KR102438811B1 - 초저 레이턴시 원격통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 복수의 애셋을 포함하는 통신 성상도를 통해 신호의 송신을 구성하도록 처리 모듈에 의해 수행되는 신호 라우팅 방법을 제공하여, 이 방법은, 처리 모듈에 연관된 송신기 지상국으로부터 통신 성상도를 통해 수신기 지상국으로 신호를 송신하라는 명령어를 수신하는 단계; 통신 성상도의 애셋 간의 이용 가능 접속을 정의하는 접속 데이터를 요청하고 네트워크 관리 모듈로부터 취득하는 단계; 취득된 접속 데이터를 사용하여, 송신기 지상국으로부터 수신기 지상국으로 신호를 송신하도록 통신 성상도를 통한 최적의 경로를 나타내는 복수의 애셋의 시퀀스를 결정하는 단계; 및 결정된 복수의 애셋의 시퀀스의 제1 애셋으로의 송신을 위해 신호를 처리 모듈로부터 송신기 지상국으로 송신하는 단계를 포함하고, 통신 성상도의 애셋은 저 지구 궤도(LEO)로 구성된 위성 및/또는 고 고도 플랫폼(HAP)을 포함하고, 애셋은 애셋간 링크를 통해 통신할 때 벤트-파이프 모드에서 동작한다. 또한, 신호 라우팅 방법을 수행하는 원격통신 모뎀, 통신 성상도에서 사용하기 위한 애셋, 및 네트워크 관리 모듈을 제공한다.

Description

초저 레이턴시 원격통신 시스템

본 발명은, 초저 레이턴시 원격통신 시스템(ultra-low latency telecommumcat1ons system)에 관한 것으로서, 배타적이지 않게 구체적으로는, 리피터 구성으로 동작 가능한, 저 지구 궤도(Low Earth Orbit: LEO)로 구성된 위성 및/또는 고 고도 플랫폼(high altitude platform)을 포함하는 통신 성상도(constellation)를 통한 신호의 라우팅(routing)에 관한 것이다.

전 세계적으로 빠른 통신에 대한 요구가 증가하고 있다. 런던, 뉴욕, 도쿄의 증권 거래소들 간에 장거리 통신이 필요한 경우, 특정한 신호 송신 구성에 연관된 레이턴시는, 각 위치에서 데이터 처리 활동을 동기화하는 것이 어려우므로, 문제될 수 있다. 예를 들어, 알고리즘 고주파 거래 응용분야의 경우, 이러한 레이턴시는, 거래 프로세스의 효율 및 특정 주식 거래에 대한 의사 결정 결과에 상당한 영향을 줄 수 있다.

종래에는, 이러한 장거리 통신은, 구리 케이블보다는 빠르지만 특정 광섬유 케이블을 통한 광속이 자유 공간에서보다 느리다는 단점에 연관된 광섬유 링크를 사용하여 실행되었다. 통신 속도를 증가시키기 위해, 타워와 같은 고정된 지상 위치들 간에 점대점 마이크로파 링크가 확립되는, 마이크로파 링크 네트워크가 대신 사용되는 통신 시스템이 존재한다. 그러나, 현재, 마이크로파 링크는, 비교적 짧은 거리에 걸쳐서만 가능하며, 예를 들어, 런던과 프랑크푸르트 간에만 가능하며, 이에 따라 광섬유 케이블이 더욱 긴 링크를 위한 유일한 옵션으로 된다.

따라서, 종래의 마이크로파 링크의 제한을 극복하면서 광섬유에서 보여지는 것보다 낮은 레이턴스로 원격 위치들을 접속할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 애셋(asset)을 포함하는 통신 성상도를 통해 신호의 송신을 구성하도록 처리 모듈에 의해 수행되는 신호 라우팅 방법을 제공하며, 이 방법은, 처리 모듈에 연관된 송신기 지상국으로부터 통신 성상도를 통해 수신기 지상국으로 신호를 송신하라는 명령어를 수신하는 단계; 통신 성상도의 애셋 간의 이용 가능 접속을 정의하는 접속 데이터를 요청하여 네트워크 관리 모듈로부터 취득하는 단계; 취득된 접속 데이터를 사용하여, 송신기 지상국으로부터 수신기 지상국으로 신호를 송신하도록 통신 성상도를 통한 최적의 경로를 나타내는 복수의 애셋의 시퀀스를 결정하는 단계; 및 결정된 복수의 애셋의 시퀀스의 제1 애셋으로의 송신을 위해 신호를 처리 모듈로부터 송신기 지상국으로 송신하는 단계를 포함하고, 통신 성상도의 애셋의 유형은 저 지구 궤도(LEO)로 구성된 위성 및/또는 고 고도 플랫폼(HAP)을 포함하고, 애셋은 리피터 모드에서 동작하는 애셋간 링크들을 포함한다.

방법은, 처리 모듈이, 신호가 통신 성상도를 통해 송신되도록 패킷화 동작, 프레이밍 동작 및 변조 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

신호를 처리 모듈로부터 수신기 지상국으로 송신하는 단계는, 마이크로파 송신 또는 다른 임의의 적절한 수단을 이용하여 하나 이상의 지상 네트워크 노드를 통해 송신을 행하는 단계를 포함할 수 있다. 이는, 처리 모듈의 위치와 동일할 필요가 없는 최적의 지상 위치에서 신호가 통신 성상도로 송신될 수 있게 하는 방식으로 신호가 처리 모듈로부터 송신될 수 있게 한다.

접속 데이터를 취득하는 단계는, 애셋의 위치를 정의하는 위치 데이터를 취득하고 애셋에 대한 상대적 위치 데이터에 기초하여 애셋 간의 이용 가능 접속을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

위치 데이터는, 미리 결정된 기간에 걸쳐 통신 성상도의 구성을 정의하는 미리 결정된 정보, 및/또는 애셋의 실시간 위치로부터 취득될 수 있고, 최적의 경로 결정은, 최적의 경로가 애셋 위치의 변동에 따라 전환되도록 시간 경과에 따른 통신 성상도 구성의 변동을 고려하는 방식으로 수행될 수 있다.

접속 데이터를 취득하는 단계는, 애셋 간의 가시선 접속성을 정의하는 정보 및 가시선 접속성을 갖는 애셋 간에 존재하는 신호 송신 특성을 취득하는 단계를 포함할 수 있다.

신호 송신 특성은, 간섭 및/또는 기상학적 영향을 나타낼 수 있어서, 수정 또는 최적의 경로 또는 주파수 전환이 최적의 송신이 수행되는 것을 보장할 수 있게 한다.

최적의 경로는, 송신기 지상국과 수신기 지상국 간의 최단 경로 길이 및/또는 레이턴시, 수신기 지상국에 제공될 수 있는 최고 신호 세기 또는 신호대 잡음비, 송신기 지상국과 수신기 지상국 간의 경로에 있는 최저 수의 위성, 및 리피터 구성으로 동작할 수 있는 애셋의 수가 최대화되고 재생 구성으로 동작하는 데 필요한 애셋의 수가 최소화되는 애셋들의 시퀀스 중 하나 이상을 나타낼 수 있다.

결정된 최적의 경로의 애셋들의 시퀀스에서의 애셋의 유형은 시퀀스의 애셋 간의 거리에 따라 결정될 수 있어서, 성상도의 애셋들의 상이한 유형의 각 이점을 이용할 수 있다.

