KR20110017875A - 위성 통신을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

통신 시스템 및 방법이 제공된다. 이 시스템은 아날로그 신호 에너지를 송신 및 수신하는 복수의 지상국과, 지구 주위의 궤도에 위치하며, 상기 복수의 지상국 중 둘 이상의 지상국과 통신 연결된 하나 이상의 위성을 포함한다. 여기서 위성은 복수의 트랜스폰더를 포함하고, 여기서 상기 복수의 트랜스폰더 중 둘 이상의 트랜스폰더가 둘 이상의 서로 다른 송수신 국과 통신하도록 구성되며, 위성은 각각의 아날로그 데이터 패킷 신호의 송신 주파수에 근거하여, 상기 둘 이상의 트랜스폰터 중 선택된 하나로 위성에서 수신된 아날로그 데이터 패킷 신호를 라우팅하기 위한 하나 이상의 라우팅 메커니즘을 포함한다.

Description

위성 통신을 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SATELLITE COMMUNICATION}

본 발명은 넓게는 위성 통신에 관한 것이고, 더 구체적으로는 위성 기반 통신을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

위성 통신 시스템은 전화, 인터넷 통신, 텔레비전 통신 등과 같은 통신 서비스의 소비자에게 다양한 이익을 제공한다. 현재 다양한 위성 시스템이 이용가능하며, 넓은 범위의 다양한 통신 옵션을 이용한다.

예를 들어, 위성 통신 시스템은 지상-기반 고객 터미널에서 발생하여, 위성으로 송신되고, 이어서 다른 고객 터미널로 재전송되는 신호를 중계하기 위한 선택 범위를 제공한다. 위성에 탑재한 장치로 신호 트래픽을 송신하기 위한 하나의 옵션은 "벤트-파이프" 기술이다.

벤트 파이프 아키텍처는 위성 산업에서 통상적으로 사용된다. "벤트-파이트(bent-pite") 라는 용어는 신호를 복조하지 않고 신호를 재전송하도록 구성된 통신 장치를 일컫는다. 따라서, 이러한 접근 방식을 사용하는 경우에, 전체 위성 통신 경로는 아날로그 도메인에 남게 된다.

벤트-파이트 접근 방식의 하나의 이점은 간단성이다. 이러한 벤트-파이프 접근 방식을 사용하는 경우에, 위성으로 전송되는 동일한 신호는 지상-기반 고객 터미널로 다시 재송신된다. 이러한 방식으로 재송신 통신 신호는 소수의 전자 컴포넌트를 가지는 간단한 회로를 이용하여 획득될 수 있으며, 이는 신뢰성을 향상시키고 비용을 줄인다. 나아가, 벤트-파이프 디자인의 신뢰성은, 이러한 디자인에서 사용된 회로 및 회로 컴포넌트가 잘 이해될 수 있는 방식으로 동작하고, 수년간 성공적인 동작에 대한 기록을 추적해왔다는 것에 의해 향상된다.

그러나, 이러한 접근 방식의 한 가지 단점은 인터넷 통신을 위한 데이터 전달에 비효율적일 수 있다는 것이다. 이는 인터넷 데이터 트래픽이 각각 자신의 종착지 어드레스를 가지는 복수의 개별적인 패킷으로 구성되기 때문이다. 벤트-파이프 통신 장치는 패킷의 종착지를 판독하는 수단을 가지지 않고, 이에 따라 패킷의 라우팅에 관한 결정을 할 능력을 가지지 않는다.

따라서, 패킷 데이터의 종착지를 결정하기 위해, 패킷의 아날로그 데이터가 논리값 1과 논리값 0으로 "복조"되어야 하고, 이러한 복조는 벤트-파이트 통신 장치에 의해 수행되지 않는다. 따라서, 벤트-파이트 통신 설비를 사용하는 경우에, 모든 통신 데이터는 벤트-파이프 위성 통신 장치의 구성에 의해 표시된 지구상의 종착지로 전송된다. 따라서, 송신된 데이터 패킷은 종착지 위치에서 복조된다. 각각의 패킷의 IP(Internet Protocol) 어드레스는 복조된 데이터를 사용하여 결정될 수 있으며, 이로써 패킷이 자신의 개별적인 종작치로 적절히 재-송신될 수 있다.

이어서, 패킷은 지상 터미널로부터 하나 이상의 선택된 위성으로 송신되어 패킷 자신의 개별적인 종착지로 전달될 수 있다. 이러한 프로세스는 위성에 대한 "더블 홉(double hop)"을 필요로 할 수 있다. 구체적으로, 데이터 통신 경로는 소스로부터 위성으로 확장되고, 이어서 지상의 모뎀으로, 그리고 선택된 위성으로 다시 확장되며, 최종적으로 종착지 어드레스로 확대된다.

설명된 통신 궤도는 통신 레이턴시(발신지(source)로부터 종착지로 그리고 다시 발신지로의 전체 순회 이동 시간)가 실제로 두 배가 되게 할 수 있다. 예를 들어, GEO(Geo-Synchronous) 위성을 사용하는 경우에, 데이터가 단일 순회 이동 데이터 경로를 완료하기 위해 1초 이상이 필요할 수 있다.

벤트 파이프 디자인과 관련된 추가적인 단점은 위성 상의 트랜스폰더(자동 응답 수신기)가 특정한 경로를 따라 송신하도록 전용화된다는 것이다. 트랜스폰더의 대역폭의 일부만 지정 통신 경로에 필요한 때, 이러한 장치가 비효율적일 수 있다. 예를 들어, 전형적인 GEO 위성은 50 트랜스폰더를 가질 수 있으며, 각각의 트랜스폰더는 예를 들면, 30MHz(메가헤르쯔)의 통신 대역폭을 가진다. 트랜스폰터는 지정 위성의 위치의 북쪽, 남쪽, 동쪽 또는 서쪽인, 예를 들면 지상의 풋프린트를 포함하는, 임의의 방향을 "향할" 수 있다. 구체적으로, 지정 위성상의 트랜스폰더의 제 1 및 제 2 그룹은 지구 표면상의 두 개의 개별적인 위치와 통신을 수행하도록 배열될 수 있다.

위성 오퍼레이터는 물리적 위치 사이의 링크를 팔 수 있다. 예를 들어, 북-남 벤트-파이프 위성 셋 업은 위성과 위성의 북측인 지구 표면의 위치 사이의 통신링크를 제공하기 위해 하나의 트랜스폰더를 사용하는 것과 관련된다. 위성 상의 다른 트랜스폰더는 위성과 위성의 북측인 지구 표면상의 위치 사이의 제 2 통신 링크를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 예는 북쪽 및 남쪽 위치가 유럽 및 남 아프리카에 각각 대응하는 것으로 간주한다. 다라서, 이러한 경우에, 두 개의 트랜스폰더의 전체 대역폭은 두 개의 특정한 위치 사이의 통신을 위해 이용될 것이다.

위에-설명한 구성을 이용하여, 트랜스폰더의 대역폭의 일부(예를 들면 20MHz)가 피룡한 경우에, 사용되지 않은 트랜스폰더 대역폭은 문제의 위성에 의해 서비스되는 두 개의 위치 사이의 통신 대역폭을 요하는 고객에 의해서만 이용될 수 있다. 이는 대역폭이 허비되거나 또는 비효율적으로 사용되게 할 수 있다.

남 아프리카 은행 본점이 남 아프리카의 다양한 지역에 위치한 다양한 지점과 통신하는 경우를 고려한다. 여기서, 다양한 위치는 본점에 대해 지상-기반 통신 링크를 가지지 않는다. 이러한 상황에서, 본점은 남 아프리카 내의 서로 다른 지역을 함께 연결한 위성 통신 링크를 필요로 한다. 이러한 연결은 남 아프리카 내의 서로 다른 개별적인 여러 위치에 대한 통신 링크를 가지는 서로 다른 트랜스폰더를 가지는 벤트-파이프 통신 설비를 가지는 위성에 의해 제공될 수 있으며, 이는 "남-남"링크라 불린다. 이와 같은 경우에, 은행에서 필요한 전체 통신 대역폭은 단일 트랜스폰더의 대역폭보다 적은 대역폭에 대응한다. 그러나, 트랜스폰더의 대역폭의 일부만 필요로하는 애플리케이션에 전체 트랜스폰더를 이러한 방식으로 특화하는 것은 배우 비용이 많이 들고 소모적인 구현방식이다.

나아가, 많은 경우에, 북-남 링크만이 이용될 수 있다. 이러한 배경에서, "북-남 링크"는 하나 이상의 북쪽 위치와 통신 연결된 하나 이상의 트랜스폰더로 이루어진 제 1 그룹과, 하나 이상의 남쪽 위치와 통신 연결된 하나 이상의 트랜스폰더로 이루어진 제 2 그룹을 포함하는 벤트-파이프 통신 설비를 가지는 위성을 일컷는다. 따라서, 북-남 링크만 이용 가능한 경우에, 은행 본점은 일반적으로 아프리카에서 위성으로 전송된 데이터를 가지는 지점과 통신하고, 이어서 유럽의 지상 위치와 통신한다. 여기서, 데이터 패킷이 복조될 것이다. 이어서 데이터는 위성으로 다시 보내지고, 이로부터 그 지점으로 전달된다. 그러나, 이전에 설명한 것과 같이, 이러한 더블-홉(double-hop) 통신 경로는 상당한 통신 레이턴시를 발생한다. 그러나, 이러한 경로는 또한 북-남 링크를 제공하도록 구성된 위성에 대한 유효 대역폭을 다 소모한다.

온-보드 프로세싱

벤트-파이프 통신 설비를 사용하여 잘 알려진 택일적 예는 위성 상의 "온보드 프로세서"를 사용하는 것이다. 온보드 프로세싱은 각각의 패킷에 대한 종착지 데이터를 판독하고 이에 따라 이 패킷을 송신할 능력을 위성에 부여한다. 위에 논의된 실제 패턴과 대립되는 경우에, 위성은 북, 남, 동, 서 방향 각각으로 하나의 트랜스폰더를 가지도록 구성될 수 있다. 통신 데이터 수신시, 위성은 각각의 패킷을 복조하고, 종착지 정보를 판독하며, 이어서 종착지 정보에 근거하여 종착지로 패킷을 적절히 송신한다. 이 경우에, 온 보드 송신(routing)은 패킷의 종착지로 직접 패킷을 전달할 수 있고, 이에 따라 벤트-파이프 위성 구성과 관련하여 위에 논의한 "더블 홉"에 의해 유발되는 비효율성을 방지할 수 있다. 따라서, 온 보드 프로세싱은 효율적으로 대역폭과 트랜스폰더 용량을 효율적으로 이용하는데 효과적이다. 효과적으로, 온 보드 프로세서 구성은 "하늘의 라우터(중계기)"를 제공한다.

그러나, 온 보드 프로세싱은 이하에서 논의될, 비용, 신뢰성 및 노화의 영역에서 여러 문제점을 일으킨다. 데이터를 라우팅하기 위한 온 보드 프로세서는, 비싼 맞춤형 공학을 요하는 공간-강화되 반도체 장치를 이용한다. 나아가, 온보드 프로세서를 동작시키는 것은 현저한 양의 추가 전력을 필요로 한다. 이러한 추가 전력을 제공하는 데 필요한 컴포넌트는 상당한 가중치를 부가하고 추가 태양 전지 패널 및 배터리 및 그 외의 장치의 형태로 위성에 드는 비용을 높인다.

