KR101588160B1 - 벌룬 네트워크에서의 위치 인식 “고스트” 프로파일들 - Google Patents

Abstract

개시된 실시형태들은 벌룬 네트워크가 소정의 지리적 영역에서 실질적으로 연속 서비스를 제공하도록 도울 수도 있다. 예시 방법은 복수의 지리적 영역들을 포함하는 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있는 벌룬에서 실시될 수도 있다. 벌룬은, 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트해야 함을 결정할 수도 있다. 그 후에, 이에 응답하여, 벌룬은 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정할 수도 있는데, 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함할 수도 있다. 벌룬은 그 후에 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있다.

Description

벌룬 네트워크에서의 위치 인식 “고스트” 프로파일들{LOCATION-AWARE “GHOST” PROFILES IN A BALLOON NETWORK}

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 소재들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

퍼스널 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 셀룰러 전화기들, 및 수많은 유형의 인터넷-가능 디바이스들과 같은 컴퓨팅 디바이스들이 현대 생활의 여러 측면에서 점점 더 널리 퍼지고 있다. 이에 따라, 인터넷, 셀룰러 데이터 네트워크들, 및 다른 그러한 네트워크들을 통한 데이터 접속성에 대한 수요가 증대되고 있다. 하지만, 데이터 접속성이 여전히 이용 불가능한 세계의 여러 지역들이 있으며, 또는 데이터 접속성이 이용가능한 경우에, 그것이 신뢰할 수 없고 그리고/또는 값비싼 세계 여러 지역들이 있다. 따라서, 추가적인 네트워크 기반구조가 바람직하다.

하나의 양태에서, 컴퓨터 구현 방법은: (a) 복수의 지리적 영역들을 포함하는 벌룬 네트워크(balloon network)에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있는 벌룬에서, 벌룬의 벌룬 상태가 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 단계; 그리고 (b) 벌룬 상태가 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여: (i) 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계 - 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 -; 및 (ii) 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하는 단계를 수반한다.

다른 양태에서, 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령들이 저장되어 있을 수 있다. 프로그램 명령들은: (a) 벌룬이 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들 - 벌룬은 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있고, 벌룬 네트워크는 복수의 지리적 영역들을 포함함 -; 그리고 (b) 벌룬 상태 정보가 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여: (i) 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하기 위한 명령들 - 벌룬 상태 프로파일은 제2 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 -; 및 (ii) 벌룬이 제2 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하기 위한 명령들을 포함한다.

또 다른 양태에서, 컴퓨터 구현 방법은: (a) 복수의 지리적 영역들을 포함하는 벌룬 네트워크에서 동작가능한 벌룬에서, 벌룬이 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있음을 결정하는 단계; (b) 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계 - 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 -; 및 (c) 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 송신하는 단계 - 통신 채널은 벌룬 네트워크에서 동작가능한 하나 이상의 다른 벌룬들이 액세스가능하고, 벌룬 상태 신호는 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시함 - 를 수반한다.

또 다른 양태에서, 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령들이 저장되어 있을 수 있다. 프로그램 명령들은: (a) 벌룬이 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있음을 결정하기 위한 명령들 - 벌룬 네트워크는 복수의 지리적 영역들을 포함함 -; (b) 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하기 위한 명령들 - 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 -; 및 (c) 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 송신하기 위한 명령들 - 통신 채널은 벌룬 네트워크에서 동작가능한 하나 이상의 다른 벌룬들이 액세스가능하고, 벌룬 상태 신호는 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시함 - 을 포함한다.

이들 양태들 그리고 다른 양태들, 이점들 및 대안들은, 적절히 첨부 도면들을 참조하면서 하기 상세한 설명을 판독함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.

도 1은 예시적인 실시형태에 따라 벌룬 네트워크를 예시하는 간략화된 블록도이다;
도 2는 예시적인 실시형태에 따라 벌룬 네트워크 제어 시스템을 예시하는 블록도이다;
도 3은 예시적인 실시형태에 따라 높은 고도의 벌룬을 도시한다;
도 4는 예시적인 실시형태에 따라 슈퍼 노드들 및 서브 노드들을 포함하는 벌룬 네트워크를 예시하는 간략화된 블록도이다;
도 5a는 예시적인 실시형태에 따라 방법을 예시하는 간략화된 플로차트이다;
도 5b는 예시적인 실시형태에 따라, 도 5a에 도시된 방법의 계속인 방법을 예시하는 플로차트이다;
도 6은 예시적인 실시형태에 따라 방법을 예시하는 간략화된 플로차트이다.

예시적인 방법들 및 시스템들이 본 명세서에 설명된다. 단어 "예시적인"은 본 명세서에서 "예, 사례 또는 예시로서 기능하는"을 의미하도록 사용됨을 이해해야 한다. "예시적인"으로서 본 명세서에 설명되는 임의의 실시형태 또는 특징은 반드시 다른 실시형태들 또는 특징들에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 본 명세서에 설명되는 예시적인 실시형태들은 제한으로 여겨지지 않는다. 개시된 시스템들 및 방법들의 특정 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고 조합될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 용이하게 이해할 것이다.

I. 개관

예시적인 실시형태들은 복수의 벌룬들을 포함하는 데이터 네트워크; 예를 들어, 성층권(stratosphere)에 배치되는 높은 고도의 벌룬들에 의해 형성되는 메시 네트워크에 관련하여 구현될 수도 있다. 성층권에서의 바람이 차등 방식으로 벌룬들의 위치들에 영향을 미칠 수도 있기 때문에, 예시적인 네트워크에서의 각각의 벌룬은 벌룬의 수직 포지션(즉, 고도)을 조정함으로써 벌룬의 수평 포지션을 변화시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 벌룬의 고도를 조정함으로써, 벌룬은 벌룬을 원하는 수평 위치로 수평으로 (예컨대, 위도상으로 및/또는 경도상으로) 운반할 바람을 발견할 수도 있다.

예시적인 벌룬 네트워크에서, 벌룬들은 원하는 토폴로지(topology)를 형성하기 위해 서로에 대하여 위도상으로 및/또는 경도상으로 이동할 수도 있다. 하지만, 개별 벌룬을 특정 위치에 유지하는 것은 바람으로 인해 그리고 또한 가능한 다른 이유들 때문에 어려울 수도 있다. 따라서, 벌룬들이 원하는 토폴로지를 유지하면서 지상에 관하여 이동할 수 있도록, 원하는 토폴로지는 서로에 대한 벌룬들의 포지셔닝에 대한 규칙들 및/또는 상대적인 프레임워크를 정의할 수도 있다. 그리하여, 지구상의 소정의 위치에서, 서비스를 제공하는 특정한 벌룬 또는 벌룬들은 시간 경과에 따라 변화할 수도 있다.

시간 경과에 따라 변화하는 지리적 위치의 서빙(serving) 벌룬 또는 벌룬들의 맥락에서, 최종 사용자의 관점에서, 액세스 포인트들이 정지되어 있는 액세스 네트워크에서와 실질적으로 동일해 보이는 특징들 및 서비스들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 예시적인 실시형태에서, 벌룬 상태가 특정한 벌룬 또는 벌룬들에 얽매이기보다는 특정한 지리적 영역에 적어도 부분적으로 얽매이도록, 벌룬들은 위치 인식 벌룬 프로파일링을 구현할 수도 있다. 그리하여, 벌룬들이 지리적으로 움직일 수도 있는 동안, 벌룬들이 소정의 지리적 영역 안으로 또는 밖으로 이동할 때에 핸드오프들이 최종 사용자에게 실질적으로 투명하도록, 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들은 소정의 지리적 영역에서 서비스들, 특징들, 및 네트워크 기능성의 연속성을 제공하도록 도울 수도 있다.

특히, 각각이 특정한 지리적 영역 특유의 벌룬 상태 정보를 제공하는 위치 특정 "고스트(ghost)" 벌룬 상태 프로파일들이 정의될 수도 있다. 이에 따라, 특정한 지리적 영역 안으로 이동하는 임의의 벌룬은, 벌룬이 그 영역에 머무르는 동안 그 영역의 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 자신을 구성할 수도 있다.

또한, 위치 특정 벌룬 프로파일들은 벌룬들 사이에서 공유될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태들에서, 특정한 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보는 벌룬들 사이에서 핸드오프될 수도 있다. 특정 예로서, 지리적 영역에 진입하거나 또는 지리적 영역에 막 진입하려고 하는 벌룬은, 그 지리적 영역에 이미 위치된 벌룬 또는 벌룬들(또는 어쩌면 그 영역을 방금 떠난 벌룬 또는 벌룬들)로부터 그 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 획득할 수도 있다. 또, 몇몇 경우들에, 벌룬은 지상 기반 스테이션으로부터 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 획득할 수도 있다.

위치 특정 벌룬 상태 프로파일은 그 대응하는 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 여러 유형의 벌룬 상태 정보를 특정할 수도 있다. 몇몇 경우들에, 소정의 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보는 그 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 동작 파라미터들 및/또는 구성 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 위치 특정 벌룬 상태 프로파일은 특정한 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 의해 사용될 통신 프로토콜 또는 프로토콜들을 특정할 수도 있다. 다른 예로서, 위치 특정 벌룬 상태 프로파일은 특정한 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 의해 사용될 전력 사용 프로파일(예컨대, 벌룬이 그 영역에 위치되는 동안 통상보다 더 많거나 또는 더 적은 전력을 사용할 수 있고 사용해야 하는지)을 특정할 수 있다. 다른 예들도 역시 가능하다.

또한, 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보는, 그 지리적 영역에 위치되는 벌룬들이 그 지리적 영역이 위치되는 국가의 통치 기관에 의해 확립되는 법적 요건들에 따라 동작하도록 동작 파라미터들을 특정할 수 있다. 따라서, 예컨대, 벌룬들이 하나의 국가, 주(state) 또는 도시로부터 다른 국가, 주 또는 도시로 (및/또는 국제 법이 적용되는 영역으로) 이동할 때에, 벌룬들은 그들의 동작을 상이하게 통치되는 영역들의 여러 법적 요건들에 적응시킬 수 있다.

또한, 소정의 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보는 특정 지역에서 캐시에 저장되어야 하는 특정 데이터를 포함하거나 또는 표시할 수도 있다. 예를 들어, 소정의 지리적 영역에 대한 위치 특정 벌룬 상태 프로파일은, 벌룬이 소정의 지리적 영역에서 쓰이는 특정 언어로 공통 웹 페이지들을 캐시에 저장해야 함을 특정할지도 모른다. 또한, 벌룬은 통상적인 방식으로 (예컨대, 직접 웹페이지에 대한 URL에 액세스한 후 웹페이지를 저장함으로써), 또는 인근의 벌룬들로부터 특정된 데이터를 요청 및/또는 수신함으로써, 그 캐시에 대한 특정된 데이터를 획득할 수 있다.

벌룬 상태 프로파일에 의해 제공될 수도 있는 벌룬 상태 정보의 상기 예들은 예시적인 목적으로 제공된 것이며 제한으로서 해석되지 않아야 함을 이해해야 한다. 이에 따라, 벌룬 상태 프로파일은 추가적으로 또는 대안적으로, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 다른 유형의 벌룬 상태 정보를 포함할 수도 있다.

벌룬 상태 프로파일들이 배정되는 지리적 영역들은 벌룬들의 커버리지 범위로부터 독립적으로 정의될 수도 있음을 유의한다. 다시 말해, 지리적 영역들은 벌룬 네트워크에서의 벌룬들에 의해 서비스를 제공받는 개별 커버리지 영역들에 의존하지 않는 방식으로 정의될 수도 있다. 예를 들어, 지리적 영역에 위치되는 벌룬들이 어떠한 지리적 영역 안으로 이동하더라도 벌룬들이 그 지리적 영역에서의 법적 요건들에 따라 동작하도록 벌룬 상태 프로파일들이 이루어진 상기 예에서, 지리적 영역들은 통치 기관들에 의해 확립되는 경계들(예컨대, 국가들, 주들, 도시들 등 사이의 경계들)에 기초하여 정의될 수도 있다.

또한, 몇몇 실시형태들에서, 지리적 영역들은 특정 영역들에 대한 특정 동작 요건들 주위에서 정의될 수도 있다. 예를 들면, 지리적 영역들은 특정 대역폭 요건들(예컨대, 대역폭에 대한 수요가 벌룬 네트워크에서의 통상보다 더 높거나 또는 더 낮은 경우)을 갖는 영역들에 대해 정의될 수도 있다. 예를 들어, 지리적 영역은 스포츠 행사들 및 콘서트들이 열리는 경기장 또는 공연장 주위에서 정의되어, 이러한 이벤트들과 통상적으로 연관되는 대역폭에 대한 더 높은 수요를 만족시키는 것을 도울 수 있다. 다른 예들이 가능하다.

게다가, 지리적 영역들은 벌룬 네트워크에 의해 서비스를 제공받는 상이한 영역들에서의 변화하는 동작 요건들에 기초하여 동적으로 정의될 수도 있다. 예를 들어, 영역에서의 대역폭 수요가 상당히 증가하는 것으로 관찰되면, 수요 증가가 발생된 지리적 영역, 및 그 영역에 대한 대응하는 벌룬 상태 프로파일은 동적으로 정의될 수도 있다.

특정 예로서, 교외(suburban) 영역에 위치되는 경기장이 다수의 교외들을 포함하는 더 큰 지리적 영역 내부에 위치될 수도 있다. 하지만, 경기장에서 이벤트가 있을 때에, 벌룬 네트워크는 경기장 내 그리고 경기장 주위의 국지화된 영역에서의 대역폭 수요의 급증(예컨대, 적어도 1 시간 동안 계속되는, 영역의 역사적 기준들에 비해 증가)을 검출할 수도 있고, (교외들에 대한 더 큰 지리적 영역으로부터 이 더 작은 지리적 영역을 제거하면서) 경기장 내 그리고 경기장 주위의 이 더 작은 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 동적으로 정의할 수도 있다. 그 후에, 이벤트가 끝나고 수요가 감소될 때에, 벌룬 네트워크는 감소된 수요를 검출할 수도 있고, 경기장이 다시 교외들에 대한 더 큰 지리적 영역의 부분이도록 지리적 영역들을 재정의할 수도 있다. 다른 특정 예들이 또한 가능하다.

다른 예로서, 지리적 영역들은 설계 고려사항들에 기초하여 정의될 수도 있다. 예를 들면, 지리적 영역들은 상이한 영역들에 대해, 다른 가능성들 중에서도, 영역들에서의 최종 사용자들의 상이한 전력 요건들, 영역들에서의 RF 및/또는 광학 신호들에 대한 상이한 간섭 걱정들, 및/또는 영역들에서의 최종 사용자들에 의해 원해지는 상이한 유형의 서비스에 따라 정의될 수도 있다.

다른 양태에서, 벌룬들은 또한 사용자 데이터의 위치 인식 캐시들을 유지할 수 있는데, 각 벌룬은, 벌룬이 위치되는 각각의 지리적 영역에 따라 위치 인식 캐시들을 업데이트한다. 이에 따라, 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들에 따라 벌룬들의 상태를 업데이트하는 벌룬들은 또한, 그들이 정의된 지리적 영역들 안으로 및 밖으로 이동할 때에 그들 각각의 위치 인식 캐시들을 업데이트할 수도 있으므로, 소정의 지리적 영역에 있는 어느 벌룬 또는 벌룬들이든 소정의 지리적 영역에 위치되는 동안 사용자 데이터의 동일 또는 유사한 캐시를 제공할 수 있다. 그리하여, 벌룬들이 지리적 영역들 사이에서 이동할지도 모르는 동안, 소정의 지리적 영역에서의 사용자들은, 고정된 액세스 포인트의 캐싱(caching) 기능들을 복제하거나, 또는 적어도 거의 복제하는 캐싱 기능성을 제공받을 수도 있다.