방법은, 복수의 주파수 채널에 각각 연관된 신호 송신을 위한 복수의 최적의 경로를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

방법은, 신호 송신을 위한 복수의 최적의 경로를 결정하고 복수의 최적의 경로의 각각에 걸친 통신에 적용될 신호 가중치를 결정하는 단계, 및 통신 성상도를 제어하기 위한 네트워크 관리 모듈에 가중치를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 해결책은, 상이한 신호들 또는 그러한 신호들의 일부가 다수의 목적지에 송신되는 경우에 특히 적절할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 처리 모듈을 포함하는 원격통신 모뎀을 제공하며, 원격통신 모뎀은, 정보를 송신기 지상국에 송신하기 위한 신호 송신기, 및 네트워크 관리 모듈과 통신하기 위한 수단을 포함하고, 처리 모듈은, 컴퓨터 구현가능 명령어를 실행하여 원격통신 모뎀을 제어하여 전술한 방법을 수행하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 통신 성상도에서 사용하기 위한 애셋을 제공하며, 애셋은, 추가의 애셋에 송신하도록 수신된 신호를 중계하기 위한 통신 수단을 포함하고, 애셋은 저 지구 궤도에서 사용하도록 구성된 위성이다.

애셋은, 고 고도 플랫폼일 수 있고, 송신기 지상국보다 2° 내지 3° 위의 높이에서 동작하도록 구성될 수 있고, 송신기 지상국과 수신기 지상국의 커버리지를 최대화할 수 있으며, 그리고/또는 위성은 송신기 지상국보다 5° 위의 높이에서 동작하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 복수의 애셋을 포함하는 통신 성상도를 제어하기 위한 네트워크 관리 모듈을 제공하며, 여기서, 애셋은 저 지구 궤도(LEO)로 구성된 위성 및/또는 고 고도 플랫폼(HAP)을 포함하고, 네트워크 관리 모듈은, 처리 모듈로부터의 통신 성상도의 애셋 간의 이용 가능 접속을 정의하는 접속 데이터에 대한 요청에 응답하여, 접속 데이터를 처리 모듈에 제공하기 위한 수단, 및 정보를 서로 중계하고 포워딩하도록 통신 성상도의 복수의 애셋을 제어하기 위한 수단을 포함한다. 네트워크 관리 모듈은, 통신 성상도 페이로드를, 통신 성상도와의 통신 링크가 확립될 수 있게 하는 적절한 지상 제어 시스템을 통해 요구되는 임의의 특정 구성(예를 들어, 임의의 특정 시각에 어떠한 안테나를 전환하는 것)으로 되도록 명령할 수 있다.

본 발명의 기술을 이용함으로써, 최적 경로로부터 크게 우회하는 것을 피하도록 배치된 송수신기들의 네트워크를 통해 진공에서의 광속(c₀이라고 함)으로 자유 공간에서 정보를 송신할 수 있다. 결과적으로, 기존의 지상 링크에 비해 레이턴시를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 위성 및/또는 고 고도 플랫폼을, 투명한 구성으로, 즉, 신호가 단순히 처리되기보다는 중계되는 벤트-파이프(bent-pipe) 구성으로 애셋간 링크에 의해 동작시킴으로써, 그렇지 않은 경우에 재생 네트워크에 의해 도입되는 처리 지연을 피할 수 있고, 이는 레이턴시를 더욱 감소시킨다.

이하에서는, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 예로서만 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 방법에서 사용되는 통신 시스템의 일례를 도시한 도면; 및
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 신호 라우팅 방법을 도시한 도면.

도 1은 본 발명의 실시형태의 방법에서 사용되는 통신 시스템의 일례를 도시한다. 통신은, 점선으로 도시된 바와 같이, 지구(1) 상의 임의의 상대 위치에서 송신기 네트워크 노드와 수신기 네트워크 노드 간에 수행된다. 도 1의 예에서, 지구(1)의 곡률은, 송신기 네트워크 노드 및 수신기 네트워크 노드가 서로 지구의 반대측에 위치하는 있음을 나타내는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 단지 일례라는 점을 이해할 것이다. "송신기" 및 "수신기"라는 용어는, 또한, 단방향 통신 동작의 정의를 돕도록 의도된 것이지만, 수신기 네트워크 노드의 기능을 송신기 네트워크 노드에 도입하거나 그 반대로 도입함으로써 송신기 네트워크 노드와 수신기 네트워크 노드의 각각이 양방향 동작을 위한 송수신기로서 구성될 수 있음을 이해할 것이다.

도 1에 도시된 구성에서, 송신기 네트워크 노드와 수신기 네트워크 노드는, 원격통신 모뎀 또는 라우터 등의 각 장치(4, 5)에 위치하거나 또는 게이트웨이 또는 네트워크 인터페이스 등의 장치에 위치하는 처리 모듈(2, 3)에 각각 연관된다. 이러한 장치들(4, 5)은 본 명세서에서 "상호접속지점"(Points of Presence: PoP)이라고 칭하며, 이는, 예를 들어, 증권 거래소와 같은 금융 기관에 연관된 지상 통신 시스템에 대한 인터페이스를 나타낸다.

처리 모듈(2, 3)은, 통신될 정보를 특정 통신 프로토콜에 따라 신호 송수신에 적합한 형태로 변환하기 위한 신호 처리를 담당한다. 이러한 신호 처리는 패킷화, 프레이밍 및 변조, 및 라우팅을 포함할 수 있다. 처리 모듈(2, 3)은, 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 형태를, 각 PoP(4, 5)의 다른 기능에 연관된 더욱 복잡한 시스템에 통합된 구성요소로서 또는 독립형 시스템으로서 취한다. 송신기 처리 모듈(2)은, 컴퓨터 구현가능 명령어를 실행하여 도 2에 도시된 방법이 구현되도록 동작한다.

신호 송신은 위성 통신 성상도(8)의 위성들의 서브세트를 통해 송신기 지상국(6) 또는 텔레포트로부터 수신기 지상국(7) 또는 텔레포트로 수행된다. 송신에 모든 위성을 사용할 필요는 없다. 송신기 지상국(6)은, 송신기 PoP(4)와 함께 위치할 수 있고, 처리 모듈(2)을 포함하는 시스템에 통합될 수도 있지만, 도 1에 도시된 구성에서, 송신기 지상국(6)은 송신기 PoP(4)로부터 원격 위치하며, 송신기 PoP(4)와 송신기 지상국(6) 간의 통신은 마이크로파 링크와 같은 지상 링크(9)를 통해 수행된다. 수신기 지상국(7)은, 지상 마이크로파 링크(10)를 통해 수신기 PoP(5)에 접속된 것으로서 유사하게 도시되어 있지만, 수신기 PoP(5)에 국부적으로 위치할 수도 있다.

통신 성상도(8)는 복수의 애셋을 포함하며, 각 애셋은 고정된 위치에 위치할 수 있고 또는 지구(1) 주위를 도는 궤도에 있을 수 있다. 각 애셋은 통신 성상도(8)의 다른 애셋들과는 독립적으로 자유롭게 이동할 수 있다. 애셋들은 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 지상으로부터 조정되고 제어되며, 재어 링크는 점선으로 도시되어 있다. 제어 링크는, 제어 신호를 송신/수신 지상국을 통해 통신 성상도(8)에 중계하는 적절한 지상 제어 시스템을 통해 구현된다. 네트워크 관리 모듈(11)은, 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구성되며, 통신 성상도에 관한 정보를 처리 및 저장하고 이러한 제어 정보를 통신 성상도(8)에 송신하고 통신 성상도(8)의 상태 또는 진단 정보 애셋을 수신하기 위한 프로세서와 저장 수단을 포함한다. 네트워크 관리 모듈(11)은 송신기 및 수신기 처리 모듈(2, 3) 모두와 통신하기 위한 인터페이스를 가지며, 이들 링크는 도 1에 점선으로 도시되어 있다. 처리 모듈(2, 3)에 대한 링크는 인터넷 링크와 같은 지상형일 수 있고, 통신 성상도(8)를 통해 라우팅될 필요는 없지만, 이러한 실시형태의 수정예에서, 네트워크 관리는 정보를 안테나를 거쳐 통신 성상도를 통해 송수신할 수 있다.

