KR20180034593A - 유연한 용량 위성 콘스텔레이션 - Google Patents

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Abstract

실시예들은, 예컨대 위성 통신 시스템에서 유연한 포워드-채널 및 리턴-채널 용량을 용이하게 하기 위해, 비-프로세싱형 위성들의 콘스텔레이션에서 테라-링크 및 크로스-링크 트래픽을 유연하게 서비스하도록, 위성 경로들의 비행-중 구성을 제공한다. 예컨대, 콘스텔레이션에서의 각각의 위성은 하나 이상의 동적으로 구성가능한 경로를 포함할 수 있고, 스위칭 및/또는 빔형성이 경로 구성 스케줄에 따라 다수의 타임슬롯들 각각에서 포워드-채널 경로 또는 리턴-채널 경로가 되도록 각각의 경로를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 경로들 중 적어도 일부는 추가로, 각각의 타임슬롯에서, 지상 단말들로 그리고/또는 지상 단말들로부터 "테라-링크 트래픽을 반송하고, 콘스텔레이션의 하나 이상의 다른 위성들로 그리고/또는 그 다른 위성들로부터 "크로스-링크" 트래픽을 반송하도록 선택적으로 구성될 수 있다.

Description

유연한 용량 위성 콘스텔레이션
일반적으로, 실시예들은 위성 통신 시스템들에 관한 것이고, 더 구체적으로, 벤트-파이프 위성 콘스텔레이션(bent-pipe satellite constellation)에서 유연한 용량(flexible capacity)을 제공하는 것에 관한 것이다.
위성 콘스텔레이션들에서, 다수의 위성들이 위성들 중 임의의 위성이 그 자체로 커버할 수 있는 구역보다 더 큰 구역에 대한 커버리지를 제공하기 위해 함께 작동한다. 예컨대, 저궤도(LEO) 위성들이 전형적으로, 대략 100 분의 궤도 주기들로 대략 100 마일의 고도들에서 지구를 선회할 수 있는 한편, 지구정지 위성들은 전형적으로, 지구의 회전과 실질적으로 매칭하기 위해 대략 24 시간(하나의 항성일)의 궤도 주기로 대략 26,200 마일의 고도들에서 지구를 선회한다. 따라서, LEO 위성들은 종종, (예컨대, 지상 단말들에 대한 위성의 상대적인 근접성으로 인한) 비교적 더 높은 링크 버짓 및 비교적 낮은 레이턴시(예컨대, 지구정지 위성에 대한 대략 125 밀리초와 대조적인 LEO 위성에 대한 대략 1 내지 4 밀리초)로 동작할 수 있다. 그러나, 지구에 대한 LEO 위성의 상대적인 근접성은 또한, LEO 위성의 커버리지 영역을 감소시킬 수 있다. 따라서, LEO 위성들의 콘스텔레이션이 전체적으로 증가된 커버리지 영역을 발현(manifest)하기 위해 사용될 수 있고, 그에 의해, 위성들은 더 낮은 궤도에 의해 제공되는 증가된 링크 버짓 및 감소된 레이턴시를 활용하면서 더 큰 구역을 서비스하게 허용될 수 있다. LEO 콘스텔레이션은 시스템 용량의 대부분이 비교적 적은 수요가 있을 수 있는 해양에 걸쳐서만 이용가능한 지구의 전체 표면에 걸쳐 시스템 용량이 얇게 확산되게 할 수 있다.
유용하고 경제적인 통신 서비스들을 제공하기 위한 LEO 위성들의 그룹에 대해 다수의 난제들이 제시된다. 예컨대, 단일 위성의 범위를 넘는 통신들이 요구되는 경우에, 이는 콘스텔레이션의 다수의 위성들 사이의 크로스-링크(cross-link)들을 수반할 수 있다. 크로스-링크들은 우주선의 부가적인 전력 및 질량을 사용하고, 그에 따라, 비효율적일 수 있다. 더욱이, 위성들이 이동하는 동안에 접속을 보장하기 위한 크로스-링크들의 협력은 복잡성을 부가한다. 그러한 크로스-링크를 유지하기 위해, LEO 위성 콘스텔레이션들은 전형적으로, "프로세싱형" 위성들로 전개되고, 그에 따라, 콘스텔레이션에서의 각각의 위성은 지상 단말들과의 통신들 및 콘스텔레이션에서의 다른 위성들과의 협력을 핸들링하기 위한 그 고유의 온-보드 프로세싱을 포함한다. 프로세싱은 데이터에 대한 목적지가 결정되게 허용하기 위해, 업링크를 통해 위성에 통신되는 데이터를 복조하는 것을 수반한다. 그 후에, 데이터는 재-변조되고 적절한 목적지로 라우팅된다. 이러한 프로세싱은 상당한 복잡성, 중량, 및 비용을 위성들에 부가할 수 있다.
특히, 예컨대, 위성 통신 시스템에서 용량의 유연한 분배를 용이하게 하기 위해, 비-프로세싱형 위성들의 콘스텔레이션에서 테라-링크(terra-link) 및 크로스-링크 트래픽을 유연하게 서비스하도록, 위성 경로들의 비행-중 구성을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들이 설명된다. 실시예들은, 포워드-채널 또는 리턴-채널 트래픽을 선택적으로 반송하기 위한 적어도 하나의 동적으로 구성가능한 경로(예컨대, 트랜스폰더)를 각각 갖는 비-지구정지(예컨대, 저궤도(LEO), 중궤도(MEO) 등)의 비-프로세싱형(예컨대, 벤트-파이프) 위성들의 콘스텔레이션들의 상황에서 작용한다. 예컨대, 콘스텔레이션에서의 각각의 위성은 다수의 경로들을 포함할 수 있고, 경로 구성 스케줄에 따라 다수의 타임슬롯들 각각에서 포워드-채널 경로 또는 리턴-채널 경로이도록 각각의 경로를 구성하기 위해, 스위칭 및/또는 빔형성이 사용될 수 있다. 콘스텔레이션에서의 위성들 중 적어도 하나(예컨대, 전부)는, ("테라-링크" 통신들로서) 하나 이상의 지상 단말들과 통신할 수 있고 ("크로스-링크" 통신들로서) 콘스텔레이션의 하나 이상의 다른 위성들과 통신할 수 있는 안테나 시스템을 가질 수 있고; 위성의 경로들 중 적어도 하나는 각각의 타임슬롯에서 테라-링크 또는 크로스-링크를 통해 통신하도록 동적으로 구성될 수 있다. 예컨대, 각각의 타임슬롯에서, 콘스텔레이션의 각각의 위성의 각각의 경로는 포워드-채널 테라-링크 트래픽, 리턴-채널 테라-링크 트래픽, 포워드-채널 크로스-링크 트래픽, 또는 리턴-채널 크로스-링크 트래픽을 반송하기 위해 (스케줄에 따라) 선택적으로 구성될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 콘스텔레이션의 일부 위성들은 테라-링크 트래픽만을 반송하도록, 크로스-링크 트래픽만을 반송하도록, 그 이외의 다른 것으로 (비행-전에 그리고/또는 비행-중에) 구성될 수 있다.
본 개시내용은 첨부된 도면들과 함께 설명된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 예시적인 위성 통신 환경을 도시한다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 경로들의 비행-중 구성을 위해 스위칭을 사용하는 예시적인 경로 구성 환경을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예들에 따른 포워드 경로들의 예들을 도시한다.
도 3c 및 도 3d는 다양한 실시예들에 따른 리턴 경로들의 예들을 도시한다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 경로들의 비행-중 구성을 위해 빔형성을 사용하는 예시적인 경로 구성 환경을 도시한다.
도 5는 다양한 빔형성 실시예들을 구현하기 위한 예시적인 위성 아키텍처를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 각각, 3개의 후속 시간들 각각에서의 제1 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 각각, 다수의 후속 시간들에서의 제2 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경을 도시하고, 여기서, 각각의 시간은 다수의 타임슬롯들을 포함한다.
도 8a 내지 도 8d는 각각, 다수의 후속 시간들에서의 제3 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 콘스텔레이션의 적어도 하나의 위성과 통신하는 지상 단말을 포함하는 위성 통신 시스템의 예시적인 부분을 도시한다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 백홀 네트워크 및 다수의 위성들과 통신하는 다수의 게이트웨이 단말들을 포함하는 위성 통신 시스템의 다른 예시적인 부분을 도시한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 콘스텔레이션에서의 위성 경로들의 비행-중 구성을 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은 유사한 컴포넌트들을 구별하는 제2 라벨을 참조 레벨 뒤에 따르게 함으로써 구별될 수 있다. 본 명세서에서 제1 참조 라벨만이 사용되는 경우에, 설명은 제2 참조 라벨과 무관하게 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 하나에 적용가능하다.
다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명이 그러한 특정 세부사항들이 없이도 실시될 수 있다는 것을 당업자는 인지해야 한다. 몇몇 경우들에서, 회로들, 구조들, 및 기법들은 본 발명을 불분명하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 도시되지 않았다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 위성 통신 시스템(100)의 간략도를 도시한다. 위성 통신 시스템(100)은 지구 주위의 궤도 경로(110)를 각각 따르는 위성들(105)의 콘스텔레이션을 포함한다. 각각의 위성(105)은, 예컨대 저궤도(LEO) 위성, 중궤도(MEO) 위성 등을 포함하는 임의의 적합한 타입의 통신 위성일 수 있다. 예컨대, LEO 위성들의 예시적인 콘스텔레이션에서, 각각의 위성(105)은 매 90분마다 각각의 위성(105)의 궤도 경로(110)를 따라 지구를 선회할 수 있다.
위성들(105)은 지상 단말들(150)과 통신함으로써 통신 서비스들을 제공할 수 있다. 지상 단말들(150)은 게이트웨이 단말들 및 사용자 단말들을 포함할 수 있지만, 다른 타입들의 지상 단말들(150)이 또한 고려된다. 예컨대, 지상 단말들(150)이 "지면 상의" 단말들을 참조하여 일반적으로 도시되고 설명되지만, 지상 단말들(150)의 몇몇 구현들은 지구의 표면 위 또는 아래에 있는 단말들(예컨대, 위성들(105)의 고도와 비교하여 여전히 지구 표면에 비교적 가까이 있을지라도, 부분적으로 지하에 있거나, 부분적으로 또는 완전히 공중에 있거나, 이와 유사한 상황에 있는 사용자 단말들)을 포함할 수 있다. 지상 단말들(150)은 위성 통신들에 적합한 통신 하드웨어 및 기능성(예컨대, 하나 이상의 안테나들 등), 및 다른 연관된 디바이스들, 네트워크들 등과 통신하기 위한 통신 하드웨어 및 기능성을 포함할 수 있다. 예컨대, 지상 단말들(150)은 DVB(예컨대, DVB-S, DVB-S2, DVB-RCS) 표준들, WiMAX 표준들, LTE 표준들, DOCSIS 표준들, 및/또는 이들의 네이티브 또는 적응된(변형된) 형태들의 다른 표준들에 의해 정의된 것들과 같은 하나 이상의 프로토콜들 또는 포맷들에 따라 통신할 수 있다.
사용자 단말들은 위성 통신 서비스들의 최종 소비자와 연관된 임의의 적합한 타입의 단말들을 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말은 콘스텔레이션의 위성들(105)(예컨대, 아래에서 설명되는 바와 같이, 사용자 단말을 현재 조명하는 위성들(105) 중 임의의 위성), 및 다양한 소비자 구내 장비(CPE), 이를테면 컴퓨터들, (예컨대, 허브 또는 라우터를 포함하는) 로컬 영역 네트워크들, 인터넷 기기들, 무선 네트워크들, 위성 모뎀들, 위성 텔레비전 수신기들 등과 통신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 및 사용자 단말은 모두, 직경이 약 0.75 미터로 측정되고 약 2 와트의 송신 출력을 갖는 안테나를 갖는 초소형 지구국(VSAT)을 포함한다.
게이트웨이 단말들은 종종 허브들 또는 지상국들이라고 지칭된다. 각각의 게이트웨이 단말은 콘스텔레이션의 위성들(105)(예컨대, 아래에서 설명되는 바와 같이, 게이트웨이 단말을 현재 조명하는 위성들(105) 중 임의의 위성) 및 네트워크(160)(예컨대, 백홀 네트워크 등)에 대한 통신 링크들을 제공할 수 있다. 게이트웨이 단말들은 네트워크(160), 위성들(105), 사용자 단말들 등과의 통신을 위해 통신들(예컨대, 데이터 패킷들, 프레임들 등)을 포맷할 수 있다. 게이트웨이 단말들의 몇몇 구현들은 또한, 사용자 단말들에 대한 접속을 스케줄링할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 접속을 스케줄링하는 것은 위성들(105)의 콘스텔레이션에 걸쳐 트래픽 및 접속을 스케줄링하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 접속 스케줄링은 각각의 타임슬롯에서의 단말들과 위성들 사이의 신호 경로들을 물리적으로 발현하기 위해 안테나 피드들 등 사이의 전기 경로들을 동적으로 재구성할 수 있고; 트래픽 스케줄링은 각각의 타임슬롯에서 그 신호 경로들을 통해 어떤 포워드-채널 및/또는 리턴-채널 트래픽을 전송할지를 결정할 수 있다. 대안적으로, 스케줄링은 위성 통신 시스템(100)의 다른 부분들, 이를테면 하나 이상의 네트워크 운영 센터(NOC)들, 게이트웨이 커맨드 센터들 등에서 수행될 수 있으며, 도면을 과도하게 복잡하게 만드는 것을 피하기 위해 이들 중 어느 것도 도시되지 않는다. 예컨대, 스케줄링 정보는 지상 네트워크, 위성 커맨드 링크, 통신 시스템 등을 통해 NOC(들), 게이트웨이 커맨드 센터(들), 위성(들), 및 사용자 단말들 사이에서 통신될 수 있다.
예컨대, 위성 통신 시스템(100)의 몇몇 실시예들은 "허브-스포크(hub-spoke)" 시스템으로서 설계될 수 있는데, 그 허브-스포크 시스템에서, 포워드-채널 트래픽은 하나 이상의 게이트웨이 단말들로부터 하나 이상의 위성들(105)을 통해 하나 이상의 사용자 단말들로 통신되고, 리턴-채널 트래픽은 하나 이상의 사용자 단말들로부터 하나 이상의 위성들(105)을 통해 하나 이상의 게이트웨이 단말들로 통신된다(즉, 사용자 단말들은 다른 사용자 단말들과 직접적으로 통신하지 않는다). 예컨대, 그러한 아키텍처에서, 사용자 단말과 네트워크(160)(예컨대, 인터넷) 사이의 임의의 통신들은 하나 이상의 위성들(105) 및 하나 이상의 게이트웨이 단말들을 통해 중계된다. 네트워크(160)는 임의의 적합한 타입의 네트워크, 예컨대, 인터넷, IP 네트워크, 인트라넷, 광역 네트워크(WAN), 로컬-영역 네트워크(LAN), 가상 사설 네트워크(VPN), 공중 교환 전화 네트워크(PSTN), 공중 육상 모바일 네트워크 등일 수 있다. 네트워크(160)는 유선, 무선, 광학, 또는 다른 타입들의 링크들을 포함하는 다양한 타입들의 접속들을 포함할 수 있다. 네트워크(160)는 또한, 게이트웨이 단말을 위성들(105) 중 하나 이상과 통신할 수 있는 다른 게이트웨이 단말들과 접속시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 지상 단말들(150)은 위성들(105)에 포워드 업링크 신호들을 송신하고 위성들(105)로부터 리턴 다운링크 신호들을 수신하기 위한 하나 이상의 안테나들을 사용할 수 있다. 예컨대, 지상 단말들(150)의 안테나들은 (예컨대, 하나 이상의 궤도 경로들(110)에 의해 횡단되는 상공의 특정한 위치에 포인팅된) 고 지향성 및 다른 방향들의 저 지향성을 갖는 리플렉터를 포함할 수 있고; 안테나들은 (예컨대, 콘스텔레이션의 위성들(105)이 이들의 각각의 궤도 경로들(110)을 따라 이동할 때 콘스텔레이션의 위성들(105)과 더 많은 콘택을 유지하기 위해) 더 넓은 시야를 가질 수 있고; 그리고/또는 안테나들은 (예컨대, 안테나를 물리적으로 리포인팅함으로써, 상이한 방향들로 포인팅된 다수의 수신기들을 사용함으로써, 상이한 방향들로 효과적으로 포인팅하기 위해 빔형성을 사용함으로써, 그리고/또는 임의의 다른 적합한 기법에 의해) 스티어링 가능할 수 있다. 안테나들은 다양한 구성들로 구현될 수 있고, 직교 편파들 사이의 고도의 격리, 동작 주파수 대역들에서의 고 효율, 저 잡음 등과 같은 특징을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들은 통신들을 위해 이용가능한 제한된 주파수 스펙트럼의 사용을 최적화하기 위한 다양한 기법들을 활용한다. 예컨대, 게이트웨이 단말들과 위성들(105) 사이의 통신 링크들은, 서로 그리고 위성들(105)과 사용자 단말들 사이에서 사용되는 것들과 비교하여, 동일하거나, 오버랩하거나, 또는 상이한 송신 특성들(예컨대, 반송파 주파수들 및 송신 대역들, 편파 등)을 사용할 수 있다. 몇몇 지상 단말들(150)은 지리적으로 분산될 수 있거나, 또는 그렇지 않으면, 주파수 재-사용을 용이하게 하는 방식으로 위치될 수 있다(예컨대, 일부 또는 모든 게이트웨이 단말들은 사용자 단말들로부터 멀리 위치될 수 있다).
각각의 위성(105)은 신호들의 수신 및 송신을 위한 하나 이상의 안테나들(125)을 갖는 안테나 서브시스템(120)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "안테나"는 일반적으로, 안테나 하드웨어의 하나 이상의 인스턴스들을 지칭할 수 있다(즉, "안테나"에 대한 참조들은 하나의 안테나 및/또는 다수의 안테나들에 대한 명시적인 또는 암시적인 참조들과 교환가능한 것으로 의도된다). 예컨대, 본원에서 설명되는 바와 같이, 안테나(125)는, 다수의 고정된 리플렉터들 사이의 스위칭을 사용함으로써, 하나 이상의 이동가능한 리플렉터들을 리포인팅함으로써, 빔형성에 의해, 그리고/또는 다른 기법들에 의해, (동시에 또는 순차적으로) 다수의 스폿 빔들을 포함할 수 있다(예컨대, 발현할 수 있다). 안테나 엘리먼트들(예컨대, 피드들, 포트들 등)은, 위성과의 양-방향성 통신들을 위한 커버리지 구역을 각각 효과적으로 제공하는 스폿 빔들을 발현하는 조명 패턴들을 생성하기 위해 작동될 수 있다. 조명 패턴(즉, 스폿 빔들)은 임의의 적합한 방식으로, 예컨대, 빔 당 단일 피드, 빔 당 다수의 피드들, 위상 어레이, 및/또는 다른 빔형성 기법들 등을 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들은 각각의 스폿 빔에 대해 (예컨대, 고정된) 하나 이상의 리플렉터들 및 하나 이상의 피드 혼들을 갖는 하나 이상의 방향성 안테나들(125)을 포함한다. 피드 혼들은 업링크 신호들을 수신하고 다운링크 신호들을 송신하기 위해 채용될 수 있다. 안테나 서브시스템은 다수의 타입들의 안테나들(예컨대, 테라-링크들을 위한 빔형성 어레이 및 크로스-링크들을 위한 고정된 혼들)을 포함할 수 있다.