또한, 위치 특정 벌룬 프로파일들은 고정된 지리적 영역들에 배정될 수도 있는데, 고정된 지리적 영역들은, 예를 들어 GPS 좌표들과 같은 특정 지리적 좌표들에 의해 정의된다. 하지만, 위치 특정 벌룬 프로파일은 또한 무빙(moving) 지리적 영역에 배정될 수 있다. 무빙 지리적 영역은, 예컨대, 움직이는 오브젝트 또는 사람에 의해 정의될 수도 있다. 예를 들어, 무빙 지리적 영역은 그것의 위치를 변화시킬 수 있는 운송수단(예컨대, 자동차들, 기차들, 유람선들 등) 주위에서 정의될 수 있다. 다른 예로서, 특정 사람 또는 사람들의 그룹이 지리적으로 이동할 때에 그 사람 또는 그룹에 제공되는 서비스의 연속성이 있도록, 무빙 지리적 영역은 특정 사람 또는 사람들의 그룹 주위에서 정의될 수 있다.

II. 예시적인 벌룬 네트워크들

예시적인 실시형태가 다양한 유형의 벌룬 네트워크들에 관련하여 구현될 수도 있다. 예를 들면, 예시적인 벌룬 네트워크에서, 벌룬들은 자유 공간 광통신들을 이용하여 서로와 통신할 수도 있다. 예로서, 벌룬들은 초선명 LED들("고전력" 또는 "고출력" LED들이라고도 지칭됨)을 사용한 광통신들을 위해 구성될 수도 있다. 몇몇 사례들에서, 레이저 통신들에 대한 규제들이 레이저 사용을 제한할 수도 있지만, LED들 대신에 또는 LED들에 부가하여 레이저들이 사용될 수 있다. 또한, 벌룬들은 RF(radio-frequency) 통신들을 이용하여 지상 기반 스테이션(들)과 통신할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 높은 고도의 벌룬 네트워크는 동종(homogenous)일 수도 있다. 즉, 높은 고도의 벌룬 네트워크에서의 벌룬들은 하나 이상의 방식들에서 서로 실질적으로 유사할 수 있다. 보다 구체적으로, 동종 높은 고도의 벌룬 네트워크에서, 각각의 벌룬은 자유 공간 광학 링크들을 통해 하나 이상의 다른 벌룬들과 통신하도록 구성된다. 또한, 이러한 네트워크에서의 벌룬들의 전부 또는 일부는 추가적으로 RF 통신들을 이용하여 지상 기반 스테이션(들)과 통신하도록 구성될 수도 있다. 그리하여, 몇몇 실시형태들에서, 벌룬들은 각각의 벌룬이 다른 벌룬들과의 자유 공간 광통신을 위해 구성되는 한에 있어서 동종일 수도 있지만, 지상 기반 스테이션들과의 RF 통신들에 관해서 이기종(heterogeneous)일 수도 있다.

다른 실시형태들에서, 높은 고도의 벌룬 네트워크는 이기종일 수도 있으며, 그리하여 2 이상의 상이한 유형의 벌룬들(즉, 실질적으로 상이한 방식으로 기능하는 2 종 이상의 벌룬들)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이기종 네트워크에서의 몇몇 벌룬들은 슈퍼 노드들로서 구성될 수도 있고, 한편 다른 벌룬들은 서브 노드들로서 구성될 수도 있다. 이기종 네트워크에서의 몇몇 벌룬들은 슈퍼 노드 및 서브 노드 둘다로서 기능하도록 구성될 수도 있는 것이 또한 가능하다. 이러한 벌룬들은 특정한 시간에 슈퍼 노드 또는 서브 노드 중 어느 하나로서 기능할 수도 있고, 또는 대안적으로, 상황에 따라 동시에 둘다로서 작용할 수도 있다. 예를 들면, 예시 벌룬은 지상 기반 스테이션에 송신할 제1 유형의 탐색 요청들을 종합할 수 있다. 예시 벌룬은 또한 제2 유형의 탐색 요청들을, 그 상황에서 슈퍼 노드로서 작용할 수 있는 다른 벌룬에 전송할 수 있다. 또한, 예시적인 실시형태에서 슈퍼 노드들일 수도 있는 몇몇 벌룬들은, 광학 링크들을 통해 지상 기반 스테이션들 및/또는 위성들과 통신하도록 구성될 수 있다.

예시적인 구성에서, 슈퍼 노드 벌룬들은 자유 공간 광학 링크들을 통해 인근의 슈퍼 노드 벌룬들과 통신하도록 구성될 수도 있다. 하지만, 서브 노드 벌룬들은 자유 공간 광통신을 위해 구성되지 않을 수도 있고, 그 대신에 RF 통신들과 같은 몇몇 다른 유형의 통신을 위해 구성될 수도 있다. 그 경우에, 슈퍼 노드는 RF 통신들을 이용하여 서브 노드들과 통신하도록 구성될 수도 있다. 그리하여, 서브 노드들은 RF 통신들을 이용하여 슈퍼 노드들과 하나 이상의 지상 기반 스테이션들 사이의 통신들을 중계할 수도 있다. 이러한 방식에서, 슈퍼 노드들은 집합적으로 벌룬 네트워크에 대한 백홀(backhaul)로서 기능할 수도 있고, 한편 서브 노드들은 슈퍼 노드들로부터 지상 기반 스테이션들로의 통신들을 중계하도록 기능한다.

도 1은 예시적인 실시형태에 따라 벌룬 네트워크(100)를 예시하는 간략화된 블록도이다. 도시된 바와 같이, 벌룬 네트워크(100)는 벌룬들(102A~102F)을 포함하는데, 벌룬들(102A~102F)은 자유 공간 광학 링크들(104)을 통해 서로 통신하도록 구성된다. 이와 같이 구성된 벌룬들(102A~102F)은 집합적으로 패킷 데이터 통신들을 위한 메시 네트워크로서 기능할 수도 있다. 또한, 적어도 몇몇의 벌룬들(102A 및 102B)은 각각의 RF 링크들(108)을 통해 지상 기반 스테이션들(106)과의 RF 통신들을 위해 구성될 수도 있다. 게다가, 벌룬(102F)과 같은 몇몇 벌룬들은 광학 링크(110)를 통해 지상 기반 스테이션들(112)과 통신하도록 구성될 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 벌룬들(102A~102F)은 성층권에 배치되는 높은 고도의 벌룬들이다. 중위도 지방에서, 성층권은 표면 위 대략 10 km(킬로미터)와 50 km 고도 사이의 고도들을 포함한다. 극지방에서, 성층권은 대략 8 km의 고도에서 시작된다. 예시적인 실시형태에서, 높은 고도의 벌룬들은 일반적으로 비교적 낮은 풍속(예컨대, 5와 20 mph(시간당 마일수) 사이)을 갖는 성층권 내의 고도 범위에서 동작하도록 구성될 수도 있다.

보다 구체적으로, 높은 고도의 벌룬 네트워크에서, 벌룬들(102A~102F)은 일반적으로 18 km와 25 km 사이의 고도들(그러나 다른 고도들이 가능함)에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 이러한 고도 범위는 여러가지 이유로 유리할 수도 있다. 특히, 성층권의 이러한 층은 일반적으로 비교적 낮은 풍속(예컨대, 5와 20 mph 사이) 및 비교적 작은 난류를 갖는다. 또한, 18 km와 25 km 사이에서의 바람은 위도에 따라 그리고 계절별로 변화할 수도 있지만, 변화들은 상당히 정확한 방식으로 모델링될 수 있다. 또한, 18 km보다 높은 고도들은 통상적으로 상업적 항공 교통에 대해 지정된 최고 비행 레벨보다 높다. 따라서, 벌룬들이 18 km와 25 km 사이에 배치될 때에 상업적 비행들과의 간섭은 걱정할 수준이 아니다.

데이터를 다른 벌룬으로 송신하기 위해, 소정의 벌룬(102A~102F)이 광학 링크(104)를 통해 광학 신호를 송신하도록 구성될 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, 소정의 벌룬(102A~102F)은 하나 이상의 고전력 발광 다이오드들(LED들)을 사용하여 광학 신호를 송신할 수도 있다. 대안적으로, 벌룬들(102A~102F)의 전부 또는 일부는 광학 링크들(104)을 통해 자유 공간 광통신들을 위해 레이저 시스템들을 포함할 수도 있다. 다른 유형의 자유 공간 광통신이 가능하다. 또한, 광학 링크(104)를 통해 다른 벌룬으로부터 광학 신호를 수신하기 위해, 소정의 벌룬(102A~102F)은 하나 이상의 광 수신기들을 포함할 수도 있다. 예시적인 벌룬들의 추가적인 상세사항들은 도 3을 참조하여 이하 더욱 상세하게 서술된다.

다른 양태에서, 벌룬들(102A~102F)은 각각의 RF 링크들(108)을 통해 지상 기반 스테이션들(106)과의 통신을 위해 하나 이상의 여러 상이한 RF 에어 인터페이스 프로토콜들을 활용할 수도 있다. 예를 들면, 벌룬들(102A~102F)의 전부 또는 일부는, 다른 가능성들 중에서도, (IEEE 802.11 개정들 중 임의의 것을 포함하는) IEEE 802.11에 설명된 프로토콜들, GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX 및/또는 LTE와 같은 다양한 셀룰러 프로토콜들, 및/또는 벌룬-지상 RF 통신을 위해 개발된 하나 이상의 독점 프로토콜들을 이용하여 지상 기반 스테이션들(106)과 통신하도록 구성될 수도 있다.

다른 양태에서, RF 링크들(108)이 벌룬-지상 통신들을 위한 원하는 링크 용량을 제공하지 않는 시나리오들이 있을 수도 있다. 예를 들면, 지상 기반 게이트웨이로부터 백홀 링크들을 제공하기 위해 그리고 또한 다른 시나리오들에서 증가된 용량이 바람직할 수도 있다. 따라서, 예시적인 네트워크는 또한, 고용량 공중-지상 링크를 제공하는 다운링크 벌룬들을 포함할 수도 있다.

예를 들어, 벌룬 네트워크(100)에서, 벌룬(102F)은 다운링크 벌룬으로서 구성된다. 예시적인 네트워크에서의 다른 벌룬들과 마찬가지로, 다운링크 벌룬(102F)은 광학 링크들(104)을 통해 다른 벌룬들과의 광통신을 위해 동작가능할 수도 있다. 하지만, 다운링크 벌룬(102F)은 또한 광학 링크(110)를 통해 지상 기반 스테이션(112)과의 자유 공간 광통신을 위해 구성될 수도 있다. 그리하여, 광학 링크(110)는 벌룬 네트워크(100)와 지상 기반 스테이션(112) 사이의 (RF 링크(108)에 비교해서) 고용량 링크로서 기능할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 다운링크 벌룬(102F)은 추가적으로 지상 기반 스테이션(106)과의 RF 통신을 위해 동작가능할 수도 있다. 다른 경우에, 다운링크 벌룬(102F)은 벌룬 대 지상 통신들을 위해 광학 링크만을 사용할 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 배열은 단지 하나의 다운링크 벌룬(102F)을 포함하지만, 예시적인 벌룬 네트워크는 또한 다수의 다운링크 벌룬들을 포함할 수 있다. 한편, 벌룬 네트워크는 또한 어떠한 다운링크 벌룬들 없이 구현될 수 있다.

다른 구현들에서, 다운링크 벌룬은 자유 공간 광통신 시스템 대신에 또는 자유 공간 광통신에 추가하여, 벌룬 대 지상 통신들을 위해 특수 고대역폭 RF 통신 시스템을 구비할 수도 있다. 고대역폭 RF 통신 시스템은 초광대역 시스템의 형태를 취할 수도 있는데, 초광대역 시스템은 광학 링크들(104) 중 하나와 실질적으로 동일한 용량을 갖는 RF 링크를 제공할 수도 있다. 다른 형태들이 또한 가능하다.

지상 기반 스테이션들(106 및/또는 112)과 같은 지상 기반 스테이션들은 다양한 형태들을 취할 수도 있다. 일반적으로, 지상 기반 스테이션은 RF 링크들 및/또는 광학 링크들을 통해 벌룬 네트워크와의 통신을 위해 트랜시버들, 송신기들 및/또는 수신기들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 또한, 지상 기반 스테이션은 RF 링크를 통해 벌룬(102A~102F)과 통신하기 위해 다양한 에어 인터페이스 프로토콜들을 이용할 수도 있다. 이에 따라, 지상 기반 스테이션(106)은 액세스 포인트로서 구성될 수도 있는데, 이 액세스 포인트를 통해 다양한 디바이스들이 벌룬 네트워크(100)에 접속할 수 있다. 지상 기반 스테이션들(106)은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 다른 구성들을 가질 수도 있고 그리고/또는 다른 목적들을 제공할 수도 있다.

다른 양태에서, 벌룬들(102A~102F)의 전부 또는 일부는, 지상 기반 통신 링크에 추가하여, 또는 지상 기반 통신 링크에 대한 대안으로서 공간 기반 위성들과의 통신 링크를 확립하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 벌룬은 광학 링크를 통해 위성과 통신할 수도 있다. 하지만, 다른 유형의 위성 통신들이 또한 가능하다.

또한, 지상 기반 스테이션(112)과 같은 몇몇 지상 기반 스테이션들은 벌룬 네트워크(100)와 하나 이상의 다른 네트워크들 사이의 게이트웨이들로서 구성될 수도 있다. 그리하여, 이러한 지상 기반 스테이션(112)은 벌룬 네트워크와 인터넷, 셀룰러 서비스 제공자의 네트워크 및/또는 다른 유형의 네트워크들 사이의 인터페이스로서 기능할 수도 있다. 지상 기반 스테이션(112)의 다른 구성들 및 이러한 구성에 대한 변형들이 또한 가능하다.

A. 메시 네트워크 기능성

언급된 바와 같이, 벌룬들(102A~102F)은 집합적으로 메시 네트워크로서 기능할 수도 있다. 보다 구체적으로, 벌룬들(102A~102F)은 자유 공간 광학 링크들을 이용하여 서로 통신할 수도 있기 때문에, 벌룬들은 집합적으로 자유 공간 광학 메시 네트워크로서 기능할 수도 있다.

메시 네트워크 구성에서, 각각의 벌룬(102A~102F)은 메시 네트워크의 노드로서 기능할 수도 있는데, 이는 그것으로 지향되는 데이터를 수신하고 데이터를 다른 벌룬들로 라우팅하도록 동작가능하다. 이에 따라, 데이터는, 소스 벌룬과 목적지 벌룬 사이의 광학 링크들의 적절한 시퀀스를 결정함으로써 소스 벌룬으로부터 목적지 벌룬으로 라우팅될 수도 있다. 이들 광학 링크들은 집합적으로 소스 벌룬과 목적지 벌룬 사이의 접속에 대한 "광경로(lightpath)"라고 지칭될 수도 있다. 또한, 광학 링크들 각각은 광경로 상의 "홉(hop)"이라고 지칭될 수도 있다.

