KR20170107999A - 지상 및 스페이스 노드로부터 데이터를 수신하는 스페이스 네트워크 노드 - Google Patents

Abstract

스페이스에서 사용되도록 구성된 네트워크 노드가 설명되며, 무선 주파수 신호를 송신하기 위한 송신 인터페이스, 무선 주파수 신호를 수신하는 수신 인터페이스, 통신 세션 정보를 결정하는 네트워크 관리 모듈, 상기 네트워크 관리 인터페이스에 의해 제공되는 세션 정보에 따라 상기 송신 인터페이스 및 상기 수신 인터페이스를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 상기 송신 및 수신 인터페이스는 지상 노드(terrestrial nodes) 및 지구 궤도 노드(space-borne nodes)로부터 데이터를 수신하기 위한 것이다. 또한, 설명된 것은 네트워크 엔티티에 있어서 네트워크 노트 및 복수의 적응적 안테나, 상기 네트워크 엔티티를 포함하는 위성 및 네트워크 노드와 통신하기 위한 사용자 장비 장치를 포함하는 네트워크 엔티티이다.

Description

지상 및 스페이스 노드로부터 데이터를 수신하는 스페이스 네트워크 노드

본 발명은 네트워크 노드(network node)에 관한 것으로, 특히, 전적으로는 아니지만, 복수의 애플리케이션을 지원하기 위해 상호 보완적인 지상(terrestrial) 및 스페이스 기반(space-based) 기술을 이용하는 통신 시스템에서 사용하기 위한 네트워크 노드에 관한 것이다.

다양한 리포트(reports)와 자원(resources)은 데이터에 대한 액세스 요구 사항이 점차 커지고 있음을 알릴 수 있다. 비디오와 같은 고속 데이터 서비스 외에도, M2M(Machine-to-Machine) 통신 및 기타 저속 서비스의 성장은 다양한 통신 네트워크의 역량을 확대한다. 유사하게, 통신 시스템들에서 사용되는 데이터 유형은 진화하도록 설정된다. 예를 들어, 우주 기술 분야에서는, 지구 관측(Earth Observation) 및 실시간으로, 또는 그 부근에서, 사용 가능한 기타 센서 데이터에 대한 수요가 증가할 것으로 기대된다.

이러한 증가하는 수요에 대응하기 위한, 대규모 통신 네트워크를 구현하기 위해, 저궤도(LEO), 중간 궤도(MEO), 정지 궤도(GEO) 등의 다양한 배치를 포함하는 다양한 위성 시스템이 제안되고 구현되었다.

역사적으로, 위성 시스템(satellite systems)을 설계하고 구현하는 데 드는 높은 비용은 그들이 서로 고립되어 있다고 생각되고 단일 애플리케이션(application)이나 미션(mission)에 주로 전념되어 왔던 것을 의미하며, 상기 미션은 다음과 같은 주요 카테고리 중 하나이다:

- 지구 관측 (민간 및 군대 애플리케이션을 커버함);

- 과학 (예를들어, 혜성에 대한 로제타 미션(Rosetta mission));

- 탐험 (예를들어, 화성에 대한 큐리오시티 미션(Curiosity mission));

- 네비게이션(Navigation) 및 위성 항법(satnav) 애플리케이션에 사용되는 글로벌 포지셔닝 제공 (글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)이라고도 공지됨);

- 방송 위성 서비스(BSS), 고정 위성 서비스(FSS), 이동 위성 서비스(MSS) 또는 군용 애플리케이션을 위한 위성 시스템을 커버하는 텔레커뮤니케이션(Telecommunications).

이러한 위성 시스템을 사용하는 통신 네트워크는 종종 점 대 점 링크(point-to-point link)의 설정에 기초하여, 애드훅(ad-hoc) 기반으로 구축된다. 네트워크는, 상호 작용할 수 없는 서로 다른 네트워크 상의 장치와 함께 - 상호작용에 대한 이러한 장벽 중 하나가 주파수 스펙드럼 분할에 있다, 간섭을 방지하기 위해 별도의 주파수 대역에서 작동하도록 구성된 여러 애플리케이션을 위한 네트워크, 및/또는 보안을 위한 네트워크와 함께, 독점적일 수도 있다. 일반적으로, 추가 미션과 애플리케이션을 설계할 때, 스펙트럼 할당은 점점 더 작은 대역폭으로 분할하여 수행된다.

그러므로 주파수 조정은 개발된 미션과 애플리케이션의 수가 증가함에 따라 점점 더 어려워져서, 지금은 중요한 문제가 되었다. 따라서 주파수 할당 문제를 피할 수 있고, 시스템은 가용 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 특정 주파수 대역 내의 시스템 최적화가 새로운 통신 네트워크의 혁신의 초점이었다.

그러나 이러한 접근 방식의 어려움은, 시스템 성능과 역량이 증가함에 따라 시스템 요구 사항도 증가하므로, 스펙트럼 할당은 항상 제한적인 요소라는 것이다.

주파수 문제 외에도, 다양한 형식의 데이터, 및 다른 통신 프로토콜을 통해 송신 또는 수신되는 데이터를 처리하는 능력에 있어서, 다른 네트워크 상에서 실행되는 장치들 사이의 기술적인 비호환성과 같은, 보다 일반적인 조화(harmonization) 문제가 인정될 것이다. 두 개의 서로 다른 네트워크에 있는 두 장치의 핵심 기능은 동일할 수 있지만, 장치에서 제공하는 기능이 동일하더라도, 상기 두 장치는 특정 제조업체 또는 애플리케이션에 따라 다르며, 특정 용도로 구성된다. 따라서 기술의 중복으로 인한 높은 중복성이 발생될 수 있다.

전술한 다양한 카테고리의 애플리케이션 영역에 대해, 전반적인 인프라(infrastructure)는 본 명세서에서, "자산(assets)"으로 지칭되는, 공간 기반 기술 구성 요소뿐만 아니라 지상의 결합을 필요로 한다. 예를 들어, 지상 인프라는 위성을 제어 및 작동시키는 다수의 지상 스테이션(stations), 사용자 단말기 (예를들어, 위성 TV 안테나 및 셋톱 박스(set top box)) 및 모든 우주 및 지상 자산 사이의 상호접속을 지원하기 위한 관련 운영 소프트웨어 툴(tools)을 포함한다. 이러한 인프라 자산은 독립적으로 발전해왔다. 실제로, 추가 세분(subdivisions)은 다음과 같이 발생한다:

- 지구 관측, 과학, 네비게이션 및 군사 위성은 주로 다른 기관에서 운영하는 제도적으로 운영되는 프로그램이다. 결과적으로 전체 인프라는 서로 다른 니즈(needs)와 애플리케이션을 가진 여러 조직에서 독립적으로 개발될 수 있다. 종종 운영 인프라는 지역 또는 국가 노선으로 나누어진다.