스폿 빔의 윤곽들은 특정한 안테나(125) 설계에 의해 부분적으로 결정될 수 있고, 그 안테나의 리플렉터에 대한 피드 혼의 위치, 리플렉터의 사이즈, 피드 혼의 타입 등과 같은 인자들에 따라 좌우될 수 있다. 지구 상의 각각의 스폿 빔의 윤곽은 일반적으로, 송신 및/또는 수신 동작들을 위한 스폿 빔 커버리지 영역을 조명하는 원뿔형 단면 형상(예컨대, 원형, 타원형, 포물선형, 쌍곡선형 등)을 가질 수 있다. 예컨대, "스폿 빔"에 대한 참조는 송신 및 수신 동작들 둘 모두를 위한 스폿 빔 커버리지 영역을 표시할 수 있고; 다수의 스폿 빔들에 대한 참조는 (예컨대, 상이한 편파들 및/또는 반송파들을 사용하여) 실질적으로 동일한 커버리지 영역을 공유하는 송신 빔 및 수신 빔을 표시할 수 있고; 그 이외의 다른 것을 표시할 수 있다. 위성들(105)의 몇몇 구현들은 상이한 스폿 빔들에서 다수의 신호들을 수신 및 송신하는 다수 스폿-빔 모드에서 동작할 수 있다. 각각의 스폿 빔은 단일 반송파(즉, 하나의 반송파 주파수), 인접 주파수 범위(즉, 하나 이상의 반송파 주파수들), 또는 (각각의 주파수 범위에서 하나 이상의 반송파 주파수들을 갖는) 다수의 주파수 범위들을 사용할 수 있다. 예컨대, 업링크 트래픽은 제1 주파수 대역(예컨대, 20 GHz)에서 통신될 수 있고, 다운링크 트래픽은 제2 주파수 대역(예컨대, 30 GHz)에서 통신될 수 있고, 크로스링크 트래픽은 동일한 주파수 대역(들)(예컨대, 20 GHz 및/또는 30 GHz)에서 그리고/또는 상이한 주파수 대역(들)(예컨대, 23 GHz, 40 GHz, 60 GHz 등)에서 통신될 수 있다.
예시된 바와 같이, 콘스텔레이션의 적어도 몇몇 위성들(105)은 다수의 비-프로세싱형 경로들(130)을 포함한다. 경로들(130) 각각은 임의의 주어진 시간 순간에서 (즉, 포워드-채널 통신들을 반송하기 위한) 포워드 경로 또는 (즉, 리턴-채널 통신들을 반송하기 위한) 리턴 경로로서 기능할 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 제1 경로들(130)은 포워드 경로들로서 전용될 수 있고, (제1 경로들(130)과 상이한) 하나 이상의 제2 경로들(130)은 리턴 경로들로서 전용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 경로들(130)은 본원에서 더 설명되는 바와 같은 프레임 구조를 사용하여 상이한 시간들에서 포워드 및 리턴 둘 모두를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 업링크 또는 크로스-링크 신호들은 안테나(들)(125) 및 제1 트랜시버들(135a)(즉, 이 경우에는 하나 이상의 수신기들)을 통해 위성(105)에 의해 수신되고, 경로들(130) 중 하나 이상을 따라 제2 트랜시버들(135b)(즉, 이 경우에는 하나 이상의 송신기들)로 지향되고, 다운링크 또는 크로스-링크 신호들로서 안테나(들)(125)(예컨대, 동일한 또는 상이한 안테나(들)(125))를 통해 위성(105)으로부터 송신된다. 몇몇 실시예들에서, 위성(105)은 포워드 및 리턴을 위해 사용되는 완전히 구성가능한 경로들(130), 포워드를 위해 사용되는 부분적으로 구성가능한 경로들(130), 리턴을 위해 사용되는 부분적으로 구성가능한 경로들(130), 전용된(비-구성가능한) 경로들(130), 및/또는 이들의 임의의 조합들을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "구성가능한" 경로는 위성(105)이 경로 구성 서브시스템(140)을 사용하여 비행 중에 있는 동안에 동적으로 구성가능한 경로(130)를 의미하도록 의도된다. 예컨대, 경로 구성 서브시스템(140)은 다수의 타임슬롯들 각각에서 일부 또는 모든 경로들(130) 각각에 대한 구성을 표시할 수 있는 경로 구성 스케줄을 유지한다. 타임슬롯들은 프레임들, 서브-프레임들, 수퍼-프레임들, 개별적인 슬롯들에 따라 또는 임의의 적합한 방식으로 배열될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 구성가능한 경로는 특정한 경로 구성 스케줄에 따라 일부 또는 모든 타임슬롯들에 대한 정적 구성을 유지할 수 있다. 예컨대, 위성(105)은, 그 위성의 구성가능한 경로들 중 일부가 초기에 정적 구성들로 할당되는 방식으로 설계될 수 있고; 이들 경로들의 구성들은 경로 구성 스케줄을 변경함으로써 후속하여(예컨대, 비행 중에) 변경될 수 있다. 반대로, 비-구성가능한 경로들은 경로 구성 스케줄에 의해 변경될 수 없는 정적 구성으로 선험적으로 설계된다(예컨대, 경로가 2개의 안테나 피드들 사이의 고정된 신호 경로를 제공한다).
아래에서 설명되는 바와 같이, 경로 구성 서브시스템(140)은 임의의 적합한 방식으로, 예컨대, 고속 스위칭, 빔형성, 및/또는 다른 기법들을 사용하여 경로들(130)(즉, 구성가능한 경로들)을 동적으로 재구성할 수 있다. 예시를 위해, 특정한 경로(130)가 제1 타임슬롯에서의 포워드 경로로서 구성될 수 있는데, 이는, 그 타임슬롯 동안에 포워드-채널 트래픽을 수신하도록 스케줄링된 안테나에 경로의 수신 측을 커플링시키고, 그 타임슬롯 동안에 포워드-채널 트래픽을 송신하도록 스케줄링된 안테나를 경로의 송신 측에 커플링시키기 위한 스위칭 또는 다른 기법들을 사용하여 이루어질 수 있으며; 특정한 경로(130)가 제2 타임슬롯에서의 리턴 경로로서 구성될 수 있는데, 이는, 그 타임슬롯 동안에 리턴-채널 트래픽을 수신하도록 스케줄링된 안테나에 경로의 수신 측을 커플링시키고, 그 타임슬롯 동안에 리턴-채널 트래픽을 송신하도록 스케줄링된 안테나에 경로의 송신 측을 커플링시키기 위한 스위칭 또는 다른 기법들을 사용하여 이루어질 수 있다. (프로세싱 및 패킷 스위칭을 사용하는 종래의 LEO 시스템들과 대조적으로 회로 스위칭의 타입으로서 보여질 수 있는) 벤트-파이프 스타일 경로 스위칭의 하나의 이익은 상이한 파형들 및 변조 포맷들에 대한 증가된 투명성일 수 있다.
동적 경로 구성은 다양한 타입들의 특징들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 그러한 특징은 수요의 변경들, 게이트웨이 수 및/또는 위치의 변경들 등에 대해 콘스텔레이션 용량의 동적 적응을 용이하게 하는 것을 포함한다. 다른 그러한 특징은 소스 및 목적지 단말들 사이의 논리적인 접속을 설정하고 그리고/또는 유지하기 위해 시간에 걸쳐 콘스텔레이션의 이동에 대해 물리적인 접속을 적응시키는 것을 포함한다. 예컨대, 특정한 소스 단말과 목적지 단말 사이의 접속은, 상이한 위성들(105)이 그 단말들에 대하여 시계 내로 그리고 밖으로 이동할 때, 테라-링크들 및 크로스-링크들의 상이한 세트를 오가도록 조정될 수 있다. 다른 예로서, 2개의 영역들을 접속시키기 위해 사용되는 크로스-링크들의 특정한 세트는 높은 수요를 갖는 위성들 또는 구역들 주위에 크로스-링크된 트래픽을 접속시키도록 변화될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 또 다른 그러한 특징은 각각의 타임슬롯에서 포워드-채널 트래픽 및 리턴-채널 트래픽을 서비스하기 위해 그리고/또는 각각의 타임슬롯에서 스폿 빔 구성들(예컨대, 어떤 스폿 빔들이 사용되고 있는지, 이들이 어떤 타입들의 트래픽을 지원하고 있는지, 이들이 어디를 포인팅하고 있는지 등)을 동적으로 조정하기 위해 사용되고 있는 위성(105) 용량(및 대응하는 하드웨어 및 소프트웨어 리소스들)의 부분들을 동적으로 조정하는 것을 수반한다. 예컨대, 경로 구성 스케줄은, 각각의 타임프레임에서의 제1 시간 프랙션(예컨대, 각각의 프레임에서의 일부 타임슬롯들)이 포워드 트래픽을 지원하기 위해 사용되고, 각각의 타임프레임에서의 제2 시간 프랙션이 리턴 트래픽을 지원하기 위해 사용되도록 정의될 수 있고, 제1 및 제2 프랙션들은 포워드와 리턴 용량 사이의 원하는 그리고/또는 요구되는 비율에 기초하여 (예컨대, 동적으로) 선택된다. 상기된 바에 따르면, 동적 경로 구성, 경로 스위칭 등에 대한 참조들은 일반적으로, 위의 또는 다른 그러한 특징들 중 임의의 것을 용이하게 하는 것에 관한 것이다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 콘스텔레이션의 위성들(105)은 지상 단말들(150) 및 콘스텔레이션의 다른 위성들(105)과 통신함으로써 위성 통신 서비스들을 제공한다. 콘스텔레이션의 일부 또는 모든 위성들(105)은 하나 이상의 "테라-링크들"(145)(즉, 특정한 위성(105)과 하나 이상의 지상 단말들(150) 사이의 직접적인 무선 통신 링크)을 통한 통신들을 위해 지향되는 (예컨대, 하나 이상의 반송파들, 하나 이상의 편파들 등을 사용하는) 하나 이상의 스폿 빔들을 사용하여 지상 단말들(150)과 통신할 수 있고, 콘스텔레이션의 일부 또는 모든 위성들(105)은 하나 이상의 "크로스-링크들"(155)(즉, 콘스텔레이션에서의 2개의 위성들(105) 사이의 직접적인 무선 통신 링크)을 통한 통신들을 위해 지향되는 (예컨대, 하나 이상의 반송파들, 하나 이상의 편파들 등을 사용하는) 하나 이상의 스폿 빔들을 사용하여 다른 위성들(105)과 통신할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 콘스텔레이션의 하나 이상의 위성들(105)은 테라-링크들(145)을 통해서만 통신하고, 그리고/또는 콘스텔레이션의 하나 이상의 위성들(105)은 크로스-링크들(155)을 통해서만 통신한다. 예컨대, 경로 구성 서브시스템(140)에 의한 경로들(130)의 동적 구성은 (특정한 타임슬롯에서의) 특정한 스폿 빔으로 하여금, 하나 이상의 테라-링크들(145)을 통해 하나 이상의 게이트웨이 단말들에, 하나 이상의 각각의 테라-링크들(145)을 통해 다수의 사용자 단말들에, 하나 이상의 각각의 테라-링크들(145)을 통해 게이트웨이 및 사용자 단말들 둘 모두에, 크로스-링크(155)를 통해 다른 위성(105)에, 그 이외의 다른 것에 포워드-채널 또는 리턴-채널 용량을 선택적으로 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.
단일의 더 낮은-궤도 위성(105)을 이용하여 위성 통신 서비스들을 제공하는 것은 비실용적일 수 있거나 또는 그렇지 않으면 바람직하지 않을 수 있다. 예컨대, 비행 중에 있는 동안에, 각각의 위성(105)은 (예컨대, 각각의 위성(105)의 하나 이상의 스폿 빔들을 이용하여) 지구의 하나 이상의 구역들을 효과적으로 조명할 수 있다. 위성(105)의 궤도 고도가 감소됨에 따라, 위성(105)의 최대 유효 스폿 빔 커버리지 영역이 유사하게 감소될 수 있다. 추가로, 비-지구정지 위성들(105)의 경우에, 스폿 빔들의 유효하게 조명되는 구역은 그 구역의 위성(105)이 위성(105)의 궤도 경로(110)를 따라 이동함에 따라 이동할 수 있고, 그에 따라, 동일한 위성(105)이 상이한 시간들에서 지구의 상이한 구역들을 조명한다(예컨대, 전형적인 LEO 위성은 약 10 분 내에 지상 단말 위치에 대하여 하나의 지평선으로부터 다른 지평선으로 이동할 수 있다). 부가적으로, 유효하게 조명되는 구역은 지상 지형, 방해물들 등의 변경들로 인해 시간에 걸쳐 사이즈 및/또는 형상이 변경될 수 있다. 예컨대, 상이한 지리적인 위치들에서, 지구의 표면은 (예컨대, 산들 또는 골짜기들, 적도에 대한 근접성 등으로 인해) 궤도 경로들(110)에 더 가까울 수 있거나 또는 더 멀 수 있고, 그에 따라, 스폿 빔 커버리지 영역이 약간 더 크거나 또는 더 작고; 지형 및/또는 방해물들이 위성들(105)과 지상 단말들(150) 사이의 가시선에 영향을 미칠 수 있고, 그에 따라, 스폿 빔에 의해 서비스되는 유효한 커버리지 영역이 불규칙적이고; 그 이외의 다른 것도 마찬가지이다. 스폿 빔 커버리지 영역들 상의 지형 및 방해물들의 그러한 영향들은 더 낮은-궤도 위성들(105)의 경우에 더 뚜렷할 수 있다. 따라서, 단일의 더 낮은-궤도 위성(105)은 전형적으로, 지속적으로 위치를 변경하고 지형의 변경들 및 방해물들에 취약한 비교적 작은 커버리지 영역을 발현할 수 있다.
따라서, 위성 통신 시스템(100)의 실시예들은 콘스텔레이션으로서 함께 동작하는 다수의 그러한 위성들(105)을 포함한다. 콘스텔레이션 아키텍처를 사용하여, 다수의 위성들(105)은 함께, 임의의 단일의 더 낮은-궤도 및/또는 비-지구정지 위성보다 훨씬 더 크고 가능하게는 더 안정적인 커버리지 영역을 서비스하도록 동작할 수 있다. 그러나, 콘스텔레이션으로서 작용하는 것은 위성들(105) 사이의 협력을 수반할 수 있다. 예컨대, 지상 단말(150)이 위성(105)을 통해 데이터를 수신하고 있고, 위성(105)이 지상 단말(150)의 구역을 더 이상 조명하지 않는 곳으로 위성(105)이 이동하는 경우에, 지상 단말(150)과의 통신들을 유지하는 것은 콘스텔레이션에서의 다른 위성(105)으로 통신들을 핸드오프하는 것을 수반할 수 있다. 통신들의 적절한 핸드-오프는 지상 단말들(150)에 대한 시간에 걸친 위성들(105)의 위치들, 통신 특성들(예컨대, 트래픽의 현재의 및/또는 예측되는 소스들 및 목적지들, 현재의 및/또는 예측되는 용량 할당들, 현재의 및/또는 예측되는 링크 상태들 등), 및/또는 다른 정보의 위성 통신 시스템(100)에 의한 인지에 의존할 수 있다.
통상적인 위성 콘스텔레이션들은 전형적으로, 수신된 신호들을 복조하고 송신을 위해 신호들을 재-변조하는 소위 "프로세싱"(또는 "프로세싱형") 위성들을 포함한다. 몇몇 그러한 프로세싱 위성 아키텍처들에서, 콘스텔레이션의 위성들 사이의 협력이 전형적으로, 위성들 자체에 의해 수행될 수 있다. 이는, 비실용적인 다수의 게이트웨이 단말들 등을 수반하지 않으면서, 위성들이 (예컨대, 다수의 위성들을 갖고 그리고/또는 큰 영역에 걸쳐 확산된) 큰 콘스텔레이션에 걸쳐 동작들을 협력하고 중계하게 허용할 수 있다.
본원에서 설명되는 위성들(105)의 실시예들은 "벤트 파이프"(또한 "비프로세싱형"이라고 호칭됨) 위성들이고, 그에 따라, 경로(130)를 통과하는 신호들이 프로세싱 위성 아키텍처에서와 같이 복조되고 재-변조될 필요가 없다. 대신에, 벤트 파이프 위성(105)에 의한 신호 조작은, 데이터 복조/변조 및 에러 정정 디코딩/인코딩을 생략하면서, 주파수 변환, 편파 변환, 필터링, 증폭 등과 같은 기능들을 제공할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 콘스텔레이션에서의 위성들(105) 중 일부 또는 전부는 하나 이상의 비행-구성가능한 경로들(130)을 가질 수 있고, 각각의 경로(130)는 벤트 파이프 경로(130)이다.
본원에서 설명되는 실시예들에 따른 위성 콘스텔레이션들은 프로세싱형 위성들 및 온-보드 라우팅(종종 "공간 상 패킷-스위치(packet-switch in space)"라고 호칭됨)을 사용하는 통상적인 LEO 콘스텔레이션들에 비해 상당한 이익들 및 특징들을 제공할 수 있다. 예컨대, 위성 통신 시스템의 수익은 전형적으로, 스루풋(즉, 시스템의 상이한 노드들 사이의 실제 데이터 송신)에 기초한다. 그에 따라, 수익은 지상 단말들(150)로부터 공급되거나 또는 지상 단말들(150)에 의해 소모되는 데이터의 양에 관하여 고려될 수 있다. 그러한 방식으로 고려되는 경우에, 크로스-링크되는 트래픽은 리소스들을 낭비한다(예컨대, 지상 데이터 소스 이외의 것으로부터의 데이터의 임의의 수신 및/또는 지상 목적지 이외의 것으로의 데이터의 송신은 수익을 직접적으로 생성하지 않으면서 우주선 볼륨, 중량, 전력 등을 사용한다). 크로스-링킹으로 인해 낭비되는 리소스들을 완화시키기 위한 하나의 종래의 기법은, 트래픽의 소스 및 목적지 지상 단말들 사이에 다수의 "홉들"을 경험하는 더 긴 거리 및/또는 다른 트래픽에 대해 더 높은 레이트들을 청구하는 것(예컨대, 그에 의해, 비트 당 더 많은 수익을 얻는 것)이다.
본원에서 설명되는 실시예들의 다양한 특징들은 크로스-링킹으로 인해 낭비되는 위성 콘스텔레이션 리소스들을 완화시킬 수 있다. 첫번째로, 비-프로세싱형 위성들(105)의 사용은 각각의 크로스-링크에서 데이터를 복조 및 재-변조하는 것에 대해 궤도-상 리소스들을 낭비하지 않음으로써 크로스-링킹 비효율의 일부를 피할 수 있다. 두번째로, 콘스텔레이션이 유연한 접속을 갖기 때문에, 최적으로 효율적인 구성으로 위성 리소스들(경로들(130))을 동적으로 적응시키는 것이 가능하다. 예컨대, 위에서 지적된 바와 같이, 크로스-링크들은 낭비된 리소스들로서 보여질 수 있다. 따라서, 트래픽의 큰 퍼센티지가 크로스-링크되고 있는 경우에, 이는 준-최적 배열을 표시할 수 있고, 크로스-링크된 트래픽의 양을 감소시키도록 게이트웨이들을 전개함으로써(또는 재위치시킴으로써) 시스템에서의 증가된 용량이 획득될 수 있다. 동적 경로 구성에 의해 제공되는 유연성은 추가로, 위성들(105)이 지상 단말들(150)의 수 및/또는 위치들의 변경들에 대해 비행 중에 적응하게 허용할 수 있다. 예컨대, 위성 통신 시스템은 비교적 적은 양의 트래픽을 지원하기 위해 비교적 적은 수의 게이트웨이들로 전개될 수 있다. 트래픽(그리고 그에 따라, 용량 수요)이 증가됨에 따라, 크로스-링크 트래픽을 감소시키기 위해(그리고 그에 따라, 용량을 증가시키기 위해) 게이트웨이들이 부가될 수 있다. 예컨대, 단일 게이트웨이의 경우에, 콘스텔레이션 용량은 X로서 고려될 수 있고, 여기서, X는 단일 위성(105)의 용량이다(예컨대, 콘스텔레이션에서의 모든 위성들(105)이 동일한 용량을 갖는 것으로 가정한다). 크로스-링킹을 위해 사용되고 있는 임의의 양의 용량(예컨대, 시간)은 지상에서 트래픽을 공급하거나 또는 소모하기 위해 이용가능하지 않다. 따라서, 크로스-링킹의 양을 감소시키는 위치들에 게이트웨이들을 부가하는 것은 더 많은 용량에 대해 효과적으로 유용할 수 있다. 충분한 게이트웨이들이 적절하게 위치된 경우에, 모든 크로스-링크들이 이론적으로 제거될 수 있고, 그에 따라, 콘스텔레이션 용량이 N * X에 이르게 할 수 있으며, 여기서, N은 위성들(105)의 수이다. 더 전형적으로, 게이트웨이들은 더 높은 수요의 지리적인 영역들에 가까운 육상 위치들에 부가될 것이고, 크로스-링크들의 광범위한 사용이 해양들 및 더 낮은 수요를 갖는 다른 영역들에 걸쳐 이루어질 수 있다. 수요가 큰 도시들에서/주위에서 피크가 되는 경향이 있으므로, 유사한 영역들에서의 게이트웨이들의 배치는 일반적으로, 크로스-링크들에 대한 필요성을 감소시키고, 증가된 콘스텔레이션 용량을 허용한다.
