sont reçus au niveau de la partie gauche des composants de la figure 6 et les faisceaux de liaison descendante sont fournis au niveau de la périphérie droite des composants de la figure 6. Par exemple, la figure 6 illustre huit antennes à double polarisation orientables de passerelles 400 et six antennes orientables de passerelle/terminal d’abonnés haute capacité avec double polarisation 402 pour recevoir des faisceaux de liaison montante. La figure 6 illustre également les deux cents faisceaux ponctuels non articulés divisés en deux groupes ; cent soixante-dix faisceaux ponctuels 404 illuminant des zones éloignées de l’équateur et trente faisceaux ponctuels 406 illuminant des zones au niveau de l’équateur.
Les huit faisceaux ponctuels orientables de 4,2 degrés de passerelles 400 fournissent seize signaux, à savoir huit signaux dans chaque polarisation (gauche/droite ou horizontale/verticale). Six de ces seize signaux sont fournis à une matrice de sélection 410 qui inclut un ensemble de commutateurs qui sélectionne deux des six signaux d’entrée et fournit ces deux signaux sélectionnés à un amplificateur à faible bruit 412. Dix des seize signaux à double polarisation provenant des antennes 400 sont appliqués directement à une banque d’amplificateurs à faible bruit 412 comprenant des amplificateurs à faible bruit. Remarquons que les antennes 400 de la figure 6 correspondent aux antennes 270-284 de la figure 2. De même, les antennes 402 de la figure 6 correspondent aux antennes 286-296 de la figure 2. Les six antennes orientables de passerelles 402 fournissent douze signaux (six signaux dans deux polarisations). Six de ces signaux sont fournis directement à la banque d’amplificateurs à faible bruit 412, les six autres signaux sont fournis à une matrice de sélection de type « 6:2 », 414, laquelle choisit deux des signaux à fournir à la banque d’amplificateurs à faible bruit 412. Remarquons que la charge utile de satellite inclura un processeur (non représenté) qui commande chacune des matrices de sélection décrites ici. Alternativement, un bus de satellite comprendra un processeur qui commandera les matrices de sélection. Tel que décrit ci-dessus, la banque d’amplificateurs à faible bruit 412 présente vingt signaux d’entrée et, par conséquent vingt signaux de sortie. Quatorze des signaux délivrés en sortie à partir de la banque d’amplificateurs à faible bruit 412 sont fournis à des séparateurs distincts 416. Autrement dit, il existe quatorze séparateurs 416. Chaque séparateur sépare le signal entrant en quatre copies, notées ; F1/3, F2/4, F5/6 et F7/8. Les six autres sorties de l’ampiificateur LNA 412 sont fournies à un ensemble de séparateurs 418 différent séparant le signal en quatre copies étiquetées ; F1/3, F2/4, F7/8 et R-HC. Les sept sorties du séparateur commençant par un « F » font partie du trajet aller. L’unique sortie du séparateur 418 étiquetée « R-SC » fait partie du trajet de retour à partir d’un faisceau ponctuel orientable de haute capacité utilisé pour se connecter à des terminaux d’abonnés. Dans un mode de réalisation, les séparateurs 416 et 418 incluent des filtres pour faire passer les bandes de fréquence de la sortie étiquetée et interrompre toutes les autres fréquences.
Après les séparateurs 416 et 418, les signaux sont envoyés à des matrices appropriées 420, 422, 424, 426 et 428 afin de sélectionner les bandes à utiliser. La matrice de sélection 420 reçoit le signal Fl/3. La matrice de sélection 422 reçoit le signal F2/4. La matrice de sélection 424 reçoit le signal F5/6. La matrice de sélection 426 reçoit le signal R-8C. La matrice de sélection 428 reçoit le signal F7/8. Onze signaux de la sortie de la matrice de sélection 420 sont fournis à un convertisseur-abaisseur 440, lequel fournit sa sortie au canal 442. Les onze signaux de la sortie de la matrice de sélection 422 sont fournis au convertisseur-abaisseur 444, lequel fournit sa sortie à un canaliseur 442. La sortie de la matrice de sélection 424 inclut sept signaux qui sont fournis au convertisseur-abaisseur 446, lequel fournit sa sortie au canaliseur 442. La sortie de la matrice de sélection 426 inclut six signaux qui sont fournis au convertisseur-abaisseur 446, lequel fournit sa sortie au canaliseur 442. La sortie de la matrice de séiection 428 inclut onze signaux qui sont fournis au convertisseur-abaisseur 448, lequel fournit sa sortie au canaliseur 442. Chacune des matrices de sélection inclut une série de commutateurs programmables pour acheminer un sous-ensemble d’entrées vers les ports de sortie.
Les cent soixante-dix faisceaux ponctuels non équatoriaux 404 sont fournis à une matrice de sélection 443 qui choisit vingt-huit faisceaux ponctuels parmi les cent soixante-dix faisceaux ponctuels. C'est-à-dire, un faisceau de chacun des vingt-huit groupes de commutation de faisceau (voir ci-dessous) est choisi. Ces vingt-huit signaux sont envoyés à un amplificateur à faible bruit 444. La moitié des signaux délivrés en sortie à partir de l’amplificateur à faible bruit 444 est fournie aux séparateurs 446. L’autre moitié des signaux est fournie aux séparateurs 448. Chacun des quatorze séparateurs 446 réalise trois copies du signal et délivre en sortie ces trois copies en tant que les signaux F1/3, F2/4 et RTN. Chacun des quatorze séparateurs 448 réalise trois copies de ses signaux entrants respectifs et les délivre en sortie en tant que les signaux F5/6, F7/8 et RTN. Remarquons que les signaux F1/3, F2/4, F5/6 et F7/8 font partie du trajet aller représentant la communication en provenance d’une passerelle dans l’un des cent soixante-dix faisceaux de commutation. Le signal RTN fait partie du trajet de retour, en provenance des terminaux d’abonnés. Remarquons que, dans certains modes de réalisation, chacun des séparateurs présente des filtres passe-bande appropriés. Dans certains modes de réalisation, chacune des matrices de sélection présente des filtres passe-bande appropriés au niveau d’entrées et/ou sorties respectives.
La figure 6 illustre les trente faisceaux ponctuels non articulés de commutation de faisceau proches de l’équateur qui sont fournis à la matrice de sélection 454. Les huit signaux sélectionnés sont fournis à l’amplificateur à faible bruit 456, lequel délivre en sortie un signal étiqueté « RTN ». Remarquons que, dans certains modes de réalisation, chacun des amplificateurs à faible bruit 456, 444 et 412 présente des filtres passe-bande au niveau de son entrée et/ou de sa sortie. En outre, des filtres passe-bande peuvent être utilisés au niveau de chacune des antennes 400, 402, 404 et 406. Sur la base de la sortie des séparateurs 448 et de l’amplificateur à faible bruit 456, trente-six signaux étiquetés « RTN » sont combinés en fréquence dans un multiplexeur 450 qui délivre en sortie neuf signaux. La sortie du multiplexeur 450 est fournie à un convertisseur-abaisseur 452. La sortie du convertisseur-abaisseur 452 est fournie à un canaliseur 442. Chacune des matrices de sélection 410, 414, 420, 422, 424, 426, 428, 443 et 454 inclut des commutateurs qui sont utilisés pour commuter le débit entre les différents faisceaux ponctuels dans les groupes de commutation ou entre différentes bandes à partir des passerelles et des faisceaux ponctuels orientables de haute capacité. Les signaux choisis sont fournis au canaliseur 442 qui est utilisé en vue d’acheminer le spectre entre les liaisons montantes et les liaisons descendantes. Dans un mode de réalisation, le canaliseur 442 est un canaliseur numérique qui est entièrement programmable en orbite. Des détails supplémentaires sur le canaliseur 442 sont fournis ci-dessous relativement à la figure 7. Le canaliseur 442 peut être considéré comme une matrice de commutation ou de routage géante qui est entièrement programmable. La figure 6 montre que le canaliseur 442 fournit quatorze sorties au convertisseur-élévateur 460, quatorze sorties au convertisseur-élévateur 472, huit sorties au convertisseur-élévateur 480, huit sorties au convertisseur-élévateur 490 et vingt sorties au convertisseur-élévateur 502. Remarquons que les convertisseurs-élévateurs 460, 472, 480 et 490 (tous destinés à augmenter la fréquence du signal) sont fournis dans le cadre du trajet aller, tandis que le convertisseur-élévateur 502 est fourni pour le trajet de retour. La sortie de chacun de quatorze convertisseurs-élévateurs 460 est fournie à des filtres 462. La sortie de chacun des quatorze filtres 462 est fournie à des amplificateurs de puissance à semi-conducteurs (SSPA) 464. La sortie de chacun des quatorze amplificateurs SSPA est fournie au multiplexeur 466. La sortie du multiplexeur 466 est fournie à une matrice de sélection de type « 28:170 », 468. Les 170 sorties de la matrice de sélection 468 sont fournies sous la forme des cent soixante-dix faisceaux ponctuels non équatoriaux non articulés de commutation de faisceau 470.
Les sorties respectives des quatorze convertisseurs-élévateurs 472 sont fournies à des filtres individuels 474. La sortie de chacun des quatorze filtres 474 est fournie à des amplificateurs SSPA individuels 476. La sortie de chacun des quatorze amplificateurs SSPA 476 est fournie au multiplexeur 478. La sortie du multiplexeur 478 est fournie à la matrice de sélection 468. La sortie des huit convertisseurs-élévateurs 480 est fournie aux filtres 482. La sortie des huit filtres 482 est fournie aux amplificateurs SSPA individuels 484. La sortie des amplificateurs SSPA 484 est fournie à la matrice de sélection 486. La sortie de la matrice de sélection 486 est fournie sous la forme des trente faisceaux ponctuels de commutation de faisceau non articulés de région équatoriale 488. Remarquons que les amplificateurs SSPA peuvent être désactivés (par exemple, lorsque le satellite est au-dessus de l’océan ou d’une autre zone inhabitée) en vue d’économiser de l’énergie.
La sortie des convertisseurs-élévateurs 490 (qui peuvent faire partie du trajet aller ou du trajet de retour) est fournie aux filtres 492. La sortie des huit filtres 492 est fournie aux amplificateurs SSPA 494. La sortie des huit amplificateurs SSPA 494 est fournie à la matrice de sélection 496. Les douze signaux de sortie en provenance de la matrice de sélection 496 sont fournis au multiplexeur 498. La sortie du multiplexeur 498 est fournie sous la forme des six faisceaux ponctuels de passerelles/terminaux d’abonnés haute capacité orientables de 2,8 degrés, avec double polarisation.
La sortie respective des convertisseurs-élévateurs 502 est fournie aux filtres individuels 504. La sortie respective des vingt filtres 504 est fournie aux amplificateurs SSPA individuels 506. La sortie respective des vingt amplificateurs SSPA 506 est fournie à la matrice de sélection 508, laquelle fournit 42 sorties. Douze des 42 sorties sont fournies au multiplexeur 498, quatorze des 42 sorties sont fournies au multiplexeur 466 et au multiplexeur 478, et seize des 42 sorties sont fournies sous la forme des huit faisceaux ponctuels à double polarisation orientables de passerelle décrits ci-dessus.
Dans un mode de réalisation alternatif, tout ou partie des matrices de sélection peuvent être éliminées en faisant réaliser la sélection/commutation par le canaliseur 442. Dans certains modes de réalisation, la charge utile de la figure 6 peut être entièrement mise en oeuvre simplement par un canaliseur utiliser pour commuter, acheminer et filtrer.
La figure 7 est un schéma de principe décrivant une mise en œuvre exemplaire du canaliseur 442. Les technologies décrites ici sont limitées à une architecture particulière quelconque ou à une mise en œuvre quelconque du canaliseur 442. Le mode de réalisation de la figure 7 ne constitue qu’un exemple pertinent pour la technologie décrite ici et de nombreuses autres configurations sont également utilisables. Des entrées appliquées au canaliseur 442 sont fournies à un module de réception 550, où les signaux peuvent être filtrés, amplifiés, stockés ou simplement reçus. La sortie du module de réception 550 est fournie à un réseau de commutation et réseau de conformation de faisceau 552. La sortie du réseau de commutation et réseau de conformation de faisceau 552 est fournie à un module de transmission 554 qui fournit les sorties du canaliseur 442. Le canaliseur 442 inclut également un module auxiliaire 556, une unité de commande 558 et un générateur d’horloge 560, lesquels sont tous connectés au module de réception 550, au réseau de commutation / réseau de conformation de faisceau 552 et au module de transmission 554. Dans un mode de réalisation, l’unité de commande 558 inclut un ou plusieurs processeurs utilisés en vue de programmer le réseau de commutation / réseau de conformation de faisceau 552. Le générateur d’horloge 560 fournit un signal d’horloge pour mettre en œuvre la temporisation au sein du canaliseur 442. Dans un mode de réalisation, le module auxiliaire 556 est utilisé pour commander les commutateurs du réseau de commutation, ajuster les faisceaux, fournir une analyse de spectre et fournir les modems de liaison montante et de liaison descendante.
Dans un mode de réalisation, les satellites non géostationnaires 302-322 sont chacun configurés de manière à fournir une pluralité de faisceaux ponctuels (décrits ci-dessus) mettant en œuvre un premier plan de fréquence au niveau de l’équateur de la Terre et un second plan de fréquence éloigné de l’équateur de la Terre, où le premier plan de fréquence est différent du second plan de fréquence. Ainsi, lors de l’exploitation de la constellation de satellites non géostationnaires, plusieurs de ces satellites, ou la totalité de ces satellites, au sein de la constellation, communiqueront avec un terminal ou de multiples terminaux au niveau de l’équateur en utilisant des faisceaux ponctuels pour mettre en œuvre le premier plan de fréquence, et plusieurs satellites ou tous les satellites de la constellation communiqueront avec un ou des terminaux différents éloignés de l’équateur en utilisant des faisceaux ponctuels qui mettent en œuvre le second plan de fréquence.
Dans un mode de réalisation, les pians de fréquence au niveau de l’équateur et les plans de fréquence éloignés de l’équateur utilisent tous la bande KA ; toutefois, d’autres bandes peuvent également être utilisées. Les figures 8 et 9 fournissent le plan de fréquence pour les zones éloignées de l’équateur de la Terre, tandis que les figures 11 et 12 fournissent le plan de fréquence pour les zones au niveau de l’équateur. Plus précisément, la figure 8 fournit le plan de fréquence éloigné de l’équateur pour des liaisons montantes. La figure 8 montre la liaison montante utilisant entre 27,50 GHz et 30,00 GHz. Le plan de fréquence inclut trois composants. Le premier composant correspond à la liaison montante « aller » utilisée par des passerelles incluant huit couleurs (bande de fréquence + polarisation) comprenant chacune une bande de fréquence de 500 MHz dans une polarisation (polarisation circulaire gauche, LHCP, ou polarisation circulaire droite, RHCP), étiquetées « FWD1 UL », « FWD2 UL », « FWD3 UL », « FWD4 UL », « FWD5 UL », « FWD6 UL », « FWD7 UL », « FWD8 UL ». Le second composant de la figure 8 inclut le trajet de retour utilisé par des terminaux d’abonnés, lequel inclut huit couleurs, dont chacune correspond à une bande de fréquence de 100 MHz dans une polarisation, étiquetées «RI », « R2 », « R3 », « R4 », « Ria », « R2a », « R3a » et « R4a ». La figure 8 illustre également un plan de fréquence pour le trajet de retour utilisé par des terminaux d’abonnés dans les faisceaux orientables de haute capacité qui comportent quatre couleurs, dont chacune correspond à une bande de fréquence de 225 MHz et à une polarisation (LHCP ou RHCP), étiquetées « RI HC UL », « R2 HC UL », « R3 HC UL » et « R4 HC UL ». La flèche étiquetée « TC » indique la fréquence affectée pour des signaux de commande et de télémétrie.
La figure 9 illustre le plan de fréquence pour la liaison descendante dans les régions éloignées de l’équateur. Le plan de fréquence pour communiquer un faisceau de liaison descendante aux terminaux d’abonnés utilise quatre couleurs, dont chacune présente une bande de fréquence de 500 MHz dans une polarisation (LHCP ou RHCP), étiquetées « FWD DI DL », « FWD D2 DL », « FWD D3 DL » et « FWD D4 DL ». Tel que susmentionné, les cent-soixante-dix faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel peuvent également desservir des passerelles, et ce en utilisant quatre couleurs qui correspondent chacune à des bandes de fréquence de 180 MHz dans une polarisation, et étiquetées, dans la figure 9, « RI FB DL », « R2 FB DL », « R3 FB DL » et « R4 FB DL ». Tel que discuté ci-dessus, le satellite peut inclure des faisceaux orientables de haute capacité pouvant desservir tant les passerelles que les terminaux d’abonnés. La liaison descendante vers les terminaux d’abonnés, dans ces faisceaux orientables de haute capacité, utilise quatre couleurs, qui présentent chacune une bande de fréquence de 400 MHz dans une polarisation, étiquetées, dans la figure 9, « FWD HCl DL », « FWD HC2 DL », « FWD HC3 DL » et « FWD HC4 DL ». Tel que discuté ci-dessus, le satellite peut inclure des faisceaux ponctuels orientables de 4,2 degrés qui communiquent avec des passerelles. Ces faisceaux utiliseront deux couleurs qui incluent chacune une bande de fréquence de 400 MHz dans une polarisation, et comportant huit sous-canaux qui sont étiquetés, dans la figure 9, « R1 », « R2 », « R3 », « R4 », « R1a », « R2a », « R3 » et « R4a ». Lorsque les faisceaux orientables de haute capacité sont utilisés, la liaison descendante peut également faire partie du chemin de retour de faisceaux ponctuels orientables de 4,2 degrés, et inclut une bande de fréquence de 225 MHz dans une polarisation, au sein des 400 spectres disponibles, et étiquetée « R1/2/3/4 HC DL ». Remarquons que, dans un mode de réalisation, le plan de fréquence pour la liaison montante et le plan de fréquence pour la liaison descendante sont construits de sorte que les terminaux d’abonnés et les passerelles utilisent des fréquences différentes. Lorsqu’un faisceau ponctuel spécifique parmi les faisceaux ponctuels mettant en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel dessert une passerelle et des terminaux d’abonnés, les terminaux d’abonnés et la passerelle utilisent des fréquences différentes. La flèche étiquetée « TM » (qui peut être intra-bande ou hors bande) représente des signaux de commande et de télémétrie. Remarquons que, bien que le mode de réalisation exemplaire représenté dans les figures 8 et 9 illustre les deux polarisations sous la forme d’une polarisation circulaire gauche, LHCP, ou d’une polarisation circulaire droite, RHCP, d’autres modes de réalisation peuvent utiliser des polarisations droites et gauches circulaires ou linéaires. Certains modes de réalisation de systèmes de communication par satellite utilisent une polarisation verticale et horizontale.
