KR19980025189A - 위성 기반 통신 시스템의 적응성 루팅을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

위성 기반 통신 시스템의 적응성 루팅을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR19980025189A
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휴벨 딘 폴 반덴
브렌트 매튜 맥카이
브레들리 로버트 셰퍼
제임스 윌리엄 주니어 비숍
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빈센트 비.인그라시아
모터로라 인코포레이드
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Abstract

위성 기반 통신 시스템(30)에서, 통신 링크(23-25)의 실시간 모니터링 및 특정 링크(23,25)에서의 문제점을 극복하기 위한 이어지는 적응화는, 상태를 변화시키도록 적응화될 수 있는 능력을 갖춘 통신 시스템(30)을 제공한다. 위성 기반 통신 시스템(30)은 지면 스테이션(14)과 우주 기반 위성 스위치(11) 사이에 통신 링크(23,25)를 개설하는 개선된 방법을 제공하도록 적응화될 수 있다. 공통의 지상 기반 통신 노드는 인텔리전트 스위치(14)로 대체된다. 인텔리전트 우주 기반 스위치(11) 사이의 링크(20,21), 인텔리전트 지상 기반 스위치(11)사이의 링크(24) 및, 인텔리전트 우주 기반 스위치와 인텔리전트 지상 기반 스위치(14)사이의 링크를 사용하여 교체 링크가 개설된다. 인텔리전트 지상 기반 스위치(14)의 제어기(54)는 고장, 과부하 및 기타의 상태에 시스템이 자동적으로 적응화될 수 있도록 한다.

Description

위성 기반 통신 시스템의 적응성 루팅을 위한 방법 및 장치
[발명의 분야]
본 발명은 위성 통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적응성 통신 루트를 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
종래의 우주 경유(space-borne) 통신 시스템은 우주 세그먼트를 형성하는 위성 매체와 지면 세그먼트를 형성하는 지상 성분으로 구성되어 임의의 지상 근접 위치에서 다른 지상 근접 위치로의 통신을 용이하게 한다. 통상의 통신 시나리오에서, 테이터 및/또는 음성이 될 수 있는 메세지는, 최초 지상 근접 사용자로부터, 어쩌면 중간 우주 링크를 경유하여, 지면 스테이션을 통해 우주 세그먼트로, 다음에 우주 세그먼트의 다중 요소를 통하고, 마지막으로 제 2 지면 스테이션을 경유하여 지상으로 되돌아오며, 결국 종료 지상 근접 사용자에게로 루팅된다. 이 방법을 확실하게 수행하기 위해서는, 우주 세그먼트를 통해 적어도 하나의 루트가 동작되고 지면 스테이션에 의해 조장된 종료 우주-지면간 링크가 동작되는 것이 중요하다. 우주 세그먼트를 통한 적어도 하나의 루트를 제공하는 것에 실패하거나, 임의의 종료 우주-지면 링크에서의 고장은 지구의 부분들에 대한 접속도 부족을 초래할 것이다.
종래의 시스템 설계에서, 전체 지상 서비스 영역에 대한 접속도는 지면 스테이션에 의해 지원된 능동 우주/지면 링크의 생존력(viability)에 의존한다. 그 링크 내에서의 임의의 고장은 시스템 운영 중단(outage)을 초래할 것이다. 또한, 이런 문제점을 해소하기 위한 종래의 접근법은 너무 복잡할 뿐만 아니라, 중앙 제어 권한에 의해 감독되는 다중 시스템 성분의 능동적인 협력(coordination)을 필요로 한다.
궤도 위성의 콘스텔레이션을 사용하는 다중 위성 통신 시스템에서는, 초기의 콘스텔레이션 집단의 고려나 위성 고장에 기인하여 구멍이 존재할 수 있다. 이들 구멍중 하나가 지면 스테이션 영역을 커버할 때, 그 영역에 대한 접속도는 상실된다.
현존하는 시스템 설계는, 우주-지면간 링크를 구현하는 위성의 제한된 자원(안테나 등) 때문에, 한정된 수의 지면 스테이션이 단일 위성의 풋프린트(pootprint)내에 배치될 수 있도록 지면 스테이션의 위치를 한정한다. 또한, 단일 지면 스테이션의 내부 또는 외부로의 콘스텔레이션 트래픽은 지원된 우주/지면 용량에 의해 제한된다. 이것은 큰 비용을 초래하며 트래픽량 증가에 따라 복잡성을 증가시킨다. 또한, 현존하는 시스템은 패킷당 단가에 대한 고려 때문에 동작을 효율적으로 최적화하는 능력이 한정되어 있다. 이런 점들은 데이터가 전송될 때 참작되지 않는다.