현재 설명하는 실시형태에서, 애셋은 LEO 위성으로 표현된다. LEO 위성은 지구 위 700km 내지 1,400km의 고도에서 공전한다. 업링크 기능과 다운링크 기능 외에도, 위성은, 재생 신호 처리를 포함하지 않는 리피터(벤트-파이프) 모드에서 동작하는 위성간 무선 주파수(RF) 링크를 포함하며, 이러한 모드에서는 위성간 링크가 신호 송신을 광속(c₀)으로 자유 공간에서 수행하여, 결국 광섬유 링크보다 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 본 개시 내용은 RF 신호를 기술하지만 레이저 신호 송신에도 동일하게 적용될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 구체적으로, 벤트-파이프 리피터는, 단순화된 페이로드 아키텍처를 나타내며, 예를 틀어, 증폭, 재변조, 및 에러 보정을 통한 신호의 재생 없이, 무선 주파수(RF) 신호의 검출, RF 신호의 상향 변환 또는 하향 변환, 및 신호의 재송신을 수반한다. 상향/하향 변환은, 특정 위성들의 영역 내의 간섭원의 주파수와 같은 환경 조건 및/또는 위성의 위치에 기초하여 특정한 점대점 통신을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 벤트-파이프 모드에서 동작하는 위성은, 데이터의 코딩 또는 변조를 수반하는 신호 처리가 수행되는 재생 구성과는 달리, 투명한 구성으로 동작하는 것으로서 간주될 수 있다.

위성은, 지상국과 지상국 간의, 제1 위성과 제2 위성 간의, 및 지상국과 위성 간의 하나 이상의 중간 노드로서 기능할 수 있다. 예시적인 구성에서, 모든 위성이 도시되어 있지는 않지만, 지구 주위에 분포된 저 지구 궤도에서 100개 내지 150개 정도의 위성이 성상도에 있으며, 각 위성은, 커버리지를 최대화하도록 저 고도(예를 들어, 지상국에 대하여 5°만큼 낮은 고도)에서 동작할 수 있다. 대체 구현예에서는, 위성이 필요에 따라 더 많거나 적을 수 있다.

신호 송신 동작에 있어서, 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)은, 예를 들어, 특정 정보를 송신하라는 요청을 금융 기관으로부터 수신하고, 수신기 PoP(5)로 송신하는 데 적합한 신호로 송신될 정보의 처리를 수행한다. 또한, 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)은, 본 발명의 실시형태에 따른 라우팅 동작을 수행하여 네트워크를 통한 최적의 경로를 결정하여 송신기 지상국(6)을 수신기 지상국(7)에 접속한다.

최적의 경로는,

최저 레이턴시;

송신기 지상국과 수신기 지상국 간의 물리적 최단 경로 길이;

수신기 지상국에 제공될 수 있는 최고 신호 세기;

수신기 지상국에 제공되는 신호의 최고 신호대 잡음비;

송신기 지상국과 수신기 지상국 간의 경로에 있는 위성의 최저 수; 및

리피터 구성으로 동작할 수 있는 위성의 수가 최대화되고 재생 구성으로 동작하는 데 필요한 위성의 수가 최소화되는 위성의 시퀀스

중 하나 이상을 나타낸다.

최적의 경로는 후술할 여러 가지 이유로 인해 시간 경과에 따라 가변될 수 있으며, 따라서 처리 모듈(2)이 최적의 경로를 동적으로 결정할 수 있도록 구성된다는 점을 이해할 것이다.

최적의 경로를 결정하기 위해, 처리 모듈(2)은 통신 성상도(8)의 위성들 간의 접속성에 관한 정보를 요청한다. 이러한 정보는 통신 성상도(8)를 조정하는 네트워크 관리 모듈(11)로부터 이용 가능하다. 접속성 정보는, 특정 시각에서 또는 기간에 인접 위성에 접속될 수 있는 위성을 정의하는 스케쥴에서 표현될 수 있거나, 또는 처리 모듈(2)에 의해 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 제공되는 위성의 위치를 정의하는 정보를 추적함으로써 추론될 수 있다. 접속성은 이웃하는 두 개의 위성 간의 가시선의 존재에 의해 표현될 수 있지만, 대체 실시형태에서는, 최대 송신 범위 이하의 거리만큼 분리되어 있는 위성들에 기초하여 또는 동일하거나 다른 성상도 내의 다른 통신 링크를 포함하는 환경에서 통신하는 능력을 결정함으로써, 접속성을 결정할 수 있다.

처리 모듈(2)은, 네트워크 관리 모듈(11)로부터 접속성 정보를 수신하면, 특정 시각의 위성 위치의 3차원 모델을 생성하고 공간 라우팅 알고리즘 등의 최적화 알고리즘을 그 모델에 적용하여, 송신기 지상국(6)으로부터 수신기 지상국(7)으로의 접속성을 제공하는 위성 또는 위성의 시퀀스에 기초하여 통신 성상도(8)를 통한 최적의 경로를 플롯팅한다. 송신기 지상국(6)으로부터 수신기 지상국(7)으로의 신호 송신은 최적화 알고리즘의 완료에 응답하여 수행된다.

최적의 경로는, 특정 시각에 유일하게 이용 가능한 경로일 수 있고, 또는 복수의 상이한 경로로부터 선택될 수 있다.

대체 실시형태에서, 처리 모듈(2)은, 네트워크 관리 모듈(11)로부터 수신되는 바와 같은 위성의 움직임 및 위성의 궤도 경로를 정의하는 정보에 기초하여 미래의 특정 순간의 위성 위치를 예측하며, 이때 송신은 미래의 특정 시점까지 지연된다.

최적의 경로가 최저 레이턴시에 연관된 경로인 경우, 레이턴시는, 통신 성상도(8)를 통한 물리적 경로 길이 및 시스템을 통한 신호의 처리량/지연에 기초하는 수학적 계산을 사용하여 예측될 수 있다. 재생 위성들이 최적의 경로에 포함된 경우에는, 그러한 재생 위성들에서의 처리에 의해 야기되는 지연을 허용하도록 레이턴시의 추정을 수정할 수 있다.

최적의 경로는, 대안으로, 송신기 지상국(6)으로부터 수신기 지상국(7)까지의 경로에 있는 위성의 수에 기초하여 선택될 수 있다. 구체적으로, 최적의 경로는 최저 수의 위성을 포함하는 경로일 수 있다. 따라서, 바람직한 경로는 예상되는 레이턴시를 용인할 수 있는 링크를 따라 수행되어야 하는 주파수 변환과 리피터 동작의 수의 감소를 통해 개선된 성능에 연관된 경로일 수 있으므로, 최적의 경로가 최저 레이턴시에 연관된 경로라는 점이 필수적인 것은 아님을 이해할 것이다.

본 발명의 일부 실시형태에서, 처리 모듈(2)은, 예를 들어, 네트워크 관리 모듈(11) 또는 전용 기상 정보 서버(도시되지 않음)로부터 이용 가능한 기상 정보를 이용하여 환경 조건을 고려할 수 있다. 위성들의 물리적 위치결정과 접속성이 특정한 통신 경로가 최적일 수 있음을 제시하는 경우, 그 경로 상에 존재하는 폭풍으로 인해 신호 손실 또는 전자기 간섭이 발생할 수 있으며, 실제로, 이러한 경로는 사실상 최적의 경로가 아니다.