La figure 10 est une carte de faisceaux qui illustre le même champ de vision que la figure 3, et, par conséquent, la même carte de faisceaux que la figure 3. Cependant, au lieu de représenter des numéros dans chacun des faisceaux ponctuels sur la carte de faisceaux, la figure 10 grise chaque faisceau. L’ombrage de la figure 10 correspond à l’ombrage dans la figure 9. Ainsi, chacun des faisceaux ponctuels se voit affecter une couleur de liaison descendante (bande de fréquence et polarisation) utilisant le plan de fréquence de la figure 9. Par exemple, le faisceau inférieur le plus à gauche dans la rangée 1 présente un ombrage vertical et correspond par conséquent à « FWD D3 DL » et le faisceau supérieur droit dans la rangée 22 présente un ombrage incliné qui correspond à « FWD DI DL ». La figure 10 illustre un plan de réutilisation de quatre couleurs.
Les figures 11 et 12 illustrent le plan de fréquence pour la zone au niveau de l’équateur. Dans un mode de réalisation, différents plans de fréquence sont utilisés au niveau de l’équateur étant donné qu’il est nécessaire d’éviter tout brouillage avec des satellites géostationnaires. La figure 11 représente le plan de fréquence pour la liaison montante. Dans un mode de réalisation, aucun des faisceaux ponctuels orientables ne sera utilisé dans la zone proche de l’équateur. Par conséquent, la zone proche de l’équateur sera uniquement desservie par des faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. La liaison montante dans la région d’équateur inclura huit couleurs, qui présentent chacune une bande de fréquence de 100 MHz dans une polarisation, de sorte que quatre couleurs sont polarisées à gauche et entre 28,60 GHz et 29,10 GHz. Les huit couleurs de la liaison montante dans la région d’équateur sont étiquetées « RI », « R2 », « R3 », « R4 », « RI a », « R2a », « R3a » et « R4a ». Ces bandes de fréquence sont chacune utilisées dans le cadre du trajet de retour mettant en œuvre la communication des terminaux d’abonnés vers le satellite.
La figure 12 illustre le plan de fréquence pour la liaison descendante dans la zone de l’équateur et représente quatre couleurs utilisées pour la liaison descendante « aller ». Chacune des couleurs inclut des bandes de fréquence de 250 MHz dans une polarisation, étiquetées « FWD El », « FWD E2 », « FWD E3 » et « FWD E4 ». Les quatre couleurs sont comprises entre 18,80 GHz et 19,3 GHz.
Par conséquent, des différences en ce qui concerne la liaison descendante au niveau de l’équateur par rapport à la liaison descendante éloignée de l’équateur incluent des couleurs de liaison descendante éloignées de la zone non équatoriale présentant des plages de fréquence deux fois plus grandes. Par exemple, FWD DI DL correspond à 500 MHz entre 18,8 GHz et 19,3 GHz par rapport à FWD El qui correspond à 250 MHz entre 18,8 GHz et 19,05 GHz. FWD D2 DL correspond à 500 MHz entre 19,3 GHz et 19,8 GHz par rapport à FWD E2 qui correspond à 250 MHz entre 19,05 GHz et 19,3 GHz ; FWD D3 DL correspond à 500 MHz entre 18,8 GHz et 19,3 GHz alors que FWD E3 correspond à 250 MHz entre 18,8 GHz et 19,05 GHz ; et FWD D4 DL correspond à 500 MHz entre 19,3 GHz et 19,8 GHz par rapport à FWD E4 qui correspond à 250 MHz entre 19,05 GHz et 19,3 GHz. Alors que les liaisons de retour dans la région équatoriale et la région non équatoriale correspondent toutes deux à des bandes de 100 MHz, les bandes de fréquence pour la région d’équateur sont décalées vers le haut en fréquence ; par exemple, RI dans la figure 8 commence à 28,54 GHz tandis que RI dans la figure 11 commence à 28,6 GHz.
Tel qu’il ressort des figures 8, 9, 11 et 12, le plan de fréquence éloigné de l’équateur inclut des plages de fréquence qui ne sont pas dans le plan de fréquence au niveau de l’équateur ; le plan de fréquence au niveau de l’équateur inclut des plages de fréquence de liaison montante différentes de celles du second plan de fréquence ; le plan de fréquence éloigné de l’équateur inclut des plages de fréquence plus grandes que celles du plan de fréquence au niveau de l’équateur ; le plan de fréquence éloigné de l’équateur inclut plus de plages de fréquence que le plan de fréquence au niveau de l’équateur ; et le plan de fréquence éloigné de l’équateur inclut une bande passante supérieure à celle du plan de fréquence au niveau de l’équateur. Les faisceaux ponctuels au niveau de l’équateur sont uniquement constitués de faisceaux ponctuels non articulés par rapport au satellite et les faisceaux ponctuels éloignés de l’équateur incluent des faisceaux ponctuels non articulés par rapport au satellite et des faisceaux ponctuels orientables.
Lors de l’exploitation de la constellation de satellites non géostationnaires 302-322, de multiples satellites de la constellation communiquant avec un premier terminal au niveau de l’équateur utilisent des faisceaux ponctuels qui mettent en œuvre le plan de fréquence pour l’équateur et de multiples satellites de la constellation communiquant avec un second terminal éloigné de l’équateur utilisent des faisceaux ponctuels qui mettent en œuvre le plan de fréquence pour des régions éloignées de l’équateur (par exemple en utilisant des champs de vision adjacents pour les satellites de la constellation).
La figure 13 illustre le même champ de vision et la même carte de faisceaux que ceux de la figure 3 et de la figure 10 ; cependant, la figure 13 illustre la zone équatoriale et la zone non équatoriale (éloignée de l’équateur). La zone équatoriale correspond au plan de fréquence des figures 11 et 12 et la zone non équatoriale correspond au plan de fréquence des figures 8 et 9. Remarquons que la figure 13 utilise un ombrage pour la zone équatoriale. Si les rangées des faisceaux dans la carte de faisceaux des figures 3, 10 et 13 devaient être numérotées, tel qu’illustré dans les figures 10 et 13, les rangées 10, 11 et 12 feraient référence à la zone équatoriale. Remarquons que la figure 12 utilise un ombrage pour les quatre couleurs du plan de fréquence. Cet ombrage est également utilisé pour affecter chacune des couleurs aux divers faisceaux ponctuels dans la zone équatoriale, tel qu’illustré dans la figure 10.
La figure 13A est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d'exploitation d’une constellation de satellites utilisant différents plans de fréquence et différents plans de commutation (décrits ci-dessous) entre des faisceaux ponctuels au niveau de l’équateur et des faisceaux ponctuels éloignés de l’équateur. Au cours de l’étape 580, le système exploite la constellation de satellites non géostationnaires sur une orbite au niveau de l’équateur. Dans d’autres modes de réalisation, d’autres orbites peuvent être utilisées. Au cours de l’étape 582, chaque satellite de la constellation fournit un premier ensemble de faisceaux ponctuels qui illumine une région sur l’équateur en utilisant un plan de fréquence pour l’équateur, par exemple, le plan de fréquence des figures 11 et 12. Au cours de l’étape 584, chaque satellite de la constellation fournit un second ensemble de faisceaux ponctuels qui illumine une région éloignée de l’équateur en utilisant un plan de fréquence pour des zones non équatoriales. Par exemple, l’étape 584 peut inclure l’utilisation des plans de fréquence des figures 8 et 9 dans la zone non équatoriale de la figure 13. L’étape 582 peut inclure l’utilisation des plans de fréquence des figures 11 et 12 dans la zone équatoriale de la figure 13. Au cours de l’étape 586, chacun des satellites de la constellation survole un terminal au niveau ou à proximité de l’équateur à mesure qu’il parcourt sa trajectoire orbitale le long de l’équateur. À mesure qu’il survole ce terminal, il communique avec ledit terminal en utilisant le premier ensemble de faisceaux ponctuels et le plan de fréquence pour l’équateur. Au cours de l’étape 588, à mesure que chaque satellite de la constellation survole un terminal dans une région éloignée de l’équateur, il communique avec ce terminal en utilisant le second ensemble de faisceaux ponctuels et le plan de fréquence pour des zones non équatoriales (par exemple, la zone non équatoriale). Tel qu’examiné ci-dessus, chacun des onze satellites de la constellation exemplaire illustrés dans la figure 4 traverse la même orbite quatre fois par jour et, par conséquent, chacun des satellites aura la possibilité de communiquer avec chaque terminal potentiellement quatre fois par jour (si ce terminal est stationnaire et toujours sous-tension), en utilisant le plan de fréquence de zone équatoriale ou de zone non équatoriale approprié. Le processus de la figure 13A n’est pas nécessairement mis en œuvre dans l’ordre ou dans la séquence représenté(e) dans la figure 13A, et d’autres séquences peuvent être mises en œuvre. Par exemple, l’étape 580 peut être considérée comme synthétisant l’ensemble de l’opération du système et peut englober toutes les autres étapes, et les étapes 582 et 584 peuvent être mises en œuvre en parallèle.
Tel qu’examiné ci-dessus, les faisceaux orientables de haute capacité peuvent desservir des terminaux d’abonnés ainsi que des passerelles. Les satellites peuvent prendre en charge des réseaux totalement maillés entre les terminaux d’abonnés dans des faisceaux orientables de haute capacité. Par exemple, deux terminaux d’abonnés dans un même faisceau orientable de haute capacité peuvent communiquer entre eux directement par le biais du satellite sans passer par une passerelle. En outre, deux terminaux d’abonnés dans des faisceaux orientables de haute capacité différents peuvent communiquer entre eux directement par le biais du satellite sans passer par une passerelle. Ces terminaux d’abonnés dans des faisceaux orientables de haute capacité, et les faisceaux orientables de haute capacité, ne mettent pas en oeuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. En outre, les passerelles peuvent communiquer avec des terminaux d’abonnés dans les faisceaux de haute capacité sans faire appel à une commutation de faisceau dans le domaine temporel. Un autre mode de réalisation consiste à configurer des affectations de faisceaux dans le réseau articulé, de sorte qu’une connectivité continue est fournie à des emplacements géographiques, de sorte qu’aucune commutation de faisceau n’est requise par la passerelle ou par les terminaux d’abonnés dans chaque faisceau d’alimentation de liaisons montantes de terminaux d’abonnés.
Polarité unique à travers un trajet de faisceaux ponctuels À mesure que les onze satellites 302-322 se déplacent le long de leur trajectoire orbitale d’ouest en est au niveau de l’équateur, les faisceaux ponctuels (incluant le champ de vision entier) se déplaceront au-dessus de la surface de la Terre d’ouest en est. À mesure que les faisceaux ponctuels se déplacent au-dessus d’un terminal d’abonnés, ce terminal d’abonnés se connectera tout d’abord avec un faisceau ponctuel d’est dans le champ de vision et se déplacera ensuite lentement vers les faisceaux ponctuels d’ouest alors que les faisceaux ponctuels se déplacent dans leur intégralité (voir figure 3) d’ouest en est. Par exemple, un terminal d’abonnés peut d’abord se connecter au faisceau ponctuel 199. Subséquemment, le terminal d’abonnés se déplacera à travers les faisceaux ponctuels 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 et 137.
Dans un mode de réalisation, chacun des satellites non géostationnaires 302-322 fournit la pluralité de faisceaux ponctuels (par exemple, la carte de faisceaux dans le champ de vision de la figure 3) pour utiliser de multiples fréquences et de multiples polarités (par exemple, deux), de sorte que tous les faisceaux ponctuels sur un trajet traversant entièrement la pluralité de faisceaux ponctuels dans la direction orbitale communiquent en utilisant une polarisation commune. Dans l’exemple décrit ci-dessus, le trajet traversant entièrement la pluralité de faisceaux ponctuels allait du faisceau ponctuel 199 au faisceau ponctuel 137. Ce trajet est dans la direction orbitale étant donné que le satellite se déplace d’ouest en est le long de l’équateur. Dans ce mode de réalisation, tous les faisceaux ponctuels sur le trajet à travers les faisceaux 199, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136 et 137 sont configurés de manière à présenter la même polarité. De cette façon, à mesure que le champ de vision se déplace au-dessus et au-delà d’un terminal d’abonnés, ce terminal d’abonnés n’aura pas besoin de modifier les polarités lorsqu’il effectue un transfert entre des faisceaux ponctuels ou entre des satellites. Il se peut que le terminal d’abonnés ait à modifier des fréquences lorsqu’il change de faisceau ponctuel, mais il n’aura pas besoin de modifier les polarités. Ceci est représenté de manière plus graphique dans la figure 14A, laquelle illustre un champ de vision (ou une partie d’un champ de vision) incluant une polarité de faisceaux ponctuels. Dans chaque faisceau ponctuel, une lettre « L » ou une lettre « R » indique si le faisceau ponctuel présente une polarisation gauche ou une polarisation droite. La flèche 573 représente un trajet traversant complètement la pluralité de faisceaux ponctuels dans la direction orbitale et illustre un exemple de la manière dont ce trajet traversera uniquement des faisceaux ponctuels présentant une polarisation gauche.
La figure 14B illustre un autre mode de réalisation d’une pluralité de faisceaux ponctuels, où le trajet traversant complètement la pluralité de faisceaux ponctuels dans la direction orbitale est sur une diagonale, tel qu’indiqué par la flèche 575. Les flèches 573 et 575 des figures 14A et 14B indiquent le trajet emprunté par un terminal d’abonnés lorsque le terminal d’abonnés est stationnaire et lorsque les faisceaux ponctuels traversent le terminal d’abonnés ou passent au-dessus du terminal d’abonnés. Remarquons que la technologie décrite ici peut être utilisée avec des orbites équatoriales et des orbites non équatoriales (à savoir des orbites qui ne suivent pas l’équateur), notamment les orbites elliptiques.
Les figures 15A-F fournissent un autre exemple d’un terminal d’abonnés traversant complètement la pluralité de faisceaux ponctuels dans la direction orbitale en utilisant une polarisation unique. Par exemple, dans la figure 15A, des faisceaux ponctuels 1-11 sont représentés. À côté de chaque numéro de faisceau ponctuel, un « L » ou un « R » indiquent s’il s’agit d’une polarisation gauche ou d’une polarisation droite. La position initiale du terminal d’abonnés est indiquée par « S ». Comme on le voit dans la figure 15A, le champ de vision est attendu à l’ouest du terminal d’abonnés S. Comme on le voit également dans la figure 8, chaque faisceau ponctuel est configuré de manière à communiquer dans au moins une plage de fréquence et une polarité. Des polarisations sont affectées aux faisceaux ponctuels de sorte que tous les faisceaux ponctuels qui illuminent et qui sont configurés de manière à communiquer avec le terminal d’abonnés S sur un emplacement au sol utilisent une même polarité, tandis que d’autres faisceaux ponctuels dans le champ de vision, qui n’illuminent pas le terminal d’abonnés S, peuvent utiliser une autre polarité. Par exemple, les figures 15B-F illustrent le champ de vision se déplaçant d’ouest en est. Dans la figure 15B, le champ de vision s’est déplacé de sorte que le terminal d’abonnés S est désormais au sein du faisceau ponctuel 7 et communique avec le faisceau ponctuel 7 en utilisant une polarisation droite. Parallèlement, les faisceaux ponctuels 1,2, 3 et 8-11 communiquent avec d’autres terminaux d’abonnés en utilisant une polarisation gauche. Dans la figure 15C, le champ de vision s’est déplacé de sorte que le terminal d’abonnés S communique avec le faisceau ponctuel 6, également en utilisant une polarisation droite. Dans la figure 15D, le champ de vision s’est déplacé de sorte que le terminal d’abonnés S n’est pas en communication avec le faisceau ponctuel 5 en utilisant une polarisation droite. Dans la figure 15E, le champ de vision s’est déplacé de sorte que le terminal d’abonnés S est en communication avec le faisceau ponctuel 4, en utilisant une polarisation droite. Dans la figure 15F, le champ de vision s’est déplacé vers l’est du terminal d’abonnés S et par conséquent le terminal d’abonnés S n’est plus en communication avec l’un quelconque des faisceaux ponctuels ou le champ de vision représenté dans la figure 15F. Tel que cela peut être constaté, à mesure que les faisceaux ponctuels ont traversé ou dépassé le terminal d’abonnés S, le terminal d’abonnés S a continué à ne communiquer qu’en utilisant la polurisation droite. Dans un mode de réalisation, les faisceaux ponctuels 4, 5, 6 et 7 utilisent chacun différentes bandes de fréquence. Dans d’autres modes de réalisation, les faisceaux ponctuels 5 et 7 peuvent utiliser la même bande de fréquence, et les faisceaux ponctuels 4 et 6 peuvent utiliser la même bande de fréquence. Par conséquent, à mesure que le champ de vision passe au-dessus ou au-delà du terminal d’abonnés, le terminal d’abonnés devra changer de fréquence entre les faisceaux ponctuels, mais il ne modifiera pas les polarisations. Le fait de ne pas modifier la polarisation accélère le processus de transfert intercellulaire et permet une conception plus simple et moins chère du terminal d’abonnés.