또한, 지구 통신은 공간적으로나 시간적으로 지구 주위에서 균등하게 분포된 형태로 발생하지는 않는다. 종종, 세계의 임의 부분의 통신 시스템에서 기대된 트래픽량은 그날의 시간과 그 주의 어떤 날인지에 크게 의존하여, 비교적 낮은 액티비티의 기간 및 높은 액티비티의 기간을 초래한다. 현재의 글로벌 시스템 설계는 이러한 특징적인 불균형적 시스템 로딩에 의해 유발된 시스템 효율(throughput)의 한계 또는 병목(bottleneck)을 나타낸다. 불행히도, 종래의 위성 네트워크는 본 발명없이 밀집 상태를 완화시키는 능력에 있어 다소 제한된다. 이것은 시스템 설계자로 하여금 피크 로드를 조정할 수 있는 시스템을 지정하거나, 액세스 네트워크 용량을 오랜 시간동안 미사용 상태로 유지하거나, 피크 요구를 지원할 수 없는 제한된 시스템을 설계할 수 밖에 없도록 한다.
따라서, 위성-지면간 무선 주파수 통신 링크의 인터럽트에도 불구하고 글로벌 통신 시스템에서 서비스의 연속성을 유지시키는 방법 및 적합한 장치를 제공하는 것이 사실상 필요하다.
또한, 서비스의 필요한 연속성을 계속 제공하면서 시스템 네트워크의 사실상의 변화의 효과를 최소화할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이 사실상 필요하다.
이하의 상세한 설명 및 청구범위를 도면과 함게 참조하면, 본 발명에 대한 보다 완전한 이해가 가능할 것이다. 도면에서 동일 참조 번호는 전체 도면에서 유사한 항목을 언급하는 것이다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 위성 기반 통신 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 위성 기반 통신 시스템내의 동작하며 지상 기반 링크와 지상-우주간 링크를 제공하는 지상 기반 인텔리전트 스위치인 지면 스테이션의 블록도.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 업링크 리루트 상태가 존재할 때 신호를 루트하는 과정에 대한 흐름도.
도 4는 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 다운링크 리루트 상태가 존재할 때 신호를 루트하는 과정에 대한 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 통신 노드13 : 시스템 제어 센터
14 : 지면 스테이션50,52,56 : 인터페이스
54 : 지면 스테이션 제어기
본 발명은 지면 스테이션과 우주 기반 위성 스위치 사이에 통신 링크를 개선된 방법을 제공하도록 적응화된 위성 기반 통신 시스템을 기술한다. 공통의 지상에 근거한 종료 노드는 인텔리전트 스위치로 대체된다. 인텔리전트 우주 기반 스위치간의 링크와, 인텔리전트 지상 기반 스위치간의 링크 및 , 인텔리전트 우주 기반 스위치와 인텔리전트 지상 기반 스위치간의 링크를 사용하여 교체 링크가 개설된다. 인텔리전트 지상 기반 스위치의 처리기는 시스템이 고장, 과부하 및 다른 리루팅(rerouting) 상태에 자동적으로 적응화될 수 있도록 한다.
양호한 실시예에서, 위성 기반 통신 시스템의 지면 세그먼트는 스위치로 가용되는 인텔리전트 지면 스테이션 및 지상 링크를 사용하여 형성된다. 그러한 시스템에서, 지면 스테이션은 지상 통신 시설을, 우주 경유 백본(backbone)으로 및 우주 경유 백본으로부터 연결시킨다. 종래의 시스템에서, 시스템 사용자간의 모든 통신은 우주 경유 백본에 의해 수행된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 교체 링크 기능(capability)은 인텔리전트 방식으로 지면 스테이션 시설을 함께 연결함으로써 개설된다.
종래 기술에서, 지면 스테이션 요소의 동작은 두 방향으로의 데이터 패킷 이송을 수반한다. 지면 세그먼트에서 우주 세그먼트로의 데이터 이송은 패킷 업링크로 언급되며, 우주 세그먼트에서 지면으로의 데이터 이송은 패킷 다운링크로 언급된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 통신 시스템내의 데이터 이송을 위한 제 3 방향은 지면 세그먼트를 사용하여 개설된다. 데이터 이송을 위한 이 제 3 방향은 지상 교차링크로 불린다. 지상 교차링크에서, 원시 시스템 패킷은 지상 링크를 통해 한 지면 스테이션에서 다른 지면 스테이션으로 이송된다.