도 2 내지 도 5는 경로들(130) 및 그 경로들(130)의 비행-중 구성을 위한 기법들의 다양한 구현들을 도시한다. 도 2는 다양한 실시예들에 따른, 경로들(130)의 비행-중 구성을 위해 스위칭을 사용하는 예시적인 경로 구성 환경(200)을 도시한다. 경로 구성 환경(200)은 하나 이상의 경로들(130)을 포함한다. 일반적으로, 경로들(130)은 위성(105)에 의한 송신을 위한 다운링크 신호들로의 위성(105)에 의해 수신된 업링크 신호들의 변환을 제공할 수 있다. 각각의 경로(130)는 수신기(Rx) 및 송신기(Tx)(미도시)를 포함할 수 있다. 각각의 수신기는 저-잡음 증폭기(LNA)를 포함할 수 있고, 각각의 송신기는 고-출력 증폭기(HPA)(예컨대, 진행파관 증폭기(TWTA) 또는 솔리드 스테이트 파워 증폭기(SSPA))를 포함할 수 있다. 그러나, 수신기 및 송신기는 이들 컴포넌트들에 제한되지 않고, 예컨대, 주파수 변환(예컨대, 하향 변환기), 필터링 등을 제공하는 컴포넌트들을 포함하는 다른 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다. 각각의 경로(130)에 포함된 특정 컴포넌트들 및 그 컴포넌트들의 구성은 특정한 애플리케이션에 따라 변화될 수 있다.
경로 구성 환경(200)은, 간결함을 위해 피드라고 지칭되는 N개의 테라-링크들(220) 및 M개의 크로스-링크들(225)을 포함할 수 있고, 피드들이 하나 이상의 안테나들(예컨대, 도 1을 참조하여 설명된 안테나(들)(125))일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예시된 바와 같이, N개의 테라-링크 피드들(220)은 게이트웨이 및 사용자 단말들과 같은 지상 단말들(150)을 서비스하고, M개의 크로스-링크 피드들(225)은 콘스텔레이션의 하나 이상의 다른 위성들(105)을 서비스하는 것으로 가정된다. 예컨대, 위성(105)은 그 위성의 궤도를 공유하는 각각의 인접한 위성(105)과의 통신들을 용이하게 하기 위해 2개의 크로스-링크 피드들(225)(즉, M = 2)을 포함할 수 있거나; 위성(105)은 그 위성의 궤도를 공유하는 각각의 인접한 위성(105) 및 각각의 인접한 궤도에서의 위성들(105)과의 통신들을 용이하게 하기 위해 4개의 크로스-링크 피드들(225)(즉, M = 4)을 포함할 수 있거나; 위성(105)은 그 위성의 궤도에서의 다음 2개의 선행 위성들(105) 및 다음 2개의 후행 위성들(105) 각각과의 통신들을 용이하게 하기 위해 4개의 크로스-링크 피드들(225)(즉, M = 4)을 포함할 수 있거나; 또는 콘스텔레이션에서의 다른 위성들(105)과의 통신들을 용이하게 하기 위해 임의의 적합한 수의 크로스-링크 피드들(225)을 포함할 수 있다. 유사하게, 위성들(105)은 지상 단말들과 통신하기 위한 임의의 적합한 수의 테라-링크 피드들(220)을 포함할 수 있다. 예컨대, 위성(105)은 단일 스폿 빔에 대응하는 하나의 테라-링크 피드(220)(즉, N = 1)를 포함할 수 있고; 위성(105)은 다수의 스폿 빔들에 대응하는 수십개의 테라-링크 피드들(220)(예컨대, N = 30)을 포함할 수 있고; 그 이외의 다른 것도 마찬가지이다. 위에서 설명된 바와 같이, 예시된 구성이 완전히 구성가능한 경로들(130)을 용이하게 할 수 있지만, 콘스텔레이션에서의 일부 위성들(105)은 테라-링크 피드들(220)만을 가질 수 있거나, 크로스-링크 피드들(225)만을 가질 수 있거나, 또는 이들의 특정한 조합들만을 가질 수 있다. 피드들은 스위치들(예컨대, 예를 들어 페라이트 스위치와 같은 고속 스위치들)을 통해 경로들(130)과 선택적으로 커플링될 수 있다. 예컨대, 각각의 경로(130)의 수신 측은 하나 이상의 수신 스위치들(230)을 통해 특정한 테라-링크 피드(220) 또는 크로스-링크 피드(225)와 커플링될 수 있고, 각각의 경로(130)의 송신 측은 하나 이상의 송신 스위치들(235)을 통해 특정한 테라-링크 피드(220) 또는 크로스-링크 피드(225)와 커플링될 수 있다. 포워드-링크 트래픽을 수신하도록 현재 스케줄링된 특정한 피드에 경로(130)의 수신 측을 커플링시키도록 수신 스위치들(230)을 구성함으로써, 그리고 포워드-링크 트래픽을 송신하도록 현재 스케줄링된 특정한 피드에 경로(130)의 송신 측을 커플링시키도록 송신 스위치들(235)을 구성함으로써, 경로(130)는 포워드 경로로서 효과적으로 구성될 수 있다. 리턴-링크 트래픽을 수신하도록 현재 스케줄링된 특정한 피드에 경로(130)의 수신 측을 커플링시키도록 수신 스위치들(230)을 구성함으로써, 그리고 리턴-링크 트래픽을 송신하도록 현재 스케줄링된 특정한 피드에 경로(130)의 송신 측을 커플링시키도록 송신 스위치들(235)을 구성함으로써, 경로(130)는 리턴 경로로서 효과적으로 구성될 수 있다. 다수의 경로들(130)을 구성하는 다수의 수신 스위치들(230) 및 송신 스위치들(235)을 이용하여, 그에 의해, 위성(105)의 용량은 포워드-채널 및 리턴-채널 용량의 바람직한 할당 및 빔 커버리지의 바람직한 시간적인 및 공간적인 특성들을 서비스하도록, 비행 중에 동적으로 그리고 유연하게 할당될 수 있다.
수신 스위치들(230) 및 송신 스위치들(235)의 구성들(즉, 그리고 그에 의해, 경로들(130)의 구성들)은 경로 구성 서브시스템(140)에 의해 지시될 수 있다. 예시된 바와 같이, 경로 구성 서브시스템(140)의 실시예들은 스위칭 스케줄(210)에 따라 동작할 수 있다. 예컨대, 스위칭 스케줄(210)은 다수의 타임슬롯들 각각에서의 수신 스위치들(230) 및 송신 스위치들(235)을 위한 구성을 정의한다. 몇몇 실시예들에서, 위성 콘스텔레이션은 프레임드 허브-스포크 빔-스위칭 경로 액세스 프로토콜(framed hub-spokebeam-switched pathway access protocol)에 따라 동작할 수 있다. 예컨대, 프로토콜은, 각각의 프레임의 각각의 타임슬롯이 송신 빔으로부터 수신 빔으로의 포워드-링크(예컨대, 게이트웨이 대 사용자 단말들) 또는 리턴-링크(예컨대, 사용자 단말들 대 게이트웨이) 트래픽에 대응할 수 있다는 것을 제외하고, 위성 스위칭 시-분할 다중 액세스(SS/TDMA) 스킴의 타임슬롯들과 유사한 타임슬롯들을 포함할 수 있다. 더욱이, 타임슬롯들은 동일-위성 링크들(예컨대, 테라-링크 대 테라-링크) 또는 다중-위성 링크들(예컨대, 테라-링크 대 크로스-링크; 크로스-링크 대 테라-링크)을 위한 것일 수 있다. 정상 동작 동안에, 전형적으로, 프레임들의 연속적인 스트림들이 통신들을 용이하게 하기 위해 사용된다. 다수의 단말들은, 잘-알려진 다중화 및 다중 액세스 기법들(예컨대, 시-분할 다중화(TDM), 시-분할 다중 액세스(TDMA), 주파수-분할 다중 액세스(FDMA), 다중-주파수 시-분할 다중 액세스(MF-TDMA), 코드-분할 다중 액세스(CDMA) 등)을 사용하여 각각의 타임슬롯 동안에 서비스될 수 있다. 예컨대, 포워드-링크 타임슬롯은 다수의 서브-슬롯들로 분할될 수 있고, 여기서, 상이한 단말들 또는 단말 그룹들로의 송신들이 각각의 서브-슬롯에서 이루어진다. 유사하게, 리턴-링크 타임슬롯이 다수의 서브-슬롯들로 분할될 수 있다. 일부 슬롯들 또는 서브-슬롯들은 네트워크 제어 또는 시그널링 정보(예컨대, 스케줄링 정보의 통신)를 위해 예비될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 스위칭 스케줄(210)은 각각의 프레임에서, 또는 원하는 대로 더 자주 또는 덜 자주 스위칭 패턴을 반복할 수 있다. 예컨대, 다수의 스위칭 패턴들이 스위칭 스케줄(210)의 일부로서 저장될 수 있고, 특정한 규칙에 따라(예컨대, 예를 들어 하루 중 상이한 시간들에서의 상이한 수요를 만족시키기 위한, 또는 위성(105)이 상이한 지리적인 구역들에 있는 경우의 스케줄에 따라) 자율적으로 또는 (예컨대 다른 위성(105)을 통한, 지상 단말(150)로부터의, 그 이외의 다른 것으로부터의) 지시를 수신하는 것에 응답하여 선택될 수 있다.
몇몇 구현들에서, 각각의 위성(105)은 다수의 빔들(예컨대, 피드들) 사이에서 스위칭할 수 있다. 특정한 구현들은, 예컨대, 임의의 빔과 임의의 경로(130)를 커플링시킬 수 있는 스위칭을 제공함으로써, 빔들 사이에서 완전한 유연성을 허용한다. 다른 구현들에서, 경로들(130)의 서브세트들이 빔들의 서브세트들과 커플링될 수 있다. 예컨대, 일 구현에서, 각각의 스위치는 8 x 8 행렬 스위치 등이고, 그에 따라, 각각의 스위치는 경로들(130) 중 8개를 빔들 중 8개와 선택적으로 커플링시킬 수 있다. 따라서, 빔들은 이들의 공유된 스위칭에 따라 "빔 그룹핑들"로 그룹핑될 수 있다. 예컨대, 빔 그룹핑들은 임의의 적합한 목적에 대응하는 목적 함수를 최적화하도록 할당될 수 있고, 그 임의의 적합한 목적은, 이를테면, 수요를 밸런싱하는 것(예컨대, 각각의 빔 그룹의 용량에 대해 총 수요를 밸런싱하는 것), 수요에 용량을 매칭하는 것(예컨대, 빔 그룹에 의해 제공되는 용량에 용량에 대한 총 수요를 매칭하는 것), 간섭을 최소화하는 것(예컨대, 서로 더 가까운 빔들은 일반적으로, 서로 더 멀리 있는 빔들보다 서로에 대해 더 많은 간섭을 야기하고, 빔들은 서로 가까운 다른 빔들과 그룹핑될 수 있다), 최번시 로드의 시프팅(예컨대, 동일한 빔 그룹에 있는 빔들에 대해 상이한 시간들에서 "최번시"가 발생하는 경우에, 개선된 시스템 성능이 획득될 수 있고, 이는 어떤 빔이 최번시와 접하고 있는지에 따라 빔 그룹 내의 빔들 사이의 용량의 시프팅을 허용할 수 있다), 스케줄링 충돌들을 최소화하는 것(예컨대, 경로 구성 패턴들의 설계에 의해 충돌 회피되어야만 하는 빔 충돌들의 수를 최소화하는 것) 등과 같다. 다른 고려사항들이 또한, 빔 그룹핑들에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 그룹핑들은 유일한 하나의 게이트웨이 빔이 빔 그룹 당 할당되도록 한정될 수 있고, 그에 따라, 각각의 사용자 빔이 하나의 빔 그룹에만 할당되고, 그에 따라, 빔 그룹 내의 모든 빔들에 대한 피드들이 (동일한 리플렉터에 의해 조명되는) 동일한 피드 어레이 상에 위치되고, 그 이외의 다른 것도 마찬가지이다. 몇몇 실시예들에서, 빔 그룹핑들은 설계-시간 구성인(즉, 빔 그룹핑들은 스위치들에 대한 이들의 접속들에 따라 효과적으로 하드-코딩되는) 한편, 경로(130) 구성들은 비행-중 구성이다(예컨대, 경로 구성 서브시스템(140)은 스위칭 스케줄(210)에 따라 비행 중에 경로(130) 커플링들을 동적으로 스위칭할 수 있다).
스위칭 스케줄(210)은 각각의 타임슬롯에서 위성(105)을 위한 경로(130) 구성들을 정의하기 위해 사용될 수 있고, 그 경로(130) 구성들은 콘스텔레이션에서의 다수의 위성들(105)의 동작들을 협력시키도록 스케줄링될 수 있다. 예컨대, 각각의 타임슬롯에서, 콘스텔레이션 전체에 걸친 (예컨대, 포워드-채널 및 리턴-채널 트래픽을 지원하기 위한) 단-대-단 접속은 다수의 위성들(105) 사이에 분배된 하나 이상의 스위칭 스케줄들(210)에 의해 정의될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 콘스텔레이션의 위성들(105) 중 일부 또는 전부가 그 위성(105)을 위한 전용된 스위칭 스케줄(210)을 유지할 수 있는 한편; 다른 구현들에서는, 콘스텔레이션의 위성들(105) 중 일부 또는 전부가 각각의 타임슬롯에서 다수의 위성들(105)의 스위칭 구성들을 정의하는 공유된 스위칭 스케줄(210)을 유지할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 스위칭 스케줄(210)은 임의의 적합한 방식으로 위성에 의해 수신될 수 있다. 예컨대, 스위칭 스케줄(210)은 다른 위성(105)으로부터 (예컨대, 크로스-링크 피드(225)를 통해) 비행 중에 위성(105)에 중계될 수 있고, 지상 단말(150)로부터 (예컨대, 테라-링크 피드(220)를 통해 게이트웨이 단말로부터) 비행 중에 위성(105)에 통신될 수 있고, 위성(105)이 비행하기 전에 미리-저장될 수 있고(예컨대, 하드-코딩, 미리-프로그래밍될 수 있는 등), 그 이외의 다른 것이 이루어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예들에 따른 포워드 경로들(130)의 예들을 도시한다. 예시된 경로들(130)은 (예컨대, 특정한 타임슬롯에서의) 시간 중 스냅샷에서의 특정한 경로(130) 구성 또는 부분적으로 구성가능한 경로(130)(즉, 송신 스위칭 능력만을 갖는 경로)를 나타낼 수 있다. 일반적으로, 포워드-채널 트래픽이 하나 이상의 사용자 단말들에 대해 예정된 트래픽인 것으로 가정된다. 그러한 트래픽은 전형적으로, 게이트웨이 단말로부터 발생할 수 있다. 그러나, 콘스텔레이션의 상황에서, 포워드-링크 트래픽은 다른 위성(105)으로부터 하나의 위성(105)에서 수신될 수 있다(예컨대, 소스 게이트웨이 단말로부터 목적지 사용자 단말로의 신호 경로는 다수의 위성-간 홉들을 포함할 수 있다). 도 3a에서 예시된 바와 같이, 수신기(135a)는 하나 이상의 게이트웨이 단말들로부터 테라-링크 빔 피드(220)(예컨대, 게이트웨이 빔 피드, 게이트웨이/사용자 단말 빔 피드 등)를 통해 포워드 업링크 신호들을 수신할 수 있다. 도 3b에서 예시된 바와 같이, 수신기(135a)는 하나 이상의 위성들로부터 크로스-링크 빔 피드(225)를 통해 포워드 업링크 신호들을 수신할 수 있다. 도시되지 않았지만, 몇몇 아키텍처들이 (예컨대, 비-허브-스포크 아키텍처에서) 포워드-링크 트래픽으로 하여금 소스 사용자 단말로부터 목적지 사용자 단말로 통신되게 허용할 수 있다는 것이 고려된다.
도 3a 및 도 3b 둘 모두에서, 수신기(135a)의 출력은 송신기(135b)의 입력에 (경로(130)를 통해) 커플링될 수 있다. 송신기(135b)는 하나 이상의 송신 스위치들(235)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 송신 스위치(235)는 신호 경로를 따라 경로(130)의 송신기(135b) 후에 위치될 수 있다. 송신 스위치(235)는 (예컨대, N개의 사용자 빔 피드들을 통해 하나 이상의 사용자 단말들을 서비스하는) 다수의 테라-링크 피드들(220) 중 임의의 테라-링크 피드들 사이에서 그리고/또는 (예컨대, M개의 위성 빔 피드들을 통해 하나 이상의 위성들(105)을 서비스하는) 다수의 크로스-링크 피드들(225) 중 임의의 크로스-링크 피드들 사이에서 송신 신호를 동적으로 스위칭함으로써, 경로(130)로부터의 출력을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 송신 스위치들(235)은 스위칭 스케줄(210)에 따라 경로 구성 서브시스템(140)에 의해 지시될 수 있다. 예컨대, 송신 스위치들(235)은 출력 빔 피드들 각각과 연관된 출력 빔들에 포워드 링크 용량을 제공하기 위해 (예컨대, 빔 그룹을 위한) 스위칭 패턴에 따라 상이한 스위치 위치들 사이에서 사이클링할 수 있다.