La figure 15G est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d’exploitation d’un terminal d’abonnés, incluant une modification de fréquences pour des terminaux d’abonnés, mais sans modification requise de la polarisation à mesure que le satellite se déplace par rapport au terminal d’abonnés. Au cours de l’étape 602, le terminal d’abonnés communique avec le satellite en cours en utilisant le faisceau ponctuel en cours à une fréquence en cours et une polarisation fixe tandis que le satellite en cours se déplace en orbite. L’étape 602 continue d’être mise en œuvre jusqu'à ce que le terminal d’abonnés parvienne à la périphérie du faisceau ponctuel. À ce stade, un transfert Intercellulaire doit avoir lieu vers le faisceau ponctuel successif. Il est déterminé si le faisceau ponctuel successif est situé dans un nouveau satellite ou dans le satellite en cours (étape 604). S’il n’est pas situé dans un nouveau satellite (à savoir, s’il est situé dans le satellite en cours), alors le terminal d’abonnés remplace automatiquement sa fréquence de communication par une fréquence utilisée pour le faisceau ponctuel adjacent successif sur le satellite en cours, sans changement de polarisation (étape 606). Le processus se poursuit ensuite à l’étape 602. Toutefois, si le faisceau ponctuel adjacent successif concerne un nouveau satellite (étape 604), alors, au cours de l’étape 610, le terminal d’abonnés remplace automatiquement sa fréquence de communication par la fréquence pour le premier faisceau ponctuel sur le satellite successif, sans changement de polarisation. Par conséquent, y compris lorsque le terminal d’abonnés effectue un transfert d’un satellite à un autre satellite, il n’aura pas besoin de modifier la polarisation. Ainsi, le terminal d’abonnés maintiendra une polarisation à travers le trajet de faisceaux ponctuels, y compris sur de multiples satellites. Au cours de l’étape 612, le terminal d’abonnés établira une communication avec le satellite successif, et le satellite successif deviendra alors le satellite en cours. Après l’étape 612, le processus revient à l’étape 602.
La figure 15H est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus d’exploitation d’un système de communication par satellite, incluant la mise en œuvre de transferts intercellulaires entre des faisceaux ponctuels, de sorte qu’un terminal d’abonnés n’a pas besoin de modifier les polarités pour le transfert intercellulaire. Le processus de la figure 15H est mis en œuvre par un satellite non géostationnaire en orbite autour de la Terre, lequel est configuré de manière à fournir une pluralité de faisceaux ponctuels dans le champ de vision, où la pluralité de faisceaux ponctuels utilise de multiples fréquences et de multiples polarités, chaque faisceau ponctuel de la pluralité de faisceaux ponctuels étant configuré de manière à communiquer dans au moins une plage de fréquence et une polarité. Le satellite communiquera avec un terminal en utilisant différents faisceaux ponctuels et une polarité commune tandis que le terminal se trouve dans le champ de vision alors que le premier satellite non géostationnaire se déplace par rapport à la Terre et que le terminal change de faisceaux ponctuels. Par exemple, au cours de l’étape 640, le satellite communiquera avec un terminal d’abonnés (emplacement au sol ou aérien) en utilisant le faisceau ponctuel en cours et la polarité commune pour le trajet que ce terminal d’abonnés suivra à travers le champ de vision. Au cours de l’étape 642, il est déterminé si le satellite s’est déplacé trop loin, de sorte que le terminal d’abonnés n’est plus situé dans le faisceau ponctuel en cours. Si ce n’est pas le cas, le processus passe à l’étape 640. Si, toutefois, le satellite s’est déplacé trop loin de sorte que le terminal d’abonnés est situé à la périphérie d’un faisceau ponctuel, il est ensuite déterminé si le terminal d’abonnés est situé à la périphérie de la carte de faisceaux (étape 644). Si le terminal d’abonnés n’est pas à la périphérie de la carte de faisceaux, alors le terminal d’abonnés sera transféré vers le faisceau ponctuel adjacent successif dans la direction orbitale qui utilise la même polarité commune au cours de l’étape 646. Subséquemment, le processus passe à l’étape 640. Si, toutefois, le terminal d’abonnés était à la périphérie de la carte de faisceaux, alors à l’étape 648, le terminal d’abonnés est transféré vers un faisceau ponctuel sur le satellite adjacent, utilisant également la même polarité commune que celle utilisée par le terminal d’abonnés pour communiquer.
Commutation de faisceau
Tel que décrit ci-dessus, les satellites 302-322 sont chacun des satellites non géostationnaires configurés de manière à fournir une pluralité de faisceaux ponctuels en utilisant une commutation de faisceau dans le domaine temporel entre les faisceaux ponctuels. Dans un mode de réalisation, la commutation de faisceau dans le domaine temporel inclut de multiples faisceaux ponctuels se partageant une largeur de bande de fréquence ou un débit, de sorte que différents faisceaux ponctuels peuvent utiliser la même largeur de bande de fréquence ou le même débit à différents instants étant donné que la bande passante partagée ou le débit partagé commute entre les faisceaux ponctuels, où seul un sous-ensemble de faisceaux ponctuels est actif à la fois. Ainsi, le satellite est configuré de manière à commuter le débit entre les faisceaux ponctuels dans un même groupe de commutation. La commutation de faisceau dans le domaine temporel permet au champ de vision d’être beaucoup plus grand sans utiliser de commutation de faisceau dans le domaine temporel. Ainsi, le satellite peut disposer d’une zone de couverture beaucoup plus étendue. L’un des défis posés par la commutation de faisceau dans le domaine temporel avec un satellite non géostationnaire est que la zone de couverture change constamment. En outre, la demande de services au fil du temps évolue. Il y a donc deux variables changeantes, nommément la demande et la zone de couverture, ce qui complique la tâche de conception d’un système de communication de satellites non géostationnaires.
Pour mettre en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel, les deux cents faisceaux ponctuels non articulés du satellite sont divisés en groupes de commutation de faisceau. Chaque groupe de commutation de faisceau inclut plusieurs faisceaux ponctuels. À toute instance dans le temps, seul un faisceau (ou un sous-ensemble d’un ou plusieurs faisceaux) d’un groupe de commutation sera actif, tandis que les autres faisceaux du groupe de commutation seront inactifs. Dans un mode de réalisation, tous les faisceaux du groupe de commutation utilisent la même fréquence et la même polarisation. Dans un autre mode de réalisation, les faisceaux d’un groupe de commutation utilisent la même fréquence et des polarisations mixtes. Le système créera donc la notion d’une période de commutation divisée en un nombre d’intervalles, appelés « époques ». Chaque faisceau se verra affecter une ou plusieurs époques au cours de la période de commutation. L’affectation de différents nombres d’époques à différents faisceaux ponctuels permet la variation du temps de passage parmi des faisceaux ponctuels dans un groupe de commutation. Dans certains modes de réalisation, les plans de commutation tiennent compte du temps de visite nécessaire à l’application particulière. Par exemple, la communication « voix sur IP » peut nécessiter des temps de visite de vingt à trente millisecondes pour empêcher une dégradation de la qualité.
Les groupes de commutation peuvent être affectés à des faisceaux ponctuels sur la base de stratégies diverses et variées. Dans un exemple, tous les faisceaux d’un groupe de commutation sont côte à côte. Par exemple, la figure 16A illustre une partie du champ de vision de la figure 3, incluant vingt-cinq faisceaux ponctuels divisés en cinq groupes de commutation de cinq faisceaux ponctuels chacun. Chacun des groupes de commutation est grisé à l’aide d’un type d’ombrage différent. Le groupe de commutation 1 inclut les faisceaux 3, 4, 5, 11 et 12. Le groupe de commutation 2 inclut les faisceaux 6, 7, 13, 14 et 15. Le groupe de commutation 3 inclut les faisceaux 20, 21,29, 38 et 39. Le groupe de commutation 4 inclut les faisceaux 22, 30, 31, 40 et 41. Le groupe de commutation 5 inclut les faisceaux 23, 24, 32, 33 et 42. Dans certains modes de réalisation, les plans de commutation entre les groupes de commutation avec des éléments de faisceaux ponctuels adjacents aux éléments de faisceaux ponctuels d’autres groupes de commutation sont planifiés de manière à éviter tout brouillage entre les faisceaux.
Dans d’autres modes de réalisation, chacun des faisceaux d’un groupe de commutation est uniformément ou non uniformément réparti sur le champ de vision. Par exemple, dans ce mode de réalisation, il est possible que chacun des faisceaux ponctuels d'un groupe de commutation utilise la même plage de fréquence. La polarisation peut être différente entre les faisceaux. La figure 16B illustre une partie du champ de vision de la figure 3, incluant vingt-cinq faisceaux ponctuels divisés en cinq groupes de commutation. Chacun des faisceaux d’un groupe de commutation est grisé en utilisant le même type d’ombrage, de sorte qu’un ombrage différent est utilisé pour différents groupes de commutation. Par exemple, le groupe de commutation 1 inclut les faisceaux 3, 14, 22, 32 et 38. Le groupe de commutation 2 inclut les faisceaux 4, 14, 21, 33 et 41. Le groupe de commutation 3 inclut les faisceaux 5, 11, 24, 33 et 39. Le groupe de commutation 4 inclut les faisceaux 6, 15, 20, 30 et 42. Le groupe de commutation 5 inclut les faisceaux 7,13, 23, 29 et 40.
Dans un autre mode de réalisation, les groupes de commutation sont disposés consécutivement le long d’un trajet traversé par un terminal d’abonnés. Par exemple, la figure 16C illustre une partie du champ de vision de la figure 3, avec une flèche indiquant la direction orbitale. Chaque rangée de faisceaux ponctuels inclut des faisœaux ponctuels dans le même groupe de commutation. Dans ce mode de réalisation, des rangées adjacentes auraient différentes plages de fréquence ou différentes polarisations. Dans le mode de réalisation de la figure 16C, le groupe de commutation 1 inclut les faisceaux ponctuels 3, 4, 5, 6 et 7. Le groupe de commutation 2 inclut les faisceaux 11, 12, 13, 14 et 15. Le groupe de commutation 3 inclut les faisceaux 20, 21, 22, 23 et 24. Le groupe de commutation 4 inclut les faisceaux 29, 30, 31, 32 et 33. Le groupe de commutation 5 inclut les faisceaux 38, 39, 40, 41 et 42.
En vue de représenter graphiquement la commutation de faisceau dans le domaine temporel, les figures 17A-17E représentent cinq différentes époques dans une période de commutation pour le mode de réalisation de la figure 16B. Dans chacune des figures 17A-E, le faisceau ponctuel qui est actif pour chaque groupe de commutation est grisé et les faisceaux ponctuels qui sont inactifs pour chacun des groupes de commutation ne sont pas grisés. Dans la première époque, illustrée par la figure 17A, les faisceaux ponctuels 4, 11, 22, 29 et 42 sont actifs, tandis que les autres faisceaux ponctuels sont inactifs. Dans la deuxième époque, illustrée par la figure 17B, les faisceaux ponctuels 5, 12, 23, 50 et 41 sont actifs, tandis que les autres faisceaux ponctuels sont inactifs. Dans la troisième époque, illustrée par la figure 17C, les faisceaux ponctuels 3, 14, 20, 24 et 40 sont actifs, tandis que les autres faisceaux ponctuels sont inactifs. Dans la quatrième époque, illustrée par la figure 17D, les faisceaux ponctuels 7, 15, 21, 31 et 38 sont actifs, tandis que les faisceaux ponctuels restants sont inactifs. Dans la cinquième époque, illustrée par la figure 17E, les faisceaux ponctuels 6, 13, 32, 33 et 39 sont actifs, tandis que les autres faisceaux ponctuels sont inactifs. Il est envisagé que, dans certains modes de réalisation, une période de commutation présente plus de cinq époques. Toutefois, aucun nombre spécifique d’époques n’est requis dans une période de commutation spécifique.
Dans certains modes de réalisation, la période de commutation est complètement configurable et programmable, tandis que les satellites sont en orbite. Ce concept est représenté dans la figure 18, laquelle illustre une série d’époques divisées en périodes de commutation. Dans ce mode de réalisation, chaque période de commutation inclut N époques. Après N époques, la période de commutation successive est mise en œuvre. Dans certains modes de réalisation, des périodes de commutation consécutives mettront en œuvre le même plan de commutation (par exemple, la même affectation de faisceaux ponctuels à des époques) jusqu'à ce qu’un satellite soit programmé pour changer de plans de commutation (par exemple, sous l’effet de l’évolution de la demande). Au cours de chaque période de commutation, tel qu’illustré par les figures 17A-17E, seul un faisceau ponctuel de chaque groupe de commutation est actif. Par conséquent, seule une partie du champ de vision est active. Ces faisceaux ponctuels qui sont actifs sont appelés « champ visuel ». Étant donné que le nombre de faisceaux ponctuels actifs est inférieur au nombre total de faisceaux ponctuels dans la carte de faisceaux, chacun des satellites non géostationnaires 302-322 présente un champ de vision qui est supérieur à son champ visuel à toute instance dans le temps.
Tel qu’examiné ci-dessus, les satellites 302-322 fournissent chacun une pluralité de faisceaux ponctuels à mesure que les satellites traversent la surface de la planète. Afin de mettre en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel, les faisceaux ponctuels sont divisés en groupes de commutation. Le satellite utilise les matrices de sélection décrites ci-dessus, conjointement avec le canaliseur numérique, en vue de mettre en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel. La figure 19 est un organigramme qui décrit un mode de réalisation d’un processus d’un satellite mettant en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel. Au cours de l’étape 670, le satellite reconfigure les matrices de sélection en vue d’acheminer de l’énergie et de réaliser une connexion avec le faisceau de passerelles applicable vers un ensemble de faisceaux successif dans les groupes de commutation selon le plan de commutation en cours. Au cours de l’étape 672, le satellite autorisera la communication au cours de l’époque 0 (voir la figure 18), en envoyant uniquement de l’énergie et en réalisant la connexion de passerelle au sous-ensemble de faisceaux prédéterminé dans chaque groupe. Au cours de l’étape 674, le satellite reconfigurera les matrices de sélection en vue d’acheminer de l’énergie vers l’ensemble de faisceaux successif dans les groupes de commutation selon le plan de commutation en cours. Au cours de i’étape 676, le satellite communiquera au cours de l’époque 1, en envoyant uniquement de l’énergie à un ensemble de faisceaux prédéterminé dans chaque groupe de commutation selon le plan de commutation. Au cours de l’étape 678, le satellite reconfigurera les matrices de séiection en vue d’acheminer de l’énergie vers l’ensemble de faisceaux ponctuels successif dans les groupes de commutation selon le plan de commutation en cours. Au cours de l’étape 680, le satellite autorisera la communication au cours de l’époque 2, en envoyant uniquement de l’énergie à un sous-ensemble de faisceaux prédéterminé dans chaque groupe de commutation. Ce processus se poursuivra pour chaque époque, tel qu’illustré dans la figure 18, jusqu'à la dernière époque (appelée « époque N » sur la figure 18). Au cours de l’étape 682, le satellite reconfigurera la matrice de sélection en vue d’acheminer de l’énergie vers la séquence successive de faisceau de groupe de commutation selon le plan de commutation en cours. Au cours de l’étape 684, le satellite autorisera la communication au cours de l’époque N, en envoyant uniquement de l’énergie à un sous-ensemble de faisceaux prédéterminé dans chaque groupe de commutation. Au cours de l’étape 686, le satellite peut (facultativement) accéder à un nouveau plan de commutation qui tient compte du mouvement du satellite non géostationnaire. Au cours de l’étape 688, le nouveau plan de commutation est chargé et devient le plan de commutation en cours, de sorte que le processus passe à l’étape 670. Ainsi, le processus de la figure 19 décrit l’opération dans laquelle le satellite non géostationnaire met en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel au cours d’une période de commutation. Dans un mode de réalisation, le plan de commutation peut changer à la fin de chaque période de commutation. Dans d’autres modes de réalisation, le plan de commutation peut changer après un nombre fixe ou un nombre dynamique de périodes de commutation. Dans d’autres modes de réalisation, la période de commutation peut changer après une quelconque période de commutation ; cependant, il n’y a aucune exigence imposant qu’un plan de commutation change après une quelconque période de commutation.
Dans un mode de réalisation exemplaire, la période de commutation dure 90 secondes et une époque dure 1,286334 millisecondes. Dans ce mode de réalisation, la durée de dérive complète d’un faisceau ponctuel à travers un terminal d’abonnés correspond à environ 2 périodes de commutation (168 secondes).
Dans un mode de réalisation exemplaire qui utilise la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la liaison montante et la liaison descendante des deux cents faisceaux ponctuels non articulés, les deux cents faisceaux ponctuels non articulés sont divisés en trente-six groupes de commutation. Vingt-huit des groupes de commutation incluent six ou sept faisceaux ponctuels qui ne sont pas dans la zone au niveau de l’équateur. Huit groupes de commutation incluent trois ou quatre faisceaux ponctuels qui illuminent des zones au niveau de l’équateur. Dans un mode de réalisation, l’affectation des groupes de commutation est définie et immuable dans les satellites. Dans d’autres modes de réalisation, l’appartenance des groupes de commutation peut être modifiée dynamiquement en orbite.
Dans un mode de réalisation, les deux cents faisceaux ponctuels non articulés sont divisés en zones, de sorte que chaque groupe de commutation peut avoir un faisceau dans chaque zone (certains groupes de commutation peuvent avoir deux faisceaux dans une zone). Dans un mode de réalisation exemplaire, les groupes de commutation non équatoriaux commuteront par saut à travers six zones agencées dans une grille nord/sud. Cela tire parti de la tendance du trafic de chaque continent à se concentrer le long d’une latitude spécifique. Cela réduit également la probabilité qu'une forte demande soit nécessaire sur un groupe de commutation dans deux emplacements différents, et cela permet aux groupes de commutation de se concentrer sur une quelconque zone géographique étendue dont la demande de trafic est élevée. Par exemple, la figure 20A illustre le même champ de vision que celui de la figure 3 et indique la zone équatoriale (rangées 10, 11 et 12). Le reste du champ de vision, distinct de la zone équatoriale, correspond à la région non équatoriale. Ces faisceaux ponctuels dans la région non équatoriale sont grisés afin d’indiquer six zones. Chaque groupe de commutation inclura au moins un faisceau dans chaque zone. La figure 20B illustre les zones pour la zone équatoriale. Λ savoir, chacun des faisceaux ponctuels dans la zone équatoriale est grisé en utilisant l’un parmi quatre types d’ombrage pour indiquer dans quelle zone se situe chaque faisceau ponctuel parmi les quatre zones. Chacun des groupes de commutation pour la zone équatoriale inclura tout au plus un faisceau dans chaque zone. Ainsi, la zone équatoriale et la région non équatoriale présentent des zones distinctes en vue de former des groupes de commutation. À ce titre, la commutation de faisceau est mise en œuvre dans la zone équatoriale différemment de la commutation de faisceau dans la région non équatoriale. Dans un mode de réalisation, est utilisé pour la zone équatoriale un plan de commutation différent de celui utilisé pour la région non équatoriale.