본 발명의 일부 실시형태에서, 처리 모듈(2)은 통신 성상도(8)를 통한 특정 경로에 대한 외부 신호 간섭의 영향을 고려할 수 있다. 다른 충돌하는 위성 성상도들의 존재에 기초하여, 상이한 경로가 상이한 레벨의 간섭을 경험할 수 있으며, 간섭의 심각도가 가변될 수 있음을 이해할 것이다. 특정 시각에 특정한 지리적 영역에 대한 예상 트래픽에 기초하여 간섭이 높을 것으로 예측되는 경우, 그러한 지리적 영역 위를 통과하는 통신 성상도(8)를 통한 경로가 최소 경로 길이 등의 최적의 파라미터에 연관될 수 있더라도, 이것이 높은 신호대 잡음비 또는 질대 신호 강도의 관점에서 볼 때 반드시 고성능으로 이어지지 않을 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 최적의 경로는, 처리 모듈(2)에 의해 수신기 지상국에 최고 신호대 잡음비, 또는 최고 절대 신호 레벨을 제공할 것으로 예상될 수 있는 경로로서 결정될 수 있다.

이들 실시형태에서, 간섭은, 신호 손실이 추정될 수 있는 통신 성상도(8) 외부의 인자에 관한 네트워크 관리 모듈(11)로부터 제공되는 정보를 사용하여 예측된다. 네트워크 관리 모듈(11)은, 간섭 신호를 피하도록 통신 성상도(8)에 있는 위성들의 주파수 상향 변환 및 하향 변환 동작들을 제어한다. 일부 실시형태에서, 간섭 신호의 검출은 각 위성에 의해 네트워크 관리 모듈(11)에 실시간으로 보고될 수 있는 한편, 특정 시각에 특정한 지리적 영역에 있는 애셋의 수에 기초하여 간섭을 예측하는 것도 가능하다. 처리 모듈(2)은, 네트워크 관리 모듈로부터 이 정보에 액세스할 수 있고, 최적의 주파수 전환 기법을 라우팅 알고리즘에 통합할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은, 간섭을 피하기 위해 주파수 시프트가 사용되는 경우 최단 물리적 경로 길이를 유지하는 물리적 송신 경로를 유지할 수 있다. 반대로, 최적의 경로 상의 다수의 간섭원으로 인해 주파수 시프트가 불가능한 경우 대체 송신 경로를 선택할 수도 있다.

전술한 바와 같이 간섭의 영향을 결정한 후에는, 사실상 이러한 간섭을 피하기 위해 신호를 리라우팅할 필요가 없으며, 추가 에러 보정 코드의 포함 또는 암호화와 같은 신호 송신 기법의 수정에 의해, 추가 처리로부터 네트워크에서 계산된 지연을 고려하여 그 외에는 최적의 경로가 유지될 수 있도록 신호가 간섭 영역을 통해 이동하는 데 충분히 강건해질 수 있다.

간섭 및 기상 조건 정보는 본 명세서에서 신호 송신 특성의 예로서 언급될 수 있다.

통신 성상도(8) 내의 모든 위성이 리피터 구성으로 동작하는 것이 필수적인 것은 아니다. 일부 위성은 재생 구성으로 동작할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 환경 조건 또는 특정 범위 내에 있는 인접한 위성들의 일시적인 이용 가능성과 같은 소정의 제약으로 인해 필요하다. 재생 위성은, 경로 전환 동작이 수행될 수 있는 게이트웨이를 나타낼 수 있다.

이러한 상황에서, 최적의 경로는, 리피터 구성으로 신호를 라우팅할 수 있는 위성의 시퀀스에 있는 위성의 수를 최대화하고 재생 구성으로 동작하는 위성의 수를 최소화하는 경로일 수 있다. 이러한 최적화는 전체 레이턴시를 감소시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 레이턴시가 감소할 수 있도록 리피터 구성으로 동작하는 위성의 수를 최대화하는 것이 바람직하다. 위성이 리피터 구성으로 동작하는 경우, 위성 자체는 신호 라우팅 결정을 행하기 위해 온보드 처리를 수행하는 능력을 필요로 하지 않으며, 이는 이러한 문맥에서 처리 모듈(2)에 의한 이러한 신호 라우팅의 성능을 유리하게 한다.

신호를 송신기 지상국(6)으로부터 통신 성상도(8)를 통해 최적의 경로를 나타내는 위성의 시퀀스에 있는 제1 위성으로 송신함에 따라, 제1 위성은, 지구 주위의 자신의 궤도에 의해, 제2 위성의 궤도에 따라 특정 시각에 특정한 제2 위성에 대한 접속성을 갖도록 구성된다. 이와 같이, 제1 위성으로의 신호 송신의 타이밍은, 특히 제1 위성이 자신의 고유한 신호 라우팅 결정을 행하지 않는 투명한 리피터 구성으로 동작하는 경우에, 제1 위성에 의해 신호가 중계되는 제2 위성을 결정한다. 유사하게, 제2 위성으로의 신호 송신의 타이밍은, 이어서, 특히 제2 위성이 자신의 고유한 신호 라우팅 결정을 행하지 않는 투명한 리피터 구성으로 동작하는 경우에, 제2 위성에 의해 신호가 중계되는 제3 위성을 결정한다.

통신 성상도(8)를 통한 경로에 있는 위성들 중 어느 것도 신호 라우팅을 위한 온보드 처리를 포함하지 않는 경우, 이에 따라, 통신 성상도(8)를 통한 특정 경로는 위성의 시퀀스의 제1 위성에 각각 연관되며, 최적의 경로의 결정 결과는 송신기 지상국(6)에 의해 신호를 최적의 제1 위성으로 송신하는 것이다.

송신기 PoP(4)가 복수의 상이한 송신기 지상국(6)과 관련되어 있는 상황에서, 처리 모듈(2)은, 신호 경로의 최적화에 기초하여 PoP(4)로부터의 송신 자체가 제어되게끔, 최적의 제1 위성에 기초하여 통신 성상도(8)에 신호를 송신하는 데 사용되어야 하는 최적의 송신기 지상국을 고려하도록 최적화 알고리즘을 확장할 수 있음을 이해할 것이다.

전술한 예의 수정예에서, 통신 성상도의 구성은, 제1 위성이 통신 성상도(8)에 있는 위성들의 궤도에 의존하여 특정 시각에 복수의 제2 위성과 접속되도록 하는 것일 수 있다. 제1 위성이 리피터 모드에서 동작하고 있는 경우, 제1 위성은 제2 위성들 중 어느 것이 제1 위성으로부터 신호를 수신해야 하는지에 대한 결정 또는 선택을 행할 필요가 없으므로, 제1 위성은 신호를 복수의 제2 위성의 각각에 송신할 수 있다. 이는 통신 성상도(8)의 후속 위성들에도 동일하게 적용된다. 따라서, 이 구성에서, 신호가 다수의 병렬 경로를 통해 수신기 지상국에 도달할 수 있고, 수신기가 다수의 신호를 수신할 수 있음이 명백하다. 이 상황에서, 수신기 PoP(5)에 연관된 처리 모듈(3)은, 최적의 경로를 통해 송신된 다수의 수신된 신호 중 신호를 추출하도록 구성된다.