스위칭 패턴은 프레임 동안의 시간에 대한 스위치 위치들의 세트를 정의할 수 있고, 그에 의해, 임의의 주어진 시간에 송신 스위치(235)가 송신기(135b)에 어떤 피드를 접속시킬지를 정의할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 스위칭 스케줄(210)은 경로 구성 서브시스템(140)에서 메모리에 저장될 수 있다. 스위칭 스케줄(210)은 (예컨대, 통신 시스템 내의 특정한 타임슬롯들 또는 반송파들을 사용하는) 대역-내일 수 있거나 또는 (예컨대, 위성(105)으로의 별개의 커맨드 제어 및 텔레메트리 링크를 사용하는) 대역-외일 수 있는 업링크 신호를 사용하여 경로 구성 서브시스템(140)에 업로드될 수 있다. 각각의 위치에서 송신 스위치(235)가 소모하는 시간의 프랙션이 각각의 빔에 제공되는 포워드-링크 용량을 결정할 수 있다. 포워드-링크 용량의 유연한 할당은 각각의 위치에서 송신 스위치(235)가 소모하는 시간의 양을 변경함으로써 달성될 수 있다. 다시 말하면, 포워드-링크 용량은 경로(130)가 빔들을 서빙하는 상대적인 듀티 사이클을 변경함으로써 유연하게 할당된다. 시간 할당은 각각의 빔에서의 로드의 시간 변동들을 수용하기 위해 동적일 수 있다(예컨대, 하루 중 시간에 따라 변화될 수 있다). 송신 스위치들(235)은, 예컨대, Ka 대역 주파수들과 같은 무선 주파수(RF)에서 동작하는 (프레임 타이밍에 대하여 신속하게 스위칭할 수 있는) 고속 스위치들일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 페라이트 스위치가 송신 스위치(235)를 위해 사용될 수 있다. 페라이트 스위치들은 고속 스위칭, 저 삽입 손실(예컨대, 등가 등방성 방사 전력(EIRP) 또는 이득-대-잡음-온도(G/T)에 실질적으로 영향을 미치지 않음), 및 고 출력 핸들링 능력들을 제공할 수 있다.
도 3c 및 도 3d는 다양한 실시예들에 따른 리턴 경로들(130)의 예들을 도시한다. 예시된 경로들(130)은 (예컨대, 특정한 타임슬롯에서의) 시간 중 스탭샷에서의 특정한 경로(130) 구성 또는 부분적으로 구성가능한 경로(130)(즉, 수신 스위칭 능력만을 갖는 경로)를 나타낼 수 있다. 일반적으로, 리턴-채널 트래픽이 하나 이상의 게이트웨이 단말들에 대해 예정된 트래픽인 것으로 가정된다. 그러한 트래픽은 전형적으로, 사용자 단말로부터 발생할 수 있다. 그러나, 콘스텔레이션의 상황에서, 리턴-링크 트래픽은 다른 위성(105)으로부터 하나의 위성(105)에서 수신될 수 있다(예컨대, 소스 사용자 단말로부터 목적지 게이트웨이 단말로의 신호 경로는 다수의 위성-간 홉들을 포함할 수 있다). 추가로, 리턴-링크 트래픽은 직접적으로 또는 하나 이상의 다른 위성들(105)을 통해 위성(105)으로부터 하나 이상의 목적지 게이트웨이 단말들로 송신될 수 있다.
수신기(135a)의 입력은 하나 이상의 수신 스위치들(230)과 커플링될 수 있다. 예컨대, 수신 스위치들(230)은 신호 경로에서 경로(130)의 수신기(135a) 전에 위치될 수 있다. 수신 스위치(230)는 (예컨대, N개의 사용자 빔 피드들을 통해 하나 이상의 사용자 단말들을 서비스하는) 다수의 테라-링크 피드들(220) 중 임의의 테라-링크 피드들 사이에서 그리고/또는 (예컨대, M개의 위성 빔 피드들을 통해 하나 이상의 위성들(105)을 서비스하는) 다수의 크로스-링크 피드들(225) 중 임의의 크로스-링크 피드들 사이에서 수신 신호를 동적으로 스위칭함으로써, 경로(130)로의 입력을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 수신 스위치들(230)은 스위칭 스케줄(210)에 따라 경로 구성 서브시스템(140)에 의해 지시될 수 있다. 예컨대, 수신 스위치들(230)은 입력 빔 피드들 각각과 연관된 입력 빔들에 리턴-링크 용량을 제공하기 위해 (예컨대, 빔 그룹을 위한) 스위칭 패턴에 따라 상이한 스위치 위치들 사이에서 사이클링할 수 있다. 도 3c 및 도 3d의 리턴 경로 구현들에서 사용될 수 있는 스위칭 패턴은 도 3a 및 도 3b의 포워드 경로 구현들을 참조하여 위에서 설명된 것들과 실질적으로 동일한 방식으로 구현될 수 있고, 그리고/또는 도 3a 및 도 3b의 포워드 경로 구현들을 참조하여 위에서 설명된 것들에 대해 실질적으로 대응하는 기능들을 수행할 수 있다. 예컨대, 패턴은 프레임 동안의 시간에 대한 스위치 위치들의 세트를 정의할 수 있고, 그에 의해, 임의의 주어진 시간에 수신 스위치(230)가 수신기(135a)에 어떤 피드를 접속시킬지를 정의할 수 있고; 각각의 위치에서 수신 스위치(230)가 소모하는 시간의 프랙션이 각각의 빔에 제공되는 리턴-링크 용량을 결정할 수 있다. 시간 할당은 (예컨대, 각각의 빔에서의 로드의 시간 변동들을 수용하기 위해) 시간에 걸쳐 정적일 수 있거나 또는 동적일 수 있다.
수신기(135a)의 출력은 송신기(135b)의 입력에 (경로(130)를 통해) 커플링될 수 있다. 송신기(135b)는 하나 이상의 송신 스위치들(235)에 커플링될 수 있다. 도 3c에서 예시된 바와 같이, 송신기(135b)는 하나 이상의 게이트웨이 단말들에 테라-링크 빔 피드(220)(예컨대, 게이트웨이 빔 피드, 게이트웨이/사용자 단말 빔 피드 등)를 통해 리턴 다운링크 신호들을 송신할 수 있다. 도 3b에서 예시된 바와 같이, 송신기(135b)는 크로스-링크 빔 피드(225)를 통해 하나 이상의 위성들에 리턴 다운링크 신호들을 송신할 수 있다. 도시되지 않았지만, 몇몇 아키텍처들이 (예컨대, 비-허브-스포크 아키텍처에서) 리턴-링크 트래픽으로 하여금 소스 게이트웨이 단말로부터 목적지 게이트웨이 단말로 통신되게 허용할 수 있다는 것이 고려된다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 경로들(130)의 비행-중 구성을 위해 빔형성을 사용하는 예시적인 경로 구성 환경(400)을 도시한다. 예컨대, 콘스텔레이션의 일부 또는 모든 위성들(105)은 작은 스폿 빔들을 생성하기 위해 사용되는 위상 어레이 안테나들을 갖는 비-프로세싱형 벤트 파이프 아키텍처를 지원할 수 있다. 그 위성들(105)(즉, 경로 구성 환경(400))은 K개의 일반 경로들(130)을 포함할 수 있고, 그 K개의 일반 경로들 각각은 임의의 타임슬롯에서 포워드 경로 또는 리턴 경로로서 할당가능하다(또는, 위에서 설명된 바와 같이, 일부 경로들은 부분적으로 구성가능할 수 있다). 큰 리플렉터들은, 리플렉터의 사이즈 및 안테나 엘리먼트들의 수 및 배치에 의해 세팅된 제약들 내에서 임의의 빔 패턴들을 만드는 능력을 제공하는 위상 어레이에 의해 조명될 수 있다. 위상 어레이 피드 리플렉터(phased array fed reflector)들이 업링크 신호들을 수신하는 것 및 다운링크 신호들을 송신하는 것 둘 모두를 위해 채용될 수 있다. 각각의 경로(130)에 포함된 특정 컴포넌트들 및 그 컴포넌트들의 구성은 특정한 애플리케이션에 따라 변화될 수 있다.
경로 구성 환경(400)은 N개의 테라-링크 피드들(220) 및 M개의 크로스-링크 피드들(225)을 포함할 수 있다. 피드들은 하나 이상의 안테나(예컨대, 도 1의 안테나(들)(125))의 피드들일 수 있다. 예시된 바와 같이, N개의 테라-링크 피드들(220)이 게이트웨이 및 사용자 단말들과 같은 지상 단말들(150)을 서비스하고, M개의 크로스-링크 피드들(225)이 콘스텔레이션의 하나 이상의 다른 위성들(105)을 서비스하는 것으로 가정된다. 위에서 설명된 바와 같이, 예시된 구성이 완전히 구성가능한 경로들(130)을 용이하게 할 수 있지만, 콘스텔레이션에서의 일부 위성들(105)은 테라-링크 피드들(220)만을 가질 수 있거나, 크로스-링크 피드들(225)만을 가질 수 있거나, 또는 이들의 특정한 조합들만을 가질 수 있다. 피드들은 빔 가중치들을 조정함으로써 경로들(130)과 효과적으로 선택적으로 커플링될 수 있고, 그에 의해, 경로들(130)의 접속을 동적으로 구성할 수 있다. 예컨대, 빔 가중치들은 하나 이상의 경로들(130)의 수신 측들로 하나 이상의 테라-링크 피드들(220) 및/또는 크로스-링크 피드들(225)에 의해 수신된 트래픽을 효과적으로 전달하기 위해 수신-측 빔형성 네트워크(280)에 의해 세팅될 수 있고, 빔 가중치들은 하나 이상의 경로들의 송신 측들로부터 하나 이상의 테라-링크 피드들(220) 및/또는 크로스-링크 피드들(225)로 트래픽을 효과적으로 전달하기 위해 송신-측 빔형성 네트워크(285)(또는 더 정확하게는, 송신-측 "피드 형성" 네트워크)에 의해 세팅될 수 있다. 각각의 경로(130)는 포워드-채널 트래픽을 위한 경로(130)를 통해 신호 경로를 생성하도록 수신-측 빔형성 네트워크(280) 및 송신-측 빔형성 네트워크(285)를 구성함으로써 포워드 경로로서 구성될 수 있고, 각각의 경로(130)는 리턴-채널 트래픽을 위한 경로(130)를 통해 신호 경로를 생성하도록 수신-측 빔형성 네트워크(280) 및 송신-측 빔형성 네트워크(285)를 구성함으로써 리턴 경로로서 구성될 수 있다. 다수의 경로들(130)을 구성하는 수신-측 빔형성 네트워크(280) 및 송신-측 빔형성 네트워크(285)를 이용하여, 그에 의해, 위성(105)의 용량은 포워드-채널 및 리턴-채널 용량의 바람직한 할당, 및 빔 커버리지의 바람직한 시간적인 및 공간적인 특성들을 서비스하도록 비행 중에 동적으로 그리고 유연하게 할당될 수 있다.
수신-측 빔형성 네트워크(280) 및 송신-측 빔형성 네트워크(285)는 동적일 수 있고, 그에 따라, (예컨대, 송신 및 수신 빔 위치들 둘 모두를 신속하게 홉핑함으로써) 송신 및 수신 빔들 둘 모두의 위치들의 신속한 이동을 허용할 수 있다. 빔형성 네트워크들은 타임슬롯 체류 시간이라고 호칭되는 시간 기간 동안 하나의 빔 홉핑 패턴에서 체류할 수 있고, 빔 위치 패턴들 또는 빔 가중치 패턴들이 빔 홉핑 프레임들의 시퀀스들 내에 배열될 수 있다. 프레임들은 반복될 수 있지만, 또한, 동적일 수 있고 그리고/또는 시변적일 수 있다. 빔 홉 타임슬롯들과 연관된 수신 및 송신 빔들의 지속기간 및 위치가 또한, 프레임들 사이 및 프레임 내 둘 모두에서 변화될 수 있다.
수신-측 빔형성 서브시스템(280) 및 송신-측 빔형성 서브시스템(285)에 의해 적용된 가중치들(즉, 그리고 그에 의해, 경로들(130)의 구성들)은 경로 구성 서브시스템(140)에 의해 지시될 수 있다. 예시된 바와 같이, 경로 구성 서브시스템(140)의 실시예들은 가중치 스케줄(260)에 따라 동작할 수 있다. 예컨대, 가중치 스케줄(260)은 다수의 타임슬롯들 각각에서 어떤 가중치들을 적용할지를 정의한다. 가중치 스케줄(260)은 도 2 내지 도 3d를 참조하여 위에서 설명된 스위칭 스케줄(210)과 실질적으로 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 빔형성은 큰 스위칭 시스템들, 빔 그룹핑들 등을 수반하지 않으면서 다수의 경로들(130)에 걸쳐 완전한 유연성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 가중치 스케줄(260)은 임의의 적합한 방식으로 각각의 위성(105)에 제공될 수 있고 그리고/또는 각각의 위성(105)에 의해 저장될 수 있다. 예컨대, 가중치 스케줄(260)은 다른 위성(105)으로부터 (예컨대, 크로스-링크 피드(225)를 통해) 비행 중에 위성(105)에 중계될 수 있고, 지상 단말(150)로부터 (예컨대, 테라-링크 피드(220)를 통해 게이트웨이 단말로부터) 비행 중에 위성(105)에 통신될 수 있고, 위성(105)이 비행하기 전에 미리-저장될 수 있고(예컨대, 하드-코딩, 미리-프로그래밍될 수 있는 등), 그 이외의 다른 것이 이루어질 수 있다. 추가로, 특정한 위성(105)에 의해 유지되는 가중치 스케줄(260)은, 예컨대, 그 위성(105)을 위한 전용된 가중치 스케줄(260), 콘스텔레이션에서의 일부 또는 모든 위성들(105)을 위한 공유된 가중치 스케줄(260) 등을 포함하는 임의의 적합한 가중치 스케줄(260)일 수 있다.
도 5는 다양한 빔형성 실시예들을 구현하기 위한 예시적인 위성 아키텍처를 도시한다. 안테나 엘리먼트들(502 및 504)이 다수의 편파들을 지원하기 위해 좌향 편파(LHP) 및 우향 편파(RHP) 둘 모두에 대해 도시된다. 몇몇 실시예들(미도시)에서, 위성 아키텍처는 단일 편파만을 지원한다. 다른 실시예들에서, 위성 아키텍처는 그 위성 아키텍처가 다수의 편파들을 지원함에도 단일 편파로 동작한다. 도 5의 예에서 2개의 별개의 안테나 시스템들이 사용되고, 하나의 안테나 시스템은 수신(Rx)을 위한 것이고, 하나의 안테나 시스템은 송신(Tx)을 위한 것이지만, 통합된 Tx/Rx 안테나 시스템이 또한 사용될 수 있다. 각각의 안테나 시스템은 어레이에서의 L개의 안테나 엘리먼트들로 구성된 위상 어레이에 의해 조명되는 큰 리플렉터(506, 508)를 포함할 수 있다. 도 5의 예는 자신의 안테나 시스템으로서 위상 어레이 피드 리플렉터를 사용하지만, 직접 방사 어레이(DRA), 또는 빔형성 네트워크를 사용하는 임의의 다른 타입의 위상 어레이 기반 안테나 시스템이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
Rx 시스템은 위상 어레이에서의 Lrx개의 엘리먼트들로 구성될 수 있고, 각각의 엘리먼트 포트의 출력은 저 잡음 증폭기(LNA)에 접속될 수 있다. 각각의 LNA는 시스템 잡음 온도를 최소화하기 위해 연관된 피드 엘리먼트에 가까이 위치될 수 있다. LNA들은 피드 엘리먼트들에 직접적으로 커플링될 수 있고, 이는 최적의 잡음 지수를 산출할 수 있다. 2 Х Lrx개의 LNA들 각각의 출력은 LHP 및 RHP 섹션들 둘 모두로 구성될 수 있는 Rx 빔형성 네트워크(280)에 커플링될 수 있다. 시스템 잡음 지수가 LNA들에 의해 본질적으로 세팅되기 때문에, Rx 빔형성 네트워크(280)는, 예컨대 동축 케이블 또는 도파관의 상호접속으로 LNA들로부터 멀리 위치될 수 있다. Rx 빔형성 네트워크(280)는 2 Х Lrx개의 입력들을 가질 수 있고, K개의 출력 신호들을 제공할 수 있으며, K개의 출력 신호들은 각각, K개의 Rx 빔들 중 하나에 대응한다. 이 예에서, Rx 빔형성 네트워크(280)는 Rx 주파수에서 동작할 수 있고, 주파수 변환을 제공하지 않을 수 있다.
LHP 및 RHP 섹션들 둘 모두로부터의 Rx 빔형성 네트워크(280)의 K개의 출력들은 K개의 신호 경로 하드웨어 섹션들을 통해 피드될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 이용가능한 편파(예컨대, LHP 및 RHP)에 대해 동일한 수의 경로들(130)이 사용될 수 있지만, 일반적으로, 각각의 편파의 수신된 신호들에 상이한 수의 경로들(130)이 접속될 수 있다. 벤트-파이프 아키텍처의 각각의 경로(130)는 전형적으로, 주파수 변환 프로세스, 필터링, 및 선택가능한 이득 증폭으로 구성된다. 다른 형태들의 프로세싱(예컨대, 수신된 신호들의 복조, 재변조, 또는 리메이킹)은 벤트-파이프 아키텍처를 사용하는 경우에 수행되지 않는다. 주파수 변환은, 예컨대 벤트-파이프 아키텍처에서, 업링크 주파수의 빔 신호를 별개의 다운링크 주파수로 변환하기 위해 요구될 수 있다. 필터링은 일반적으로, 하향변환기 전의 프리-필터링 및 하향 변환기 후의 포스트-필터링으로 구성되고, 송신될 신호의 대역폭을 세팅할 뿐만 아니라 원하지 않는 믹서 상호변조 곱들을 제거하기 위해 존재한다. 선택가능한 이득 채널 증폭기는 도 5의 예에서의 K개의 경로들 각각에 대해 독립적인 이득 세팅들을 제공할 수 있다.
LHP 및 RHP 섹션들 둘 모두를 포함할 수 있는 Tx 빔형성 네트워크(285)는 K개의 경로 출력 신호들로부터 2 Х Ltx개의 출력들을 생성할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, LHP 수신 빔으로부터 유도된 경로 출력 신호들은 RHP 송신 빔 상으로 출력될 수 있고 그 반대도 마찬가지이다. 다른 실시예들에서, LHP 수신 빔으로부터 유도된 경로 출력 신호들은 LHP 송신 빔 상으로 출력될 수 있다. 이 예에서, Tx 빔형성 네트워크(285)는 Tx 주파수로 동작할 수 있고, 주파수 변환을 제공하지 않을 수 있다. Tx 빔형성 네트워크(285)의 출력들은 2 Х Ltx개의 고출력 증폭기(HPA)들에 커플링된다. 각각의 HPA의 출력에 접속된 고조파 필터(HF)들은, 예컨대 HPA들의 출력으로부터의 2차 및 상위 차수 고조파들의 억제를 제공하기 위해 저역 통과 필터링을 수행할 수 있다. 그 후에, 고조파 필터들의 출력은 Tx 위상 어레이에서의 2 Х Ltx개의 피드 엘리먼트들로 입력될 수 있다. 각각의 HPA 및 고조파 필터는 손실들을 최소화하기 위해 연관된 Tx 피드 엘리먼트에 가까이 위치될 수 있다. 이상적으로, HPA/HF들은 Tx 피드 엘리먼트들에 직접적으로 부착될 수 있고, 이는 최적의 방사 전력을 산출할 수 있다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 별개의 리플렉터들(506, 508) 및 피드 어레이들은 Tx 및 Rx 빔들에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 몇몇 실시예들에서, 단일 리플렉터 및 단일 피드 어레이가 Tx 및 Rx 기능들 둘 모두를 수행하기 위해 사용된다. 이들 실시예들에서, 각각의 피드는 2개의 포트들을 포함할 수 있고, 하나의 포트는 Tx를 위한 것이고 다른 하나는 Rx를 위한 것이다. 2개의 편파들(예컨대, RHP 및 LHP)을 사용하는 시스템의 경우에, 5-포트 피드(2개는 Tx를 위한 것이고 다른 2개는 Rx를 위한 것임)가 포함될 수 있다. 용인가능한 Tx 대 Rx 격리를 유지하기 위해, 그러한 단일 리플렉터 접근법은 또한, 피드 엘리먼트들 중 일부 또는 전부 내에서 다이플렉서들 또는 다른 필터링 엘리먼트들을 채용할 수 있다. 이들 필터링 엘리먼트들은 Tx 대역에서의 억제를 제공하면서 Rx 대역을 통과시킬 수 있다. 증가된 수의 피드 엘리먼트들 및 BFN들에 대한 위상 매칭 요건들은 이러한 접근법을 구현하는 것을 더 복잡하게 하지만, 다수의 리플렉터들 및 다수의 피드 어레이들과 연관된 비용들을 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, Rx 빔형성 네트워크(280), Tx 빔형성 네트워크(285), 또는 둘 모두는 시간에 걸쳐 수신 빔 위치, 송신 빔 위치, 또는 둘 모두를 홉핑하기 위해 시변 빔 가중치들을 사용할 수 있다. 이들 빔 가중치 값들은 빔 가중치 프로세서(BWP)(514)에 저장될 수 있다. BWP(514)는 또한, 적절한 시간들에서 적절한 빔 가중치들을 생성하기 위한 제어 로직을 제공할 수 있다. BWP(514)는, 트래픽 데이터와 함께 대역-내에 있을 수 있거나 또는 그 고유의 안테나 및 트랜시버와 함께 대역-외에 있을 수 있는 양방향성 데이터 링크(516)를 통해 지상에 접속될 수 있다. 양방향성 데이터 링크(516)가 정확한 빔 가중치들이 BWP(514)에 의해 수신된 것을 보장하기 위해 도 5의 예에서 양방향성으로 도시된다. 그에 따라, 재송신 요청을 포함하는 에러 검출 및/또는 정정 기법들이 양방향성 링크를 사용하여 지원될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에러 검출 및/또는 정정에 대해 단방향성 링크가 사용된다. 몇몇 실시예들에서, 빔 가중치들의 초기 세트가 런칭 전에 BWP(514)의 메모리 내에 로딩될 수 있다.