- 상업용 통신 위성은 상업 위성 운영자에 의해 일부 표준화되었지만 독립적인 인프라로 구현되고 운영된다(궤도 슬롯(slots), ITU 주파수 할당, 지상 세그먼트(segment), 사용자 터미널 설계 등).

또한, 위성 시스템과 인터넷(Internet) 및 지상파 무선과 같은 지상파 네트워크(terrestrial wireless)의 통합은 맞춤형 운영자 특정 인터페이스 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 경향이 있다.

그러므로 자원을 보다 효과적으로 사용할 수 있도록 어느 정도의 표준화를 통해 이러한 문제를 해결할 필요가 있다. 종래의 바람직한 접근 방식과 같이, 가능한 한 오랜 기간 동안 문제를 피하기 위해 상당한 시스템 재설계를 수행하는 것이 아니라, 이 문제에 대한 해결책을 제공함으로써 현재보다 주파수 할당 문제를 보다 효과적으로 해결할 필요가 있다.

본 발명의 실시 예들은, 다수의 다양한 자산의 통합 및 상호 운용을 가능하게 하도록, 기존 및 미래의 스페이스(space), 지상(ground) 및 항공 기반(air-based) 자산 및 그들의 할당된 스펙트럼을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이하에서 더 자세히 설명될 이러한 자산의 통합은, "유비쿼터스 글로벌 네트워크(ubiquitous global network)"를 형성하는, 다양한 자산 집합의 "연합(confederation)"의 형성으로 설명된다.

3GPP(3^rd Generation Partnership Project)로 정의되고 LTE(Long Term Evolution) 사양으로 구체화된, 오늘날의 4G(fourthe generation) 지상파 네트워크는, 여러 다양한 사용자에게 다중 서비스 통신(Multi-Service Telecommunications)을 제공한다. 특정 3GPP 사양과 관련된 기능은 www.3gpp.org/specificati0ns 에서 얻을 수 있다. 이들 사양의 상세한 기능 및 여기에 사용된 용어는 당업자에게 잘 알려진 것으로 가정되므로 여기에서 상세히 설명하지는 않을 것이다.

이러한 네트워크는 음성, 비디오, 고속 데이터, M2M (Machine to Machine) 및 IoT (Internet of Things) 트래픽의 전송을 필요로하는 애플리케이션을 지원한다. 또한 4G 표준 및 아키텍처(architectures)는 다양한 환경에서 내장된 주파수 및 자원 관리를 지원하며 이러한 기능이 현재 정의되고 있는 향후 5G(fifth generation) 네트워크에서 유지 및 구축될 것으로 기대된다.

본 발명의 자산 통합의 원리는 미래의 위성 배치(satellite constellations)를 위한 보편적인 형태의 통신 공간에서, 4G 네트워크와 같은 지상파 네트워크의 구현에 기초하며, 높은 보안 및 확신으로 원활하게 상호 운용할 수 있는 공간 및 지상 자산의 연합을 구성하는 유비쿼터스 "스페이스 와이드 웹(space wide web)"을 형성한다. 이는 소비자, 상업 기관, 기관(institutions) 및 정부 기관이 그러한 연합이 제공하는 많은 카테고리의 애플리케이션 및 서비스에 대한 유비쿼터스 액세스 권한을 갖게 할 것이다.

다시 말해서, 본 발명의 자산 통합은 융통성 있고, 안전하며, 원활한, 자산들이 간섭 및 스펙트럼 관리의 내장 제어로 서로 통신할 수 있게 하는, 다중 서비스 통신 백본(backbone)의 채택을 통해 달성된다.

보다 상세하게는, 본 발명의 기술은 일 실시예에서 LTE 네트워크의 Evolved Node B (eNodeB 또는 eNB로도 공지 됨)와 기능적으로 유사한 통신 네트워크 내의 키 노드(key node)를 위성의 이러한 배치 상에 제공하며, 지상파 인프라로로 돌아가는 통신 및 여러 다양한 사용자를 위한 세션 관리, 핸드오버(handovers) 및 무선 자원 관리를 지원한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공간에서 사용하도록 구성된 네트워크 노드가 제공되며, 무선 주파수 신호를 송신하 기위한 송신 인터페이스, 무선 주파수 신호를 수신하는 수신 인터페이스, 통신 세션 정보를 결정하는 네트워크 관리 모듈, 상기 네트워크 관리 인터페이스에 의해 제공되는 세션 정보에 따라 상기 송신 인터페이스 및 상기 수신 인터페이스를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 상기 송신 및 수신 인터페이스는 지상 노드(terrestrial nodes) 및 지구 궤도 노드(space-borne nodes)로부터 데이터를 수신하기 위한 것이다.

상기 세션 정보는 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.

상기 자원 할당 정보는 통신 트래픽 및 네트워크 엔티티의 위치 및 가용성에 관한 정보를 포함할 수 있다.

상기 자원 할당 정보는 주파수 사용 정보를 포함할 수 있다.

상기 세션 정보는 핸드 오버 제어 정보를 포함할 수 있다.

상기 네트워크 노드는 지상 네트워크에서 사용자 장비 장치와 패킷 코어 사이의 인터페이스와 동일한 네트워크 제어 기능을 제공할 수 있다.

상기 지상 네트워크는 LTE 네트워크일 수 있고, 상기 네트워크 노드는 Evolved Node B와 동일한 네트워크 제어 기능을 제공할 수 있다.

상기 네트워크 노드는 데이터를 암호화하고 복호화하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 네트워크 관리 모듈은 위성 게이트웨이(satellite gateway)를 통해 상기 지상 네트워크 내의 엔티티와 통신하기 위한 제1 통신 모드, 지상 네트워크의 엔티티와 직접 통신하기 위한 제2 통신 모드, 상기 지상 네트워크에 대한 지상 기반 게이트웨이(ground-based gateway)와의 직접 통신을 위한 제3 통신 모드, 및 다른 위성과의 통신을 위한 제4 통신 모드를 위한 세션 정보를 결정하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 네트워크 노드를 포함하는 네트워크 엔티티가 제공되며, 상기 송신 및 수신 인터페이스에 연결된 복수의 적응적 안테나(adaptive antennas)를 더 포함하고, 상기 복수의 적응적 안테나는 다중 입력 다중 출력(MIMO), 무선 인터페이스(air interfaces)를 지원할 수 있다.