온 보드 프로세서의 신뢰성은 이러한 장치 온 보드 위성의 상대적으로 짧은 역사에 기인하여 예측하기가 어렵다. 온보드 프로세싱은 상대적으로 빠른 기술적 변화를 겪는 반도체 장치를 필요로 한다. 따라서, 기술적으로 최신이면서 또한 검증된 추적 기록을 가지는 것을 모두 만족하는 장치를 제공하는 것은 본질적으로 어렵다.

전형적인 위성의 수명은 10년 내지 15년 사이이다. 따라서, 위성의 수명 중에, 가용 디지털 프로세싱 기술이 극적으로 변경될 것이고, 처음 수년 후에는, 위성의 온 보드 프로세싱 시스템의 기술적 특성이 구식이 될 것이다.

따라서, 통신 대역폭 효율성과 신뢰성 모두를 합리적 비용으로 제공하는 위성 통신 시스템에 대한 기술적 필요성이 존재한다.

일 태양에 따르면, 본 발명은 통신 시스템을 제공한다. 이 통신 시스템은, 아날로그 신호 에너지를 송신 및 수신하는 복수의 지상국; 지구 주위의 궤도에 있으며 둘 이상의 지상국과 통신하는 하나 이상의 위성을 포함하되, 상기 위성은 복수의 트랜스폰더를 포함하고, 둘 이상의 트랜스폰더는 둘 이상의 서로 다른 통신 장치와 하나 이상의 라우팅 메커니즘과 통신하도록 구성된다. 라우팅 메커니즘은 각각의 아날로그 데이터 패킷 신호의 송신 주파수에 근거하여 둘 이상의 트랜스폰더 중 선택된 하나로 위성에서 수신된 아날로그 데이터 패킷을 라우팅한다. 바람직하게는, 위성을 통한 아날로그 데이터 패킷 신호의 송신 경로는 아날로그 설비만을 포함한다. 바람직하게, 라우팅 메커니즘은 하나 이상의 주파수 디바이더를 포함한다. 바람직하게는, 라우팅 메커니즘은 a) 위성의 현재 위치에 인접한 지상의 풋프린트를 향해 전송하는 제 1 트랜스폰더, 그리고 b) 라우팅 메커니즘에 의해 라우트된 아날로그 데이터 패킷 신호의 재전송을 위해, 게이트웨이 국과 통신하는 제 2 트랜스폰더로부터 선택하도록 동작한다. 바람직하게, 인접한 풋프린트를 향해 전송하는 제 1 트랜스폰더는 이들 사이에 지상-기반의, 유선 연결을 가지지 않는 풋 프린트 내의 송수신 장치들 사이의 내부-지역 백홀(backhaul)을 제공하도록 동작한다.

시스템은 추가로 하나 이상의 지상국과 통신 연결된 컴퓨팅 시스템을 포함하며, 이 컴퓨팅 시스템은 복수의 IP 어드레스, 이 IP 어드레스에 대응하는 개별적인 복수의 송신 주파수를 포함하는 데이터 테이블을 저장하는 메모리를 가진다. 바람직하게는, 연산 시스템은 지상국에서 수신된 디지털 데이터 패킷의 IP(Internel Protocol) 어드레스를 판독한다. 바람직하게, 연산 시스템은 각각의 수신된 디지털 데이터 패킷의 IP 어드레스에 대응하는 송신 주파수를 검색한다. 바람직하게, 하나 이상의 지상국은 개개의 아날로그 데이터 패킷 신호로 수신된 디지털 데이터 패킷을 변환하는 모뎀을 포함한다. 바람직하게, 각각의 통신 장치는 a) 데이터를 수신 및 송신할 수 있는 지상국, b) 데이터를 수신 및 송신을 모두 할 수 있는 위성, 그리고 c) 수신기 중 하나를 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명은 위성 통신 시스템 내에서 데이터를 송신하는 방법을 제공한다. 이 방법은 통신 시스템 내의 제 1 지상국에서 디지널 데이터 패킷을 수신하는 단계; 아날로그 신호를 디지털 데이터 패킷으로 변환하는 단계; 디지털 데이터 패킷의 종착지의 함수로서 아날로그 패킷 신호의 선택된 물리적 특성의 등급을 설정하는 단계; 제 1 지상국으로부터 제 1 위성으로 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계; 아날로그 패킷 신호의 선택된 물리적 특성의 등급에 근거하여, 제 1 위성에 탑재된 지정 트랜스폰더로 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계; 그리고 지정 트랜스폰더로부터 송수신 국으로 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게, 송수신 국은 a) 제 2 위성, 그리고 b) 디지털 데이터 패킷 종착지와 지상-기반 연결을 가지는 지상국 중 하나이다. 바람직하게, 물리적 특성은, 송신 주파수, 진폭 및 신호 모양으로 구성된 그룹에서 선택된다. 이 방법은 디지털 데이터 패킷의 종착지 IP 어드레스를 식별하는 단계를 더 포함하고, 여기서 위의 설정하는 단계는 디지털 데이터 패킷의 IP 어드레스에 근거하여 아날로그 패킷 신호에 대한 송신 주파수를 설정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 아날로그 패킷 신호를 위성으로 송신하는 단계는: 설정된 송신 주파수를 사용하여 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

나아가, 이 방법은 아날로그 설비만을 사용하여 위성에서 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 것을 포함한다. 이 방법은 또한 아날로그 패킷 신호를 복조하지 않고, 위성에서 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 나아가 이 방법은 하나 이상의 주파수 디바이더를 사용하여 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 아날로그 패킷 신호를 디지털 데이터 패킷의 종착지로 송신하는 단계는, 게이트웨이 국으로 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계; 그리고 내부-지역 백홀을 위해, 제 1 지상국을 포함하는 지구상의 지역을 향해 위성 트랜스폰더로부터의 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계 중 하나를 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이 방법은 하나 이상의 위성을 제공하는 단계; 고객 사이트로부터 위성에서 신호를 수신하는 단계; 고객 신호의 송신 주파수를 결정하는 단계; 결정된 송신 주파수에 따라 선택된 트랜스폰더의 출력 포트로 고객 신호를 라우팅하는 단계; 그리고 선택된 트랜스폰더로부터 고객 신호를 재송신하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 추가로, 위성으로 신호를 송신하기 전에, 신호의 종착지 IP 어드레스를 결정하는 단계; 그리고 결정된 종착지 IP 어드레스에 근거하여 신호에 송신 주파수를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 라우팅 단계는, 하나의 입력 및 복수의 출력을 가지는 주파수 디바이더를 사용하는 단계를 더 포함하되, 이 주파수 디바이더는 위성 내의 복수의 개별적인 신호 라우팅 경로를 따라 복수의 주파수 범위 내에서 신호를 전달하도록 동작한다. 이 방법은 또한 주파수 디바이더로부터 출력된 복수의 신호 라우팅 경로와 복수의 송신 주파수 범위를 연관시키도록 주파수 디바이더를 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 지상국 송신 시스템 내에 위치한 데이터 송신 종착지에 대응하는 주파수 범위의 조합과 주파수 디바이더의 신호 라우팅 경로를 가지는 송신 주파수 범위의 조합을 일치시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이 방법은 위성 통신 시스템 내의 지상국에서 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 데이터 패킷은 IP 어드레스를 포함한다. 또한, 이 방법은 데이터 패킷의 종착지 IP 어드레스를 식별하는 단계, 데이터 패킷의 IP 어드레스에 근거하여 데이터 패킷에 대한 송신 주파수 채널을 선택하는 단계, 선택된 송신 주파수를 사용하여, 위성 통신 시스템의 위성으로 데이터 패킷을 송신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 나아가, 복수의 개별적인 송신 종착지로 복수의 송신 주파수를 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한, 송신 단계 전에, 데이터 패킷을 나타내는 아날로그 신호를 제공하기 위해 데이터 패킷을 변조하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 선택된 채널의, 다음 중 하나 이상에 근거한 데이터 패킷의 송신을 위해, 서브-채널을 선택하는 단계를 포함할 수 있다: a) 데이터 패킷이 송신될 곳으로부터 지상국의 식별 결과; 그리고 b) 데이터 패킷을 송신한 곳으로부터 고객 사이트의 식별 결과. 나아가, 이 방법은 위성에서 데이터 패킷을 수신하는 단계; 데이터 패킷의 송신 주파수에 따라 위성 내에서 데이터 패킷을 라우팅하는 단계; 그리고 위성 통신 시스템 내의 종착지 송수신 국으로 데이터 패킷을 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 송수신 국은 위성 또는 지상국이다.

여러 다른 태양, 특성, 효과 등이, 이 명세서의 첨부된 도면과 함께 본 발명에 대한 상세한 설명에 의해 본 발명이 속하는 분야의 기술자에게 분명히 이해될 것이다.

본 발명의 다양한 측면을 설명하기 위해, 도면은 바람직한 일부 형태를 도시하나, 이는 도면에 도시된 정확한 장치 및 도구로 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 위성 시스템을 포함하는 통신 시스템(100)을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 통신 시스템의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 2A는 도 2에 도시된 시스템의 하나 이상의 지상국과 통신하는 데 이용될 수 있는 컴퓨팅 시스템의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 위성에 장착된 전자 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
도 4A는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 모뎀 치 지상국을 구성하기 위해 수행될 수 있는 일련의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 4B는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 데이터를 수신 및/또는 송신하기 위해 위성에 통신 장치를 구성하도록 수행될 수 있는 일련의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 통신 시스템을 통해 송신될 예시적인 데이터 패킷의 위치 및 조건을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 통신 시스템을 통해 데이터 패킷을 라우팅하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 위성의 복수의 트랜스폰더를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 구성된 위성의 신호 라우팅 장비의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8의 신호 라우팅 장비의 변경 버전을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라, 지구상의 중계 영역과 통신하는 위성을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 이용하도록 적용된 컴퓨터 시스템을 나타내는 블록도이다.

본 발명이 속하는 분야의 기술자는 빔형성기(beamformer)를 포함하고, 위성 또는 지상국과 통신하는 광학 링크를 통해 통신하기 위한 설비를 포함하는 안테나가, 가역 트랜스듀서(이는 송신 및 수신 모드 모두에서 유사한 속성을 나타냄)라는 사실을 분명히 이해할 것이다. 예를 들어, 송신 및 수신 모두를 위한 안테나 패턴은 일반적으로 동일하며, 대략 동일한 이득(gain)을 나타낼 수 있다. 설명의 편의를 위해, 적절한 설명이 두 가지 가능 동작의 다른 하나에 적용된다는 이해에 의해, 신호의 송신 또는 수신의 측면에서 설명이 이루어진다. 따라서, 이 명세서에 설명된 서로 다른 실시예의 안테나가 송신 또는 수신 동작 모드에 관한 것일 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 본 발명이 속하는 분야의 기술자라면, 수신 및/또는 송신된 주파수가 시스템의 응용예에 따라 높아지거나 낮아질 수 있다는 사실을 분명히 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 위성 시스템(104)을 포함하는 통신 시스템(100)의 블록이다. 통신 시스템(100)은 지상국(106), 위성 시스템(104), 통신 게이트웨이(102) 및 통신 네트워크(108)를 포함할 수 있다. 위에 표시한 시스템(100)의 일부가 이하에서 추가로 설명된다.