예컨대, 데이터 링크(516)는 프리-컴퓨팅된 빔 가중치들을 수신하고 그러한 가중치들을 BWP(514)에 전달하기 위해 사용될 수 있다. 데이터 링크(516)는 위성(105)으로의 임의의 적합한 통신 링크일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 데이터 링크(516)는 위성 텔레메트리, 트래킹, 및 커맨드(TT&C) 링크로서 구현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 데이터 링크(516)는 전용된(대역-외) 통신 링크(예컨대, 경로들(130)에 의해 사용되는 통신 대역과 상이한 통신 대역을 사용하는 데이터 링크)로서 구현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 데이터 링크(516)는 대역-내 통신 링크일 수 있다(예컨대, 스펙트럼의 일부 또는 특정한 타임슬롯들이 위성에 의해 수신될 수 있고 그리고/또는 복조될 수 있다).
몇몇 실시예들에서, 빔 가중치들은 네트워크 운영 센터(NOC)와 같은 네트워크 관리 엔티티에서 지상에서 생성된다. 피드 엘리먼트 방사 패턴들과 함께 K개의 Tx 및 Rx 빔들 각각의 원하는 위치들은 빔 가중치 값들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 빔 위치들이 주어지는 경우에 적절한 빔 가중치들을 생성하기 위한 여러 기법들이 존재한다. 예컨대, 하나의 접근법에서, 빔 가중치들은 비-실시간으로 지상에서 생성될 수 있다. 그 후에, 동적 가중치들은 데이터 링크(516)를 통해 BWP(514)로 업로드될 수 있고, 그 후에, 동적 방식으로 BFN들에 적용되어, Rx 업링크 및 Tx 다운링크 둘 모두 상에서 홉핑 빔들을 생성할 수 있다.
데이터 링크(516)의 다운링크 부분은 BFN들의 상태를 보고하고 업링크된 빔 가중치들의 정확한 수신의 확인을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 빔 가중치들의 정확한 수신은, 예컨대 통상적인 CRC 코드의 사용에 의해 결정될 수 있다. 예컨대 CRC의 체크 실패에 의해 표시되는 바와 같이, 부정확한 수신의 경우에, 빔 가중치들(또는, 부정확한 또는 유효하지 않은 것으로 간주된 빔 가중치들의 부분)의 업링크 송신이 재송신될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 프로세스는 지상국과 BWP(514) 사이의 (예컨대, 선택적인 반복 ARQ, 정지-및-대기 ARQ, 또는 고-백-N ARQ, 또는 임의의 다른 적합한 재송신, 에러 검출, 또는 에러 정정 프로토콜과 같은) 자동 반복 요청 ARQ 재송신 프로토콜에 의해 제어될 수 있다.
일반적으로, 위성 아키텍처(500)는 K개의 일반적인 홉핑 경로들(130)을 제공한다. 각각의 경로(130)는, 필터링, 주파수 변환, 증폭 등 중 하나 이상과 같은 신호 컨디셔닝을 제공하는 전자기기들 및 회로를 통해 함께 접속된 Rx 빔 및 Tx 빔으로 기능적으로 구성된다. 경로들(130)은 각각, 허브-스포크 구성 또는 메시 구성에서 사용될 수 있는 벤트 파이프 트랜스폰더들로서 표현될 수 있다. 예컨대, 메시 구성을 갖는 일 실시예에서, 경로(130)는 위성(105)을 통해 제1 복수의 지상 단말들(150)과 제2 복수의 지상 단말들(150) 사이에서 신호들을 반송한다. 다른 실시예들에서, 경로들(130)은 콘스텔레이션의 다수의 위성들(105) 사이의 통신들을 용이하게 할 수 있다. 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들에 따르면, 각각의 경로(130)에 대한 단말 포인트들(예컨대, Tx 빔 위치 및 Rx 빔 위치)은 동적일 수 있고 프로그래밍 가능할 수 있으며, 그에 따라, 고도로 유연한 위성 통신 아키텍처를 결과로 발생시킬 수 있다.
수신-측 빔형성 네트워크(280) 및 송신-측 빔형성 네트워크(285)는 임의의 적합한 방식으로 구현될 수 있다. 수신-측 빔형성 네트워크(280)의 하나의 구현은 Lrx개의 피드 엘리먼트들로부터 신호들을 수용할 수 있고, 출력들로서 Kp개의 LHP 및 RHP 형성된 빔들의 신호들을 제공할 수 있다. 피드 엘리먼트로부터의 각각의 입력 신호는 먼저, 각각의 빔에 대해 하나씩 K개의 동일한 카피들로 분할될 수 있고, 그 후에, Kp개의 병렬 빔 형성기들이 실현될 수 있다. 각각의 빔 형성기는 Lrx개의 분할기들 중 하나로부터 입력 신호를 취하고 신호에 진폭 및 위상 조정을 제공하기 위한 진폭 및 위상 조정 회로, 및 Lrx개의 진폭 및 위상 조정된 신호들을 합산하여 하나의 형성된 빔으로부터의 신호를 생성하기 위한 합산기 회로를 포함할 수 있다. 그 후에, 각각의 Rx 빔 출력은 Kp개의 독립적인 신호 경로들 중 하나로 피드될 수 있다. 송신-측 빔형성 네트워크(285)의 하나의 구현은 Kp개의 신호 경로들로부터 신호들을 수용하고, Ltx개의 피드 엘리먼트들 각각에 신호들을 제공한다. 경로로부터의 각각의 입력 신호는 먼저, 각각의 피드 엘리먼트에 대해 하나씩 Ltx개의 동일한 카피들로 분할될 수 있다. 그 후에, Ltx개의 병렬 "피드 형성기들"이 실현될 수 있다. 각각의 피드 형성기는 Kp개의 분할기들 중 하나로부터 입력 신호를 취하고 진폭 및 위상 조정을 제공하기 위한 진폭 및 위상 조정 회로를 포함할 수 있고, 합산기 회로는 Ltx개의 진폭 및 위상 조정된 신호들을 합산하여 하나의 피드에서의 송신을 위한 신호를 생성할 수 있다. 수신-측 빔형성 네트워크(280)와 송신-측 빔형성 네트워크(285) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 각각의 네트워크의 절반들 둘 모두의 K개의 빔 형성기들(또는 피드 형성기들) 각각 상에 동적이고(변화되고) 프로그래밍 가능한 복합 가중치 값들을 제공할 수 있다. 실제로, 네트워크들은 일반적으로, 디바이스들의 각각의 기능들(예컨대, 분할, 가중, 및 조합)을 수행하기 위해 사용되는 디바이스들의 삽입 손실들의 일부 또는 전부를 고려하기 위해 구조 내에 증폭 스테이지들을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 3d는 동적 경로 구성을 가능하게 하기 위해 스위칭을 사용하는 다양한 기법들을 설명하고, 도 4 및 도 5는 동적 경로 구성을 가능하게 하기 위해 빔형성을 사용하기 위한 다양한 기법들을 설명한다. 다른 실시예들은 동적 경로 구성을 가능하게 하기 위해 스위칭과 빔형성 둘 모두의 하이브리드를 사용할 수 있다. 예컨대, 몇몇 구현들은 스위칭 컴포넌트들과 커플링된 하나 이상의 고정된 위치 피드들, 및 빔형성 컴포넌트와 커플링된 하나 이상의 위상 어레이 안테나들을 포함할 수 있다. 그러한 구성들은 부가적인 유연성과 같은 다수의 특징들을 제공할 수 있고, 고정된 스폿 빔들 및 위상 어레이 스폿 빔들 둘 모두를 지원할 수 있고, 그 이외의 다른 것도 마찬가지이다.
위의 설명은 콘스텔레이션의 다양한 실시예들에서 사용될 수 있는 위성들(105)의 다양한 실시예들을 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 콘스텔레이션의 위성들(105) 중 적어도 일부에서의 경로들(130)의 협력된 동적 비행-중 구성은 포워드- 및 리턴-채널 용량의 유연한 할당뿐만 아니라 시간적인 및/또는 공간적인 빔 커버리지에서의 유연성을 가능하게 할 수 있다. 이들 및 다른 능력들은 도 6a 내지 도 8d에서 다수의 예시적인 위성 통신 시스템 아키텍처들 및 예시적인 시나리오들을 사용하여 더 설명된다. 아키텍처들 및 시나리오들은 명료성을 부가하도록 의도되고, 본원에서 설명되는 실시예들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 6a 내지 도 6c는 각각, 3개의 후속 시간들 각각에서 제1 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경(600)을 도시한다. 시나리오는 각각의 궤도 경로들(110)을 따라 이동하는 위성들(105)의 콘스텔레이션의 상황에서 제2 지상 단말(150b)에 통신하는 제1 지상 단말(150a)을 예시한다. 예컨대, 이는 제1 지상 단말(150a)은 게이트웨이 단말이고, 제2 지상 단말(150b)은 사용자 단말인 포워드 통신을 표현할 수 있거나; 또는 제1 지상 단말(150a)이 사용자 단말이고, 제2 지상 단말(150b)이 게이트웨이 단말인 리턴 통신을 표현할 수 있다. 각각의 후속 도면은 "시간"에서의 접속의 각각의 스냅샷을 예시한다. "시간"은 경로 구성 스케줄의 특정한 프레임(예컨대, 시퀀스 반복 등)의 특정한 타임슬롯을 표현할 수 있지만, 타임슬롯들은 바로 인접한 것으로 의도되지 않고; 그보다는, 이들은 더 긴 타임프레임에 걸쳐 발생할 수 있는 접속 변경들을 예시하기 위해 시간적으로 이격된다. 예컨대, 후속 도면들에 의해 표현되는 타임슬롯들은, 경로 구성들이 훨씬 더 신속하게(예컨대, 초당 다수회로) 변경될 수 있지만, 수 분 단위로 분리될 수 있다.
예시를 위해, 각각의 시간에서, 스위칭 경로 구성은 하나 이상의 위성들(105)을 통해 목적지 지상 단말(150)에 소스 지상 단말(150)을 접속시키는 "회로"로서 효과적으로 발현된다. 경로들(130)의 물리적인 스위칭은 "저장 및 포워드", 패킷 스위칭, 비접속 라우팅 등과 같은 라우팅-기반 접근법들과 대조될 수 있다. 스위칭은 소스들과 목적지들 사이의 물리적인 접속을 변경하기 위해 사용된다("물리적인" 접속의 일부 링크들은 무선 링크들이다). 추가로, 스위칭의 "고속" 다중화는 프레임 당 다수회로 다수의 상이한 접속들을 변경할 수 있고(예컨대, 상이한 타임슬롯들 동안에 상이한 접속들로 스위칭함), 매회 완전한 물리적인 접속들을 발현한다. 예컨대, 소스로부터 송신된 신호는, 실시간으로, (예컨대, 일부 전파 지연을 포함하지만 프로세싱 지연은 없는) 신호 전파의 속도로 소스로부터 모든 테라-링크들, 크로스-링크들, 및 경로들(130)을 통해 이동할 수 있다.
스위칭 경로 구성은, 콘스텔레이션이 지상 단말들에 대하여 이동할 때에도, 임의의 2개의 지상 단말들(150) 사이의 접속이 설정되고 그리고/또는 유지되게 허용할 수 있다. 시간에 걸쳐, 콘스텔레이션의 상이한 위성들(105)은 지상 단말(150)의 지평선에 대하여 상이한 시간들에서 상승 및 세팅될 것이고, 그에 따라, 각각의 지상 단말(150)은 시간에 걸쳐 콘스텔레이션의 변화되는 부분을 "본다". 더욱이, 위성들(105) 사이의 상호 가시성은 상이한 위성들(105)이 서로의 시야 내로 그리고 밖으로 이동함에 따라 변경될 수 있다. 이들 변경들은 위성들(105)의 궤도 특성들(예컨대, 역학) 및 지상 단말들(150)의 지리적인 위치들에 기초하여 예측될 수 있다(예컨대, 이들은 결정론적일 수 있다). 따라서, 본원에서 설명되는 바와 같이, 위성 콘스텔레이션을 통한 그리고 특정 지상 단말들(150) 사이의 원하는 접속은 개별적인 위성들에 대해 원하는 경로 접속들을 미리-결정함으로써 배열될 수 있다. 그러한 경로 접속들은, 예컨대, 제1 위성으로부터 상이한 제2 위성으로 지상 단말들(150)의 업링크를 이동시킴으로써; 특정한 접속을 따르는 크로스-링크들을 삽입하거나 또는 제거함으로써, 그 이외의 다른 것에 의해 시간에 따라 변경될 수 있다.
제1 시간에서, 도 6a에서 도시된 바와 같이, 제1 위성(105a)의 제1 스폿 빔은 제1 지상 단말(150a)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있고, 제1 위성(105a)의 제2 스폿 빔은 제3 위성(105c)을 조명하고 있고, 제3 위성(105c)의 제1 스폿 빔은 제2 지상 단말(150b)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있다. 추가로, 제1 시간에서, 제1 위성의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제3 위성(105c)을 서비스하는 크로스-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고, 제3 위성(105c)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 위성(105a)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였다. 위성들(105)이 이러한 배열 및 구성으로 있으면서, 제1 지상 단말(150a)로부터 제2 지상 단말(150b)로의 통신이 제1 통신 링크(601a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 제2 통신 링크(601b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제3 위성(105c)으로, 그리고 제3 통신 링크(601c)를 통해 제3 위성(105c)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
제2 시간에서, 도 6b에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)이 이들의 궤도 경로(110)를 따라 이동하였고, 그에 의해, 제1 지상 단말(150a) 및 제2 지상 단말(150b)(이 시나리오에서 정지된 것으로 가정됨)에 대하여 포지션을 변경하였다. 이제, 제3 위성(105c)은 더 이상 제2 지상 단말(150b)을 서비스하고 있지 않다. 대신에, 제1 위성(105a)의 제1 스폿 빔은 여전히, 제1 지상 단말(150a)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있지만; 제1 위성(105a)의 제2 스폿 빔은 이제, 제4 위성(105d)을 조명하고 있고, 제4 위성(105d)의 제1 스폿 빔은 제2 지상 단말(150b)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있다. 그에 따라, 제2 시간에서, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제4 위성(105d)을 서비스하는 크로스-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고, 제4 위성(105c)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 위성(105a)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였다. 위성들(105)이 이러한 배열 및 구성으로 있으면서, 제1 지상 단말(150a)로부터 제2 지상 단말(150b)로의 통신이 제1 통신 링크(602a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 제2 통신 링크(602b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제4 위성(105d)으로, 그리고 제3 통신 링크(602c)를 통해 제4 위성(105d)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
제3 시간에서, 도 6c에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)이 이들의 궤도 경로(110)를 따라 더 이동하였고, 지상 단말들(150)에 대하여 다시 위치를 변경하였다. 이제, 제1 위성(105a)은 더 이상 제1 지상 단말(150a)을 서비스하고 있지 않다. 대신에, 제2 위성(105b)의 제1 스폿 빔이 제1 지상 단말(150a)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있고, 제2 위성(105b)의 제2 스폿 빔이 이제, 제4 위성(105d)을 조명하고 있지만; 제4 위성(105d)의 제1 스폿 빔은 여전히, 제2 지상 단말(150b)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있다. 그에 따라, 제3 시간에서, 제2 위성(105b)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제4 위성(105d)을 서비스하는 크로스-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고, 제4 위성(105c)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제2 위성(105b)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였다. 위성들(105)이 이러한 배열 및 구성으로 있으면서, 제1 지상 단말(150a)로부터 제2 지상 단말(150b)로의 통신이 제1 통신 링크(603a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제2 위성(105b)으로, 제2 통신 링크(603b)를 통해 제2 위성(105b)으로부터 제4 위성(105d)으로, 그리고 제3 통신 링크(603c)를 통해 제4 위성(105d)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 각각, 다수의 후속 시간들에서 제2 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경(700)을 도시하며, 여기서, 각각의 시간은 다수의 타임슬롯들을 포함한다. 시나리오는 제2 지상 단말(150b) 및 제3 지상 단말(150c)에 통신하는 제1 지상 단말(150a)을 예시하고, 제3 지상 단말(150c)은 다른 하나 이상의 단말들(미도시)로부터 또한 통신들을 수신하고; 이는 모두, 각각의 궤도 경로들(110)을 따라 이동하는 위성들(105)의 콘스텔레이션의 상황에 있다. 예컨대, 이는 제1 지상 단말(150a)은 게이트웨이 단말이고, 제2 지상 단말(150b) 및 제3 지상 단말(150c)은 사용자 단말들인 다수의 포워드 통신들을 표현할 수 있거나; 또는 제1 지상 단말(150a)이 사용자 단말이고, 제2 지상 단말(150b) 및 제3 지상 단말(150c)이 게이트웨이 단말들인 리턴 통신을 표현할 수 있다. 각각의 후속 도면은 "시간"에서의 접속의 각각의 스냅샷을 예시하고, 각각의 표현된 시간은 3개의 타임슬롯들을 포함한다. 예컨대, "시간"은 경로 구성 스케줄의 특정한 프레임을 표현할 수 있다. 후속 시간들은 바로 인접한 것으로 의도되지 않고; 그보다는, 이들은 더 긴 타임프레임에 걸쳐 발생할 수 있는 접속 변경들을 예시하기 위해 시간적으로 이격된다(예컨대, 도 7a와 도 7c 사이의 경과된 시간은 콘스텔레이션의 궤도 특성들 및/또는 다른 고려사항들에 따라 20 분 등일 수 있다). 예시된 바와 같이, 논리적인 접속(예컨대, 각각의 통신과 연관된 목적지 식별자들과 논리적인 소스의 쌍들)은 타임슬롯에 의해 스케줄링되고, 물리적인 접속(예컨대, 스위치 구성들에 의해 발현되는 바와 같이, 특정한 테라-링크들 및 크로스-링크들을 통해 하나 이상의 위성들을 통하는 물리적인 소스 단말로부터 물리적인 목적지 단말로의 회로)은 또한, 논리적인 접속을 유발하기 위해 타임슬롯에 의해 스케줄링된다(즉, 소스로부터 목적지로의 통신은 논리 계층 및 물리 계층 사이의 협력을 수반할 수 있다). 예컨대, 도 7a 및 도 7b에서 예시되는 논리적인 접속은, 각각의 제1 타임슬롯에서, 제1 지상 단말(150a)이 제3 지상 단말(150c)로 송신하고; 각각의 제2 타임슬롯에서, 제1 지상 단말(150a)이 제2 지상 단말(150b)에 통신하며, 각각의 제3 타임슬롯에서, 제3 지상 단말(150c)이 일부 다른 지상 단말(150)(미도시)로부터 트래픽을 수신하는 것을 정의한다. 그러나, 각각의 시간에서, 위성들(105)의 위치들은 상이하고, 그에 따라, 물리적인 경로 접속들이 지상 단말들 사이에 동일한 단-대-단 접속들을 유발하기 위해 변경된다.