수신기 처리 모듈(3)은, 예를 들어, 수신기 지상국(7)에 의해 수신된 신호들을 각 송신 경로를 따라 최종 위성들을 나타내는 상이한 위성과 구별할 수 있으며, 이 경우, 경로의 최종 위성, 즉 수신기 지상국(7)에 다운링크를 제공하는 위성은 특정 송신 경로를 나타낸다.

위성간 링크들의 순열에 기초하여 통신 성상도(8)를 통해 더욱 복잡한 송신 경로가 존재하는 경우, 최종 위성의 식별만으로는 송신 경로를 식별하는 데 충분하지 않을 수 있으며, 예를 들어, 성상도를 통한 다수의 송신 경로가 다운링크 전에 수렴하는 경우에 해당한다. 위성들의 위성간 링크는, 벤트-파이프 모드에서 동작하므로, 송신 경로를 정의하는 송신 신호에 어떠한 정보도 도입하지 않으며, 이는 수신된 신호만으로는 송신 경로를 결정할 수 없음을 의미한다.

그러나, 일부 실시형태에서, 송신 경로는, 후술하는 바와 같이 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 각 위성에서의 신호 송신에 적용되는 특정한 가중치 부여 기법으로부터 식별될 수 있다.

통신 성상도(8)에 있는 위성들의 궤도를 제어하고 추적하는 것에 더하여, 일부 실시형태에서, 네트워크 관리 모듈(11)은, 위성이 특정한 시각에 두 개 이상의 다른 위성에 대하여 이용 가능한 접속성을 갖는 상황에서 위성에 특정한 라우팅 제약을 부과할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 관리 모듈은, 수신된 신호의 75%를 이용 가능한 목적지 위성들 중 하나로 송신하고 수신된 신호의 25%만을 다른 이용 가능한 목적지 위성으로 재송신하도록 위성을 제어할 수 있다. 가중치는, 최적화 알고리즘의 일부로서 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)에 의해 결정되고 네트워크 관리 모듈(11)에 제공된다. 이러한 가중치 또는 제어 신호를 대역폭 할당의 사용에 동일하게 적용하여 수신기에서의 필터링에 의해 최종 신호 분리가 수행될 수 있음을 이해할 것이다.

이러한 가중치 부여 기법은, 신호의 콘텐츠가 해당 신호의 진폭 또는 주파수를 제외하고는 변하지 않으므로 송신 위성에 의해 적용되는 어떠한 추가적인 레벨의 신호 처리도 필요로 하지 않으며, 결과적으로 위성은 벤트-파이프 모드에서 동작하는 동안 인입 신호를 분할할 수 있다. 신호 가중치 부여 기법은, 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 또는 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)로부터 직접 수신기 PoP(5)의 처리 모듈(3)에 제공될 수 있고, 수신된 신호 진폭/주파수에 기초하여, 신호 송신 경로가 수신기 처리 모듈(2)에 의해 식별될 수 있다. 이에 따라, 복수의 수신 신호 중 최고 진폭을 갖는 신호의 레벨은 가중 인자들의 최고 곱을 갖는 경로를 통해 송신된 것으로서 식별될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 이는 일부 실시형태에서 최적의 송신 경로를 나타낼 수 있다.

전술한 실시형태는 송신기 지상국(6)으로부터 수신기 지상국(7)으로의 단일 신호의 송신에 관련하여 설명되었지만, 다중화 기법을 사용하여 다수의 신호가 송신될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이 구성에서, 송신기 PoP(4)의 프로세서 모듈(2)은, 예를 들어, 시분할 또는 주파수 분할 등의 공지된 다중화 기법을 사용하여 통신 성상도(8)를 통해 동일한 최적의 경로에 걸쳐 다수의 신호를 단일 송신으로 다중화하는 것이 적절한지 또는 가능한지를 결정한다. 이러한 다중화 옵션이 이용 가능하다면, 다중화 기법을 정의하는 정보는, 수신기 처리 모듈(3)이 요구되는 신호를 추출할 수 있도록, 각 송신 단위로 또는 모든 미래 송신에 대한 다중화 기법을 일회성 확립하는 것으로서만, 신호 송신 전에 수신기 지상국(7)으로 송신된다. 이러한 다중화 기법이 이용 가능하지 않거나 적절하지 않은 경우, 통신 성상도(8)를 통해 각각의 복수의 경로를 통해 복수의 신호를 동시에 병렬로 송신할 수 있다. 이 경우, 송신기 처리 모듈(2)은, 처리 모듈(2)에 의해 최고 우선순위로 결정되는 정보가 예를 들어 최저 레이턴시를 갖는 경로에 걸쳐 송신되고, 우선순위가 낮은 정보에는 상이한 경로가 할당될 수 있게끔, 우선순위 기법에 따라 특정한 송신 경로를 선택하도록 동작한다. 우선순위는 송신기 처리 모듈(2)에 신호 송신을 요청하는 경우 사용자에 의해 포함될 수 있거나, 또는 다른 경우에, 송신기 처리 모듈(2)은, 플래그 또는 키워드와 같은 정보에 기초하여 또는 송신될 정보에 포함되어 존재하는 특정한 데이터 유형에 기초하여 자신의 고유한 우선순위를 자동으로 결정할 수 있다. 상이한 경로를 통해 송신되는 신호는, 전술한 바와 같이 특정 콘텐츠에 대하여 요구되는 암호화 레벨, 통신 조건, 상이한 주파수 채널 등에 의존하여 상이한 송신 기법으로 송신될 수 있다.

일부 실시형태에서, 예를 들어 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 가중치 부여 기법을 이용하여 병렬 송신을 제어함으로써, 도 1에 도시된 단일 지상국(7)이 아니라 다수의 수신기 지상국으로 신호가 송신될 수 있다. 이는, 예를 들어, 뉴욕의 증권 거래소에서 런던과 도쿄의 증권 거래소로 신호를 송신해야 하는 경우에 적합할 수 있다. 이 경우에, 복수의 최적의 경로는 전술한 바와 동일한 기술을 이용하여 결정될 수 있는데, 예를 들어, 하나는 뉴욕에서 런던으로 향하는 것이고, 하나는 뉴욕에서 도쿄로 향하는 것이지만, 더욱 복잡한 라우팅도 본 발명의 범위 내에 속한다. 그러한 2개의 경로는, 예를 들어, 대서양 위를 공전하는 통신 성상도의 한 섹션에 대하여 중첩될 수 있고, 런던 다운링크로 향하며 또한 도쿄 다운링크에 도달하기 위한 아시아 송신 섹션으로 향하는 경로로 유럽 위를 공전하는 특정한 투명 또는 재생 게이트웨이 위성에서 50%/50%로 또는 다른 비율로 신호 송신이 분할될 수 있음을 이해할 것이다. 재생 게이트웨이 위성의 경우, 런던에 의해 수신되는 신호의 일부만이 도쿄로 또한 포워딩되도록 필터링도 수행될 수 있지만, 다중화 기법에 의해 두 개의 독립적 신호가 두 개의 목적지에 송신될 수도 있다. 대안으로, 정보가 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)로부터 별도의 지상 링크를 통해 두 개의 개별 송신기 지상국으로 송신되는 것을 필요로 하는 두 개의 완전히 개별적인 송신 경로가 선택될 수 있다. 다른 일 실시형태에서는, 동일한 데이터가 수신국 모두에 송신되고, 관련 데이터만이 해당 수신기에 대해 추출된다.

