FR3064443A1 - Systeme de telecommunication par reseau de plateformes a haute altitude stationnaires et ballons derivants - Google Patents
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Abstract
Système de télécommunications comprenant : - au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1) pour établir au moins une liaison de communication bidirectionnelle directe (231) avec une autre plateforme à haute altitude (SHA_2), - au moins une station passerelle réseau (SP_1,SP_2) au sol, pour faire communiquer (201,203,202,204) un réseau cœur (RC) avec au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1,SHA_2), - une pluralité de stations placées dans des ballons dérivants (B_1,B_2,B_3,B_5,B_6) pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe (211,212,213,214) avec au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1,SHA_2) ou/et au moins une autre station placée dans un ballon dérivant et - une pluralité de terminaux utilisateurs (TU_1,TU_2,TU_3,TU_4,TU_5,TU_6,TU_7) pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe (221,222,223,224,225,226,227) avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire ou/et au moins une station placée dans un ballon dérivant.
Description
Le domaine de l’invention est celui des systèmes de télécommunications utilisant des stations de communication placées sur des plateformes à haute altitude stationnaires pour déployer un réseau d’accès à un réseau cœur, par exemple un réseau d’accès à Internet, dans des zones géographiques à faible densité de population et sans infrastructures de télécommunications terrestres suffisantes ou adaptées.
L’invention porte sur un système de télécommunications basé sur un réseau de plateformes à haute altitude stationnaires et complémenté par un ensemble de ballons dérivants afin d’augmenter la surface de la couverture du réseau global et d’améliorer la qualité de service aux utilisateurs.
Le terme « station de communication» ou « station » désigne une station comprenant un ou plusieurs émetteurs ou récepteurs, ou un ensemble d'émetteurs et de récepteurs, y compris les appareils accessoires, nécessaires pour assurer un service de communication en un emplacement donné.
Une station placée sur une plate-forme à haute altitude (HAPS en anglais pour High Altitude Platform Station) désigne une station installée sur un objet placé à une altitude élevée, par exemple au dessus de 18 km et en un point spécifié, nominal, fixe par rapport à la Terre. Une station passerelle réseau désigne une station terrestre destinée à assurer une liaison de communication avec une station placée sur une plateforme à haute altitude et à contrôler l'accès au réseau cœur.
La figure 1 représente un exemple d’un système de télécommunications par stations placées sur plateformes stationnaires à haute altitude pour l’accès large bande à un réseau terrestre. Ce système comprend une station placée sur une plateforme stationnaire à haute altitude
SHA qui communique d’un côté avec un réseau cœur RC via une station passerelle réseau SP et d’un autre coté avec un ensemble de terminaux utilisateur TU_1, TU_2 dispersés dans une zone de couverture ZC pour leur fournir un accès large bande à Internet ou à d’autres réseaux terrestres de communication. La plateforme stationnaire haute altitude SHA est équipée d’une station ou charge utile de communication comprenant des moyens pour établir des liaisons radio bidirectionnelles 121, 122 avec les terminaux mobiles ou fixes TU_1, TU_2 et une liaison radio bidirectionnelle 101 avec la station passerelle ST. La station passerelle ST comprend des moyens pour établir une liaison de communication 103 pour établir un accès au réseau cœur RC. La plateforme à haute altitude est équipée de moteurs pour compenser la force des vents et rester stationnaire dans le ciel du point de vue des terminaux utilisateur et de la station passerelle. La zone de couverture ZC est la zone géographique d’où la plateforme stationnaire à haute altitude est visible du sol avec une élévation positive, par exemple 5 degrés. Plus l’altitude de vol de la plateforme stationnaire à haute altitude est haute, plus le rayon de la zone de couverture est grand. Ainsi, par exemple, une plateforme stationnaire à haute altitude volant à 20 km d’altitude permet une visibilité avec une élévation de 5 degrés dans une zone de couverture d’un rayon de 194 km. Le choix de l’altitude de vol est relativement contraint par la présence de vents violents dans la stratosphère. Toutefois, entre 18 et 25 km d’altitude, les vents stratosphériques sont plus faibles (typiquement inférieurs à 20 m/s) et ce domaine d’altitudes est donc choisi pour positionner les plateformes à haute altitude stationnaires.
