ITRM960614A1 - Sistema e metodo di cotrollo di ammissione in un sistema di telecomuni cazione mobile con base spaziale - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di Brevetto d'invenzione, avente per titolo:
"Sistema e metodo di controllo di ammissione in un sist£ ma di telecomunicazione mobile con base spaziale"
Campo Tecnico
La presente invenzione si riferisce, in generale, ai sistemi per telecomunicazioni mobili con base spaziale e, in particolare, ad un sistema e ad un procedimento per ammettere le richieste di connessione in un sistema per telecomunicazioni mobili con base nello spazio.
Precedenti dell'Invenzione
Nelle reti con base terrestre e nelle reti geosta^ zicnarie, un percorso di comunicazione da un nodo di oM gine ad un nodo di destinazione viene specificato attraverso la identificazione di una sequenza di commutatori e di interconnessione fra i commutatori. Una fondamentale supposizione nelle reti a base terrestre e nelle reti geostazionarie è che la topologia della rete debba rimanere fissa per tutta la durata della connessione (il tem po di mantenimento della connessione ovvero la durata di vita della connessione). Un percorso di comunicazione fra un nodo di origine ed un nodo di destinazione viene detejr minato e stabilito prima della effettiva comunicazione dei dati. Nelle reti fisse, il percorso scelto viene usai to per l'intera durata della connessione, a condizione che i commutatori e gli allacciamenti che costituiscono il percorso non presentino avarie di funzionamento durajn te la vita utile della connessione.
Il controllo di ammissione delle chiamate è un pr<o cedimento che viene usato per ammettere oppure negare le richieste del servizio di comunicazione utilizzando le risorse (i commutatori e gli allacciamenti) della rete. Il controllore di ammissione delle chiamate identifica un percorso conadeguate risorse, riserva le larghezze di banda degli allacciamenti lungo il percorso e quindi notifica al nodo di sorgente ed al nodo di destinazione che la trasmissione delle informazioni lungo tale percojr so può avere origine.
Una caratteristica comune dei sistemi per telecomunicazioni mobili a base spaziale (basati su satelliti orbitanti a bassa oppure a media altitudine sulla terra) è costituita dal fatto che la topologia della costellazione dei satelliti e le capacità di allacciamento vari£ no in funzione del tempo (anche se in maniera prevedibile). I procedimenti allo stato attuale della tecnica non affrontano il problema del controllo della ammissione del le^cònnessioni in tali reti con una topologia delle reti dinamica o mobile (vale a dire dipendente dal tempo). Il procedimento di controllo di ammissione deve assicurare che se unanuovaa richiesta viene ammessa al sistema, es sa non deve avere alcun effetto negativo sulla qualiti del servizio delle connessioni in corso oppure^delle ses sioni di comunicazione.
Si prevede che i più progrediti sistemi per comunicazioni mobili siano in grado di effettuare una ampia varietà di tipi di traffico (voce, dati, video ed immag_i ni). Una efficace gestione del traffico rappresenta la chiave per il successo del funzionamento di tali sistemi di comunicazione. In accordo con ciò, vi è la significativa esigenza di un sistema e di un procedimento per la gestione del traffico, precisamente per decidere se ammet tere o negare le richieste di connessione in una rete la quale presenta delle variazioni costanti.
Breve descrizione dei Disegni
La Figura 1 rappresenta una vista generale di un sistema di telecomunicazione mobile con base spaziale se condo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione;
la Figura 2 rappresenta un diagramma di flusso di un procedimento di controllo di ammissione per determina re se una nuova sessione di comunicazione fra un nodo di sorgente ed un nodo di destinazione debba essere rilascia ta o negata in conformità con una preferita forma di rea. lizzazione della presente invenzione; e
la Figura 3 rappresenta un esempio di una tabella che memorizza la capacità e la disponibilità per un segmento di tempo in conformità con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione delle preferite forme di realizzazione La presente invenzione si riferisce ad un sistema e ad un procedimento per determinare sistematicamente se adeguate risorse possano essere garantite per una nuova richiesta di connessione senza influenzare le connessioni in corso. Nelle reti per telecomunicazioni mobili a base spaziale, il percorso di comunicazione dal nodo di origine al nodo di destinazione probabilmente rimarrà identico per effetto della natura dinamica della topologia della rete. Nei sistemi per comunicazioni satellitari con orbite a bassa ed a media altitudine sulla terra, gli eventi di trasferimento delle chiamate possono castri^ gere il percorso di comunicazione da una stazione di tejr ra operante come nodo di sorgente ad una stazione di te£ ra operante come nodo di destinazione a cambiare diverse volte nel corso della durata della connessione. Nuove t tecniche per il controllo della ammissione sono richieste per assicurare una garantita disponibilità di risorse di comunicazione nelle reti che presentano una topolo già variabile.