전술한 실시형태에서, 하나 이상의 최적의 경로를 결정한 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)은, 수신기 처리 모듈(3)이 요구되는 복조 또는 역다중화를 수행할 수 있도록 송신기 지상국(6)과 수신기 지상국(들)(7) 간의 신호 송신에 앞서 다중화된 또는 병렬 신호에 대한 라우팅 기법 또는 개별 신호의 라우팅에 상관없이 라우팅 정보를 하나 이상의 수신기 PoP(5)에 공급한다.

전술한 바와 같이, 네트워크 관리 모듈(11)로부터 수신되는 정보에 기초하여 통신 성상도(8)의 즉각적인 구성을 결정할 수 있으며, 이는 신호 송신 동안 통신 성상도(8)의 구성이 크게 변하지 않을 것으로 예상되는 단기 송신에 적합할 수 있어서, 필요한 송신이 완료될 때까지 최적의 경로가 "최적"의 상태를 유지하는 것을 보장한다. 그러나, 소정의 응용분야에서는 더욱 긴 지속 기간의 송신 또는 연속 링크의 확립을 요구할 것이며, 이러한 경우, 최적이라는 특정 경로의 상태는, 신호 송신이 수행되는 시간의 일부 동안에만 존재하지 않을 수도 있음을 이해할 것이다.

일부 실시형태에서, 처리 모듈(2)은, 통신 성상도(8)의 상태에 대한 규칙적인 업데이트를 얻도록 네트워크 관리 모듈(11)과 연속적으로 또는 주기적으로 통신하여, 이에 따라 최적화 알고리즘을 업데이트할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 업데이트는 실시간으로 수행될 수 있어서, 최적의 성능을 유지하도록 신호 송신 경로를 실시간으로 전환한다.

다른 실시형태에서, 네트워크 관리 모듈(11)은 통신 성상도(8)에 연관된 현재 위치와 궤도 정보를 처리 모듈에 제공할 수 있어서, 처리 모듈(2)은 이러한 네트워크 관리 모듈(11)로부터의 정보에 액세스하기보다는 통신 성상도(8) 구성을 국부적으로 예측할 수 있지만, 네트워크 관리 모듈(11)에 의한 검증은, 처리 모듈(2)의 예측이 정확하다는 것을 체크하도록 주기적으로 수행될 수 있다. 일부 위성은, 동작 중단되거나 고장나고, 또는 다른 위성으로 교체되어, 네트워크 관리 모듈(11)과의 통신 때까지 처리 모듈(2)에 알려지지 않은 방식으로 통신 성상도(8)의 구성이 변경될 수 있다.

최적의 신호 송신 경로의 결정은, 송신기로부터 수신기로 신호 송신이 요청될 때 수행될 수 있지만, 본 발명의 실시형태의 방법들의 동일한 원리를 미래에 예정된 신호 송신을 위한 통신 링크의 식별 및 확립에 적용하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 본 발명의 기술은, 통신 링크가 성상도 구성의 변경에 적응할 수 있게 하고 및/또는 간섭원, 가변적인 레이턴시 등을 고려할 수 있게 하는 통신 링크의 전환과 실시간 업데이트에 의해, 두 개 이상의 지점 간의 연속적 통신 링크의 유지보수를 가능하게 한다.

또한, 최적의 신호 송신 경로의 결정은 이전 통신이 이미 진행되고 있는 동안 수행될 수 있으며, 이때, 미래 통신을 위한 링크를 준비하는 데 지연이 없다. 이러한 실시형태에서, 처리 모듈(2)은 송신할 신호를 준비하고 동시에 라우팅 알고리즘을 수행할 수 있다.

전술한 실시형태는 위성의 성상도에 관하여 설명되었다. 대체 실시형태에서, 위성들은 고 고도 플랫폼(HAP)으로 완전히 또는 부분적으로 대체될 수 있다. HAP는, 지상 기상 시스템보다 충분히 높은 통상적으로 지구 위 20,000m의 고도에서 동작하는 장기 무인 항공기(UAV)이다. Airbus Defense and Space Limited가 개발한 태양광 기반 UAV인 Zephyr 차량이 일례이다. Zephyr는, 며칠 동안 태양광 발전으로 자율적으로 또한 독점적으로 비행할 수 있으므로, 저렴한 비용으로 광역에 지속적으로 존재할 수 있으며, 통상적인 송신 범위는 300km이다.

HAP는, 도 1의 통신 성상도(8)에서 애셋으로서 사용될 때, 전술한 위성과 동일한 방식으로 투명한 구성으로 동작될 수 있지만, 위성과 마찬가지로, 재생 모드에서 통신 성상도(8)의 일부 HAP를 동작시킬 수 있다.

통신 성상도(8)에서 사용될 때의 HAP와 위성 간의 주요 차이점은 HAP가 동작하는 고도이다. 이것은 통상적으로 위성의 고도보다 낮아서, 결국, HAP는, 통상적으로 지구 표면에 비해 시야가 줄어들기 때문에 위성보다 짧은, 지구 표면 상으로의 투영으로서 측정되는 단거리 통신에 적합하다.

그러나, 단거리 통신의 경우, HAP 구성은, 충분히 낮은 레이턴시 링크가 자유 공간 HAP간 통신을 통해 확립될 수 있도록 충분한 능력을 가질 수 있으며, 저 고도는, 업링크와 다운링크에 요구되는 축소된 거리로 인해 위성 링크를 통해 달성되는 링크보다 잠재적으로 낮은 전체 레이턴시를 나타낼 수 있다. 그러나, 지구 및 다른 고 고도 통신 시스템과의 더욱 큰 근접성으로 인해 더욱 많은 간섭원을 고려하는 것이 잠재적으로 필요하다.

고도가 감소된 결과, HAP의 상승은, 위성의 상승보다 낮을 수 있고, 예를 들어, 지상국에 비해 2° 내지 3°만큼 낮을 수 있으며, 이는 특정 송신기 또는 수신기 지상국(6, 7)의 커버리지를 최대화한다. 또한, HAP의 위치는 위성의 궤도에 비해 상대적으로 정적인데, 이는 최적화 알고리즘의 기초로서 사용되는 기하학적 구조를 안정화한다. RF 또는 광 (레이저) 링크 또는 조합을 사용할 수 있다.

따라서, HAP와 위성 모두에 연관된 이점이 있으며, 일부 실시형태에서는, HAP와 위성을 모두 사용하는 하이브리드 통신 성상도를 이용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이 구성은 HAP를 고 고도 위성에 대한 브리지로서 사용함으로써 업링크 및 다운링크 단계를 용이하게 할 수 있지만, 추가 실시형태에서, 송신기 PoP(4)의 처리 모듈(2)은 이용 가능한 또는 필요로 하는 송신 거리에 따라 송신 경로 상의 HAP 또는 위성 간에 선택을 행할 수 있음을 이해할 것이다.

예를 들어, 사용되는 통신 성상도(8)는, 성상도의 확립에 연관된 복잡성 및 연관된 비용으로 인해 비교적 적은 수의 위성과 비교적 많은 수의 HAP를 가질 수 있고, HAP가 없는 경우에는, 위성이 예를 들어 송신기 지상국(6)의 범위 내에 들어오길 기다리는 것에 연관된 일부 상황에서 지연이 있을 수 있다. 이러한 상황은 통신 성상도(8)에 위성이 충분히 존재한다면 완화될 수 있지만, 지구 상의 특정 송신기 지상국(6)의 위치보다 높은 영역을 포함하는 서비스 영역을 갖도록 제어될 수 있는 HAP를 사용함으로써 이러한 상황을 완화할 수도 있고, 이러한 송신기 지상국은 이어서 해당 신호를 더 높은 궤도로 중계한다. 위성 링크는, 일단 더 높은 궤도에 도달하면, 장거리 송신에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태와 함께 사용하기 위한 HAP 기반 통신 성상도(8)는, 세 가지 유형의 HAP 페이로드, 즉, 벤트-파이프 아키텍처에 따라 동작하는 HAP간 링크와 두 개의 안테나를 갖는 점대점 페이로드, 항공기간 페이로드(위성간 링크와 유사), 및 항공기 대 지상 링크를 포함한다. 페이로드는 지상 기반 네트워크 관리 모듈(11)과의 접속을 통해 위치 유지(station keeping)를 수행한다.