Un système de télécommunications par stations placées sur des plateformes à haute altitude stationnaires présente des inconvénients. Un premier inconvénient est la surface réduite de la zone de couverture dû au fait que l’altitude de vol des plateformes à haute altitude stationnaires est limitée en pratique à 20 km pour bénéficier de vents plus faibles. Cette limitation de la surface de la zone de couverture réduit le nombre d’utilisateurs susceptibles de bénéficier du service d’accès et donc la profitabilité du système.
Un deuxième inconvénient est la faible élévation à laquelle les utilisateurs aux bords de la zone de couverture voient la plateforme à haute altitude stationnaire dans le ciel. Ainsi en périphérie de la zone de couverture, les utilisateurs seront masqués par les reliefs, les constructions ou la végétation. Il y aura donc des « zones d’ombre » dans la couverture où les liaisons radio avec les terminaux sont bloquées ou atténuées par des obstacles. Les utilisateurs fixes dans les zones d’ombre ou mobiles en transit dans les zones d’ombre ne pourront pas accéder au service d’accès ou y accéderont avec une mauvaise qualité de service.
Le problème visé par la présente invention consiste donc à concevoir un système de télécommunications par plateformes à haute altitude stationnaires ayant une zone de couverture étendue au-delà de la zone géographique où les terminaux utilisateur sont en ligne de mire de la plateforme à haute altitude.
Le brevet américain US 8718477 décrit un système de télécommunications basé sur un réseau de ballons dérivants selon un principe de réseau maillé ad-hoc.
Un tel système a pour avantage d’offrir une vaste zone de couverture mais présente l’inconvénient du déploiement d’un grand nombre de ballons pour assurer une couverture pérenne, c'est-à-dire continue dans le temps, d’une zone géographique donnée. En effet, un ballon étant par nature dérivant, il se déplace en fonction des vents et sa zone de couverture varie dans le temps en fonction de ce déplacement.
Il est donc souhaitable de proposer un système de télécommunications qui conserve certains avantages des systèmes utilisant des plateformes à haute altitude stationnaires tout en assurant une zone de couverture géographique vaste, plus fiable et pérenne que celle offerte avec un réseau de ballons dérivants.
L’invention propose un système de télécommunications basé sur une ou plusieurs station(s) placées sur des plateforme(s) à haute altitude stationnaire(s) permettant d’assurer une couverture géographique fiable et pérenne pour une zone donnée. L’invention propose de complémenter ce système avec une flotte de ballons dérivants afin d’étendre la zone de couverture au-delà de la zone géographique où les terminaux utilisateur sont en ligne de mire des plateformes à haute altitude mais aussi d’améliorer la qualité de service dans la zone de couverture.
L’invention a ainsi pour objet un système de télécommunications comprenant :
au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire adaptée pour établir au moins une liaison de communication bidirectionnelle directe avec au moins une station placée sur une autre plateforme à haute altitude,
- au moins une station passerelle réseau au sol, configurée pour faire communiquer un réseau cœur avec ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire,
- une pluralité de stations placées dans des ballons dérivants étant chacune adaptée pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe avec ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire ou/et au moins une autre station placée dans un ballon dérivant et
- une pluralité de terminaux utilisateurs étant chacun adapté pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire ou/et au moins une station placée dans un ballon dérivant.
Selon un aspect particulier de l’invention, un terminal utilisateur comprend un dispositif de communication à diversité spatiale configuré pour communiquer simultanément avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire et une station placée dans un ballon dérivant lorsque le terminal utilisateur est en portée simultanée de la dite station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire et de la dite station placée dans un ballon dérivant.
Selon un aspect particulier de l’invention, ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire est configurée pour établir une liaison de communication bidirectionnelle radiofréquence avec ladite au moins une station passerelle réseau.
Selon un aspect particulier de l’invention, ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire comprend un commutateur pour activer au moins une liaison de communication avec au moins une autre station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire lorsque la liaison de communication entre ladite au moins une station placée sur la plateforme à haute altitude stationnaire et ladite au moins une station passerelle réseau est inopérante.
Selon un aspect particulier de l’invention, une liaison de communication bidirectionnelle directe entre un terminal utilisateur et une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire ou/et une station placée dans un ballon dérivant est une liaison radiofréquence.
Selon un aspect particulier de l’invention, une liaison de communication entre deux stations placées dans deux ballons dérivants ou entre une station placée dans un ballon dérivant et ladite au moins une station placée sur la plateforme à haute altitude stationnaire sont des liaisons optiques en espace libre ou des liaisons radiofréquences.