Un "satellite", come il termine viene usato in tu_t ta la presente descrizione, significa un oggetto prodotto dall'uomo oppure un veicolo destinato ad orbitare intorno alla terra. Un "satellite" comprende i satelliti e/o le loro combinazioni che orbitano a bassa ed a media altitudine intorno alla terra. Una "costellazione" signif_i_ ca un numero di satelliti disposti in orbite per fornire una copertura specificata (per esempio una comunicazione radio, una rivelazione a distanza, etc) di una porzione, di alcune porzioni oppure di tutta la terra. Una costellazione tipicamente comprende una molteplicità di anelli (o piani) di satelliti e può comprendere un ugual numero di satelliti in ciascun piano, anche se ciò non è essenziale. I termini di "cella", "fascio" e "configurazione di antenna" non sono da intendere come limitati ad un qua_l_ siasi particolare modo di generazione e comprendono anche quelli creati dai sistemi di telecomunicazioni terrestri oppure a base spaziale e/o loro combinazioni.
La Figura 1 rappresenta una vista generale di un sistema 10 per telecomunicazioni con base spaziale in co^ formità ad una preferita forma di rea1izzazione delia pre sente invenzione. Sebbene la Figura 1 illustri un diagram ma altamente semplificato del sistema di telecomunicazio ne mobile a base spaziale 10, il sistema 10 comprende una costellazione di satelliti 20, un qualsiasi numero di unità di abbonato 30, almeno una stazione di controllo di terra 40 ed almeno una stazione di terra 50. In generale, il sistema 10 di telecomunicazioni può essere considerato come una rete di nodi, in cui i satelliti 21-29, le unità di abbonato 30, la stazione di controllo di te£ ra 40 e la stazione di terra 50 sono considerati nodi de_l la rete 10.
Tutti i nodi del sistema di comunicazione 10 sono o possono essere in comunicazione di dati con altri nodi del sistema di comunicazione 10 attraverso gli allacciamenti di comunicazione. L'allacciamento di comunicazione può comprendere dati e/o informazioni di controllo. In aggiunta, tutti i nodi del sistema di telecomunicazioni 10 sono o possono essere in comunicazione di dati con aj_ tri dispositivi telefonici, comprendenti le unità di abbonato 30, disperse in tutto il mondo attraverso le reti PSTN (reti telefoniche a commutazione pubbliche) e/o i convenzionali dispositivi di comunicazione terrestri coj_ legati ad una rete PSTN attraverso convenzionali stazioni di base terrestri.
La presente invenzione è applicabile ai sistemi di telecomunicazioni mobili a base spaziale 10 che assegnano particolari regioni sulla terra a celle specifiche della terra e preferibilmente ai sistemi che fanno muove re le celle attraverso la superficie della terra. Sebbene la presente invenzione sia applicabile ai sistemi di telecomunicazioni mobili a base spaziale 10 aventi una costellazione di satelliti 20 in orbite a bassa oppure a media altitudine intorno alla terra, preferibilmente la costellazione 20 è quella che orbita intorno alla terra a bassa altitudine.
La costellazione dei satelliti 20 comprende almeno un satellite. Come rappresentato nella Figura 1, un e^ sempio di costellazione 20 comprende i satelliti 21-29. Sebbene siano rappresentati nove satelliti 21-29, il numero dei satelliti può essere superiore oppure inferiore a nove. Il numero dei satelliti non è importante per la presente invenzione. La presente invenzione è anche applicabile ai sistemi 10 per telecomunicazioni con base spaziale aventi i satelliti 21-29 che orbitano intorno alla terra con un qualsiasi angolo di inclinazione, incluse le configurazioni polari, equatoriali, inclinate oppure altre configurazioni orbitali. La presente invenzione è applicabile ai sistemi 10 in cui non si realizza l'intera copertura della terra (vale a dire in cui vi so no dei "buchi" nella copertura di telecomunicazioni fornita dalla costellazione) ed ai sistemi 10 nei quali si verificano una pluralità di coperture di alcune porzioni della terra (vale a dire che più di un satellite si trova nella vista di un punto particolare sulla superficie della terra).
Ciascun satellite 21-29 comunica con altri satelliti adiacenti 21-29 attraverso allacciamenti incrociati. Questi allacciamenti incrociati formano una ossatura del sistema di telecomunicazione mobile a base spaziale 10. Perciò, una chiamata ovvero una comunicazione proveniente da una unità di abbonato 30 ubicata in un punto qualsiasi sulla oppure in prossimità della superficie dellaterra può essere instradata attraverso un certo numero di satelliti entro la portata sostanzialmente di un qua_l_ siasi altro punto sulla superficie della terra. Una cormj nicazione può essere instradata verso una unità di abbonato 30 (che riceve la chiamata) che si trova sulla oppu^ re in prossimità della superficie della terra da un altro satellite 21-29. Il modo in cui i satelliti 21-29 fisica^ mente comunichino (per esempio la tecnologia dello spettro distribuito) con le unità di abbonato 30, con la st£ zione 40 di controllo di terra e con le stazioni di terra 50, 51, è ben noto a coloro che hanno normale esperie]! za in questo settore.