종래 기술에서, 지면 엔티티는, 백본(backbone) 패킷의 이송(업링크 및 다운링크)뿐 아니라, 시스템 원시 패킷에서 현존하는 지상 전화망에 호환가능한 형태로의 데이터 변환 또는 호환가능한 형태에서 시스템 원시 패킷으로의 데이터 변환에 대해서도 책임을 진다.
종래 기술의 설계에서, 지면 엔티티에 의해 다운링크 패킷이 수신될 때, 그 지면 엔티티에 대해 의도되지 않은 임의의 패킷은 폐기된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 지면 스테이션은 임의의 목적지에 결합된 모든 다운 링크 패킷을 수용한다. 지면 스테이션 제어기는 어떤 업링크 데이터 패킷이 우주 링크를 통해 루팅되고 어떤 업링크 데이터 패킷이 지상 링크를 통해 루팅되어야 하는 지를 결정한다.
마찬가지로, 종래 기술의 설계에서, 모든 업링크 패킷은 지면 엔티티의 패킷 조정 성분을 통해 위성 링크로 이송된다. 목적 지면/우주 링크에 의해 현재 조정되고 있는 트래픽의 용량 등과 같은, 패킷 목적지 또는 현재 시스템 자원의 한계는 고려되지 않는다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 지면 스테이션 제어기는 지면 스테이션에 통합된다. 이 지면 스테이션 제어기는 업링크 패킷 트래픽을 모니터하고, 현재의 트래픽 흐름, 경제성 및 네트워크 충실 상태와 같은 요인(이것에 한정되는 것은 아님)을 포함하는 우주-지면간 루팅을 결정한다.
또한, 종래 기술의 시스템에서 몇몇 콘스텔레이션 구성은 크로스토그(crosstalk)접속도에 기인한 지나친 지연 또는 지연 부족을 유발할 수 있다. 본 발명은 시스템 사용자에 의해 인지되는 지연이나 대기시간을 최소화하는 수단을 제공한다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 위성 기반 통신 시스템(30)의 블록도를 도시한다. 콘스텔레이션(10)은 통신 위성(11), 시스템 제어기(13) 및 지면 스테이션(14)을 포함한다. 본 발명의 이해를 돕기위해, 도 1에는 2개의 통신 위성만이 도시되어 있지만 더 많은 수가 존재할 수도 있다. 또한, 본 발명의 이해를 돕기위해 도 1에는 2개의 지면 스테이션(14)만이 도시되어 있지만, 더 많은 수가 존재할 수도 있다. 통신 위성(11)은 콘스텔레이션(10)에 의해 제공되는 데이터 통신 링크(20)를 통해 서로 데이터 통신을 한다. 또한 통신 위성(11)은 링크(22,27)를 통해 통신 노드(12)에 연결된다. 통신 위성(11)은 링크(23,25)를 통해 지면 스테이션(14)에도 연결된다.
지면 스테이션(14)은 지구 표면 근처의 여러 위치에 위치한다. 양호한 실시예에서, 모든 지면 스테이션은 항상 작동상태로 유지되는 지상 링크 시설(24)을 통해 서로 접속된다. 이 시설은 종래와 같이 구현되거나 현존하는 지상 시설을 사용하여 여러 지면 스테이션 사이트(sites)를 연결할 수도 있다. 지상 링크(24)는 원시 네트워크 트래픽 조정을 위해 추가 또는 교체 링크로 다루어진다. 링크(24)는 다른 지면 세그먼트 지면 스테이션으로/스테이션으로부터 원시 시스템 패캣을 이송하는데 사용된다. 당업자라면, 링크(24)가 광섬유 케이블, 마이크로웨이브 네트워크, T1 또는 상당하는 다른 전선 네트워크로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
통상, 지면 스테이션(14)는 예컨대 공중 전화망(PSTN)(32) 및/또는 지상 셀룰러 시스템과 같은 지상 시스템에 접속된다. 지면 스테이션(14)은 기본적으로 지상 시스템 사용자와 나머지 회로망 사이의 인터페이스로서 기능한다.