Selon un aspect particulier de l’invention, ladite au moins une liaison de communication bidirectionnelle directe entre deux stations placées sur deux plateformes à haute altitude stationnaires est une liaison optique en espace libre.
Selon un aspect particulier de l’invention, une plateforme à haute altitude stationnaire est un aérostat équipé de moyens de propulsion pour rester stationnaire autour d’un point spécifié, nominal et fixe par rapport à la Terre.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés qui représentent :
- La figure 1, un schéma d’un système de télécommunications basé sur des stations placées sur des plateformes à haute altitude stationnaires,
- La figure 2, un schéma d’un exemple de système de télécommunications selon l’invention,
- La figure 3, un schéma d’une partie d’un système de télécommunications selon l’invention dans une première configuration d’application particulière,
- La figure 4, un schéma d’une partie d’un système de télécommunications selon l’invention dans une deuxième configuration d’application particulière,
- La figure 5, un schéma d’une partie d’un système de télécommunications selon l’invention dans une troisième configuration d’application particulière,
- La figure 6, un schéma d’une partie d’un système de télécommunications selon l’invention dans une quatrième configuration d’application particulière,
- La figure 7, un schéma d’une partie d’un système de télécommunications selon l’invention, dans une cinquième configuration d’application particulière,
- La figure 8, un schéma d’un exemple de charge utile ou station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire appartenant à un système selon l’invention,
- La figure 9, un schéma d’un exemple de charge utile ou station placée dans un ballon dérivant qui complémente le système de télécommunication selon l’invention.
La figure 2 représente un exemple d’un système de télécommunications selon un mode de réalisation de l’invention.
Le système selon l’invention comprend au moins une plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1,SHA_2 qui communique avec un réseau cœur RC via une station passerelle réseau SP_1,SP_2 au sol. La plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 ,SHA_2 est, par exemple, un aérostat. Elle est pourvue de moyens de propulsion, typiquement un moteur, lui permettant de compenser la force des vents pour rester stationnaire autour d’un point spécifié, nominal, fixe par rapport à la Terre et définissant le centre d’une zone géographique donnée dans laquelle est située la station passerelle réseau SP_1,SP_2. Par stationnaire, on entend ici l’aptitude à rester fixe autour d’un point ou au-dessus d’une zone de la Terre ou à se déplacer faiblement autour d’un point, par exemple selon un mouvement circulaire, ou au-dessus d’une zone géographique restreinte. La plateforme à haute altitude peut être une plateforme stratosphérique. Elle comporte une charge utile ou station qui comprend des moyens pour établir une liaison de communication 201,202 avec la station passerelle réseau située au sol dans la zone au-dessus de laquelle stationne la plateforme. La station passerelle réseau SP_1,SP_2 est une station sol comprenant d’une part des moyens pour communiquer avec une station placée sur une plateforme à haute altitude, en particulier une antenne parabolique et un émetteur/récepteur associé et d’autre part des moyens pour interfacer le réseau coeur. La liaison de communication 201,202 entre une plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1,SHA_2 et une passerelle réseau SP_1,SP_2 est préférablement une liaison radiofréquence mais peut également être une liaison optique en espace libre ou une liaison laser infrarouge. La station passerelle réseau SP_1,SP_2 comprend également des moyens pour établir une liaison de communication 203,204 avec un réseau cœur RC, par exemple un réseau d’accès au réseau Internet. La liaison de communication 203,204 peut être une liaison par câble, par fibre optique ou par faisceau hertzien.
Le système selon l’invention peut comprendre plusieurs couples associant une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire et une station passerelle réseau au sol. Chacun de ces couples permet de définir une zone géographique de couverture 243,244 dans laquelle un terminal TU_2,TU_6,TU_7 peut établir une liaison de communication 222,224,226 avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1,SHA_2. Les communications entre un terminal et le réseau cœur RC transitent par les passerelles réseau SP_1,SP_2.
La charge utile ou station de chaque plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1,SHA_2 peut comporter une antenne directive pour communiquer avec une passerelle réseau SP_1,SP_2. Le fait que la plateforme soit stationnaire garantit une zone de couverture fixe 243,244 dans laquelle l’accès au réseau cœur RC est garanti pour les terminaux situés dans cette zone.