Sebbene la presente invenzione preveda che la costellazione 20 comprenda i satelliti 21-29, la costellazione 20 può comprendere una combinazione di satelliti a base spaziale e di centrali di passaggio o gateway con base a terra. In altre parole, la costellazione non deve trovarsi completamente nello spazio e può comprendere dei satelliti di rinvio, i quali rinviano le chiamate alle centraline con base a terra che, a loro volta, rinviano le chiamate ad altri satelliti con base spaziale e/o reti PSTN.
Le unità di abbonato 30 possono essere collocate in qualsiasi punto sulla superficie della terra oppure nell'atmosfera al disopra della terra. Il sistema di telecomunicazione mobile 10 può alloggiare un qualsiasi nij mero di unità di abbonato 30. Le unità di abbonato 30 so no preferibilmente dispositivi di comunicazione capaci di ricevere voce e/o dati dai satelliti 21-29 e dalla st£ zione di controllo di terra 40. A titolo di esempio, le unità di abbonato 30 possono essere costituite da telefo ni cellulari satellitari mobili palmari atti a trasmetta re e ricevere trasmissioni dai satelliti 21-29 e dalla stazione di terra 40.
Il modo in cui l'unità di abbonato 30 trasmetta fisicamente la voce oppure i dati ai satelliti 21-29 e riceva la voce oppure i dati dai satelliti 21-29 è ben noto a coloro che sono dotati di normale esperienza in questo settore. Nella preferita forma di realizzazione della presente invenzione, le unità di abbonato 30 comunicano con i satelliti 21-29 utilizzando una limitata pojr zione dello spettro elettromagnetico che è stata suddiv_i_ sa in numerosi canali. I canali sono preferibilmente com binazioni di canali delle frequenze in banda L, in banda K e/o in banda S, però possono comprendere comunicazioni ad accesso multiplo a divisione di frequenza (FDMA) e/o ad accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA) e/o ad accesso multiplo a divisione di codice (CDMA) o una loro qualsiasi combinazione. Altri metodi noti a coloro che sono esperti nel ramo possono anche essere usati.
La stazione di controllo di terra 40 comunica con i satelliti 21-29e li comanda. Come rappresentato nella Figura 1, vi possono essere una molteplicità di stazioni di controllo di terra 40 che sono collocate in diverse regioni della terra. Per esempio, vi può essere una stazione di controllo di terra ubicata ad Honolulu, un'altra ubicata a Los Angeles ed un'altra a Washington, D.C. Una alternativa forma di realizzazione consiste nell'avere separate stazioni di controllo di terra ubicate in ciascun paese sulla terra.
La stazione di controllo di terra 40 esegue il con trollo di ammissione delle connessioni, determina gli in stradamenti per impostare le connessioni attraverso la costellazione 20 dei satelliti e comunica gli instradamenti scelti alle stazioni di terra 50, 51. La stazione di controllo di terra 40 può ulteriormente fornire i comandi di controllo dei satelliti in modo tale che i satelliti 21-29 mantengano la loro posizione appropriata nella loro orbita e svolgano gli altri essenziali compiti di gestione interna. La stazione di controllo di terra 40 può anche essere responsabile di ricevere la voce oppure i dati dai satelliti 21-29. Il modo in cui la st£ zione di terra 40 comunichi fisicamente (per esempio a spettro distribuito) con i satelliti 21-29 e le unità di abbonato 30 è ben noto a coloro che hanno normale esperienza nel settore.
La stazione di controllo di terra 40 comprende un controllore di ammissione di chiamata. Il controllore di ammissione di chiamata è responsabile della esecuzione del controllo di ammissione della connessione. Il contro^ lore di ammissione delle chiamate comprende almeno un elaboratore ed una memoria,per eseguire un sottogruppo di operazioni, come rappresentato nel diagramma di flusso della Figura 2 che segue.
La stazione di terra 50 applica le chiamate in v£ ce oppure in dati effettuati sulla terra attraverso le reti PSTN alla costellazione di satelliti 20. Come rappresentato nella Figura 1, vi possono essere una molteplicità di stazioni di terra 50-51 attraverso la superf_i_ eie della terra. La stazione di terra 50 può essere ubicata in un punto qualsiasi della terra. Sebbene la stazione di terra 50 e la stazione di controllo di terra o di base 40 siano state rappresentate separatamente, esse possono essere contenute in una singola struttura con una molteplicità di antenne. Non è importante se la stazione di controllo di terra e la stazione di terra siano separate o congiunte insieme per formare una singola attrezzatura. Il modo in cui la stazione di terra 50 comunichi fisicamente (per esempio con spettro distribuito) con i satelliti 21-29 e le unità di abbonato 30 è ben n£ to a coloro aventi ordinaria esperienza nel settore.