La figure 21 est un tableau qui illustre un exemple des vingt-huit groupes de commutation utilisés pour les 170 faisceaux ponctuels non articulés du champ de vision, dans les figures 20A et 20B, qui ne sont pas dans la zone équatoriale. La colonne gauche indique les numéros des groupes de commutation HG1-HG28. Les sept autres colonnes indiquent des numéros de faisceaux pour les faisceaux dans le groupe de commutation relatif. La figure 22 est un tableau qui décrit l’appartenance des groupes de commutation pour la zone équatoriale. La colonne gauche indique les numéros des groupes de commutation EHG1-EHG8 et les quatre autres colonnes indiquent les numéros de faisceaux pour ces faisceaux dans les groupes de commutation relatifs.
La figure 23 illustre le champ de vision de la figure 3 (et des figures 20A et 20B) au cours d’une époque. Chacun des groupes de commutation représentés dans les figures 21 et 22 présente un faisceau actif au cours de cette époque spécifique. Chacun des faisceaux actifs est grisé. Ces faisceaux actifs grisés représentent le champ visuel du satellite au cours de cette époque, tandis que le faisceau entier représente le champ de vision. Tel que cela peut être constaté, le champ de vision pour le satellite est supérieur au champ visuel au cours de cette époque.
La figure 24 illustre graphiquement comment les époques sont affectées à un ensemble de faisceaux de commutation dans un groupe de commutation HG2 (voir la figure 21) sur une partie de la période de commutation. Tel que cela peut être constaté, à aucune instance dans le temps deux faisceaux quelconques sont actifs dans le groupe de commutation. Autrement dit, un seul faisceau est actif à la fois ; toutefois, le faisceau d’alimentation qui communique avec la passerelle prenant en charge les faisceaux 2, 24, 56, 79, 131, 154 et 190 est toujours actif au cours de chaque époque. Autrement dit, à chaque commutation, un faisceau source et le faisceau d’alimentation sont actifs pour la communication. Le faisceau d’alimentation ne fait pas partie du groupe de commutation, mais, dans certains modes de réalisation, la connectivité avec le faisceau d’alimentation peut être modifiée à chaque commutation. Ainsi, les passerelles dans les faisceaux d’alimentation se voient affecter des époques temporelles en vue de gérer les terminaux en leur sein.
La figure 25 illustre une supertrame, laquelle correspond au format de données utilisé au cours d’une époque. Dans un mode de réalisation, la supertrame est basée sur la norme DVB-S2X. D’autres formats de supertrames ou de trames peuvent également être utilisés. Chaque supertrame inclut une partie utilisable 720 et une partie inutilisable. Au cours de la partie utilisable (ou durée d’activité), des données sont transmises. Au cours de la partie inutilisable, aucune donnée n’est transmise. Dans un mode de réalisation, la partie utilisable dure 1,2852 millisecondes. La partie inutilisable inclut une fenêtre d’arrivée tardive 724, un temps de transition de charge utile 722 et une fenêtre d’arrivée anticipée 726. La fenêtre d’arrivée tardive 724 dure 0,0665 ps et tient compte de la communication qui arrive au niveau du satellite un peu plus tardivement qu’elle ne devrait. La fenêtre d’arrivée anticipée 726 permet 0,0665 ps et tient compte de données quelconques pour l’époque successive qui arrivent légèrement précocement. Le temps de transition de charge utile 722 dure 1,001 psec. Au cours du temps de transition de charge utile 722, le satellite n’est pas disponible pour communiquer le long de ses divers trajets de communication étant donné que les diverses matrices de sélection et/ou le canaliseur numérique s’ajustent / se reconfigurent pour l’époque successive. Tel que cela peut être constaté, l’époque entière dure 1,286334 millisecondes. La technologie décrite dans le présent document n’est pas limitée à une temporisation spécifique ; par conséquent, d’autres temporisations pour la supertrame et la transmission peuvent également être utilisées.
Un mode de réalisation alternatif inclut l’ajout d’un temps de transition de commutation de faisceau entre les supertrames. Cela pourrait également être en termes de nombre entier de symboles pour aider les horloges à rester synchronisées, le cas échéant. En effet, cela ajoute du temps de bourrage entre des supertrames définies, afin de configurer le temps de transition.
La figure 26 illustre également la même supertrame que celle de la figure 25, mais indiquant des contenus de données. La partie inutilisable de la supertrame, qui inclut la fenêtre d’arrivée tardive 724, le temps de transition de charge utile 722 et la fenêtre d’arrivée anticipée 726, utilise le temps de transmission de 540 symboles. Toutefois, aucun symbole de données réel ne sera intentionnellement transmis pendant ces périodes de temps par le satellite. La partie utilisable 720 de la supertrame inclut un en-tête et une charge utile. L’entête, qui utilise 720 symboles, contient deux champs : « SOSF » et « SFFI ». Dans un mode de réalisation, le champ SOSF correspond à un début d’un préambule de supertrame qui correspond à une unique combinaison de bits pour indiquer qu'une supertrame commence. Dans un mode de réalisation, le champ SFFI est un indicateur de format de supertrame qui indique lequel des différents formats de supertrame est mis en œuvre par cette supertrame spécifique. Dans un mode de réalisation, plus d’un format de supertrame peut être utilisé pour différents types de communication. Dans certains modes de réalisation, un seul format sera utilisé pour le système de communication. Dans un mode de réalisation, la charge utile est divisée en un ensemble d’unités de capacité (CU). Dans un mode de réalisation, chaque unité CU correspond à 90 symboles et représente une tranche de temps dans la charge utile. Dans une mise en œuvre exemplaire, les unités de capacité peuvent être réparties entre les terminaux d’abonnés au sein d’un faisceau ponctuel, de sorte que différents terminaux d’abonnés reœvront la communication dans différentes unités de capacité. Cela autorise un type de multiplexage de domaine temporel du trajet de données. Tel qu’illustré dans la figure 27, un mode de réalisation de la charge utile inclut les unités CU9 - CU6800.
La figure 28 décrit une partie de la temporisation impliquée dans le système de communication par satellite décrit ici. Par exemple, la figure 28 indique que le retard de propagation entre la passerelle et le satellite (retard de propagation SB) est d’environ 54-72 msec. Le délai de traitement de la communication à travers le satellite est d’environ 20-30 psec. Le retard de propagation du satellite au terminal d’abonnés pour la mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel par les faisceaux ponctuels non articulés (retard de propagation HB) est d’environ 54 à 72 msec. Par conséquent, le satellite transmettra, vers un terminal d’abonnés, dans un faisceau de commutation, des données qui ont été envoyées par la passerelle entre 74 et 102 millisecondes avant cela. Autrement dit, le satellite est configuré de manière à recevoir des données, pour une époque spécifique, qui ont été envoyées avant un début de l’époque spécifique, d’une période de temps qui est nettement supérieure à la longueur de l’époque elle-même. Par exemple, les données pour l’époque spécifique peuvent être envoyées vers le satellite avant le début de l’époque spécifique pour transmettre les données, d’une période de temps qui est supérieure à 10 ou 30 fois la longueur de l’époque. Cela nécessite une temporisation très précise par la passerelle.
Il existe un retard à travers la charge utile du satellite de sorte que la partie de la supertrame (voir les figures 25 et 26) correspondant au temps de transition de charge utile 722 entre dans la charge utile 20-30 psec avant de quitter la charge utile. Ainsi, la partie de la supertrame correspondant au temps de transition de charge utile 722 est perçue / mise en œuvre par différentes parties de la charge utile à différents instants. La figure 6 illustre un exemple d’une charge utile qui comporte diverses matrices de sélection et un canaliseur numérique. D’autres composants de commutation peuvent également être utilisés sur le satellite. Différentes matrices de sélection et le canaliseur numérique peuvent percevoir et mettre en œuvre le temps de transition de charge utile 722 à différents moments dans le temps. Dans un mode de réalisation, les composants de la charge utile doivent temporiser leurs reconfigurations afin que le temps de transition de charge utile 722 arrive au niveau du composant au moment où sa reconfiguration est requise. Ainsi, le temps de transition de charge utile 722 est mis en œuvre par différents groupes de composants de commutation à différents instants, de sorte que différents groupes de composants de commutation se reconfigurent pour un nouveau plan de commutation à différents instants.
La figure 29 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel, tel qu’examiné ci-dessus. Au cours de l’étape 800, le système exploite la constellation de satellites non géostationnaires le long de la même trajectoire orbitale en utilisant la même carte de faisceaux. La carte de faisceaux de chaque satellite est adjacente à une carte de faisceaux sur le satellite adjacent en vue de fournir une carte de faisceaux composite qui englobe le tour de la Terre. Chaque satellite fournit une pluralité de faisceaux ponctuels à mesure que les satellites se déplacent à travers la surface de la planète. Au cours de l’étape 802, un sous-ensemble de satellites ou la totalité des satellites reçoit des instructions en orbite qui incluent un ou plusieurs plans de commutation ou motifs de commutation, ainsi qu’un ou plusieurs plans de connectivité de faisceau d’utilisateur à faisceau de passerelle. Toutes les passerelles reçoivent des affectations dépendantes des satellites et de la fréquence temporelle de la bande passante d’un ou plusieurs faisceaux de passerelle alignés avec des motifs de commutation de faisceau de passerelle et de faisceau d’utilisateur de satellite mis en service. Au cours de l’étape 804, sur la base des instructions reçues à l’étape 802, un ou plusieurs satellites reconfigure(nt) sa/leur connectivité de faisceau d’utilisateur à faisceau de passerelle (par exemple les matrices de sélection ou le canaliseur numérique) et/ou met(tent) à jour son/leur plan de commutation sur la base du nouveau motif de commutation reçu (par exemple, la programmation d’un satellite non géostationnaire pour affecter une quelconque combinaison d’époques dans un plan de commutation parmi des faisceaux ponctuels d’un même groupe de commutation). Au cours de l’étape 806, chaque satellite met simultanément en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la pluralité de faisceaux ponctuels non articulés, sur la base du groupe de commutation, de sorte qu’un sous-ensemble de faisceaux ponctuels dans chaque groupe de commutation est actif à tout moment donné. Dans un mode de réalisation, les étapes 800-806 sont chacune mises en œuvre en continu, et le processus de la figure 29 est mis en œuvre de manière répétée. Dans un mode de réalisation, chaque passerelle met en œuvre une sous-affectation et une connectivité TDMA selon ses affectations de faisceaux de passerelle dépendantes du satellite, dépendantes du temps et dépendantes des faisceaux d’utilisateur. Cette œnnectivité TDMA de passerelle est mise en œuvre dans le cadre d’une synchronisation temporelle indépendante avec chacun dudit un ou desdits plusieurs satellites auxquels les affectations de faisceaux de passerelle sont fournies.
Dans un mode de réalisation, les satellites non géostationnaires décrits ci-dessus incluent un trajet aller et un trajet de retour, de sorte que le trajet aller présente des plans de commutation différents de ceux du trajet de retour. Autrement dit, la commutation de faisceau pour le trajet aller peut être différente de la commutation de faisceau pour le trajet de retour. Par exemple, le trajet aller peut présenter des groupes de commutation, des séquences et/ou des temps de passage qui sont différents de ceux du trajet de retour.
Multiplexage de passerelles
En référence à nouveau à la figure 24, tous les faisceaux d’un groupe de commutation sont commutés de sorte que, au cours de toute époque donnée quelconque, l’un des faisceaux du groupe de commutation est en communication avec un faisceau d’alimentation. Dans un autre mode de réalisation, le groupe de commutation peut être en communication avec plusieurs faisceaux d’alimentation qui sont multiplexés dans le temps. Par exemple, la figure 30 illustre des faisceaux ponctuels non articulés mettant en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel, notamment les faisceaux ponctuels 2, 24, 56, 79, 130, 154 et 190. À toute époque donnée, seul l’un de ces faisceaux ponctuels de commutation de faisceau dans le domaine temporel sera actif. La figure 30 illustre deux faisceaux d’alimentation, FBI et FB2. Le faisceau FBI se connecte à une passerelle. Le faisceau FB2 se connecte à une seconde passerelle. Ainsi, la figure 30 illustre une première pluralité de faisceaux ponctuels (2, 24, 56, 79, 130, 154 et 190) et une seconde pluralité de faisceaux ponctuels (FBI et FB2). À une quelconque époque, un faisceau ponctuel des faisceaux de commutation est actif et un faisceau ponctuel des faisceaux d’alimentation est actif afin que les deux faisceaux actifs communiquent. Ainsi, les satellites 302-322 sont chacun configurés de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels (par exemple, les faisceaux ponctuels 24, 56, 79, 130, 154, 190) pour la communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour déplacer le débit entre des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels et une seconde pluralité de faisceaux ponctuels (par exemple, FBI et FB2) adaptés pour la communication avec des passerelles. Les satellites incluent chacun un réseau d’acheminement de spectre (une ou plusieurs des matrices de sélection et/ou le canaliseur) qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps les faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels. Autrement dit, chaque faisceau de commutation dans le temps actif peut communiquer avec l’un quelconque des faisceaux d’alimentation au cours de différentes époques. Par exemple, le faisceau ponctuel 130 communique avec le faisceau FB2 au cours de l’époque E4 et avec le faisceau FBI au cours des époques E5 et E6, tout cela tandis que le faisceau ponctuel 130 demeure sur un emplacement de terminal d’abonnés à la surface de la planète. De même, le faisceau ponctuel 2 communique avec le faisceau FBI au cours des époques EO, El, E2 et E3 et communique avec le faisceau FB2 au cours des époques E7 et E8, tout cela tandis que le faisceau ponctuel 2 demeure sur un emplacement de terminal d’abonnés à la surface de la planète. Dans un mode de réalisation, la communication d’un faisceau ponctuel avec une première passerelle peut être entrelacée avec sa communication avec une seconde passerelle de sorte que les ensembles respectifs d’époques sont entrelacés (ensemble d’époques 18, 19 et 23 entremêlé avec l’ensemble d’époques 20, 21, 22 et 24). Lorsque plus d’une passerelle est prise en charge dans un faisceau d’alimentation, les N passerelles peuvent fonctionner sur des fréquences différentes ou sur la même fréquence. En cas de fonctionnant sur une même fréquence, chaque passerelle aura une époque distincte affectée pour la transmission et la réception.
La figure 31 est un organigramme qui décrit un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel avec multiplexage temporel de passerelles, tel qu’illustré dans la figure 30. Le processus de la figure 31 est mis en œuvre en continu par chacun des satellites 302-322. Au cours de l’étape 840, chaque satellite fournit une première pluralité de faisceaux ponctuels afin de communiquer avec des terminaux d’abonnés, à mesure que les satellites traversent la surface de la planète. Au cours de l’étape 842, les satellites mettront en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels. Au cours de l’étape 844, chacun des satellites fournit une seconde pluralité de faisceaux ponctuels afin de communiquer avec les passerelles, à mesure que les satellites traversent la surface de la planète. Au cours de l’étape 846, chaque satellite fournit un multiplexage dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels tandis qu’un faisceau ponctuel spécifique du premier ensemble de faisceaux ponctuels reste sur un emplacement spécifique (par exemple, un acheminement des communications entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels et un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels à différentes époques parmi de multiples époques au cours de la période de commutation).
La figure 31 illustre une mise en oeuvre exemplaire de l’étape 846, incluant les étapes 846A et 846B. Au cours de l’étape 846A, un satellite fournit une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un premier ensemble d’époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique est situé sur un emplacement à la surface de la planète (par exemple, tout en illuminant un ensemble d’un ou plusieurs terminaux d’abonnés). Au cours de l’étape 846B, le satellite fournit la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique reste sur l’emplacement à la surface de la planète. Ainsi, au cours d’une période de commutation spécifique, un faisceau de commutation peut communiquer avec différents faisceaux d’alimentation.
La figure 32 fournit un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de commutation de faisceau dans le domaine temporel sur un satellite, qui inclut le multiplexage de passerelles tel que décrit ci-dessus. Au cours de l’étape 860, le satellite transmet des données pour l’époque en cours, pour l’ensemble en cours de faisceaux de desserte et de faisceaux d’alimentation, tels qu’acheminés par le canaliseur et les diverses matrices de sélection. Au cours de l’étape 862, le satellite transmet des données arrivées en retard pour l’époque en cours, pour l’ensemble en cours de faisceaux de desserte et de faisceaux d’alimentation tels qu’acheminés par le canaliseur et les matrices de sélection. Dans un mode de réalisation, l’étape 860 correspond à la transmission de la charge utile d’une supertrame et l’étape 862 correspond à la transmission de la fenêtre d’arrivée tardive 724 d’une supertrame (voir la figure 26). Au cours de l’étape 864 de la figure 32, le satellite reconfigure l’acheminement de tout ou partie (ou aucun) des trajets d’acheminement du canaliseur et des matrices de sélection afin d’établir la communication pour les faisceaux de desserte avec un ou plusieurs faisceaux d’alimentation différents, et il reconfigure les matrices de sélection pour l’arrivée de commutation suivante. Dans un mode de réalisation, l’étape 864 correspond au temps de reconfiguration 722. Au cours de l’étape 866, le satellite transmet des données qui sont arrivées en avance pour l’époque successive, pour le nouvel ensemble de faisceaux de desserte et de faisceaux d’alimentation tels qu’acheminés par le canaliseur et les matrices de sélection. Dans un mode de réalisation, 4 l’étape 866 correspond à la fenêtre d’arrivée anticipée 726. Les étapes 860-866 correspondent à une époque. Si cette époque n’est pas à ta fin d’une période de commutation (étape 868), alors le processus se poursuit en revenant à l’étape 860 en vue de mettre en œuvre la transmission de données pour l’époque successive. Toutefois, si cette époque est la dernière époque de la période de commutation (étape 868), le satellite peut charger un nouveau plan de commutation et un nouveau plan de multiplexage de passerelle. Dans un mode de réalisation, l’étape 870 est facultative. Après l’étape 870, le processus revient par une boucle à l’étape 860 et exécute l’époque successive pour la période de commutation successive.