Un inconvénient des plateformes à haute altitude stationnaires du type aérostat est qu’elles correspondent à des équipements coûteux, il n’est donc pas souhaitable d’en utiliser un grand nombre et donc un système de télécommunications basé uniquement sur de tels équipements ne permet pas d’assurer une couverture géographique globale large de façon compétitive.
Pour complémenter le système à base de plateformes à haute altitude et étendre la zone de couverture 243,244 de base, il est proposé d’utiliser une flotte de ballons dérivants B_1,B_2,B_3,B_5,B_6 équipés de moyens de communications pour établir des liaisons de communications 212 entre eux mais aussi des liaisons de communications 211,213,214 avec une station placée sur une plateforme à haute altitude. Ces liaisons 211,212,213,214 peuvent être des liaisons optiques ou des liaisons radio. Les ballons défilants B_1,B_2,B_3,B_5,B_6 comprennent également des moyens de communications pour établir des liaisons de communications 221,223,225,227 avec des terminaux au sol TU_1,TU_2,TU_3,TU_4,TU_5,. Les liaisons 221,222,223,224,225,226,227,228 peuvent être des liaisons radiofréquences selon le standard de communication mobile 4G/LTE ou tout autre standard de télécommunication radiofréquence.
Un terminal TU_1 situé dans une zone en dehors de la zone de couverture 244 d’une plateforme à haute altitude SHA_1 peut accéder au réseau cœur RC par l’intermédiaire d’un ballon dérivant B_1 si ce terminal TU_1 est en portée directe d’un ballon dérivant B_1. Si c’est le cas, les communications sont relayées via un ou plusieurs ballons dérivants B_1,B_2 jusqu’à la plateforme à haute altitude la plus proche SHA_1 qui relaie à son tour les communications vers une station passerelle réseau SP_1. En particulier, si le ballon B_1 n’est pas en portée directe d’une plateforme à haute altitude SHA_1, il peut établir une liaison avec la plateforme SHA_1 la plus proche via un autre ballon dérivant B_2 en portée.
Un autre scénario, décrit à la figure 3, concerne un terminal TU_4 qui est en portée d’une station placée sur une plateforme à haute altitude SHA_2 mais dont la liaison avec cette station est occultée ou fortement atténuée par un obstacle M tel qu’un obstacle géographique, par exemple un immeuble ou un relief. Dans ce cas, la communication entre le terminal TU_4 et la station placée sur une plateforme à haute altitude SHA_2 peut également transiter par un ballon dérivant B_5 qui fait office de relai car le terminal TU_4 est dans la zone de couverture 245 du ballon B_5.
La zone de couverture géographique 245,246 d’un ballon dérivant B_1,B_2 est sensiblement plus réduite que celle d’une plateforme à haute altitude SHA_1 notamment du fait qu’il n’est pas possible d’embarquer une antenne complexe (typiquement une antenne active) apte à générer un ensemble de faisceaux émission réception orientables pour compenser les mouvements et la dérive du ballon dérivant car celui-ci est mobile, par nature, se déplace en fonction des vents et peut tourner sur lui-même. Typiquement la zone de couverture 245,246 d’un ballon dérivant équipé d’une antenne simple (typiquement une antenne passive à simple faisceau émission réception) a un diamètre d’une trentaine de kilomètres correspondant à une altitude de vol du ballon dérivant de 20 km et d'une élévation de 30 degrés. Aussi, l’utilisation de ballons dérivants seuls ne permet pas d’assurer une zone de couverture stable, large, continue et pérenne du fait de la mobilité des ballons.
Ainsi, il est avantageux de combiner le réseau de plateformes à haute altitude stationnaires avec une flotte de ballons dérivants afin de constituer une zone de couverture de base stable et d’augmenter cette zone de couverture de base grâce aux ballons dérivants.
Selon un mode particulier de réalisation de l’invention illustré à la figure 4, un ou plusieurs terminaux TU_2 peuvent être munis d’un dispositif de communication à diversité spatiale pour communiquer simultanément avec un ballon dérivant B_2 et une plateforme à haute altitude SHA_1. Un tel dispositif de communication peut, par exemple, prendre la forme d’un émetteur/récepteur de type ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output) comportant deux antennes pour émettre et recevoir des signaux à la fois vers/depuis un ballon dérivant et une plateforme à haute altitude stationnaire. Les signaux reçus sur les deux antennes sont combinés afin d’améliorer le bilan de liaison en exploitant la diversité spatiale entre une liaison 225 (terminal, ballon dérivant) et une liaison 226 (terminal, plateforme à haute altitude). Ainsi, le rapport signal sur bruit résultant et donc la qualité de service sont améliorés pour le terminal TU_2. La mise en œuvre d’une technique de type ΜΙΜΟ au sein d’un récepteur TU_2 nécessite la synchronisation des émetteurs à bord de la plateforme à haute altitude SHA_1 et du ballon dérivant B_2 au moyen de la liaison 215.
