KR20220003014A - 통합 무선 솔루션 - Google Patents

Abstract

항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하는 통합 무선 시스템은 제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크, 제2 고도 위의 ATG 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 ATG 네트워크, 연결된 항공기를 통해 데이터를 중계하기 위한 공대공 메시 네트워크, 및 탑재된 안테나 조립체와 통합 무선부를 갖는 항공기를 포함할 수 있다. 상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성될 수 있다.

Description

통합 무선 솔루션

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 4월 24일자로 출원된 미국 출원 제62/837,816호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

기술 분야

예시적인 실시예는 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 멀티모드 무선 솔루션을 통해 모든 높이 및 지리적 위치에서 항공기(및 탑재된 디바이스)에 대한 최적의 끊김 없는 연결을 구현하는 기술에 관한 것이다.

고속 데이터 통신 및 이러한 통신을 가능하게 하는 디바이스는 현대 사회에서 유비쿼터스화되었다. 이러한 디바이스는 많은 사용자가 인터넷 및 기타 통신 네트워크에 거의 연속적인 연결을 유지할 수 있게 한다. 이러한 고속 데이터 연결은 전화선, 케이블 모뎀, 또는 물리적 유선 연결을 갖는 기타 디바이스를 통해 이용 가능하지만, 무선 연결은 이동성을 희생함이 없이 연결 상태를 유지하는 능력에 혁명을 일으켰다.

그러나, 사람들이 지상에 있는 동안 네트워크에 연결된 상태를 계속 유지하는 것에 친숙함에도 불구하고, 사람들은 일반적으로 항공기에 탑승하면 쉽고/또는 저렴한 연결이 중단되는 경향이 있다는 것을 이해한다. 항공 플랫폼은 아직도 적어도 탑승한 승객에 대해 통신 네트워크에 쉽고 저렴하게 연결되지 않았다. 공중에서 연결 상태를 유지하려는 시도는 일반적으로 비용이 많이 들고, 대역폭 제한이나 높은 대기 시간 문제가 있다. 더욱이, 항공기의 통신 능력으로 인해 발생하는 비용과 문제를 기꺼이 감당하려는 승객은 종종 항공기에서 제공되는 엄격한 통신 아키텍처에 의해 지원되는 매우 특정한 통신 모드로 제한된다.

도시 및 지역 항공 이동성 및 기타 항공 여행 모드가 증가함에 따라 항공 이동성의 접근성 및 대중 의식으로의 통합은 의심할 여지 없이 증가하고 있다. 사용량이 증가함에 따라, 항공 여행 플랫폼의 일반 사용자와 플랫폼 자체(및 탑재된 장비)는 모두 증가된 통신 요구를 갖는다. 그러나, 일반적으로 다양한 상이한 지리적 위치와 높이에서 동작하기 위해 별도의 항공 네트워크 운영자가 존재한다. 따라서, 대기 시간이나 비용 측면에서 상당한 희생 없이 거의 모든 종류의 여정에 걸쳐 하나의 디바이스가 하나의 네트워크에 연결된 상태를 유지하는 것은 일반적으로 불가능하다.

공역(airspace)의 특정 부분에서 각각의 고유한 절차 또는 운영이 통신, 항법 또는 감시를 위한 상이한 무선 시스템을 필요로 할 때 항공에서 추가적인 문제가 발생한다. "혼합 장비"라는 용어는 항공기 유형 및 공역 운영 요구사항에 따라 상이한 무선 시스템 요구사항을 수반하는 상황을 설명하는 데 사용된다. 더 많은 항공기 유형에 걸쳐 구현되고 더 많은 종류의 공역에서 운영될 수 있는 이러한 기능에 대해 더 통합된 솔루션을 제공하는 무선 시스템은 운영자의 비용을 절감하면서 공역 효율성을 높일 수 있는 잠재력을 보유하고 있다.

일부 예시적인 실시예는 지상파 네트워크, 위성 네트워크, 공대지(Air-to-Ground: ATG) 네트워크, 공대공(air-to-air)(ATA 또는 V2V) 또는 기타 적용 가능한 네트워크에 의해 제공되는 커버리지가 동일한 지리적 영역에 공존할 뿐만 아니라 위치 및 높이에 관계없이 신뢰성 있고 최적화된 연속적인 통신을 보장하기 위해 활용될 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에서, 항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하기 위한 통합 무선 시스템은 제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크, 제2 고도 위의 공대지(ATG) 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 ATG 네트워크, 및 탑재된 안테나 조립체 및 통합 무선부를 갖는 항공기를 포함할 수 있다. 상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하기 위한 통합 무선부가 제공된다. 상기 통합 무선부는 제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크, 및 제2 고도 위의 공대지(ATG) 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 공대지(ATG) 네트워크와 통신을 촉진하도록 구성 가능한 안테나 조립체를 포함할 수 있다. 상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성된 처리 회로부를 더 포함한다.

이렇게 본 발명을 일반적인 용어로 설명하였지만, 이제 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아닌 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라 멀티모드 무선 시스템이 지능적으로 연결성을 제공할 수 있는 다수의 네트워크를 제공하는 예시적인 네트워크 전개의 측면도를 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 통합 무선 솔루션의 블록도를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 통합 무선부의 다양한 구성요소의 블록도를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예의 안테나 요소의 기능 블록도를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 방법의 기능 블록도를 도시한다.

이제 예시적인 실시예 전부가 아니라 일부 예시적인 실시예만을 도시하는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 일부 예시적인 실시예를 보다 완전히 설명한다. 실제로, 본 명세서에 설명되고 제시된 예는 본 발명의 범위, 적용 가능성 또는 구성에 대해 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 예시적인 실시예는 본 발명이 적용 가능한 법적 요구사항을 충족시키기 위해 제공된 것이다. 동일한 참조 부호는 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "또는"이라는 용어는 나열 대상 중 하나 이상이 참일 때마다 참이 되는 논리 연산자인 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에 사용된 동작 가능한 결합은 어느 경우이든 서로 동작 가능하게 결합된 구성요소의 기능적 상호 연결을 가능하게 하는 직접 또는 간접 연결과 관련된 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용된 "모듈"이라는 용어는 하드웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합(즉, 하드웨어는 하드웨어 상에서 소프트웨어가 실행되는 것에 의해 특정 방식으로 구성됨)을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 컴퓨터 관련 엔티티를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 모듈은 프로세서에서 실행되는 프로세스, 프로세서(또는 프로세서들), 객체, 실행 파일, 실행 스레드 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 예로서, 컴퓨팅 디바이스에서 실행되는 애플리케이션 및/또는 컴퓨팅 디바이스는 모두 모듈일 수 있다. 하나 이상의 모듈은 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 모듈은 하나의 컴퓨터에 국한되고/되거나 2개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수 있다. 또한, 이들 구성요소는 다양한 데이터 구조를 저장하는 다양한 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 실행될 수 있다. 모듈은 로컬 시스템, 분산 시스템의 다른 모듈과 상호 작용하고/하거나 인터넷과 같은 네트워크를 통해 신호를 통해 다른 시스템과 상호 작용하는 하나의 모듈로부터 데이터와 같은 하나 이상의 데이터 패킷을 갖는 신호에 따라 로컬 프로세스 및/또는 원격 프로세스를 통해 통신할 수 있다. 각각의 모듈은 본 명세서에서 보다 상세히 설명될 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 이 예가 수행되는 다양한 기능에 대응하는 개별 모듈의 관점에서 설명되지만, 일부 예는 각각의 상이한 기능을 사용하기 위해 반드시 모듈식 아키텍처를 이용하지 않을 수도 있는 것으로 이해된다. 따라서, 예를 들어, 코드는 상이한 모듈들 사이에 공유될 수 있고, 또는 처리 회로부 자체는 본 명세서에 설명된 모듈과 연관된 것으로 설명된 모든 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 맥락에서, "모듈"이라는 용어는 각 모듈의 기능을 수행하는 임의의 일반적인 수단을 식별하기 위한 임시 단어인 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, "모듈"이라는 용어는 이에 따라 처리 회로부를 구성하기 위해 처리 회로부에 추가되거나 그렇지 않고 처리 회로부에 동작 가능하게 결합되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 기초하여 처리 회로부의 거동 및/또는 능력을 수정하기 위해 처리 회로부에 특별히 구성되거나 처리 회로부에 동작 가능하게 결합될 수 있는 모듈식 구성 요소인 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 설명된 일부 예시적인 실시예는 개선된 항공 관련 통신 네트워크(예를 들어, 위성 네트워크, 공대지(ATG) 네트워크, 공대공(ATA 또는 V2V) 네트워크 또는 하이브리드 네트워크) 성능을 위한 시스템, 아키텍처 및/또는 방법을 제공한다. 이와 관련하여, 일부 예시적인 실시예는 항공 관련 네트워크 통신의 맥락 내에서 모든 높이 및 모든 지리적 위치에서 항공기(및 탑재된 디바이스)에 대한 최적의 끊김 없는 연결을 제공할 수 있는 통합 무선 시스템을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 예시적인 실시예는 항공기에 탑재된 통신 디바이스(예를 들어, 항공기 통신 장비 또는 승객 통신 장비)가 이용 가능한 네트워크 사이를 스위칭하여 연속적인 연결을 보장하는 것을 가능하게 할 수 있다. 더욱이, 성능을 최대화하고(예를 들어, 대기 시간의 감소, 최적의 신호 강도 및 신뢰성) 비용을 최소화하기 위해 연속적인 연결을 관리할 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예가 실시될 수 있는 영역의 측면도를 도시한다. 도 1은 2차원(예를 들어, 수평면의 X 방향 및 수직면의 Z 방향)만을 도시하지만, 도시된 디바이스 및 구성요소는 또한 페이지 안으로 그리고 페이지 밖으로(즉, Y 방향으로) 통신하고 방사하도록 구성된 것으로 이해된다. 또한 도 1은 축척에 맞게 그려진 것이 아니라는 것이 주목된다. 따라서, 도시된 다양한 네트워크 아키텍처에서 기지국에 의해 생성된 셀의 형상은 설명의 용이함을 위해 어느 정도 과장되었을 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 일부 실시예의 ATG 기지국은 각각의 셀 아키텍처에 대해 수직 성분(일반적으로 약 8마일 또는 약 45,000피트 미만)보다 훨씬 더 긴 수평 성분(예를 들어, 수십 내지 아마도 100마일 초과)을 갖도록 구성될 수 있다. 더욱이, 위성은 실제 도 1에 도시된 것보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있고, 기타 부정확성이 존재할 수도 있다. 따라서, 다시, 도 1은 본 명세서에 설명된 주제의 논의를 용이하게 하는 비제한적인 도구인 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 아키텍처의 지상파 네트워크 구성요소는 하나 이상의 지상파 기지국(100)을 포함할 수 있다. 지상파 기지국(100)은 일반적으로 지상에 분산된 다양한 고정 또는 이동 통신 노드(예를 들어, UE) 및 다른 무선 통신 디바이스를 서빙하기 위해 지상파 네트워크 방사파(102)를 송신할 수 있다. 지상파 기지국(100)은 지상파 네트워크의 동작을 조정 및/또는 제어할 수 있는 지상파 백홀(terrestrial backhaul) 및 네트워크 제어 구성요소(110)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 지상파 백홀 및 네트워크 제어 구성요소(110)는 일반적으로 RF 스펙트럼 및 시스템 자원의 할당을 제어할 수 있고, 지상파 네트워크의 UE 및 다른 무선 통신 디바이스가 서로 통신하게 하고/하거나 인터넷과 같은 광역 네트워크(WAN)(115)와 통신하게 할 수 있도록 라우팅 및 제어 서비스를 제공할 수 있다.