Il percorso delle comunicazioni da una stazione di terra di sorgente (5ES) ad una stazione di terra di destinazione (DES) presenta tre sub-percorsi componenti attraverso i quali deve essere convogliato un pacchetto di dati (per esempio fax, voce, chiamata, video, etc): un allacciamento a salire (per esempio dalla stazione di sorgente o dall'unità di abbonato ad un satellite di so£ gente), una costellazione 20 di satelliti (dal satellite di sorgente ad un satellite di destinazione nella coste_l_ lazione dei satelliti) ed un allacciamento a scendere per esempio dal satellite di destinazione fino alla stazione di terra di destinazione oppure ad una unità di a£ bonato). Una stazione di terra è identificata come una stazione di terra di sorgente (SES) quando essa inizia £ na chiamata oppure una sessione di comunicazione con una altra stazione di terra, denominata stazione di terra di destinazione (DES). La stazione di terra di sorgente è responsabile della comunicazione dei dati ad un satellite incorporato in una costellazione di satelliti 20. Un satellite in una costellazione di satelliti 20 comunica i dati ricevuti provenienti dalla stazione di terra di sorgente alla stazione di terra di destinazione che è ubicata sulla terra. Il percorso fra la stazione di terra di sorgente e la stazione di terra di destinazione può essere bidirezionale, per indicare che i dati possono es^ sere trasmessicfil1a stazione di terra di destinazione a_l_ la stazione di terra di sorgente attraverso gli stessi percorsi secondari.
La Figura 2 rappresenta un diagramma di flusso del procedimento di controllo di ammissione 100 per determinare se una nuova sessione di comunicazione fra un nodo di sorgente ed un nodo di destinazione (per esempio stazioni di terra e/o unità di abbonato) debba essere rilasciata o negata in conformità ad una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. Il procedimento 100 può essere usato per stabilire la comunicazione fra le stazioni di terra 50 e 51, fra l'unità di abbonato 30 e la stazione di terra 50 o 51 oppure fra le unità di ab bonato 30 e 31.
Si supponga che una stazione di terra di sorgente desideri avviare una sessione di comunicazione con una stazione di terra di destinazione. Più precisamente, una applicazione connessa alla stazione di terra di sorgente desidera avviare una sessione di comunicazione con una applicazione connessa alla stazione di terra di destinazione. Nella Figura 1, si supponga che la stazione di te£ ra 50 sia la stazione di terra di sorgente e che la stazione di terra 51 sia la stazione di terra di destinazi£ ne. Sebbene in questo esempio vengano impiegate una stazione di terra di sorgente ed una stazione di terra di destinazione, possono anche essere usate altrettanto bene una unità di abbonato sorgente ed una unità di abbon£ to destinazione.
Il procedimento 100 inizia con l'operazione 102 nella quale una stazione di terra di sorgente (oppure una unità di abbonato) trasmette una richiesta di connessione ad un satellite che in quel momento la sta servendo. Questo satellite è identificato come un "satellite correntemente servente" (oppure semplicemente un "satellite di sorgente"). Come rappresentato nell'esempio della Figura 1, se la stazione di terra di sorgente è costj_ tuita dalla stazione di terra 50, il satellite 51 è quin. di il satellite correntemente servente per la stazione di terra di sorgente 50 al momento della richiesta di con nessione .
Un satellite di destinazione è un satellite correntemente servente per una stazione di terra di destina zione. Per esempio, il satellite 23 è il satellite di d£ stinazione ed il satellite in quei momento o correnteme^ te servente serve per la stazione di terra di destinazio^ ne 51. Si può notare che il movimento dei datelliti 21-29 nella costellazione 20 provoca il fatto che il satellite di sorgente (e/o il satellite di destinazione) campino in funzione del tempo quando il satellite di sorgente esce dalla portata della stazione di terra di sorgente (oppure il satellite di destinazione si trova fuori della portata della stazione di terra di destinazione).
Una richiesta di connessione, nella sua forma generica, comprende almeno i seguenti parametri: 11indiri_z zo di sorgente (della stazione di terra di sorgente opp^ re dell'unità di abbonato), l'indirizzo di destinazione (della stazione di terra di destinazione oppure de111un_i_ tà di abbonato), l'ammontare della larghezza di banda che si richiede, un minimo ammontare di larghezza di banda essendo richiesto ed un massimo ammontare della larghezza dì banda essendo anche richiesto. I parametri facoltà tivi nella richiesta di connessione comprendono il tempo di tenuta della chiamata (per quanto tempo durerà la chia_ mata), la priorità della chiamata (bassa, media oppure alta), il tipo di chiamata (premium o regolare) ed un qua^ siasi altro parametro facoltativo supplementare. Una chi£ mata premium può essere calcolata con un prezzario per ^ nità di tempo di connessione maggiore in confronto con £ na chiamata di tipo regolare.