양호한 실시예에서, 시스템(30)은 우주 및/또는 지상 세그먼트의 몇몇 동작을 제어하는 시스템 제어 센터(13)을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 센터(13)는 링크(26)를 통해 우주 세그먼트에 접속된다.
도 2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 위성 기반 통신 시스템내에서 동작하며 지상 링크(24)(도 1)와, 지상 우주-링크(23,25)(도 1)를 제공하는 지상 기반 인텔리전트 스위치인 지면 스테이션(14)(도 1)의 블록도이다.
업링크 인터페이스(50)는 통신 위성(11)(도 1)과의 링크(23,25)(도 1)를 개설하는 메커니즘을 나타내도록 도시된다. 도 2에서 각각의 지면 스테이션(14)은 링크(23,25)(도 1)를 개설하기 위한 단일 업링크 인터페이스(50)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 각각의 지면 스테이션(14)이 수개의 업링크 인터페이스(50)를 포함할 수도 있으므로 지상 스테이션(14)은 한 번에 하나이상의 위성, 예컨대 접근하는 위성 및 후퇴하는 위성과 동시에 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 경로(51)는 업링크 인터페이스(50)와 지면 스테이션 제어기(54) 사이에 데이터 링크를 개설하는 수단을 나타내도록 도시된다. 데이터 패킷은 링크(51)를 사용하여 지면 스테이션 제어기(54)로 이송된다. 또한, 도 2에서 각각의 지면 스테이션(14)은 단일 경로(51)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 지면 스테이션(14)은 수개의 경로를 포함할 수도 있으므로, 하나이상의 업링크 인터페이스(50)가 지면 스테이션 제어기(54)와 한 번에 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다운링크 인터페이스(52)는 통신 위성(11)(도 1)과의 링크(23,25)를 개설하는 매커니즘을 나타내도록 도시된다. 도 2에서 각각의 지면 스테이션(14)은 링크(23,25)(도 1)를 개설하는 단일 업링크 인터페이스(52)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 지면 스테이션(14)은 통상 수개의 다운링크 인터페이스(52)를 포함할 것이므로 지면 스테이션(14)은 한 번에 하나이상의 위성, 예컨대 접근하는 위성 및 후퇴하는 위성과 동시에 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 경로(53)는 다운링크 인터페이스(52)와 지면 스테이션 제어기(54) 사이에 데이터 링크를 개설하는 수단을 나타내도록 도시된다. 데이터 패킷은 링크(53)를 사용하여 지면 스테이션 제어기(54)로부터 수신된다. 또한, 도 2에서 각각의 지면 스테이션(14)은 단일 경로(53)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 지면 스테이션(14)은 통상 수개의 경로를 포함할 것이므로 하나이상의 다운링크 인터페이스(52)가 지면 스테이션 제어기(54)와 한 번에 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
지상 접속 인터페이스(56)는 다른 지면 스테이션(14)(도 1)과의 링크(24)(도 1)를 개설하는 매커니즘을 나타내도록 도시된다. 도 2에서 각각의 지면 스테이션(14)은 링크(24)(도 1)를 개설하기 위한 단일 지상 접속 인터페이스(56)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 지면 스테이션(14)은 통상 수개의 지상 접속 인터페이스를 포함할 것이므로 지면 스테이션(14)은 한 번에 하나이상의 지면 스테이션, 예컨대 적어도 2개의 가장 가까운 이웃 지면 스테이션과 동시에 통신할 수 잇다는 것이 이해될 것이다. 경로(55)는 지상 접속 인터페이스(56)와 지면 스테이션 제어기(54) 사이에 데이터 링크를 개설하는 수단을 나타내도록 도시된다. 데이터 패킷은 링크(56)을 사용하여 지면 스테이션 제어기(14)로 이송되고 지면 스테이션 제어기(14)로부터 수신된다. 또한, 도 2에 각각의 지면 스테이션(14)은 단일 경로(55)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 지면 스테이션(14)은 수개의 경로를 가질 수도 있으므로 하나이상의 지상 접속 인터페이스(56)가 지면 스테이션 제어기(54)와 한 번에 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