지상파 기지국(100)은 일반적으로 X-Y 평면의 지상파 기지국 각각 주변으로 전방향성 패턴으로 송신하도록 구성된다. 그러나, 지상파 기지국(100)은 일반적으로 또한 Z 방향(즉, 고도)으로 적어도 일부 커버리지를 포함한다. 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)가 도 1에 도시되어 있고, 이는 지상파 네트워크 방사파(102)가 UE 또는 항공기에 대한 연속적인 연결을 가능하게 하는 충분한 신호 강도 및 연속성을 생성하는 데 있어 일반적으로 신뢰할 수 없는 한계를 표시한다. 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)는 약 5,000피트인 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 이 값은 특정 지역에서 변할 수 있고, 지상파 기지국(100) 중 하나에 대한 근접성 및 이 지역의 물리적 구조물의 존재 상황에 따라 달라질 수 있다.

일부 경우에, 지상파 기지국(100) 중 특정 기지국은 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)보다 더 높은 높이에서 커버리지를 제공하도록 구성된 셀로 보강될 수 있다. 그러나, 이러한 셀은 또한 독립형이거나, 또는 특정 지정된 지리적 위치(예를 들어, 도시 항공 이동 옵션과 연관된 공항 또는 항구)에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상방을 향하는 "스카이 셀" 또는 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)은 Z 방향으로 지상파 네트워크 커버리지를 보강하기 위해 존재할 수 있다. 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)은 지상파 기지국(100) 중 대응하는 기지국으로부터 상방으로 연장되는 원통형 또는 원뿔형 셀을 형성할 수 있다. 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)은 따라서 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)를 넘어 그리고 또한 약 10,000피트일 수 있는 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)를 넘어 연장될 수 있다.

지상파 네트워크의 UE는 또한 지면으로부터 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)까지 연장되는 지상 통신 계층에서 상당한 양의 통신 트래픽을 생성할 가능성을 생성할 수 있는 자기 자신의 지상파 네트워크 방사파를 송신할 수 있다. 따라서, 지상파 네트워크에서 동작하도록 구성된 UE는 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120) 중 하나의 셀이 존재하는 경우(및 이 셀에 의해 형성된 커버리지 영역에 있는 동안)를 제외하고는, 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)를 넘어 동작할 때 통신을 신뢰성 있게 수신하지 못할 수 있다.

한편, ATG 네트워크의 복수의 ATG 기지국(130)은 일반적으로 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)를 초과하고 약 40,000 내지 45,000피트의 미리 결정된 최대 고도(132)까지 ATG 커버리지 영역을 형성하기 위해 동일한 지역에 전개될 수 있다. 예시적인 실시예에서, ATG 기지국(130) 각각은 ATG 기지국(130) 중 대응하는 기지국으로부터 특정 방향으로 수평선 위의 영역을 향해 연장되는 쐐기형 셀(134)을 생성할 수 있다. 이와 관련하여, ATG 기지국(130)은 쐐기형의 정점이 ATG 기지국(130)에 있는 쐐기 형상을 형성하기 위해 제1 방향(주로 X-Y 평면, 그러나 ATG 기지국(130)으로부터의 거리가 멀수록 Z 방향으로 연장됨)으로 배향되는 방향성 방사 패턴을 각각 투영할 수 있다. ATG 기지국(130)은 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에서 정해진 최소 고도와 미리 결정된 최대 고도(132) 사이에 연속적인 커버리지를 제공하기 위해 쐐기형 셀(134)이 서로 중첩되도록 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.

ATG 네트워크의 아키텍처는 (즉, 서로 상하로 중첩하는) 인접한 셀들 사이에 핸드오버를 가능하게 함으로써 커버리지가 제공될 수 있는 연속적인 영역을 형성하기 위해 쐐기형 셀(134)이 서로 상하로 계층화될 수 있는 것을 제공할 수 있다. 비행 항공기(150)가 쐐기형 셀(134) 중 제1 셀에만 있을 때, 항공기(150)는 할당된 RF 스펙트럼을 사용하여 쐐기형 셀(134) 중 제1 셀과 통신할 수 있고, 항공기(150)가 쐐기형 셀(134) 중 제2 셀에만 있을 때, 항공기(150)는 할당된 RF 스펙트럼을 사용하여 쐐기형 셀(134) 중 제2 셀과 통신할 수 있다. 쐐기형 셀(134)의 제1 셀과 제2 셀 사이에 중첩하는 영역은 각각 ATG 기지국(130)의 대응하는 제1 셀과 제2 셀 사이에 항공기(150)를 핸드오버하기 위한 기회를 제공할 수 있다. 따라서, 항공기(150)의 수신기 또는 통신 디바이스의 중단 없는 핸드오버가 본 명세서에 설명된 중첩하는 커버리지 영역을 갖는 기지국의 커버리지 영역 사이를 통과하는 동안 제공될 수 있다.

예시적인 실시예에서, ATG 백홀 및 네트워크 제어 구성요소(145)는 ATG 기지국(130) 중 제1 기지국과 제2 기지국에 동작 가능하게 결합될 수 있다. ATG 백홀 및 네트워크 제어 구성요소(145)는 일반적으로 RF 스펙트럼 및 시스템 자원의 할당을 제어할 수 있고, 항공기(150) 및 탑재된 임의의 UE 및 기타 무선 통신 디바이스가 서로 통신하게 하고/하거나 인터넷과 같은 WAN(115)과 통신하게 할 수 있도록 라우팅 및 제어 서비스를 제공할 수 있다.

지구의 곡률과 ATG 네트워크의 기지국 사이의 거리가 주어지면, 쐐기형 셀(134)의 계층화를 향상시킬 수 있다. 추가적으로, ATG 기지국(130)은 빔 형성 기술을 사용하여 생성되는 비교적 작은 지향성 빔을 사용하여 항공기(150)(또는 탑재된 디바이스)와 통신하도록 구성될 수 있다. 사용된 빔 형성 기술은 상대적으로 좁고 집속된 빔을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 지상 통신 계층에서 통신에 간섭을 일으킬 수 있는 측엽(예를 들어, 주 빔의 방향이 아닌 다른 방향의 복사선 방사파)의 발생을 줄일 수 있다.