La richiesta di connessione identifica la stazione di terra di destinazione e l'ammontare della larghezza di banda che deve essere fornita fra la stazione di terra di sorgente 50 e la stazione di terra di destinazione 51. L'ammontare della richiesta di larghezza di ba£ da specifica l'ammontare minimo della larghezza di banda che deve essere garantita per la connessione fra la stazione di terra di sorgente e la stazione di terra di destinazione. In aggiunta, il parametro massimo di larghe^ za di banda specifica la desiderata larghezza di banda massima per la connessione. Il sistema di telecomunicazione a base spaziale fornirà una larghezza di banda cojn presa nella portata determinata dai due summenzionati p^ rametri .
In conformità con la Figura 2, il satellite correntemente servente avanza nell'operazione 104 la richi^ sta di connessione ad una stazione di controllo di terra. Durante il normale funzionamento del sistema, le richieste di connessione hanno origine da varie stazioni di t er_ ra di sorgente (oppure unità di abbonato) destinate a VJÌ rie stazioni di terra di destinazione (o unità di abbona to). Una stazione di controllo di terra esegue la gesti£ ne delle funzioni di controllo di ammissione e la impostazione delle chiamate per conto del satellite che in quel momento opera come satellite di servizio. Come rappresentato nella Figura 1, la stazione di controllo di terra 40 è la stazione di controllo di terra per conto del satellite che in quel momento sta servendo 21. Si n£ ti che, a mano a mano che il satellite si muove nella sua orbita, la stazione di controllo di terra può variare (supponendo che in un sistema vengano usate una moltepl£ cità di stazioni di controllo di terra). La cosa più importante è che il satellite che in quel momento sta servendo ovvero il satellite correntemente servente non deve avere un diretto allacciamento di comunicazione con la sua stazione di controllo di terra. L'informazione di controllo dal satellite correntemente servente alla sua stazione di controllo di terra può passare attraverso uno o più satelliti lungo un percorso di controllo, fino a raggiungere un satellite che comunica direttamente con la stazione di controllo di terra. Per esempio, si supponga che il satellite 22 della Figura 1 sia il satellite correntemente servente per la stazione di terra 50 e che la stazione di controllo di terra 40 sia la stazione di controllo di terra per il satellite correntemente ser vente 22. Il satellite correntemente servente 22 trasmet te la richiesta di connessione al satellite 21 che quindi passa la richiesta di connessione attraverso il suo allacciamento di comunicazione diretto, alla stazione di controllo di terra 40.
Dopo che la stazione di controllo di terra ha ricevuto la richiesta di connessione nel11operazione 104, il controllore di ammissione di chiamata (CAC) nella st£ zione di controllo di terra determina se siano o meno disponibili risorse sufficienti per impostare la connessione in un segmento di tempo iniziale attraverso la se£ mentazione dei tempi di tenuta delle chiamate in una sequenza di segmenti temporali: To,T1,T2,T3’*’*TLAST' TLAST è uguale a Tg più il tempo di ritegno di chiamata. In ciascun segmento di tempo, la topologia della rete è sta^ tica, il che significa che gli allacciamenti sono fissi o predeterminati fra i satelliti della costellazione e fra i satelliti e le stazioni di terra e le stazioni di controllo di terra per il segmento di tempo specificato. In altre parole, in ogni segmento di tempo, non vi è alcuna necessità di un trasferimento della connessione intersate 11itare da un satellite correntemente servente ad un altro satellite.
La stazione di controllo di terra presenta una co noscenza aggiornata dello stato della rete. In qualsiasi dato istante, la stazione di controllo di terra memorizza le informazioni dello stato della rete che comprendono almeno le informazioni rappresentate nella Figura 3. Come rappresentato nella Figura 3, il "Nodo I" nella colonna 60 ed il "Nodo J" nella colonna 61 rappresentano i due nodi di estremità ovvero i due punti di estremità di un allacciamento per comunicazioni. Con C(I,J,t) si rappresenta nella colonna 62 la capacità massima de11'a11ac_ ciamento dal Nodo I al Nodo J nel segmento di tempo t e si rappresenta nella colonna 64 la capacità massima dell'allacciamento dal Nodo J al Nodo I in un segmento di tempo AI,J,t) che rappresenta nella colonna 63 la capacji_ tà disponibile dell'allacciamento dal Nodo I al Nodo J nel segmento di tempo t e rappresenta nella colonna 65 la capacità disponibile dell'allacciamento dal Nodo J al Nodo I nel segmento di tempo t. La capacità disponibile dell'allacciamento dal Nodo I al Nodo J nel segmento di tempo t non deve essere uguale alla capacità disponibile dell'allacciamento dal Nodo J al Nodo I nel segmento di tempo t. La capacità nell'uso effettivo de11'a11acciamer^ to dal Nodo I al Nodo J nel segmento di tempo t può esse^ re trovata sottraendo la capacità disponibile de111a11a_c_ ciamento A(I,J,t) dalla capacità massima dell'allacciamento C(I,J,t). La capacità può rappresentare il numero delle chiamate, i bit per secondo (bps) oppure una qualsiasi altra misura destinata ad indicare quali risorse siano disponibi1i.