Affectation de débit
Tel que discuté ci-dessus, le plan de commutation affecte différentes époques à différents faisceaux du groupe de commutation. Ainsi, le système peut affecter différentes quantités de débit, autrement dit de bande passante, à chaque faisceau du groupe de commutation, où la quantité de débit affectée correspond au nombre d’époques affectées au faisceau spécifique du groupe de commutation. Dans un mode de réalisation, la quantité de débit (la quantité d’époques) affectée à chaque faisceau de commutation est basée sur la demande des utilisateurs au sein de la zone de couverture au cours d’une période de commutation donnée. Dans certains modes de réalisation, tel que discuté ci-dessus, les faisceaux ponctuels non articulés peuvent être utilisés pour desservir les terminaux d’abonnés et les passerelles. Dans cette situation, l’affectation de débit à un faisceau ponctuel peut être basée sur les besoins en termes de débit de la passerelle dans le faisceau ponctuel ainsi que des terminaux d’abonnés dans les faisceaux ponctuels. Ainsi, le nombre d’époques affectées à ce faisceau ponctuel est basé sur les besoins de la passerelle et les besoins de tous les terminaux d’abonnés. Remarquons que les époques affectées à un faisceau pour un plan de commutation peuvent être continues ou discontinues (espacées dans le temps).
La figure 34 illustre un mode de réalisation où un satellite est configuré de manière à fournir une pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication faisant appel à une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour commuter le débit entre les faisceaux ponctuels d’un groupe de commutation, où la pluralité de faisceaux ponctuels inclut au moins un faisceau ponctuel qui illumine et communique avec une passerelle et une pluralité de terminaux d’abonnés. Un satellite est configuré de manière à mettre en œuvre un plan de commutation de faisceau qui, au cours d’une période de commutation, fournit un débit au premier faisceau ponctuel pour une durée temporelle agrégée (par exemple, un nombre d’époques), sur la base des affectations de bande passante à la passerelle et à la pluralité de terminaux d’abonnés. Remarquons que la mise en œuvre d’une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour le faisceau ponctuel inclut la fourniture d’un débit au faisceau ponctuel pour un ensemble non continu de multiples époques qui forment la durée temporelle agrégée. Par exemple, la figure 33 illustre le satellite 201 fournissant les faisceaux ponctuels 950, 952 et 954 dans le groupe de commutation A et les faisceaux ponctuels 956, 958 et 960 dans le groupe de commutation B. Le satellite 201 fournit également un faisceau d’alimentation orientable 962. Un faisceau ponctuel non articulé 950, à ce stade, illumine et communique avec des terminaux d’abonnés, ST, et une passerelle, GW. Le faisceau ponctuel 952 communique également avec des terminaux d’abonnés, ST, et une passerelle, GW. Le faisceau ponctuel 954 communique uniquement avec des terminaux d’abonnés, ST. Les faisceaux ponctuels 956, 958 et 960 communiquent uniquement avec des terminaux d’abonnés, ST. Étant donné que les faisceaux ponctuels 950, 952 et 954 sont situés dans un même groupe de commutation, le satellite 201 met en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel de sorte qu’un seul de ces trois faisceaux ponctuels est actif à un instant donné. Cela signifie qu’une seule des passerelles 950 et 952 peut être active au même instant. Ainsi, la mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la pluralité de faisceaux ponctuels inclut la fourniture d’un débit à des multiples passerelles au fil du temps, qui sont géographiquement séparées les unes des autres, étant donné qu’elles se situent dans des faisceaux ponctuels distincts. Dans le mode de réalisation représenté dans la figure 33, la quantité de débit fournie au faisceau ponctuel 950 (par exemple, le nombre d’époques affectées) repose sur les besoins en termes de débit des terminaux d’abonnés, ainsi que sur les besoins en termes de débit de la passerelle dans le faisceau ponctuel 950. La quantité de débit fournie au faisceau ponctuel 952 (par exemple, le nombre d’époques affectées dans le plan de commutation) inclut suffisamment de débit (par exempie, d’époques) pour desservir les terminaux d’abonnés, ST, dans le faisceau ponctuel 952, ainsi que pour desservir la passerelle, GW, dans le faisceau ponctuel 952. Remarquons que le faisceau ponctuel 954 n’inclut pas de passerelle. Dans un mode de réalisation, chacun des terminaux d’abonnés dans le faisceau ponctuel 954 peut communiquer avec la passerelle dans le faisceau ponctuel 950 ou avec la passerelle dans le faisceau ponctuel 952 par un multiplexage entre les deux passerelles, tel que décrit ci-dessus.
La figure 34 est un organigramme qui décrit un mode de réalisation d’un processus d’expioitation d’un sateiiite qui inclut la mise en oeuvre d’une commutation de faisceau dans ie domaine temporel pour la pluralité de faisceaux ponctuels, incluant la mise en œuvre d’un plan de commutation de faisceau qui, au cours d’une période de commutation, fournit un débit au premier faisceau ponctuel pour une durée temporelle agrégée sur la base d’affectations de bande passante de la passerelle et des terminaux d’abonnés dans ce faisceau ponctuel. Au cours de l’étape 902, le système déterminera la demande au fil du temps pour les terminaux d’abonnés. Cela peut être mis en œuvre au niveau du centre de commande de réseau. Au cours de l’étape 904, sur la base de la carte de faisceaux, des passerelles sont affectées à divers groupes de commutation. Au cours de l’étape 906, le système détermine les besoins en termes de bande passante des liaisons de desserte (communication avec les terminaux d’abonnés) sur la base de la demande au fil du temps des terminaux d’abonnés. Au cours de l’étape 908, les besoins en termes de bande passante des liaisons d’alimentation (communication avec les passerelles) dans les faisceaux de commutation sont déterminés sur la base de la demande des terminaux d’abonnés en communication avec les passerelles. Au cours de l’étape 910, la bande passante sera déterminée pour les liaisons d’alimentation dans des faisceaux d’alimentation dédiés (par exemple, les faisceaux orientables par opposition aux faisceaux non articulés qui sont partagés entre les terminaux d’abonnés et les passerelles). Au cours de l’étape 912, un plan de commutation de faisceau sera créé pour les multiples / différentes périodes de commutation. Au cours de l’étape 914, les plans de commutation créés sont transmis à tous les satellites, tandis que les satellites sont en orbite. Par exemple, le centre de commande de réseau transmettra les plans de commutation au satellite lorsque les satellites passent au-dessus du centre de commande de réseau ou par le centre de commande de réseau. Ces plans de commutation sont reçus par les satellites et stockés dans la mémoire pour les satellites. Au cours de l’étape 916, chaque satellite met à jour ou modifie son plan de commutation en cours de sorte qu’un nouveau plan de commutation est mis en œuvre au moment opportun. Les satellites mettent chacun en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel de la pluralité de faisceaux ponctuels non articulés et mettent notamment en œuvre un plan commutation de faisceau alors en vigueur, qui, au cours d’une période de commutation, fournit un débit à un ou plusieurs faisceaux ponctuels pour une durée temporelle agrégée sur la base des affectations de bande passante de passerelles et de terminaux d’abonnés.
La figure 35 est un diagramme décrivant un exemple de partage de capacité par la division d’époques, ou d’unités CL) dans l’époque, en fonction des besoins en termes de débit au prorata. Par exemple, la figure 35 illustre le partage d’unités CD ou d’époques pour un groupe de commutation A, un groupe de commutation B et le faisceau 962 de la figure 33. Étant donné que le faisceau 962 n’inclut qu’une unique passerelle, la totalité du temps est disponible pour cette passerelle. Dans certains modes de réalisation, il peut exister de multiples passerelles dans le faisceau ponctuel 962, de sorte que le débit du faisceau ponctuel 962 doit être réparti entre les multiples passerelles. Le groupe de commutation B inclut trois faisceaux qui n’incluent que des terminaux d’abonnés. La quantité de débit (ou d’époques) fournie au faisceau 956 est représentée dans la figure 35 par la référence « 956S ». La quantité de débit fournie au faisceau 958 est représentée par la référence « 958S ». La quantité de débit fournie au faisceau ponctuel 960 est représentée par la référence « 960S » dans la figure 35. Tel que cela peut être constaté, la quantité de débit ou le nombre d’époques n’est pas réparti(e) de manière homogène entre les trois faisceaux ponctuels. Dans la figure 35, la quantité de débit ou d’époques fournie au faisceau ponctuel 954 (qui n’inclut pas de passerelle) est représentée par la référence « 954S ». La quantité de débit ou d’époques fournie au faisceau ponctuel 95Ô est représentée par deux composants : un composant « 950S » représentant l’affectation de débit à des terminaux d’abonnés et un second composant « 950G » représentant l’affectation de débit à la passerelle dans le faisceau ponctuel 950. Étant donné que, dans le faisceau 950, la passerelle peut utiliser une fréquence différente de celles des utilisateurs, les premier et second composants peuvent coexister. La quantité de débit ou d’époques fournie au faisceau ponctuel 952 inclut deux composants : le composant « 952S » représente l’affectation de quantité de débit pour les terminaux d’abonnés et le composant « 952G » représente l’affectation de bande passante pour la passerelle. Étant donné que, dans le faisceau 952, la passerelle peut utiliser une fréquence différente de celles des utilisateurs, les premier et second composants peuvent coexister.
Tel que susmentionné, dans certains modes de réalisation il peut exister de multiples passerelles dans un faisceau de passerelles. Ces multiples passerelles peuvent prendre en charge (c'est-à-dire communiquer avec) différents ensembles de terminaux d’abonnés dans un ou plusieurs faisceaux ponctuels identiques qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel, ou peuvent prendre en charge (c'est-à-dire communiquer avec) différents ensembles de terminaux d’abonnés dans un ou plusieurs faisceaux ponctuels différents qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. Dans une autre solution alternative, ces multiples passerelles peuvent prendre en charge (c'est-à-dire communiquer avec) les mêmes terminaux d’abonnés. Les multiples passerelles dans le même faisceau ponctuel utiliseront différentes époques en vue de communiquer avec les terminaux d’abonnés.
Dans certains modes de réalisation, un satellite présente deux faisceaux ponctuels ou plus dans un groupe de commutation, lesquels illuminent et communiquent avec des passerelles et des terminaux d’abonnés, où les passerelles sont géographiquement séparées les unes des autres. Pour les multiples faisceaux ponctuels qui illuminent et communiquent avec des passerelles et des terminaux d’abonnés, ils se voient tous affectés individuellement un débit de fréquence pour une durée totale reposant sur les affectations de débits des passerelles respectives et des terminaux d’abonnés respectifs. Par conséquent, le satellite met en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel, incluant la fourniture de débit à de multiples passerelles, au fil du temps, qui sont géographiquement séparées les unes des autres.
En ce qui concerne la constellation de satellites 302-322, la fourniture d’une pluralité de faisceaux ponctuels, et la mise en œuvre d’une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la pluralité de faisceaux ponctuels, sont réalisées séparément et simultanément par de multiples satellites utilisant une même carte de faisceaux et se déplaçant le long d’une même trajectoire orbitale.
Dans un mode de réalisation, le satellite est configuré de manière à commuter le débit au cours d’un nombre d’époques sur la base de la demande de liaison montante et de liaison descendante des terminaux d’utilisateur dans les éléments de faisceaux de groupes de commutation. Dans un autre mode de réalisation, le satellite est configuré de manière à commuter le débit au cours d’un nombre d’époques sur la base de la demande de liaison montante et de liaison descendante des terminaux d’utilisateur et des passerelles dans les éléments de faisceaux de groupes de commutation.
Transfert intercellulaire de faisceau à faisceau À mesure que chacun des satellites 302-322 se déplace en orbite, leurs champs de vision se déplacent, occasionnant le déplacement de chacune de zones de couverture des faisceaux ponctuels. Lorsqu’un terminal d’abonnés atteint la périphérie d’un faisceau ponctuel, il doit être transféré vers le faisceau ponctuel successif sur le même satellite. En règle générale, le transfert intercellulaire aura lieu d’un faisceau ponctuel dans un premier groupe de commutation vers un faisceau ponctuel dans un groupe de commutation différent. Cela peut entraîner la mise à jour de plans de commutation pour tenir compte d’un éventuel changement de groupes de commutation du ou des terminaux d’abonnés. Lorsque le terminal d’abonnés atteint la périphérie d’un faisceau ponctuel à la périphérie du champ de vision, alors le terminal d’abonnés est transféré au satellite successif.
La figure 36 illustre une partie du système de communication par satellite, représentant un transfert intercellulaire de terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels du même satellite. Par exemple, la figure 36 illustre le satellite 201 se déplaçant dans la direction orbitale 201A fournissant le faisceau ponctuel 980 et le faisceau ponctuel 982. À mesure que le satellite 201 se déplace dans la direction 201A, le terminal d’abonnés, ST, passera du faisceau ponctuel 980 au faisceau ponctuel 982 ; par conséquent, une procédure de transfert doit se produire. La figure 36 illustre le faisceau ponctuel 201 en communication avec la passerelle 984 (laquelle inclut l’antenne 986). Dans un mode de réalisation, la passerelle 984 inclut le modem 990 connecté à l’antenne 986, l’interface de réseau 994 connectée au réseau 988 (lequel peut être le réseau Internet ou un autre réseau), et le processeur de passerelle 992 qui est connecté au modem 990 et à l’interface de réseau 994. Dans un mode de réalisation, le processeur de passerelle 992 peut être un dispositif informatique qui inclut un ou plusieurs microprocesseurs, une mémoire, une mémoire de stockage non volatile, etc. Étant donné que le terminal d’abonnés, ST, est transféré du faisceau ponctuel 980 au faisceau ponctuel 982, le processeur de passerelle 992, qui reçoit des messages en provenance du réseau 988, lesquels doivent être envoyés au terminal d’abonnés, ST, doit communiquer ces messages par l’intermédiaire du faisceau ponctuel pertinent. Par exemple, la figure 36 illustre la passerelle 984 communiquant les messages A, B, C et D. Étant donné la temporisation de la transmission des messages (compte tenu du plan de commutation), le message A et le message B seront transmis du satellite 201 au terminal d’abonnés, ST, alors que le terminal d’abonnés, ST, est dans le faisceau ponctuel 980. Le message C et le message D seront transmis du satellite 901 au terminal d’abonnés, ST, tandis que le terminal d’abonnés, ST, est dans le faisceau ponctuel 982. Remarquons que le faisceau ponctuel 980 et le faisceau ponctuel 982 comptent parmi les faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. Par ailleurs, le faisceau ponctuel 980 présente une plage de fréquence différente de celle du faisceau ponctuel 982, mais les deux faisceaux ponctuels utilisent la même polarisation. Dans d’autres agencements de commutation, les faisceaux ponctuels 980 et 982 peuvent présenter la même plage de fréquence ou des plages de fréquence en chevauchement.
La figure 37 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus mis en œuvre par la passerelle pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire de terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels sur le même satellite. Au cours de l’étape 1002, le processeur de passerelle 992 détermine de nouveaux temps de transfert intercellulaire pour tous les terminaux connectés à cette passerelle spécifique, sur la base de l'emplacement du satellite, du motif de faisceau connu et du ou des plans de commutation de faisceau connus, ainsi que de la position des terminaux (ou de la rétroaction de l’intensité du signal reçu par les terminaux d’abonnés à partir du satellite). Au cours de l’étape 1004, le processeur de passerelle 992 détermine (à savoir, il calcule ou il recherche dans une base de données) un ou des nouveaux plans de commutation pour les faisceaux ponctuels sur la base des terminaux mis à jour et des faisceaux. Par exemple, lorsque le terminal d’abonnés, ST, effectue une transition du faisceau 980 au faisceau 982, cela peut affecter le plan de commutation sous l’effet d’une modification de la demande. Au cours de l’étape 1006, la passerelle 984 diffusera les informations de transfert intercellulaire vers tous les terminaux dans tous les faisceaux ponctuels qui communiquent avec la passerelle 984. Les Informations de transfert intercellulaire incluent un ensemble d’enregistrements, où chaque enregistrement inclut un identifiant, ID, de terminal pour le terminal d’abonnés, l’ancien faisceau ponctuel, le nouveau faisceau ponctuel et l’heure du transfert intercellulaire. D’autres informations pourraient également être fournies. Au cours de l’étape 1008, la passerelle diffuse le nouveau plan de commutation vers les terminaux et le satellite. Dans un mode de réalisation, le satellite dispose déjà du plan de commutation et celui-ci n’est pas communiqué à partir de la passerelle.
La figure 38 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus mis en œuvre par la passerelle pour mettre en œuvre un transfert intercellulaire du terminal d’abonnés, au moment du transfert. Au cours de l’étape 1040, le processeur de passerelle 992 reçoit des données en provenance du réseau 988, lesquelles données doivent être transmises au terminal d’abonnés, ST. Au cours de l’étape 1042, le processeur de passerelle 992 détermine le temps nécessaire à la transmission de ces données reçues, du satellite 201 au terminal d’abonnés, ST. Au cours de l’étape 1044, le processeur de passerelle 992 vérifie les informations de transfert intercellulaire les plus récentes (voir l’étape 1006 dans la figure 37). Au cours de l’étape 1046, le processeur de passerelle 992 détermine si l’instant où le satellite transmettra les données au terminal d’abonnés est proche de l’instant du transfert intercellulaire. Si cet instant n’est pas proche de l’instant de transfert intercellulaire, alors, à l’étape 1048, le processeur de passerelle 992 communique les données reçues en utilisant le plan de commutation en cours et le groupe de commutation en cours ainsi que des marges normales pour une procédure de modulation et codage adaptatifs (ACM) et une procédure de commutation de faisceau dans le domaine temporel (TDM). Dans un mode de réalisation, les marges concernant la commutation TDM sont connexes à la taille ou à la temporisation de la fenêtre d’arrivée tardive et de la fenêtre d’arrivée anticipée. Si l’instant pour la transmission à partir du satellite est proche de l’instant de transfert intercellulaire, tout en étant antérieur à l’instant de transfert interceilulaire, alors, à l’étape 1050, le processeur de passerelle 992 communique des données au terminal en utilisant le faisceau de commutation de prétransfert intercellulaire du groupe de commutation de pré-transfert intercellulaire et des marges plus larges (si nécessaire) pour la modulation ACM et la commutation TDM. Si l’instant pour la transmission du satellite au terminal est ultérieur à l’instant de transfert intercellulaire, alors le processeur de passerelle 992 communique les données en utilisant le faisceau de commutation de post-transfert intercellulaire du groupe de commutation de posttransfert intercellulaire et des marges plus larges (si nécessaire) pour la modulation ACM et la commutation TDM.