메시 네트워크로서 동작시키기 위해, 벌룬들(102A~102F)은 다양한 라우팅 기법들 및 자기 치유(self-healing) 알고리즘들을 채용할 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 벌룬 네트워크(100)는 적응적 또는 동적 라우팅을 채용할 수도 있는데, 이 경우 접속이 필요할 때에 소스 벌룬과 목적지 벌룬 사이의 광경로가 결정되고 셋업되고, 나중에 해제된다. 또한, 적응적 라우팅이 사용될 때에, 광경로는 벌룬 네트워크의 현재 상태, 과거 상태 및/또는 예측된 상태에 의존하여 동적으로 결정될 수도 있다.

또한, 벌룬들(102A~102F)이 서로에 대하여 이동하고 그리고/또는 지상에 대하여 이동함에 따라 네트워크 토폴로지가 변화할 수도 있다. 따라서, 예시적인 벌룬 네트워크(100)는 네트워크의 토폴로지가 변화할 때에 네트워크의 상태를 업데이트하기 위해 메시 프로토콜을 적용할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬들(102A~102F)의 이동성에 대처하기 위해, 벌룬 네트워크(100)는 모바일 애드혹 네트워크들(MANET들)에 채용되는 다양한 기법들을 채용하고 그리고/또는 적응시킬 수도 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.

몇몇 구현들에서, 벌룬 네트워크(100)는 투명한 메시 네트워크로서 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 투명한 벌룬 네트워크에서, 벌룬들은 광학 신호들의 물리적 라우팅에 수반되는 임의의 전기 컴포넌트들 없이, 전적으로 광학인 물리적 스위칭을 위한 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 그리하여, 광학 스위칭을 갖는 투명한 구성에서, 신호들은 전적으로 광학인 멀티-홉 광경로를 통해 진행한다.

다른 구현들에서, 벌룬 네트워크(100)는 불투명한 자유 공간 광학 메시 네트워크를 구현할 수도 있다. 불투명한 구성에서, 벌룬들(102A~102F)의 전부 또는 일부는 광-전기-광(OEO) 스위칭을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬들의 전부 또는 일부는 광학 신호들의 OEO 변환을 위해 광회선 분배기(OXC; optical cross-connect)들을 포함할 수도 있다. 다른 불투명한 구성들이 또한 가능하다.

다른 양태에서, 예시적인 벌룬 네트워크(100)에서의 벌룬들은 링크 용량을 증가시키는 것을 도울 수도 있는 파장 분할 다중화(WDM)를 구현할 수도 있다. WDM이 투명한 스위칭을 이용하여 구현될 때에, 벌룬 네트워크를 통한 물리적 광경로들은 "파장 연속성 제약"을 받을 수도 있다. 보다 구체적으로, 투명한 네트워크에서의 스위칭이 전적으로 광학이기 때문에, 그것은 소정의 광경로 상의 모든 광학 링크들에 대해 동일한 파장을 배정하기 위해 필요할 수도 있다.

한편, 불투명한 구성은 파장 연속성 제약을 회피할 수도 있다. 특히, 불투명한 벌룬 네트워크에서의 벌룬들은 파장 변환을 위해 동작가능한 OEO 스위칭 시스템들을 포함할 수도 있다. 결과적으로, 벌룬들은 광경로를 따라 각각의 홉에서 광학 신호의 파장을 변환할 수 있다.

또한, 다양한 라우팅 알고리즘들이 불투명한 구성에 채용될 수도 있다. 예를 들어, 소정의 접속에 대해 주된 광경로 및/또는 하나 이상의 다양한 백업 광경로들을 결정하기 위해, 예시적인 벌룬들은, 그 중에서도, 다이크스트라(Dijkstra) 알고리즘 및 k-최단 경로와 같은 최단 경로 라우팅 기법들, 및/또는 서발(Suurballe) 알고리즘과 같은 에지 및 노드-다양 또는 비중첩(disjoint) 라우팅을 적용하거나 또는 고려할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광경로를 결정할 때에 특정한 서비스 품질(QoS)을 유지하기 위한 기법들이 채용될 수도 있다. 다른 기법들이 또한 가능하다.

B. 스테이션-유지 기능성

예시적인 실시형태에서, 벌룬 네트워크(100)는 원하는 네트워크 토폴로지를 제공하는 것을 돕기 위해 스테이션-유지 기능들을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 스테이션-유지는, 각각의 벌룬(102A~102F)이 네트워크에서의 하나 이상의 다른 벌룬들에 대하여 특정 포지션 안으로 (그리고 어쩌면 지상에 대하여 특정 포지션에) 이동하고 그리고/또는 유지하는 것을 수반할 수도 있다. 이 프로세서의 부분로서, 각각의 벌룬(102A~102F)은 원하는 토폴로지 내부의 그것의 원하는 포지셔닝을 결정하고, 그리고 필요한 경우에, 어떻게 원하는 포지션으로 이동할지를 결정하기 위해 스테이션-유지 기능들을 구현할 수도 있다.

원하는 토폴로지는 특정한 구현에 의존하여 변화할 수도 있다. 몇몇 경우들에, 벌룬들은 실질적으로 균일한 토폴로지를 제공하기 위해 스테이션-유지를 구현할 수도 있다. 이러한 경우들에, 소정의 벌룬(102A~102F)은 벌룬 네트워크(100)에서의 인접한 벌룬들로부터 실질적으로 동일한 거리에 (또는 특정 거리 범위 이내에) 자신을 포지셔닝하기 위해 스테이션-유지 기능들을 구현할 수도 있다.

다른 경우에, 벌룬 네트워크(100)는 불균일한 토폴로지를 가질 수도 있다. 예를 들어, 예시적인 실시형태들은, 벌룬들이 다양한 이유들로 특정 영역들에 더욱 또는 덜 밀집하여 분포되는 토폴로지들을 수반할 수도 있다. 예로서, 도시 영역들에서의 통상인 더 높은 대역폭 수요의 충족을 돕기 위해, 벌룬들은 도시 영역들에 걸쳐 더욱 밀집하여 무리를 이루고 있을 수도 있다. 유사한 이유들로, 벌룬들의 분포는 많은 물이 모여 있는 곳에 보다는 육지에 걸쳐 더 밀집하게 있을 수도 있다. 불균일한 토폴로지들의 많은 다른 예들이 가능하다.

다른 양태에서, 예시적인 벌룬 네트워크의 토폴로지는 적응가능할 수도 있다. 특히, 예시적인 벌룬들의 스테이션-유지 기능성은, 벌룬들로 하여금 네트워크의 원하는 토폴로지의 변화에 따라 그들 각각의 포지셔닝을 조정하도록 허용할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 벌룬들은 소정의 영역에서의 벌룬들의 밀도를 증가 또는 감소시키기 위해 새로운 포지션들로 이동할 수 있다. 다른 예들이 가능하다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬 네트워크(100)는 원하는 토폴로지를 제공하기 위해 벌룬들이 이동해야 하는지 그리고/또는 벌룬들이 어떻게 이동해야 하는지를 결정하기 위해 에너지 함수를 채용할 수도 있다. 특히, 소정의 벌룬의 상태 및 인근의 벌룬들 전부 또는 일부의 상태들이 에너지 함수에 입력될 수도 있다. 에너지 함수는 소정의 벌룬 및 인근의 벌룬들의 현재 상태들을 원하는 네트워크 상태(예컨대, 원하는 토폴로지에 대응하는 상태)에 적용할 수도 있다. 그 후에 에너지 함수의 구배를 결정함으로써 소정의 벌룬의 원하는 이동을 표시하는 벡터가 결정될 수도 있다. 그 후에 소정의 벌룬은 원하는 이동을 유발하기 위해 취할 적절한 액션들을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬은 고도 조정 또는 바람이 원하는 방식으로 벌룬을 이동시키도록 하는 조정들을 결정할 수도 있다.

C. 벌룬 네트워크에서의 벌룬들의 제어

몇몇 실시형태들에서, 메시 네트워킹 및/또는 스테이션-유지 기능들이 중앙집중화될 수도 있다. 예를 들어, 도 2는 예시적인 실시형태에 따라 벌룬 네트워크 제어 시스템을 예시하는 블록도이다. 특히, 도 2는 중앙 제어 시스템(200) 및 다수의 지역 제어 시스템들(202A~202B)을 포함하는 분산 제어 시스템을 도시한다. 이러한 제어 시스템은 벌룬 네트워크(204)에 대한 특정 기능성을 조직화하도록 구성될 수도 있고, 이에 따라 벌룬들(206A~206I)에 대한 특정 기능들을 조직화하고 그리고/또는 제어하도록 구성될 수도 있다.

예시된 실시형태에서, 중앙 제어 시스템(200)은 다수의 지역 제어 시스템들(202A~202C)을 통해 벌룬들(206A~206I)과 통신하도록 구성될 수도 있다. 이들 지역 제어 시스템들(202A~202C)은 그들이 커버하는 각각의 지리적 영역들에서의 벌룬들로부터 데이터를 종합하고 그리고/또는 통신들을 수신하고 그리고 그 통신들 및/또는 데이터를 중앙 제어 시스템(200)으로 중계하도록 구성될 수도 있다. 또한, 지역 제어 시스템들(202A~202C)은 중앙 제어 시스템(200)으로부터 그들 각각의 지리적 영역들에서의 벌룬들로 통신들을 라우팅하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 지역 제어 시스템(202A)은 벌룬들(206A~206C)과 중앙 제어 시스템(200) 사이에서 통신들 및/또는 데이터를 중계할 수도 있고, 지역 제어 시스템(202B)은 벌룬들(206D~206F)과 중앙 제어 시스템(200) 사이에서 통신들 및/또는 데이터를 중계할 수도 있고, 지역 제어 시스템(202C)은 벌룬들(206G~206I)과 중앙 제어 시스템(200) 사이에서 통신들 및/또는 데이터를 중계할 수도 있다.

중앙 제어 시스템(200)과 벌룬들(206A~206I) 사이에서의 통신들을 용이하게 하기 위해, 특정 벌룬들은 지역 제어 시스템들(202A~202C)과 통신하도록 동작가능한 다운링크 벌룬들로서 구성될 수도 있다. 따라서, 각각의 지역 제어 시스템(202A~202C)은 그것이 커버하는 각각의 지리적 영역에서의 다운링크 벌룬 또는 벌룬들과 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 예시된 실시형태에서, 벌룬들(206A, 206D 및 206H)은 다운링크 벌룬들로서 구성된다. 이에 따라, 지역 제어 시스템들(202A~202C)은 각각 광학 링크들(206, 208 및 210)을 통해 벌룬들(206A, 206D 및 206H)과 각각 통신할 수도 있다.

예시된 구성에서, 벌룬들(206A~206I) 중 일부만이 다운링크 벌룬들로서 구성된다. 다운링크 벌룬들로서 구성되는 벌룬들(206A, 206F 및 206I)은 중앙 제어 시스템(200)으로부터 벌룬 네트워크에서의 다른 벌룬들, 이를테면 벌룬들(206B-E 및 206G-H)로 통신들을 중계할 수도 있다. 하지만, 몇몇 구현들에서, 모든 벌룬들이 다운링크 벌룬들로서 기능할 수도 있음이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 또한, 도 2는 다운링크 벌룬들로서 구성되는 다수 벌룬들을 도시하지만, 벌룬 네트워크가 하나의 다운링크 벌룬만을 포함하거나, 또는 어쩌면 심지어 어떠한 다운링크 벌룬들도 포함하지 않는 것이 또한 가능하다.

지역 제어 시스템(202A~202B)이 사실상 다운링크 벌룬들과 통신하도록 구성된 단지 특정한 유형의 지상 기반 스테이션(예컨대, 도 1의 지상 기반 스테이션(112)과 같은 것)일 수도 있음을 유의한다. 그리하여, 도 2에 도시되지 않지만, 다른 유형의 지상 기반 스테이션들(예컨대, 액세스 포인트들, 게이트웨이들 등)과 협력하여 제어 시스템이 구현될 수도 있다.

도 2에 도시된 것과 같은 중앙집중식 제어 배열에서, 중앙 제어 시스템(200) (그리고 어쩌면 또한 지역 제어 시스템들(202A~202C))은 벌룬 네트워크(204)에 대한 특정 메시 네트워킹 기능들을 조직화할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬들(206A~206I)은 중앙 제어 시스템(200)에 특정 상태 정보를 전송할 수도 있는데, 중앙 제어 시스템(200)은 그 특정 상태 정보를 활용하여 벌룬 네트워크(204)의 상태를 결정할 수도 있다. 소정의 벌룬으로부터의 상태 정보는 위치 데이터, 광학 링크 정보(예컨대, 벌룬이 광학 링크를 확립한 다른 벌룬의 아이덴티티, 링크의 대역폭, 링크 상의 파장 사용 및/또는 가용성 등), 벌룬에 의해 수집된 바람 데이터, 및/또는 다른 유형의 정보를 포함할 수도 있다. 따라서, 중앙 제어 시스템(200)은 네트워크의 전반적인 상태를 결정하기 위해 벌룬들(206A~206I)의 전부 또는 일부로부터의 상태 정보를 종합할 수도 있다.

네트워크의 전반적인 상태는 그 후에 접속들을 위한 광경로들을 결정하는 것과 같은 특정 메시-네트워킹 기능들을 용이하게 하고 그리고/또는 조직화하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 중앙 제어 시스템(200)은 벌룬들(206A~206I)의 전부 또는 일부로부터의 종합 상태 정보에 기초하여 현재 토폴로지를 결정할 수도 있다. 토폴로지는 벌룬 네트워크에서 이용가능한 현재 광학 링크들 및/또는 링크들 상의 파장 가용성의 픽처를 제공할 수도 있다. 이 토폴로지는 그 후에, 벌룬 네트워크(204)를 통해 통신하기 위한 적절한 광경로들(및 어쩌면 백업 경로들)을 선택하기 위해 라우팅 기법이 채용될 수도 있도록 벌룬들의 전부 또는 일부로 전송될 수도 있다.

다른 양태에서, 중앙 제어 시스템(200)(및 어쩌면 또한 지역 제어 시스템들(202A~202C))은 또한 벌룬 네트워크(204)에 대한 특정 스테이션-유지 기능들을 조직화할 수도 있다. 예를 들어, 중앙 제어 시스템(200)은 벌룬들(206A~206I)로부터 수신되는 상태 정보를 에너지 함수에 입력할 수도 있는데, 에너지 함수는, 벌룬들이 원하는 토폴로지를 향해 이동할 수 있도록, 네트워크의 현재 토폴로지와 원하는 토폴로지를 효과적으로 비교하고 각각의 벌룬에 대한 (존재하는 경우) 이동의 방향을 표시하는 벡터를 제공할 수도 있다. 또한, 중앙 제어 시스템(200)은 고도 바람 데이터를 사용하여 각각의 고도 조정들을 결정할 수도 있는데, 각각의 고도 조정들은 원하는 토폴로지를 향한 이동을 달성하기 위해 개시될 수도 있다. 중앙 제어 시스템(200)은 다른 스테이션-유지 기능들도 역시 제공하고 그리고/또는 지원할 수도 있다.