따라서, 네트워크 아키텍처 자체는 계층간 간섭의 양을 줄이는 것을 도와줄 수 있다. 이와 관련하여, 쐐기형 셀 구조는 수평선 바로 위에 에너지를 집속시켜, ATG 기지국과 큰 간섭 없이 지상파 네트워크 운용에 사용될 수 있는 계층을 지상에 남겨두고, ATG 네트워크 통신을 위한 별도의 더 높은 고도의 계층을 생성한다. 추가적으로, ATG 기지국(130)에 의해 빔 조향이 가능한 지향성 안테나 및 측엽(side lobe)이 억제된 안테나를 사용하면 이들 계층에 걸친 간섭의 양을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에서 정해진 최소 고도와 미리 결정된 최대 고도(132) 사이에 정해진 영역은 ATG 통신 계층이라고 지칭될 수 있다. 위의 설명과 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, ATG 통신 계층과 지상 통신 계층은 반드시 중첩될 필요는 없고, 높이 또는 고도 방향으로 서로 연속적이지 않을 수 있다. 따라서, 이들 간에 갭 영역(140)이 존재할 수 있다. 항공기(150)가 ATG 통신 계층에 위치하는 경우, 항공기(150)는 ATG 기지국(130)으로부터 연속적이고 양질의 서비스를 수신할 것으로 (자체 통신 장비와 탑재된 UE 또는 기타 통신 디바이스에 대해) 합리적으로 기대할 수 있다. 유사하게, 항공기(150)가 지상에 있거나 그렇지 않고 지상 통신 계층에 있을 때, 항공기(150)(및 탑재된 임의의 통신 장비 또는 UE)는 지상파 기지국(100)으로부터 연속적이고 양질의 서비스를 수신할 것으로 예상될 수 있다. 그러나, 갭 영역(140)은 커버리지에 대해 불확실의 영역을 형성할 수 있다.

일부 경우에, 갭 영역(140)은 이러한 셀이 존재하는 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)에 의해 가교될 수 있다. 따라서, 위에서 언급된 바와 같이 ATG 통신 계층과 지상 통신 계층 간의 전이가 예상되는 공항 또는 도시 항공 이동 포트와 같은 지역의 경우, 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)은 갭 영역(140)에서 연결을 위한 옵션을 제공하기 위해 의도적으로 위치될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)이 모든 지리적 위치에 연속적으로 제공되지 않을 수 있다. 대신에, 위에서 언급된 바와 같이, 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)이 공항 또는 도시 지역 주변에 집중될 수 있기 때문에 커버리지에 대한 이러한 옵션이 존재하지 않는 다른 지역이 있을 수 있다. 수직으로 배향된 지상파 네트워크 셀(120)이 없을 때(그리고 종종 존재할 때), 커버리지를 갭 영역(140)으로 연장시키기 위한 몇 가지 옵션이 있을 수 있다. 게다가, 일부 지역(예를 들어, 갭 영역(140), ATG 통신 계층 및 지상 통신 계층)에서 백업 통신 옵션을 정하는 것이 바람직할 수도 있다. 동일한 옵션은 갭 채움 및/또는 중복(redundancy) 제공을 위해 적용될 수 있다.

이와 관련하여, 갭 채움 및/또는 중복 제공을 위한 옵션은 예상 지역 외부의 커버리지를 달성하는 정도로 ATG 기지국(130)과 지상파 기지국(100) 중 하나 또는 둘 모두와 위성 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 위성 통신 네트워크와 관련하여, 도 1은 지상국(160) 및 위성(165)을 도시한다. 그러나, 위성 통신 네트워크는 이러한 구성요소 각각의 다수의 인스턴스를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 위성 통신 네트워크는, 각각의 지상국(160)에 동작 가능하게 결합될 수 있고, 일반적으로 RF 스펙트럼 및 시스템 자원의 할당을 제어하고, 항공기(150) 및 탑재된 임의의 UE 및 기타 무선 통신 디바이스가 서로 통신하게 하고/하거나 인터넷과 같은 WAN(115)과 통신하게 하기 위해 라우팅 및 제어 서비스를 제공할 수 있는 위성 백홀 및 네트워크 제어 구성요소(170)를 더 포함할 수 있다.

위성 통신 네트워크는 지구 궤도 위치로부터 위성(165)으로 하향 조준하는 구조로 인해 지상 통신 계층, 갭 영역(140) 및 ATG 통신 계층에서 백업 커버리지를 위한 기회를 제공할 수 있다. 게다가, 위성 통신 네트워크는 갭 영역(140)에서 기본 통신 제공을 위한 좋은 옵션일 수 있다. 그러나, 항공기용 위성 통신 네트워크 안테나의 비용은 매우 높다(설치 및 서비스를 고려할 때 종종 거의 $200,000 및 $300,000 초과). 추가적으로, 위성 통신 네트워크는 대기 시간이 너무 길다는 문제가 있다. 대기 시간 문제는 일반적으로 업링크 및 다운링크 방향 모두에서 애플리케이션 또는 서비스가 고대역폭을 요구하는 것으로 인해 위성 통신 네트워크를 비효율적으로 만든다. 실제로, 위성 통신 네트워크는 수반된 높은 대기 시간이 영향을 미치지 않는 단방향(즉, 다운링크) 통신에만 유용하다. 따라서, 위성 통신 네트워크는 신뢰할 수 있는 백업 통신 옵션 또는 갭 채움용일 수 있지만 일반적으로 다른 옵션이 이용 가능할 때 사용량에 비해 높은 대기 시간과 비용이 많이 든다.

한편, 위의 설명과 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, ATG 기지국(130)과 지상파 기지국(100) 모두는 도 1에 도시된 쐐기형 셀(134) 및 지상파 네트워크 방사파(102)와 연관된 커버리지의 정상적으로 예상되는 영역 외부의 커버리지를 제공하는 능력을 가질 수 있다. 따라서, 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122) 아래에 쐐기형 셀(134)을 통해 ATG 기지국(130)에 의해 커버리지가 제공될 수 있는 특정 영역이 있을 수 있다. 유사하게, 커버리지가 지상파 네트워크 방사파(102)의 명목 커버리지 영역 밖에 있어서 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)를 넘는 커버리지가 지상파 기지국(100)에 의해 제공될 수 있는 특정 영역이 있을 수 있다. 이러한 영역은 알려져 있거나 알려질 수 있고, 시간, 계절, 날씨 또는 기타 요인에 따라 달라질 수도 있고 달라지지 않을 수도 있다. 그러나, 다른 경우에, 이 영역은 현장에서 검출될 수 있고, 무선 자원의 자원 할당은 항공기(150) 및 탑재된 통신 장비에 제공되는 연결성을 최적화하기 위해 자동으로 관리될 수 있다.

따라서, 항공기(150)(또는 적어도 탑재된 통신 장비(예를 들어, UE 및 탑재된 장비))가 탑재된 센서 및 시스템을 포함하는 "사용자"와 같은 사용자에게 끊김 없는 연결 경험을 제공하는 방식으로 이용 가능한 네트워크 사이를 전이하게 하는 모듈 또는 다른 네트워크 구성요소를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 항공기(150)가 동작할 수 있는 모든 고도에 걸쳐 이러한 연결 레벨을 제공하는 것은 통합 무선 솔루션이라고 지칭될 수 있다. 통합 무선 솔루션은, 실제로, 다수의 네트워크(최적의 성능을 위해 선택됨)와 상호 동작 가능하도록 구성 가능한 단일 무선부를 포함할 수 있고, 또는 동일한 결과를 달성하기 위해 함께 작동할 수 있는 다수의 무선부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통합 무선 솔루션은 네트워크들 간에 세션을 전달하기 위해 동적 IP 어드레싱(또는 다른 방법)을 사용할 수 있다. 따라서, 사용자의 관점에서, 통합 무선부를 사용하면 사용자가 지상에 있는 동안 (직접 또는 탑재된 WiFi를 통해) 연결하고 사용자가 임의의 고도로 상승한 다음 나중에 다른 위치에 착륙할 때 동일한 세션을 유지할 수 있는 것처럼 보일 수 있다. 통합 무선부가 각 사용자에 대한 세션을 유지하기 위해 네트워크 간을 전이할 수 있지만, 사용자는 결과적으로 변화가 거의 없거나 변화가 전혀 없는 것으로 경험할 수 있다. 구체적인 형태에 관계없이, 항공기 측의 장비(또는 자체적으로 통합 무선 솔루션에서 동작하도록 구성된 임의의 통신 장비 또는 UE)는 통합 무선부(190)라고 지칭될 수 있다. 통합 무선부(190)는 도 1의 항공기(150)에 있는 것으로 도시되어 있고, 일부 경우에, 통합 무선부(190)는 원하는 결과를 달성하기 위해 단독으로 동작할 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 추가 네트워크 또는 탑재된 구성요소는 아래에서 보다 자세히 설명되는 특정 방식으로 동작을 향상시킬 수 있다.

도 2는 예시적인 실시예에 따른 통합 무선 솔루션의 맥락에서 사용될 수 있는 네트워크의 다양한 구성요소의 블록도를 도시한다. 이와 관련하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 지상파 네트워크(200), ATG 네트워크(210) 및 위성 네트워크(220)가 각각 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 무선 네트워크는 무선 통신을 위해 구성된 안테나를 포함하는 무선 액세스 포인트(AP)를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 지상파 네트워크(200)는 제1 지상파 AP(202) 및 제2 지상파 AP(204)를 포함할 수 있으며, 이들 지상파 AP 각각은 지상파 네트워크(200)에 대한 커버리지 영역을 형성하기 위해 결합되는 지리적으로 분산된 복수의 기지국 중에 있는 기지국일 수 있다. 제1 및 제2 지상파 AP(202 및 204)는 각각 도 1의 지상파 기지국(100)의 예일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 지상파 AP(202 및 204) 중 하나 또는 이 둘 다는 도 1을 참조하여 위에서 언급된 수직으로 지향된 지상파 네트워크 셀(120)을 제공하도록 구성될 수 있고, 또는 이들 두 지상파 AP 중 그 어느 것도 이 수직으로 지향된 지상파 네트워크 셀을 제공하도록 구성되지 않을 수 있다. 제1 및 제2 지상파 AP(202 및 204)는 각각 게이트웨이(GTW) 디바이스(206)를 통해 지상파 네트워크(200)와 통신할 수 있다. 지상파 네트워크(200)는 인터넷(115), 가상 사설 네트워크(VPN) 또는 다른 원격통신 네트워크와 같은 광역 네트워크와 더 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 지상파 네트워크(200)는 패킷 교환 코어 또는 다른 통신 네트워크를 포함하거나 그렇지 않고 패킷 교환 코어 또는 다른 통신 네트워크에 결합될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 지상파 네트워크(200)는 셀룰러 전화 네트워크(예를 들어, 4G, 5G, LTE 또는 기타 이러한 네트워크)일 수 있다.