La figure 39 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processeur mis en œuvre par un terminal d’abonnés en ce qui concerne le transfert du terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels. Le processus de la figure 39 est mis en œuvre en réponse à la mise en œuvre du processus de la figure 37 par la passerelle. Au cours de l’étape 1060 de la figure 39, le terminal reçoit des informations de transfert intercellulaire diffusées (voir l’étape 1006 de la figure 37). Au cours de l’étape 1062, si la diffusion reçue inclut des informations de transfert intercellulaire pour ce terminal, alors ce terminal stocke les informations et il les configurera au cours d’une époque où le faisceau n’est pas actif ou au cours du temps de transition de charge utile. Remarquons que les processus des figures 37 et 39 sont mis en œuvre en continu.
La figure 40 est un organigramme décrivant un mode de réalisation mis en œuvre par un terminal d’abonnés à l’instant d’un transfert intercellulaire entre des faisceaux ponctuels. Il doit être remarqué qu’au cours de l’étape 1062, une interruption est configurée. Cette interruption déclenchera l’exécution du processus de la figure 40. Au cours de l’étape 1070, il est déterminé si le terminal est à ou proche d’un instant d’un transfert intercellulaire. Si tel n’est pas le cas, et si le terminal reçoit des données au cours de l’étape 1072 (en réponse à l’étape 1048 de la figure 38), alors le terminal décode ces données au cours de l’étape 1074 en utilisant des marges normales pour la modulation ACM et la commutation TDM. Les données sont signalées à un dispositif client au cours de l’étape 1076. Un dispositif client pour un terminal d’abonnés peut être un dispositif informatique, un appareil intelligent, etc. Si, au cours de l’étape 1070, il est déterminé que le terminal est proche d’un instant de transfert intercellulaire, mais antérieur à l’instant de transfert intercellulaire, alors, au cours de l’étape 1080, le terminal recevra des données en provenance du satellite et décodera ces données, à l’étape 1082, en utilisant les marges plus larges pour la modulation ACM et la commutation TDM. Les données seront ensuite signalées au cours de l’étape 1076. Si le terminal se situe à un instant de transfert intercellulaire, alors, au cours de l’étape 1086, le terminal syntonise à nouveau son oscillateur local pour remplacer la ou les fréquences par la fréquence maîtresse pour le nouveau faisceau ponctuel. Autrement dit, en référence à nouveau à la figure 36, le terminal d’abonnés, ST, syntonisera à nouveau son oscillateur local, de la fréquence correspondant au faisceau ponctuel 980 à la fréquence correspondant au faisceau ponctuel 982. Au cours de l’étape 1088, le plan de commutation sera mis à jour. Dans certains modes de réalisation, le terminal garde la trace du plan de commutation. Dans d’autres modes de réalisation, le terminal ne garde pas la trace du plan de commutation. Dans un mode de réalisation, un terminal d’abonnés inclura une antenne et un oscillateur. Dans d’autres modes de réalisation, le terminal d’abonnés inclut deux antennes et deux oscillateurs, pour une utilisation alternée des terminaux et des oscillateurs entre les faisceaux ponctuels.
La figure 41 illustre une partie d’un système de communication par satellite représentant un transfert intercellulaire d’un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels de différents satellites. Par exemple, la figure 41 illustre le satellite 1100 et le satellite 1102, lesquels peuvent correspondre à toute paire de satellites adjacents des satellites 302-322. Le satellite 1102 fournit le faisceau ponctuel 1106. Le satellite 1100 fournit le faisceau ponctuel 1104. Le terminal d’abonnés 1108 inclut deux antennes 1110 et 1112, deux modems 1114 en communication avec l’antenne 1110 et un modem 1116 en communication avec l’antenne 1112, le processeur de terminal 1116 et l’interface de réseau 1118 qui est connectée à un réseau local (LAN). Le processeur de terminal 1116 peut correspondre à un quelconque dispositif informatique approprié qui comprend un processeur, une mémoire, une mémoire non volatile et des interfaces de communication appropriées.
Dans la figure 41, le terminal d’abonnés 1108 est positionné dans une région qui représente l’endroit où le faisceau ponctuel 1106 est en chevauchement avec le faisceau ponctuel 1104. La passerelle 1120 est en communication avec les satellites 1100 et 1102. La passerelle 1120 inclut une première antenne 1124 destinée à communiquer avec le satellite 1100. La passerelle 1120 inclut l’antenne 1122 destinée à communiquer avec le satellite 1102. La passerelle 1120 inclut un premier modem 1128 connecté à l’antenne 1124 et un second modem 1126 connecté à l’antenne 1122. La passerelle 1128 inclut le processeur de passerelle 1130 connecté à la fois au modem 1126 et au modem 1128. Le processeur de passerelle 1130 est également connecté à l’interface de réseau 1132, laquelle peut communiquer avec le réseau Internet ou un autre réseau. Étant donné que la passerelle 1120 est en communication avec les deux satellites, et qu’elle utilise un processeur 1130, lorsque le terminal d’abonnés effectue un transfert du satellite 1102 au satellite 1100, la communication entre le terminal d’abonnés 1108 et la passerelle 1128 ne sera pas rompue. Par conséquent, à mesure que les satellites 1102 et 1100 se déplacent d’ouest en est, occasionnant la transition du terminal d’abonnés 1108, du faisceau ponctuel 1106 situé sur le satellite 1102 vers le faisceau ponctuel 1104 situé sur le satellite 1100, le trajet de communication entre le terminal d’abonnés 1108 et la passerelle 1128 sera modifié, de sorte qu’il passera par le satellite 1100 au lieu de passer par le satellite 1102. La passerelle 1120 mettra en œuvre le processus de la figure 37 décrit ci-dessus, en vue d’identifier et de communiquer les informations de transfert intercellulaire.
En outre, la passerelle mettra en œuvre le processus illustré dans la figure 42, pour transférer un terminal d’abonnés entre des faisceaux ponctuels de différents satellites. Au cours de l’étape 1200, le processeur de passerelle 1130 communique avec le satellite en cours par le biais de la première antenne (par exemple, l’antenne 1122). Au cours de l’étape 1202, la passerelle 1120 établit une communication avec le nouveau satellite par le biais d’une seconde antenne 1124. Au cours de l’étape 1204, la passerelle détermine à quel instant il convient de commuter les terminaux vers le nouveau satellite sur la base des informations de transfert intercelluiaire décrites ci-dessus. La passerelle 1120 informera les satellites et ies terminaux d’abonnés seion ie processus de la figure 37. Dans un autre mode de réalisation, les satellites sont préprogrammés de manière à savoir quei est l’instant pertinent pour ia commutation. Dans un autre mode de réaiisation, la passerelle informe ie centre de commande de réseau. Au cours de l’étape 1206, ia passerelle communique avec ie terminai par le biais du sateilite en cours (par exemple, par le biais du satellite 1102) jusqu'à l’instant de transfert intercellulaire, en mettant en œuvre le processus de la figure 38 en utilisant la première antenne (i’antenne 1122) et ie plan de commutation de faisceau en cours. Au cours de i’étape 1208, la passerelle communique avec le terminal par le biais du nouveau satellite (le satellite 1100) après l’instant de transfert intercellulaire en utilisant le nouveau plan de commutation, en mettant en œuvre le processus de la figure 30 en utilisant la seconde antenne (par exemple, l’antenne 1124). Le terminal d’abonnés mettra en œuvre le processus de la figure 39, tel que décrit ci-dessus, en vue de recevoir les nouvelles informations de transfert intercellulaire. En outre, les terminaux d’abonnés mettront en œuvre le processus de la figure 43 à l’instant de transfert intercellulaire. Au cours de l’étape 1250, la passerelle détermine si le terminal d’abonnés se situe à ou proche de l’instant de transfert intercellulaire de satellite. Si le terminal d’abonnés n’est pas à ou proche d’un instant de transfert intercellulaire de satellite, alors, au cours de l’étape 1252, des données seront communiquées avec le satellite par l’intermédiaire de sa première antenne (par exemple, l’antenne 1110). Au cours de l’étape 1254, la passerelle décodera les données reçues en utilisant des marges normales pour la modulation ACM et la commutation TDM. Au cours de l’étape 1256, les données reçues seront signalées au dispositif client. Remarquons que les données qui sont transmises n’auront pas à être décodées et signalées, mais qu’elles devront plutôt être codées.
Si, au cours de l’étape 1250, il est déterminé que le terminal d’abonnés est proche de l’instant de transfert intercellulaire, ensuite, au cours de l’étape 1260, le terminal établira ou maintiendra une connexion avec la passerelle par le biais de la seconde antenne et du second satellite. Au cours de l’étape 1262, le terminal d’abonnés continuera à échanger des données avec le satellite par le biais de la première antenne. Au cours de l’étape 1264, les données reçues seront décodées par la passerelle en utilisant des marges plus larges pour la modulation ACM et la commutation TDM. Au cours de l’étape 1266, les données reçues seront signalées. Les données qui sont transmises seront codées en utilisant des marges plus larges pour la modulation ACM et la commutation TDM, si la modulation ACM est utilisée sur la liaison montante pour le trajet de retour.
Si, au cours de l’étape 1250, il est déterminé que le terminal d’abonnés est à l’instant de transfert intercellulaire, ensuite, au cours de l’étape 1270, le terminal d’abonnés commute sur une communication des données avec le second satellite ou le nouveau satellite par le biais de la seconde antenne. Au cours de l’étape 1272, un nouveau plan de commutation sera mis en œuvre. Dans un mode de réalisation, le terminal d’abonnés n’a pas connaissance de la nature du plan de commutation et il se contente de réagir aux données en provenance de la passerelle, et, par conséquent, il n’aura pas connaissance du nouveau plan de commutation. Au cours de l’étape 1274, les données reçues seront décodées en utilisant une marge plus large pour la modulation ACM et la commutation TDM. Les données transmises utiliseront des marges plus larges pour la modulation ACM, si la modulation ACM est utilisée. Les données reçues seront signalées au cours de l’étape 1276.
La description ci-dessus des transferts intercellulaires de faisceau à faisceau inclut la communication, au niveau d’un terminal au sol, avec une constellation de satellites non géostationnaires, en utilisant un premier faisceau ponctuel de la constellation de satellites non géostationnaires et le premier pian de commutation de faisceau, et elle inclut la modification, par le terminal au sol, de la communication avec la constellation de satellites non géostationnaires, en vue d’utiliser un second faisceau ponctuel de la constellation de satellites non géostationnaires dans un second faisceau de commutation.
Transfert intercellulaire pour de multiples passerelles
Tel que décrit ci-dessus, certains des faisceaux ponctuels non articulés 1-200 pour chacun des satellites 302-322 peuvent être utilisés en vue de desservir des terminaux d’abonnés et des passerelles. Dans certains modes de réalisation, des terminaux d’abonnés dans les faisceaux ponctuels non articulés sont configurés de manière à communiquer avec des passerelles dans les faisceaux ponctuels non articulés. Dans ces modes de réalisation, le groupe de terminaux d’abonnés communiquant avec la passerelle et les faisceaux non articulés devront communiquer avec au moins deux passerelles. Dans une mise en œuvre, les deux passerelles communiquant avec le groupe de terminaux d’abonnés sont situées dans le même pays que les terminaux d’abonnés afin de se conformer aux lois locales limitant les communications transfrontalières. Dans d’autres modes de réalisation, les deux passerelles peuvent être situées dans différents pays.
La figure 44 illustre un exemple de configuration où deux passerelles 986 et 988 communiquent avec le terminal d’abonnés ST et desservent celui-ci par l’intermédiaire du satellite 1. Chacune des passerelles présente sa propre antenne et son propre modem. Par exemple, la passerelle 986 inclut le modem 991 et la passerelle 988 inclut le modem 993. Aucune des passerelles n’inclut un processeur de passerelle. Les modems 991 et 993 communiquent plutôt avec un processeur central 992 qui est en communication avec l’interface de réseau 984 en vue de communiquer sur le réseau 988 (par exemple, Internet). Le partage d’un processeur central 992 permet aux flux de communication, entre le terminal d’abonnés, ST, et les entités sur le réseau 988, d’être maintenus d’une certaine manière sans interruption apparente. Dans un mode de réalisation, la passerelle 986 est située à la périphérie ouest des terminaux d’abonnés et la passerelle 988 est située à la périphérie est des terminaux d’abonnés. Par conséquent, ces passerelles peuvent être appelées la « passerelle est » et la « passerelle ouest ». La localisation des passerelles, sur la périphérie ouest et la périphérie est, est motivée par le fait que les satellites 302-322 se déplacent d’ouest en est, et la localisation des passerelles à la périphérie ouest et à la périphérie est (séparées dans la direction orbitale) permet des transferts intercellulaires efficaces. Dans d’autres modes de réalisation où les satellites se déplacent dans une autre direction orbitale, les passerelles sont localisées dans des emplacements différents qui sont séparés les uns des autres par différentes directions orbitales. Autrement dit, la première passerelle sera à un premier emplacement, la seconde passerelle est à un second emplacement et le second emplacement est séparé du premier emplacement dans la direction orbitale.
La figure 45 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre du transfert intercellulaire entre les satellites, au moyen de passerelles est et ouest, où les passerelles opèrent au sein et communiquent avec des faisceaux ponctuels mettant en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel. Remarquons que plutôt que d’utiliser des passerelles est et ouest, le même processus peut être utilisé pour deux passerelles différentes à deux emplacements différents séparés dans la direction orbitale. Au cours de l’étape 1350, tous les terminaux d’abonnés, ou un sous-ensemble des terminaux d’abonnés, communiquent avec la passerelle est par l’intermédiaire du satellite 1 à mesure que le faisceau ponctuel non articulé mettant en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel traverse la région où les terminaux d’abonnés sont situés. La figure 46A indique l’instant où l’étape 1350 est mise en œuvre. Le champ de vision pour le satellite 1 couvre complètement les faisceaux ponctuels A, B, C, D, J, F et G, lesquels correspondent aux faisceaux ponctuels pour lesquels les terminaux d’abonnés sont localisés. À la périphérie est du faisceau ponctuel C est située la passerelle est E. À la périphérie ouest du faisceau ponctuel J est située la passerelle ouest W.
Au cours de l’étape 1354, la passerelle ouest W effectue un transfert vers le satellite 2, dès que cela est possible (ou au plus proche de l’instant où cela devient possible). Par exemple, la figure 46B montre que le champ de vision pour le satellite 2 est très proche du faisceau ponctuel J, suffisamment proche pour permettre à la passerelle ouest W de se connecter au satellite 2.
Au cours de l’étape 1356, à mesure que le champ de vision pour le satellite 2 passe au-dessus des faisceaux ponctuels, les terminaux d’abonnés dans les faisceaux ponctuels sous le champ de vision pour le satellite 2 commencent à se connecter au satellite 2. Tel que discuté ci-dessus, les terminaux d’abonnés seront avertis à l’avance en ce qui concerne les informations de transfert intercellulaire. Ainsi, lorsque les terminaux d’abonnés effectuent un transfert intercellulaire vers le satellite 2, ils commencent à se connecter à et à communiquer avec la passerelle ouest par le biais du satellite 2. Par exemple, la figure 46J illustre une partie du champ de vision pour le satellite 2 au-dessus des faisceaux ponctuels A, J et G et le champ de vision pour le satellite 1 au-dessus des faisceaux ponctuels A, G, D, B, C et F. Les terminaux d’abonnés dans les faisceaux ponctuels A, J et G se seront déjà connectés au satellite 2 et auront commencé à communiquer avec la passerelle W par le biais du satellite 2. Dès lors que tous les terminaux dans les faisceaux ponctuels A, B, C, D, J, F et G ont effectué un transfert vers le satellite 2 et qu’ils communiquent avec la passerelle ouest, la passerelle est E effectue un transfert intercellulaire vers le satellite 2. Par exemple, la figure 46D illustre la totalité des cinq faisceaux ponctuels dans le champ de vision pour le satellite 2 ; par conséquent, tous les terminaux d’abonnés ont été transférés et connectés au satellite 2 et sont en communication avec la passerelle ouest par le biais du satellite 2. Au cours de l’étape 1360, en réponse à des instructions en provenance du processeur central 992, tous les terminaux d’abonnés passeront ensuite à une communication avec la passerelle est E par le biais du satellite 2. Le processus de la figure 45 sera ensuite mis en œuvre à nouveau avec le satellite 3 (non représenté), puis avec le satellite 4 (non représenté), etc. De cette manière, la pluralité de terminaux d’abonnés peut être configurée de manière à communiquer avec le processeur central 992, par le biais des satellites non géostationnaires, via la première passerelle est ou la passerelle ouest. Le processeur central 992 est configuré de manière à affecter chaque terminal d’abonnés pour communiquer avec le processeur central 992 par le biais de la passerelle est ou de la passerelle ouest sur la base de la localisation du satellite non géostationnaire approprié.
Dans certains modes de réalisation, la passerelle est (et certains terminaux d’abonnés) et la passerelle ouest (et certains terminaux d’abonnés) sont dans différents faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel et qui se situent dans des groupes de commutation identiques ou dans des groupes de commutation différents, mettant en œuvre les mêmes plans de commutation ou différents plans de commutation.