지면 스테이션 제어기(54)는 지면 스테이션(14)을 제어하는데 사용된다. 지면 스테이션 제어기(54)는 어떤 데이터 패킷이 링크(23,25)를 통해 이송되어야 할 지를 결정한다. 지면 스테이션 제어기(54)는 링크(51)를 통해 업링크 인터페이스(50)로 방출 데이터 패킷을 이송한다. 지면 스테이션 제어기(54)는 어떤 데이터 패킷이 업링크 인터페이스(50)로 이송되어서는 안되는지를 결정하고 이들 데이터 패킷을 링크(55)를 통해 지상 접속 인터페이스(56)로 이송한다. 지면 스테이션 제어기(54)는 또한 링크(53)를 통해 인입 데이터 패킷을 수신한다. 지면 스테이션 제어기(54)는 또한 링크(55)를 통해 지상 접속 인터페이스(56)로부터 인입 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 인입 데이터 패킷은 예컨대 다른 지면 스테이션이 지면 스테이션(14)에 주어진 데이터 패킷을 수신했을 때 수신될 수 있다. 이것은 지면 스테이션(14)으로의 다운링크에 의한 어떤 문제점이 지면 스테이션(14)으로 패킷을 직접 이송하는 것을 방해했기 때문에 초래된다.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 업링크 리루트(re-route) 상태가 존재할 때의 신호 루팅 과정에 대한 흐름도이다. 업링크 리루트 상태 결정 과정(300)은 예컨대 업링크 데이터가 입수가능할 때 단계(302)에서 시작된다. 단계(304)에서, 지면 스테이션과 우주 기반 스위치 사이의 업링크 통신 채널이 평가된다. 단계(306)에서는 본 발명의 양호한 실시예에서 다른 지면 스테이션과 하나 이상의 지상 접속이 평가된다. 이 단계는 지면 세그먼트의 상태를 결정한다. 이것은 지상 기반 스위치와 지상 기반 스위치간의 통신 링크 모두에 대한 현재 상태 결정을 수반한다. 단계(308)에서는 하나이상의 데이터 패킷의 리루팅을 보증하는 어떤 리루트 상태가 존재하는지를 결정하도록 질문이 수행된다. 리루트 상태는 예컨대, 현재의 트래픽 흐름, 경제성 및 네트워크 충실 상태와 같은 요인에 근거할 수 있다. 리루트 상태가 존재하면, 처리는 단계(310)로 진행하고 하나이상의 데이터 패킷이 지상 루트를 통해 이송되고 과정(300)은 단계(314)에 의해 계속된다. 양호한 실시예에서, 데이터 패킷은 최량의 지상 루트를 통해 이송된다. 최량의 지상 루트는 지연, 단가 및 링크 부하와 같은 변수를 사용하여 결정될 수 있다. 리루트 상태가 존재하지 않으면 처리는 단계(312)로 진행하고 데이터 패킷은 업링크를 통해 이송되며 과정(300)은 단계(314)에 의해 계속된다. 단계(314)에서는 추가 데이터 패킷이 이송될 필요가 있는지를 결정하기 위해 질문이 수행된다. 추가 데이터가 있으면, 과정(300)은 단계(308)로 진행하여 리루트 상태를 다시 평가한다. 현재 이송될 추가 데이터가 없으면, 과정(300)은 단계(316)로 진행하여 종료된다.
도 4는 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 다운링크 리루트 상태가 존재할 때의 신호 루팅 과정에 대한 흐름도이다. 다운링크 리루트 상태 결정 과정(400)은 예컨대 데이터가 도착할 때 단계(402)에서 시작된다. 단계(404)에서, 다운링크 데이터 패킷이 수신된다. 하나의 지면 스테이션 다운링크가 제대로 기능하지 않고 있을 때, 제 2 지면 스테이션은 제 1 지면 스테이션으로부터 데이터 패킷을 수신한다. 제 2 지면 스테이션은 지상 링크를 통해 제 1 지면 스테이션으로 데이터 패킷을 이송한다. 단계(406)에서는 본 발명의 양호한 실시예에서 다른 지면 스테이션과의 하나이상의 지상 접속이 평가된다. 이 단계는 지면 세그먼트의 상태를 결정한다. 단계(410)에서는, 수신된 데이터 패킷이 그 지면 스테이션에 주어진 것인지를 결정하도록 질문이 수행된다. 데이터 패킷이 그 지면 스테이션에 주어진 것이라면, 처리는 단계(412)로 진행하고 데이터 패킷은 처리된다. 데이터 패킷이 그 지면 스테이션에 주어진 것이 아니라면, 처리는 단계(414)로 진행하고 데이터 패킷은 저장되며 과정(400)은 단계(416)에 의해 계속된다. 단계(416)에서는 데이터 패킷이 지상 링크를 통해 다음 지면 스테이션으로 이송된다. 단계(418)에서는, 추가 데이터 패킷이 수신되어야 하는지를 결정하도록 질문이 수행된다. 추가 데이터가 존재하면, 과정(400)은 단계(408)로 진행하여 리루트 상태를 다시 평가한다. 현재 수신될 추가 데이터가 존재하지 않으면, 과정은 단계(418)로 진행하여 종료한다.