도 2는 중앙 제어 시스템(200)과 벌룬 네트워크(204) 사이의 통신들을 조직화하는 지역 제어 시스템들(202A~202C)을 갖는, 중앙집중식 제어를 제공하는 분산 배열을 도시한다. 이러한 배열은 큰 지리적 영역을 커버하는 벌룬 네트워크에 중앙집중식 제어를 제공하는 데에 유용할 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 분산 배열이 심지어 지구상의 모든 곳에 커버리지를 제공하는 글로벌 벌룬 네트워크를 지원할 수도 있다. 물론, 분산 제어 배열은 다른 시나리오들에 있어서도 역시 유용할 수도 있다.

또한, 다른 제어 시스템 배열들이 또한 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 몇몇 구현들은 추가적인 층들(예컨대, 지역 제어 시스템들 내부의 소지역(sub-region) 시스템들 등)을 갖는 중앙집중식 제어 시스템을 수반할 수도 있다. 대안적으로, 제어 기능들은 하나 이상의 다운링크 벌룬들과 직접 통신하는 단일 중앙집중식 제어 시스템에 의해 제공될 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬 네트워크의 제어 및 조직화는 구현에 따라 다양한 정도로 지상 기반 제어 시스템 및 벌룬 네트워크에 의해 공유될 수도 있다. 사실상, 몇몇 실시형태들에서, 지상 기반 제어 시스템들이 존재하지 않을 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 모든 네트워크 제어 및 조직화 기능들은 벌룬 네트워크 자체에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 특정 벌룬들은 중앙 제어 시스템(200) 및/또는 지역 제어 시스템들(202A~202C)과 동일한 또는 유사한 기능들을 제공하도록 구성될 수도 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.

또한, 벌룬 네트워크의 제어 및/또는 조직화는 탈중앙집중적일 수도 있다. 예를 들어, 각각의 벌룬은 상태 정보를 인근의 벌룬들 전부 또는 일부로 중계할 수도 있고, 인근의 벌룬들 전부 또는 일부로부터 상태 정보를 수신할 수도 있다. 또한, 각각의 벌룬은, 그 벌룬이 한 인근의 벌룬으로부터 수신한 상태 정보를 인근의 벌룬들 전부 또는 일부로 중계할 수도 있다. 모든 벌룬들이 그렇게 할 때에, 각각의 벌룬은 네트워크의 상태를 개별적으로 결정할 수 있을 수도 있다. 대안적으로, 특정 벌룬들은 네트워크의 소정의 부분에 대한 상태 정보를 종합하도록 지정될 수도 있다. 이들 벌룬들은 그 후에 네트워크의 전반적인 상태를 결정하기 위해 서로 조직화할 수도 있다.

또한, 몇몇 양태들에서, 벌룬 네트워크의 제어는 네트워크의 전반적인 상태에 의존하지 않도록 부분적으로 또는 전체적으로 국지화될 수도 있다. 예를 들어, 개별 벌룬들은 인근의 벌룬들만을 고려하는 스테이션-유지 기능들을 구현할 수도 있다. 특히, 각각의 벌룬은 벌룬 자신의 상태 및 인근의 벌룬들의 상태들을 고려하는 에너지 함수를 구현할 수도 있다. 에너지 함수는, 반드시 네트워크의 원하는 토폴로지를 전체적으로 고려하지는 않고, 인근의 벌룬들에 관하여 원하는 포지션으로 이동시키고 그리고/또는 유지하기 위해 사용될 수도 있다. 하지만, 각각의 벌룬이 스테이션-유지를 위해 이러한 에너지 함수를 구현할 때에, 벌룬 네트워크 전체는 원하는 토폴로지를 향해 이동하고 그리고/또는 유지할 수도 있다.

예로서, 각각의 벌룬 A는 k개의 가장 가까운 이웃들 각각에 관하여 거리 정보 d₁ 내지 d_k 를 수신할 수도 있다. 각각의 벌룬 A는 k개의 벌룬들 각각에 대한 거리를, 제일 가장 가까운 이웃 벌룬 i로부터 벌룬 A를 향하는 힘 방향을 나타내고 d_i에 비례하는 힘 크기를 갖는 벡터를 갖는 가상의 스프링으로서 취급할 수도 있다. 벌룬 A는 k개의 벡터들 각각을 합산할 수도 있고, 합산된 벡터는 벌룬 A에 대한 원하는 이동의 벡터이다. 벌룬 A는 벌룬의 고도를 제어함으로써 원하는 이동을 달성하고자 시도할 수도 있다.

대안적으로, 이러한 프로세서는, 예를 들면 d_i × d_i 와 동일한 이들 가상의 힘들 각각의 힘 크기를 배정할 수 있다. 메시 네트워크에서의 각각의 벌룬들에 대한 힘 크기들을 배정하기 위한 다른 알고리즘들이 가능하다.

다른 실시형태에서, 유사한 프로세스가 k개의 벌룬들 각각에 대해 실시될 수 있고, 각각의 벌룬은 각각의 벌룬의 계획된 이동 벡터를 각각의 벌룬의 로컬 이웃들에 송신할 수 있다. 각각의 벌룬의 이웃들의 대응하는 계획된 이동 벡터들에 기초하여 각각의 벌룬의 계획된 이동 벡터에 대한 더욱 개선이 이루어질 수 있다. 소정의 지리적 위치에 걸쳐 특정 네트워크 용량 레벨 및/또는 벌룬 간격들의 세트를 유지하려는 노력으로 벌룬 네트워크에서 다른 알고리즘들이 구현될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

D. 벌룬 네트워크 내부의 정의된 지리적 영역들

도 2에 의해 예시되는 다른 양태에서, 벌룬 네트워크는 다수의 정의된 지리적 영역들(220~240)로 세분되는 커버리지 영역을 제공할 수도 있다. 또한, 도 2는 3개의 정의된 지리적 영역들(220~240)을 예시하지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 더 많거나 또는 더 적은 지리적 영역들이 정의될 수도 있다. 게다가, 지리적 영역들(220~240)은 중첩되지 않는 별개의 커버리지 영역들로서 도시되어 있지만, 2개 이상의 지리적 영역들이 (적어도 부분적으로) 중첩되도록 정의될 수도 있는 것이 가능하다.

예시적인 실시형태에서, 각각의 벌룬(206A~206I)은, 벌룬이 제시간에 소정의 지점에 위치되는 각각의 지리적 영역(220~240)의 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬 네트워크(204)의 예시된 상태에서, 벌룬들(206A~206C)은 각각 그들 각각의 벌룬 상태를 설정하며 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있고, 벌룬들(206D~206F)은 각각 그들 각각의 벌룬 상태를 설정하며 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있고, 벌룬들(206G~206I)은 각각 그들 각각의 벌룬 상태를 설정하며 지리적 영역(240)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있다.

또한, 소정의 벌룬(206A~206I)이 하나의 지리적 영역으로부터 다른 지리적 영역으로 이동할 때에, 벌룬은 이에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트할 수도 있다. 예를 들면, 벌룬(206C)이 도 2에 도시된 지리적 영역(220) 내의 위치로부터 지리적 영역(230)으로 이동했다면, 벌룬(206C)은 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트할 수도 있다. 몇몇 경우들에, 이것은, 벌룬(206C)이, 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 이미 설정된 특정 동작 파라미터들 및/또는 특정 설정들을, 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 프로파일에 의해 나타낸 바와 같이, 업데이트하는 것을 수반할 수도 있다.

또한, 벌룬(206A~206I)은 벌룬이 제시간에 소정의 지점에 위치되는 지리적 영역(220~240)(또는 벌룬이 위치되어 있는 것으로 예상하는 지리적 영역)에 따라 위치 인식 캐시 및/또는 다른 데이터를 업데이트하고 유지할 수 있다. 예를 들어, 소정의 지리적 영역(220~240)에 대한 벌룬 상태 프로파일은, 벌룬이 각각의 지리적 영역에서 동작하는 동안 특정 데이터를 획득하고, 저장하고, 그리고/또는 제공해야 함을 표시할 수도 있다. 특정 예로서, 벌룬 네트워크(204)의 예시된 상태에서, 벌룬들(206A~206C)은 각각 지리적 영역(220)에 연관되는 사용자 데이터 및/또는 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터를 저장할 수도 있고, 벌룬들(206D~206F)은 각각 지리적 영역(230)에 연관되는 사용자 데이터 및/또는 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터를 저장할 수도 있고, 벌룬들(206G~206I)은 각각 지리적 영역(240)에 연관되는 사용자 데이터 및/또는 지리적 영역(240)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터를 저장할 수도 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.

도 2에 도시된 예와 같은 몇몇 경우들에, 벌룬 네트워크의 커버리지 영역은 정의된 지리적 영역들을 분리시키는 정의된 경계 영역들을 포함할 수도 있다. 예시된 실시형태에서, 지리적 영역들(220 및 230)은 경계 영역(222)에 의해 분리되고, 한편 지리적 영역들(230 및 240)은 경계 영역(232)에 의해 분리된다. 경계 영역은 또한 2개의 인접한 커버리지 영역들을 분리시키는 별개의 영역이라기 보다는, 2개 이상의 커버리지 영역들이 중첩되는 영역으로서 취급될 수도 있다. 예를 들면, 지리적 영역들(220 및 230)이 경계 영역(222)에서 중첩되도록 지리적 영역들(220 및 230)을 정의함으로써 경계 영역(222)이 생성될 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬(206A~206I)이 경계 영역(222 또는 232) 안으로 이동할 때에 벌룬(206A~206I)은 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트할 수도 있다(또는 업데이트를 시작할 수도 있다). 이러한 실시형태에서, 소정의 지리적 영역에서의 경계 영역은 그것이 분리시키는 인접한 지리적 영역들과 연관될 수도 있다. 따라서, 벌룬이 경계 영역 안으로 이동할 때에, 벌룬은, 자신이 이동할 거라고 기대하거나 또는 이동할 것 같은, 경계 영역과 연관되는 지리적 영역 또는 지리적 영역들에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하거나 또는 업데이트하도록 준비할 수도 있다. 그렇게 하기 위해, 벌룬은, 자신이 이동할 거라고 기대하는 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작 파라미터들을 업데이트하거나 또는 업데이트하도록 준비할 수도 있고, 그리고/또는 자신이 이동할 거라고 기대하는 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터를 저장할 수도 있다.

예를 들어, 벌룬(206C)은 (지리적 영역(220) 내부의) 도 2에 예시된 위치로부터 경계 영역(222) 내부의 위치로 이동한 것을 검출할 수도 있고, 이에 응답하여 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하고 그리고/또는 벌룬의 위치 인식 캐시를 업데이트하도록 준비할 수도 있다. 아마도, 벌룬(206C)은 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 사전에 업데이트했을 것이고, 그리고/또는 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터 및/또는 그 외에 지리적 영역(220)과 연관되는 사용자 데이터를 (예컨대, 위치 인식 캐시에 이러한 데이터를 저장함으로써) 저장했을 것이다. 따라서, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 안으로 이동할 때에, 벌룬(206C)은 이에 응답하여 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정함으로써 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하도록 준비할 수도 있다. 또한, 벌룬(206C)은, 벌룬(206C)이 지리적 영역(230)에 위치되는 동안 제공되어야 하고 그리고 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일이 표시하는 데이터를 획득하고, 찾아내고, 그리고/또는 저장하기 시작할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 안으로 이동할 때에, 벌룬(206C)은 인접한 지리적 영역(230)과 연관되는 사용자 데이터를 벌룬의 위치 인식 캐시에 저장하기 시작할 수도 있다.

다른 양태에서, 벌룬은 경계 영역에 위치되는 동안 벌룬의 위치 인식 캐시에 이전에 저장된 데이터를 유지할 수도 있다. 이러한 이전에 저장된 데이터는 (a) 현재 존재하고 있고 그리고/또는 이전에 위치되었던 지리적 영역과 연관되는 사용자 데이터, 및/또는 (b) 현재 존재하고 있고 그리고/또는 이전에 위치되었던 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 의해 식별되는 데이터를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 시나리오에서, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 안으로 이동하면, 벌룬(206C)은 지리적 영역(230)과 연관되는 데이터를 획득하고, 찾아내고, 그리고/또는 저장함과 동시에, 지리적 영역(220)과 연관되는 데이터 전부 또는 일부를 벌룬의 위치 인식 캐시에 유지할 수도 있다.

또한, 벌룬(206A~206I)이 경계 영역(222 또는 232) 안으로 이동한 후에, 벌룬이 실제로 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하고 그리고/또는 벌룬이 이전에 위치되었던 지리적 영역과 연관되는 데이터를 삭제하기 전에, 벌룬은 경계 영역 밖으로 이동하여 인접한 커버리지 영역들 중 하나 내부에 완전히 존재할 때까지 기다릴 수도 있다. 예를 들어, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 안에 위치되는 동안, 벌룬(206C)은 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일을 요청하고 수신했을 수도 있다. 그 후에, 벌룬(206C)이 사실상 지리적 영역(230) 안으로 이동하면, 벌룬(206C)은 지리적 영역(230)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하도록 진행할 수도 있다. 또한, 혹시라도 벌룬(206C)이 지리적 영역(230) 안으로 이동하면, 벌룬(206C)은 또한 지리적 영역(220)과 연관되는 데이터를 제거(또는 삭제하기 시작)할 수도 있다.

한편, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 밖으로 이동한 후에, 결국 지리적 영역(230) 안으로 이동하지 않고 지리적 영역(220) 안으로 이동하거나 또는 지리적 영역(220) 내부에 머무르면, 벌룬(206C)은 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트하는 것을 자제할 수도 있다. 이 시나리오에서, (예컨대, 벌룬(206C)이 마지막으로 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트한 이후로 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일이 변화하였다면) 벌룬(206C)은 대안적으로 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태를 업데이트할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 벌룬(206C)이 경계 영역(222) 밖으로 이동한 후에 지리적 영역(220) 안으로 이동하거나 또는 지리적 영역(220) 내부에 머무른다면, 벌룬(206C)은 이에 응답하여, 벌룬(206C)이 어쩌면 지리적 영역(230) 안으로 이동할 것을 예상하고 저장했을 수도 있는, 지리적 영역(230)과 연관된 데이터를 제거(또는 제거하기 시작)할 수도 있다.

도 2에 예시된 경계 영역들(222 및 232)은 지리적 영역들(220~240)을 분리시키고 그리고/또는 적어도 부분적으로 정의하는 영역들로서 설명되고 그리고/또는 정의될 수 있지만, 지리적 영역들은 경계 영역들을 정의하지 않고서 정의될 수도 있음을 유의한다. 또한, 경계 영역들은 대안적으로 2개 이상의 지리적 영역들이 중첩되는 영역들로서 설명되고 그리고/또는 정의될 수 있다. 또 다른 대안으로서, (GA들을 분리시키는 영역들로서, 또는 지리적 영역들을 중첩시키는 결과로서 구체적으로 정의된) 경계 영역들이 전혀 없을 수도 있다.

또 다른 양태에서, 지리적 영역들 (그리고 존재하는 경우, 경계 영역들)은 실질적으로 근접한 커버리지 영역을 생성하도록 정의될 수도 있다. 예를 들면, 예시된 벌룬 네트워크(204)에서, 지리적 영역들(220~240) 및 경계 영역들(222~232)은 실질적으로 근접한 커버리지 영역을 세분화한다. 하지만, 벌룬 네트워크의 커버리지는 또한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 임의의 정의된 지리적 영역 또는 경계 영역의 부분이 아닌 위치들로 연장할 수도 있음을 이해해야 한다.