Faisceaux de passerelles orientables
Tel qu’examiné ci-dessus relativement à la figure 2, les satellites 302-322 incluent chacun huit faisceaux de passerelles orientables de 4,2 degrés et six faisceaux de passerelles / terminaux d’abonnés haute capacité orientables de 2,8 degrés. En outre, les satellites non géostationnaires des constellations sont chacun configurés de manière à fournir une première pluralité de deux cents faisceaux ponctuels non articulés qui comportent le champ de vision. Les faisceaux ponctuels orientables peuvent être orientés en vue d’établir une communication avec une passerelle en dehors et en face du champ de vision, et de maintenir cette communication tandis que le satellite et le champ de vision se déplacent au-dessus et au-delà de la passerelle, y compris lorsque les passerelles sont en dehors et derrière le champ de vision pour le satellite respectif. Cela permet aux passerelles d'établir une connexion avec le satellite avant que les faisceaux ponctuels ne couvrent les terminaux d’abonnés, et de maintenir ensuite la connexion au satellite tandis que les terminaux d’abonnés effectuent un transfert intercellulaire vers le satellite et tandis que les terminaux d’abonnés effectuent un transfert intercellulaire vers le satellite successif, afin de permettre une communication sans heurt pour les terminaux d’abonnés. Cette configuration est représentée graphiquement dans la figure 47 laquelle illustre le satellite 1400 et le satellite 1402. Le satellite 1400 fournit le faisceau ponctuel non articulé 404 qui met en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour communiquer avec la pluralité de terminaux d’abonnés, ST. Le satellite 1402 fournit le faisceau ponctuel non articulé 1406 qui met en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la communication avec une pluralité de terminaux d’abonnés, ST. Il est possible que les satellites 1400 et 1402 soient simultanément en communication avec la passerelle 1120. Dans un autre mode de réalisation, des affectations d’époques sont attribuées aux faisceaux non articulés de sorte qu’aucune commutation de faisceau n’est requise dans une zone géographique.
Dans un mode de réalisation, la passerelle 1120 inclut deux antennes, à savoir l’antenne 1122 en vue de communiquer avec le satellite 1402 (le satellite est) et l’antenne 1124 en vue de communiquer avec le satellite 1400 (le satellite ouest). À mesure que les satellites de la constellation se déplacent d’ouest en est, les antennes de la passerelle entrent en communication avec différentes paires de satellites. La passerelle 1120 inclut le modem 1126 en communication avec l’antenne 122 et le modem 1128 en communication avec l’antenne 1124. La passerelle 1120 inclut également le processeur de passerelle 1130 qui est en communication avec le modem 1126, le modem 1128 et l’interface de réseau 1132 (qui se connecte au réseau Internet ou à un autre réseau). Les faisceaux ponctuels que les satellites 1402 et 1400 utilisent pour se connecter à la passerelle 1120 sont orientables de sorte qu’ils peuvent rester pointés vers la passerelle à mesure que les satellites et les champs de vision se déplacent. Ceci est décrit plus en détail en ce qui concerne l’organigramme de la figure 48 et les graphiques des figures 49A-E.
Au cours de l’étape 1430 de la figure 48, la passerelle est connectée au satellite 1, par le biais du faisceau ponctuel orientable pour le satellite 1, afin de communiquer avec ses terminaux d’abonnés par le biais du satellite 1. Au cours de l’étape 1432, tandis que la passerelle communique avec des terminaux d'abonnés par le biais du satellite 1 (par exemple, la passerelle est située dans le champ de vision du satellite 1) et alors que la passerelle n’est pas située dans le champ de vision du satellite 2. étant donné que la passerelle est à l’est (en face) du satellite 2, la passerelle établit une synchronisation avec le satellite 2 en utilisant le signal de balise de temporisation pour le satellite 2 (la synchronisation de temporisation aligne la salve directe de passerelle avec la référence de tranche de temps affectée sur le satellite). Au cours de l’étape 1434, le satellite 2 déplace ses faisceaux orientables (par exemple, les faisceaux 286, 288, 290, 292, 294, 296, 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282 ou 284 de la figure 2) afin qu’ils pointent vers la passerelle, et la passerelle initie une liaison directe, ou liaison aller, pour la communication avec les terminaux d’abonnés. La figure 49A décrit la situation telle qu’elle existe au moment de l’étape 1434.
La figure 49A montre la passerelle GW entourée de cinq zones de couverture B1, B2, B3, B4 et B5, où ces zones de couverture B1-B5 incluent chacune une pluralité de terminaux d’abonnés qui sont pris en charge par la passerelle et sont en communication avec la passerelle. La figure 49A montre que le champ de vision pour le satellite 2 est situé à l’est de la passerelle et des zones de couverture B1-B5, de sorte qu’il ne couvre pas, ou qu’il ne présente pas de chevauchement avec, la passerelle ou les zones de couverture B1-B5. Bien que la passerelle soit située en dehors du champ de vision pour le satellite 2, le satellite 2 pointe/déplace l’un de ses faisceaux orientables en vue de couvrir (de pointer vers) la passerelle et de communiquer avec la passerelle.
Au cours de l’étape 1436, le satellite 2 établit une connectivité interne en vue de desservir la passerelle, et fournit notamment une bande passante initiale au faisceau ponctuel orientable en vue d’établir la communication. Le satellite 2 fournit une connectivité pour permettre à la passerelle de communiquer par l’intermédiaire du faisceau ponctuel orientable avec des terminaux d’abonnés. Au cours de l’étape 1438, à mesure que les faisceaux ponctuels non articulés qui mettent en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel (et à mesure que le champ de vision) traversent la région de couverture prise en charge par la passerelle, des terminaux supplémentaires effectuent un transfert intercellulaire vers le satellite 2 et rétablissent la communication avec la passerelle. Par exemple, la figure 49B illustre une partie du champ de vision pour le satellite 2 couvrant et incluant les zones de couverture B1 et B5. Par conséquent, les terminaux d’abonnés dans les zones de couverture B1 et B5 auront effectué un transfert vers le satellite 2 et auront établi la communication avec la passerelle GW, par l’intermédiaire du satellite 2.
Tel que discuté ci-dessus, les faisceaux orientables peuvent inclure un faisceau à fonction unique qui communique uniquement avec des passerelles, ou ils peuvent inclure des faisceaux bivalents en mesure de communiquer avec des passerelles et des terminaux d’abonnés. Si le faisceau ponctuel orientable qui est pointé vers et qui communique avec la passerelle est un faisceau ponctuel bivalent, alors, à mesure que ce faisceau ponctuel bivalent parcourt le champ de vision, incluant les faisceaux ponctuels non articulés mettant en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel, le système peut facultativement utiliser le faisceau ponctuel orientable en vue de communiquer avec les terminaux d’abonnés. Si le système utilise le faisceau ponctuel orientable en vue de communiquer avec les terminaux d’abonnés, alors les faisceaux ponctuels non articulés mettant en œuvre la commutation de faisceau dans le domaine temporel qui sont en chevauchement avec le faisceau ponctuel orientable seront (facultativement) mis hors tension tandis qu’ils présentent un chevauchement avec le faisceau ponctuel orientable.
Lorsque œs faisceaux ponctuels non articulés sont hors tension, ladite une ou lesdites plusieurs époques qui leur auraient été affectées dans le plan de commutation sont ensuite fournies à d’autres faisceaux ponctuels dans le même groupe de commutation, au cours de l’étape 1440. Au cours de l’étape 1442, à mesure que d’autres terminaux d’abonnés établissent la communication avec la passerelle (sous l’effet du déplacement du satellite 2), le satellite 2 fournit davantage de bande passante à la passerelle, ce qui inclut la mise à jour de la connectivité interne en vue de fournir de la bande passante supplémentaire. Autrement dit, le faisceau ponctuel orientable peut être en mesure de communiquer en utilisant de multiples couleurs, autrement dit de multiples chrominances (voir le plan de fréquence décrit ci-dessus). Initialement une couleur peut être fournie au faisceau ponctuel. À mesure que davantage de terminaux d’abonnés se connectent à la passerelle, des couleurs supplémentaires peuvent être ajoutées à l’affectation de fréquence de faisceaux ponctuels non articulés. La figure 49C illustre le champ de vision pour le satellite 2 englobant la passerelle dans les régions de couverture B1-B5. Par conséquent, tous les terminaux d’abonnés qui sont pris en charge par la passerelle GW communiquent à présent avec la passerelle GW par l’intermédiaire du satellite 2. Lorsque le satellite 2 se déplace de sa position dans la figure 49A vers sa position dans la figure 49, il ajuste le pointage des faisceaux ponctuels orientables, de sorte que les faisceaux ponctuels orientables continuent de pointer vers la passerelle GW. Au cours de l’étape 1442, la passerelle rompt sa connexion avec le satellite 1 étant donné que le satellite 1 s’est déplacé vers la position orbitale où il ne peut plus desservir des terminaux d’abonnés pris en charge par la passerelle, libérant ainsi le faisceau ponctuel orientable que le satellite 1 utilisait pour pointer vers la passerelle afin qu’il soit utilisé pour une autre passerelle.
Au cours de l’étape 1446, alors que le champ de vision pour le satellite 2 quitte la région prise en charge par la passerelle, des terminaux d’abonnés supplémentaires commencent à effectuer un transfert intercellulaire vers le satellite 3 en vue d’une communication avec la passerelle par le biais du satellite 3. Remarquons que, entre les étapes 1444 et 1446, il y a une flèche 1445. Cette flèche indique le moment où le processus de la figure 48 est relancé pour les satellites 2 et 3 (au lieu des satellites 1 et 2). Au cours de l’étape 1448, tandis que la plupart des terminaux d’abonnés interrompent la communication avec la passerelle par l’intermédiaire du sateiiite 2, le satellite 2 fournit moins de bande passante à la passerelle, incluant la configuration de la connectivité interne (des matrices de sélection et du canaliseur numérique) en vue de réduire la largeur de bande provisionnée pour le faisceau ponctuel orientable pointant vers la passerelle GW. La figure 49D illustre le champ de vision du satellite 2 se déplaçant vers l’est de la passerelle GW et ne couvrant que les zones de couverture B2 et B3, ainsi qu’une petite partie de la zone de couverture B4. À ce stade, les terminaux d’abonnés dans les zones de couverture B1 et B5 ont déjà effectué un transfert vers le satellite successif. La passerelle reste en contact avec le satellite 2 tant que le satellite 2 est dans une position orbitale permettant de desservir l’un quelconque des terminaux d’abonnés pris en charge par la passerelle, même si le champ de vision du satellite 2 n’illumine pas la passerelle étant donné que la passerelle est située derrière le champ de vision, tel qu’illustré dans la figure 49D (étape 1450). Au cours de l’étape 1452, la passerelle interrompt la connexion avec le satellite 2, si le satellite 2 s’est déplacé vers une position orbitale où il ne peut plus desservir un quelconque terminal pris en charge par la passerelle. Par exemple, la figure 49E illustre un champ de vision du satellite 2 à l’est des zones de couverture B1, B2, B3, B4 et B5.
Synchronisation
En raison de la temporisation, tel qu’examiné ci-dessus, il est essentiel que les satellites, les terminaux d’abonnés et les passerelles restent tous étroitement synchronisés. Dans un mode de réalisation, une horloge maîtresse est maintenue et est accessible au niveau d’un emplacement terrestre. Par exemple, l’horloge maîtresse peut être maintenue par ou au niveau du centre de commande de réseau. À mesure que chaque satellite passe au-dessus ou près du centre de commande de réseau, les satellites se synchronisent avec le centre de commande de réseau, ou ils se synchronisent avec l’horloge maîtresse. Les passerelles se synchronisent ensuite avec chaque satellite avant toute connexion avec le satellite, de sorte que les passerelles sont à présent en synchronisation avec le satellite avec lequel elles communiquent. Les terminaux d’abonnés sont alors chargés de maintenir la synchronisation avec les passerelles. Dans ce système, chaque satellite comprend un système d’antenne qui est configuré de manière à recevoir des informations d’instruction, en provenance d’un centre au sol (par exemple, un centre de commande de réseau), incluant une instruction d’ajustement d’une horloge sur le satellite en vue de synchroniser le satellite avec une horloge maîtresse. Le satellite envoie également un signal de balise vers la Terre (c'est-à-dire, vers de multiples passerelles). Le signal de balise inclut des informations de temporisation en vue de synchroniser la passerelle avec le satellite. Les passerelles sont configurées de manière à communiquer avec le satellite et les terminaux par le biais du satellite. La passerelle est configurée de manière à recevoir le signal de balise en provenance du satellite et à se synchroniser avec le satellite sur la base du signal de balise. La passerelle est configurée de manière à envoyer la communication au terminal par le biais du satellite. La communication inclut des données de temporisation permettant au terminal de se synchroniser avec la passerelle.
La figure 50 est un organigramme décrivant un mode de réalisation d’un processus de mise en œuvre de synchronisation de temporisation pour le système de communication par satellite. Au cours de l’étape 1502, le système de commande de réseau 230 (figure 1) maintient une horloge maîtresse. Au cours de l’étape 1504, à mesure que le satellite passe au-dessus ou près du centre de commande de réseau (ou au niveau de l’emplacement le plus proche du centre de commande de réseau dans son orbite), le centre de commande de réseau envoie un message de temporisation qui inclut une instruction visant à définir l’horloge sur le satellite. Le centre de commande de réseau peut également envoyer un ou plusieurs plans de commutation. Dans un mode de réalisation, l’horloge maîtresse est maintenue au niveau du centre de commande de réseau. Dans un autre mode de réalisation, l’horloge maîtresse est maintenue à un autre emplacement, mais le centre de commande de réseau peut accéder à l’horloge maîtresse et envoyer l’instruction au satellite. Cette instruction peut définir l’horloge du satellite sur l’horloge maîtresse ou ajuster en conséquence l’horloge du satellite. Au cours de l’étape 1506, en réponse à la réception de l’instruction, l’horloge de satellite définit, ou sinon met à jour, son horloge sur l’horloge maîtresse, synchronisant ainsi le satellite avec l’horloge maîtresse (et synchronisant le satellite avec le centre de commande de réseau).
Au cours de l’étape 1508, le satellite transmet un signal de balise qui inclut des informations de temporisation. Le signal de balise est un faisceau large couvrant l’ensemble de la partie ou face de la planète qui peut être vue par le satellite. Au cours de l’étape 1510, avant d’établir la communication avec le satellite (avant d’établir la communication avec des terminaux d’abonnés par le biais du satellite) pour l’orbite en cours, la passerelle se synchronise avec un satellite à l’aide du signal de balise du satellite (la synchronisation de temporisation aligne la salve directe de passerelle avec la référence de tranche de temps affectée sur le satellite tout en tenant compte d’un éventuel retard et de l’effet Doppler - voir l’étape 1432 de la figure 48). La passerelle établira ensuite la communication avec le satellite en vue de mettre en oeuvre des connexions entre la passerelle et une pluralité de terminaux d’abonnés par le biais du satellite. Au cours de l’étape 1512, la passerelle envoie une communication aux terminaux d’abonnés par le biais du satellite, ladite communication incluant des données de temporisation. Au cours de l’étape 1514, les terminaux d’abonnés se synchronisent avec la passerelle au cours de la communication, sur la base des données de temporisation, alignant la temporisation des terminaux d’abonnés avec l’horloge de satellite. Dans un mode de réalisation, la communication inclut des données d’utilisateur, de sorte que le terminal d’abonnés se synchronise avec la passerelle lors de la communication des données d’utilisateur avec la passerelle.
La figure 51 est un organigramme qui décrit de manière plus détaillée le processus de synchronisation de la passerelle. Dans un mode de réalisation, le processus de la figure 51 correspond à une mise en œuvre exemplaire de l’étape 1510 de la figure 50. Au cours de l’étape 1532, le satellite transmet, et la passerelle reçoit, le signal de balise de haute fréquence qui a été diffusé sur toute la surface visible de la planète. Le signal de balise indique le début d’une époque et un nombre d’époques depuis minuit. Dans un mode de réalisation, le système de communication par satellite complet dispose d’une heure de minuit convenue à l’avance. Remarquons que minuit se produit à différentes heures sur la planète (à savoir dans des fuseaux différents). Par conséquent, dans un mode de réalisation, le système choisit une référence temporelle unique comme étant l’heure de minuit officielle du système de satellite. Au cours de l’étape 1534, en utilisant des données d’éphéméride de satellite (orbite du satellite et emplacements horodatés antérieurs), la passerelle détermine remplacement où le satellite se trouve audit instant. Au cours de l’étape 1536, sur la base de remplacement déterminé, la passerelle calcule l’heure du jour en cours pour la passerelle (par rapport à l’époque et au comptage d’époques dans le « minuit » système). Au cours de l’étape 1540, la passerelle utilise le signal de balise de temporisation pour ajuster davantage son horloge sur la base de l’heure du jour en cours calculée. Au cours de l’étape 1542, la passerelle reçoit un ou plusieurs nouveaux plans de commutation par le biais du réseau Internet (ou d’un autre réseau) en provenance du centre de commande de réseau, à mettre en œuvre à l’avenir.
La figure 51A fournit un exemple d’un signal de balise. Dans un mode de réalisation exemplaire, le signal de balise inclut un ensemble d’impulsions, où la période d’impulsions est égale à une époque, tel que représenté dans la figure 51A. Le signal de balise inclut également un bloc de message qui indique la distance temporelle par rapport à l’heure de minuit du système. Le bloc de message termine chaque ensemble d’une période de temps de sorte que la passerelle sait, à quelle l’époque, dans la fenêtre d’heure du jour, l’époque correspond. Dans ce cas, il s’agit d’une centaine d’époques (siècle). Ainsi, la première impulsion après un bloc de message correspond au début d’un nouveau siècle. Chaque bloc de message identifie dans quel siècle il se situe. Par conséquent, la passerelle, après avoir reçu un bloc de message, est en mesure de déterminer le nombre d’époques écoulées depuis minuit. En outre, la passerelle peut utiliser la temporisation des impulsions en vue de déterminer quand commence une époque, et elle peut par conséquent ajuster son horloge en conséquence.