상기 적응적 안테나는 궤도 동적 재구성을 위한 적응적 빔 커버리지가 트래픽 패턴들 및 위치에 대한 상기 빔 세트 및 간섭 완화를 최적화하도록 구성될 수 있다. 상기 네트워크 엔티티는 위성 간 링크 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 위성의 컨트롤러와 인터페이스하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 정의된 바와 같이 정지 궤도(geostationary orbit), 정지 동기(geosynchronous), 저궤도(Low Earth Orbit) 및 중간 궤도(Medium Earth Orbit) 중 하나 또는 조합으로 사용하기 위해 네트워크 엔티티를 포함하는 위성이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 정의된 바와 같은 지구 궤도 네트워크 노드와 통신하도록 구성된 사용자 장비 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따른 메카니즘은 개인 및 전문 단체가 필요로 하는 애플리케이션의 지원에서 개선된 가용성, 서비스 품질(QoS) 및 체감 품질(QoE)을 제공하기 위해 효율적이고, 자원 효율적이며, 스펙트럼 효율적인 방식으로 많은 상이한 애플리케이션을 위한 공간(space) 및 지상(ground) 자산의 조정을 가능하게 한다.

본 발명의 실시예는 다음을 제공한다:

- 다양한 궤도 (LEO, MEO, GEO 및 기타 궤도)의 위성 간 통신을 지원하는, 레이저(laser) 및 / 또는 마이크로웨이브(microwave) 기술에 기반한 "빌딩 블록(Building block)" 위성 링크(ISL) 기능

- 호스팅된 페이로드(payloads)로 또는 공간 및 항공기(airborne vehicles)에서 실제 전용 미션으로 유연한 배치를 위한 "빌딩 블록(Building block)"센서;

- 인지 및 소프트웨어 정의 가능한 무선 인터페이스(air interface) 지원이 있는 적응적 수신기;

- 위성 위치, 교통 수요 및 스펙트럼 환경에 따라 적응적 커버리지(adaptive coverage)를 제공할 수 있는 고급 활성 안테나(advanced active antennas);

- 다음과 관련된 자원 오케스트레이션(orchestration)을 최적화하는 고급 네트워크 관리 시스템(advanced network management systems):

o 동적 배치 내의 위성들 사이에서 위성 간 조정 및 무선 자원의 할당;

o 위성-지상 조정, 예를 들어, 핫스팟(hotspots)에 대한 무선 자원의 동적 할당;

o ITU 스펙트럼 할당 및 규정 내에서 내부 배치(constellation) 및 외부 간섭 모두의 완화.

본 발명의 실시예들은 다음의 도면들과 관련하여 예로서만 상세히 기술될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기술을 사용하는 통신 네트워크를 도시한다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 페이로드의 구조(architecture)를 도시한다;
도 3은 도 1의 구성에서 사용되는 백홀(backhaul) 통신 모드를 도시한다; 및
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스페이스 노드(space-node)의 구조(architecture)를 도시한다.

동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기술을 사용하는 통신 네트워크를 도시한다. 상기 네트워크는, 간략화를 위해, 4G 또는 5G 네트워크와 같은 LTE 통신 네트워크의 구성 요소 및 기능을 참조하여 설명 될 것이지만, 이하에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 개념은 다른 유형의 통신 네트워크 구현에 적용되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 통신 네트워크는 영역(10) 내에 포함된 지상 자산(terrestrial assets), 및 영역(10) 외부에 도시된 스페이스 자산(space assets)을 포함한다. 상기 지상 자산은 UE(user equipment)(20)로도 지칭되는 다수의 단말기 또는 모바일 장치를 포함한다. 상기 UE 장치(20)는 EPC(Evolved Packet Core)(30)로도 지칭되는 LTE 네트워크의 코어 지상 네트워크 아키텍쳐와 Evolved Node B(eNodeB or eNB)(31)라고 불리는 무선 인터페이스 노드를 통해 통신하고, 다수의 eNB가 존재한다. eNB(31)는 GSM 네트워크의 베이스 트랜시버 스테이션(base transceiver station)과 유사하다. eNB(31)는 상기 UE 장치(20)와 상기 EPC(30) 사이의 통신을 제어하기 위한 온-보드(on-board) 제어 기능을 갖는다.

상기 EPC(30) 자체는 네트워크 내의 데이터 패킷을 처리 및 라우팅하는 MME(Mobility Management Entities) 및 S-GW(Serving Gateway) 노드를 포함하는 제어 노드(32)를 포함한다. 상기 MMEs 및 S-GWs(32)는 또한 기존의 지상 네트워크의 일부로서 LTE 사양에 정의된 서비스 범위를 제공한다.

본 발명의 스페이스 기반 자산은 위성(40)의 집합체를 포함하며, 그 중 일부는 본 명세서에서 스페이스 노드(space node)로 지칭되는 온 보드(on-board)를 갖는다. 스페이스 노드는, 본 명세서에서 LTE 통신 네트워크의 맥락에서 정의 된 바와 같이, 지상 eNB(31)의 기능을 모방하고 공간 환경에 적절하게 적응되는 네트워크 노드이다. 스페이스 노드는 UE(20)에 직접 서비스를 제공할 수 있고, 이웃하는 eNB들 사이에서 통신을 정의하는 LTE 정의 X2 프로토콜 (점선으로 도시 됨)을 통해 다른 eNB(31) 및 스페이스 노드와 통신하고, eNB(31)와 진화 된 패킷 코어(30) 사이의 통신을 정의하는 LTE 정의된 Si 인터페이스 프로토콜 (점선으로 도시 됨)을 통해 MME 및 S-GW 노드(32)와 통신한다. 위성(40)들 중 하나는 공간에서 LTE 통신 프로토콜을 통해 UE 장치(50)과 직접 통신하는 것으로 도시된다. 다른 위성 (53)(예를 들어, 정지 위성(geostationary satellite))은 지상 네트워크에 대한 게이트웨이(52)로서 기능하는 것으로 도시된다.

상기 스페이스 노드는 다음과 같은 기능의 하위 집합을 포함하는 eNB 를 위한 LTE 사양에 정의된 서비스 범위를 제공한다.

- 승인 제어, 이동성 제어 및 UE들에 대한 무선 자원 할당을 포함하는 무선 자원 관리 (Radio Resource Management), 다른 네트워크 스페이스 노드들 및 eNB들과의 조정;

- 임의의 필요한 IP 헤더 압축과 데이터 암호화와 함께 사용자 데이터를 S-GW로 라우팅;

- 네트워크 작동 및 관리 엔티티로부터 MME 또는 MME를 통해 유래되는 페이징 메시지(paging messages) 및 브로드 캐스트 정보(broadcast information)의 스케줄링 및 전송을 위해 UE 부착시 MME 선택;

- 다양한 사용자 링크에 대한 다운 링크(downlink) 및 업 링크(uplink) 데이터 스트림의 변조 및 복조;

- 본 실시 예의 목적을 위해 UHF(Ultra-High Frequencies) 또는 L- 대역 및 S- 대역 내의 주파수가 될 수 있지만 임의의 다른 주파수 대역에 있을 수 있는 사용자 링크(UL)의 RF 동작 주파수로 그리고 RF 동작 주파수로부터의 민첩한 변환, 다른 공간 및 / 또는 지상 운영자들과 간섭하지 않고 공존할 수 있도록 단말 및 스펙트럼 할당 진화에 따라 C, Ku 또는 Ka와 같은 위성 대역을 포함(그러한 운영자 또는 사용자는 스페이스 노드가 구성된 네트워크에 대해 "외부" 로서 간주됨).