Dopo che il tempo di tenuta della chiamata è stato segmentato in una sequenza di segmenti di tempo nella operazione 106, il controllore di ammissione di chiamata determina per ciascun segmento di tempo (T., T^ ^) ne_l l'operazione 108 se vi è un percorso dal nodo di sorgente (stazione di terra e/o unitàd i abbonato) al nodo di destinazione (stazione di terra e/o unità di abbonato) con la richiesta larghezza di banda minima, come fornita nella richiesta di connessione. Come esempio, si supponga per un segmento di tempo che la rete sia allacciata insieme nel modo rappresentato nella Figura 1. Si supporr ga inoltre che vi sia la necessità di identificare un percorso per connettere una chiamata fra la stazione di terra 50 e la stazione di terra 51. La richiesta di connessione della chiamata identifica la larghezza di banda minima come uguale a 100, mentre la larghezza di banda massima è uguale a 300. In accordo con le capacità registrate nella tabella rappresentata nella Figura 3, il percorso ES50 -→■nodo 21— > nodo 22— >nodo 23→ ES51 è un percorso con adeguate risorse per il segmento di tempo. Come rappresentato nella Figura 3, la capacità disponib^_ le per l'allacciamento dal nodo (ES50) al nodo 21 è 500 (vedere l'inserimento 66 della tabella della Figura 3), per l'allacciamento dal nodo 21 al nodo 22 è 300 (vedere 11inserimento 67 della tabella della Figura 3), per 1'a_l_ lacciamento dal nodo 22 al nodo 23 è 300 (vedere l'inserimento 63 nella tabella della Figura 3) e per l'allacciamento dal nodo 23 al nodo (ES51) è 500 (vedere l'inserimento 69 della tabella della Figura 3). Vi sono nella letteratura degli algoritmi che sono ben noti a coloro che sono esperti nel ramo e che descrivono la teoria dei grafici e la ottimizzazione delle reti per identificare un percorso avente una adeguata capacità fra un nodo di sorgente ed un nodo di destinazione. In questa op£ razione si può impiegare uno qualsiasi degli algoritmi ben noti.
Il controllore di ammissione di chiamata nell'op£ razione 110 dei procedimento 100 determina se vi sia un percorso disponibile con la richiesta capacità per ciascun segmento di tempo. Se vi è un percorso avente la richiesta capacità disponibile per ciascun segmento di tempo, allora il controllore di ammissione di chiamata ammette la richiesta di connessione nell'operazione 112. L'ammis_ sione della richiesta di connessione significa che il pejr corso o le sequenze nodali associati a ciascun segmento di tempo vengono rinviati alla stazione di terra di sorgente. La stazione di terra di sorgente carica la seque£ za nodale nei pacchettio che vengono trasmessi lungo la rete. I pacchetti di dati possono essere instradati in o gnl segmento di tempo come descritto nella domanda di bre vetto di Kadathur Natarajan intitolata "System and Methods of Supporting Connection-Oriented Services in a Network with Changing Topology" (Sistema e procedimenti per supportare dispositivi orientati sulle connessioni in una rete con topologia variabile).
Se non vi è alcun percorso disponibile per uno dei segmenti di tempo, la richiesta di connessione viene negata nell'operazione 114 dal controllore di ammissione di chiamata- Una richiesta negata può essere per esempio una chiamata bloccata. Se la chiamata negata dovesse essere ammessa, essa degraderà la qualità del servizio de_l_ le connessioni in atto nella rete.
Se una chiamata viene ammessa nell'operazione 112 dal controllore di ammissione di chiamata, il controllore di ammissione di chiamata accantona nell'operazione 116 il percorso scelto per ciascun segmento di tempo ed aggiorna le sue informazioni di stato della rete (oppure la tabella che comprende le capacità disponibili per ciascun segmento di tempo). La stazione di controllo di terra aggiornerà lo stato della rete per ciascun intervallo, sulla base del percorso usato in quell'intervallo. Più generalmente, una sequenza ordinata di percorsi e lo intervallo di tempo in cui ciascun percorso dovrebbe essere usato sono identificati ed i corrispondenti stati della rete vengono aggiornati dal controllore di ammissione di chiamata nella stazione di controllo di terra. In particolare, gli allacciamenti usati e la capacità r£ sidua (vaie a dire la capacità degli allacciamenti diminuita del traffico eseguito) di ciascun allacciamento veji gono memorizzati dal controllore di ammissione di chiama^ ta. Per l'esempio precedentemente riportato, la larghezza di banda massima richiesta era di 300. Perciò, la capacità residua è A(50,21) = 0 (oppure 300-300) di A(21, 22) = 0, di A(22,23) = 0, di A(23,51) = 200. Il percorso presenta una larghezza di banda riservata di 300.