제1 시간에서, 도 7a에서 도시된 바와 같이, 제1 위성(105a)의 제1 스폿 빔은 제1 지상 단말(150a)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있고, 제1 위성(105a)의 제2 스폿 빔은 제2 위성(105b)을 조명하고 있고, 제1 위성(105a)의 제3 스폿 빔은 제3 지상 단말(150c)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있고, 제2 위성(105c)의 제1 스폿 빔은 제2 지상 단말(150b)을 포함하는 지상 구역을 조명하고 있으며, 제3 위성(105c)의 제1 스폿 빔은 제2 위성(105b)을 조명하고 있다. 제1 시간의 제1 타임슬롯에서, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제3 지상 단말(150c)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고; 그에 따라, 제1 지상 단말(150a)로부터의 트래픽이 통신 링크(701a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 그리고 통신 링크(701b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제3 지상 단말(150c)로 제1 타임슬롯 동안에 제3 지상 단말(150c)로 송신될 수 있다. 제1 시간의 제2 타임슬롯에서, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제2 위성(105c)을 서비스하는 크로스-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고(예컨대, 동일한 경로를 재구성하거나 또는 상이한 경로를 구성하였고), 제2 위성(105b)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 위성(105a)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였다. 이러한 구성에서, 제1 지상 단말(150a)로부터의 트래픽은 통신 링크(711a)(이는 제1 타임슬롯의 통신 링크(701a)와 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있음)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 통신 링크(711b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제2 위성(105b)으로, 그리고 통신 링크(611c)를 통해 제2 위성(105b)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 제2 타임슬롯 동안에 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다. 제1 시간의 제3 타임슬롯에서(예컨대, 그리고/또는 제1 타임슬롯 동안에) 제2 위성(105b)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제3 위성(105c)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성하였고; 그에 따라, (예컨대, 일부 다른 지상 단말(150)(미도시)로부터 발생한) 제3 위성(105c)으로부터의 트래픽이 통신 링크(721a)를 통해 제3 위성(105c)으로부터 제2 위성(105b)으로, 그리고 통신 링크(721b)를 통해 제2 위성(105b)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 제3 타임슬롯 동안에 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
제2 시간에서, 도 7b에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)은 이들의 궤도 경로들(110)을 따라 이동하였고, 그에 의해, 제1, 제2, 및 제3 지상 단말들(150)(이 시나리오에서 정지된 것으로 가정됨)에 대하여 위치를 변경하였다. 이제, 모두 각각의 스폿 빔들로, 제1 위성(105a)은 모든 3개의 지상 단말들(150)을 서비스할 수 있고, 제2 위성(105c)이 또한 여전히, 제2 지상 단말(150b)을 서비스하고 있고, 제3 위성(105c)이 여전히, 제2 위성(105b)을 조명하고 있다. 제2 시간의 제1 타임슬롯에서, 제1 지상 단말(150a)로부터 제3 지상 단말(150c)로 트래픽을 송신하는 것이 (도 7a의 제1 타임슬롯에서와 같이) 다시 요구되고, 제1 위성(105a)은 여전히, 지상 단말들(150) 둘 모두를 서비스한다. 그에 따라, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제3 지상 단말(150c)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 다시 구성할 수 있고; 그에 따라, 트래픽이 통신 링크(702a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 그리고 통신 링크(702b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제3 지상 단말(150c)로 송신될 수 있다. 제2 시간의 제2 타임슬롯에서, 제1 지상 단말(150a)로부터 제2 지상 단말(150b)로 트래픽을 송신하는 것이 (도 7a의 제2 타임슬롯에서와 같이) 다시 요구되지만, 이제, 제1 위성(105a)이 지상 단말들(150) 둘 모두를 서비스한다. 그에 따라, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성할 수 있고; 그에 따라, 트래픽이 통신 링크(712a)를 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 그리고 통신 링크(712b)를 통해 제1 위성(105a)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다. 제2 시간의 제3 타임슬롯에서, (예컨대, 일부 다른 지상 단말(150)(미도시)로부터 발생한) 제3 위성(105c)으로부터의 트래픽을 제2 지상 단말(150b)로 송신하는 것이 (도 7a의 제3 타임슬롯에서와 같이) 다시 요구되고, 제2 위성(105b)이 여전히 제2 지상 단말(150b)을 서비스한다. 그에 따라, 제2 위성(105b)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제3 위성(105c)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성할 수 있고; 그에 따라, 트래픽이 통신 링크(722a)를 통해 제3 위성(105c)으로부터 제2 위성(105b)으로, 그리고 통신 링크(722b)를 통해 제2 위성(105b)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
도 7c는 위성들(105)이 실질적으로, 도 7b에서와 같은 이들의 동일한 각각의 궤도 위치들에 있는 동안의 수요의 변경을 표현한다(예컨대, 위성들(105)의 궤도 위치들에 대하여 여전히 제2 "시간"에 있지만, 도 7b에 의해 표현된 시간 "2" 이후의 수요의 후속 변경을 표시하기 위해 시간 "2.2"로서 표현된다). 수요의 변경으로, 제1 및 제2 타임슬롯들 둘 모두에서 제1 지상 단말(150a)로부터 제3 지상 단말(150c)로 송신하는 것이 요구되고, 제1 및 제3 타임슬롯들 둘 모두에서 (예컨대, 일부 다른 지상 단말(150)(미도시)로부터 발생하는) 제3 위성(105c)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신하는 것이 요구된다. 시간 2.2의 제1 및 제2 타임슬롯들 각각에서, 제1 위성(105a)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제1 지상 단말(150a)을 서비스하는 테라-링크 수신 피드와 제3 지상 단말(150c)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성할 수 있고; 그에 따라, 트래픽이 (각각 제1 및 제2 타임슬롯들에서) 통신 링크들(703a/713a)을 통해 제1 지상 단말(150a)로부터 제1 위성(105a)으로, 그리고 (각각 제1 및 제2 타임슬롯들에서) 통신 링크들(703b/713b)을 통해 제1 위성(105a)으로부터 제3 지상 단말(150c)로 송신될 수 있다. 시간 2.2의 제1 및 제3 타임슬롯들 각각에서, 제2 위성(105b)의 경로 구성 서브시스템(140)은 제3 위성(105c)을 서비스하는 크로스-링크 수신 피드와 제2 지상 단말(150b)을 서비스하는 테라-링크 송신 피드 사이의 신호 경로를 형성하도록 경로(130)를 구성할 수 있고; 그에 따라, 트래픽이 (각각 제1 및 제3 타임슬롯들에서) 통신 링크들(703c/723a)을 통해 제3 위성(105c)으로부터 제2 위성(105b)으로, 그리고 (각각 제1 및 제3 타임슬롯들에서) 통신 링크들(703d/723b)을 통해 제2 위성(105b)으로부터 제2 지상 단말(150b)로 송신될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 각각, 다수의 후속 시간들에서 제3 통신 시나리오에서의 예시적인 위성 통신 환경(800)을 도시한다. 시나리오는 궤도 경로들(미도시)(예컨대, 서브-위성 포인트에 의해 트레이싱되는 경로일 수 있는, 궤도 경로들에 대응하는 "지상 트랙"(110)이 도시됨)을 따르는 위성들(105)(미도시)의 콘스텔레이션을 통해 (게이트웨이 단말들(810)로서 표시된) 2개의 지상 단말들(150)과 통신하는 (사용자 단말들(820)로서 표시된) 5개의 지상 단말들(150)을 예시한다. 위성들이 이들의 지상 궤도 경로들을 따름에 따라, 이들의 스폿 빔들은 (단순화를 위해 원형 풋프린트들로서 도시된) 각각의 "스폿 풋프린트들"(840)을 조명하고, 그에 따라, 특정한 지상 단말(150)이 위성의 스폿 풋프린트(840) 내에 있는(즉, 위성이 지상 단말의 시야 내에 있는) 경우에, 그 특정한 지상 단말(150)은 특정한 위성(105)에 의해서만 서비스될 수 있다. 위성 콘스텔레이션은 게이트웨이 단말들(810) 및 사용자 단말들(820)을 포함하는 "서비스 구역"(830)에 통신 서비스들을 제공하도록 설계된다. 서비스 구역(830)은 서브-구역들로 형성될 수 있고, 그에 따라, 서브-구역은 모두 단일 위성 콘스텔레이션에 의해 서비스되고, 임의의 적합한 방식으로 정의된다. 예컨대, 서브-구역들은 지리적으로(예컨대, 전역적으로, 지역적으로, 더 작은 지리적인 영역에 의해, 등), 정치적으로(예컨대, 하나의 서비스 구역은 프랑스에 더하여 전세계의 모든 프랑스 소유물들/세력권들일 수 있음) 정의될 수 있다. 상이한 서브-구역들은 상이한 요건들을 가질 수 있다(예컨대, 모든 프랑스 트래픽은 지상 소스 및 목적지와 무관하게 프랑스의 게이트웨이들을 통과해야만 하는 한편; 다른 서비스 서브-구역은 국가와 무관하게 가장 가까운 게이트웨이를 사용할 수 있다). 도 8a 내지 도 8d 각각은 4개의 후속 시간들 각각에서 사용자 단말들(820)로부터 게이트웨이 단말들(810)로 콘스텔레이션을 통하는 리턴-채널 접속을 설명하기 위한 상황을 제공한다. 위의 도 7a 내지 도 7c의 제2 시나리오를 참조하여 설명된 바와 같이, 각각의 "시간"은 다수의 타임슬롯들 등을 갖는 특정한 프레임을 표현할 수 있다.
(각각 도 8a 내지 도 8d에 의해 예시된) 각각의 시간에서의 각각의 사용자 단말(820)을 위한 리턴-채널 접속이 다음의 표 1에서 요약된다.
Figure pct00001
표 1에서, "UT"는 사용자 단말(820)을 표시하고, "S"는 위성(105)을 표시하며(예컨대, S1은 스폿 풋프린트(840a)를 생성하는 위성(105)에 대응하고, S2는 스폿 풋프린트(840b)를 생성하는 위성(105)에 대응하고, 그 이외의 다른 것도 마찬가지이다), "GW"는 게이트웨이 단말(810)을 표시한다(예컨대, "GW1"은 게이트웨이 단말(810a)에 대응하고, "GW2"는 게이트웨이 단말(810b)에 대응한다).
제1 시간에서, 도 8a(및 표 1의 제1 헤더가 없는 행)에서 도시된 바와 같이, 게이트웨이 단말(810a), 사용자 단말(820b), 및 사용자 단말(820d)은 동일한 스폿 풋프린트(840a)(즉, 위성(105a)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 게이트웨이 단말(810b) 및 사용자 단말(820c)은 상이한 스폿 풋프린트(840b)(즉, 위성(105b)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 사용자 단말(820a) 및 사용자 단말(820e)은 스폿 풋프린트(840c)(즉, 위성(105c)에 의해 서비스됨) 내에 있으며; 지상 단말들(150)이 스폿 풋프린트(840d)(즉, 위성(105d)에 의해 서비스됨) 내에 있지 않다. 그에 따라, 사용자 단말(820a)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105c) 및 위성(105a)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고, 사용자 단말(820b)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820c)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105b)을 통해 게이트웨이 단말(810b)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820d)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있으며(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820e)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105c) 및 위성(105a)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있다.
제2 시간에서, 도 8b(및 표 1의 제2 헤더가 없는 행)에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)이 이들의 궤도 경로들(110)을 따라 이동하였고, 그에 따라, 게이트웨이 단말(810a), 사용자 단말(820b), 사용자 단말(820d), 그리고 이제, 사용자 단말(820a)이 스폿 풋프린트(840a)(즉, 위성(105a)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 게이트웨이 단말(810b) 및 사용자 단말(820c)이 여전히, 스폿 풋프린트(840b)(즉, 위성(105b)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 이제 사용자 단말(820e)만이 스폿 풋프린트(840c)(즉, 위성(105c)에 의해 서비스됨) 내에 있으며; 지상 단말들(150)이 스폿 풋프린트(840d)(즉, 위성(105d)에 의해 서비스됨), 및 이제-보이는 스폿 풋프린트(840e) 및 스폿 풋프린트(840f)(즉, 각각 위성(105e) 및 위성(105f)에 의해 서비스됨) 내에 있지 않다. 그에 따라, 사용자 단말(820a)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820b)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820c)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105b)을 통해 게이트웨이 단말(810b)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820d)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있으며(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820e)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105c) 및 위성(105a)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있다.
제3 시간에서, 도 8c(및 표 1의 제3 헤더가 없는 행)에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)이 이들의 궤도 경로들(110)을 따라 더 이동하였고, 그에 따라, 게이트웨이 단말(810a), 사용자 단말(820d), 사용자 단말(820a), 그리고 이제, 사용자 단말(820e)이 스폿 풋프린트(840a)(즉, 위성(105a)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 사용자 단말(820b)이 이제 스폿 풋프린트(840e)(즉, 위성(105e)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 게이트웨이 단말(810b)이 이제 스폿 풋프린트(840f)(즉, 위성(105f)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 사용자 단말(820c)이 여전히, 스폿 풋프린트(840b)(즉, 위성(105b)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 지상 단말들(150)이 스폿 풋프린트(840c)(즉, 위성(105c)에 의해 서비스됨) 내에 있지 않으며; 스폿 풋프린트(840d)는 더 이상 시야에 없다(즉, 스폿 풋프린트(840d)는 더 이상 서비스 구역(830)과 오버랩하지 않는다). 그에 따라, 사용자 단말(820a)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820b)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105e) 및 위성(105a)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고, 사용자 단말(820c)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105b) 및 위성(105f)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810b)에 통신될 수 있고, 사용자 단말(820d)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있으며(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820e)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있다(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음).
제4 시간에서, 도 8d(및 표 1의 제4 헤더가 없는 행)에서 도시된 바와 같이, 위성들(105)이 이들의 궤도 경로들(110)을 따라 한층 더 이동하였고, 그에 따라, 게이트웨이 단말(810a), 사용자 단말(820b), 및 사용자 단말(820d)이 스폿 풋프린트(840e)(즉, 위성(105e)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 게이트웨이 단말(810b) 및 사용자 단말(820c)이 스폿 풋프린트(840f)(즉, 위성(105f)에 의해 서비스됨) 내에 있고; 사용자 단말(820a) 및 사용자 단말(820e)이 스폿 풋프린트(840a)(즉, 위성(105a)에 의해 서비스됨) 내에 있으며; 지상 단말들(150)이 스폿 풋프린트(840b)(즉, 위성(105b)에 의해 서비스됨) 내에 있지 않다. 특히, 스폿 풋프린트들(840e, 840f, 840a, 및 840b)의 시간 4에서의 위치들은 각각, 스폿 풋프린트들(840a, 840b, 840c, 및 840d)의 시간 1(도 8a)에서의 위치들과 (지상 단말들에 대하여) 실질적으로 동일하다. 그에 따라, 접속은, 콘스텔레이션의 상이한 위성들(105)이 사용되고 있는 것을 제외하고, 실질적으로 동일한 것으로 나타난다. 특히, 사용자 단말(820a)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a) 및 위성(105e)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고, 사용자 단말(820b)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105e)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820c)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105f)을 통해 게이트웨이 단말(810b)에 통신될 수 있고(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820d)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105e)을 통해 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있으며(즉, 모두 하나의 스폿 풋프린트(840) 내에 있음), 사용자 단말(820e)로부터의 리턴-채널 트래픽은 위성(105a) 및 위성(105e)을 통해(즉, 2개의 스폿 풋프린트들(840)에 걸쳐) 게이트웨이 단말(810a)에 통신될 수 있다.
위의 시스템들 및 시나리오들은 콘스텔레이션에서의 위성들(105)의 비행-중 경로 구성을 수반한다. 위에서 설명된 바와 같이, 콘스텔레이션에서의 일부 또는 모든 위성들(105)은 경로 구성 스케줄(예컨대, 스위칭 스케줄들(210), 가중치 스케줄들(260) 등)에 따라 동작하는 경로 구성 서브시스템(140)을 사용하여 비행-중 경로 구성 기능성을 구현할 수 있다. 위성 통신 시스템들의 실시예들은 콘스텔레이션의 일부 또는 모든 경로 구성 서브시스템들(140)에 의한 사용을 위해 경로 구성 스케줄들을 연산하고 그리고/또는 전달하기 위한 하나 이상의 접속 연산 시스템들을 포함할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 콘스텔레이션의 적어도 하나의 위성(105)(도면을 과도하게 복잡하게 만드는 것을 피하기 위해 하나의 위성(105)만이 도시됨)과 통신하는 지상 단말(150)을 포함하는 위성 통신 시스템(900)의 예시적인 부분을 도시한다. 위성 통신 시스템(900)은 도 6a 내지 도 8d 중 임의의 도면에서와 같은 위성 콘스텔레이션 또는 임의의 다른 적합한 배열을 포함할 수 있다. 지상 단말(150)은 접속 연산 시스템(910) 및 통신 서브시스템(930)을 포함한다. 예컨대, 접속 연산 시스템(910)은 게이트웨이 단말에서 구현될 수 있거나 또는 다수의 게이트 단말들에 걸쳐 분배될 수 있다.
예시된 바와 같이, 접속 연산 시스템(910)은, 데이터 저장부(940) 상에 저장된, 콘스텔레이션의 위성들(105)의 일부 또는 전부의 궤도 파라미터들(943), 및 위성 통신 시스템(900)의 지상 단말들(150)(및/또는 위성들(105))의 일부 또는 전부에 대한 통신 리소스 파라미터들(945)을 가질 수 있는 데이터 저장부(940)를 포함할 수 있다. 데이터 저장부(940)는 임의의 적합한 방식으로, 예컨대, 함께 위치된, 분배된, 그 이외의 다른 방식의 하나 이상의 데이터 저장 디바이스들로서 구현될 수 있다. 궤도 파라미터들(943)은, 예컨대, (예컨대, 예를 들어 궤도 경로들의 수학적 정의들, 지상 트랙 경로들, 고도들, 속도들, 알려진 가시선 또는 폐색 정보 등을 포함하는) 위성들(105)의 궤도들, (예컨대, 서로에 대한, 게이트웨이들 및/또는 다른 지상 단말들에 대한, 지구 지리에 대한, 절대 3차원 또는 다른 좌표 공간에서의, 그 이외의 다른 것에 대한) 시간에 걸친 위성들(105)의 위치들, 시간에 걸친 위성들(105)의 커버리지(예컨대, 스폿 풋프린트 사이즈들 및/또는 위치들 등) 등을 포함할 수 있다. 통신 리소스 파라미터들(945)은, 예컨대, 콘스텔레이션과 통신하는 사용자 단말들에 대한 통신 리소스 수요 파라미터들(예컨대, 사용자 단말들 또는 사용자 단말 그룹들의 현재의 및/또는 예상되는 용량 요구들, 단말들의 지리적인 위치들, 사용자 단말들에 대한 링크 품질 등), 콘스텔레이션과 통신하는 게이트웨이 단말들에 대한 통신 리소스 공급 파라미터들(예컨대, 게이트웨이 단말들의 현재의 및/또는 예상되는 용량, 게이트웨이 정전들, 게이트웨이들의 지리적인 위치들, 사용자 단말-대-게이트웨이 연관들, 인가된 통신 영역들 등), 콘스텔레이션의 위성들(105)에 대한 통신 리소스 스루풋 파라미터들(예컨대, 경로들의 수 및/또는 용량, 위성(105)의 총 용량, 빔들 또는 피드들의 지원되는 수, 지원되는 주파수 대역들 및/또는 편파들, 현재의 구성 파라미터들 등) 등을 포함할 수 있다.