통신 네트워크(108)는 인터넷을 포함하는 지상 기반 네트워크일 수 있다. 그러나, 통신 네트워크(108)는 네트워크(108)와 하나 이상의 지상국(106) 사이의 및/또는 서로 간의 통신을 가능하게 하기 위한 위성 통신 시스템을 사용할 수 있는 임의의 통신 네트워크 또는 시스템을 말한다. 이러한 시스템은, 인터넷, 전화(지상 통신선 및/또는 무선), 무선 통신(일-방향 전송 및/또는 양-방향 전송), 텔레비전 방송, 국제 경고 시스템 방송(예를 들면 날씨 비상사태 또는 그 외의 이벤트) 및 /또는 다른 통신 시스템을 대신하거나, 이에 부가적으로 포함될 수 있다.

게이트웨이(102)는 하나 이상의 위성과 하나 이상의 지상-기반 통신 네트워크 사이의 통신 중개자의 역할을 할 수 있다. 여기에, 게이트웨이(102)는 통신 네트워크(108)와 위성 시스템(104) 사이의 인터페이스 역할을 할 수 있다. 게이트웨이(102)는 위성 시스템(104) 및/또는 통신 네트워크(108)로 재송신을 위한 데이터 수신/송신을 위한 하나 이상의 게이트웨이 국 또는 게이트웨이 터미널을 포함할 수 있다. 게이트웨이 국(102)은 지상-기반일 수 있으며, 통신 네트워크(108)와 위성 시스템(104) 사이의 통신을 가능하게 하는데 필요한 데이터 포맷 변환 및/또는 임의의 필요한 데이터 통신 라우팅을 제공할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이 국(102)은 컨트롤러 및/또는 그 외에 데이터 통신 경로의 위치를 제어하는 제어 수단(예를 들면, 데이터 통신을 수행하기 위해 복수의 위성 중에서 하나 이상의 위성을 선택하거나, 하나의 위성 상이나 데이터 통신을 수행할 복수의 위성 상의 하나 이상의 트랜스폰더를 선택함으로써)을 포함할 수 있다. 일부의 경우에, 게이트웨이 국(102)은 특정-목적의 지상국인 것으로 간주할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 하나 이상의 게이트웨이(102)는 a) 위성과 지상국 사이에, b) 두 개의 위성, 및/또는 c) 두 개의 지상국 사이의 중개 송수신 국의 기능을 하는 위성일 수 있다.

여기서, "위성 시스템(104) 및 위성(104)"과 같은 용어는 교환적으로 사용할 수 있으며, 넓게는 게이트웨이 국(102)과 지상국(106) 사이에 통신 중개자로 이용되는 전체 위성을 가리킨다. 위성 시스템(104)은 하나 이상의 위성 성좌(constellation)를 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 성좌는 하나 이상의 위성을 포함할 수 있다. 따라서, 위성 시스템(104)은 한에서 임의의 원하는 수까지의 임의의 개수의 위성을 포함할 수 있다. 위성 시스템(104)의 각각의 위성(200, 도 2)은 게이트웨이(102)로부터 데이터를 수신할 수 있으며, 이러한 데이터를 직접적으로 또는 다른 위성을 거쳐, 하나 이상의 특정한 지상국(106) 및/또는 위성 시스템(104) 내의 또 다른 위성(200)으로 재송신할 수 있다. 역으로, 위성 시스템(104)은 하나 이상의 지상국(106)으로부터 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 게이트웨이(102)로 재송신한다.

지상국(106)은 실질적으로 영구 고정된 위치에 설치될 수 있으며, 도 2에 도시된 것과 같이 고객 사이트의 네트워크용 통신 허브로서 기능을 한다. 또 다른 실시예에서, 지상국(106)은 이동형(mobile)일 수 있다. 예를 들면, 지상국(106)은 트럭, 트레일러 또는 하나 이상의 위성과 통신할 수 있는 안테나 시스템을 운반하고 전력을 공급할 수 있는 그 외의 차량에 구현될 수 있다. 택일적으로, 이동형 지상국은 반-영구 플랫폼일 수 있으며, 이는 그럼에도 원하는 때에 적합한 설비를 이용하여 이동시킬 수 있다. 이동형 지상국(106)은, 예를 들면 학교, 종합병원 등으로, 이러한 시설이 자신의 개별적인 위치에서 영구 지상국을 감당할 수 없는 경우에, 정보 자원 및 통신을 제공하는데 유용하다.

각각의 지상국(106)은 하나 이상의 가입자와 연결될 수 있으며, 이는 도한 고객 사이트라 한다. 각각의 가입자는 하나 이상의 사용자 터미널을 포함할 수 있다. 가입자의 속성 및 통신 대역 필요성은 폭넓게 변화할 수 있다. 예를 들어, 각각의 가입자는 하나 이상의 전화 회사, 하나 이상의 인터넷 서비스 제공자, 하나 이상의 인터넷 카페, 하나 이상의 개별적인 통신 고객, 및/또는 케이블 텔레비전 제공자와 같은 또 다른 형태의 통신 제공자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

도 1은 지구 주위의 바람직한 임의의 궤도에서 동작하는 위성에 의해 사용될 수 있는 구성을 나타내며, 이러한 궤도는 GEO(Geo-Stationary Orbit), MEO(Medium Earth Orbit), HEO(Highly Elliptical Orbit), 또는 LEO(Low Earth Orbit)을 포함한다. GEO는 약 36,000킬로미터(km)의 고도에 존재한다. MEO는 지구 표면 상부로 2000km 및 약 36,000km 사이의 고도에 위치한 궤도를 가리킨다. LEO는 2,00km 이하의 고도에 위치한 궤도를 나타낸다. 타원형 궤도는 지구 표면 상부의 위성 궤도가 자신의 궤도를 따라 움직이는 위성의 각 위치의 함수로서 변화하는 궤도를 일컫는다. HEO는 지구로부터 위성의 거리가 시간의 함수로서 실질적으로 변하는 타원형 궤도를 나타내며, 또는 위성이 자신의 궤도를 따라 진행하는 것을 말한다. 나아가, 시스템(100)은 지상국들 사이의 중개자로서 위성 시스템(104)의 단일 위성(200)을 사용하여 서로 다른 지상국 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다. 택일적으로, 위성 시스템(104)의 둘 이상의 위성(200)은 두 개의 위성의 개별적인 범위 내에 존재하는 개개의 지상국(106)과 통신할 수 있다. 이러한 상황에서, 게이트웨이 국(102)은 두 개의 위성 사이의 그리고 이에 따라 두 개의 지상국(106) 사이의 통신을 가능하게 하기 위해 두 개의 위성과 통신할 수 있다.

택일적으로, 두 개의 위성은 두 개의 지상국 사이의 연속적인 중개자로 기능을 할 수 있으며, 여기서 단일 위성은 동시에 두 지상국과 라인-오브-사이트(line-of-sight) 연결을 가지지 않는다. 따라서, 제 1 지상국에서 제 2 지상국으로의 링크에 대한 다음 시퀀스가 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 이 링크는 제 1지상국으로부터 위성으로, 그리고 제 2 지상국으로, 이서 고객 사이트의 최종 포인트로 확장될 수 있다. 다른 실시예에서, 링크는 제 1 지상국으로부터, 제 1 위성으로, 그리고 제 2 위성으로, 이어서 제 2 지상국으로, 그리고 이어서 고객 사이트의 최종 포인트로 확장될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 임의의 개수의 위성이 서로 통신 중인 지상국들 사이에 중개자로 이용될 수 있다. 위의 실시예는 도 2, 2A 및 2B에 관하여 추가로 설명된다.

도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 통신 시스템(100)의 일부를 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 통신 시스템(100)의 일부가 위성(200) 및 지구(240) 상의 지상국들(106-a, 106-b)을 포함할 수 있다. 두 개의 지상국(106-a, 106-b)은 동등한 장치 세트에 연결되기 때문에, 간략히 하기 위해, 지상국(106-a)에 연결된 장치들만 이하에서 설명된다. 지상국(106-a)은 안테나 접시(202-a), 모뎀(204-a), 컴퓨팅 시스템(210)을 포함하며, 이는 도 2A에 더 상세히 도시된다. 나아가, 지상국(106-a)은 고객 사이트(CS1-a, CS2-a, 및/또는 CS3-a)와 통신할 수 있다. 지상국(106-b)는 도 2에 도시된 것과 같이, 지상국(106-a)에 대해 위에서 설명한 것과 유사하게, 장치 세트를 포함하거나 이와 통신 연결될 수 있다. 안테나 접시(202-a)는, 위성(200)이 지상국(106-a) 상부의 궤도를 따라 진행함에 따라, 위성(200)을 추적하도록 구성될 수 있다. 단 하나의 안테나 접시(202-a)가 도시되었으나, 임의의 개수의 안테나 접시가 지상국(106-a), 또는 통신 시스템(100) 내의 다른 지상국에서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 두 개의 안테나 접시(202)가 각각의 지상국(106)에서 사용될 수 있으며, 각각의 지상국은 라운드 로빈 방식으로 동작하여, 제 1 위성(200)이 지상국(106)의 범위에서 벗어남에 따라, 그리고 제 2 위성이 점차 지상국(106)의 범위로 들어옴에 따라, 지상국(106)이 위성 시스템(위성 성좌, 104)과의 통신 권한을 하나의 안테나 접시(202)에서 다른 접시로, 라운드 로빈 방식으로, 넘겨주는 것을 가능하게 한다. 또 다른 실시예에서, 지상국들(106a 및 106b) 사이에 두 개의 위성(200)이 존재할 수 있으며, 여기서 신호 경로는 두 개의 위성(200)을 통과하고, 두 개의 위성 사이에 사용된 데이터 송신 수단은 광학적 송신 및/또는 무선 주파수 송신을 포함할 수 있다.

도 2A는 도 2의 지상국(106-a)에서 이용되거나 이와 통신할 수 있는 컴퓨팅 시스템(210)의 일부를 나타내는 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(210)은 도 11에 도시된 컴퓨터 컴포넌트와 같은, 지상국(106-a)의 모든 부품을 제어하는데 필요한 모든 특징부를 포함할 수 있다. 그러나, 간략히 하기 위해, 컴퓨팅 시스템(210)의 일부 서브세트만이 도 2A에 도시된다. 컴퓨팅 시스템(210)은 CPU(211) 및 메모리(214)를 포함할 수 있다. 데이터 테이블(214)은 메모리(214)에 저장될 수 있고, 개별적인 송신 주파수와 디지털 데이터 패킷의 종착지 IP 어드레스와 연관시키는 데이터를 저장할 수 있다. 도시를 편의를 위해, 도 2A는 데이터 테이블(216)의 간단한 버전을 나타낸다. 데이터 테이블(216)은 간략한 IP 어드레스(1001, 1002)를 포함하고, 이는 고객 사이트(CS1-A) 및 게이트웨이 국(102)에 각각 대응한다. 실제적인 구현예에서, IP 어드레스는 영구 애플리케이션에 적합한 임의 포맷(형식)으로 제공될 수 있음은 분명하다. 나아가, 임의의 개수의 IP 어드레스와 연관된 송신 주파수 및/또는 송신 주파수 범위가 데이터 테이블(216)에 저장될 수 있다. 이 명세서에 많은 설명이 테이블(216)의 종착지 IP 어드레스 열거 내용을 설명하나, 다른 실시예에서, 테이블(216)에 저장된 어드레스 데이터가 종착지 IP 어드레스, 발신지 IP 어드레스, 및/또는 데이터 페킷에 대한 데이터 통신 경로를 따라 존재하는 하나 이상의 중간 포인트의 IP 어드레스를 포함할 수 있다.