본 발명은 우주에서 지면 링크까지 지면 스테이션에 의해 지원된 용량이 초과될 때 단일 지면 스테이션을 통한 트래픽 조정을 용이하게 한다. 이것을 구현하기 위해, 초과 패킷 트래픽은 지상 성분을 통해 현재 드문드문 로딩되는 링크를 통한 업링크를 위한 교체 지면 스테이션으로 루팅된다. 이런 루팅 결정을 수행하는 처리기는 예컨대 우주 링크를 통해 위성에서 전달된 트래픽(예컨대 중간 지면 스테이션 없이, 위성 엔티티와 직접 통신에서 사용자에게 주어진 트래픽)을 모두 루팅하면서, 다른 지면 스테이션 사이트에 대해 어떤 패킷이 궁극적인 목표인지를 결정하여 그것을 지상 링크를 통해 루팅한다.
또한, 제어기는 하루중 어떤 시간인지 또는 다른 요인에 의해 결정되는 패킷당 단가를 근거로 지상 대 우주 링크를 선택할 수도 있다. 현재 링크 용량을 초과하여 지면 스테이션에 주어진 다운링크 데이터는 교체 우주-지면간 링크(예컨대 다른(적어도 로딩된) 지상 스테이션)로 루팅될 수 있으며 궁극적으로 목표 지상 스테이션까지의 지상 링크를 통해 목표 지면 스테이션으로 루팅된다. 이런식으로, 지면 스테이션은 낮은 링크 용량으로 설계되면서 여전히 더높은 피크 트래픽 용량을 지원할 수 있다.
본 발명은 또한 경제성에 근거한 설비 결정을 용이하게 한다. 지면 스테이션 제어기는 우주 링크 또는 지상 링크를 사용하여 단일 패킷을 전송하도록 현재 단가에 근거하여 업링크 루팅을 결정함으로써 전송된 패킷에 대한 단가를 최소화할 수 있다.
본 발명의 중요한 이점은 링크 고장 및 과부하를 포함하는 네트워크 상태를 변화시키도록 자동적으로 적응화되는 능력이다. 지면 스테이션 제어기가 제한 용량에 가까운 (또는 제한 용량의) 트래픽량을 검출할 때 교체링크가 즉시 서비스를 증가시킨다. 이 반응은 과부화의 원인(예컨대 시스템 성분의 고장이나 단순한 요구 증가)과 상관없는 것이다. 이런식으로, 시스템은 가장 효율적인 방식으로 현재 부하로 적응화된다. 이 기능은 설계자가 피크 트래픽을 어드레스할 필요가 있는 것으로부터 용량 규격을 완화시킬 수 있도록 한다.
본 발명은 또한 위성 성분의 전력 절약 방법을 촉진시킨다. 단일 위성이 하나이상의 지면 스테이션에 대한 능동 링크를 지원하고 있는 경우, 이들 지면 스테이션 링크중 하나가 차단될 수도 있는데, 이때 지면 스테이션을 사용하여 다른 지면 스테이션 링크에 주어진 트래픽은 다른 위성에 의해 지원된 교체 우주-지면간 링크로 리루팅될 수 있다. 또한, 이런 다중 링크 트래픽은 (현재의 용량이 허용된다면) 위성이 또다른 능동 링크를 차단시켜 전력을 절약할 수 있도록 단일 지원 다운링크로 결합될 수도 있다.
어떤 콘스텔레이션 구성에서는, 특히 위성 고장에 의한 콘스텔레이션 구멍이 존재할 때 또는 조밀한 콘스텔레이션에 우선하여, 패킷 루트의 적어도 일부에 대해 지면 링크를 사용하는 것이 훨씬 더 효율적일 수도 있다. 사실, 소정 지면 스테이션이 우주 링크를 통해 네트워크와 접속을 갖지 않는 많은 상황이 존재할 것이다. 그러나, 시스템은 연속 서비스를 제공해야 한다. 또한 어떤 콘스텔레이션에서는 콘스텔레이션의 몇몇 위성사이의 시기적절한 패킷 루팅을 방해하는 상호 접속 상태가 존재할 수 있다. 종래기술의 설계에서는 이러한 상태를 방지하기 위해, 패킷은 종착지로의 전달을 위해 교체 콘스텔레이션 위성으로 이송되어야 한다. 본 발명은 패킷 전송을 위해, 아마도 훨씬 작은 고유 지연을 가질 루트를 활용함으로써 이 두상태 모두에 접근한다.