벌룬의 벌룬 상태를 결정하고 그리고/또는 업데이트하기 위해, 소정의 벌룬(206A~206I)은 벌룬 네트워크(204)에서의 다른 벌룬들 중 하나 이상으로 프로파일 업데이트 요청을 전송할 수도 있다. 프로파일 업데이트 요청은 (수신 벌룬이 어느 지리적 영역에 대해 요청이 이루어지는지를 결정할 수 있도록) 요청 벌룬의 현재 위치를 표시할 수도 있고, 그리고/또는 (예컨대, GA에 대한 다른 고유 식별자의 식별 번호를 포함함으로써) 캐시 업데이트가 요청되고 있는 지리적 영역을 구체적으로 식별할 수도 있다. 다른 벌룬으로부터 프로파일 업데이트 요청을 수신하고 식별된 커버리지 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 이미 학습한 벌룬은, 식별된 커버리지 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 요청 벌룬으로 전송함으로써 응답할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 벌룬(206A~206I)은 구체적으로 프로파일 업데이트 요청들을, 벌룬 상태 프로파일이 원해지고 그리고/또는 원하는 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 제공할 수 있다고 여겨지는 지리적 영역에 위치될 것으로 여겨지는 다른 벌룬 또는 벌룬들로 전송할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 프로파일 업데이트 요청을 수신하는 벌룬은, 원하는 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬이 현재 동작하고 있다고 가정할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 요청 벌룬은, 프로파일 업데이트 요청에, 사용자 데이터가 원해지는 지리적 영역의 표시, 또는 벌룬의 위치의 표시를 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 수신 벌룬은, 벌룬 상태 프로파일이 요청 벌룬의 지리적 영역과 연관되는지의 여부를 추가로 검증하지 않고서, 벌룬 상태 프로파일(그것이 벌룬 상태 프로파일에 따라 현재 동작하고 있음)을 표시하고 그리고/또는 제공하는 벌룬 상태 신호를 자동으로 전송함으로써 요청에 응답할 수도 있다.

하지만, 몇몇 구현들에서, 프로파일 업데이트 요청을 수신하는 벌룬(206A~206I)은 프로파일 업데이트 요청에 응답하기 이전에, 벌룬이 원하는 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 표시하거나 또는 제공할 수 있는지의 여부를 먼저 결정할 수도 있다. 예를 들어, 수신 벌룬은 프로파일 업데이트 요청으로 식별되는 지리적 영역의 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있다면, 수신 벌룬은 요청 벌룬으로 그 벌룬 상태 정보 및/또는 수신 벌룬이 현재 동작하고 있는 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 표시하거나 또는 제공하는 벌룬 상태 신호를 전송함으로써 응답할 수도 있다. 한편, 수신 벌룬이 표시된 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있지 않고 그리고/또는 그 외에 표시된 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 표시하거나 또는 제공할 수 없다면, 수신 벌룬은 벌룬 상태 정보를 갖는 프로파일 업데이트 요청에 응답하는 것을 자제할 수도 있다. 또한, 수신 벌룬은, 그것이 표시된 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 갖지 않는 것을 표시하는 메시지를 요청 벌룬에게 전송하거나 또는 전송하지 않을 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 벌룬들은 추가적으로 또는 대안적으로 지상 기반 스테이션으로부터 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 요청하고 그리고/또는 수신할 수도 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 소정의 지리적 영역에서 동작하는 동안 벌룬들에 의해 사용될 특정 동작 파라미터들에 대한 설정들 및/또는 소정의 지리적 영역과 연관되는 다른 데이터를 표시하는 프로파일 데이터베이스를 유지할 수도 있다. 이러한 프로파일 데이터베이스는 벌룬 상태 프로파일이 소정의 지리적 영역에 대해 결정될 수도 있도록 지리적 영역에 의해 탐색가능할 수도 있다. 따라서, 제어 시스템은 특정한 지리적 영역과 연관되는 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 검색하기 위해 데이터베이스에 질의할 수도 있다. 또한, 특정한 벌룬 상태 프로파일들을 결정하기 위해 탐색가능한 단일의 중앙 데이터베이스, 또는 벌룬 네트워크에서의 모든 지리적 영역들에 대한 벌룬 상태 프로파일들을 집합적으로 제공하는 다수의 별도 데이터베이스들이 존재할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 제어 시스템은 벌룬 네트워크에서의 모든 지리적 영역들에 대한 벌룬 상태 프로파일들을 제공하는 중앙 제어 시스템일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 독립적으로 동작할 수도 있거나 또는 중앙 제어시스템과 통신할 수도 있는 다수의 지역 제어 시스템들이 존재할 수도 있는데, 중앙 제어 시스템은 도 2에 예시되는 바와 같이, 지역 시스템들의 특정 기능들을 제어하고 그리고/또는 조직화한다.

보다 구체적으로, 도 2에 예시된 구성에서, 지역 제어 시스템들(202A~202C)은 지리적 영역들(220~240) 각각에 대한 각각의 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 제공할 수도 있다. 따라서, 벌룬은 소정의 지리적 영역과 연관되는 지역 제어 시스템(202A~202C)과 통신함으로써 소정의 지리적 영역(220~240)에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 벌룬 상태 프로파일을 업데이트할 수도 있다.

또한, 벌룬의 현재 지리적 영역에 따라 벌룬의 상태를 업데이트하기 위해, 벌룬은 지역 제어 시스템(202A~202C)과 직접 통신할 수도 있고, 또는 다른 벌룬들 및/또는 다른 지상 기반 스테이션들을 통해 지역 제어 시스템과 간접적으로 통신할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬 네트워크(204)의 예시된 상태에서, 벌룬(206A)이 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일을 이용하여 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 벌룬(206A)이 결정한다면, 벌룬(206A)은 프로파일 업데이트 요청을 지역 제어 시스템(202A)으로 전송할 수도 있다. 하지만, 벌룬(206C)이 지리적 영역(220)에 대한 벌룬 상태 프로파일을 이용하여 벌룬의 상태를 업데이트해야 하는 것을 벌룬(206C)이 결정한다면, 벌룬(206C)은 프로파일 업데이트 요청을 지역 제어 시스템(202A)으로 간접적으로; 예컨대, 벌룬(206A)을 통해 또는 벌룬(206B 및 206A)을 통해 전송할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 제어 시스템 또는 시스템들은 벌룬(206A~206I)이 벌룬의 상태를 업데이트해야 하는 시기를 검출할 수도 있고, 이에 응답하여 벌룬에게 통지할 수도 있다. 따라서, 이러한 실시형태에서, 벌룬은 벌룬의 상태를 업데이트하기 위해 프로파일 업데이트 요청을 전송할 필요가 없을 수도 있다. 예를 들어, 지역 제어 시스템들(202A~202C) 중 하나와 같은 제어 시스템은, 벌룬이 벌룬 네트워크의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있고, 그리고 벌룬이 상이한 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있고 그리고/또는 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일이 벌룬에게 마지막으로 제공된 이후로 업데이트되었음을 결정할 수도 있다. 이에 응답하여, 제어 시스템은 벌룬에게, 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 현재 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 표시하는 메시지를 전송할 수도 있다.

벌룬이 상이한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 하는 시기를 제어 시스템이 검출하는 것을 용이하게 하기 위해, 소정의 벌룬(206A~206I)은 벌룬의 위치를 표시하는 위치 업데이트 메시지들을 하나 이상의 지상 기반 제어 시스템들에게 주기적으로 전송할 수도 있음을 유의한다. 이에 따라, 벌룬이 새로운 지리적 영역과 연관된 위치로 이동하였음을 제어 시스템이 결정할 때에, 제어 시스템은 이에 응답하여 벌룬에게, 새로운 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를 표시하고 그리고/또는 제공하는 벌룬 상태 신호를 전송할 수도 있다. 또한, 제어 시스템은 벌룬에 대해 지리적 영역에 대응하는 사용자 데이터의 송신을 개시할 수도 있다.

E. 예시적인 벌룬 구성

다양한 유형의 벌룬 시스템들이 예시적인 벌룬 네트워크에 통합될 수도 있다. 상기 언급된 바와 같이, 예시적인 실시형태는 18 km 와 22 km 사이의 고도 범위에서 통상적으로 동작하는 높은 고도의 벌룬들을 활용할 수도 있다. 도 3은 예시적인 실시형태에 따라 높은 고도의 벌룬(300)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 벌룬(300)은 엔벨로프(302), 스커트(304), 페이로드(306), 및 컷다운 시스템(308)을 포함하는데, 컷다운 시스템(308)은 엔벨로프(302)와 페이로드(304) 사이에 부착된다.

엔벨로프(302) 및 스커트(304)는 현재 주지되어 있거나 또는 이제 개발될 수도 있는 다양한 형태들을 취할 수도 있다. 예를 들면, 엔벨로프(302) 및/또는 스커트(304)는 금속화 마일러(Mylar) 또는 BoPet으로 이루어질 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 엔벨로프(302) 및/또는 스커트(304)의 전부 또는 일부는 클로로프렌과 같은 고무 재료 또는 매우 유연한 라텍스 재료로 제작될 수도 있다. 다른 재료들이 또한 가능하다. 또한, 엔벨로프(302) 및 스커트(304)의 형상 및 사이즈는 특정한 구현에 따라 달라질 수도 있다. 추가적으로, 엔벨로프(302)는 헬륨 및/또는 수소와 같은 다양한 상이한 종류의 가스들로 채워질 수도 있다. 다른 종류의 가스들이 또한 가능하다.

벌룬(300)의 페이로드(306)는 프로세서(312) 및 메모리(314)와 같은 온보드 데이터 저장소를 포함할 수도 있다. 메모리(314)는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체의 형태를 취하거나 또는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체에는, 본 명세서에 설명된 벌룬 기능들을 실시하기 위해 프로세서(312)에 의해 실행되고 액세스될 수 있는, 명령들이 저장되어 있을 수 있다.

벌룬(300)의 페이로드(306)는 또한 다수의 상이한 기능들을 제공하기 위해 다양한 다른 유형의 장비 및 시스템들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 페이로드(306)는, 초선명 LED 시스템(320)을 통해 광학 신호들을 송신할 수도 있고, 광통신 수신기(예컨대, 포토다이오드 수신기 시스템)를 통해 광학 신호들을 수신할 수도 있는 광통신 시스템(316)을 포함할 수도 있다. 또한, 페이로드(306)는, 안테나 시스템(324)을 통해 RF 통신들을 송신하고 그리고/또는 수신할 수도 있는 RF 통신 시스템(318)을 포함할 수도 있다.

페이로드(306)는 또한 벌룬(300)의 다양한 컴포넌트들로 전력을 공급하기 위해 전원 공급기(326)를 포함할 수도 있다. 전원 공급기(326)는 재충전가능한 배터리의 형태를 취할 수도 있고 또는 재충전가능한 배터리를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전원 공급기(326)는 추가적으로 또는 대안적으로 전력을 생산하기 위해 당업계에 공지된 다른 수단을 나타낼 수도 있다. 또한, 벌룬(300)은 태양광 발전 시스템(327)을 포함할 수도 있다. 태양광 발전 시스템(327)은 전원 공급기(326)에 의해 분배되고 그리고/또는 충전하는 전력을 발생시키기 위해 사용될 수 있고 솔라 패널들을 포함할 수도 있다.

또한, 페이로드(306)는 다양한 유형의 다른 시스템들 및 센서들(328)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 페이로드(306)는 하나 이상의 비디오 및/또는 스틸 카메라들, GPS 시스템, 다양한 모션 센서들(예컨대, 가속도계들, 자이로스코프들 및/또는 컴퍼스들), 및/또는 환경 데이터를 캡처하기 위한 다양한 센서들을 포함할 수도 있다. 또한, 페이로드(306) 내부의 컴포넌트들의 전부 또는 일부는 라디오존데(radiosonde)로 구현될 수도 있는데, 라디오존데는 다른 정보 중에서도, 예컨대, 압력, 고도, 지리적 포지션(위도 및 경도), 온도, 상대 습도, 및/또는 풍속 및/또는 풍향을 측정하기 위해 동작가능할 수도 있다.

언급된 바와 같이, 페이로드(306)는 다른 벌룬들과의 자유 공간 광통신을 위한 초선명 LED 시스템(320)을 포함한다. 이에 따라, 광통신 시스템(316)은 초선명 LED 시스템(320)을 변조함으로써 자유 공간 광학 신호를 송신하도록 구성될 수도 있다. 광통신 시스템(316)은 기계적 시스템들로 및/또는 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 일반적으로, 광통신 시스템이 구현되는 방식은, 특정한 용도에 따라 달라질 수도 있다.

다른 양태에서, 벌룬(300)은 고도 제어를 위해 구성될 수도 있다. 예를 들면, 벌룬(300)은 가변 부력 시스템을 포함할 수도 있는데, 가변 부력 시스템은 벌룬(300)에서의 가스의 밀도 및/또는 체적을 조정함으로써 벌룬(300)의 고도를 변화시키도록 구성된다. 가변 부력 시스템은 다양한 형태들을 취할 수도 있고, 일반적으로 엔벨로프(302)에서의 가스의 밀도 및/또는 체적을 변화시킬 수 있는 임의의 시스템일 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 가변 부력 시스템은 엔벨로프(302)의 내부에 위치되는 블라더(310; bladder)를 포함할 수도 있다. 블라더(310)는 액체 및/또는 가스를 보유하도록 구성된 탄성 챔버일 수 있다. 대안적으로, 블라더(310)는 엔벨로프(302) 내부에 있을 필요는 없다. 예를 들면, 블라더(310)는 중립 압력을 휠씬 넘게 가압될 수 있는 경성(rigid) 블라더일 수 있다. 벌룬(300)의 부력은 블라더(310)에서의 가스의 밀도 및/또는 체적을 변화시킴으로써 조정될 수도 있다. 블라더(310)에서 밀도를 변화시키기 위해, 벌룬(300)은 블라더(310)에서의 가스를 가열 및/또는 냉각하기 위한 시스템들 및/또는 메커니즘들로 구성될 수도 있다. 또한, 체적을 변화시키기 위해, 벌룬(300)은 블라더(310)에 가스를 추가하고 그리고/또는 블라더(310)로부터 가스를 제거하기 위한 펌프들 또는 다른 특징부들을 포함할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 블라더(310)의 체적을 변화시키기 위해, 벌룬(300)은 블라더(310)로부터 가스 누출을 허용하도록 제어가능한 방출 밸브들 또는 다른 특징부들을 포함할 수도 있다. 다수의 블라더들(310)이 이 개시내용의 범위 내에서 구현될 수 있다. 예를 들면, 다수의 블라더들은 벌룬 안정성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

예시 실시형태에서, 엔벨로프(302)는 헬륨, 수소 또는 그외에 공기보다 가벼운 재료로 채워질 수 있다. 그리하여 엔벨로프(302)는 연관된 상승 부력을 가질 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 블라더(310) 내의 공기는, 연관된 하강 밸러스트 힘을 가질 수도 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 여겨질 수 있다. 다른 예시 실시형태에서, 블라더(310) 내의 공기의 양은 블라더(310) 안으로 및 밖으로 (예컨대, 공기 압축기를 이용하여) 공기를 펌핑함으로써 변화될 수 있다. 블라더(310) 내의 공기의 양을 조정함으로써, 밸러스트 힘이 제어될 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 밸러스트 힘은 부분적으로, 부력을 상쇄시키고 그리고/또는 고도 안정성을 제공하기 위해 사용될 수도 있다.