접속 연산 시스템(910)의 실시예들은 경로 스케줄링 서브시스템(920)을 구현하는 컴포넌트들의 세트(즉, 하나 이상의 컴포넌트들)를 포함할 수 있다. 경로 스케줄링 서브시스템(920)은 일부 또는 모든 타임슬롯들에서 콘스텔레이션에서의 위성들(105)의 일부 또는 전부의 벤트-파이프 경로들(930)의 순차적인 구성을 정의하는 경로 구성 스케줄(925)을 연산할 수 있다. 경로 구성 스케줄(925)은 궤도 파라미터들(943) 및 통신 리소스 파라미터들(945)의 함수로서 연산되고, 각각의 타임슬롯에서, 콘스텔레이션을 통한 지상 단말들(150) 사이의 접속이 어떻게 구성될지를 효과적으로 정의할 수 있다. 예시를 위해, 게이트웨이가 사용자 단말에 트래픽(즉, 포워드-채널 트래픽)을 송신하기를 원하는 것으로 가정한다. 그 송신을 유발하는 것은, (i) 특정한 하나 이상의 타임슬롯들 동안에, 게이트웨이가 사용자 단말에 그 트래픽을 송신하도록 스케줄링되는 것(그리고, 몇몇 구현들에서는, 사용자 단말이 게이트웨이로부터 그 트래픽을 수신하도록 스케줄링되는 것); 및 (ii) 동일한 하나 이상의 타임슬롯들 동안에, 콘스텔레이션의 하나 이상의 위성들(105)이 게이트웨이로부터 사용자 단말로의 접속(예컨대, 신호 경로)을 생성하도록 구성된 각각의 하나 이상의 경로들을 갖는 것을 조정하는 것을 수반할 수 있다. 예컨대, 트래픽 스케줄링 및 경로 스케줄링 둘 모두는 비행-중 경로 구성의 상황에서 콘스텔레이션을 통한 유효한 접속에 대해 조정된다. 그러한 조정을 구현하는 것은, 궤도 파라미터들(943)에 의해 주어지는 바와 같이, 원하는 송신 시간(예컨대, 여기서, 다양한 위성들(105)은 게이트웨이 및 사용자 단말에 대한 것임)에서 콘스텔레이션의 구성에 따라 어떤 경로들을 어떤 신호 경로들로 구성할지(예컨대, 어떤 수신 및 송신 피드들을 경로들을 통해 커플링시킬지), 그리고 통신 리소스 파라미터들(945)에 의해 주어지는 바와 같이, 트래픽이 송신을 위해 언제 스케줄링되는지(예컨대, 또는, 트래픽이 언제 스케줄링될 수 있는지)를 연산하는 것을 수반할 수 있다. 예컨대, 트래픽의 스케줄은 위성 통신 시스템(900)의 하나 이상의 기능들(예컨대, 동일한 또는 상이한 지상 단말(150)의 기능)에 의해 생성될 수 있고, 스케줄은 경로 스케줄링 서브시스템(920)에 의해 사용되는 통신 리소스 파라미터들(945)에 동적으로 영향을 미칠 수 있다. 대안적으로, 연산된 경로 구성 스케줄(925)은 트래픽의 적절한 스케줄을 연산하는데 사용하기 위해 위성 통신 시스템(900)의 하나 이싱의 기능들로 피드백될 수 있다(예컨대, 트래픽은 경로 구성 스케줄의 지식에 따라 게이트웨이들 등으로의 통신을 위해 스케줄링될 수 있다).
위에서 설명된 바와 같이, 연산된 경로 구성 스케줄(925)은 임의의 적합한 방식으로 위성들(105)의 일부 또는 전부로 업로드될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 경로 구성 스케줄(925)은 다수의 게이트웨이 단말들에 통신되고, 각각의 위성(105)은 각각의 위성이 통신하고 있는 게이트웨이 단말로부터 경로 구성 스케줄(925)의 인스턴스(예컨대, 동일한 경로 구성 스케줄(925), 각각의 위성(105)에 대해 상이한 버전들 등)를 수신한다. 특정한 구현들에서, 일부 위성들(105)은 콘스텔레이션에서의 다른 위성(105)으로부터 경로 구성 스케줄(925)의 인스턴스를 수신할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 게이트웨이 단말들(또는 임의의 적합한 지상 단말들(150))은 하나 이상의 위성들(105)에 경로 구성 스케줄(925)을 통신하기 위해 각각의 통신 서브시스템(930)을 사용할 수 있다. 경로 구성 스케줄(925)은 대역-내일 수 있는(예컨대, 통신 시스템 내의 특정한 타임슬롯들 또는 반송파들을 사용할 수 있는) 또는 대역-외일 수 있는(예컨대, 위성(105)으로의 별개의 커맨드 제어 및 텔레메트리 링크를 사용할 수 있는) 업링크(또는 크로스-링크) 신호를 사용하여 각각의 위성(105)의 경로 구성 서브시스템(140)으로 업로드될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 통신 서브시스템(930)은 위성들(105) 및/또는 지상 단말들(150)로부터 정보를 더 수신할 수 있고, 그 정보는, 예컨대, 데이터 저장부(940)에서의 통신 리소스 파라미터들(945)(예컨대, 현재의 용량, 수요, 링크 상태, 정전들, 날씨 등)의 결정들에 영향을 미침으로써, 트래픽 및/또는 경로 스케줄링에 영향을 미치도록 (예컨대, 경로 스케줄링 서브시스템(920)을 통해) 피드백될 수 있다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 백홀 네트워크(1010) 및 다수의 위성들(105)과 통신하는 다수의 게이트웨이 단말들(810)을 포함하는 위성 통신 시스템(1000)의 다른 예시적인 부분을 도시한다. 위성들(105)은 콘스텔레이션으로서 구성되고, 궤도 경로들(110)(예컨대, 비-지구정지 저궤도 또는 중궤도)을 따른다. 게이트웨이 단말들(810)은 임의의 적합한 방식으로 지리적으로 분배될 수 있다. 예컨대, 게이트웨이 단말들(810)은 서로 멀리, 사용자 단말들로부터 멀리, 백홀 네트워크(1010) 인프라스트럭처에 가까이, 그 이외의 다른 방식으로 위치될 수 있다. 임의의 시간에서, 콘스텔레이션의 일부 또는 모든 위성들(105)은 적어도 하나의 게이트웨이 단말(810)과 직접적으로 통신할 수 있고(또는, 적어도 하나의 게이트웨이 단말(810)을 포함하는 구역을 조명할 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 위성들(105)은 콘스텔레이션의 하나 이상의 다른 위성들(105)을 통해 하나 이상의 게이트웨이 단말들(810)과 간접적으로 통신할 수 있다. 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 몇몇 실시예들은 하나 이상의 지상 단말들(105)(예컨대, 하나 이상의 게이트웨이 단말들(810))에서 경로 구성들을 연산하기 위한 접속 연산 시스템(910)을 구현한다. 다른 실시예들에서, 접속 연산 시스템(910)은 백홀 네트워크(1010)와 통신하는 별개의 기능으로서 구현될 수 있다. 예컨대, 접속 연산 시스템(910)은 하나 이상의 공중 또는 사설 네트워크들(예컨대, 인터넷)을 통해 백홀 네트워크(1010)와 통신하는 (예컨대, 클라우드-기반 기능으로서) 하나 이상의 서버들에서 구현될 수 있다.
위의 실시예들(예컨대, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명된 실시예들) 중 임의의 실시예에서, 경로 구성 스케줄(들)(925)은 임의의 적합한 시간에서 위성들(105)에 통신될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 경로 구성 스케줄(들)(925)은 비교적 견고하고 비-동적이도록 의도되고, 그에 따라, 새로운, 업데이트된, 리프레시된, 또는 다른 경로 구성 스케줄들(925)이 위성들(105)에 드물게 통신된다(예컨대, 새로운 스케줄들은 수 시간마다, 매일, 또는 매주 제공된다). 다른 구현들에서, 경로 구성 스케줄(들)(925)은 고도로 동적이도록(예컨대, 리소스 수요들, 용량 등의 변경들에 신속하게 응답하도록) 의도되고, 그에 따라, 새로운, 업데이트된, 리프레시된, 또는 다른 경로 구성 스케줄들(925)이 비교적 자주(예컨대, 필요에 따라, 비교적 짧은 시간 기간에 따라 주기적으로, 또는 임의의 다른 적합한 방식으로, 예컨대 매 시간마다, 매 수 분마다, 및 분당 다수회로) 위성들(105)에 통신된다. 특정한 구현들은, 접속 실패들, 및/또는 경로 구성 스케줄(925) 실패들에서 기인하는 것이 가능한 다른 통신 문제들(예컨대, 위성(105)에 의해 사용되고 있는 부정확한 또는 구식 경로 구성 스케줄(925), 불량하게 연산된 경로 구성 스케줄(925) 등)을 검출할 수 있고, 검출에 응답하여 다른 경로 구성 스케줄(925)을 업로드할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 콘스텔레이션에서의 위성 경로들의 비행-중 구성을 위한 예시적인 방법(1100)의 흐름도를 도시한다. 방법(1100)의 실시예들은, 스테이지(1104)에서, 콘스텔레이션의 다수의 위성들의 궤도 파라미터들, 콘스텔레이션과 통신하는 다수의 지상 사용자 단말들에 대한 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 콘스텔레이션과 통신하는 다수의 지상 게이트웨이 단말들에 대한 통신 리소스 공급 파라미터들을 획득하는 것에 의해 시작된다. 예컨대, 궤도 파라미터들은 위성 궤도들 또는 경로들, 위성들의 상대 또는 절대 위치들, 위성들의 속도들, 스폿 빔 커버리지 영역들의 사이즈들 및/또는 형상들 등을 포함할 수 있고; 통신 리소스 수요 파라미터들은 사용자 단말들 또는 사용자 단말 그룹들의 현재의 및/또는 예상되는 용량 요구들, 단말들의 지리적인 위치들 등을 포함할 수 있으며; 통신 리소스 공급 파라미터들은 게이트웨이 단말들의 현재의 및/또는 예상되는 용량, 게이트웨이 정전들, 게이트웨이들의 지리적인 위치들, 사용자 단말-게이트웨이 연관들, 인가된 통신 영역들 등을 포함할 수 있다.
스테이지(1108)에서, 실시예들은 궤도 파라미터들, 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 통신 리소스 공급 파라미터들의 함수로서 경로 구성 스케줄을 연산할 수 있다. 경로 구성 스케줄은, 다수의 빔들(예컨대, 빔들의 쌍들) 사이에서 접속을 설정함으로써, 지상 단말들 사이에서 신호 경로들을 형성하기 위해, 다수의 타임프레임들 각각에서 위성들의 벤트-파이프 경로들의 순차적인 구성을 정의할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 위성들은 스폿 빔들의 각각의 부분들을 포함하는(예컨대, 동작하는 경우에 발현하는) 안테나 시스템들을 갖는다. 스테이지(1112)에서, 경로 구성 스케줄은 각각의 위성 통신 링크들을 통해 콘스텔레이션의 위성들의 일부 또는 전부에 통신될 수 있다. 예컨대, 경로 구성 스케줄은 각각의 테라-링크 빔들을 통해 게이트웨이들로부터 모든 위성들로; 하나 이상의 테라-링크 빔들을 통해 하나 이상의 게이트웨이들로부터 하나 이상의 위성들로, 그 후에, 하나 이상의 크로스-링크 빔들을 통해 하나 이상의 위성들로부터 다른 위성들로; 대역-내 신호들로서; 대역-외(예컨대, TT&C) 신호들로서; 그 이외의 다른 것으로 통신될 수 있다.
방법(1100)의 몇몇 실시예들은, 스테이지(1116)에서, 하나 이상의 위성들에서 경로 구성 스케줄을 수신하는 것(예컨대, 그리고 위성의 메모리에 저장됨)에 의해 시작 또는 계속된다. 스테이지(1120)에서, 실시예들은 먼저, 경로 구성 스케줄에 따라 제1 타임슬롯에서 제1 테라-링크 빔과 제2 테라-링크 빔 사이의 접속을 설정하는 벤트-파이프 신호 경로(예컨대, 물리적인 회로)를 형성하도록 위성의 경로를 구성할 수 있다. 스테이지(1124)에서, 실시예들은 두번째로, 경로 구성 스케줄에 따라 제2 타임슬롯에서 제1 테라-링크 빔과 크로스-링크 빔 사이의 접속을 설정하는 벤트-파이프 신호 경로를 형성하도록 경로를 구성할 수 있다. 예컨대, 제1 타임슬롯에서, 위성의 경로는 2개의 지상 단말들 사이의 접속을 효과적으로 설정하고; 제2 타임슬롯에서, 경로는 지상 단말들 중 하나와 콘스텔레이션의 다른 위성 사이의 접속을 효과적으로 설정한다. 위에서 설명된 바와 같이, (예컨대, 스테이지(1120 및/또는 1124)에서) 경로를 구성하는 것은, 스위치들을 통해 경로의 수신 및 송신 측들을 적절한 피드들에 커플링시키는 것, 경로를 통해 적절한 피드들 사이의 신호 경로를 효과적으로 생성하기 위해 빔형성 네트워크들에서 가중치들을 조정하는 것 등을 수반할 수 있다. 또한, 위에서 설명된 바와 같이, 다수의 스폿 빔들은 물리적으로 별개인 스폿 빔들을 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 스폿 빔들은 업링크 및 다운링크 신호들 사이의 간섭을 완화시키기 위해 상이한 반송파 주파수들 및/또는 편파들을 사용하면서, 실질적으로 동일한 스폿 풋프린트를 가질 수 있다.
본원에서 개시되는 방법들은 설명되는 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 액션들을 포함한다. 방법 및/또는 액션들은 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 서로 교환될 수 있다. 다시 말하면, 액션들의 특정한 순서가 특정되지 않는 한, 특정한 액션들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 변형될 수 있다.
설명되는 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우에, 기능들은 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들로서 저장될 수 있다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 유형 매체일 수 있다. 예로서, 그리고 제한되지 않게, 그러한 컴퓨터-판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 수용 또는 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 유형 매체를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 콤팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다기능 디스크(DVD), 플로피 디스크, 및 블루-레이® 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크(disk)들은 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크(disc)들은 레이저들로 광학으로 데이터를 재생한다.
컴퓨터 프로그램 제품은 본원에서 제시되는 특정한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 그러한 컴퓨터 프로그램 제품은 명령들이 유형으로 저장된(그리고/또는 인코딩된) 컴퓨터 판독가능 유형 매체일 수 있고, 명령들은 본원에서 설명되는 동작들을 수행하도록 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행가능하다. 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료를 포함할 수 있다. 소프트웨어 또는 명령들은 또한, 송신 매체를 통해 송신될 수 있다. 예컨대, 소프트웨어는 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 무선 기술, 이를테면 적외선, 라디오, 또는 마이크로파와 같은 송신 매체를 사용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신될 수 있다.
추가로, 본원에서 설명되는 방법들 및 기법들을 수행하기 위한 모듈들 및/또는 다른 적절한 수단은 본원에서 설명되는 방법들을 수행하기 위한 수단의 전달을 용이하게 하기 위해, 다운로드될 수 있고, 그리고/또는 그렇지 않으면, 적합한 단말들에 의해 획득될 수 있고 그리고/또는 서버들에 커플링될 수 있고, 그 이외의 다른 것으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 본원에서 설명되는 다양한 방법들은 저장 수단(예컨대, RAM, ROM, 물리적인 저장 매체, 이를테면 CD 또는 플로피 디스크 등)을 통해 제공될 수 있고, 그에 따라, 사용자 단말 및/또는 기지국은 저장 수단을 디바이스에 커플링시키거나 또는 제공할 시에 다양한 방법들을 획득할 수 있다. 더욱이, 본원에서 설명되는 방법들 및 기법들을 디바이스에 제공하기 위한 임의의 다른 적합한 기법이 활용될 수 있다. 기능들을 구현하는 특징들이 또한, 기능들의 부분들이 상이한 물리적인 위치들에서 구현되도록 분배되는 것을 포함하여, 다양한 위치들에 물리적으로 위치될 수 있다.
본 발명을 설명하는데 있어서, 다음의 용어가 사용될 것이다: 단수 형태들 "a", "an", 및 "the"는 문맥상 명확히 다르게 지시하지 않는 한, 복수의 지시대상들을 포함한다. 따라서, 예컨대, 아이템에 대한 언급은 하나 이상의 아이템들에 대한 언급을 포함한다. "것들"이라는 용어는 하나, 2개, 또는 그 이상을 지칭하고, 일반적으로 양의 일부 또는 전부의 선택에 적용된다. "복수"라는 용어는 아이템 중 2개 이상을 지칭한다. "약"이라는 용어는 양들, 치수들, 사이즈들, 공식들, 파라미터들, 형상들, 및 다른 특성들이 정확할 필요가 없고, 용인가능한 허용오차들, 변환 인자들, 반올림, 측정 에러 등, 및 당업자에게 알려져 있는 다른 인자들을 반영하여, 필요에 따라, 근사화될 수 있고 그리고/또는 더 크거나 또는 더 작을 수 있다는 것을 의미한다. "실질적으로"라는 용어는 열거된 특성, 파라미터, 또는 값이 정확하게 달성될 필요가 없고, 예컨대 허용오차들, 측정 에러, 측정 정확도 제한들, 및 당업자에게 알려져 있는 다른 인자들을 포함하는 편차들 또는 변동들이 그 특성이 제공하도록 의도된 효과를 배제하지 않는 양들로 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 수치 데이터는 범위 형식으로 본원에서 표현 또는 제시될 수 있다. 그러한 범위 형식이 단지 편의 및 간결성을 위한 것일 뿐이고, 그에 따라, 범위의 제한들로서 명시적으로 열거된 수치 값들을 포함할 뿐만 아니라, 각각의 수치 값 및 하위-범위가 명시적으로 열거된 것처럼, 그 범위 내에 포함되는 개별적인 수치 값들 또는 하위-범위들 모두도 포함하는 것으로 유연하게 해석되어야 한다는 것이 이해될 것이다. 예시로서, "약 1 내지 5"의 수치 범위는 약 1 내지 약 5의 명시적으로 열거된 값들을 포함할 뿐만 아니라, 표시된 범위 내의 개별적인 값들 및 하위-범위들도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 2, 3 및 4와 같은 개별적인 값들, 및 1 내지 3, 2 내지 4, 및 3 내지 5 등과 같은 하위-범위들이 그 수치 범위에 포함된다. 이러한 동일한 원리가 하나의 수치 값(예컨대, "약 1보다 더 큰")만을 열거하는 범위들에 적용되고, 설명되고 있는 특성들 또는 범위의 폭과 무관하게 적용되어야 한다. 편의를 위해 공통 리스트에 복수의 아이템들이 제시될 수 있다. 그러나, 이들 리스트들은, 리스트의 각각의 멤버가 개별적으로 식별될지라도, 별개의 및 고유의 멤버로서 해석되어야 한다. 따라서, 그러한 리스트의 개별적인 멤버는, 단지 별도의 표시들이 없는 공통 그룹에서의 이들의 제시에 기초하여, 동일한 리스트의 임의의 다른 멤버의 사실상 등가물로서 해석되지 않아야 한다. 게다가, "그리고" 및 "또는"이라는 용어들이 아이템들의 리스트와 함께 사용되는 경우에, 이들은, 리스팅된 아이템들 중 임의의 하나 이상이 다른 리스팅된 아이템들과 함께 또는 단독으로 사용될 수 있는 점에서, 넓게 해석될 것이다. "대안적으로"라는 용어는 2개 이상의 대안들 중 하나의 선택을 지칭하고, 문맥상 명확히 다르게 표시하지 않는 한, 그 리스팅된 대안들만으로 또는 한번의 리스팅된 대안들 중 하나만으로 선택을 제한하도록 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "커플링된"이라는 용어는 컴포넌트들이 서로 직접적으로 접속되는 것을 요구하지 않는다. 대신에, 용어는 하나 이상의 다른 컴포넌트들이 커플링된 컴포넌트들 사이에 포함될 수 있는 간접적인 연결들을 갖는 구성들을 또한 포함하도록 의도된다. 예컨대, 그러한 다른 컴포넌트들은 증폭기들, 감쇠기들, 아이솔레이터들, 방형성 커플러들, 리던던시 스위치들 등을 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 청구항들에 있는 것을 포함하여, "~ 중 적어도 하나"가 앞에 있는 아이템들의 리스트에서 사용되는 바와 같은 "또는"은, 예컨대, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"의 리스트가 A 또는 B 또는 C 또는 AB 또는 AC 또는 BC 또는 ABC(즉, A 및 B 및 C)를 의미하도록, 구별되는 리스트를 표시한다. 추가로, "예시적인"이라는 용어는 설명되는 예가 다른 예들보다 바람직하거나 또는 더 우수한 것을 의미하지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 엘리먼트들의 "세트"는, 세트가 하나 초과를 갖도록 명시적으로 요구되거나 또는 널 세트(nullset)이도록 명시적으로 허용되는 경우를 제외하고, 그 엘리먼트들 중 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다.