양호한 실시예에서 본 발명에 의해 요구되는 지상 링크는 현존하는 전화 시설에 의해 제공되거나 본 발명의 장치로 주문 구성되고 인스톨되어 전용화될 수도 있다. 본 발명의 방법 및 응용은 이러한 고려에 무관한다.
본 발명의 방법 및 장치의 대안적인 구현은 현존하는 전화망과 호환가능하도록 원시 모드 데이터를 팩/언팩(pack/unpack)하고, 지상 데이터를 PSTN 네트워크를 통해 다른 지면 스테이션으로 루팅하기 위해 지면 스테이션내에서 증가된 기능(capability)을 사용할 것이다. 이 방법은 양호한 구현에 비해 더 복잡하며 지면 스테이션내의 자원 요구를 증가시킨다.
본 발명은 종래의 위성 기반 통신망의 신뢰도를 개선시키면서 임의의 지면 기반 성분에 대해 현재 지원되는 것 이상으로 가능 용량을 증가시킨다. 사실, 본 발명은 가상 링크를 통해 다중 지면-우주간 링크를 결합시킨다. 본 발명은, 가상 우주-지면간 링크를 사용하여, 지면 시설 및, 지면 스테이션의 우주-지면간 링크의 용량을 초과하는 관련 트래픽 용량을 허용한다.
다중 지면 스테이션이 단일 위성 풋프린트내에 위치할 수도 있다. 그 개수는 종래 시스템의 경우와 같이, 위성 다중 링크 기능에 의해 제한받지 않는다. 이것은 추가 지면 스테이션의 마케팅을 통해 더 많은 시스템 세입(revenue)을 허용한다.
본 발명은 우주/지면 링크를 사용하지 않을 최소 지면 스테이션의 생성 및 마케팅을 허용한다. 이 지면 스테이션 구성은 본 발명을 이용하여 가상 우주/지면 링크를 구현할 것이다. 세입은 더욱 증가될 수 있다. 이 최소 지면 스테이션은 또한 조작자가 안테나 없이 지면 스테이션을 개설할 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 예컨대 특정 국가에서 RF 안테나를 동작시키는데 자격과 관련된 문제가 존재할 경우 초래될 수 있다.
종래의 시스템 설계는 위성 전체 또는 일부의 고장 또는 조밀하지 않은 콘스텔레이션과 같은 어떤 이유에 의한 임의의 지면 엔티티의 우주/지면 링크에서의 감소된 트래픽 운송 능력 또는 고장에 반응하는 복잡한 구현 및 방법론을 강요한다. 본 발명의 방법 및 장치는 임의의 반응 시간을 필요로하지 않고 이러한 우려를 방지한다. 사실, 본 발명의 방법 및 장치는 이 경우를 문제없이 다룬다.
지금까지 본 발명은 양호한 실시예를 기준으로 설명되었다. 그러나, 당업자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 양호한 실시예의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 양호한 실시예는 리루트 상태를 결정하기 위한 도 3 및 도 4에 도시된 특정 과정을 사용하는 것에 의하여 설명되었지만, 다른 과정 및 방법이 사용될 수도 있다. 따라서, 당업자에게 명백한 상기 및 다른 변형 및 수정을 본 발명의 범위내에 포함시키고자 한다.

Claims (5)

  1. 적어도 하나의 위성(11)과, 통신 시스템(30)에 대한 데이터 스위치로서 기능하는 다중 지면 스테이션(14)을 포함하는 상기 통신 시스템을 통한 데이터 루팅 방법에 있어서,
    a) 제 1 지면 스테이션에 의해, 상기 제 1 지면 스테이션과 상기 적어도 하나의 위성중 한 위성 사이에서 데이터를 전달하기 위한 업링크 통신 채널(23)을 개설하는 단계와 ;
    b) 상기 제 1 지면 스테이션에 의해, 상기 제 1 지면 스테이션과 적어도 하나의 다른 지면 스테이션 사이에서 하나이상의 지상 접속(24)을 개설하는 단계와 ;
    c) 상기 업링크 통신 채널을 통해 전달된 데이터의 적어도 일부의 리루팅이 요구되는 리루트 상태가 존재하는지를 결정하는 단계(308) 및 ;
    d) 상기 리루트 상태가 존재할 때, 상기 업루트 통신 채널을 통해서가 아니라 상기 하나이상의 지상 접속(24)을 통해 상기 데이터중 적어도 일부를 이송하는 단계(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템을 통한 데이터 루팅 방법.