Dans un mode de réalisation, la passerelle n’indique pas aux terminaux d’abonnés dans quelle époque elle peut communiquer. Ce processus est décrit plus en détail par l’organigramme de la figure 52, lequel constitue un exemple de mise en œuvre de l’étape 1514 de la figure 50. Au cours de l’étape 1560, le terminal d’abonnés recherche en permanence l’en-tête d’une supertrame dans la liaison descendante. L’en-tête contient une unique séquence de bits. Par conséquent, dans un mode de réalisation, le terminal d’abonnés n’a pas besoin de connaître le plan de commutation, étant donné que le terminal d’abonnés recherche en permanence l’unique séquence de bits. Lorsque le faisceau du terminal d’abonnés n’est pas actif, le terminal d’abonnés ne détecte pas cette unique séquence de bits. Au cours de l'étape 1562, le terminal d’abonnés détecte l’en-tête de la supertrame dans la liaison descendante. Au cours de l’étape 1564, le terminal d’abonnés utilise les phases de symbole dans l’en-tête en vue d’ajuster son cadencement / sa temporisation, de sorte que le terminal d’abonnés est à présent en synchronisation avec la passerelle. Dans certains cas, la passerelle inclut des informations d’horloge, des informations de date ou d’autres informations de temporisation dans la charge utile de la supertrame. Si l’heure du jour est incluse dans la supertrame, le terminal d’abonnés calculera l’heure du jour en cours à partir du terminal d’abonnés sur la base de l’heure du jour dans la supertrame et du retard de transmission. Au cours de l’étape 1570, l’heure en cours calculée est utilisée pour ajuster l’horloge pour le terminal d’abonnés. Si l’heure du jour n’est pas incluse dans la supertrame, aucun ajustement supplémentaire n’est effectué pour la temporisation (étape 1572).
Dans un mode de réalisation, la passerelle indiquera, par une instruction, au terminal d’abonnés, à quel moment il convient d’émettre sur la liaison montante et quelle fréquence utiliser. Ceci permettra au terminal d’abonnés d’émettre lorsque son faisceau de commutation est actif, sans avoir à connaître le plan de commutation dans son ensemble.
Dans un mode de réalisation, lorsqu’un terminal d’abonnés est connecté à de multiples passerelles, le terminal d’abonnés établit une temporisation indépendante, même si les passerelles communiquent sur le même satellite. Ainsi, une première passerelle et une seconde passerelle connectées au même terminal d’abonnés par le biais du même satellite sont configurées de manière à établir une temporisation indépendante (c'est-à-dire distincte) avec le terminal d’abonnés.
Remarquons que, dans la discussion portant sur la figure 51, la passerelle a utilisé des données d’éphéméride pour calculer l’emplacement en cours du satellite. La figure 53 est un organigramme décrivant un mode de réalisation pour une pluralité de passerelles, visant à déterminer des données d’éphéméride pour un satellite. Le processus de la figure 53 peut être mis en œuvre pour chaque satellite plusieurs fois par jour. Au cours de l’étape 1580, de multiples passerelles reçoivent un signal GPS en provenance de multiples satellites GPS. Au cours de l’étape 1582, ces passerelles identifient le temps GPS sur la base de ces signaux GPS reçus, en faisant appel à des procédés connus. Au cours de l’étape 1584, les multiples passerelles reçoivent le signal de balise en provenance d’un satellite particulier. Chacune des passerelles déterminera l’heure de réception de ce signal de balise en temps GPS. Toutes les passerelles transmettent (par l’intermédiaire du réseau Internet ou d’un autre réseau) leurs heures de réception respectives (en temps GPS) de ce signal de balise à d’autres passerelles. Les passerelles calculent chacune l’emplacement et la vitesse du satellite sur la base des instants de réception du signal de balise au niveau de chaque passerelle et des emplacements connus de chaque passerelle. Cela suppose que les passerelles ne sont pas mobiles. Ce processus peut également utiliser plusieurs échantillons du signal de balise. En connaissant l’emplacement d’une passerelle et le temps nécessaire à la transmission d’un signal de balise du satellite à la passerelle, il est possible de calculer à quelle distance le satellite se trouve par rapport à la passerelle. Cela crée une sphère autour de la passerelle, le satellite pouvant se trouver n’importe où sur la surface de cette sphère. Mais étant donné que cette sphère connue existe pour de multiples passerelles, il y aura un point d’intersection qui recoupe toutes les sphères, lequel point représente l’emplacement du satellite à cet instant dans le temps. En calculant le satellite à plusieurs reprises, l’emplacement du satellite et sa vitesse peuvent être calculés. En connaissant l’orbite proposée et un groupe d’échantillons d’emplacement et de vitesse, la passerelle peut prédire l’emplacement du satellite à un instant donné. Si le processus de la figure 53 est mis en œuvre plusieurs fois par jour, alors les données d’éphéméride de la passerelle resteront actuelles.
Un mode de réalisation inclut également la détermination de l’effet Doppler sur le satellite, et notamment la réception du signal de balise au niveau de la passerelle au sol, la détermination du décalage de fréquence au fil du temps du signal de balise au niveau de la passerelle au sol ; et le calcul de l’effet Doppler sur le satellite en utilisant l’historique du décalage de fréquence de signal de balise.
Tel que décrit ci-dessus, dans un mode de réalisation, les satellites non géostationnaires sont configurés de manière à fournir des faisceaux de passerelle orientables et des faisceaux de passerelle non articulés. Le satellite non géostationnaire inclut un plan de commutation de faisceau pour la pluralité de faisceaux ponctuels faisant appel à une commutation de faisceau dans le domaine temporel, un plan d’orientation de faisceaux pour les faisceaux de passerelle orientables, un plan d’orientation pour les faisceaux de haute capacité, et un plan de connectivité pour un acheminement embarqué entre les faisceaux de passerelle et la pluralité de faisceaux ponctuels faisant appel à la commutation de faisceau dans le domaine temporel. Le plan de commutation et le plan de connectivité sont structurés sous la forme d’une séquence d’époques.
Dans certains modes de réalisation, l’horloge de satellite est ajustée au cours du temps de reconfiguration, et/ou l’horloge sur le satellite est ajustée par un emplacement terrestre (par exemple, le centre de commande de réseau 230, une passerelle ou un autre emplacement terrestre) en salves de petits incréments périodiquement tandis que le satellite est en vue.
Remarquons que la discussion qui précède introduit de nombreuses caractéristiques distinctes et de nombreux modes de réalisation. Il doit être entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont pas tous mutuellement exclusifs. Autrement dit, les caractéristiques décrites ci-dessus (y compris lorsqu’elles sont décrites séparément ou individuellement) peuvent être combinées dans un ou plusieurs modes de réalisation.
Un mode de réalisation inclut un système de communication par satellite, comprenant ; un satellite configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant un faisceau de domaine temporel, dans lequel le satellite est configuré de manière à fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite inclut un réseau d’acheminement de spectre qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels.
Un mode de réalisation inclut un procédé d’exploitation d’un système de communication par satellite, comprenant les étapes consistant à : fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels à partir d’un satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des terminaux d’abonnés à mesure que le satellite se déplace à travers une surface de la planète ; mettre en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels ; fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels à partir du satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des passerelles à mesure que le satellite se déplace à travers la surface de la planète ; fournir une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un premier ensemble d’époques tandis que le faisceau ponctuel spécifique est sur un emplacement sur la surface de la planète ; et fournir une communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique reste sur l’emplacement sur la surface de la planète.
Un mode de réalisation inclut un système de communication par satellite, comprenant : un satellite non géostationnaire configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés et à fournir une seconde pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite est configuré de manière à mettre en œuvre un multiplexage de domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux sur une période de commutation, de sorte qu’un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux reçoit une bande passante à de multiples époques au cours de la période de commutation, le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques, au cours de la période de commutation.
Aux fins du présent document, il convient de remarquer que les dimensions des diverses caractéristiques représentées dans les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle.
Aux fins du présent document, toute référence, dans la spécification, à « un mode de réalisation, » « un seul mode de réalisation, » « certains modes de réalisation, » ou « un autre mode de réalisation », peut être employée pour décrire différents modes de réalisation ou le même mode de réalisation.
Aux fins du présent document, une connexion peut être une connexion directe ou une connexion indirecte (par exemple, par le biais d’une ou plusieurs autres parties). Dans certains cas, lorsqu’un élément est référencé comme étant connecté ou couplé à un autre élément, l’élément peut être directement connecté à l’autre élément, ou indirectement connecté à l’autre élément par le biais d’éléments intermédiaires. Lorsqu’un élément est référencé comme étant directement connecté à un autre élément, il n’y a par conséquent pas d’éléments intermédiaires entre l’élément et l’autre élément. Deux dispositifs sont « en communication » s’ils sont directement ou indirectement connectés de sorte qu’ils peuvent s’échanger des signaux électroniques mutuellement.
Aux fins du présent document, l’expression « basé(e) sur » (ou « sur la base de ») peut être lue comme « basé(e) au moins en partie sur » (ou « sur la base au moins en partie de »).
Aux fins du présent document, et sans contexte supplémentaire, l’utilisation de termes numériques tels qu’un « premier » objet, un « deuxième » (ou « second ») objet et un « troisième » objet, peut ne pas suggérer un classement d’objets, mais peut plutôt être employée à des fins d’identification en vue d’identifier différents objets.
Aux fins du présent document, le terme « ensemble » d’objets peut faire référence à un « ensemble » d’un ou plusieurs objets.
La description détaillée ci-dessus a été présentée à des fins d’illustration et de description. Elle n'est pas destinée à être exhaustive ou à limiter l’objet revendiqué dans le présent document à la ou aux formes précises divulguées. De nombreuses modifications et variantes sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Les modes de réalisation décrits ont été choisis en vue d’expliquer au mieux les principes de la technologie divulguée et son application pratique afin de permettre à d’autres hommes du métier d'utiliser au mieux la technologie dans divers modes de réalisation et avec diverses modifications pertinentes en vue de l’utilisation particulière envisagée. Il est prévu que le champ d'application soit défini par les revendications annexées.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Système de communication par satellite, comprenant : un satellite configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant un faisceau de domaine temporel, dans lequel le satellite est configuré de manière à fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite inclut un réseau d’acheminement de spectre qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels.
- 2. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le réseau d’acheminement de spectre inclut un canaliseur numérique.
- 3. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le réseau d’acheminement de spectre inclut un canaliseur numérique ; la première pluralité de faisceaux ponctuels est divisée en groupes de commutation ; le satellite inclut en outre un système d’antenne et une matrice de sélection en communication avec le canaliseur numérique et le système d’antenne ; le système d’antenne fournit la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; le canaliseur numérique effectue un acheminement entre la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; et la matrice de sélection commute un débit parmi les faisceaux ponctuels dans un même groupe de commutation.
- 4. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le satellite est configuré de manière à commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation selon un plan de commutation ; et le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’une période de commutation, de sorte qu’un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux reçoit une bande passante à de multiples époques au cours de la période de commutation, le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques au cours de la période de commutation.
- 5. Système de communication par satellite selon la revendication 4, dans lequel : le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques au cours de la période de commutation, tandis que le faisceau spécifique reste sur un emplacement de terminal d’abonnés spécifique.
- 6. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, en fournissant une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’un premier ensemble d’époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique est sur un emplacement sur une surface de la planète, et en fournissant une communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels, au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que te faisceau ponctuel spécifique reste sur l’emplacement sur la surface de la planète.
- 7. Système de communication par satellite selon la revendication 6, dans lequel : le second ensemble d’une ou plusieurs époques est entrelacé avec le premier ensemble d’époques.
- 8. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le réseau d’acheminement de spectre est configuré de manière à multiplexer, dans le temps, des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, tandis qu’un faisceau ponctuel spécifique du premier ensemble de faisceaux ponctuels reste sur un emplacement spécifique.
- 9. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel ; le satellite est configuré de manière à commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; le satellite est configuré de manière à modifier une configuration du réseau d’acheminement de spectre au cours du plan de commutation en orbite tandis que le satellite se déplace par rapport à une zone de couverture ; et le satellite est configuré de manière à modifier, en orbite, la manière dont les faisceaux ponctuels de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels sont multiplexés avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels.
- 10. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le satellite est configuré de manière à commuter un débit parmi les faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; chaque époque inclut une durée d’activité, une fenêtre d’arrivée tardive, un temps de reconfiguration de charge utile et une fenêtre d’arrivée anticipée ; au cours de la durée d’activité d’une époque en cours, le satellite est configuré de manière à transmettre des données pour l’époque en cours ; au cours du temps d’arrivée tardive, le satellite est configuré de manière à transmettre des données qui sont arrivées en retard pour l’époque en cours ; au cours du temps de reconfiguration de charge utile, le satellite est configuré de manière à modifier des trajets d’acheminement dans le réseau d’acheminement de spectre pour une époque successive ; et au cours de la fenêtre d’arrivée anticipée, le satellite est configuré de manière à transmettre des données qui sont arrivées en avance pour l’époque successive.
- 11. Système de communication par satellite selon la revendication 1, dans lequel : le satellite est un satellite non géostationnaire.
- 12. Système de communication par satellite selon la revendication 1, comprenant en outre : des satellites supplémentaires qui, conjointement avec le satellite, forment une constellation de satellites non géostationnaires qui sont chacun configurés de manière à fournir une première pluralité distincte de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés en utilisant un faisceau de domaine temporel, et à fournir une seconde pluralité distincte de faisceaux ponctuels adaptés pour une communication avec des passerelles, les satellites incluant chacun un réseau d’acheminement de spectre respectif qui est configuré de manière à multiplexer dans le temps des faisceaux ponctuels de la seconde pluralité respective de faisceaux ponctuels avec des faisceaux ponctuels de la première pluralité respective de faisceaux ponctuels.
- 13. Système de communication par satellite selon la revendication 12, dans lequel : chaque satellite de la constellation présente une même carte de faisceaux ; et chaque satellite de la constellation est configuré de manière à se déplacer le long d’une même trajectoire orbitale.
- 14. Procédé d’exploitation d’un système de communication par satellite, comprenant les étapes ci-dessous consistant à : fournir une première pluralité de faisceaux ponctuels à partir d’un satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des terminaux d’abonnés à mesure que le satellite se déplace à travers une surface de la planète ; mettre en œuvre une commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels ; fournir une seconde pluralité de faisceaux ponctuels à partir du satellite non géostationnaire, afin de communiquer avec des passerelles à mesure que le satellite se déplace à travers la surface de la planète ; fournir une communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un premier ensemble d’époques tandis que le faisceau ponctuel spécifique est sur un emplacement sur la surface de la planète ; et fournir une communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel de la seconde pluralité de faisceaux ponctuels au cours d’un second ensemble d’une ou plusieurs époques, tandis que le faisceau ponctuel spécifique reste sur remplacement sur la surface de la planète.
- 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel : le premier ensemble d’époques est entrelacé avec le second ensemble d’une ou plusieurs époques.
- 16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel : l’étape de mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels inclut l’étape consistant à déplacer un débit entre les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; et le procédé comportant en outre l’étape consistant à modifier la configuration du satellite non géostationnaire entre la fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et le premier faisceau ponctuel, et la fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et le second faisceau ponctuel, au cours du plan de commutation, en orbite, tandis que le satellite se déplace par rapport à la surface de la planète.
- 17. Procédé selon la revendication 14, dans lequel : l’étape de mise en œuvre de la commutation de faisceau dans le domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux ponctuels comporte l’étape consistant à déplacer un débit entre les faisceaux ponctuels de la première pluralité de faisceaux ponctuels, à des intervalles d’une époque, sur une période de commutation, selon un plan de commutation ; chaque époque inclut une durée d’activité, une fenêtre d’arrivée tardive, un temps de reconfiguration de charge utile, et une fenêtre d’arrivée anticipée ; au cours de la durée d’activité d’une époque en cours, le satellite transmet des données pour l’époque en cours ; au cours du temps d’arrivée tardive, le satellite transmet des données qui sont arrivées en retard pour l’époque en cours ; au cours du temps de reconfiguration de charge utile, le satellite configure ses trajets d’acheminement pour une époque successive ; et au cours de la fenêtre d’arrivée anticipée, le satellite transmet des données qui sont arrivées en avance pour l’époque successive.
- 18. Procédé selon la revendication 14, dans lequel : les étapes de fourniture d’une première pluralité de faisceaux ponctuels, de mise en œuvre de la commutation de faisceau dans ie domaine temporei pour la première piuraiité de faisceaux ponctuels, de fourniture d’une seconde pluralité de faisceaux ponctuels, de fourniture de la communication entre un faisceau ponctuel spécifique de la première pluralité de faisceaux ponctuels et un premier faisceau ponctuel, et de fourniture de la communication entre le faisceau ponctuel spécifique et un second faisceau ponctuel, sont mises en œuvre séparément et simultanément par de multiples satellites utilisant une même carte de faisceaux et se déplaçant le long d’une même trajectoire orbitale.
- 19. Satellite, dans lequel le satellite est un satellite non géostationnaire configuré de manière à fournir une première pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des terminaux d’abonnés et à fournir une seconde pluralité de faisceaux adaptés pour une communication avec des passerelles, le satellite est configuré de manière à mettre en œuvre un multiplexage de domaine temporel pour la première pluralité de faisceaux sur une période de commutation, de sorte qu’un faisceau spécifique de la première pluralité de faisceaux reçoit une bande passante à de multiples époques au cours de la période de commutation, le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques, au cours de la période de commutation.
- 20. Satellite selon la revendication 19, dans lequel : le satellite est configuré de manière à acheminer une communication entre différents faisceaux de la seconde pluralité de faisceaux et le faisceau spécifique, à différentes époques parmi de multiples époques, au cours de la période de commutation, tandis que le faisceau spécifique du premier ensemble de faisceaux ponctuels reste sur un emplacement spécifique ; la première pluralité de faisceaux correspond à des faisceaux ponctuels divisés en des groupes de commutation ; le satellite inclut en outre un système d'antenne, un canaliseur numérique et une matrice de sélection en communication avec le canaliseur numérique et le système d’antenne ; le système d’antenne fournit la première pluralité de faisceaux ponctuels ; le canaliseur numérique effectue un acheminement entre la première pluralité de faisceaux ponctuels et la seconde pluralité de faisceaux ponctuels ; et la matrice de sélection commute un débit parmi les faisceaux ponctuels dans un même groupe de commutation.
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