상기 스페이스 노드는 또한 지상 eNB를 위한 것 위에 특정 새로운 인터페이스를 구체화 한다:

- 지구 관측(Earth Observation), 과학(Science) 또는 네비게이션(navigation)과 상관없이 위성상의 임의의 호스트된 페이로드에/ 로부터 하나 이상의 표준화된 데이터 인터페이스.

- 후술할 온-보드(on-board) 컨트롤러에 대한 CDI (Control Data Interface).

따라서, 스페이스 노드(space-node)가 스페이스 환경에서 기능할 수 있게 하기 위해 요구되는 물리적 적응에 더하여, 스페이스 노드는 그러므로 스페이스 기반 작동의 도플러(Doppler) 및 지연(latency) 문제를 설명하기 위한 프로토콜 적응뿐만 아니라 스페이스 기반 애플리케이션을 가능하게 하는 eNB에 대한 기능적 적응을 포함한다.

기존의 지상 자산(terrestrial assets)과 본 발명의 스페이스 노드를 결합하는 도 1에 도시된 배열을 통해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

- 스페이스(space)와 지상(ground) 네트워크 간의 완전한 통합;

- 지구 관측(Earth Observation) 및 과학 위성(Science satellites)과 같은 여러 유형의 스페이스 자산 연합.

- 위성 간 시스템(inter-satellite system), 위성 내 시스템(intra-satellite system) 및 우주 / 지상 간섭을 완화하기 위한 위성 특정 스펙트럼 규칙 및 주파수 계획의 수립.

- 연합 자산(confederated assets)의 일부를 형성하는 비 정지 궤도 위성 배치로 인한 빠르게 변화하는 무선 주파수 환경에 대한 적응성.

- 위성 통신 스펙트럼에 대한 액세스를 허용하기 위해 필요한 경우에만 수정된 작은 "스마트 폰" 단말기에 연결할 수 있는 RF 기능.

이러한 효과에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.

도 2는, 도 1에 도시된 네트워크에서 위성(40) 상에 제공되는 본 발명의 실시예에 따른 위성 페이로드(60)의 구조를 도시한다.

상기 위성 페이로드에는 다음 구성 요소가 포함되어 있다.

- 스페이스 노드(41);

- 약한 신호의 증폭을 위해, 사용자 링크의 동작 주파수에서 LNA(Low Noise Amplifies)(42)를 수신.

- 사용자 링크의 동작 주파수에서 HPA(High Power Amplifiers)를 전송.

- 사용자 링크 주파수(User Link frequencies)에서, 일정 수준의 주파수 재사용을 허용하고, 스마트 폰과 같은 소형 UE 단말기(20)와 통신을 지원하기에 충분한 빔을 생성할 수 있는 복수의, 예를 들어, 정수 N, 요소를 갖는 안테나 시스템(44). 상기 안테나 시스템(44)은 SFPB (Single Feed Per Beam), AFR (Array Fed Reflector) 또는 DRA (Direct Radiating Array) 유형 중 어느 하나일 수 있다. LNA(42) 및 HPA(43)는 안테나 시스템(44)과 스페이스 노드 (41) 사이에 배치된다. 도 2에서, 두 개의 상이한 편광(Pol_A 및 Pol_B)을 갖는 신호가 스페이스 노드(41)로/ 에 의해 송신되거나 수신된다.

- X2 및 Si 인터페이스를 지원하는 스페이스 노드(41)의 하나 또는 여러 개의 디지털 포트를 위한 하나 또는 수 개의 모뎀 서브 시스템(45), 이는 ISL(Inter Satellite Links) 및 이하에서 보다 상세히 설명될 다양한 백홀(backhaul) 모드에 따른 지상에 대한 링크에 사용되는 대역으로 변환하는 기능을 갖추고 있다. 문제의 대역은 Ku, Ka, Q, V 및 옵티컬 일 수 있으며 주어진 위성 구현은 여러 밴드를 사용할 수 있다. 이러한 ISL 및 네트워크 게이트웨이 주파수는 링크가 임의의 원하는 주파수에서 다른 스페이스 및 / 또는 지상 운영자와 간섭하지 않고 공존할 수 있도록 스페이스 노드에 의해 조정될 수 있다.

- 백홀 모드 주파수에서, 관련 주파수에서 하나 또는 수 개의 일반적으로 조종 가능한 안테나 시스템과 인터페이스하는 송수신 서브 시스템(46);

- 이하에 더 자세히 설명되어 있는, 스페이스 노드(41)에 대해 고유한 무선 자원 관리(Radio Resource Management) 기능의 강화된 제어 및 상호작용을 가능하게 하기 위해 스페이스 노드(41)와 인터페이스하는 위성 특정 스펙트럼 및 자원 관리에 사용되는 온보드 컨트롤러(OBC) (47);

- 상기 OBC는 전술한 스페이스 노드(41)의 CDI와 인터페이싱하고 상술한 서브 시스템 (46)을 송신 및 수신한다.

전술한 페이로드(60)가 장착된 위성(40)은 지상 네트워크로부터 업 링크 신호를 수신할 수 있고, LNA(42)를 통해 이들 신호를 증폭할 수 있고, 상기 신호를 스페이스 노드(41)에 전달할 수 있다. 신호를 수신하면, 상기 스페이스 노드(41)은 순전히 지상파 LTE 네트워크에서 eNB(31)에 의해 제공되는 무선 인터페이스에서 달성될 제어 및 라우팅을 수행하여, 프로토콜을 통해 위성을 지상 네트워크에 통합 할 수있게하며, 상기 통합은, 예를 들어, 4G 또는 5G LTE 네트워크이다. 상기 신호의 의도된 목적지에 따라, 적절한 라우팅 및 주파수 변환이 스페이스 노드(41)에 의해 수행된다. 예를 들어, 상기 신호가 다른 위성 (40)으로 전송하기 위한 것이라면, 스페이스 노드(41)는 적절한 모뎀 서브 시스템 (45)을 통해 신호를 ISL(46)로 라우팅한다. 상기 ISL(46)은 신호를 교환하기 위해 다른 위성(40)상의 대응하는 송수신기와 통신할 수 있는 안테나와 같은 송수신기를 나타낸다.