다른 실시형태들에서, 엔벨로프(302)는 실질적으로 경성일 수 있고, 밀폐된 체적을 포함할 수 있다. 밀폐된 체적이 실질적으로 유지되면서 엔벨로프(302)로부터 공기가 배기될 수 있다. 다시 말해, 적어도 부분 체적이 밀폐된 체적 내부에 생성되고 유지될 수 있다. 그리하여, 엔벨로프(302) 및 밀폐된 체적은 공기보다 더 가볍게 될 수 있고, 부력을 제공할 수 있다. 또 다른 실시형태들에서, 공기 또는 다른 재료가, 전체 부력을 조정하고 그리고/또는 고도 제어를 제공하려는 노력으로 밀폐된 체적의 부분 진공 안으로 제어가능하게 도입될 수 있다.

다른 실시형태에서, 엔벨로프(302)의 부분은 엔벨로프(302)의 나머지와 달리 제1 컬러(예컨대, 검정색) 및/또는 제1 재료일 수 있는데, 엔벨로프(302)의 나머지는 제2 컬러(예컨대, 흰색) 및/또는 제2 재료를 가질 수도 있다. 예를 들면, 제1 컬러 및/또는 제1 재료는 제2 컬러 및/또는 제2 재료보다 비교적 더 큰 양의 태양 에너지를 흡수하도록 구성될 수 있다. 그리하여, 제1 재료가 태양을 향하여 있도록 벌룬을 회전시키는 것은, 엔벨로프(302) 뿐만 아니라 엔벨로프(302) 내부의 가스를 가열하도록 작용할 수도 있다. 이런 방식으로, 엔벨로프(302)의 부력이 증가할 수도 있다. 제2 재료가 태양을 향하여 있도록 벌룬을 회전시킴으로써, 엔벨로프(302) 내부의 가스의 온도가 내려갈 수도 있다. 따라서, 부력이 감소할 수도 있다. 이러한 방식으로, 태양 에너지를 이용하여 엔벨로프(302) 내부의 가스의 온도/체적을 변화시킴으로써 벌룬의 부력이 조정될 수 있다. 이러한 실시형태들에서, 블라더(310)는 벌룬(300)의 필수 엘리먼트가 아닐 수도 있음이 가능하다. 그리하여, 다양한 고려되는 실시형태들에서, 태양에 관하여 벌룬의 회전을 조정함으로써, 적어도 부분적으로, 벌룬(300)의 고도 제어가 달성될 수 있다.

또한, 페이로드(306)는 내비게이션 시스템(도시 생략)을 포함할 수도 있다. 내비게이션 시스템은 원하는 토폴로지에 따라 포지션으로 이동시키고 그리고/또는 원하는 토폴로지 내부에 포지션을 유지하기 위해 스테이션-유지 기능들을 구현할 수도 있다. 특히, 내비게이션 시스템은 고도 바람 데이터를 이용하여, 원하는 위치로 그리고/또는 원하는 방향으로 벌룬을 운반하는 바람을 초래하는 고도 조정들을 결정할 수도 있다. 그 후에 고도 제어 시스템은 결정된 고도 조정들을 유발하고 그리고 벌룬이 원하는 위치로 그리고/또는 원하는 방향으로 좌우로 이동하도록 하기 위해 벌룬 챔버의 밀도를 조정할 수도 있다.

대안적으로, 고도 조정들은 지상 기반 제어 시스템에 의해 컴퓨팅될 수도 있고, 높은 고도의 벌룬으로 통신될 수도 있다. 다른 대안으로서, 고도 조정들은 지상 기반 또는 위성 기반 제어 시스템에 의해 컴퓨팅될 수도 있고, 높은 고도의 벌룬으로 통신될 수도 있다. 또한, 몇몇 실시형태들에서, 이기종 벌룬 네트워크에서의 특정 벌룬들은 다른 벌룬들에 대한 고도 조정들을 컴퓨팅하고 이들 다른 벌룬들에게 조정 커맨드들을 송신하도록 구성될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 벌룬(300)은 또한 컷다운 시스템(308)을 포함한다. 컷다운 시스템(308)은 벌룬(300)의 나머지로부터 페이로드(306)를 분리시키기 위해 활성화될 수도 있다. 이 기능성은 페이로드가 지상에 액세스할 필요가 있으면 언제든지, 이를테면 벌룬 네트워크로부터 벌룬(300)을 제거할 시기일 때에, 유지 보수가 페이로드(306) 내부의 시스템들 때문일 때에, 그리고/또는 전원 공급기(326)가 재충전되거나 또는 교체될 필요가 있을 때에 활용될 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 컷다운 시스템(308)은, 페이로드(306)를 엔벨로프(302)에 접속시키는 커넥터, 이를테면 벌룬 코드(balloon cord), 및 커넥터를 절단하기 위한 수단(예컨대, 전단 메커니즘 또는 폭발 볼트)을 포함할 수도 있다. 예시 실시형태에서, 나일론일 수도 있는 벌룬 코드는 니크롬선으로 감겨 있다. 니크롬선을 통해 전류가 지나가서 그것을 가열하고 코드를 녹여서, 엔벨로프(302)로부터 페이로드(306)를 잘라 낼 수 있다. 다른 유형의 컷다운 시스템들 및/또는 예시된 컷다운 시스템(308)에 대한 변형들이 또한 가능하다.

대안적인 배열에서, 벌룬은 컷다운 시스템을 포함하지 않을 수도 있다. 이러한 배열에서, 벌룬이 네트워크로부터 제거되고 그리고/또는 지상에 액세스될 필요가 있는 경우에, 내비게이션 시스템은 벌룬을 착륙 위치로 내비게이팅하도록 동작가능할 수도 있다. 또한, 벌룬이 이론적으로 지상에 액세스할 필요가 없도록 벌룬이 자립적일 수도 있는 것이 가능하다. 또 다른 실시형태들에서, 벌룬들은 특정 서비스 벌룬들 또는 다른 유형의 서비스 비행기구 또는 서비스 항공기에 의해 운항 중에 서비스를 제공받을 수도 있다.

III. 벌룬들 사이의 광학 및 RF 링크들을 갖는 벌룬 네트워크

몇몇 실시형태들에서, 높은 고도의 벌룬 네트워크는 광학 링크들을 통해 서로 통신하는 슈퍼 노드 벌룬들, 그리고 RF 링크들을 통해 슈퍼 노드 벌룬들과 통신하는 서브 노드 벌룬들을 포함할 수도 있다. 도 4는 예시적인 실시형태에 따라 슈퍼 노드들 및 서브 노드들을 포함하는 벌룬 네트워크를 예시하는 간략화된 블록도이다. 보다 구체적으로, 도 4는 슈퍼 노드 벌룬들(410A~410C)("슈퍼 노드들"이라고도 지칭될 수도 있음) 및 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)("서브 노드들"이라고도 지칭될 수도 있음)을 포함하는 벌룬 네트워크(400)의 부분을 예시한다.

각각의 슈퍼 노드 벌룬(410A~410C)은 다른 슈퍼 노드 벌룬들과의 패킷 데이터 통신을 위해 동작가능한 자유 공간 광통신 시스템을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 슈퍼 노드들은 광학 링크들을 통해 서로 통신할 수도 있다. 예를 들어, 예시된 실시형태에서, 슈퍼 노드(410A)와 슈퍼 노드(410B)는 광학 링크(402)를 통해 서로 통신할 수도 있고, 슈퍼 노드(410A)와 슈퍼 노드(410C)는 광학 링크(404)를 통해 서로 통신할 수도 있다.

서브 노드 벌룬들(420A~420Q) 각각은 하나 이상의 RF(radio-frequency) 에어 인터페이스들을 통해 패킷 데이터 통신을 위해 동작가능한 RF 통신 시스템을 포함할 수도 있다. 따라서, 슈퍼 노드 벌룬들(410A~410C)의 전부 또는 일부는 패킷 데이터를 하나 이상의 인근의 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)로 라우팅하도록 동작가능한 RF 통신 시스템을 포함할 수도 있다. 서브 노드(420A)가 RF 링크를 통해 슈퍼 노드(410A)로부터 데이터를 수신할 때에, 서브 노드(420A)는 결국 그 RF 통신 시스템을 사용하여, 수신된 데이터를 RF 링크를 통해 지상 기반 스테이션(430A~430L)으로 송신할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 모든 서브 노드 벌룬들은 지상 기반 스테이션들과의 RF 링크들을 확립하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 모든 서브 노드들은 서브 노드(420A)와 유사하게 구성될 수도 있는데, 서브 노드(420A)는 각각의 RF 링크들을 통해 슈퍼 노드(410A)와 지상 기반 스테이션(430A) 사이의 통신들을 중계하도록 동작가능하다.

다른 실시형태들에서, 서브 노드들의 전부 또는 일부는 또한 다른 서브 노드들과의 RF 링크들을 확립하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 예시된 실시형태에서, 서브 노드 벌룬(420F)은 슈퍼 노드(410C)와 서브 노드 벌룬(420E) 사이의 통신들을 중계하도록 동작가능하다. 이러한 실시형태에서, 2개 이상의 서브 노드들은 슈퍼 노드 벌룬과 지상 기반 스테이션 사이의 멀티-홉 경로, 이를테면 서브 노드 벌룬들(420E 및 420F)에 의해 슈퍼 노드(410C)와 지상 기반 스테이션(430E) 사이에 제공된 멀티-홉 경로를 제공할 수도 있다.

RF 링크는 소정의 엔티티와 하나 이상의 다른 엔티티들 사이의 방향성 링크일 수도 있고 또는 전방향성 브로드캐스트의 부분일 수도 있음을 유의한다. RF 브로드캐스트의 경우에, 하나 이상의 "링크들"이 단일 브로드캐스트를 통해 제공될 수도 있음이 가능하다. 예를 들어, 슈퍼 노드 벌룬(410A)은 서브 노드 벌룬들(420A, 420B 및 420C) 각각과의 별도 RF 링크를 확립할 수도 있다. 하지만, 다른 구현들에서, 슈퍼 노드 벌룬(410A)은 서브 노드 벌룬들(420A, 420B 및 420C)에 의해 수신될 수 있는 단일 RF 신호를 브로드캐스트할 수도 있다. 이러한 구현에서, 단일 RF 브로드캐스트는 슈퍼 노드 벌룬(410A)과 서브 노드 벌룬들(420A, 420B 및 420C) 사이의 RF 링크들 전부를 효과적으로 제공할 수도 있다. 다른 예들도 가능하다.

일반적으로, 슈퍼 노드 벌룬들 사이의 자유 공간 광학 링크들은 슈퍼 노드 벌룬들과 서브 노드 벌룬들 사이의 RF 링크들보다 더 많은 대역폭 용량을 갖는다. 또한, 자유 공간 광통신은 RF 통신들보다 휠씬 더 큰 거리에서 수신될 수도 있다. 이에 따라, 슈퍼 노드 벌룬들(410A~410C)은 벌룬 네트워크(400)의 백본으로서 기능할 수도 있고, 한편 서브 노드들(420A~420Q)은 벌룬 네트워크에 대한 액세스들을 제공하고 그리고/또는 벌룬 네트워크를 다른 네트워크들에 접속시키는 서브 네트워크들을 제공할 수도 있다.

상기 언급된 바와 같이, 슈퍼 노드들(410A~410C)은 다른 슈퍼 노드들과의 장거리 광통신 및 인근의 서브 노드들(420)과의 단거리 RF 통신들 양자를 위해 구성될 수도 있다. 예를 들어, 슈퍼 노드들(410A~410C)은 고전력 또는 초선명 LED들을 사용하여 광학 링크들(402, 404)을 통해 광학 신호들을 송신할 수도 있는데, 광학 링크들(402, 404)은 100 마일 정도까지 또는 어쩌면 더 멀리 연장할 수도 있다. 이와 같이 구성된 슈퍼 노드들(410A~410C)은 10~50 Gbit/sec 의 데이터 레이트들로 광통신들을 할 수 있을 수도 있다.

더 많은 수의 높은 고도의 벌룬들은 그때 서브 노드들로서 구성될 수도 있는데, 서브 노드들은 대략 10 Mbit/sec 정도의 데이터 레이트들로 지상 기반 인터넷 노드들과 통신할 수도 있다. 예를 들어, 예시된 구현에서, 서브 노드들(420A~420Q)은 슈퍼 노드들(410A~410C)을 다른 네트워크들에 접속시키고 그리고/또는 직접 클라이언트 디바이스들에 접속시키도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 상기 예 및 다른 곳에 설명된 데이터 레이트들 및 링크 거리들은 예시 목적을 위해 제공된 것이고 제한으로 여겨지지 않아야 함을 유의한다; 다른 데이터 레이트들 및 링크 거리들이 가능하다.

다른 양태에서, 슈퍼 노드 벌룬들의 전부 또는 일부는 다운링크 벌룬들로서 구성될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 서브 노드들(420A~420Q)의 전부 또는 일부는 다운링크 벌룬들로서 구성될 수도 있다. 또한, 도 4에 도시된 것과 같은 계층적 벌룬 네트워크는 임의의 다운링크 벌룬들 없이 구현될 수도 있음이 가능하다.

또한, 몇몇 실시형태들에서, 슈퍼 노드들(410A~410C)과 같은 슈퍼 노드 벌룬들은 코어 네트워크(즉, 백본 네트워크)로서 기능할 수도 있고, 한편 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)은 슈퍼 노드들의 코어 네트워크에 대한 하나 이상의 액세스 네트워크들로서 기능할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 서브 노드들(420A~420Q)의 전부 또는 일부는 또한 벌룬 네트워크(400)에 대한 게이트웨이들로서 기능할 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 지상 기반 스테이션들(430A~430L)의 전부 또는 일부는 추가적으로 또는 대안적으로 벌룬 네트워크(400)에 대한 게이트웨이들로서 기능할 수도 있음에 또한 유의한다.

다른 양태에서, 도 4에 도시된 계층적 벌룬 네트워크의 네트워크 토폴로지는 많은 가능한 네트워크 토폴로지들 중 하나일 뿐임을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 벌룬 네트워크의 네트워크 토폴로지는 슈퍼 노드 및/또는 서브 노드 벌룬들이 지상에 대하여 그리고/또는 서로에 대하여 이동함에 따라 동적으로 달라질 수도 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 예시된 벌룬 네트워크들과 마찬가지로, 원하는 토폴로지는 계층적 벌룬 네트워크에 대해 특정될 수도 있고 네트워크의 서비스 필요성들 및/또는 목표들이 변화할 때에 시간 경과에 따라 동적으로 변화할 수도 있다.

위치 특정 벌룬 상태 프로파일들은 또한 벌룬 네트워크(400)와 같은 이기종 벌룬 네트워크에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 지리적 영역들(470, 480 및 490)은 벌룬 네트워크(400)의 커버리지 영역 내부에서 정의될 수도 있다.