ATG 네트워크(210)는 유사하게 제1 ATG AP(212) 및 제2 ATG AP(214)를 포함할 수 있으며, 이들 ATG AP 각각은 ATG 네트워크(210)에 대한 커버리지 영역을 형성하기 위해 결합되는 지리적으로 분산된 복수의 기지국 중에 있는 기지국일 수 있다. 제1 및 제2 ATG AP(212 및 214)는 각각 도 1의 ATG 기지국(130)의 예일 수 있다. 제1 및 제2 ATG AP(212 및 214)는 각각 GTW 디바이스(216)를 통해 ATG 네트워크(210)와 통신할 수 있다. ATG 네트워크(210)는 또한 인터넷(115), VPN 또는 다른 통신 네트워크와 같은 광역 네트워크와 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, ATG 네트워크(210)는 또한 패킷 교환 코어 또는 다른 원격통신 네트워크를 포함하거나 그렇지 않고 패킷 교환 코어 또는 다른 원격통신 네트워크에 결합될 수 있다. 따라서, 예를 들어, ATG 네트워크(210)는 공중 자산에 무선 통신을 제공하도록 구성된 네트워크일 수 있고, 4G, 5G, LTE 및/또는 다른 독점 기술을 사용할 수 있다.

위성 네트워크(220)는 하나 이상의 지상국(예를 들어, 도 1의 지상국(160)) 및 하나 이상의 위성 액세스 포인트(222)(예를 들어, 도 1의 위성(165))를 포함할 수 있다. 위성 네트워크(220)는 항공기(150), 보다 구체적으로 항공기(150)의 통합 무선부(190)에 무선 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공하기 위해 Ka 대역, Ku 대역, 또는 임의의 다른 적절한 위성 주파수/기술을 사용할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 계획 모듈(250)은 네트워크 및/또는 통합 무선부(190) 중 하나 이상에 액세스 가능한 위치에 배치될 수 있다. 계획 모듈(250)은 본 명세서에 설명된 통합 무선 솔루션을 제공하기 위해 통합 무선부(190) 및/또는 다른 네트워크 구성요소에 의해 사용될 수 있는 정보를 수집, 저장 및/또는 업데이트하도록 구성될 수 있다. 계획 모듈(250)은 일부 경우에 네트워크 중 특정 네트워크의 일부일 수 있고 또는 네트워크와, 인터넷(115)을 통해 네트워크에 동작 가능하게 결합된 디바이스 중 임의의 것에 액세스할 수 있다. 또 다른 경우에, 계획 모듈(250)은 항공기(150) 또는 통합 무선부(190)를 구현하는 다른 디바이스(예를 들어, UE)에 배치될 수 있다.

예시적인 실시예의 통합 무선부(190)에 대한 예시적인 구조가 도 3의 블록도에 도시되어 있다. 이와 관련하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 통합 무선부(190)는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 데이터 처리, 제어 기능 실행 및/또는 다른 처리 및 관리 서비스를 수행하도록 구성된 처리 회로부(310)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 회로부(310)는 칩 또는 칩셋으로서 구현될 수 있다. 다시 말해, 처리 회로부(310)는 구조적 조립체(예를 들어, 베이스보드) 상에 재료, 구성요소 및/또는 와이어를 포함하는 하나 이상의 물리적 패키지(예를 들어, 칩)를 포함할 수 있다. 구조적 조립체는 탑재된 구성요소 회로부에 대한 물리적 강도, 크기 보존, 및/또는 전기적 상호작용의 제한을 제공할 수 있다. 따라서 처리 회로부(310)는 일부 경우에 단일 칩 상에 또는 단일 "시스템 온 칩"으로서 본 발명의 실시예를 구현하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 일부 경우에, 칩 또는 칩셋은 본 명세서에 설명된 기능을 제공하기 위한 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 수단을 구성할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 처리 회로부(310)는 디바이스 인터페이스(320)와 통신하거나 그렇지 않고 디바이스 인터페이스를 제어할 수 있는 프로세서(312) 및 메모리(314)의 하나 이상의 인스턴스를 포함할 수 있다. 이와 같이, 처리 회로부(310)는 본 명세서에 설명된 동작을 수행하도록 (예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로) 구성된 회로 칩(예를 들어, 집적 회로 칩)으로서 구현될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 처리 회로부(310)는 탑재된 컴퓨터의 일부로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 회로부(310)는 예를 들어 디바이스 인터페이스(320)를 통해 항공기(150)의 다양한 구성요소, 엔티티, 시스템 및/또는 센서와 통신할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 처리 회로부(310)는 고도 정보, 위치 정보(예를 들어, GPS 좌표, 위도/경도 등), 피치 및 롤 정보 및/또는 등을 수신하기 위해 항공기(150)의 센서 네트워크(324) 또는 다른 탑재된 시스템(325)과 통신할 수 있다. 처리 회로부(310)는 또한 안테나 조립체(328)와 통신하며 안테나 조립체(328)가 동작하도록 구성된 주파수 및/또는 방향을 제어할 수 있다. 더욱이, 센서 네트워크(324) 및/또는 탑재된 시스템(325)으로부터 수집되거나 수신된 정보의 적어도 일부는 항공기(150)의 리턴 링크 능력이 강건한 특성으로 인해 실시간으로 항공기(150) 외부로 전달될 수 있다. 효과적으로, 처리 회로부(310)는 탑재된 시스템 또는 조건에 관한 데이터를 수집하고 이를 지상으로 송신하기 위한 허브 역할을 할 수 있다. 따라서, 공중 사물 인터넷(IOT) 네트워크가 생성될 수 있고, 항공기(150) 외부로 전달되는 데이터는 라이브 스트리밍되거나 또는 다른 통신 로딩에 기초하여 대역폭이 이용 가능할 때 송신될 수 있다. 일부 데이터(예를 들어, 낮은 우선순위 데이터)는 항공기(150)가 착륙했을 때 항공기(150)로부터 송신하기 위해 (예를 들어, 메모리(314)에) 저장될 수 있다. 그러나, 비행 동안 더 높은 우선순위 정보가 송신될 수 있고, 가장 높은 우선순위 정보가 리턴 링크를 통해 항공기(150) 외부로 라이브 스트리밍될 수 있다.

디바이스 인터페이스(320)는 다른 디바이스(예를 들어, 항공기(150)의 모듈, 엔티티, 센서 및/또는 다른 구성요소)와 통신 가능하게 하기 위한 하나 이상의 인터페이스 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 디바이스 인터페이스(320)는 처리 회로부(310)와 통신하는, 항공기(150)의 모듈, 엔티티, 센서 및/또는 기타 구성요소로부터/로 데이터를 수신 및/또는 송신하도록 구성된 하드웨어로 구현되거나 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현된 디바이스 또는 회로부와 같은 임의의 수단일 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 디바이스 인터페이스(320)는 처리 회로부(310)를 네트워크 모니터(330), 네트워크 선택기(340) 및/또는 세션 관리자(350)에 동작 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다.