실시예에서, 지상국(106-a)에서(및/또는 통신 시스템(100) 내의 그 외의 대등하게 구성된 지상국들에서), 컴퓨팅 시스템(210)은 각각의 디지털 데이터 패킷(250)의 종착지 IP 어드레스를 판독하고, 메모리(214) 내의 테이블(216)에 접속하며, 디지털 데이터 패킷(250)으로부터 판독된 IP 어드레스에 대응하는 송신 주파수를 검색할 수 있다. 이후에, 지상국(106-a)은 데이터 테이블(216)로부터 검색된 송신 주파수를 사용하여 아날로그 데이터 패킷 신호(260)를 송신할 수 있다.

데이터 테이블(216)은 개별적인 IP 어드레스에 관해 사용될 수 있는 예시적인 허용 주파수 범위를 나타낸다. 지상국(106-a)은 바람직하게는, 특정한 IP 어드레스에 관한 데이터 테이블(216)로부터 검색된 송신 주파수 범위 내의 속하는 임의의 송신 주파수를 사용하여 각각의 패킷 신호(260)를 송신한다. 일부 실시예에서, 테이블(216)의 송신 주파수 범위는 각각의 디지털 데이터 패킷(250)의 발신 포인트에 근거하여 더 작은 세그먼트(segment)로 하위-분할될 수 있다.

단일 주파수 대신에, 주파수 범위를 지정 IP 어드레스와 연관시키는 것은 위성(200)에 주파수 분할 임계값을 설정하는데 도움이 될 수 있다. 이러한 문제는 이 명세서에서 도 8-9에 관하여 더 상세히 설명한다. 그러나, 간략히 설명하며, 주파수 디바이더와 같은 라우팅 메커니즘은 아날로그 패킷 신호(260)를 전체적으로 라우팅 하기 위해 위성(200) 내에서 사용될 수 있다. 테이블(216) 내에 도시된 것과 같은, 개별적인 IP 어드레스에 대응하는 송신 주파수 범위는, 위성(200)에 대한 라우팅 결정을 하기 위해 주파수 디바이더에 임계값을 설정하는데 사용될 수 있다. 여기서, 라우팅 결정은 테이블(216) 내의 데이터와 일치하며, 지상국(106-1)으로부터 위성(200)으로 송신되기 전에, 각각의 패킷 신호(250)에 관해 송신 주파수가 선택되었던 방식과 일치한다. 따라서, 예를 들어, 이러한 실시예에 따르면, 19.011 GHz(도 2A 참조)의 송신 주파수를 가지는 위성(200)에서 수신된 패킷 신호(260)가 위성(200)에 의해 라우팅되어, IP 어드레스(1002)로 전달되는 것이 바람직하며, 이 경우에, IP 어드레스는 게이트 국(102)에 대응한다.

일 실시예에서, 위성(200)은 지상국(106-a, 106-b) 사이의 통신을 위한 중개자의 기능을 할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 디지털 데이터 패킷(250)은 고객 사이트(CS1-a)로부터 지상국(106-a)으로 송신될 수 있다. 지상국(106-a)의 적합한 설비(가령, 모뎀(204-a 및/또는 컴퓨팅 시스템(210), 이에 한정되는 것은 아님)가 이어서 디지털 데이터 패킷(250)의 종착지 IP 어드레스를 판독하고, 디지털 데이터 패킷(250)의 종착지 IP 어드레스에 근거하여 송신 주파수를 선택할 수 있다. 디지털 데이터 패킷(250)은 이어서 모뎀(204-a)에 의해 변조되어 디지털 데이터 패킷(250)을 나타내는 아날로그 데이터 패킷 신호(260)를 제공할 수 있다. 아날로그 데이터 패킷 신호(260)는 이어서 지상국(106-a)으로부터 위성(200)으로 선택된 송신 주파수를 사용하여 송신될 수 있다. 여기서, "패킷" 또는 "데이터 패킷"이란 용어는 디지털 데이터 패킷(250) 및 아날로그 데이터 패킷 신호(260) 모두에 적용될 수 있다.

위성(200)은 이어서, 데이터 패킷 신호(260)를 수신하는 것이 바람직하며, 수신된 신호의 송신 주파수를 결정하는 것이 바람직하다. 위성(200)은 이어서, 수신된 데이터 패킷 신호(260)의 송신 주파수에 근거하여 선택된 위성(200) 상의 출력 트랜스폰더(위성 안테나 접시)로 데이터 패킷(260)을 라우팅하는 것이 바람직하다. 위성(200)은 이어서 의도된 경로(이 경우에 이는 지상국(106-b)로 향함)를 따라 트랜스폰더로부터의 데이터 패킷 신호(260)를 재송신하는 것이 바람직하다. 이 예에서, 종착지 IP 어드레스는 최종 종착지로 고객 사이트(CS1-b)를 지시하는 것으로 가정한다. 따라서, 데이터 패킷 신호(260)가 지상국(106-b)에서 수신되면, 모뎀(204-b)은 신호를 디지털 데이터 패킷(250)으로 복조하고 종작지 IP 어드레스를 확인하는 것이 바람직하다. 이어서 지상국(106-b)은 디지털 데이터 패킷(250)은 고객 사이트(CS1-b)로 송신되는 것이 바람직하다.

위의 예에서, 위성(200)은 지상국(106-a 및 106-b) 사이의 중개자의 역할을 한다. 이러한 지상국은 각각 다중 고객 사이트에 연결된다. 그러나, 위성(200)은 또한 둘 이상의 임의의 적합한 유형의 지상-기반 통신국과 통신 연결될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 위성(200)은 지상국과 게이트국 사이에 또는 두 개의 게이트웨이 국 사이에 중개자일 수 있다. 나아가, 각각의 위성(200)은 하나 이상의 위성 및/또는 하나 이상의 지상국과 통신할 수 있다.

도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 일부를 나타내는 블록도이다. 도 2B에 도시된 시스템의 일부는 복수의 지상국(106-a, 106-b), 위성(200) 및 복수의 위성(120-a, 120-b)을 포함한다. 간략히 하기 위해, 도 2에 관하여 설명된 지상국(106-a, 106-b)에 대한 세부 사항은 이 단락에서 반복하지 않는다. 따라서, 이 실시예에서, 위성 시스템(104, 도 1에 포괄적으로 도시됨)은 위성(120)과 마찬가지로 위성(200)을 포함할 수 있다. 나아가, 통신 시스템(100)을 통해 송신될 데이터 패킷은 게이트웨이(102)로부터 지상국(106)을 향해 이러한 패킷이 진행함에 따라, 또는 지상국(106)으로부터 게이트웨이(102)를 향해 이러한 패킷이 진행함에 따라, 위성 시스템(104) 내의 둘 이상의 위성을 통해 송신될 수 있다. 이러한 방식으로 복수의 위성 "홉(hop)"을 통해 패킷을 송신하는 것은 지정 위성이 동시에 두 개의 지상국과 라인-오브-사이트 통신을 하지 않는 경우에, 유익하다.

이러한 실시예에서, 지상국들(106-a, 106-b) 사이의 데이터 통신 링크는 지상국(106-a)으로부터 위성(200)으로, 그리고 위성(120-b)으로, 최종적으로 지상국(106-b)로 진행될 수 있다. 도 2B의 실시예는 지상국들(106-a, 106-b) 사이의 통신 중개자로서 기능을 하는 세 개의 위성을 도시하나, 더 적거나 많은 수의 위성이 이렇나 방식으로 사용될 수 있음은 명확하다. 일 실시예에서, 위성(120)은 제 1 궤도에서 이동하고, 위성(200)은 이와 다른 궤도(즉, 고도, 위도, 경사각 등 중 하나 이상이 다름)를 따라 이동할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 위성(120 및 200)은 동일한 궤도에서 이동할 수 있다.

여기서, 송수신 국은 지상국(106) 또는 위성(120 또는 200)일 수 있다. 따라서, 송수신 국은 디지털 데이터 패킷 또는 데이터 패킷 신호를 수신 및 재송신할 수 있는 임의의 중개 통신 장치일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 지상국(106) 또는 위성(200)은 데이터를 수신만 할 수 있는 하나 이상의 통신 장치(수신기)로 데이터를 송신할 수 있으며, 또는 데이터를 송신만 할 수 있는 하나 이상의 통신 장치(송신기)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 통신 장치는 데이터 수신 및/또는 데이터 송신을 할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 따라서, 본 발명은 데이터의 송신 및 수신 모두를 할 수 있는 통신 장치를 사용하는 것에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 위성(200) 상의 전자 하드웨어(300)를 나타내는 블록도이다. 위성 하드웨어(300)는 프로세서(302), 데이터 경로 제어 장치(304), 추적 안테나 시스템(306), 고객 안테나 접시(308), MUX(310), 및/또는 증폭 장치(312)를 포함할 수 있다.

프로세서(302)는 휘발성 및/또는 비-휘발성 메모리에 대한 접속을 가지는 일반적인 프로세서일 수 있다. 프로세서(302)는 게이트웨이 안테나 접시 및 고객 안테나 접시(308) 사이의 데이터 흐름을 조정하도록 동작할 수 있다. 데이터 경로 제어 장치(304)는 다양한 트랜스폰더 입력으로부터, 도파관을 따라, 그리고 위성(200) 내의 다양한 트랜스폰더 출력으로의 데이터 흐름을 제어하도록 동작하는 것이 바람직하다. 데이터 경로 제어 장치(304)는 하나 이상의 MUX 주파수 디바이더를 사용하여, 프로세서(302)에 의해, 그 외의 장치에 의해, 또는 이들의 하나 이상의 조합을 이용하여 구현될 수 있다.

이중 추적 안테나 시스템(306)은 게이트웨이(102, 도 1) 및 위성(200) 상의 나머지 통신 설비 사이의 통신 인터페이스일 수 있다. 이중 추적 시스템(202)은 둘 이상의 기계적 또는 전자적 조정형 안테나 및/또는 게이트웨이(102) 및 위성(200)상의 통신 장치 사이의 인터페이스를 위한 통신 데이터 변환 장치를 포함할 수 있다. 택일적인 실시예에서, 단일 게이트웨이 안테나가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 통신 시스템(100)은, 위성(200)이 하나 이상의 게이트웨이(102) 국과 통신을 가능하게 하도록 항상 배치되게 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 위성(200)과 게이트웨이 국(102) 사이의 통신 경로의 최저 수를 높게 유지할 수 있다. 구체적으로, 일부 실시예에서, 통신 시스템은 위성 시스템(104) 내의 하나 이상의 위성(200)이 항상 둘 이상의 게이트웨이 국(102)과 통신 경로를 유지하는 것이 가능하도록 구성될 수 있다.