슈퍼 노드 벌룬들(410A~410C)이 코어 네트워크로서 기능하고 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)이 액세스 네트워크 또는 액세스 네트워크들을 제공하는 실시형태에서, 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들은 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)에 의해서만 구현될 수도 있다. 대안적으로, 슈퍼 노드 벌룬들(410A~410C) 및 서브 노드 벌룬들(420A~420Q) 양자는 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들을 구현할 수 있다.

또한, 몇몇 실시형태들에서, 슈퍼 노드 벌룬(410A~410C)은 서브 노드 벌룬들(420A~420Q)의 전부 또는 일부에 의해 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들의 구현을 용이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 슈퍼 노드 벌룬(410A~410C)은 특정 지리적 영역(470~490)에 대한 벌룬 상태 프로파일을 각각 저장할 수 있다. 이에 따라, 서브 노드 벌룬(420A~420Q)은 그것이 위치되거나 또는 그것이 곧 위치될 것으로 예상하는 지리적 영역과 연관되는 벌룬 상태 프로파일에 대해 인근의 슈퍼 노드 벌룬에 질의할 수 있다. 대안적으로, 슈퍼 노드 벌룬(410A~410C)은 도 2를 참조하여 상기 설명된 것과 유사한 방식으로 제어 시스템으로서 기능할 수도 있다. 이기종 벌룬 네트워크들에서의 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들의 다른 구현들이 또한 가능하다.

V. 방법들의 예들

A. 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들에 따라 벌룬 상태를 업데이트하기 위한 예시 벌룬 구현된 방법들

도 5a는 예시적인 실시형태에 따라, 방법(500)을 예시하는 간략화된 플로차트이다. 방법(500)은 상이한 GA들에 대한 위치 특정 벌룬 상태 프로파일들에 따라, 벌룬이 벌룬 네트워크에서의 상이한 지리적 영역들로 이동함에 따라 벌룬의 상태를 유지하고 그리고/또는 업데이트하기 위해 그리고 어쩌면 또한 또는 그 대신에 다른 목적으로, 벌룬 네트워크에서의 벌룬에 의해 구현될 수도 있다.

보다 구체적으로, 방법(500)은, 블록 502에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관된 위치에 있는 벌룬이, 벌룬의 상태(본 명세서에서 벌룬의 "벌룬 상태"라고도 지칭됨)가 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 것을 수반한다. 벌룬의 벌룬 상태가 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여, 블록 504에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정할 수도 있는데, 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 특정할 수도 있다. 블록 506에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 그 후에 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있다.

예시적인 방법(500)에서, 벌룬 상태 프로파일에 의해 특정되는 상태 파라미터들은 벌룬에 대한 다양한 동작 파라미터들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 소정의 지리적 영역에 대한 서비스 프로토콜은: 그 중에서도, (a) 영역에서 지상 기반 스테이션들 및/또는 다른 벌룬들과의 통신을 위해 사용될 통신 프로토콜 또는 프로토콜들, (b) 영역에서 벌룬들과 지상 기반 스테이션들 사이의 라우팅을 위한 파라미터들, (c) 송신 전력 요건들(예컨대, 최소 및/또는 최대 송신 전력), (d) 에러 정정 코딩, (e) 영역에 서비스를 제공하는 벌룬 네트워크의 부분에 대한 원하는 토폴로지, (f) (예컨대, 다른 네트워크들과 접속하기 위해) 벌룬이 접속할 수 있는, 영역에서의 지상 기반 스테이션들 또는 다른 고정된 시스템들에 관련된 식별 정보 및/또는 다른 정보, (g) 영역에 있는 동안 벌룬의 전력 관리, (h) 벌룬의 수평 및/또는 고도 이동에 영향을 미치는 파라미터들(예컨대, 속도 제한, 최대 고도, 및/또는 최소 고도 등), 및/또는 (i) 영역이 위치되는 국가의 정부에 의해 착수되는 원하는 규제 클래스 내에 속하기 위해, 또는 그 외에 지리적 영역에서의 법적 요건들 또는 규제들에 부합되기 위해 요구되는 파라미터들을 특정할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 소정의 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일은 지리적 영역에서 동작하는 동안 벌룬에 의해 획득되고, 저장되고, 그리고/또는 제공되어야 하는 데이터를 제공하거나 또는 식별하는 상태 파라미터들을 포함할 수도 있다. 이러한 데이터는, 예를 들어, 특정 언어에서의 공통 액세스된 웹 페이지들, 동작 파라미터들에 따라 동작하기 위해 요구되거나 또는 이용되는 언어 특정 기능성을 위한 프로그램 명령들, 및/또는 몇몇 위치들에서 유용할 수도 있지만 다른 위치들에서는 유용하지 않은 다른 유형의 데이터를 포함할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 소정의 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일은 지리적 영역에 대한 동작의 특정 모드들을 표시하는 상태 파라미터들을 포함할 수도 있다. 소정의 지리적 영역에 대한 동작의 모드를 정의하는 상태 파라미터들은 소정의 지리적 영역에 대한 서비스의 최적화를 돕는 데에 적응력이 매우 높을 수도 있다.

예를 들어, 높은 대역폭 활용을 갖는 지리적 영역(예컨대, 고이용 영역)이 상당히 더 낮은 대역폭 활용을 갖는 지리적 영역(예컨대, 저이용 영역)에 인접한 시나리오를 고려한다. 또한, 지리적 영역들에서, 벌룬 네트워크는 몇몇 높은 우선순위 가입자들(예컨대, 프리미엄 서비스에 대한 대금을 지불한 가입자들) 및 몇몇 낮은 우선순위 가입자들(예컨대, 프리미엄 서비스에 대한 대금을 지불하지 않은 가입자들)에게 서비스를 제공할 수도 있다. 상태 파라미터는 소정의 지리적 영역에서 제1 모드의 동작이 활용되어야 하는지 또는 제2 모드의 동작이 활용되어야 하는지를 특정할 수도 있으며, 여기서 제1 모드의 동작을 구현하는 것은 제2 모드의 동작에 의해 특정되는 것보다, 낮은 우선순위 가입자에게 할당되는 대역폭의 양을 제한하기 위해 더 낮은 임계 대역폭 활용을 특정한다. 그리하여, 고이용 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일은 제1 모드의 동작을 표시할 수도 있고, 한편 저이용 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일은 제2 모드의 동작을 표시할 수도 있다. 그리하여, 고이용 영역을 떠나서 인접한 저이용 영역에 진입하는 벌룬은 임계 대역폭 활용을 증가시킬 수도 있는데, 그것이 낮은 우선순위 가입자에게 할당될 수 있는 대역폭의 양을 그 임계 대역폭 활용에서 제한한다. 결과적으로, 벌룬은, 고이용 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하는 동안 했던 것보다, 저이용 영역에서 낮은 우선순위 가입자들로부터 더 큰 수의 대역폭 요청들을 수락할 수도 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.

i. 벌룬 상태 정보가 업데이트되어야 함을 결정

예시적인 방법(500)의 블록 502에서, 벌룬은 다양한 기법들을 이용하여 벌룬이 특정 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 결정할 수도 있다.

예를 들어, 벌룬이 제1 지리적 영역과 연관되지 않은 (예컨대, 제1 지리적 영역 밖에 있는) 위치로부터 제1 지리적 영역 내부의 위치로 이동하는 시기를 벌룬이 검출할 수도 있다. 제1 지리적 영역 안으로의 이동이 검출될 때에, 벌룬은 이전에 위치되었던 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있을 것이다. 따라서, 벌룬이 새로운 지리적 영역 안으로 이동하였음을 벌룬이 검출할 때에, 블록 504에서 벌룬은 프로파일 업데이트 요청을 전송하도록 진행함으로써 응답할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 블록 502은, 도 2를 참조하여 상기 설명된 것과 같이, 벌룬이 제1 지리적 영역과 연관되지 않은 위치로부터(예컨대, 경계 영역 밖에 있고 다른 지리적 영역에 있는 위치로부터), 제1 지리적 영역의 경계 영역 안으로의 벌룬의 이동을 검출하는 것을 수반할 수도 있다. 벌룬이 지리적 영역의 경계 영역 안으로 이동할 때에, 이것은 벌룬이 지리적 영역을 향해 이동하고 있음을 의미하는 것으로 해석될 수도 있다. 따라서, 블록 504에서 벌룬은 프로파일 업데이트 요청을 전송함으로써 경계 영역 안으로의 이동에 응답할 수도 있다.

벌룬이 경계 영역 안으로 이동할 때에, 벌룬은 또한, 벌룬이 상이한 지리적 영역을 향해 (예컨대, 다른 지리적 영역으로부터 제1 GA로) 가고 있는 것을 검증하기 위해 벌룬의 이전, 현재, 및/또는 계획된 이동 방향을 확인할 수도 있다. 또한, 이전, 현재, 및/또는 계획된 이동 방향에 기초하여, 벌룬은, 벌룬이 상이한 지리적 영역 안으로 이동할 확률을 결정할 수도 있다. 이에 따라, 벌룬이 경계 영역 내에 위치될 때에, 제1 지리적 영역 안으로 이동할 확률이 임계 확률보다 더 크다는 결정하에서, 블록 504에서, 벌룬은 프로파일 업데이트 요청의 송신을 컨디셔닝할 수도 있다.

다른 양태에서, 벌룬의 상태를 업데이트할 시기를 결정하기 위해, 벌룬은 백그라운드 프로세스를 실행하여, 벌룬의 위치를 모니터링하고 벌룬이 새로운 지리적 영역 안으로 이동하는 시기 및/또는 벌룬이 경계 영역 안으로 이동하는 시기를 검출할 수도 있고, 그리하여 상이한 지리적 영역의 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 하거나 또는 업데이트하도록 준비해야 한다.

ii. 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정

방법(500)의 블록 504에서, 벌룬은 다양한 기법들을 이용하여 소정의 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬은 벌룬 네트워크에서 동작하고 있는 인근의 벌룬들로부터 벌룬 상태 프로파일을 이루는 정보의 전부 또는 일부를 획득할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 블록 504는 벌룬이 하나 이상의 다른 벌룬들에게 프로파일 업데이트 요청을 전송하는 것을 수반할 수도 있다. 그 후에 벌룬은 프로파일 업데이트 요청을 수신한 하나 이상의 벌룬들로부터 제1 지리적 영역에 대한 요청된 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 수신할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬은 추가적으로 또는 대안적으로 벌룬 상태 프로파일이 요청되고 있는 지리적 영역과 연관되는 적어도 하나의 지상 기반 스테이션으로 프로파일 업데이트 요청을 전송할 수도 있다. 이에 따라, 벌룬은 지리적 영역에 위치되거나 또는 그 외에 지리적 영역과 연관되는 지상 기반 스테이션 또는 스테이션들로부터 벌룬 상태 프로파일을 이루는 정보의 전부 또는 일부를 획득할 수도 있다.

몇몇 경우들에, 벌룬은, 프로파일 업데이트 요청에 응답하는 단일의 인근의 벌룬으로부터 지리적 영역에 대한 전체 벌룬 상태 프로파일을 수신할 수도 있다. 다른 경우들에, 벌룬은 다수의 상이한 벌룬들로부터 벌룬 상태 프로파일의 상이한 부분들을 수신할 수도 있다. 또 다른 경우들에, 벌룬은 하나 이상의 인근의 벌룬들로부터 벌룬 상태 프로파일의 부분 또는 부분들을 수신할 수도 있고, 하나 이상의 지상 기반 스테이션들로부터 다른 부분 또는 부분들을 수신할 수도 있다.

몇몇 실시형태들에서, 벌룬 네트워크에서 동작하는 벌룬들의 전부 또는 일부는 지정된 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 브로드캐스트하도록 구성될 수도 있는데, 벌룬 상태 신호는 브로드캐스트하는 벌룬이 연관되는 지리적 영역(예컨대, 벌룬이 현재 위치되는 지리적 영역 또는 벌룬이 최근에 위치되었던 지리적 영역)에 대한 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시한다. 이러한 실시형태에서, 블록 504는, 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하려고 하는 벌룬이, 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시하는 벌룬 상태 신호에 대해 지정된 통신 채널을 탐색하는 것을 수반할 수도 있다.

도 5b는 예시적인 실시형태에 따라, 도 5a에 도시된 방법(500)의 계속인 방법(550)을 예시하는 플로차트이다. 방법(550)은, 예를 들어, 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트한 후, 벌룬이 제1 지리적 영역으로부터 제2 지리적 영역으로 이동할 때에, 구현될 수도 있다.

보다 구체적으로, 방법(550)은 블록 552에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬이 벌룬 네트워크의 제2 지리적 영역과 연관된 위치(예컨대, 제2 지리적 영역 내부 또는 제2 GA의 경계 영역 내부의 위치)에 있음을 벌룬이 결정하는 것을 수반한다. 그 후에 벌룬은, 블록 554에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬이 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 결정할 수도 있다. 그 후에, 벌룬이 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 결정하는 것에 응답하여, 블록 556에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정할 수도 있는데, 벌룬 상태 프로파일은 제2 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함한다. 그 후에, 블록 558에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작할 수도 있다.

또한, 벌룬 네트워크에서의 소정의 벌룬은, 벌룬이 상이한 지리적 영역 안으로 이동했거나 또는 막 이동하려고 하는 것을 벌룬이 검출할 때마다, 방법(500) 또는 (예컨대, 방법(550)을 실시함으로써) 그 부분들을 반복할 수도 있다. 그렇게 함으로써, 소정의 벌룬은 어떠한 지리적 영역에 벌룬이 위치되더라도 그리고/또는 위치될 거라고 기대하더라도 그 지리적 영역에서의 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 조정할 수도 있다.

다른 양태에서, 다수의 벌룬들이 벌룬 네트워크에서의 지리적 영역들 사이에서 이동할 때에, 벌룬들은 방법(500) 및/또는 방법(550)을 구현할 수도 있고, 벌룬들이 지리적 영역 안으로 및 밖으로 이동하고 있다는 사실이 지리적 영역에서의 최종 사용자에게 실질적으로 투명할 수도 있다. 특히, 제1 벌룬이 지리적 영역 밖으로 이동할 때에, 제1 벌룬을 통해 통신하고 있는 최종 사용자들은 그 지리적 영역에서 동작하고 있는 제2 벌룬으로 핸드오프될 수도 있다. 제2 벌룬은 또한 방법(500) 및/또는 방법(550)을 구현할 수 있고, 그리하여 제2 벌룬은 여전히 그 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있을 수도 있다. 또한, 다른 벌룬들이 지리적 영역 안으로 이동할 때에, 다른 벌룬들은 방법(500) 및/또는 방법(550)을 구현할 수 있고, 그리하여 그 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 그들 각각의 상태들을 업데이트할 수도 있다. 지리적 영역에서 동작하는 벌룬 또는 벌룬들이 시간 경과에 따라 변화하더라도, 벌룬들의 이러한 기능성은 집합적으로 지리적 영역에서의 서비스 및 네트워크 동작에 있어서의 연속성을 제공하는 것을 도울 수도 있다.

다른 양태에서, 적어도 하나의 다른 벌룬이 지리적 영역에서의 벌룬의 자리를 차지하지 않는다면, 벌룬이 지리적 영역 밖으로 이동하는 것이 바람직하지 않은 시나리오들이 있을 수도 있다. 따라서, 벌룬은 또한 교체 벌룬이 필요한지의 여부를 결정하도록 동작가능할 수도 있고 그리고/또는 교체 계획을 발견하기 위해 조치를 취할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬은 결정할 수도 있다.