프로세서(312)는 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(312)는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 다른 처리 요소, 코프로세서, 제어기, 또는 다양한 다른 컴퓨팅 또는 처리 디바이스, 예를 들어, ASIC(주문형 집적 회로), FPGA(전계 프로그래밍 가능한 게이트 어레이) 등과 같은 집적 회로를 포함하는 디바이스 중 하나 이상과 같은 다양한 처리 수단으로서 구현될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로세서(312)는 메모리(314)에 저장되거나 그렇지 않고 프로세서(312)에 액세스 가능한 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 하드웨어로 구성되든지 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구성되든지 상관없이, 프로세서(312)는 이에 따라 구성되는 동안 본 발명의 실시예에 따라 동작을 수행할 수 있는 엔티티(예를 들어, 처리 회로부(310)의 형태로 회로부에 물리적으로 구현됨)를 나타낼 수 있다. 따라서, 예를 들어, 프로세서(312)가 ASIC, FPGA 등으로 구현될 때, 프로세서(312)는 본 명세서에 설명된 동작을 수행하기 위해 특별히 구성된 하드웨어일 수 있다. 대안적으로, 다른 예로서, 프로세서(312)가 소프트웨어 명령어의 실행부로서 구현될 때, 명령어는 본 명세서에 설명된 동작을 수행하도록 프로세서(312)를 특별히 구성할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 프로세서(312)(또는 처리 회로부(310))는 항공기(150) 고도, 위치 및/또는 등을 나타내는 처리 회로부(310)에 의해 수신된 입력에 기초하여 네트워크 모니터(330), 네트워크 선택기(340) 및/또는 세션 관리자(350)의 동작을 포함하거나 그렇지 않고 동작을 제어하는 것으로 구현될 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 프로세서(312)(또는 처리 회로부(310))는 네트워크 모니터(330), 네트워크 선택기(340) 및/또는 세션 관리자(350)와 관련하여 설명된 각각의 동작을 수행한다고 말할 수 있다. 프로세서(312)는 또한 이에 따라 프로세서(312)(또는 처리 회로부(310))를 구성하는 명령어 또는 알고리즘의 실행에 기초한 어레이 구성과 관련된 대응하는 기능을 수행하기 위해 안테나 어레이에 대해 수행할 조정과 관련하여 네트워크 선택기(340)에 의해 식별된 네트워크를 선택하기 위해 안테나 조립체(328)를 튜닝하도록 안테나 조립체(328)를 제어할 수 있다. 특히, 명령어는 도 1 및 도 2의 네트워크 중 선택된 네트워크의 AP 중 하나와 안테나 어레이 사이에 통신 링크를 수립하는 것을 촉진시키는 방향 및/또는 주파수로 빔을 배향하거나 그렇지 않고 튜닝하도록 안테나 조립체(328)의 안테나 어레이에 지시하기 위해 항공기(150)의 3D 위치 정보(예를 들어, 고도 및 위치)(배향을 포함함)를 처리하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 메모리(314)는 예를 들어 고정식이거나 이동식일 수 있는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리와 같은 하나 이상의 비-일시적인 메모리 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리(314)는 처리 회로부(310)가 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 다양한 기능을 수행하게 할 수 있는 정보, 데이터, 애플리케이션, 명령어 등을 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(314)는 프로세서(312)에 의한 처리를 위해 입력 데이터를 버퍼링하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 메모리(314)는 프로세서(312)에 의해 실행되기 위한 명령어를 저장하도록 구성될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 메모리(314)는 입력 센서 및 구성요소에 응답하여 다양한 데이터 세트를 저장할 수 있는 하나 이상의 데이터베이스를 포함할 수 있다. 메모리(314)의 콘텐츠 중 애플리케이션 및/또는 명령어는 각각의 애플리케이션/명령어와 연관된 기능을 수행하기 위해 프로세서(312)에 의해 실행되기 위해 저장될 수 있다. 일부 경우에, 애플리케이션은 본 명세서에 설명된 안테나 조립체(328) 및/또는 네트워크 모니터(330), 네트워크 선택기(340) 및/또는 세션 관리자(350)의 동작을 제어하기 위한 입력을 제공하기 위한 명령어를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 메모리(314)는 계획 모듈(250)로부터의 정보를 저장하거나 포함할 수 있고, 또는 계획 모듈(250)은 프로세서(312)에서 실행하기 위해 이와 연관된 명령어/코드를 메모리(314)에 저장함으로써 항공기(150)에 구현될 수 있다. 그렇지 않고, 계획 모듈(250)이 시스템의 다른 곳에 물리적으로 위치하는 경우, 계획 모듈(250)은 위에서 설명된 처리 회로부(310), 프로세서(312) 및/또는 메모리(314)와 기능 및/또는 형태가 유사한 구성요소를 포함하는 것으로 이해된다.

네트워크 모니터(330)는 현재 서빙 네트워크(즉, 통합 무선부(190) 또는 이에 의해 서빙되는 디바이스와의 적어도 하나의 활성 세션을 갖는 네트워크) 및 때때로 적어도 하나의 다른 비-서빙 네트워크(즉, 통합 무선부(190)가 통신하도록 구성 가능하지만 현재 세션을 능동적으로 수행하지 않는 네트워크)에 대한 네트워크 파라미터를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 네트워크 모니터(330)는 모든 이용 가능한 네트워크(예를 들어, 지상파 네트워크(200), ATG 네트워크(210) 및 위성 네트워크(220))에 대한 네트워크 파라미터를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 모니터링되는 네트워크 파라미터는 신호 강도, 간섭 레벨의 측정, 신호 대 잡음비, 주어진 시간 기간 동안 이전 파라미터의 피크 및/또는 평균 값을 포함할 수 있다. 네트워크 모니터(330)는 일부 경우에 비-서빙 네트워크의 파라미터를 주기적으로 또는 연속적으로 스니핑(sniff)하거나 모니터링하도록 구성될 수 있는 안테나 어레이를 포함하도록 구성된 안테나 조립체(328)와 함께 작동할 수 있다. 모니터링이 연속적이지 않은 실시예에서, 미리 정해진 기간 또는 일련의 이벤트 기반 자극을 사용하여 네트워크 파라미터의 측정을 트리거할 수 있다. 이벤트 기반 자극은 다양한 고도 임계값을 통과하거나 접근하는 것, 또는 특정 고도 변화율이 발생하는 것, 또는 데이터의 중요도 및 우선 순위가 송신되는 것을 포함할 수 있다. 어느 경우이든, 고도 변화의 방향(상승 대 하강)도 고려할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)를 위에서부터 접근할 때, 지상파 네트워크(200)로의 스위칭이 곧 필요할 수 있다고 가정할 수 있다. 따라서 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)에 대한 근접성 또는 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)에 대한 접근율이 (적어도 일부 접근 동안 현재 서빙 네트워크인 것으로 가정할 수 있는) ATG 네트워크(210)로부터 스위칭 여부를 결정하기 위해 지상파 네트워크(200)의 네트워크 파라미터의 점검을 트리거할 수 있다. 한편, 고도 변화의 방향이 반대로 되어 항공기(150)가 상승하고 있는 경우, 지상파 네트워크(200)는 현재 서빙 네트워크일 수 있고, ATG 네트워크(210)는 이론적인 지상파 네트워크 고도 한계(118)에 상승 방향으로 접근하는 것에 응답하여 네트워크 파라미터가 측정되는 비-서빙 네트워크일 수 있다.

이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에 대해서도 유사한 상황이 존재할 수 있다. 예를 들어, 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에 대한 근접성 또는 하강 방향으로 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에 접근하는 율(rate)은 (적어도 일부 하강 동안 현재 서빙 네트워크인 것으로 가정할 수 있는) ATG 네트워크(210)로부터 스위칭이 보장되는지 여부를 결정하기 위해 지상파 네트워크(200)의 네트워크 파라미터의 점검을 트리거할 수 있다. 한편, 고도 변화의 방향이 반대로 되어 항공기(150)가 상승하고 있는 경우, 지상파 네트워크(200)는 현재 서빙 네트워크일 수 있고, ATG 네트워크(210)는 이론적인 ATG 네트워크 고도 한계(122)에 상승 방향으로 접근하는 것에 응답하여 네트워크 파라미터가 측정되는 비-서빙 네트워크일 수 있다.

일부 경우에, 모니터링 빈도는 상승/하강률 또는 현재 고도에 기초하여 증가할 수 있다. 예를 들어, 항공기(150)가 갭 영역(140)에 있을 때, 모니터링 율 또는 빈도는 항공기(150)가 지상파 네트워크(200) 또는 ATG 네트워크(210)에 의해 각각 서빙되는 계층의 고도에서 안정될 때까지 최대화될 수 있다. 더욱이, 위성 네트워크(220)의 네트워크 파라미터는 추가적으로 또는 대안적으로 위에서 설명된 상황 중 임의의 상황에서 모니터링될 수 있는 것으로 이해된다.

비-서빙 네트워크에 대한 네트워크 파라미터를 측정할 때, 네트워크 파라미터는 (현재 서빙 네트워크에 대한 네트워크 파라미터와 함께) 네트워크 선택기(340)에 전달될 수 있다. 네트워크 선택기(340)는 통합 무선부(190)가 통신하기 위해 사용하여야 하는 네트워크(즉, 지상파 네트워크(200), ATG 네트워크(210) 또는 위성 네트워크(220))를 결정하기 위해 네트워크 선택 기준을 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 네트워크 파라미터를 측정하는 데 사용되는 동일한 주기, 주파수 또는 자극이 네트워크 선택기(340)에서 네트워크 선택을 트리거하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 네트워크 모니터(330)는 네트워크 파라미터 정보를 전송할 수 있다.

결정이 이루어진 후, 네트워크 선택기(340)는 네트워크 파라미터에 대한 데이터를 네트워크 선택기(340)에 제공할 수 있고, 네트워크 선택기(340)는 (이력 정보와 함께 또는 이력 정보 없이) 이러한 정보를 사용하여 새로운 현재 서빙 네트워크로 선택된 네트워크로 스위칭하도록 안테나 어레이를 구성하기 위해 (예를 들어, 처리 회로부(310)에 의해) 안테나 조립체(328)와 통신하는데 사용되는 선택 표시를 결정할 수 있다. 그런 다음 이전의 현재 서빙 네트워크는 비-서빙 네트워크 또는 비-서빙 네트워크 중 하나일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 통합 무선부(190)가 기내 무선 액세스 포인트(CWAP)(360)를 통해 항공기(150)에 탑재된 UE 또는 기타 장비를 서빙하는 경우, 통합 무선부(190)는 ATG 네트워크(210)로의 전이가 가능하고/하거나 권장되는 특정 고도에 도달할 때까지 지상파 네트워크(200)를 통해 UE 콘텐츠를 초기에 서빙할 수 있다. 네트워크 모니터(330)는 지상파 네트워크(200) 및 ATG 네트워크(210)에 대한 네트워크 파라미터를 네트워크 선택기(340)에 제공할 수 있고, 네트워크 선택기(340)는 서빙 네트워크를 ATG 네트워크(210)로 스위칭하기 위해 안테나 조립체(328)의 안테나 어레이를 튜닝하기로 결정할 수 있다. 그러면 UE는 스위칭에 응답하여 지상파 네트워크(200)를 통하지 않고 ATG 네트워크(210)로부터 콘텐츠를 수신할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 세션 관리자(350)는 통합 무선부(190)를 통해 제공되고 있는 각각의 세션을 유지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 지상파 네트워크(200)를 통해 인터넷(115)으로 유지되고 있는 하나 이상의 세션은 ATG 네트워크(210)를 통해 유지되는 것으로 전이될 수 있다. 세션 관리자(350)는 네트워크 전이를 통해 세션(들)을 유지하기 위해 동적 IP 어드레싱 또는 임의의 다른 적절한 방법을 사용할 수 있다.