Un terminal TU_2 peut activer un dispositif de communication à diversité spatiale lorsqu’il est dans la zone de couverture 244 d’une plateforme à haute altitude SHA_1 et dans la zone de couverture 245 d’un ballon dérivant B_2. Alternativement, le dispositif de communication à diversité spatiale peut également sélectionner la liaison présentant le meilleur rapport signal à bruit, parmi les deux liaisons de communication disponibles 225,226, selon les déplacements relatifs du terminal, du ballon dérivant et de la plateforme à haute altitude.
La figure 5 illustre un cas d’utilisation de l’invention permettant d’étendre la zone de couverture 242 du système de télécommunications audelà de la zone de couverture 244 de la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1. Le terminal TU_3 n’est pas situé dans la zone de couverture de base 244 de la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1, mais est situé dans la zone de couverture 247 du ballon B_2 et peut donc établir une liaison 223 avec le ballon B_2. Le ballon B_2 est dans la zone de visibilité 241 de la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 et peut établir une liaison bidirectionnelle 211 avec la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 pour relayer la liaison 223 vers la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1. Le terminal TU_3 obtient un service d’accès au réseau cœur RC à travers les liaisons 223, 211, 201 et 203.
La figure 6 illustre un cas d’utilisation de l’invention pour fournir un service d’accès à un terminal TU_1 localisé en dehors de la zone de couverture étendue 242 du système de télécommunications. Le terminal TU_1 est dans la zone de couverture 246 d’un ballon B_1 et établit une liaison 221 avec celui-ci. Le ballon B_1 n’est pas dans la zone de visibilité 241 de la plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 mais il est en visibilité d’un deuxième ballon B_2 qui est inclus dans la zone de visibilité 241 de la plateforme SHA_1. Le ballon B_1 établit une liaison 212 avec le ballon B_2, le ballon B_2 établit une liaison 211 avec la plateforme SHA_1. Le terminal TU_1 obtient un service d’accès au réseau cœur RC à travers les liaisons 221,212,211,201 et 203.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, illustré à la figure 7, chaque plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 peut être pourvue d’un dispositif de communication pour établir un lien de communication 231 avec une autre plateforme à haute altitude stationnaire SHA_2. La liaison 231 entre deux plateformes à haute altitude peut être réalisée par une liaison optique en espace libre ou liaison laser infrarouge. La liaison 231 peut être utilisée en cas de défaillance d’un lien de communication 201 entre une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1 et une station passerelle réseau SP_1. Par exemple, si la liaison 201 entre la plateforme SHA_1 et la station passerelle SP_1 est coupée ou inopérante à cause d’un évènement météorologique EV (nuages ou averse orageuse) qui affecte les transmissions entre ces deux équipements, une liaison de secours 231 entre la plateforme SHA_1 et une autre plateforme SHA_2 peut être exploitée pour accéder au réseau cœur RC via une autre station passerelle réseau SP_2. Une liaison de secours 231 présente une disponibilité plus importante car il s’agit d’une liaison air-air entre deux plateformes à haute altitude qui stationnent, par exemple, dans la stratosphère ou, de façon plus générale, dans une zone de l’atmosphère située au-dessus des nuages et des intempéries (pluie, neige, grêle...). Au contraire, une liaison entre une station placée sur une plateforme à haute altitude et une station passerelle située au sol est davantage sensible aux phénomènes d’atténuation et de distorsion des signaux radio dus notamment aux intempéries (pluie, neige, grêle...).
La figure 8 schématise un exemple de charge utile d’une plateforme à haute altitude stationnaire SHA_1,SHA_2 selon un mode de réalisation de l’invention. La charge utile 40 comprend une charge utile d’accès utilisateur 50 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une ou plusieurs liaisons bidirectionnelles 222 avec des terminaux utilisateur TU, une charge utile d’accès ballon 60 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une ou plusieurs liaisons bidirectionnelles 211 avec au moins un ballon libre dérivant BL, une charge utile d’accès passerelle 70 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une ou plusieurs liaisons bidirectionnelles 201 avec au moins une station passerelle réseau SP, une charge utile inter-plateformes 80 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une ou plusieurs liaisons bidirectionnelles 231 avec au moins une plateforme à haute altitude stationnaire SHA et un équipement de commutation et de contrôle 90.