이 예에서, 상기 OBC(47)는 신호가 ISL (46)을 통해 전송되어야 하는 주파수 대역을 제어하는 역할을 한다. 주파수 할당은 동적으로 수행되어, 상기 통신 시스템은 서로 다른 사용자 링크 및 스펙트럼 사용, ISL을 통한 다른 위성으로부터 들어오는 신호, 다양한 애플리케이션의 요구 및 물리적 위치에 적응할 수 있다. 이러한 접근법은 임의의 원하는 주파수에서 간섭없이 다른 스페이스 및 / 또는 지상 네트워크의 신호와 공존을 가능하게 하도록 스펙트럼 공유를 가능하게 한다.

아래에 설명된 백홀 모드 중 어느 하나 또는 모두를 통해 지구 궤도(space-borne) 및 공수(airborne) OBC(47)와 인터페이스하는 지상 기반 스페이스 자원 최적화기(SRO)는 OBC(47)에서 자원 최적화 프로파일을 구성할 수 있게 해준다. 이러한 프로파일은 모든 위성 배치 주파수 및 관련 궤도 세부 사항 및 천체력에 대한 주파수 할당, 우선 순위 및 매핑을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 따라서, 상기 OBC(47)는 위치 및 타이밍 데이터와 같은 국부적으로 획득된 정보뿐만 아니라 SRO로부터 제공된 정보를 사용하여 SRO로부터의 어떤 정보가 수신된 업 링크 신호를 처리하는데 사용되어야 하는지를 결정한다. 유사하게, ISL(46)을 통해 위성에서 수신된 신호들에 대해, OBC(47)는 HPA (43)를 통해 스페이스 노드(41)를 통해 다운 링크로 신호를 포워딩하기 위한 신호의 수신을 제어할 수 있다.

전술한 구조의 변형 예에서, OBC(47)는 CDI를 통해 스페이스 노드(41)와 인터페이싱하기보다는 스페이스 노드(41) 내에 구성될 수 있다. 따라서, 스페이스 노드(41)는 동적 자원 할당을 구현 및 수행할 수 있으며, 이는 스페이스 자산에 의해 제공되는 대규모로의 액세스 가능성을 개방한다. 예를 들어, 모바일 단말기(21)와 같은 UE 장치는 스페이스 노드(41)와의 통신에 적합한 무선 주파수에서 데이터를 송신하는 능력만을 이용하여 종래에 eNB(31)와 통신하는 것과 동일한 방식으로 스페이스 노드(41)와 직접 통신 할 수있다. 상기 스페이스 노드(41)는 유비쿼터스 네트워크를 통한 데이터의 후속 라우팅을 대신할 수있다. 일 실시 예에서, 상기 스페이스 노드(41)는 이용 가능한 자원 및 트래픽에 의존하는 특정 송신 주파수를 선택하기 위해 상기 모바일 단말기(21)에 제어 신호를 전송할 수 있다.

도 2의 위성 페이로드(60)는 종래의 위성에 설치하고 위성과 함께 우주로 발사하기 위한 키트(kit)로서 제공될 수 있다. 또는, 상기 페이로드가 HAPS(High Altitude Platforms)에 설치될 수 있다. 스페이스에서, 상기 페이로드(60)는 표준화된 인터페이스를 통해, 동일한 위성 또는 다른 위성 상의 다른 부속된 미션 컴포넌트(51)와 인터페이스할 수 있다.

전술한 백홀 통신 모드는 이제 도 3을 참조하여 설명 될 것이다. 통신 용어에서, "백홀(backhaul)"은 코어(core) 네트워크와 기지국과 같은 서브 네트워크 유닛 간의 링크에 관련된다. 상기 백홀은 무선 장치의 첫 번째 레벨을 핵심 지상 유선 네트워크에 연결하는 것으로 볼 수 있다. 예를 들어, 도 1의 네트워크에서, 상기 백홀은 MME(32) 및 위성(40)과 같은 EPC 장치(30)들 사이의 링크와 관련된다. "백홀"은 통신 용어에서 "프런트홀(Fronthaul)"과 대조되며, 상기 프런트홀은 새로운 네트워크 장치를 백홀을 통해 코어에 연결된 장치로 연결하는 링크이다.

도 1의 네트워크에는 4 개의 백홀 통신 모드가 있으며, 이들은 도 3에 도시되어 있다. 이들을 백 홀 모드(BM) 1 내지 4 라고하며, 각각의 모드는 상이한 변조 방식 또는 송신 주파수를 채택 할 수 있으며, 스페이스 노드의 제어에 대한 다양한 측면과 관련이있다. 4 가지 백홀 모드는 스페이스 기반 작동의 도플러 및 대기 시간 문제를 설명한다.

BM 1는, 예를 들어, 스페이스 노드(41)와 지상 게이트웨이(52) 사이의 지상 네트워크에 대한 정지 위성(53)을 통한 간접 통신을 기술한다.

BM 2는 스페이스와의 통신에 적합한 송수신기가 장착 된 스페이스 노드 (51)와 지상 eNB(31), MME 및 S-GW 엔티티 (32) 간의 직접 통신을 기술하고, 이러한 통신은 이들 엔티티가 위성 (40)과 직접 인터페이스하도록 적절하게 변경되는 경우 가능하다.

BM3은 스페이스 노드(41)들과 지상 게이트웨이(52) 간의 지상 네트워크에 대한 직접 통신을 기술한다.

BM4는 스페이스 노드 위성에 대한ISL(Inter Satellite Links)을 설명한다.

BM 1-4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 지상 자산과 네트워크의 스페이스 기반 자산 사이의 모든 가능한 통신 유형을 커버한다. 2 개의 네트워크 노드 사이의 임의의 특정 통신 경로에서, 일부 또는 모든 모드가 사용될 수 있다.

BM1 내지 BM3은 자원 관리에 사용되며 Si와 X2 통신을 모두 수행한다. 자원 관리 통신은 지상 기반 SRO와 위성 OBC(47) 사이에서 위에 설명 된 것들을 포함한다. BM4는 X2 통신을 캐리(carries)한다. Si 통신은, LTE 아키텍쳐 사양에 기초하여, eNB(31)와 패킷 코어(30) 사이의 통신을 나타내며, X2 통신은 이웃하는 eNB(31)들 사이의 통신을 나타낸다. 결과적으로, 지상 네트워크 통신과 본 발명의 실시 예를 사용하는 네트워크 간의 유사점은 BM2 및 BM4 모드로서 스페이스에 X2 통신을 포함시킴으로써 알 수 있다. 다시 말해서, 지상 eNB(31)의 기능을 모방한 스페이스 노드(41)의 존재를 통해, 예를 들어, 위성 간 링크에서, 지상 LTE 통신의 이점이 스페이스에서 달성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스페이스 노드(41)의 구조를 도시한다. 물리적으로, 상기 스페이스 노드는 위성에 고정될 수 있는 휴대용 기지국 송수신기의 형태를 갖는 네트워크 엔티티이며, "스페이스 노드(space-node)"라는 용어는 네트워크에서 이 엔티티의 논리적인 역할과 물리적 위치를 반영한다.