일 구현예에서, 전술한 3가지 유형 각각의 HAP는, 뉴욕시와 시카고 간의 접속을 유지하면서 낮과 밤에 자율적으로 비행하도록 구성된다. 총 경로 길이의 일례는, 그 두 도시 간의 측지 길이인 1,132km에 비해 1,158km이다. 측지 경로 길이로부터의 26km의 편차는 위성 성상도로 유지될 수 있는 것보다 잠재적으로 작다.

또한, HAP를 사용하여 송신기 및 수신기 PoP(4, 5) 및 이들의 각자의 지상국(6, 7) 간의 지상 링크를 대체할 수 있다. 이것은 큰 유연성을 가능하게 하고 마이크로파 타워의 비용이나 복잡성을 잠재적으로 피할 수 있다. HAP의 위치는 네트워크 관리 모듈(11)에 의해 제어될 수 있으므로, 예를 들어, 예정된 통신이 서비스 제공될 수 있음을 보장하도록 필요 시 하나 이상의 HAP를 이동시킴으로써, HAP를 사용하여 네트워크를 신속하게 확장할 수 있다. 지상파 마이크로파 타워를 회피하는 것은, 신호가 짧은 경로 길이로 지형 위에서 송신될 수 있으므로 신호가 복잡한 지형에 걸쳐 송신되는 경우에 특히 유리할 것이다. 이러한 구현예들에서, 송신기 및 수신기 PoP(4, 5)는, HAP와 직접 송수신할 수 있는 로컬 송신기 및 수신기 지상국(6, 7)을 포함할 수 있다.

요약하자면, HAP 기반 시스템은, 단거리에 대한 모든 위성 해결책보다 저렴하며, 또한, 쉽게 업그레이드될 수 있다. 반면, 위성은 유지보수 및 운영 비용을 덜 필요로 한다. 양측 시스템 모두는 필요 시 (몇 분 내지 몇 일까지) 접속을 빠르게 확립할 수 있는 반면, 기존의 섬유/마이크로파 타워 해결책은 구축하는 데 몇 년이 걸릴 수 있다.

도 2는 전술한 유형의 송신기 PoP의 처리 모듈에 의해 수행되는 바와 같이 본 발명의 실시형태에 따른 신호 라우팅 방법을 도시한다.

단계 S1에서, 처리 모듈은, 처리 모듈에 연관된 송신기 지상국으로부터 하나 이상의 수신기 지상국으로 정보를 송신하라는 요청 또는 명령어를 수신한다. 송신될 정보 및 그 정보의 의도된 목적지(들)를 포함하는 것에 더하여, 요청 또는 명령어는, 또한, 송신 타이밍, 주파수 채널이나 요구되는 서비스 품질 등의 바람직한 송신 기법, 요구되는 보안 레벨, 및 송신될 정보가 전달되는 바람직한 통신 성상도 등의 송신의 세부 사항을 특정할 수 있다. 요청 또는 명령어가 이 정보를 포함하지 않으면, 이 정보는 처리 모듈에 의해 자동으로 결정될 수 있다.

단계 S2에서, 처리 모듈은, 바람직한 통신 성상도에 연관된 또는 미리 구성된 설정에 기초하여 관리 모듈에 의해 선택된 통신 성상도에 연관된 네트워크 관리 모듈로부터의 접속 데이터를 요청한다. 처리 모듈은 알려진 균일한 자원 로케이터에 액세스함으로써 네트워크 관리 모듈과 통신한다. 요청된 접속 데이터는, 하나 이상의 시점에서 통신 성상도 내의 애셋 간의 이용 가능한 접속을 정의하는 정보를 포함하고, 네트워크 관리 모듈로부터 처리 모듈에 의해 다운로드된다.

단계 S3에서, 처리 모듈은, 송신기 지상국으로부터 통신 성상도를 통한 신호 송신을 위한 최적의 경로를 나타내는, 통신 성상도의 애셋들의 시퀀스를 결정한다. 최적의 경로는, 전술한 바에 기초하여 결정될 수 있고, 단계 S1에서 수신된 정보에 더하여, 수행될 특정 최적화에 따라, 단계 S2에서 수신될 수 있는 다음에 따르는 정보 유형, 즉, 고정된 시각에서의 통신 성상도의 애셋의 위치, 통상 성상도에 투영된 애셋의 움직임, 기상학적 정보 및/또는 간섭 정보를 포함하는 송신 특성 중 하나 이상을 사용한다.

단계 S4에서, 최적화 공정이 완료되면, 처리 모듈은, 단계 S1에서 수신된 송신 세부 사항에 기초하여 하나 이상의 수신기로의 요청된 정보의 송신을 개시한다. 개시는, 처리 모듈에 의해 결정된 송신 포맷으로 처리된 요청된 정보를 포함하는 적절한 신호의 송신 및 송신기 지상국으로의 송신을 포함하고, 송신기 지상국은, 신호를 단계 S3에서 식별된 최적의 경로 상에 있는 결정된 애셋들의 시퀀스의 제1 애셋에 송신하도록 제어된다. 단계 S4에서, 수신기는, 또한, 관련 신호를 수신 및 추출하게끔 스스로 준비할 수 있도록 접속 세부 사항을 수신한다.

사용된 송신 프로토콜의 요건에 따라, 처리 모듈에 의해 수신기로부터 확인응답 메시지를 수신함으로써 (레이턴시 측정을 포함하는) 성공적인 송신을 확인할 수 있다. 확인응답은, 초기 신호와 동일한 경로를 통해 또는 대안인 우선순위가 낮은 경로를 통해 송신될 수 있다. 성공적인 확인응답의 결정에 응답하여 또는 미리 결정된 기간에 후속하는 성공적인 송신의 가정에 응답하여, 처리 모듈은, 추가 송신이 예정되어 있다면 단계 S1, S2, 또는 S3 중 임의의 단계로 복귀한다. 추가 예정은, 미래의 시점에서 발생하는 새로운 신호 송신을 나타낼 수 있고, 또는 송신될 초기 정보에 연관된 데이터를 나타낼 수 있으며, 이러한 정보는 연속 스트림이라기보다는 규칙적인 간격으로 송신된다. 추가 송신이 예정되어 있지 않으면, 공정이 종료된다(S5-아니오). 단계 S1에서 수신된 정보에 기초하여, 추가 송신이 예정되어 있는지에 대한 결정을 단계 S5에서 수행한다. 단계 S5(S5-예)에서 긍정적인 결정에 후속하는 이용 가능한 옵션은 점선으로 도시되어 있다.

처리 모듈은, 단계 S1로 복귀하기 위해, 단일 송신 동작을 완료하였으며, 신호 송신에 대한 추가 명령어를 기다리고 있다.

단계 S4에서 단계 S2로 복귀하는 경우, 처리 모듈은, 예정된 송신 그룹에 대한 명령어를 미리 수신하였고, 예를 들어, 레이턴시, 성상도 구성 등의 변동을 허용하도록 최적의 경로의 결정의 업데이트를 수행하고 있다. 결정은 네트워크 관리 모듈로부터의 새롭게 요청된 정보에 대해 수행된다.