따라서, 일부 예시적인 실시예에서, 통합 무선부(190)는 네트워크 모니터(330), 네트워크 선택기(340) 및/또는 세션 관리자(350)를 사용하여 사용자 경험의 품질을 최대화하기 위해 이용 가능한 네트워크 자산을 관리하기 위해 고도 계층 간의 전이와 연관된 다양한 조건을 모니터링할 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 통합 무선부(190)는 지능적인 방식으로 다수의 무선 양식 사이를 스위칭하는 능력을 갖는 민첩한 무선부로서 작용할 수 있다. 지능은 위치, 고도, 매체 또는 데이터 유형(예를 들어, 서비스 또는 애플리케이션 유형) 또는 이들의 조합에 기초하여 네트워크의 우선 순위를 정하는 것에 기초할 수 있다. 더욱이, 지능은 실시간 방식으로 동작할 수 있으며, 여기서 측정은 실시간으로 이루어지고, 측정과 동시에(또는 거의 동시에) 결정이 이루어진다. 그러나, 일부 경우에, 계획 모듈(250)을 추가하면 이력 정보에 전적으로 또는 부분적으로 기초하여 지능을 구현할 수 있다.

이와 같이, 통합 무선부(190)는 (특히 네트워크 선택기(340)의 동작을 통해) 이륙(및 이륙 전)에서 착륙(및 착륙 후)까지의 전체 경로(route) 동안 연결 보장을 사용하여, 항공기(150)의 전체 시간 통신 장비(예를 들어, 사용자 디바이스(또는 UE) 또는 탑재된 통신 장비)가 항공기(150)에서 동작하며, 통신 장비는 연결을 위해 네트워크에 (CWAP 360을 통해 또는 직접) 액세스할 수 있다. 더욱이, 네트워크 선택기(340)는 (주어진 매체 유형에 대한 비용, 신호 강도, 신뢰성 및/또는 적합성 면에서) 최상의 네트워크가 항상 통신 장비에 이용 가능한 것을 보장할 수 있다. 연결 보장은 각각의 주어진 고도 대역에서(또는 각 시간 순간에) 최상의 채널을 선택하기 위해 실시간 채널(예를 들어, 주파수)을 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 위에서 언급된 바와 같이, 이력 정보를 사용하여 연결을 보장할 수도 있다.

이와 관련하여, 계획 모듈(250)은 일반적으로 예시적인 실시예를 사용하는 시스템 내의 각각의 통합 무선부의 네트워크 모니터(330)에 의해 이루어진 측정에 관한 이력 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통합 무선부(190)를 갖는 모든 항공기(150)는 각각의 위치 및 고도에서 각각의 네트워크에 대해 측정된 네트워크 파라미터를 이러한 측정의 시간/날짜와 상관시키기 위한 테이블 또는 기타 데이터 저장소를 달성할 수 있도록 네트워크 파라미터 및 대응하는 위치 정보(예를 들어, 위도/경도) 및 고도 정보를 전달할 수 있다. 대용량 저장이 가능한 경우, 이러한 모든 데이터를 저장할 수 있다. 그러나, 이용 가능한 저장 용량이 적은 경우, 데이터는 저장 기간(age)에 기초하여 평균화되거나 유지될 수 있다(즉, 순환 기반으로 새로운 데이터를 위한 공간을 확보하기 위해 오래된 데이터를 소거할 수 있다). 이와 같이, 계획 모듈(250)은 측정 기간(들) 동안 항공기가 비행한 각각의 위치 및 고도에서 각각의 네트워크에 의해 달성된 성능의 3D 화상을 효과적으로 형성할 수 있다. 더욱이, 일부 경우에, 이 데이터는 각각의 네트워크에 대해 주어진 시간 또는 시간 범위에 대한 위치 및 고도에 따른 네트워크 성능 등급을 보여주는 3D 네트워크 성능 맵을 생성하는 데 사용될 수 있다.

일부 경우에, 이 이력 정보는 각각의 주어진 위치 및/또는 고도 대역에서 사용하기 위해 상위 우선 순위가 부여될 기본 네트워크를 지정하는 데 사용될 수 있거나 기본 네트워크의 지정을 포함할 수 있다. 따라서 계획 모듈(250)은 각각의 위치 및 고도에 대한 기본 네트워크의 목록을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 계획 모듈(250)은 각각의 위치 및 고도에서 다른 네트워크의 랭킹(rank)을 더 정할 수 있고, 네트워크를 선택하는 것은 현재 서빙 네트워크에 대한 네트워크 이용 가능성의 표시 및 위치와 고도에 따라 랭킹 순서로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 주어진 위치의 항공기는 지면으로부터 38,000피트의 순항 고도까지 상승할 수 있다. 주어진 위치에서, 지상파 네트워크(200)는 5,000피트 아래에서 기본 네트워크로 지정될 수 있고, ATG 네트워크(210)는 10,000피트를 넘어 기본 네트워크로 지정될 수 있다. 주어진 위치에서 지상파 기지국이 수직 빔 형성과 함께 또는 수직 빔 형성이 없이 수직으로 배향되는 지상파 네트워크 셀(120)을 제공하도록 구성된 경우, 지상파 네트워크(200)는 또한 고도 5,000피트와 10,000피트 사이의 갭 영역에서 기본 네트워크로 지정될 수 있다. 그러나, 주어진 위치에서 지상파 기지국이 수직 빔 형성과 함께 또는 수직 빔 형성이 없이 수직으로 배향되는 지상파 네트워크 셀(120)을 포함하도록 구성되지 않은 경우, 위성 네트워크(220)는 우수한 네트워크 파라미터를 갖는 것이 기본 네트워크로 지정될 수 있는 갭 영역에서 지상파 네트워크(200)와 ATG 네트워크(210) 중 하나(또는 둘 다)에 대해 이력 데이터가 신뢰성 있는 성능을 나타내지 않는 한, 갭 영역의 기본 네트워크로 지정될 수 있다.

일부 경우에, 통합 무선부(190)는 각각의 고도 및 위치에 대한 기본 네트워크를 나타내는 정보에 (계획 모듈(250)을 통해) 액세스할 수 있고, 이에 따라 현재 서빙 네트워크인 것으로 기본 네트워크를 선택할 수 있다. 기본 네트워크가 이용 가능하지 않거나, (예를 들어, 위치 및/또는 고도 변화에 기초하여) 변하거나, 또는 다른 이용 가능한 옵션보다 더 낮은 성능을 나타낸다고 네트워크 선택기(340)가 결정하게 하는 측정을 네트워크 모니터(330)가 수행하는 경우, 네트워크 선택기(340)는 다른 네트워크(즉, 비-서빙 네트워크 중 하나)로 변경을 개시할 수 있다. 선택된 비-서빙 네트워크는 그런 다음 새로운 현재 서빙 네트워크로 이동될 수 있고, 이동 이전의 현재 서빙 네트워크는 비-서빙 네트워크로 전이된다. 위에서 언급된 바와 같이, 이동은 계획 모듈(250)로부터의 정보를 사용하여 기본 네트워크 이후 네트워크의 랭킹 순서에 기초하여 이루어질 수 있다. 이러한 예에서, 이동은 네트워크 랭킹 순서를 생성하는 데 사용된 이력 정보에 기초하여 이루어진다. 그러나, 다른 경우에는, 보다 현재 (심지어 실시간) 네트워크 성능 메트릭에 기초하여 이동을 수행할 수 있다. 따라서, 네트워크 선택기(340)는 현재 정보, 이력 정보, 또는 이들의 조합에 기초하여 작동할 수 있다.