  2. 적어도 하나의 위성(11)과, 통신 시스템(30)에 대한 데이터 스위치로서 기능하는 다중 지면 스테이션(14)을 포함하는 상기 통신 시스템의 적어도 하나의 위성으로부터 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 지면 스테이션에 의해, 상기 제 1 지면 스테이션과 상기 적어도 하나의 위성중 한 위성 사이에서 데이터를 전달하기 위한 다운링크 통신 채널(23)을 개설하는 단계와 ;
    b) 상기 제 1 지면 스테이션에 의해, 상기 제 1 지면 스테이션과 적어도 하나의 다른 지면 스테이션 사이에서 하나이상의 지상 접속(24)을 개설하는 단계와 ;
    c) 상기 다운링크 통신 채널을 통해 전달된 데이터를 수신하는 단계(404)와 ;
    d) 상기 제 1 지면 스테이션이 상기 데이터 패킷의 목적인지를 결정하도록 상기 데이터의 데이터 패킷내의 목적 어드레스를 평가하는 단계(410) 및 ;
    e) 상기 제 1 지면 스테이션이 상기 데이터 패킷의 목적지가 아닐 때, 지상 접속을 통해 상기 데이터 패킷을 제 2 지면 스테이션으로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성으로부터의 데이터 수신 방법.
  3. 시스템 센서(13), 다수의 위성(11) 및, 지구 기반 인텔리전트 스위치로 기능하는 다수의 지면 스테이션(14)을 포함하되, 상기 다수의 위성중 특정한 몇몇 위성은 무선 토신 링크(23)를 통해 상기 다수의 지면 스테이션중 특정한 몇몇 지면 스테이션과 통신하는 위성 통신 시스템(30)에서, 서비스를 보강하도록 적응성 통신 루팅을 제공하는 방법에 있어서,
    a) 상기 다수의 지면 스테이션에서 지면 스테이션 세트 사이에 교체 지상 링크(24)를 제공하는 단계 및 ;
    b) 상기 무선 통신 링크(23) 중 하나가 서비스의 문제를 겪을 때 상기 교체 지상 링크를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응성 통신 루팅 제공 방법.
  4. 지면 스테이션(14)과, 적어도 다른 하나의 다른 지면 스테이션 및, 적어도 하나의 위성(11)을 포함하는 통신 시스템(30)용 지면 스테이션(14)에 있어서,
    a) 업링크 통신 채널(23)을 통해 데이터를 루팅하고, 상기 업링크 통신 채널을 통한 루팅에 문제가 있을 때 지상 채널(24)을 통해 데이터를 루팅함으로써 지면 스테이션의 동작을 제어하는 지면 스테이션 제어기(54)와 ;
    b) 상기 지면 스테이션 제어기에 결합되어 상기 업링크 통신 채널을 개설하는 업링크 인터페이스(50)와 ;
    c) 상기 지면 스테이션 제어기에 결합되어 다운링크 통신 채널을 개설하는 다운링크 인터페이스(52) 및 ;
    d) 상기 지면 스테이션 제어기에 결합되어 상기 제 1 지면 스테이션과 상기 적어도 하나의 다른 지면 스테이션 사이에 적어도 하나의 접속을 개설하는 지상 접속 인터페이스(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지면 스테이션.
  5. a) 적어도 하나의 위성(11) 및 ;
    b) 지구 표면 근처에 위치한 다중 지면 스테이션(14)으로서, 하나의 지면 스테이션은 상기 적어도 하나의 위성 및 적어도 하나의 다른 지면 스테이션에 결합되어, 업링크 통신 채널(23)을 통해 데이터 패킷을 이송하거나, 상기 업링크 통신 채널에 문제가 있을 때 지상 링크(24)를 통해 다른 지면 스테이션으로 데이터 패킷을 이송하도록 되어 있는 다중 지면 스테이션(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템(30).
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