Dopo l'operazione 116 o 114 il procedimento 100 termina. Durante i segmenti di tempo specificati, le lar ghezze di banda vengono riservate lungo gli allacciamenti. Queste risorse vengono rilasciate quando la chiamata termina e l'informazione di stato della rete viene pertanto aggiornata in modo da riflettere la nuova capacità disponibile o le nuove risorse.
Se la richiesta di connessione non include un parametro che specifica il tempo di tenuta della chiamata, la stazione di controllo di terra può identificare un percorso per un segmento di tempo iniziale I, riservare le necessarie e disponibili risorse, aggiornare l'informazione di stato della rete per il segmento di tempo I e convogliare i risultati alla stazione di terra di sorger^ te ed alla stazione di terra di destinazione prima che termini il segmento di tempo I. Questo procedimento sarà ripetuto nella stazione di controllo di terra fintanto che la connessione non sia terminata.
Altri parametri facoltativi, come la priorità de_l_ la chiamata ed il tipo di chiamata, possono essere usati per favorire certe richieste di connessione nei confronti di altre. Si supponga che vi siano diverse richieste simultanee pendenti nel controllore di ammissione di chi£ mata e che non vi siano sufficienti risorse adeguate per ammetterle tutte. Una chiamata di maggiore priorità può essere preferita nei confronti di una chiamata di minore priorità. Similmente, una chiamata premium con maggiore disposizione a pagare una somma maggiore può essere fav£ rita nei confronti di una chiamata regolare con una disp£ sizione soltanto nominale al pagamento.
Quando una richiesta di nuova connessione arriva qualche tempo dopo Tg, il controllore di ammissione di chiamata utilizza la nuova informazione di stato della rete (inclusa la richiesta di connessione o di chiamata più recentemente ammessa) per effettuare una decisione di controllo di ammissione, così come specificato nelle operazioni del procedimento 100 della Figura 2. Durante l'intervallo di tempo in cui l'unità ES 50 viene coIleg ta all'unità ES 5i attraverso i nodi 21, 22 e 23, le nuo ve chiamate non possono utilizzare l'allacciamento dal nodo 21 al nodo 22 e dal nodo 22 al nodo 23 poiché ambedue le loro capacità disponibili o residue sono zero.
Vi sono molte varianti in cui il procedimento 100 precedentemente descritto potrebbe essere implementato in un sistema di comunicazioni satellitari. Il procedimento 100 fornisce una maniera sistematica per decidere quando ammettere le richieste di connessione in un sist£ ma di telecomunicazioni satellitari basato su satelliti orbitanti a bassa altitudine oppure a media altitudine sulla terra. Più genericamente, il procedimento è applicabile a sistemi in cui la topologia della rete e le capacità sono dinamiche e variabili nel tempo in maniera prevedibile.
Sarà apprezzato da coloro che sono esperti nel ra^ mo che la presente invenzione garantisce connessioni in larghezza di banda garantita in reti di telecomunicazioni mobili che presentano topologia e capacità dinamica variabili. In accordo con ciò, si intende coprire nelle rivendicazioni allegate tutte le modifiche de111invenzio ne che rientrano nell'effettivo spirito e nell'ambito de_l l'invenzione. Per esempio, una unità di abbonato può poj^ tare una richiesta di connessione direttamente ad un satellite. Invece che una stazione di terra esegua una richiesta di connessione ad un satellite correntemente ser vente, una unità di abbonato può effettuare una richiesta di connessione che scavalchi la stazione di terra. noltre, una unità di abbonato può trovarsi nell'estremità ricevente di una connessione che scavalca l'impiego di una stazione di terra di destinazione.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di controllo di ammissione di chi£ mata (100) per ammettere o negare una richiesta di connessione in una rete di nodi (20), caratterizzato dalle seguenti operazioni: a) ricevere la richiesta di connessione; b) determinare se sono o meno disponibili risorse sufficienti per impostare una connessione in modo da sejr vire la richiesta di connessione nella rete di nodi (20) che è variabile con il tempo; e c) accettare la richiesta di connessione se nella rete dei nodi (20) vi sono risorse sufficienti.
- 2. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione (a) è caratterizzata dall'operazione di ricevere una richiesta di connessione che comprende un indirizzo di sorgente, un indirizzo di destinazione ed un valore della larghezza di banda che viene richiesta .
- 3. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione (a) è caratterizzata dalle seguenti operazioni : al) ricevere la richiesta di connessione in un s£ tellite correntemente servente (21) da una stazione di terra di sorgente (50); e a2) il satellite correntemente servente (21) inol tra la richiesta di connessione ad un controllore di ammissione di chiamata in una stazione di controllo di te_r ra (40).