단계 S4에서 단계 S3으로 복귀하는 경우, 처리 모듈은, 네트워크 관리 모듈로부터의 새로운 접속성 정보에 기초하는 것이 아니라 단계 S2에서 이전에 수신된 정보에 기초하여 최적의 경로의 결정의 업데이트를 수행하고 있다. 이러한 정보는 성상도에서 자산의 움직임의 투영을 나타낼 수 있다.

일부 실시형태에서, 처리 모듈이 최적의 경로에 관한 정보를 네트워크 관리 모듈에 제공하는 추가 공정은, 단계 S3과 단계 S4 사이에서 또는 단계 S3과 단계 S4의 일부로서 발생할 수 있다. 이러한 정보는, 가중치 부여 정보, 특정 스케줄에 따라 통신 성상도의 재생 애셋에 적용될 정보의 제어 또는 전환, 또는 다중화 기법 등의 송신 세부 사항에 관한 수신기 지상국으로 포워딩하기 위한 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이들 실시형태의 수정예에서, 수신기 지상국에 제공될 정보는 네트위크 관리 모듈을 통과하지 않고 프로세서로부터 제공될 수도 있다.

일부 실시형태에서, 처리 모듈은 도 2에 도시된 방법의 다수의 인스턴스를 동시에 수행하도록 동작 가능하다. 예를 들어, 단계 S4 또는 단계 S5가 수행되고 있는 동안 단계 S1, S2, 또는 S3 중 임의의 단계를 수행할 수 있어서, 사전 신호 송신이 수행되고 있는 동안 새로운 링크가 구성될 수 있다.

수행될 특정 라우팅 알고리즘은, 예상 통신 거리, 신호가 송신될 통신 성상도의 성질, 환경 조건, 상충되는 통신 성상도의 존재, 송신될 신호의 수, 수신기 목적지의 수, 및 요구되는 최적화 파라미터를 포함하는 다수의 인자에 의존하며, 본 발명의 실시형태가 이에 따라 동작하도록 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 전술한 실시형태의 호환가능한 특징부들은, 청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 속하는 구성 및 동작 방법에 도달하도록 조합될 수 있다.

Claims (15)

1. 복수의 애셋(asset)을 포함하는 통신 성상도를 통해 신호의 송신을 구성하도록 처리 모듈에 의해 수행되는 신호 라우팅 방법으로서,
   상기 처리 모듈에 연관된 송신기 지상국으로부터 상기 통신 성상도를 통해 수신기 지상국으로 신호를 송신하라는 명령어를 수신하는 단계;
   상기 통신 성상도의 애셋 간의 이용 가능 접속을 정의하는 접속 데이터를 요청하여 네트워크 관리 모듈로부터 취득하는 단계로서, 상기 접속 데이터는 환경 제약 및 애셋 위치를 정의하는 정보를 포함하는, 단계;
   환경 제약 및 애셋 위치를 정의하는 상기 정보에 기초하여, 상기 애셋이 리피터 구성으로 작동 가능한지 또는 재생 구성으로 작동해야 하는지 여부를 결정하는 단계;
   취득된 상기 접속 데이터를 사용하여, 상기 송신기 지상국으로부터 상기 수신기 지상국으로 상기 신호를 송신하도록 상기 통신 성상도를 통한 최적의 경로를 결정하는 단계; 및
   상기 최적의 경로를 나타내는 애셋의 시퀀스 내의 제1 애셋으로의 송신을 위해 상기 신호를 상기 처리 모듈로부터 상기 송신기 지상국으로 송신하는 단계를 포함하되,
   상기 통신 성상도의 애셋의 유형은 저 지구 궤도(Low Earth Orbit: LEO)로 구성된 위성 및 고 고도 플랫폼(high altitude platform: HAP)을 포함하고,
   상기 리피터 구성으로 동작하는 시퀀스의 애셋의 수가 최대화되고 상기 재생 구성으로 동작하는 시퀀스의 애셋의 수가 최소화되는, 신호 라우팅 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호가 상기 통신 성상도를 통해 송신되도록 상기 처리 모듈이 패킷화 동작, 프레이밍 동작 및 변조 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는, 신호 라우팅 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 신호를 상기 처리 모듈로부터 상기 송신기 지상국으로 송신하는 단계는, 마이크로파 송신을 이용하는 하나 이상의 지상 네트워크 노드를 통한 송신을 포함하는, 신호 라우팅 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 접속 데이터를 취득하는 단계는, 상기 애셋의 위치를 정의하는 위치 데이터를 취득하고 상기 애셋에 대한 상대적 위치 데이터에 기초하여 상기 애셋 간의 이용 가능 접속을 결정하는 단계를 포함하는, 신호 라우팅 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 위치 데이터는,
   미리 결정된 기간에 걸쳐 상기 통신 성상도의 구성을 정의하는 미리 결정된 정보, 및/또는
   상기 애셋의 실시간 위치
   로부터 취득되고; 그리고
   상기 최적의 경로의 결정은, 상기 최적의 경로가 애셋 위치의 변동에 응답하여 전환되도록, 시간 경과에 따른 상기 통신 성상도의 구성의 변동을 고려하지 않는 방식으로 수행되는, 신호 라우팅 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 접속 데이터를 취득하는 단계는, 애셋 간의 가시선 접속성을 정의하는 정보 및 가시선 접속성을 갖는 애셋 간에 존재하는 신호 송신 특성을 취득하는 단계를 포함하는, 신호 라우팅 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 신호 송신 특성은 간섭 및/또는 기상학적 영향을 나타내는, 신호 라우팅 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 최적의 경로는,
   상기 송신기 지상국과 상기 수신기 지상국 간의 최단 경로 길이 및/또는 레이턴시,
   상기 수신기 지상국에 제공될 수 있는 최고 신호 세기 또는 신호대 잡음비, 및
   상기 송신기 지상국과 상기 수신기 지상국 간의 경로에 있는 위성의 최저 수
   중 하나 이상을 더 나타내는, 신호 라우팅 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 최적의 경로에서의 결정된 상기 애셋의 시퀀스의 애셋의 유형은, 상기 시퀀스의 애셋 간의 거리에 따라 결정되는, 신호 라우팅 방법.
10. 제1항에 있어서, 복수의 주파수 채널에 각각 연관된 신호의 송신을 위한 복수의 최적의 경로를 결정하는 단계를 포함하는, 신호 라우팅 방법.
11. 제1항에 있어서,
    신호를 송신하기 위한 복수의 최적의 경로를 결정하고, 상기 복수의 최적의 경로의 각각에 걸친 통신에 적용될 신호 가중치를 결정하는 단계; 및
    상기 통신 성상도를 제어하도록 상기 가중치를 상기 네트워크 관리 모듈에 송신하는 단계를 포함하는, 신호 라우팅 방법.
12. 제1항에 있어서, HAP는 송신기 지상국보다 2° 내지 3° 위의 높이에서 동작하도록 구성되고, 및/또는 위성은 송신기 지상국보다 5° 위의 높이에서 동작하도록 구성된, 신호 라우팅 방법.
13. 원격통신 모뎀으로서,
    처리 모듈;
    정보를 송신기 지상국으로 송신하도록 구성된 신호 송신기; 및
    네트워크 관리 모듈과 통신하기 위한 수단을 포함하되,
    상기 처리 모듈은, 상기 원격통신 모뎀을 제어하여 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 신호 라우팅 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 실행하도록 구성된, 원격통신 모뎀.
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