상기 스페이스 노드(41)는 그 외부에 열 및 전자기 차폐(71)를 포함하여 스페이스 환경에서의 동작에 대한 적합성을 보장하고 발사 프로세스의 생존을 보장한다. 상기 차폐물 (71)은 스페이스에서 전자 부품을 보호하기 위한 당업자에게 공지된 임의의 적합한 형태 일 수 있다. 상기 스페이스 노드(41)의 케이싱(casing)에 대한 하드웨어 랙(racks)의 안전한 내부 마운팅도 제공된다.

상기 스페이스 노드(41)는 스페이스 노드(41)의 다른 구성 요소들의 동작을 제어하고 호스트 위성상의 OBC(47)와 인터페이스할 수 있는 중앙 컨트롤러(72)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 상기 컨트롤러(72)는 OBC(47) 자체일 수 있다. 상기 스페이스 노드(41)는 전술 한 바와 같이 HPA(43) 및 LNA(42)로 /로부터 통신 데이터의 송신 및 수신을 지원할 수 있는 송신 및 수신 인터페이스 모듈 (73, 74)을 포함한다. 상기 컨트롤러(72)는 스페이스 노드(41)의 수신기들의 송신 및 동조(tuning)를 위한 스펙트럼 할당이 적절하게 수행 될 수 있도록 SRO로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 인터페이스 모듈(73, 74)들을 제어하도록 구성된다. 또한, 상기 컨트롤러는 인터페이스 모듈들(73, 74), 암호화 모듈(77) 및 복호화 모듈(79) (후술 됨)과 함께 MIMO를 포함하는 다양한 LTE 전송 모드들에 대한 신호 컨디셔닝을 지원한다. 상기 스페이스 노드는 또한 BM 1-4를 제공하고 지원하기 위해 모뎀 서브 시스템(45)을 인터페이스하는 네트워크 인터페이스 모듈 (80)을 포함한다.

상기 스페이스 노드(41)는 상기 스페이스 노드의 구성 요소에 동작 전력을 제공하기위한 전력 모듈(75)을 포함한다. 상기 전력은 호스트 위성 상의 태양열 전지 패널로부터 도출될 수 있으며, 상기 전력 모듈에 의해 적절히 조절된다. 상기 전력 모듈(75)로부터 상기 스페이스 노드(41)의 다른 구성 요소로의 접속은 간략화를 위해 도시되지 않았다.

상기 스페이스 노드(71)는 네트워크 관리 모듈(NMM)(76), 암호화, 변조 및 인코딩 모듈(77) 및 해독, 복조 및 디코딩 모듈(79)을 포함하는 다수의 보조 제어 모듈을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 부가적인 범용 제어 모듈(78)은 지상국(ground station)으로부터 상기 스페이스 노드에 제공된 제어 신호를 통한 인-시츄(in-situ) 프로그래밍을 통한 기능성 확장을 위해 포함될 수 있다. 이들 제어 모듈은 중앙 컨트롤러(72)에 접속하도록 배열되고, 이들이 작동할 때까지 전력이 차단된다.

NMM(76)은 코어 로컬 기능을 수행하고 S-GW 및 MME와 같은 지상 EPC(30)의 기능 중 일부가 잠재적으로 지연을 개선시키는 위성 상에 로컬하게 제공되도록한다. 상기NMM(76)은 집합적으로 "지능형 네트워크 구성"으로 지칭 될 수있는 세션 관리, 핸드 오버 제어 및 무선 자원 관리 중 적어도 하나를 수행한다. 일반적으로, NMM(76)은 데이터 또는 서비스에 대한 특정 요청에 대해, 그 데이터를 얻거나 서비스를 제공하기 위해 어떤 통신이 이루어질 필요가 있는지를 결정할 수 있고 그에 따라 그러한 통신을 제어 할 수 있다. 데이터는 BM4를 통해 또 다른 스페이스 노드(41)로, BM1을 통해 정지 위성 (53) 상에 제공된 스페이스 기반 게이트웨이를 통해 지상 네트워크로, BM3을 통해 지상 게이트웨이(52)에 직접, 또는 BM2를 통해 적절한 S-GW(32)로 포워딩될 수 있다. 상기 NMM(76)은 또한 컨트롤러 또는 SRO로부터 수신된 정보에 의해 결정된 주파수로 데이터의 적절한 변조 또는 복조를 수행할 수 있지만, 대안적인 실시 예에서는 그러한 기능이 인터페이스 모듈(73, 74) 자체로 양도될 수 있다.

이러한 통신들의 스케줄링은 우선 순위, 서비스의 가용성, UE 디바이스(20)의 이동과 관련하여 제공된 정보 등에 기초하여 수행될 수 있다. 자원 이용 가능성은 이러한 스케줄링의 핵심 기능 일 수 있고, NMM(76)은 특정 통신이 성취 될 수 있는지 여부를 결정하기 위해 다른 위성 (40) 또는 지상 eNB(31)의 상대적 위치 및 가용도 또는 이용 가능한 스펙트럼 대역폭을 결정할 수있다. 예를 들어, 로컬 위성 센서 또는 컴포넌트로부터, OBC(47)에서 수신된 정보로부터 유도될 수 있는, 다른 장치에 대해 행해질 수 있는 통신의 수 및 스페이스 노드(41)의 위치에 기초하여, 상기 NMM(76)은 또한 다른 스페이스 노드들로부터의 통신들에서 사용될 자원으로서 스페이스 노드(41)의 이용 가능성을 제어 할 수있다. 이러한 방식으로, SRO로부터 제공된 주파수 할당 정보와 함께, NMM(76)은 동적 자원 할당을 달성한다.

따라서, 상기 NMM (76)은 종래의 지상 eNB(31)에서 사용되는 이러한 동작 원리를 사용하여, 본 발명의 우주 - 지상 네트워크를 통한 통신을 최적화하도록 설계된 다수의 알고리즘을 포함하는 지능형 소프트웨어 모듈이다. 그러나, NMM(76)은 스페이스에서 이용 가능한 자원의 결정 및 자원의 동적 할당에 기초하여, 모드 BM1-BM4에 따른 통신을 지원하기 위해 스페이스 노드(42)에 요구되는 적응을 제공한다. 상기 NMM(76)은 송신 및 수신 인터페이스를 제어하기 위해 컨트롤러(72)에 제공되는 자원 할당 정보 및 / 또는 핸드 오버 정보를 포함하는 세션 정보를 결정한다.