La charge utile d’accès utilisateur 50 comprend un ensemble d’antennes actives 51 aptes à générer un ensemble de faisceaux orientables et à recevoir et à émettre des signaux radiofréquences en direction des utilisateurs TU, un ensemble de modulateur/démodulateur (eNode-B par exemple) 52 aptes à démoduler et à moduler les signaux radio selon par exemple le standard de communication mobile 4G/LTE ou tout autre standard de télécommunication radiofréquence. La charge utile d’accès utilisateur 50 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 90 afin d’échanger les informations reçues et destinées aux terminaux utilisateur TU et toutes autres informations aptes à assurer le bon fonctionnement de la charge utile d’accès utilisateur 50, comme par exemple des informations pour le pointage des antennes 51 ou la configuration opérationnelle des modems 52.
L’ensemble d’antennes actives 51 comprend les aériens de l’antenne (parties visibles et sans électronique d’un système d’antenne), les amplificateurs de puissance d’émission et les préamplificateurs de réception à faible bruit. Eventuellement, l’ensemble d’antennes actives 51 comprend des moyens de conversion analogique vers numérique et numérique vers analogique pour interfacer avec l’ensemble des modulateurs/démodulateurs 52 au format numérique. Éventuellement, l’ensemble d’antennes actives 51 comprend des formateurs numériques de faisceaux aptes à générer et à pointer une pluralité de faisceaux d’antenne vers les terminaux utilisateur.
La charge utile d’accès ballon 60 comprend un ensemble de terminaux optiques ou d’antennes 61 aptes à établir une liaison bidirectionnelle optique ou radiofréquence 211 avec des ballons dérivants B, un ensemble de modulateur/démodulateur 62. La charge utile d’accès ballon 60 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 90 afin d’échanger les informations reçues et destinées aux ballons B et toutes autres informations aptes à assurer le bon fonctionnement de la charge utile d’accès ballon 60. Les liaisons de communication optiques sont des liaisons en espace libre et peuvent être mises en œuvre au moyen de lasers infrarouges.
La charge utile d’accès passerelle 70 comprend un ensemble de terminaux optiques ou d’antennes 71 aptes à établir une liaison bidirectionnelle optique ou radio 201 avec au moins une station passerelle réseau SP, un ensemble de modulateur/démodulateur 72. La charge utile d’accès passerelle 70 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 90 afin d’échanger les informations reçues et destinées aux stations passerelles réseau et toutes autres informations aptes à assurer le bon fonctionnement de la charge utile d’accès passerelle.
La charge utile Inter-plateformes 80 (Inter-SHA) comprend au moins un terminal optique 81 apte à établir une liaison bidirectionnelle optique 231 avec une autre plateforme à haute altitude stationnaire SHA, et au moins un modulateur/démodulateur 82. La charge utile Inter-SHA 80 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 90 afin d’échanger les informations reçues et destinées à l’autre plateforme à haute altitude stationnaire SHA et toutes autres informations aptes à assurer le bon fonctionnement de la charge utile Inter-SHA.
L’organe de commutation et de contrôle 90 assure le routage des informations et des données entre les quatre charges utiles, la commande et le contrôle des quatre charges utiles et l’interface avec le système d’avionique de la plateforme stationnaire à haute altitude.
La figure 9 représente un exemple de charge utile ou station 41 d’un ballon libre dérivant BL selon un mode de réalisation de l’invention. La charge utile 41 comprend une charge utile d’accès utilisateur 55 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une ou plusieurs liaisons bidirectionnelles 221 avec des terminaux utilisateur TU, une charge utile de liaison-plateforme 65 qui comprend un dispositif de télécommunication pour établir une liaison bidirectionnelle 211 avec au moins une plateforme stationnaire à haute altitude SHA et un équipement de commutation et de contrôle 91.
La charge utile d’accès utilisateur 55 comprend au moins une antenne 56 apte à recevoir et à émettre en direction des utilisateurs TU des signaux radio et au moins un modulateur/démodulateur (eNode-B par exemple) 57 apte à démoduler et à moduler les signaux radio selon par exemple le standard de communication mobile 4G/LTE ou tout autre standard de télécommunication radiofréquence. La charge utile d’accès utilisateur 55 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 91 afin d’échanger les informations reçues et destinées aux terminaux utilisateur.