고객 안테나 접시는 바람직하게는 하나 이상의 지상국, 하나 이상의 위성, 및/또는 지상국과 그 외의 위성의 조합과 양-방향 통신을 할 수 있는 여러 유형의 위성 통신 안테나 접시 중 임의의 하나인 것이 바람직하다. 위성(200)은 임의의 수의 고객 안테나 접시(308)를 포함할 수 있다.

MUX/DEMUX(310)는 일반적으로 복수의 소스로부터의 신호를 하나의 신호 도파관으로 결합하기 위한 장치 및 복수의 서로 다른 도파관으로 하나의 도파관 상의 신호를 분리하기 위한 장치를 가리킨다. 이러한 기능의 구체적인 특징은 이 명세서에서 후에 더 상세히 설명한다. 개별적인 멀티플렉서 및/또는 디멀티플렉서에 대한 임의의 필요한 조합이 블록(310)의 기능을 수행하기 위해 이용될 수 있다.

증폭(312)은 하나 이상의 통상적인 무선 주파수(RF) 증폭기(이는 본 발명이 속하는 분야에 공지되며, twta(traveling wave tube amplifer) 또는 sspa(solid state power amplifer)로 구성될 수 있음)에 의해 제공된다. 따라서, 증폭(312) 기능을 수행할 수 있는 증폭기에 대한 상세한 설명이 이 명세서에 제공되지 않는다. 하나 또는 복수의 증폭기가 위성(200)의 하드웨어(300)의 일부로 제공될 수 있다.

도 4A는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 모뎀(204) 및 데이터를 송신하기 위한 지상국(106)을 구성하도록 수행될 수 있는 일련의 단계(400)를 나타내는 흐름도이다.

주파수 기반 라우팅은 데이터 패킷의 종착지의 표시자로서 데이터 패킷 신호의 송신 주파수를 이용함으로써 위성(200) 내에 저렴하게 구현될 수 있다. 이러한 장치는 각각의 지상국에서 종착지와 송신 주파수의 집합을 통신 시스템(100) 내의 각 위성에서의 대응하는 주파수-종착지 집합과 일치시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

단계(402)에서, 복수의 송신 주파수 채널이 복수의 개별적인 송신 종착지에 할당될 수 있다. 바람직하게, "채널" 형태의 송신 주파수의 집합 또는 주파수 범위는 데이터 패킷 신호(260)를 송신하는데 사용된 송신 주파수로 디지털 데이터 패킷(250)에 대한 최종 정보를 인코딩하도록 동작한다. 최종 송신 주파수는 데이터 패킷 신호(260)를 적절히 라우트하기 위해 위성(200)의 장치에 의해 이후에 사용되는 것이 바람직하다.

여기서, "채널"이란 용어는 데이터 패킷 신호(260)와 같은 신호를 송신하는데 사용된 반송파 주파수(송신 주파수)의 주파수 범위에 대응한다. 일부 실시예에서, 각각의 송신 채널의 대역폭은 10MHz이다. 그러나, 다른 실시예에서, 채널 대역폭은 10MHz보다 작거나 클 수 있다.

지정 채널을 사용하는 송신에 의해 표시된 정확도는 특정한 네트워크의 필요성에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 가용 송신 채널의 수가 가용 종착지 IP 어드레스의 수와 같거나 이를 초과할 때, 하나의 채널은 채널이 모두 사용되지 않는 한 각각의 IP 어드레스에 할당될 수 있다. 택일적으로, 종착지 IP 어드레스의 수가가 가용 채널의 수를 초과하는 경우에, 지정 대역폭(가령 10MHz)의 채널은 IP 어드세스 그룹에 각각 할당될 수 있다. 이러한 IP 어드레스 그룹은 공통 네트워크의 일부를 형성할 수 있으며, 공통 지상국(106, 도 2)에 연결될 수 있고, 지구상의 지정된 지리적 영역 내에 배치될 수 있고, 및/또는 또 다른 공통적인 통신-관련 속성을 가질 수 있다.

통신 종착지에 송신 채널을 할당하는 경우에 위에-설명된 유연성을 적용하는 것이 가능하다. 이는 대부분의 실시예에서, 데이터 패킷 신호(260)의 송신 주파수를 가지는 실례가 송신 종착지에 대한 프록시(이는 위성(200)을 통해 그리고 지상국(106)으로 데이터 패킷 신호(260)를 라우팅하는데 주로 유익함)로 기능을 하기 때문이다. 데이터 패킷 신호가 지상국(106)에 도달하면, 이 신호는 디지털 데이터 패킷(250)으로 복조될 수 있다. 이후에, 데이터 패킷(250)의 추가 라우팅은, 지상-기반 통신 허브에서 쉽게 이용될 수 있도록 지정된 장치를 사용하여 데이터 패킷(250)에 포함된 종착지 IP 어드레스 비트를 판독함으로써 이루어질 수 있다.

따라서, 상황에 따라, 송신 주파수가 데이터 패킷 라우팅 세부사항을 범위와 연관될 수 있다. 송신 주파수는 최소한 복수의 지상국(106) 중 어느 지상국에 송신된 데이터 패킷 신호(260)가 송신될 것인지를 구체화되는 것이 바람직하다. 그러나, 송신 주파수는, 데이터 패킷(250)을 수신할 컴퓨터의 최종 IP 어드레스를 포함하는 정도까지는 더 상세히 구체화할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어 종착지 장치로의 통신이 종착지 지상국과 최종 종착지 사이의 복수의 중간 통신 장치를 통과하는 경우에, 송신 주파수에 의해 구체화되는 종착지 세부사항의 레벨은 종착지 지상국과 최종 데이터 패킷 종착지를 구체화하는 사이에 임의의 바람직한 레벨의 세부사항을 구체화하는 것과 같이 이루어질 수 있다. 더 구체적으로, 송신 주파수는 임의의 바람직한 수의 위에-설명한 중간 통신 장치를 통해 송신의 정도를 구체화할 수 있다.

단계(404)에서, 데이터 패킷의 송신을 위한 송신 주파수 범위 선택이 데이터 패킷이 발신된 위치에 근거하여 조절될 수 있다. 송신 주파수 범위는 데이터 패킷이 발신된, CS1(도 2)와 같은, 고객 사이트의 식별 및/또는 송신될 데이터 패킷으로부터 지상국(106)의 식별 결과에 근거하여 선택될 수 있다. 이는 복수의 서로 다른 지상국에 위치한 복수의 모뎀이 모두 동일한 송신 채널을 사용하는 경우에 바람직하다.

하나 이상의 실시예에서, 다양한 개별적인 송신 소스와 연관된 주파수 범위가 개개의 송신 종착지와 연관된 채널의 서브-채널일 수 있다. 따라서, 예는 채널 "A"가 지정 지상국(106-a)으로 송신을 위해 사용되는 예가 고려된다. 이러한 경우에, 지상국(106-a)를 향하는 데이터의 소스로 기능을 하는 개별적인 모뎀은 이들의 동작의 제한 범위 내인 데이터 속도를 경험할 수 있다. 그러나, 다양한 모뎀으로부터의 데이터 속도가 단일 위성 트랜스폰더에서 송신되도록 하기 위해 위성(200) 내에서 결합되는 경우에, 단일 위성 트랜스폰더의 송신 용량이 초과될 수 있다.

일 실시예에서, 이러한 정체는 이 명세서에서 "서브-채널"이라 하는 채널 A의 일부를 서로 다른 지상국(이는 지상국(106-a)을 향하는 데이터 패킷을 모두 처리함)에 위치한 모뎀들에 할당함으로써 경감될 수 있다. 따라서, 네 개의 소스 지상국(GS1, GS2, GS3, GS4)가 데이터 트래픽을 지상국(106-a)으로 전달하는 경우에, 네 개의 개별적인 채널 A의 서브-채널(예, A1, A2, A3, A4)이 네 개의 송신 지상국(GS1, GS2, GS3, GS4)에 각각 할당될 수 있다. 일 실시예에서, 채널 A의 대역폭은 네 개의 서브-채널 사이에 동일하게 분할될 수 있으며, 이로써 각각의 채널에 약 2.5MHz의 대역폭이 제공된다.

추가적으로 또는 택일적으로, 다른 실시예에서, 위의 예에서, 채널 A와 같은, 채널에 대한 가용 데이터 통신 처리량이, 다양한 모뎀의 데이터 통신 처리 필요량에 근거하여 복수의 모뎀 간에 동적으로 할당될 수 있다.

도 4B는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 데이터를 송신하기 위한 위성(200) 상의 통신 장치를 구성하도록 동작할 수 있는 일련의 단계(450)를 나타내는 흐름도이다.

일 실시예에서, 주파수 기반 라우팅은, 다양한 지상국(202)의 데이터 송신 종착지로 송신 주파수를 할당하는 위에 설명된 방법과 동일한 방식으로 하나 이상의 위성에 구현될 수 있다. 바람직하게, 위성(200)을 통한 데이터 패킷 신호의 라우팅은 지상국(106)에서, 단계(402)에서 수행될 종착지 IP 어드레스와 송신 주파수의 연관 동작과 함께 설정될 수 있다.

단계(452)에서, 각각의 위성(200)에서, 도파관과 같은, 적합한 장치를 사용하여 주파수 디바이더와 선택된 출력 트랜스폰더 사이에 연결이 설정될 수 있다. 위에 설명된 예에 이어서, 채널 A의 주파수 범위에 대응하는 송신 주파수를 가지는 신호가 지상국(106-a)으로 송신하도록 구성된 위성(200)의 출력 트랜스폰더로 라우트되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 위성(200)은 종착지 IP 어드레스에 대한 프록시로서 신호의 송신 주파수를 사용하여 데이터 패킷 신호를 라우트할 수 있다. 이 출원의 도 8 및 9와 관련하여 더 상세히 설명될 이러한 신호 라우팅을 구현하는데 다양한 옵션이 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 송신 주파수의 함수로 위성(200)에 라우팅 연결을 설정하는 단계는 위성(200)의 환경설정시 한번 수행될 수 있으며, 위성(200)의 동작 기간 중에 고정상태로 유지될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 조정형 라우팅이 구현되어 궤도 운동을 하는 위성을 향하는 제어 신호가 예를 들면, 18.5GHz(기가헤르쯔)와 18.6 GHz 사이에서와 같이, 지정 주파수 범위 내의 송신 주파수를 가지는 신호의 송신 종착지를 변경하도록 동작할 수 있다.

단계(454)에서, 대역폭 분할은 위성(200)의 하나 이상의 주파수 디바이더를 위해 구현될 수 있다. 일 예로, 지정 주파수 디바이더가 두 가지 가능한 경로 a) 또 b) 중 하나를 따라 전달될 데이터 패킷 신호를 수신하도록 설정되는 것을 고려한다. 경로 a)는 트랜스폰더로 되돌아 가는 것이고, b)는 게이트웨이를 향하는 경로 이다. 이러한 예에 관하여, 주파수 디바이더는 20MHz의 송신 주파수 범위(대역폭)을 가지는 신호를 수신하는 것으로 가정한다.