따라서, 네트워크 선택 기준은 이력 성능 관련 정보에 기초한 네트워크의 랭킹 순위 및/또는 현재 또는 실시간 정보에 기초한 네트워크의 랭킹 순위를 포함할 수 있다. 네트워크 선택 기준은, 예를 들어 대기 시간을 허용하지 않는 매체 유형을 사용하는 경우 대기 시간 기반 기준을 고려할 수 있는 것을 보장하기 위해 특정 매체 유형에 대한 네트워크 성능 특성을 랭킹 매김, 점수 매김 또는 비교하는 것을 포함될 수도 있다. 이와 같이, 예를 들어, 애플리케이션 및 서비스 요구사항과 연관된 대기 시간 공차 표시를 사용하면, 서비스, 애플리케이션, 우선 순위 정해진 데이터 또는 매체 유형(예를 들어, 그리고 각각의 다른 매체 유형과 연관된 데이터 전송 요구사항)이 활성인 세션에 사용되고, 이러한 서비스, 애플리케이션 또는 매체 유형이 낮은 대기 시간 공차를 가질 때 위성 네트워크(220)를 사용하는 것을 회피할 수 있다(또는 적어도 위성 네트워크(220)의 랭킹을 낮출 수 있다). 예시적인 실시예에서, 네트워크 선택기(340)는 우선 순위 랭킹에 기초하여 네트워크를 통해 메시지 트래픽을 라우팅할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 각각의 이용 가능한 네트워크에 대한 순방향 및 역방향 링크 능력을 고려할 수 있으며 이러한 능력은 특정 메시지 트래픽에 할당된 우선 순위와 비교될 수 있다. 우선 순위는 안전 또는 규제 고려 사항에 기초하거나 다양한 다른 실시예에서 가입 서비스 레벨에 기초할 수 있다. 적용 요건은 또한 일부 경우에 우선 순위 랭킹에 영향을 줄 수 있다. 특정 네트워크와의 링크는 일반적으로 네트워크 변경을 지시하는 초과 이벤트가 발생할 때까지 유지될 수 있다. 네트워크 변경은 연속성을 유지하기 위해 동일하거나 다른 네트워크에서 채널을 병렬로 사용하는 (임의의 적절한 길이의) 기간에 따라 이루어질 수 있다.

비용은 또한 일부 경우에 네트워크 선택기(340)에 의해 사용되는 고려사항일 수 있다. 예를 들어, 통합 무선부(190)는 통합 무선부(190)가 주로 서비스 및/또는 유지되는 "홈 네트워크"를 가질 수 있다. 따라서 통합 무선부(190)는 홈 네트워크에 대해 승인된 가입자로서 통합 무선부(190)를 식별 및 인증하게 하는 가입자 식별 정보(예를 들어, 국제 모바일 가입자 식별(IMSI) 번호) 및 대응하는 키를 안전하게 저장하기 위해 홈 네트워크에 의해 제공된 가입자 식별 모듈(SIM) 카드를 가질 수 있다. 이와 같이, 홈 네트워크에 특정한 집적 회로일 수 있는 SIM 카드는 통합 무선부(190)가 홈 네트워크에서 동작할 수 있도록 하는 고유 정보를 포함하는 범용 집적 회로 카드(UICC)로 기능할 수 있다. 통합 무선부(190)는 다른 네트워크용 SIM 카드를 더 포함할 수 있고, 이 다른 네트워크용 SIM 카드는 통합 무선부(190)가 대응하는 SIM 카드를 가지는 것으로 인해 통합 무선부(190)가 동작할 수 있는 "게스트 네트워크"로 간주될 수 있고 이에 따라 각각의 네트워크에서 식별 및 인증될 수 있다. 그러나, 홈 네트워크에서 동작하는 비용이 게스트 네트워크에서 동작하는 비용보다 적은 경우가 있을 수 있다. 따라서, 통합 무선부(190)는 홈 네트워크가 이용 가능할 때마다(품질 또는 신호 강도의 임계 레벨을 적어도 초과할 때마다) 홈 네트워크를 우선시할 수 있다. 비용이 네트워크 선택기(340)에 의해 고려될 때, 실시간 측정값이 홈 네트워크에 대한 품질의 임계 레벨을 초과하면 (주어진 위치/고도에서 기본 네트워크가 무엇이든 간에) 홈 네트워크로 이동을 트리거할 수 있다. 그러나, 다른 경우에는, 홈 네트워크로서 임의의 네트워크에 우선권을 부여할 수 없고, 또는 주어진 위치 및 고도에 대해 기본 네트워크로 나열된 네트워크 비해 홈 네트워크에 우선권을 부여할 수 없다.

계획 모듈(250)은 일부 경우에 주어진 비행 계획, 경로 또는 궤적에 대한 연결 보장 계획을 정하는 데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 고도 대역 및/또는 위치에 대해 기본 네트워크를 정하는 것에 추가하여 또는 대안으로서, 계획 모듈(250)은 주어진 비행 계획, 경로 또는 궤적에 대해 모든 고도 및/또는 위치에서 사용될 특정 네트워크를 (이력 정보에 기초하여) 규정하거나 추천할 수 있다. 연결 보장 계획은 연결 보장 계획에 따라 위치, 시간 또는 고도 트리거에 도달할 때 네트워크 선택기(340)가 네트워크 선택을 하게 하기 위해 네트워크 선택기(340)에 주어질 수 있다. 이것은 일부 경우에, 실시간 정보(네트워크 성능 또는 이용 가능성)로 보강될 수 있고, 또는 실시간 정보는 주어진 비행 계획, 경로 또는 궤적의 임의의 특정 부분에 대해 기본으로 식별된 (또는 선택될) 네트워크의 이용 가능성을 단순히 확인할 수 있다.

따라서, 예를 들어, 연결 보장 계획은 최적의 연결을 유지하기 위해 특정 고도를 달성하는 제안된 위치(상승 또는 하강률, 및 이러한 상승 또는 하강 궤적을 시작하는 시기를 포함함)를 정할 수 있다. 더욱이, 계획 모듈(250)은 주어진 궤적에 남아 있는 연결 영향에 관한 안내(또는 경고)를 제공하도록 구성될 수 있다. 연결이 복원될 것으로 (연결이 끊길 것으로) 예상되는 시기 또는 연결이 주어진 궤적에서 양호하거나 충분할 것으로 예상되는 기간을 사용자에게 알리기 위해 사용자에게 안내 통신이 제공될 수 있다. 일부 경우에, 안내 통신은 사용자가 현재 궤적 또는 현재 비행 계획을 계속하는 사용자 경험에 미칠 수 있는 영향을 이해할 수 있도록 론칭되는 매체 유형 또는 애플리케이션에 고유할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 사용자는 실시간 연결 애플리케이션(예를 들어, 화상 회의 또는 채팅 애플리케이션)을 론칭할 수 있다. 계획 모듈(250)은 비행 경로 또는 궤적에 기초하여 이러한 유형의 애플리케이션이 효과적으로 지원되는 기간을 결정하고 이를 사용자에게 알릴 수 있다. 이와 같이, 항공기(150)가 위성 네트워크(220)가 기본 네트워크이고 10분 동안 기본 네트워크일 수 있는 영역으로부터 30분 거리에 있다면, 계획 모듈(250)은 현재 비행 계획에 기초하여 (즉, 위성 네트워크(220)가 커버리지를 제공할 때) 약 30분에서 시작하여 10분의 창 동안 매우 높은 대기 시간을 경험할 것임을 사용자에게 전달할 수 있다. 사용자 또는 시스템은 따라서 애플리케이션에 참여하는 결정을 관리할 수 있다.

주어진 고도 또는 고도 대역에서 항공기에 특정 통신 채널 또는 주파수를 사용하는 일부 경우에, 통신 채널 또는 주파수는 고도를 관리하거나 추적하기 위한 식별기 또는 방법으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 지정된 영역에서 8,000피트의 고도에서 특정 주파수 또는 채널이 사용되고, 동일한 영역에서 6,000피트에서 다른 채널 또는 주파수가 사용되면, 다른 각각의 고도에서 비행하는 항공기는 통신하는 채널에 기초하여 서로 구별될 수 있다. 따라서 연결 보장 계획은 항공기가 주어진 고도에 도달한 다음 고도에 대응하는 채널로 스위칭하도록 지시할 수 있다. 고도 대역은 그런 다음 방향 회랑(directional corridor)으로 형성될 수 있으므로 고도 및 방향에 기초하여 교통 패턴을 정할 수 있고 연결 보장 계획에 따라 특정 주파수와 연관시킬 수 있다.

통합 무선부(190)가 효과적으로 동작하는 능력은 어느 정도 그리고 일부 상황에서는 항공기(150)(또는 탑재된 디바이스)가 위치 및 고도를 정확하게 결정하는 능력에 의존할 수 있다. GPS 또는 GNSS는 항공기(150)의 비행 경로 및/또는 위치/고도를 결정하는 확실히 신뢰성 있는 메커니즘이지만, 다른 방법도 사용될 수 있다. 예를 들어, 지역 항법(RNAV)을 사용하여 항공기 위치를 연속적으로 결정할 수 있다. RNAV 항법 성능(RNP-RNAV)은 정확한 2차원(예를 들어, LNAV) 및 3차원(예를 들어, VNAV) 위치를 결합시켜 항공기(150)에 대한 정확한 위치 및 추적 정보를 결정할 수 있다. ADS-B 및 PNT(위치, 항법 및 타이밍)는 고도와 위치를 정확히 결정하는 데 사용될 수 있는 메커니즘의 다른 예이다.