- 4. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 3, in cui la richiesta di connessione comprende un tempo di tenuta della chiamata ed in cui l'operazione (b) è cara_t terizzata dalle seguenti operazioni: il controllore di ammissione di chiamata (40) suó divide il tempo di tenuta di chiamata in una sequenza di segmenti di tempo; e il controllore di ammissione di chiamata (40) determina, per ciascuno dei segmenti di tempo, se vi è un percorso attraverso la rete dei nodi (20) che presenta na larghezza dibanda del valore richiesto.
- 5. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 4, in cui l'operazione (b) è ulteriormente caratterizzata dall'operazione nella quale il controllore di ammissione di chiamata (40) ammette la richiesta di connessione se, per ciascuno dei segmenti di tempo, vi è un percorso attraverso la rete di nodi (40) che presenta la larghezza di banda avente il valore richiesto.
- 6. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 4, in cui l'operazione (b) è ulteriormente caratterizzata dall'operazione effettuata dal controllore di ammissione di chiamata (40) che nega la richiesta di connessione se, almeno per uno dei segmenti di tempo, non vi è alcun pe£ corso attraverso la rete di nodi (20) che presenta il ri_ chiesto valore della larghezza di banda.
- 7. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 6, in cui l'operazione (b) è ulteriormente caratterizzata dall'operazione nella quale il controllore di ammissione di chiamata (40) memorizza i percorsi nella stazione di controllo. di terra (40).
- 8. Procedimento di controllo di ammissione di chia_ mata (100) per ammettere o negare una richiesta di connessione in una rete di nodi (20), la richiesta di connessione includendo un richiesto valore della larghezza di banda che viene domandata, il procedimento di contro^ lo di ammissione di chiamata (100) essendo caratterizzato dalle seguenti operazioni: a) ricevere la richiesta di connessione; b) segmentare la lunghezza della chiamata relativa alla richiesta di connessione in una sequenza di segmenti di tempo; c) determinare, per ciascuno dei segmenti di tempo, se vi è un percorso attraverso la rete dei nodi (20) che presenta il richiesto valore della larghezza di banda; d) ammettere la richiesta di connessione se, per ciascuno dei segmenti di tempo, vi è un percorso attraverso la rete dei nodi (20) che presenta il richiesto va^ lore della larghezza dibanda; e e) negare la richiesta di connessione se, per almeno uno dei segmenti di tempo, non vi è attraverso la rete dei nodi (20) alcun percorso che presenti il richi£ sto valore della larghezza di banda.
- 9. Procedimento di controllo di ammissione di chi£ mata (100) eseguito da una stazione di controllo di terra (40) per ammettere o negare una richiesta di connessione in una rete di nodi (20), la richiesta di connessione includendo un richiesto valore della larghezza di banda che viene domandata, il procedimento di controllo di ammissione di chiamata (100) essendo caratterizzato dalle seguenti operazioni: a) la stazione di controllo di terra (40) riceve la richiesta di connessione; b) la stazione di controllo di terra (40) suddiv_i_ de una lunghezza della richiesta di connessione in una sequenza di segmenti di tempo; c) la stazione di controllo di terra (40) deternU na, per ciascuno dei segmenti di tempo, se attraverso la rete dei nodi (20) vi è un percorso che presenti il richiesto valore della larghezza di banda; d) la stazione di controllo di terra (40) ammette la richiesta di connessione se, per ciascuno dei segmenti di tempo, attraverso la rete dei nodi (20) vi è un per^ corso che presenti il richiesto valore della larghezza di banda; e e) la stazione di controllo di terra (40) nega la richiesta di connessione se, per almeno uno dei segmenti di tempo, non vi è attraverso la rete di nodi (20) alcun percorso che presenti il richiesto valore della larghezza di banda.
- 10. Sistema (10) per l'ammissione delle chiamate in una rete di nodi, caratterizzato da: una unità di abbonato (30) che è capace di trasmet tere una richiesta di connessione; un satellite correntemente servente (21) collegato all'unità di abbonato (30) e capace di ricevere la ri_ chiesta di connessione e di inoltrare la richiesta di co^ nessione; e una stazione di controllo di terra (40) collegata al satellite correntemente servente (21) e capace di determinare, per ciascuno di una pluralità di segmenti di tempo, se attraverso la rete di nodi (20) vi sia o meno un percorso avente il richiesto valore della larghezza di banda, ammettere la richiesta di connessione se, per ciascuno dei segmenti di tempo, vi è un percorso attraverso la rete di nodi (20) che presenta il richiesto valore della larghezza di banda e negare la richiesta di connessione se, per almeno uno dei segmenti di tempo, non vi è alcun percorso attraverso la rete di nodi (20} che presenta il richiesto valore della larghezza di banda.
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