주파수 디바이더의 대역폭 분할은 디바이더로부터 두 개의 개별적인 출력 경로에 대해 예상된 예상 데이터 통신 흐름에 근거하여 설정되는 것이 바람직하다. 대부분의 실시예에서, 일단 설정되면, 주파수 디바이더의 대역폭 분할은 무기한 유효한 것으로 유지될 것이다. 그러나, 가능한 경우에, 조정형 대역폭 분할 메커니즘이 구현될 수 있으며, 이는 위성(200)이 궤도에 위치한 후에도, 대역폭 분할의 변경을 가능하게 할 것이다. 대역폭 분할은 위성(200)에 의해 서비스된 영역의 통신 요구사항을 포함하는 다양한 팩터에 근거할 수 있다. 예를 들어, 지상에 대한 제한적인 유선 연결을 가지는 영역을 서비스하는 위성은 발신 포인트를 가리키는 트랜스폰터로부터의 데이터의 재송신에 고 비율의 대역폭이 할당될 수 있다. 예를 들어, 위의 경우에, 대역폭의 80%가 트랜스폰더로부터 재송신을 위해 제정될 수 있고, 나머지 20%가 지구상의 하나 이상의 영역으로 최종 라우팅을 위한 게이트웨이로 배당된다.

일부 예에서, 지정 위성(200)의 서로 다른 주파수 디바이더는 여기에 구현된 서로 다른 대역폭 분할(값)을 가질 수 있다. 따라서, 위성(200)이 다른 필요성을 가지는 서비스 영역에 상부로 궤도 운동을 함에 따라, 서로 다른 트랜스폰더 입력-주파수 디바이더 경로가 개별적인 영역으로부터 데이터를 수신하도록 활성화될 수 있다. 서비스 영역으로 다시 데이터 재전송을 할 광범위한 필요성을 가지는 여역에서, 위에-설명된 80%-20% 백홀-게이트웨이 분할이 구현될 수 있다. 대조적으로, 위성이 많은 로컬 재전송을 요하지 않는 지역 상부에 있을 때, 위와 다른 대역폭 할당이 구현될 수 있다. 따라서, 후자와 같은 유형의 서비스 영역에 대해, 20%-80% 백홀-게이트웨이 분할이 구현도리 수 있으며, 여기서 대역폭의 20%만이 시간상 지정 시점에 위성(200)이 위치하는 위성-접시 서비스 영역으로 다시 재송신된다.

위에서는 패킷 신호(260)의 송신 주파수가 패킷 신호(260)의 종착지 IP 어드레스를 위한 프록시로 사용되어, 위성(200)의 상대적으로 간단한, 아날로그 장치가 패킷 신호(260)를 복조해야하거나 이들의 IP 어드레스를 판독하지 않고, 주파수-기반 라우팅을 수행하도록 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 주파수 이외의 아날로그 패킷 신호(260)의 특성은 신호 복조 없이 위성(200)에서 신호 라우팅이 수행되로곡 변조될 수 있다. 이러한 다른 아날로그 신호 특성은 진폭, 신호 모양 또는 그 외의 인식가능한 패턴을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이러한 경우에, 이러한 다른 특성 중 하나 이상이 아날로그 패킷 신호(260)의 송신 주파수에 부가적으로 또는 택일적으로 종착지 IP 어드레스에 대한 프록시로서 위성(200)에서 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 통신 시스템을 통해 송신된 예시적인 데이터 패킷(250, 도 2)의 위치 및 조건을 나타내는 블록도이다. 도 6은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 통신 시스템을 통해 데이터 패킷을 라우팅하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5 및 6이 이하에서 함께 설명된다.

도 5는 데이터 송신 프로세스의 다양한 단계에서 디지털 데이터 패킷(250)과 아날로그 데이터 패킷 신호(260)의 상태를 나타낸다. 도 5는 이러한 세 개의 광역 카테고리로 분할된 세 개의 상태를 나타낸다. 이들은 지상국(502)에서 그리고 위성(200)(위치 504)에서, 그리고 수신 지상국 위치(506)에서 생성된다.

단계(602)에서, 디지털 데이터 패킷(250)은 하나 이상의 고객 사이트에서 생성되며(상태(510)), 지정된 지상국으로 송신되어, 지상국에 디지털 데이터를 제공한다(상태(512). 단계(606)에서, 패킷(250)의 종착지 IP 어드레스가 판독될 수 있다. 단계(608)에서, 반송파 주파수(또한 이는 데이터 패킷(250)을 송신하는데 사용될 "송신 주파수"라고 할 수 있음)는 도 4에 관하여 설명된 것과 같이, 종착지 IP 어드레스에 근거하여 설정될 수 있다.

단계(610)에서, 데이터 패킷(250)은 아날로그 데이터로 변활될 수 있고(상태(514)), 이로써 데이터 패킷 신호(260, 도 2)를 제공할 수 있다. 단계(612)에서, 데이터 패킷 신호(260)는 단계(608)에서 선택된 주파수를 사용하여 위성(200)으로 송신될 수 있으며, 단계(614)에서 위성에서 수신될 수 있다. 이로써 위성(200)에서 아날로그 데이터가 제공된다(상태 516)).

위성(200) 내에서, 데이터 패킷 신호는 이들의 송신 주파수에 근거하여 라우팅될 수 있으며(단계 616), 이에 따라 데이터 패킷 신호(260)가 위성(200)의 선택된 출력 트랜스폰더(상태 518)로 전달된다. 단계(618)에서, 데이터 패킷 신호(260)가 데이터 패킷 신호(260)의 송신 주파수에 의해 표시된 종착지를 향해 선택된 위성 트랜스폰더로부터 송신될 수 있다. 단계(620)에서, 데이터 패킷 신호(260)가 수신 지상국에서 수신될 수 있다(상태 520). 단계(622)에서, 모뎀(204-b)과 같은 적합한 장치가 수신 지상국에서 디지털 데이터 패킷(250)을 제공하기 위해 데이터 패킷 신호(250)를 복조하는데 사용될 수 있다(상태 522). 단계(624)에서, 데이터 패킷(250)의 IP 어드레스는 이들의 종착지 IP 어드레스에 근거하여 디지털 데이터 패킷(250)을 추가로 라우팅하기 위해 판독될 수 있다. 단계(626)에서, 디지털 데이터 패킷9250)이 이의 최종 종착지로 라우팅될 수 있다(상태 524).

도 7은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 위성(200)의 복수의 트랜스폰더를 나타내는 블록도이다. 이 실시예에서, 트랜스폰더는 무선 주파수 통신을 송신 및 수신할 수 있다.

위성(200)은 지상의 두 개의 개별적인 게이트웨이 국(도시되지 않음)과 통신을 위한 게이트웨이 트랜스폰더(GW1 및 GW2)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 위성(200)은 둘 이상 또는 둘 이하의 게이트웨이 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 위성(200)은 고객과 통신 연결된 지상국과 통신하기 위한 12 개의 트랜스폰더(C11, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24, C31, C32, C33, C34 포함)를 더 포함할 수 있다. 고객 통신을 위한 12개의 트랜스폰더가 도 7에 도시되었으나, 12개 이상 또는 이하의 트랜스폰더가 위성(200) 내에 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 도 7에 도시된 위성(200)의 임의의 트랜스폰더의 입력에서 수신된 데이터가 14 개의 트랜스폰더 중 임의의 트랜스폰더로부터 출력되도록 라우팅될 수 있다. 이러한 트랜스폰더는 데이터가 수신되었던 트랜스폰더를 포함한다. 다른 실시예에서, 높은 경제성을 얻기 위해, 더 제한된 신호 송신 라우팅 옵션 세트가 이러한 위성의 성좌 내의 하나 이상의 위성(200) 내에서 이용될 수 있다. 이 문제는 도 8 및 9에 관하여 더 상세히 설명된다.

도 8은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 구성된 위성(200)의 신호 라우팅 장치(800)의 일부를 나타내는 블록도 이다. 일 실시예에서, 장치(800)의 여러 부분들은 도 3에 도시된 기능성 블록의 여러 가능 구현예 중 하나를 구성한다. 간단히 하기 위해, 프로세서(302)와 증폭 장치(312)와 같은 도 3의 다양한 블록에 대응하는 하드웨어가 도 8 및 도 9에 도시되지 않는다.

설명을 간단히 하기 위해, 신호 라우팅 장치(800)는 두 개의 고객 송수신기(740, 760, 이는 이 명세서에서 "트랜스폰더"와 "안테나 접시"라고도 한다)를 위한 하나의 가용 신호 연결 장치 및 하나의 게이트웨이 송수신기(720)를 도시한다. 도 8에 도시된 안테나 접시(게이트웨이 1) 및 고객 안테나 접시(C11, C12)가 도 7에 도시된 것의 서브세트이다. 그러나, 본 발명이 속하는 분야의 기술자는 도 8 및 9에 도시된 개념이 도 7의 위성(200)에 도시된 두 개의 게이트웨이 접시와 모두 12 개의 고객 안테나 접시로 확대되고, 다른 실시예에서는 임의 개수의 게이트웨이 접시 및/또는 고객 안테나 접시로 확장될 수 있음을 분명히 이해할 것이다.

도 8은 게이트웨이 안테나 접시 또는 고객 안테나 접시의 수신기에 도착한 데이터 패킷 신호(260)가 두 개의 가능한 방향 중 하나를 따라 출력되는 실시예를 나타낸다. 구체적으로, 입력 신호는 내부-영역 백홀을 위해, 이 신호를 수신한 안테나 접시로부터 후방을 향할 수 있다. 즉, 제 1 위치로부터 데이터 패킷 신호가 수신되었던 영역으로 다시 향할 수 있다. 이러한 방법은 다양한 지상국(106)이 공통 위성(200)과 동시에 통신 연결되나 지상-기반 연결을 통해 서로 통신 연결되지 않은 지역에서, 또는 이러한 지상파 통신의 비용이 과도한 경우에 유용하게 사용될 수 있다.

제 2 가용 라우팅 방향은 통신 네트워크(108, 도1)와 같은 지상-기반 통신 네트워크와 통신 연결된 네트워크(100)의 게이트웨이 국을 향한다. 게이트웨이 국으로 송신된 후에, 신호가 통신 네트워크(100)의 다른 부분에 의해 적합한 종착지로 추가로 라우팅될 수 있다.

신호 라우팅 장치(800)는 게이트웨이 1 안테나 접시(GW1)(710), 고객 안테나 접시 1(C11)(740), 및 고객 안테나 접시 2(C12)(720)를 포함할 수 있다. 게이트웨이 안테나 접시(720)는 주파수 디바이더(726)에 연결될 수 있는 입력 포트(Rx, 722), 결합기(728)에 연결될 수 있는 출력 포트(724)를 포함할 수 있다. 고객 안테나 접시(740)는 스위치(750)에 연결될 수 있고, 다음으로 주파수 분할기(746)에 연결될 수 있는, 입력 포트(Rx, 742)를 포함할 수 있으며, 그리고 고객 안테나 접시는 결합기(748)에 연결될 수 있는 출력 포트(744)를 포함할 수 있다. 고객 안테나 접시(760)는 스위치(770)에 연결될 수 있으며, 다음으로 주파수 디바이더(766)에 연결될 수 있는 입력 포트(Rx, 762)를 포함할 수 있다. 고객 안테나 접시(760)는 결합기(768)에 연결될 수 있는 출력 포트(764)를 더 포함할 수 있다.

위성 통신 안테나 접시(720, 740, 760)는 지구 기반 지상국 및/또는 다른 위성과 양-방향 통신이 가능한 통상적인 위성 안테나 접시일 수 있다. 결합기(combiner, 728, 748, 768)는 통상적인 신호 결합기일 수 있다. 스위치(750, 770)는 통상적인 도파관 스위치일 수 있다. 결합기(728, 748, 768)는 통상적인 신호 결합기일 수 있다.