특정 예로서, 블록 502가, 벌룬이 경계 영역 안에 있고 상이한 지리적 영역 안으로 이동할 것 같음을 벌룬이 결정하는 것을 수반하는 실시형태를 고려한다. 이러한 실시형태에서, 벌룬은 이에 응답하여 얼마나 많은 다른 벌룬들이 지리적 영역 내에 위치되는지 (그리고 아마도 GA에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 구성됨) 를 결정할 수도 있다. 그렇게 하기 위해, 벌룬은, 벌룬이 밖으로 막 이동하려고 하거나 또는 밖으로 이동할거라고 기대하는 지리적 영역 내에 인근의 벌룬들이 위치되고 그리고/또는 그 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있는지의 여부를 인근의 벌룬들이 표시하는 것을 요청하는 메시지를 브로드캐스트할 수도 있다. 벌룬은 또한, 어떠한 및/또는 얼마나 많은 다른 벌룬들이 현재 지리적 영역 내에 있고 그리고/또는 그 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하고 있는지를 표시하는 정보를 요청하는 메시지를 지상 기반 스테이션에 전송할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 인근의 벌룬들의 아이덴티티 및/또는 벌룬 상태는 이미 벌룬에 저장되어 있을 수도 있다. 예를 들면, 벌룬들은, 예컨대, 위치 및/또는 벌룬 상태 정보를 서로 통신하고 그리고/또는 지상 기반 스테이션들로부터 이러한 정보를 수신함으로써, 인근의 벌룬들의 데이터베이스를 유지하고 업데이트하도록 구성될 수도 있다.

일단 벌룬이 밖으로 막 이동하려고 하는 지리적 영역 내의 다른 벌룬들을 벌룬이 식별하면, 벌룬은 또 다른 벌룬이 그 지리적 영역에서 벌룬의 자리를 차지해야 하는지의 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 지리적 영역에 대해 밀도 요건이 정의될 수도 있는데, 밀도 요건은, 예를 들어 그 지리적 영역에서 소정의 지점에 제시간에 서비스를 제공해야 하는 벌룬들의 최소 및/또는 최대 개수를 표시할 수도 있다. 이에 따라, 벌룬은 지리적 영역에서 동작하는 다른 벌룬들의 현재 개수와 지리적 영역에 대한 최소 개수를 비교할 수도 있고, 현재 개수가 최소 개수보다 더 적으면, 교체를 발견하기 위한 액션들을 취할 수도 있다. 예를 들어, 벌룬은 인근의 벌룬들 및/또는 지리적 영역과 연관되는 지상 기반 스테이션으로 메시지를 전송할 수도 있는데, 메시지는: (a) 벌룬이 지리적 영역 밖으로, 이동하였거나, 또는 막 이동하려고 하거나, 또는 이동할 것으로 기대하고, 그리고/또는 (b) 다른 벌룬이 지리적 영역 안으로 이동해야 하고 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 벌룬의 상태를 업데이트해야 함을 표시한다. 다른 예들이 또한 가능하다.

B. 다른 벌룬들에게 벌룬 상태 프로파일을 제공하는 방법

도 6은 예시적인 실시형태에 따라, 방법(600)을 예시하는 간략화된 플로차트이다. 방법(600)은, 예컨대 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 전부 또는 일부를, 지리적 영역에 진입하였거나 또는 막 진입하려고 하는 다른 벌룬으로 핸드오프하기 위해 벌룬 네트워크에서의 벌룬에 의해 구현될 수도 있다.

보다 구체적으로, 방법(600)은, 블록 602에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 것을 수반하는데, 벌룬 상태 프로파일은 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함한다. 예시 실시형태에서, 제1 지리적 영역은 벌룬이 현재 위치되는 지리적 영역일 수도 있다. 블록 604에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 그 후에 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시하는 벌룬 상태 신호를 생성할 수도 있다. 블록 606에 의해 도시된 바와 같이, 벌룬은 그 후에 벌룬 네트워크에서의 다른 벌룬들이 액세스가능한 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 송신할 수 있다.

방법(600)의 몇몇 실시형태들에서, 통신 채널을 모니터링하고 있는 임의의 벌룬에게 벌룬 상태 신호가 이용가능하도록, 벌룬은 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 브로드캐스트할 수도 있다. 예를 들어, 네트워크 조직화 채널은 RF 에어 인터페이스를 통해 정의될 수도 있다. 이에 따라, 벌룬 상태 신호는 RF 신호일 수도 있는데, 벌룬이 네트워크 조직화 채널 상에서 그 RF 신호를 브로드캐스트한다. 이러한 예에서, 다른 벌룬들은 벌룬 상태 신호들에 대한 네트워크 조직화 채널을 모니터링하고 그리고/또는 탐색함으로써 벌룬 상태 신호를 획득할 수도 있다. 다른 유형의 벌룬 상태 신호들이 또한 가능하다.

다른 실시형태들에서, 벌룬은 구체적으로 제2 벌룬에게 또는 다수의 다른 벌룬들에게 벌룬 상태 신호를 전송할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 제1 벌룬은 초기에, 제2 벌룬이 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 이용하여 업데이트되어야 함을 결정할 수도 있다. 이것은 간단히 제1 벌룬이 제2 벌룬으로부터 프로파일 업데이트 요청을 수신하는 것을 수반할 수도 있다. 대안적으로, 제2 벌룬이 현재 구현하고 있는 벌룬 상태 프로파일을 제2 벌룬이 표시하고 그리고 제2 벌룬의 벌룬 상태 프로파일이 현재의 것이 아님(예컨대, 제2 벌룬이 현재 동작하고 있는 것과는 상이한 지리적 영역과 연관됨)을 결정하는 것을 요청하는 메시지를 제1 벌룬이 전송할 수도 있다. 어느 경우에나, 제1 벌룬이 제2 벌룬의 상태가 업데이트되어야 함을 결정할 때에, 제1 벌룬은 이에 응답하여 벌룬 상태 신호(또한 "벌룬 상태 메시지"라고도 지칭될 수도 있음)를 제2 벌룬으로 전송할 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 벌룬 상태 신호를 제2 벌룬으로 전송하기 위해 활용되는 통신 채널은 RF 에어 인터페이스 상에서, 자유 공간 광학 링크 상에서, 또는 2개의 벌룬들 사이의 다른 무선 링크 또는 무선 에어 인터페이스 상에서 정의될 수도 있다.

IV. 결론

도면들에 도시된 특정한 배열들은 제한으로서 간주되지 않아야 한다. 다른 실시형태들이 소정의 도면에 도시된 더 많거나 또는 더 적은 각각의 엘리먼트를 포함할 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 예시된 엘리먼트들의 일부는 조합되거나 또는 생략될 수도 있다. 게다가, 예시적인 실시형태는 도면들에 예시되지 않은 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.

추가적으로, 다양한 양태들 및 실시형태들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태들 및 실시형태들이 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시형태들은 예시 목적을 위한 것이며 제한으로 의도된 것이 아니며, 그 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구항들에 의해 나타내진다. 본 명세서에 제시된 주제의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않는 한, 다른 실시형태들이 활용될 수도 있고, 다른 변화들이 이루어질 수도 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 바와 같은 본 개시물의 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고, 치환되고, 조합되고, 분리되고 그리고 설계될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 용이하게 이해할 것이다.

Claims (24)

1. 컴퓨터 구현 방법으로서,
   벌룬 네트워크(balloon network)에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있는 벌룬이, 상기 벌룬의 벌룬 상태가 상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 단계 - 상기 벌룬 네트워크는 복수의 지리적 영역들을 포함함 - ;
   상기 벌룬 상태가 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여:
   상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계 - 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ; 및
   상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하는 단계;
   후속하여 상기 벌룬이 상기 벌룬 네트워크의 제2 지리적 영역과 연관되는 위치에 있는 것을 결정하는 단계;
   상기 벌룬의 상기 벌룬 상태가 상기 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 단계; 및
   상기 벌룬 상태가 상기 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여:
   상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계 - 상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제2 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ; 및
   상기 벌룬이 상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하는 단계는, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역의 외측인 위치로부터 상기 제1 지리적 영역 내부의 위치로 이동하였음을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하는 단계는, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역의 경계 영역의 외측인 제1 위치로부터 상기 제1 지리적 영역의 상기 경계 영역 내부의 위치로 이동하였음을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 벌룬 상태 프로파일이 업데이트되어야 함을 결정하는 단계는,
   상기 벌룬이 진행하고 있는 방향을 결정하는 단계; 및
   상기 벌룬이 진행하고 있는 상기 방향이 상기 제1 지리적 영역을 향해 있는 것을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계는,
   프로파일 업데이트 요청을 전송하는 단계; 및
   상기 프로파일 업데이트 요청에 대한 응답으로서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 프로파일 업데이트 요청을 전송하는 단계는 상기 벌룬 네트워크에서의 하나 이상의 다른 벌룬들에 상기 프로파일 업데이트 요청을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분이 상기 다른 벌룬들 중 하나 이상으로부터 수신되는 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 프로파일 업데이트 요청을 전송하는 단계는, 상기 제1 지리적 영역과 연관되는 지상 기반 스테이션(ground-based station)에 상기 프로파일 업데이트 요청을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분이 상기 지상 기반 스테이션으로부터 수신되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계는,
   벌룬 상태 신호에 대해 통신 채널을 탐색하는 단계; 및
   상기 통신 채널을 통해 상기 벌룬 상태 신호를 수신하는 단계 - 상기 벌룬 상태 신호는 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시함 - 를 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제1 지리적 영역에서 동작하고 있는 벌룬들에 대한 하나 이상의 동작 파라미터들을 표시하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 동작 파라미터들은, (a) 상기 지리적 영역에서 사용될 통신 프로토콜 또는 프로토콜들을 표시하는 적어도 하나의 파라미터, (b) 상기 지리적 영역에 대한 라우팅 정보를 제공하는 적어도 하나의 파라미터, (c) 상기 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 송신 전력에 관한 적어도 하나의 파라미터, (d) 상기 지리적 영역에서 벌룬에 의해 구현되어야 하는 에러 정정 코딩을 표시하는 적어도 하나의 파라미터, (e) 상기 지리적 영역에서 상기 벌룬 네트워크에 대한 원하는 토폴로지를 표시하는 적어도 하나의 파라미터, (f) 상기 지리적 영역에서 지상 기반 스테이션들 또는 다른 고정된 시스템들에 관련된 정보를 제공하는 적어도 하나의 파라미터, (g) 상기 지리적 영역에서 벌룬에 의해 구현되어야 하는 전력 관리를 표시하는 적어도 하나의 파라미터, (h) 상기 벌룬의 수평 및/또는 고도 이동에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터, 및/또는 (i) 상기 지리적 영역에 대한 법적 요건에 부합되기 위한 정보를 제공하는 적어도 하나의 파라미터 중 하나 이상을 포함하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하는 단계는, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일에 기초하여 상기 벌룬에 대한 상기 벌룬 상태를 업데이트하는 단계를 포함하는 방법.
12. 삭제
13. 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령들이 저장되어 있는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 프로그램 명령들은:
    벌룬이 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들 - 상기 벌룬은 상기 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있고, 상기 벌룬 네트워크는 복수의 지리적 영역들을 포함함 - ;
    상기 벌룬 상태 정보가 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여:
    상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하기 위한 명령들 - 상기 벌룬 상태 프로파일은 제2 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ; 및
    상기 벌룬이 제2 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하기 위한 명령들;
    후속하여 상기 벌룬이 상기 벌룬 네트워크의 제2 지리적 영역과 연관되는 위치에 있는 것을 결정하기 위한 명령들;
    상기 벌룬의 벌룬 상태가 상기 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들; 및
    상기 벌룬 상태가 상기 제2 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일에 따라 업데이트되어야 함을 결정하는 것에 응답하여:
    상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 결정하기 위한 명령들 - 상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제2 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ; 및
    상기 벌룬이 상기 제2 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일에 따라 동작하도록 하기 위한 명령들
    을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
14. 제13항에 있어서, 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있음을 결정하고 그리고 이에 응답하여 상기 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 정보를 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들을 더 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
15. 컴퓨터 구현 방법으로서,
    복수의 지리적 영역들을 포함하는 벌룬 네트워크에서 노드로서 동작가능한 제1 벌룬이, 상기 제1 벌룬이 상기 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있음을 결정하는 단계;
    상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하는 단계 - 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ;
    상기 제1 벌룬이, 상기 벌룬 네트워크 내의 제2 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 벌룬이 통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 송신하는 단계 - 상기 통신 채널은 적어도 상기 제2 벌룬을 포함하는 하나 이상의 다른 벌룬들에게 액세스가능하고, 상기 벌룬 상태 신호는 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시함 - 를 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 벌룬 상태 신호를 송신하는 단계는 상기 벌룬 상태 신호가 상기 통신 채널을 모니터링하고 있는 임의의 벌룬에게 이용가능하도록 상기 벌룬 상태 신호를 브로드캐스트하는 단계를 포함하는 방법.
17. 삭제
18. 제15항에 있어서, 상기 통신 채널은 RF 에어 인터페이스 상에서 정의되는 방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 통신 채널은 상기 제1 벌룬과 상기 벌룬 네트워크에서 동작가능한 제2 벌룬 사이의 자유 공간 광학 링크 상에서 정의되는 방법.
20. 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령들이 저장되어 있는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 프로그램 명령들은:
    제1 벌룬이 벌룬 네트워크에서의 제1 지리적 영역과 연관되는 위치에 있음을 결정하기 위한 명령들 - 상기 벌룬 네트워크는 복수의 지리적 영역들을 포함함 - ;
    상기 제1 벌룬에서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 벌룬 상태 프로파일을 결정하기 위한 명령들 - 상기 벌룬 상태 프로파일은 상기 제1 지리적 영역에서 동작하는 벌룬들에 대한 하나 이상의 상태 파라미터들을 포함함 - ;
    상기 제1 벌룬이, 상기 벌룬 네트워크 내의 제2 벌룬이 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 이용하여 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들; 및
    통신 채널을 통해 벌룬 상태 신호를 송신하기 위한 명령들 - 상기 통신 채널은 적어도 상기 제2 벌룬을 포함하는 하나 이상의 다른 벌룬들에게 액세스가능하고, 상기 벌룬 상태 신호는 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일의 적어도 부분을 표시함 - 을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
21. 제20항에 있어서, 상기 벌룬 상태 신호를 송신하기 위한 명령들은 상기 벌룬 상태 신호가 상기 통신 채널을 모니터링하고 있는 임의의 벌룬에게 이용가능하도록 상기 벌룬 상태 신호를 브로드캐스트하기 위한 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
22. 제20항에 있어서, 상기 프로그램 명령들은,
    상기 제1 벌룬에서, 상기 제1 지리적 영역에 대한 상기 벌룬 상태 프로파일을 이용하여 제2 벌룬이 업데이트되어야 함을 결정하기 위한 명령들; 및
    이에 응답하여 상기 벌룬 상태 신호를 상기 제2 벌룬에 전송하기 위한 명령들을 더 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
23. 제20항에 있어서, 상기 통신 채널은 RF 에어 인터페이스 상에서 정의되는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
24. 제20항에 있어서, 상기 통신 채널은 상기 제1 벌룬과 상기 벌룬 네트워크에서 동작가능한 제2 벌룬 사이의 자유 공간 광학 링크 상에서 정의되는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.

Images