본원에서 설명되는 기법들에 대한 다양한 변화들, 치환들, 및 변경들이 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 교시들의 기술로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 더욱이, 본 개시내용 및 청구항들의 범위는 위에서 설명되는 프로세스, 머신, 제조, 물질 조성, 수단, 방법들, 및 액션들의 특정한 양태들로 제한되지 않는다. 본원에서 설명되는 대응 양태들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 또는 추후에 개발될 프로세스들, 머신들, 제조, 물질 조성, 수단, 방법들, 또는 액션들이 활용될 수 있다. 그에 따라, 첨부된 청구항들은 이들의 범위 내에 그러한 프로세스들, 머신들, 제조, 물질 조성, 수단, 방법들, 또는 액션들을 포함한다.

Claims (44)

  1. 통신 네트워크를 제공하기 위해 다중-위성 콘스텔레이션(constellation)에서 사용하기 위한 위성 시스템으로서,
    제1 및 제2 테라-링크(terra-link) 빔들 및 크로스-링크(cross-link) 빔을 포함하는 복수의 스폿 빔들을 포함하는 안테나 시스템;
    상기 복수의 스폿 빔들과 연관된 벤트-파이프(bent-pipe) 경로;
    상기 경로와 커플링되고, 경로 구성 스케줄이 저장된 메모리; 및
    상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하기 위한 경로 구성 시스템
    을 포함하며,
    그에 따라, 상기 경로는, 제1 타임슬롯에서, 상기 제1 및 제2 테라-링크 빔들 사이의 접속을 설정하도록 구성되고, 상기 경로는, 제2 타임슬롯에서, 상기 제1 테라-링크 빔과 상기 크로스-링크 빔 사이의 접속을 설정하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경로는 복수의 경로들 중 하나이며,
    상기 복수의 경로들은 상기 복수의 스폿 빔들의 각각의 서브세트에 각각 할당되고, 각각의 타임슬롯에서, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 각각의 서브세트의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록 각각 순차적으로 구성가능한, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위성은 저궤도 위성인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위성은 중궤도 위성인, 시스템.
  5. 위성 콘스텔레이션 시스템으로서,
    복수의 벤트-파이프 위성들을 포함하며,
    각각의 위성은 제1 및 제2 테라-링크 빔들 및 크로스-링크 빔을 포함하는 복수의 스폿 빔들을 갖는 안테나 시스템을 포함하고,
    각각의 위성은, 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 위성의 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 복수의 타임슬롯들 각각에서 순차적으로 구성가능한 경로를 포함하며, 그에 따라, 각각의 위성에 대해,
    상기 경로는 적어도 하나의 타임슬롯 동안에 상기 제1 및 제2 테라-링크 빔들 사이의 접속을 설정하고,
    상기 경로는 적어도 다른 타임슬롯 동안에 상기 제1 및 제2 테라-링크 빔들 사이의 접속을 설정하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 위성은 상기 콘스텔레이션의 복수의 궤도 경로들 중 각각의 경로를 따라 이동하는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 지상 스폿 빔 풋프린트는 상기 지상 스폿 빔 풋프린트를 조명하는 위성의 궤도 경로에 대응하는 지상 트랙 경로를 따르는, 시스템.
  8. 복수의 지상 단말들 사이의 통신들을 용이하게 하는 다중-위성 콘스텔레이션을 갖는 위성 통신 시스템에서 접속 스위칭을 스케줄링하기 위한 시스템으로서,
    상기 콘스텔레이션의 복수의 위성들의 궤도 파라미터들, 상기 콘스텔레이션과 통신하는 복수의 지상 사용자 단말들에 대한 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 상기 콘스텔레이션과 통신하는 복수의 지상 게이트웨이 단말들에 대한 통신 리소스 공급 파라미터들이 저장된 데이터 저장부; 및
    상기 데이터 저장부와 통신가능하게 커플링되고, 상기 궤도 파라미터들, 상기 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 상기 통신 리소스 공급 파라미터들의 함수로서 경로 구성 스케줄을 연산하도록 동작하고, 그에 의해, 복수의 빔들 사이의 접속을 설정함으로써, 상기 복수의 지상 단말들 사이의 신호 경로들을 형성하도록, 복수의 타임프레임들 각각에서 상기 복수의 위성들의 벤트-파이프 경로들의 순차적인 구성을 정의하는 경로 구성 서브시스템
    을 포함하며,
    각각의 위성은 상기 복수의 빔들의 각각의 부분을 포함하는 안테나 시스템을 포함하고,
    그에 따라, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 적어도 하나의 경로는, 하나의 타임프레임에서, 그 각각의 위성에 의해 제공되는 테라-링크 빔들의 각각의 쌍들 사이의 접속을 설정하도록, 그리고 다른 타임프레임에서, 그 각각의 위성에 의해 제공되는 각각의 테라-링크 빔과 크로스-링크 빔 사이의 접속을 설정하도록 구성되는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 위성들을 포함하는 다중-위성 콘스텔레이션을 더 포함하며,
    각각의 위성은 복수의 스폿 빔들을 갖는 안테나를 포함하고, 상기 스폿 빔들 중 적어도 하나는 테라-링크 빔이고, 상기 스폿 빔들 중 적어도 다른 하나는 크로스-링크 빔이며, 각각의 위성은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 그 스폿 빔들 사이의 접속을 설정하도록, 상기 복수의 타임프레임들 각각에서 순차적으로 구성가능한, 상기 벤트 파이프 경로들 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다중-위성 콘스텔레이션과 통신하는 복수의 지상 단말들을 갖는 지상 세그먼트 네트워크를 더 포함하며,
    상기 데이터 저장부 및 상기 경로 구성 서브시스템은 상기 지상 세그먼트 네트워크에 배치되는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경로 구성 서브시스템은 추가로, 상기 다중-위성 콘스텔레이션의 위성들 중 적어도 하나에 상기 경로 구성 스케줄을 통신하도록 동작하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 경로 구성 서브시스템은 상기 적어도 하나의 위성과의 대역-외 통신 링크를 통해 상기 경로 구성 스케줄을 통신하도록 동작하는, 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 경로 구성 스케줄은 상기 위성들과 상기 지상 단말들 사이의 시변 상호접속을 고려하는, 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 지상 단말들 중 적어도 하나는 백홀 네트워크와 통신가능하게 커플링된 게이트웨이 단말인, 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 지상 단말들 중 적어도 하나는 고정된-위치 단말, 모바일 단말, 또는 공중 단말인, 시스템.
  16. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍을 커플링시키는 물리적인 회로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하는, 시스템.
  17. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로는 수신기와 커플링된 수신 측을 갖고,
    상기 경로는 송신기와 커플링된 송신 측을 갖는, 시스템.
  18. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 안테나 시스템은 상기 테라-링크 빔들 및 상기 크로스-링크 빔을 서비스하는 복수의 고정된 피드 혼들을 포함하는, 시스템.
  19. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 안테나 시스템의 복수의 수신 피드들 중 하나에 상기 경로의 수신 측을 선택적으로 커플링하여, 상기 경로의 송신 측과 커플링된 송신 피드와 상기 수신 피드 사이의 접속을 설정하고, 그에 의해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하기 위한 수신 스위치를 포함하는, 시스템.
  20. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 안테나 시스템의 복수의 송신 피드들 중 하나에 상기 경로의 송신 측을 선택적으로 커플링하여, 상기 경로의 수신 측과 커플링된 수신 피드와 상기 송신 피드 사이의 접속을 설정하고, 그에 의해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하기 위한 송신 스위치를 포함하는, 시스템.
  21. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은,
    상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 안테나 시스템의 복수의 수신 피드들 중 하나에 상기 경로의 수신 측을 선택적으로 커플링시키기 위한 수신 스위치; 및
    상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 안테나 시스템의 복수의 송신 피드들 중 하나에 상기 경로의 송신 측을 선택적으로 커플링시키기 위한 송신 스위치
    를 포함하며,
    그에 의해, 상기 수신 피드, 상기 경로, 및 상기 송신 피드를 통해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 각각의 타임슬롯에서, 수신 스폿 빔과 송신 스폿 빔 사이의 접속을 설정하는, 시스템.
  22. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 안테나 시스템은 상기 테라-링크 빔들 및 상기 크로스-링크 빔을 서비스하는 위상-어레이 안테나를 포함하는, 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은 상기 위상 어레이 안테나와 상기 경로의 수신 측 사이에 커플링된 수신 빔형성 네트워크를 포함하며,
    상기 수신 빔형성 네트워크는, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 경로의 수신 측과 수신 빔 사이의 신호 커플링을 형성하기 위해, 상기 빔 가중치들을 조정하도록 동작가능하고, 그에 의해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하고, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 중 하나는 상기 수신 빔인, 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은 상기 위상 어레이 안테나와 상기 경로의 송신 측 사이에 커플링된 송신 빔형성 네트워크를 포함하며,
    상기 송신 빔형성 네트워크는, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 경로의 송신 측과 송신 빔 사이의 신호 커플링을 형성하기 위해, 빔 가중치들을 조정하도록 동작가능하고, 그에 의해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하고, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 중 하나는 상기 송신 빔인, 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 경로 구성 시스템은,
    상기 위상 어레이 안테나와 상기 경로의 수신 측 사이에 커플링된 수신 빔형성 네트워크로서, 상기 수신 빔형성 네트워크는, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 경로의 수신 측과 수신 빔 사이의 신호 커플링을 형성하기 위해, 빔 가중치들을 조정하도록 동작가능한, 수신 빔형성 네트워크; 및
    상기 위상 어레이 안테나와 상기 경로의 송신 측 사이에 커플링된 송신 빔형성 네트워크로서, 상기 송신 빔형성 네트워크는, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서, 상기 경로의 송신 측과 송신 빔 사이의 신호 커플링을 형성하기 위해, 빔 가중치들을 조정하도록 동작가능한, 송신 빔형성 네트워크
    을 포함하며,
    그에 의해, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍 사이의 신호 경로를 형성하도록, 상기 복수의 타임슬롯들 각각에서 상기 경로를 순차적으로 구성하고, 상기 스폿 빔들의 선택된 쌍은 상기 수신 빔 및 상기 송신 빔을 포함하는, 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 수신 빔형성 네트워크는 상기 경로의 수신 측과 상기 위상 어레이 안테나의 제1 리플렉터 사이에 커플링되고,
    상기 송신 빔형성 네트워크는 상기 경로의 송신 측과 상기 위상 어레이 안테나의 제2 리플렉터 사이에 커플링되는, 시스템.
  27. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 안테나 시스템은 상기 테라-링크 빔들을 서비스하는 복수의 고정된 피드 혼들, 및 상기 크로스-링크 빔을 서비스하는 위상-어레이 안테나를 포함하는, 시스템.
  28. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 스케줄은 상기 콘스텔레이션의 위성들 사이의 시변 상호접속을 고려하는, 시스템.
  29. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 경로 구성 스케줄은 프레임들에 따라 상기 경로를 순차적으로 구성하고, 각각의 프레임은 복수의 타임슬롯들을 포함하고, 각각의 프레임에서의 타임슬롯들의 제1 프랙션은 포워드 트래픽을 지원하며, 각각의 프레임에서의 타임슬롯들의 제2 프랙션은 리턴 트래픽을 지원하고, 상기 제1 및 제2 프랙션들은 포워드와 리턴 용량 사이의 연산된 원하는 비율에 따라 선택되는, 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    각각의 프레임에서의 타임슬롯들의 제1 및 제2 프랙션들 중 일부는 테라-링크 트래픽을 지원하고, 각각의 프레임에서의 타임슬롯들의 제1 및 제2 프랙션들 중 다른 일부는 크로스-링크 트래픽을 지원하는, 시스템.
  31. 제1항, 제5항, 또는 제8항에 있어서,
    상기 테라-링크 빔들 중 하나는 업링크 대역 및 업링크 편파에서 업링크 트래픽을 통신하기 위한 것이고,
    상기 테라-링크 빔들 중 다른 하나는 다운링크 대역 및 다운링크 편파에서 다운링크 트래픽을 통신하기 위한 것이며,
    상기 업링크 대역은 상기 다운링크 대역과 상이하고, 그리고/또는 상기 업링크 편파는 상기 다운링크 편파와 상이한, 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 크로스-링크 빔은 상기 업링크 대역 또는 상기 다운링크 대역 중 적어도 하나와 상이한 크로스-링크 대역에서 크로스-링크 트래픽을 통신하기 위한 것인, 시스템.
  33. 다중-위성 콘스텔레이션의 위성에서의 스케줄링된 접속 스위칭을 위한 방법으로서,
    상기 위성의 메모리에 저장된 경로 구성 스케줄에 따라, 제1 타임슬롯에서, 제1 테라-링크 빔과 제2 테라-링크 빔 사이의 접속을 설정하는 벤트-파이프 신호 경로를 형성하도록, 상기 위성의 경로를 첫번째 구성하는 단계로서, 상기 위성은 제1 및 제2 테라-링크 빔들 및 크로스-링크 빔을 포함하는 복수의 스폿 빔들을 포함하는 안테나를 가지는, 단계; 및
    상기 경로 구성 스케줄에 따라, 제2 타임슬롯에서, 상기 제1 테라-링크 빔과 상기 크로스-링크 빔 사이의 접속을 설정하는 벤트-파이프 신호 경로를 형성하도록, 상기 경로를 두번째 구성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 위성이 비행 중에 있는 동안에, 상기 위성에 의해, 상기 지상 단말들 중 하나로부터 상기 경로 구성 스케줄을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 첫번째 구성하는 단계 후에, 상기 제1 테라-링크 빔에 의해 조명되는 제1 지상 단말로부터 제1 업링크 통신으로서 제1 트래픽을 첫번째 수신하는 단계;
    상기 경로를 통해, 상기 제2 테라-링크 빔에 의해 조명되는 제2 지상 단말로 다운링크 통신으로서 상기 제1 트래픽을 첫번째 송신하는 단계;
    상기 두번째 구성하는 단계 후에, 상기 제1 테라-링크 빔에 의해 조명되는 제1 지상 단말로부터 제2 업링크 통신으로서 제2 트래픽을 두번째 수신하는 단계; 및
    상기 경로를 통해, 상기 크로스-링크 빔에 의해 조명되는 상기 콘스텔레이션의 다른 위성으로 크로스-링크 통신으로서 상기 제2 트래픽을 두번째 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 첫번째 구성하는 단계는, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 제1 테라-링크 빔과 상기 제2 테라-링크 빔 사이의 접속을 설정하는 물리적인 회로를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  37. 복수의 지상 단말들 사이의 통신들을 용이하게 하는 다중-위성 콘스텔레이션을 갖는 위성 통신 시스템에서 접속 스위칭을 스케줄링하기 위한 방법으로서,
    상기 콘스텔레이션의 복수의 위성들의 궤도 파라미터들, 상기 콘스텔레이션과 통신하는 복수의 지상 사용자 단말들에 대한 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 상기 콘스텔레이션과 통신하는 복수의 지상 게이트웨이 단말들에 대한 통신 리소스 공급 파라미터들을 획득하는 단계;
    상기 궤도 파라미터들, 상기 통신 리소스 수요 파라미터들, 및 상기 통신 리소스 공급 파라미터들의 함수로서 경로 구성 스케줄을 연산하고, 그에 의해, 복수의 빔들 사이의 접속을 설정함으로써, 상기 복수의 지상 단말들 사이의 신호 경로들을 형성하도록, 복수의 타임프레임들 각각에서, 상기 복수의 위성들의 벤트-파이프 경로들의 순차적인 구성을 정의하고, 그에 따라, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 적어도 하나의 경로가, 하나의 타임프레임에서, 그 각각의 위성에 의해 제공되는 테라-링크 빔들의 각각의 쌍들 사이의 접속을 설정하도록 구성되고, 다른 타임프레임에서, 그 각각의 위성에 의해 제공되는 각각의 테라-링크 빔과 크로스-링크 빔 사이의 접속을 설정하도록 구성되게 하는 단계로서, 각각의 위성은 상기 복수의 빔들의 각각의 부분을 포함하는 안테나 시스템을 포함하는, 단계; 및
    각각의 위성 통신 링크들을 통해 상기 콘스텔레이션의 복수의 위성들에 상기 경로 구성 스케줄을 통신하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 타임슬롯들 중 하나에서, 비행 중에 상기 위성을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 연산은 지상 단말에 의해 행해지고,
    상기 통신은 대역-외 통신 링크를 통해 상기 지상 단말에 의해 행해지는, 방법.
  40. 제33항 또는 제37항에 있어서,
    상기 경로를 구성하는 것은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 중 적어도 하나에서, 복수의 안테나 수신 피드들 중 하나에 상기 경로의 수신 측을 선택적으로 커플링시키도록, 수신 스위치를 스위칭하는 것을 포함하는, 방법.
  41. 제33항, 제37항, 또는 제40항에 있어서,
    상기 경로를 구성하는 것은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 중 적어도 하나에서, 복수의 안테나 수신 피드들 중 하나에 상기 경로의 송신 측을 선택적으로 커플링시키도록, 송신 스위치를 스위칭하는 것을 포함하는, 방법.
  42. 제33항 또는 제37항에 있어서,
    상기 경로를 구성하는 것은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 중 적어도 하나에서, 상기 경로의 수신 측과 위상 어레이 안테나 사이에 커플링된 수신 빔형성 네트워크에서 빔 가중치들을 조정하는 것을 포함하는, 방법.
  43. 제33항, 제37항, 또는 제42항에 있어서,
    상기 경로를 구성하는 것은, 상기 경로 구성 스케줄에 따라, 상기 복수의 타임슬롯들 중 적어도 하나에서, 상기 경로의 송신 측과 위상 어레이 안테나 사이에 커플링된 송신 빔형성 네트워크에서 빔 가중치들을 조정하는 것을 포함하는, 방법.
  44. 제33항 또는 제37항에 있어서,
    상기 경로 구성 스케줄은 상기 콘스텔레이션의 위성들 사이의 시변 상호접속을 고려하는, 방법.
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