주파수 디바이더(726, 746, 766)는 통상적인 주파수 디바이더일 수 있으며, 이는 OMUX 주파수 디바이더일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 주파수 디바이더가 복수의 개별적인 신호 라우팅 방향을 따라 복수의 주파수 범위 내에서 신호를 전달하기 위해 위성의 셋업 단계 중에 구성될 수 있다. 예를 들어, 주파수 디바이더(746)는 19.0GHz 및19.1 GHz 사이의 송신 주파수를 가지는 신호를 처리하도록 구성될 수 있다. 이러한 상황에서, 주파수 디바이더에 의해 다뤄지는 주파수 대역폭은 0.1GHz이며, 이는 100MHz로 표현될 수 있다. 일 실시예에서, 주파수 디바이더(746)는 19.00GHz보다 크거나 같고, 19.01GHz 보다 적은 송신 주파수를 가지는 신호를 고객 안테나 접시(740)의 출력 포트(744)로부터 재송신하기 위한 결합기(748)를 향해 송신하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 주파수 디바이더(746)는 19.01GHz보다 크거나 같고, 19.1GHz 보다 적은 송신 주파수를 가지는 신호를 게이트웨이 안테나 접시(720)의 출력 포트(724)로부터 송신을 위해 결합기(728)를 향해 송신 할 수 있다. 이러한 방식으로, 주파수 디바이더(746)는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라, 데이터 패킷 신호 종착지 정보에 대한 프록시로서 송신 주파수를 사용하여, 주파수 기반 라우팅을 효과적으로 구현한다.

택일적인 실시예에서, 위성(200)(여기에 주파수 디바이더(746)가 위치함)이 궤도에 있는 동안, 주파수 디바이더(746)가 조정가능한 주파수 분할 스킴을 가지도록 구성될 수 있다. 이러한 조정(동작)은 주파수 디바이더(746)의 주파수 분할 임계값을 조정하기 위한 적절한 제어 메커니즘으로 무선 주파수 신호의 특정한 세트를 송신함으로써, 지상 위치로부터 원거리에서 이루어지는 것이 바람직하다. 위에서 두 개의 가능한 출력 경로를 가지는 주파수 디바이더로 송신되는 경우에, 임의의 수의 출력 경로가 제공될 수 있다. 주파수 디바이더(746)로부터의 셋 이상의 출력 경로는 세 개의 출력 경로를 가지는 단일 주파수 디바이더를 사용하여, 및/또는 연속된 주파수 디바이더를 제공함으로써 준비될 수 있으며, 여기서 두 개의 출력 경로는 각각 라우팅 결정을 구현하기 위해 적절히 구성된 주파수 임계값을 가진다.

다음에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(800)의 일반적인 동작이 설명되며, 더 구체적인 예가 이어진다. 도 8의 장치(800)는 복수의 입력 포트에서, 데이터 패킷 신호와 같은, 신호 에너지를 수신하고, 이들의 송신 주파수에 근거하여 신호를 라우트하고, 증폭과 같은 임의의 필요한 신호 처리를 수행하고, 이어서 각각의 신호의 송신 주파수에 의해 표시된 종착지를 향해 위성(200)으로부터 신호를 재송신하도록 동작할 수 있다.

신호가 게이트웨이 접시(720)의 입력 포트(722)에 도달한다. 이후에, 입력 신호는 개별적인 신호의 송신 주파수에 근거하여 주파수 디바이더(726)에서 라우트될 수 있다. 이후에, 신호가 신호의 개별적인 송신 주파수에 따라, 고객 안테나 접시(740)로부터 결합기(748)로 및/또는 고객 안테나 접시(760)에서 결합기(768)로 송신된다. 결합기(728, 748, 및 768)는 각각 단일 안테나 접시로부터 송신을 위해 단일 도파관으로 서로 다른 소스를 가지는 신호를 결합하도록 동작하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 고객 안테나 접시(740)의 입력(742)에 도착한 신호는 스위치(750)로 전달될 수 있다. 스위치(750)는 게이트웨이 안테나 접시(720)의 출력 포트(724)로부터의 재송신을 위한 결합기(728)로 모든 신호 에너지를 전달하거나, 거기에 도착한 모든 신호 에너지를 주파수 디바이더(746)에서 유효한 대역폭 분할 스킴에 따라 분할 처리를 위해 주파수 디바이더(746)로 송신하도록 설정될 수 있다.주파수 분할 수에, 스위치(750)로부터 주파수 디바이더(746)로 신호가 전송되는 것으로 가정하면, 신호 에너지는 주파수 분할 스킴에 따라 결합기(728) 및/또는 결합기(748)로, 게이트웨이 출력(724) 및/또는 고객 안테나 접시(1)의 출력(744)으로부터의 송신을 위해, 주파수 분할 스킴에 따라 송신될 수 있다.

고객 안테나 접시(760)의 입력 포트(762)에 도착한 신호는 고객 안테나 접시(740)에 도달한 신호 에너지와 함께 위에 설명한 것과 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 고객 안테나 접시(760)으로 신호 에너지 입력을 처리하기 위한 라우팅 회로가 고객 안테나 접시(760)에 사용된 것과 주된 부분이 동일하기 때문에, 고객 안테나 접시(760)에 도달한 신호 에너지의 라우팅에 대한 상세한 설명은 간단히 하기 위해 생략된다.

두 개의 서로 다른 송신 주파수를 가지는 신호를 포함하는 신호 에너지가 고객 안테나 접시(740)의 입력 포트(742)에 도달하는 예가 고려된다. 여기서, a) 제1 신호는 19.005 GHz의 송신 주파수를 가지고, b) 제2 신호는 19.05 GHz의 송신 주파수를 가진다. 이러한 예에 관하여, 주파수 분할 임계값은 주파수 디바이더(746)에 관하여 위에 설명된 것을 가정한다. 구체적으로, 19.00GHz와 동일하거나 이보다 크고 19.01GHz보다 작은 송신 주파수를 가지는 신호가 고객 안테나 접시(740)의 출력 포트(744)로 송신되고, 19.01GHz와 동일하거나 이보다 크고 19.1GHz보다 작거나 동일한 송신 주파수를 가지는 신호가 게이트웨이 안테나 접시(720)의 출력 포트(724)로부터 송신을 위해 결합기(728)로 송신된다.

이 예에 이어서, 모든 신호가 고객 안테나 접시(740)의 입력 포트(742)에 도착한다. 간단한 설명을 위해, 스위치(750)는 주파수 디바이더(746)를 향해 모든 신호 에너지를 송신하도록 설정될 수 있다. 따라서, 모든 신호가 주파수 디바이더(746)로 송신되다. 주파수 디바이더(746)는 19.005GHz의 송신 주파수를 가지는, 제 1 신호를 게이트웨이 안테나 접시(740)의 출력 포트(744)로부터 재송신을 위해 결합기(748)로 송신하도록 동작하며, 이로써 신호가 수신되었던 영역으로 내부-영역 백홀(intera-region backhaul)을 제공하는 것이 바람직하다. 주파수 디바이더는 또한 19.05GHz의 송신 주파수를 가지는 제 2 신호를 게이트웨이 안테나 접시(720)의 출력 포트(724)로부터 재송신을 위해 결합기(728)로 송신하도록 동작하는 것이 바람직하다.

위의 방식에서, 장치(800)는 주파수 디바이더(746)와 같은, 주파수 디바이더를 사용하여 주파수-기반 라우팅을 수행하도록 동작할 수 있다. 나아가, 이러한 예에서, 장치(800)는 데이터 패킷 종착지의 함수로써 이전에 설명된 송신 주파수의 할당과 함께 이용될 때(지상국(106)에서), 장치(800)의 주파수 기반 라우팅 동작은 종착지 정보에 관한 프록시로서 신호 송신 주파수를 효과적으로 사용하고, 이에 따라 위성(200)의 디지털 라우팅 장치 이용과 연관된 비용, 복잡성, 취약성 및 노화의 위험에 근거하여 종착지 IP 어드레스를 효과적으로 처리할 수 있다.

도 9는 도 8의 신호 라우팅 장치(800)의 변조된 버전을 나타낸다. 도 9의 실시예는 본 발명의 하나 이상의 실시예를 사용하여 이용할 수 있는 라우팅 유연성을 입증하기 위한 것이다. 구체적으로, 고객 안테나 접시의 입력에서 수신된 신호 에너지는, 게이트웨이(720)의 출력 포트(724)로부터 또는 수신 안테나 접시의 출력 포트로부터 이러한 수신 신호 에너지를 다시 라우팅하는 것에 더하여 또는 택일적으로 하나 이상의 다른 고객 안테나 접시로 라우팅될 수 있다.

도 9의 장치(800)는 도 8에 도시된 장치에 부가하여 두 개의 라우팅 연결을 포함한다. 구체적으로, 도 9의 실시예는 다른 연결에 부가적으로 링크(902) 및/또는 링크(904)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 통신 링크(902)는 주파수 디바이더(746)로부터 결합기(768)로 확장되어 고객 안테나 접시(760)의 출력 포트(764)로부터 신호 에너지가 송신되는 것을 가능하게 한다. 링크(904)는 주파수 디바이더(766)로부터 결합기(748)로 확장되어 고객 안테나 접시(740)의 출력 포트(744)로부터 신호 에너지가 송신되는 것을 가능하게 할 수 있다.

링크(902, 904)는 하나의 고객 안테나 접시의 입력으로부터 다른 고객 안테나 접시의 출력 포트로 신호가 라우트되도록 동작하는 것이 바람직하다. 이전에 설명된 예가 다음에서 이 실시예의 동작을 설명하기 위해 다시 이용된다. 변경된 예에서, 19.00GHz와 동일하거나 이보다 크고 19.01GHz보다 작은 송신 주파수를 가지는 신호(주파수 디바이더(746)으로 송신됨)가 결합기(748)로 그리고 이어서 고객 안테나 접시(740)의 출력 포트(744)로 송신된다. 19.01GHz와 동일하거나 이보다 크고 19.1GHz보다 작거나 동일한 송신 주파수를 가지는 신호가 게이트웨이 안테나 접시(720)의 출력 포트(724)로부터 송신을 위해 결합기(728)로 송신된다. 그리고, 19.1GHz와 19.2GHz 사이의 송신 주파수를 가지는 신호가 고객 안테나 접시(760)의 출력 포트(764)로부터 송신을 위해 결합기(768)로 송신된다. 위에 설명한 주파수 디바이더(746)로 송신된 신호 에너지의 3-웨이 분할이 단일 주파수 디바이더를 사용하여 또는 각각 두 개의 출력을 가지는 연속된 두 개의 주파수 디바이더를 사용함으로써 구현될 수 있다.

도 10은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라, 지구(240) 상에 전송 영역(1008)과 통신 연결된 위성(200)을 나타내는 개략도이다. 도 10은 지상국(106)(여기에 위성 안테나 접시가 도시됨)에서 위성(200)의 지구(240) 상의 전송 영겨(1008) 내에 위치한 타워(1004 및/또는 1006)로의 백홀 통신을 위해 위성(200)을 이용하는 유틸리티를 도시하기 위한 것이다. 송신 영역(1008)은 점선(1008-a 및 1008-b)에 의해 표시된 것으로 도시된다.