또한, 스페이스 노드(41)는 제어 단계 사이에서 데이터 교환이 신뢰성있게 이루어지도록 보장하기 위해, 아날로그 에서 디지털 및 디지털 에서 아날로그 변환기, 증폭기 및 노이즈 필터와 같은 다수의 신호 처리 단계를 포함한다(도시되지 않음). 서로 다른 주파수 대역 간의 간섭을 식별 할 수있는 수단이 제공 될 수도 있으며, 인터(inter) 및 인트라(intra-) 컨스텔레이션(constellation) 간섭이 식별될 수 있다. 물리적으로 구별되는 통신 경로들을 포함하는 통신 채널들 사이에 간섭이 존재하는 경우, 위에서 설명된 신호 처리는 노이즈가 보다 효과적으로 제거되고 신호 레벨들이 최적화되도록 하는 것을 가능하게 할 수있다. 노이즈 감소가 가능하지 않은 경우에, 상기 컨트롤러(72)는 이것을 식별하여 그 자원 할당을 갱신할 수 있는 NMM에 보고하거나, 선택적으로 특정 통신 링크가 예기치 않은 문제점을 겪고 있다는 것을 지상국에 보고 할 수 있다. SRO가 제공하는 매핑은 특정 링크의 사용을 일시적으로 피하기 위해 업데이트될 수 있다. 이러한 상황은 예를 들어 두 개의 스페이스 노드 사이의 특정 시선(line-of-sight)과 같이 스페이스 파편이 일시적으로 존재하기 때문에 발생할 수 있다.

상기 스페이스 노드(41)가 모든 데이터 트래픽의 암호화를 수행하는 것은 필수적인 것은 아니며, 모듈 (77 및 79)의 암호화 및 복호화 기능은 각각 본 발명의 모든 실시 예에서 활성화되지 않을 수 있지만 암호화 또는 포함 특정 오류 수정 코드가 특정 애플리케이션에 필요할 수 있다. 예로서, ISL을 통한 BM4 통신은 각각의 스페이스 노드에 의해 구현되는 보편적인 오류 정정 방식을 갖도록 제어될 수 있다. 또한, 암호화는 IP 패킷 헤더 압축과 같은 압축의 형태를 포함할 수 있다.

암호화(encryption)는 위성 배치(constellation) 내의 채널들 간의 간섭을 피하기 위해 또는 네트워크를 통한 데이터 통과의 보안 및 확실성을 제공하기 위해 다수의 공지 된 알고리즘을 사용하여 수행될 수있다. 상기 암호화 모듈(77)은 사용 중에 접지 링크를 통해 부가적으로 구성 가능하여, 보다 정교하거나보다 특정한 암호화 방식이 장래에 구현될 수 있다. 본 명세서에서 "암호화(encryption)"라는 용어가 사용되었지만, 당연히 상응하는 복호화(decryption)가 부가적으로 제공될 수 있다.

암호화, 변조 및 인코딩 모듈(77)은 송신 인터페이스(73)에 접속되고, 복호화, 복조 및 디코딩 모듈(79)은 사용되는 경우 수신 인터페이스(74)에 접속된다. 각 모듈은 온-보드(on-boad) 메모리를 포함할 수 있고, 적절한 암호화 / 해독을 제공하고, 특정 애플리케이션에 대한 적절한 선택을 위해 다수의 알고리즘을 비 휘발성 메모리에 저장할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 사용된 자원을 최적으로 제어하기 위해 스페이스 노드(41), 모뎀 서브 시스템(45) 및 ISL / 백홀 서브 시스템(46) 내에 메커니즘을 포함할 수 있다. 데이터의 출력이, 예를 들어, 수신된 데이터가 스페이스 노드를 제어하기 위해 제공되고, 상기 스페이스 노드(41)에 의해 데이터가 다른 스페이스 노드 또는 지상 eNB(31)로 중계될 것으로 해석되고 실행되면, 상기 NMM(76)은 사용 가능한 리소스를 결정하고, 추가 전송이 어떻게 수행되어야 하는지를 모뎀 서브 시스템(45) 및 ISL / 백홀 서브 시스템(46)에 보고하여 전송이 그에 따라 제어될 수 있게 한다 .

도 2에 도시된 전체 구조(60)는 위성(40) 상에 설치하기 위한 키트로서 제공될 수 있지만, 설치를 위한 개별 스페이스 노드(41)를 제공하고, 지원되는 경우 기존 구조를 사용할 수도있다. 예를 들어, 위성은 이미 다른 위성, 또는 LNA(42) 및 HPA(43)와 같은 업 링크 및 다운 링크 회로와 통신하기 위해 필요한 하드웨어를 이미 포함할 수 있으므로, 이 기술의 사용은 스페이스 노드만 설치되어 있는 곳에서 사용될 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명의 코어 형태는 스페이스 노드의 확장을 갖는 스페이스 노드(41)에 의해 구현되는 것으로 기술될 수 있으며, 상기 스페이스 노드를 포함하는 시스템은 본 발명의 범위 내에 있다

당업자는 청구 범위의 범주 내에 속하는 상술한 실시예에 대한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 호환 가능한 특징들이 결합될 수 있으며, "하나"의 구성 요소에 대한 언급은 "하나 이상"의 구성 요소로 해석될 수 있다. 이러한 변경의 예에는 다음과 같은 것들이 포함되나 이에 국한되지는 않는다:

- 위성 페이로드의 사용자 링크에서, 향상된 링크 성능을 위해 LTE에서 정의한 다중 입출력 (MIMO) 무선 인터페이스를 지원하도록 두 개 이상의 안테나 요소가 사용될 수 있다. 이전의 관점을 확장하면서, 다중 위성은 MIMO를 사용하는 통신에 관련되거나 5G에 제안 된 거대한 MIMO 시스템을 지원 및 / 또는 향상시킬 수 있다.

- 스페이스 노드에서 고급 SDR(Software Defined Radio) 및 인지 무선(cognitive radio) 기술을 사용하여 다음을 수행할 수 있다:

o 무선 인터페이스의 발전을 위한 재구성.

o 상호 운용성 향상 및 스페이스와 지상 네트워크 간의 간섭 감소,

o 특정 애플리케이션에 대한 향상된 보안 기능.

- 스페이스 노드는 고유한 빔 포밍(beamforming) 기능을 제한할 수 있지만, AFR 또는 DRA로부터 적응적 빔 커버리지를 허용하도록 확장 될 수 있습니다:

o 위성의 교통 패턴과 위치에 대한 빔 세트를 최적화하기위한 궤도 동적 재구성에서,

o 간섭 완화를 위해 빔 세트를 최적화하기위한 궤도 동적 재구성에서.