La charge utile liaison-plateforme 65 comprend un terminal optique ou une antenne orientable 66 apte à établir une liaison bidirectionnelle optique ou radiofréquence 211 avec une plateforme à haute altitude stationnaire SHA et un modulateur/démodulateur 62. La charge utile liaison-plateforme 65 est connectée à l’organe de commutation et de contrôle 91 afin d’échanger les informations reçues et destinées à une plateforme stationnaire à haute altitude SHA et toutes autres informations aptes à assurer le bon fonctionnement de la charge utile liaison-plateforme 65. Les liaisons de communication optique sont des liaisons en espace libre et peuvent être mises en oeuvre au moyen de lasers infrarouges.
Éventuellement, la charge utile 41 comprend une charge utile d’accès ballon qui comprend des moyens de télécommunication pour établir une liaison bidirectionnelle 212 avec un autre ballon B.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Système de télécommunications comprenant :au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1) adaptée pour établir au moins une liaison de communication bidirectionnelle directe (231) avec au moins une station placée sur une autre plateforme à haute altitude (SHA_2),- au moins une station passerelle réseau (SP_1,SP_2) au sol, configurée pour faire communiquer (201,203,202,204) un réseau cœur (RC) avec ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2),- une pluralité de stations placées dans des ballons dérivants (B_1,B_2,B_3,B_5,B_6) étant chacune adaptée pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe (211,212,213,214) avec ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2) ou/et au moins une autre station placée dans un ballon dérivant et- une pluralité de terminaux utilisateurs (TU_1,TU_2,TU_3,TU_4,TU_5,TU_6,TU_7) étant chacun adapté pour établir une liaison de communication bidirectionnelle directe (221,222,223,224,225,227) avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire ou/et au moins une station placée dans un ballon dérivant.
- 2. Système de télécommunications selon la revendication 1 dans lequel un terminal utilisateur (TU_1,TU_2,TU_3,TU_4,TU_5,TU_6,TU_7) comprend un dispositif de communication à diversité spatiale configuré pour communiquer simultanément avec une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2) et une station placée dans un ballon dérivant (B_1,B_2,B_3,B_5,B_6) lorsque le terminal utilisateur (TU_2,TU_4) est en portée simultanée de la dite station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1) et de la dite station placée dans un ballon dérivant (B_2).
- 3. Système de télécommunications selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2) est configurée pour établir une liaison de communication bidirectionnelle radiofréquence avec ladite au moins une station passerelle réseau (SP_1 ,SP_2).
- 4. Système de télécommunications selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite au moins une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1) comprend un commutateur pour activer au moins une liaison de communication avec au moins une autre station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_2) lorsque la liaison de communication entre ladite au moins une station placée sur la plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1) et ladite au moins une station passerelle réseau (SP_1) est inopérante.
- 5. Système de télécommunications selon l’une des revendications précédentes dans lequel une liaison de communication bidirectionnelle directe (221,222,223,224,225,226,227) entre un terminal utilisateur (TU_1,TU_2,TU_3,TU_4,TU_5,TU_6,TU_7) et une station placée sur une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2) ou/et une station placée dans un ballon dérivant (B_1,B_2,B_3,B_5,B_6) est une liaison radiofréquence.
- 6. Système de télécommunications selon l’une des revendications précédentes dans lequel une liaison de communication (211,212,213,214) entre deux stations placées dans deux ballons dérivants (B_1,B_2) ou entre une station placée dans un ballon dérivant (B_2,B_3,B_5,B_6) et ladite au moins une station placée sur la plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1 ,SHA_2) sont des liaisons optiques en espace libre ou des liaisons radiofréquences
- 7. Système de télécommunications selon l’une des revendications5 précédentes dans lequel ladite au moins une liaison de communication bidirectionnelle directe (231) entre deux stations placées sur deux plateformes à haute altitude stationnaires (SHA_1 ,SHA_2) est une liaison optique en espace libre.
- 10 8. Système de télécommunications selon l’une des revendications précédentes dans lequel une plateforme à haute altitude stationnaire (SHA_1, SHA_2) est un aérostat équipé de moyens de propulsion pour rester stationnaire autour d’un point spécifié, nominal et fixe par rapport à la Terre.1/8SHA
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