지상국(106)이 타워(1004 또는 1006) 중 하나로 전달하려는 데이터를 보유하나, 지상-기반의 유선 연결이 타워(1004 및 1006)를 연결하지 않는 경우를 고려한다. 이 경우에, 지상국(106)은 데이터를 위성(200)으로 송신할 수 있다. 바람직하게는, 위성(200)으로 보내진 데이터 패킷 신호의 송신 주파수가 지상국(106)에서 그리고 위성(200) 내에서 모두, 데이터 패킷의 종착지와 적절히 연관된다. 이 출원의 도 8-9에 관하여 설명된 원리에 따르면, 데이터 패킷 신호(260)가 위성(200)에 도달하고, 영역(1008)으로 송신된 위성(200) 상의 트랜스폰더를 향해 라우트될 수 있다. 이후에, 하나의 타워 또는 타워 양자(1004, 1006)가 데이터 패킷 신호(250)를 수신하고, 이 패킷을 복조하며, 종착지 IP 어드레스를 검사한다. 패킷을 복조하고 의도한 패킷 종착지에 연결되지 않은 타워(예를 들면, 타워(1004))가 패킷을 간단히 처분할 수 있다. 예를 들어, 타워(1006)가 패킷을 복조하고 타워(1006)에 (지상-기반 연결로) 연결된 고객이 패킷의 의도된 종착지인 것을 발견한 경우에, 타워(1006)는 복조된 디지털 데이터 패킷(250)을 통상적인 디지털 데이터 송신 기술을 사용하여 의도한 종착지로 적절히 라우팅할 수 있다.

도 11은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 이용하여 사용하도록 적용된 컴퓨터 시스템(1100)을 나타내는 블록도이다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(110)의 하나 이상의 부분이 도 2 및 2A의 컴퓨팅 시스템(210), 도 3의 데이터 경로 제어장치(304), 도 1의 게이트웨이(102)의, 및/또는 도 1의 통신 네트워크(100) 내의 하나 이상의 프로세싱 엔터티의 프로세서(302)의 기능을 수행하기 위해 이용될 수 있다.

하나 이상의 실시예에서, 중앙 처리 유닛(CPU, 1102)이 버스(1104)에 연결될 수 있다. 추가로, 버스(1104)는 RAM(random access memory, 1106), ROM(read only memory 1108), I/O 어댑터(1110), 통신 어댑터(1122), 사용자 인터페이스 어댑터(1106) 및 디스플레이 어댑터(1118)에 연결될 수 있다.

하나 이상의 실시예에서, RAM(1106) 및/또는 ROM(1108)은 사용자 데이터, 시스템 데이터 및/또는 프로그램을 보관할 수 있다. I/O 어댑터(1110)는 하드 드라이브(1112), CD-ROM(도시되지 않음), 또는 그 외의 대용량 저장 장치와 같은 저장 장치를 컴퓨팅 시스템(1100)에 연결할 수 있다. 통신 어댑터(1122)는 컴퓨팅 시스템(1100)을 로컬, 광역-지역, 또는 인터넷 네트워크(1124)에 연결할 수 있다. 사용자 인터페이스 어댑터(1116)는 키보드(1126) 및/또는 포인팅 장치(1114)와 같은 사용자 입력 장치를 컴퓨팅 시스템(1100)에 연결할 수 있다. 나아가, 디스플레이 어댑터(1118)는 CPU(1102)에 의해 구동되어 디스플레이 장치(1120) 상에 디스플레를 제어할 수 있다. CPU(1102)는 임의의 범용 CPU일 수 있다.

이 명세서에 추가로 설명된 및/또는 이후에 설명된 방법이 장치가 표준 디지털 회로, 아날로그 회로, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 프로그램을 실행하도록 동작하는 임의의 공지 프로세서, 프로그램 가능한 디지털 장치 또는 시스템, 프로그램 가능한 어레이 로직 장치, 또는 이들의 조합과 같은 임의 공지 기술을 이용하여 성취될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예는 또한 프로세상 유닛에 의해 실행되고, 적합한 저장 매체에 저장하기 위한 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (30)

1. 아날로그 신호 에너지를 송신 및 수신하는 복수의 지상국; 그리고
   지구 주위의 궤도에 위치하며, 상기 복수의 지상국 중 둘 이상의 지상국과 통신 연결된 하나 이상의 위성을 포함하되, 상기 위성은:
   둘 이상의 트랜스폰더가 둘 이상의 서로 다른 통신 장치와 통신하도록 구성된 복수의 트랜스폰더; 그리고
   각각의 아날로그 데이터 패킷 신호의 송신 주파수에 근거하여, 상기 둘 이상의 트랜스폰터 중 선택된 하나로, 위성에서 수신된 아날로그 데이터 패킷 신호를 라우팅하기 위한 하나 이상의 라우팅 메커니즘
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   위성을 통한 아날로그 데이터 패킷의 송신 경로는 아날로그 장치만을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   라우팅 메커니즘은 하나 이상의 주파수 디바이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   라우팅 메커니즘은 a) 위성의 현재 위치에 인접한 지구상의 풋프린트를 향해 송신된 제 1 트랜스폰터, 그리고 b) 상기 라우팅 메커니즘에 의해 라우팅된 아날로그 데이터 패킷 신호의 재송신을 위해, 게이트웨이 국과 통신하는 제이 트랜스폰더로부터 선택되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   인접한 풋프린트를 향해 송신하는 상기 제 1 트랜스폰터가 지상-기반의, 유선 연결을 가지지 않는 풋프린트 내의 송신 장치 사이에 내부-영역 백홀을 제공하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   하나 이상의 지상국과 통신 연결된 컴퓨팅 시스템을 더 포함하되,
   상기 컴퓨팅 시스템은 복수의 IP 어드레스와 IP 어드레스에 대응하는 복수의 송신 주파수를 포함하는 데이터 테이블을 저장하는 메모리를 가지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 컴퓨팅 시스템은 지상국에서 수신된 디지털 데이터 패킷의 IP(Internet Protocol) 어드레스를 판독하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 컴퓨팅 시스템은 각각 수신된 디지털 데이터 패킷의 IP 어드레스에 대응하는 송신 주파수를 검색하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   하나 이상의 지상국은 개별적인 아날로그 데이터 패킷 신호로 수신된 디지털 데이터 패킷을 변환하기 위한 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    각각의 통신 장치는,
    a) 데이터를 수신 및 송신할 수 있는 지상국;
    b) 데이터를 수신 및 송신할 수 있는 위성; 그리고
    c) 수신기
    중 하나인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
11. 통신 시스템 내의 제 1 지상국에서 디지털 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 디지털 데이터 패킷을 아날로그 신호를 변환하는 단계;
    상기 디지털 데이터 패킷의 종착지(destination)의 함수로 아날로그 패킷 신호의 선택된 물리적 특성의 값을 설정하는 단계;
    상기 제 1 지상국에서 제 1 위성으로 상기 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계;
    상기 아날로그 패킷 신호의 선택된 물리적 특성의 값에 근거하여 상기 제 1 위성의 지정 트랜스폰더로 상기 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계;
    상기 지정 트랜스폰더에서 송수신 국으로 상기 아날로그 패킷 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 송수신 국은
    a) 제 2 위성 그리고
    b) 디지털 데이터 패킷의 종착지와 지상-기반 연결을 가지는 지상국
    중 하나인 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 물리적 특성은, 송신 주파수, 진폭, 및 신호 모양으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 데이터 패킷의 종착지 IP(Internet Protocol) 어드레스를 식별하는 단계를 더 포함하되,
    상기 설정하는 단계는:
    디지털 데이터 패킷의 IP 어드레스에 근거하여 아날로그 패킷 신호에 대한 송신 주파수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    위성으로 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계는,
    설정된 송신 주파수를 사용하여 상기 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
16. 제 11 항에 있어서,
    아날로그 장치만을 사용하여 위성에서 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 아날로그 패킷 신호를 복조하지 않고 위성에서 아날로그 패킷 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
18. 제 11 항에 있어서,
    하나 이상의 주파수 디바이더를 사용하여 아날로그 패팃 신호를 라우팅하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
19. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 데이터 패킷의 종착지로 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계는:
    게이트웨이 국으로 상기 아날로그 패킷 신호를 송신하는 단계; 그리고
    제 1 지상국을 포함하는 지구상의 영역을 향하여 위성 트랜스폰더로부터의 아날로그 패킷 신호를 송신하여 내부-영역 백홀(intera-region backhaul)을 발생시키는 단계
    중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법.
20. 하나 이상의 위성을 제공하는 단계;
    고객 사이트로부터 신호를 위성에서 수신하는 단계;
    고객 신호의 송신 주파수를 결정하는 단계;
    상기 고객 신호를 결정된 송신 주파수에 따라 선택된 트랜스폰더의 출력 포트로 라우팅하는 단계; 그리고
    상기 선택된 트랜스폰더로부터 고객 신호를 재송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    위성으로 신호를 송신하기 전에, 신호에 대한 종착지 IP 어드레스를 결정하는 단계; 그리고
    결정된 종착지 IP 어드레스에 근거하여 신호에 송신 주파수를 할당하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 라우팅하는 단계는,
    하나의 입력 및 복수의 출력을 가지는 주파수 디바이더를 이용하고, 상기 주파수 디바이더는 위성 내의 복수의 개별적인 신호 라우팅 경로를 따라 복수의 주파수 범위에서 신호를 전달하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 주파수 디바이더로부터 나온 복수의 신호 라우팅 경로와 복수의 송신 주파수 범위를 연관시키도록 주파수 디바이더를 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
24. 제 23 항에 있어서,
    지상국 송신 시스템 내 위치한 데이터 송신 종착지에 대응하는 주파수 범위의 집합(association)과 주파수 디바이더의 신호 라우팅 경로를 가지는 송신 주파수 범위의 집합과 일치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
25. 위성 통신 시스템 내의 지상국에서, 종착지 IP(Internet Protocol) 어드레스를 포함하는 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 종착지 IP 어드레스를 식별하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 IP 어드레스에 근거하여 데이터 패킷에 대한 송신 주파수 채널을 선택하는 단계; 그리고
    선택된 송신 주파수를 이용하여, 상기 위성 통신 시스템의 위성으로 상기 데이터 패킷을 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
26. 제 25 항에 있어서,
    복수의 개별적인 송신 종착지에 복수의 송신 주파수를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
27. 제 25 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계 전에, 데이터 패킷을 나타내는 아날로그 신호를 제공하도록 상기 데이터 패킷을 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
28. 제 25 항에 있어서,
    a) 데이터 패킷을 송신하는 지상국의 식별자; 그리고
    b) 상기 데이터 패킷을 발생한 고객 사이트의 식별자
    중 하나 이상에 근거하여 상기 데이터 패킷의 송신을 위해 선택된 채널의 서브-채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
29. 제 25 항에 있어서,
    위성에서 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 송신 주파수에 따라 상기 위서 내에서 상기 데이터 패킷을 라우팅하는 단계; 그리고
    위성 통시 시스템 내의 종착지 송수신 국으로 상기 데이터 패킷을 송신하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 송수신 국은 위성 또는 지상국인 것을 특징으로 하는 위성 통신 방법.

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