- 정지 궤도 위성(geostationary satellites), 정지 동기 위성(geosynchronous satellites), LEO 위성, MEO 위성 중 하나 또는 이들의 조합에 대한 스페이스 노드 (41)의 호스팅이 가능하다. 본 발명의 아키텍처는 본 발명이 이들 상이한 기술을 통해 동작 할 수 있게 하는 것이다.

여기에 설명된 스페이스 노드는, 스페이스 노드의 스페이스 환경에 적합한 사용자 및 다른 LTE 노드에 대해 설정된 인터페이스를 사용하여, LTE / 4G 및 궁극적으로 지상파 LTE 네트워크와 완벽하게 상호 운용가능하고 LTE가 제공하는 광범위하게 향상된 네트워크 기능을 사용하여 완벽하게 서포트될 수 있다. 당업자는 LTE 네트워크의 원리에 대해서만 본 발명을 구성 할 필요는 없다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 설명된 원리는 유비쿼터스 글로벌 네트워크가 개발될 수 있는 수단을 용이하게하기 위해, 스페이스에서의 사용에 적합한 네트워크 엔티티를 통해 지상 통신 네트워크의 특정 양상을 모방하는 것이다. 미래에는, 예를 들어, 상기 스페이스 노드는 eNB의 제어 기능을 모방하지 않을 수도 있지만, 새로운 프로토콜에 따라 정의된 트랜시버 스테이션의 기능을 모방할 수 있으며, 그러한 장래의 수정은 청구 범위의 범주 내에 제공되는 스페이스 노드의 기능적 정의를 통해 의도된다.

본 발명의 실시 예의 네트워크가 이러한 유비쿼터스 네트워크를 스스로 제공 할 수 있지만, 빌딩 블록 또는 미래의 네트워크 개발의 "백본 (backbone)"으로 볼 수있다. 예를 들어 도 1의 네트워크는 지상파 패킷 코어의 "강화된" 버전으로 볼 수 있으며, 네트워크 서비스 제공 업체, 정부, 군대 등과 같은 운영자는 기존 리소스에 대한 연결을 통해 네트워크에 가입함으로써 이 향상된 코어의 기능을 이용할 수 있고, 예를 들어 하나 이상의 스페이스 노드와 같은 주파수 할당 문제를 해결할 수 있습니다. 따라서 향상된 코어는 개별 미션 기반 위성이 필요하지 않은 "미래의 상태"에서 통신의 기초를 제공할 수 있지만, 기존의 위성에 탑재된 스페이스 노드는 대신 특정 미션을 수행하기 위해 스페이스 또는 항공기(airborne vehicles)에 사용되는 다수의 단말 또는 센서와 그러한 통신을 가능하게 하는 필요한 수단을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 미션은 표준화된 인터페이스를 통해 본 발명의 하나 이상의 스페이스 노드와 상호 운용할 수 있는 "빌딩 블록(building blocks)"으로서 다수 구성 요소를 사용하여 구성될 수 있다.

Claims (16)

1. 무선 주파수 신호를 송신하기 위한 송신 인터페이스;
   무선 주파수 신호를 수신하기 위한 수신 인터페이스;
   통신 세션 정보를 결정하기 위한 네트워크 관리 모듈;
   상기 네트워크 관리 인터페이스에 의해 제공되는 세션 정보에 따라 상기 송신 인터페이스 및 상기 수신 인터페이스를 제어하도록 구성된 컨트롤러;
   상기 송신 인터페이스 및 수신 인터페이스는 지상 노드(terrestrial nodes) 및 지구 궤도 노드(space-borne nodes)로부터 데이터를 수신하기 위한 것인 스페이스(space)에서 사용하도록 구성된 네트워크 노드.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 세션 정보는 자원 할당 정보를 포함하는 네트워크 노드.
   
3. 제2항에 있어서, 자원 할당 정보는 통신 트래픽 및 네트워크 엔티티들의 위치 및 가용성에 관한 정보를 포함하는 네트워크 노드.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 자원 할당 정보는 주파수 사용 정보를 포함하는 네트워크 노드.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 주파수 사용 정보는 상기 각각의 송신 및 / 또는 수신 인터페이스에 의해 송신 및 / 또는 수신된 신호가 간섭 없이 외부의 스페이스 기반(space-based) 및 / 또는 지상 사용자(terrestrial users)와 관련된 신호와 공존할 수 있게 하는 네트워크 노드.
   
6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세션 정보는 핸드 오버 제어 정보를 포함하는 네트워크 노드.
   
7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 지상 네트워크(terrestrial network)에서 사용자 장비 장치와 패킷 코어 사이의 인터페이스와 동일한 네트워크 제어 기능을 제공하는 네트워크 노드.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 지상 네트워크는 LTE 네트워크이고, 상기 네트워크 노드는 Evolved Node B와 동일한 네트워크 제어 기능을 제공하는 네트워크 노드.
   
9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 데이터를 암호화 및 복호화하는 수단을 포함하는 네트워크 노드.
   
10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 네트워크 관리 모듈은,
    위성 게이트웨이(satellite gateway)를 통해 지상 네트워크 내의 엔티티와 통신하기 위한 제1 통신 모드;
    지상 네트워크 내의 엔티티(entity)로의 직접 통신을 위한 제2 통신 모드;
    상기 지상 네트워크에 대한 지상 기반 게이트웨이(ground-based gateway)로의 직접 통신을 위한 제3 통신 모드; 및
    다른 위성과 통신하기 위한 제4 통신 모드를 위한 세션을 결정하도록 구성되는 네트워크 노드.
    
11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 네트워크 노드를 포함하고, 상기 송신 인터페이스 및 수신 인터페이스에 연결된 복수의 적응적 안테나(adaptive antennas) - 상기 복수의 적응적 안테나가 다중 입력 다중 출력, MIMO, 무선 인터페이스(air interfaces)를 지원하는 -; 를 더 포함하는 네트워크 엔티티.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 적응적 안테나들은, 궤도 동적 재구성을 위한 적응적 빔 커버리지(adaptive beam coverage)가 트래픽 패턴들 및 위치에 대한 상기 빔 세트 및 상기 간섭 완화를 최적화할 수 있도록 구성되는 네트워크 엔티티.
    
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 위성 간 링크 인터페이스(inter-satellite link interface)를 포함하는 네트워크 엔티티.
    
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 컨트롤러는 위성의 컨트롤러와 인터페이스하도록 구성되는 네트워크 엔티티.
    
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 네트워크 엔티티를 포함하고, 정지 궤도(geostationary orbit), 정지 동기(geosynchronous), 저궤도(Low Earth Orbit), 및 중간 궤도(Medium Earth Orbit) 중 하나 또는 조합으로 사용되는 위성.
    
16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 지구 궤도 네트워크 노드(space-borne network node)와 통신하도록 구성된 사용자 장비 장치.
    

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