위에서 언급된 바와 같이, 통합 무선부(190)는 위치, 고도, 네트워크 파라미터(현재 및/또는 과거), 비용, 및 일부 경우에 매체 유형 중 임의의 것 또는 모두에 기초하여 네트워크 선택을 지능적으로 수행할 수 있는 멀티모드 무선부로서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 안테나 조립체(328)는 각각의 안테나 어레이가 네트워크 중 대응하는 안테나의 기지국과 통신(하나 이상의 세션을 모니터링 및/또는 수립)할 수 있도록 구성 가능한 하나 이상의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 안테나 어레이는 네트워크 중 하나의 네트워크의 기지국의 위치에 대한 연결을 가능하게 하기 위해 (수평 빔 형성과 수직 빔 형성 중 하나 또는 둘 다를 통해) 특정 선택된 주파수 및/또는 특정 선택된 방향/위치에 튜닝하기 위해 위상 어레이로서 구성 가능한 하나 이상의 어레이를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 경우에, 안테나 어레이는 네트워크 중 각각의 네트워크에 특정하게 튜닝되거나 구성되는 물리적 안테나 또는 안테나 요소를 포함할 수 있다. 도 4는 하나의 이러한 안테나 조립체(328)의 블록도를 예시한다. 이와 관련하여, 안테나 조립체(328)는 지상파 네트워크(200)의 지상파 기지국(100)에 연결되도록 제1 안테나 어레이(400)를 구성하도록 기계적으로 및/또는 전기적으로 조향 및/또는 튜닝될 수 있는 하나 이상의 안테나 요소를 포함할 수 있는 제1 안테나 어레이(400)를 포함할 수 있다. 안테나 조립체(328)는 ATG 네트워크(220)의 ATG 기지국(130)에 연결되도록 제2 안테나 어레이(410)를 구성하도록 기계적으로 및/또는 전기적으로 조향 및/또는 튜닝될 수 있는 하나 이상의 안테나 요소를 포함할 수 있는 제2 안테나 어레이(410)를 더 포함할 수 있다. 안테나 조립체(328)는 위성 네트워크(220)의 위성(164)에 연결되도록 제3 안테나 어레이(420)를 구성하도록 기계적으로 및/또는 전기적으로 조향 및/또는 튜닝될 수 있는 하나 이상의 안테나 요소를 포함할 수 있는 제3 안테나 어레이(420)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 대형 기체의 경우, 수신 요소는 선택적으로 하나의 또는 다수의 케이블을 통해 원격 무선 헤드(430)에 각각 결합될 수 있다. 그러나, 원격 무선 헤드가 사용되지 않는 경우, 통합 무선부(190) 자체는 원격 무선 헤드와 관련하여 본 명세서에 설명된 기능을 수행할 수 있다. 일부 경우에, 원격 무선 헤드(430)는 (분산 요소(DE)(432 및 434)에 의해 도시된 바와 같이) 둘 이상의 물리적 위치에 분산될 수 있다. 원격 무선 헤드(430)는 그런 다음 전형적인 변조, 복조 및 다른 무선 기능을 수행하는 통합 무선부(190)에 (예를 들어, 광섬유 또는 다른 케이블을 통해) 결합될 수 있다. 송신 요소(406)는 또한 베이스 무선부(440)에 결합될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 원격 무선 헤드(430)는 수신 안테나들 간의 스위칭을 제공할 수 있다. 어레이 패널의 수직 빔 조향을 수행하는 예에서, 4개 이상의 케이블이 좌측 패널 요소(402) 및 우측 패널 요소(404) 각각을 원격 무선 헤드(430)에 연결하는 데 사용될 수 있다. 원격 무선 헤드(430)는 원격 무선 헤드(430)에 제공된 안테나 출력의 수에 대응하는 하나 이상의 공동 필터를 포함할 수 있다. 어레이의 전기적 기울기를 조정하는 기계 디바이스로 수직 빔 조향을 수행하는 경우 단 하나의 케이블 및 공동 필터, 벌크 탄성파(BAW) 필터, 표면 탄성파(SAW) 필터, 순환기 또는 기타 적절한 필터가 각각의 어레이에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 원격 무선 헤드(430)는 제거될 수 있고, 필터, 저잡음 증폭기(LNA) 및 스위칭 구성요소는 안테나 하우징에 통합되거나 또는 안테나에 근접한 다른 하우징에 통합될 수 있다. (원격 무선 헤드(430)의 일부인지 또는 외부에 있는지 여부에 상관없이) 스위칭 구성 요소는 표적 또는 소스의 위치, 기지국의 신호 강도, 및 주변 기지국의 간섭 레벨에 기초하여 임의의 주어진 신호를 수신하거나 송신하는 데 가장 적합한 안테나를 선택하는 데 사용될 수 있다. 그런 다음 안테나를 선택하면 신호 대 간섭+잡음비를 최대화하도록 설계된 다수의 트리거가 있을 수 있다.

도 5는 위에서 설명된 예시적인 실시예와 연관될 수 있는 하나의 방법의 블록도를 예시한다. 기술적인 관점에서, 위에서 설명된 처리 회로부(310)는 도 5에 설명된 동작의 일부 또는 전부를 지원하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 도 1 내지 도 3에서 설명된 플랫폼은 여러 컴퓨터 프로그램 및/또는 네트워크 통신 기반 상호작용을 용이하게 구현하게 하는 데 사용될 수 있다. 일례로, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법 및 프로그램 제품의 흐름도이다. 흐름도의 각각의 블록과, 흐름도의 블록의 조합은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함하는 소프트웨어의 실행과 연관된 하드웨어, 펌웨어, 프로세서, 회로부 및/또는 기타 디바이스와 같은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 위에 설명된 절차 중 하나 이상은 컴퓨터 프로그램 명령어로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 위에서 설명된 절차를 구현하는 컴퓨터 프로그램 명령어는 디바이스(예를 들어, 처리 회로부(310) 및/또는 등)의 메모리 디바이스에 의해 저장되고, 디바이스의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 임의의 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터 또는 기타 프로그래밍 가능한 장치에서 실행되는 명령어가 흐름도 블록(들)에 지정된 기능을 구현하는 수단을 생성하도록 기계를 생산하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치(예를 들어, 하드웨어)에 로드될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 명령어가 흐름도 블록(들)에 지정된 기능을 구현하는 제조 물품을 생성하도록 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터 또는 기타 프로그래밍 가능한 장치에서 실행되는 명령어가 흐름도 블록(들)에 지정된 기능을 구현하도록 컴퓨터로 구현되는 프로세스를 생성하도록 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치에서 일련의 작업이 수행되도록 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치에 로드될 수 있다.

따라서, 흐름도의 블록은 지정된 기능을 수행하기 위한 수단의 조합 및 지정된 기능을 수행하기 위한 동작의 조합을 지원한다. 또한 흐름도의 하나 이상의 블록과, 흐름도의 블록의 조합은 특정 기능을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 컴퓨터 시스템, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해된다.

이와 관련하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 동작(500)에서 항공기의 위치(예를 들어, 지상 위 위치 및 고도)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 동작(510)에서 항공기의 위치에 기초하여 선택된 (현재 서빙) 네트워크와 통신하도록 안테나 조립체를 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그런 다음, 동작(520)에서 선택된 네트워크 및 적어도 하나의 다른 (비-선택된 또는 비-서빙) 네트워크의 네트워크 성능을 모니터링할 수 있다. 동작(530)에서, 안테나 조립체는 (위에서 논의된 바와 같이) 선택 기준에 기초하여 비-선택된 네트워크와 통신하도록 구성될 수 있다.

따라서, 예시적인 실시예에 따르면, 항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하기 위한 통합 무선 시스템이 제공될 수 있다. 통합 무선 시스템은 제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크, 제2 고도 위의 ATG 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 ATG 네트워크, 공대공 중계부(relay), 및 탑재된 안테나 조립체 및 통합 무선부를 갖는 항공기를 포함할 수 있다. 통합 무선부는 지상파 네트워크와 ATG 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 추가적인 선택적 특징을 포함할 수 있고/있거나 위에서 설명된 특징은 수정되거나 보강될 수 있다. 수정, 선택적 특징 및 보강의 일부 예가 아래에 설명되어 있다. 수정, 선택적 특징 및 보강은 각각 단독으로 추가될 수 있거나 임의의 바람직한 조합으로 누적적으로 추가될 수 있는 것으로 이해된다. 예시적인 실시예에서, 통합 무선부는 항공기의 고도에 기초하여 현재 서빙 네트워크로부터 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 시스템은 고도 및 위치에 기초하여 기본 네트워크를 정하는 계획 모듈을 더 포함할 수 있다. 통합 무선부는 비-서빙 네트워크가 항공기의 현재 위치에 대한 기본 네트워크로 식별될 때 항공기의 고도에 기초하여 현재 서빙 네트워크로부터 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 통합 무선부는 지상 통신 계층, ATG 통신 계층, 및 제1 고도와 제2 고도 사이에 배치된 갭 영역을 포함하는 복수의 통신 구역 각각에서 기본 네트워크를 정하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 통합 무선부는 지상 통신 계층, ATG 통신 계층 및 갭 영역 각각에서 기본 네트워크를 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성된다. 일부 경우에, 안테나 조립체는 비-서빙 네트워크를 모니터링하도록 구성된 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 비-서빙 네트워크의 네트워크 파라미터가 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여, 통합 무선부는 새로운 현재 서빙 네트워크로서 비-서빙 네트워크로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 시스템은 위성 네트워크를 더 포함할 수 있다. 통합 무선부는 지상파 네트워크, ATG 네트워크 및 위성 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 통합 무선부는 비-서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터가 현재 서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터에 대한 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여 지상파 네트워크, ATG 네트워크 및 위성 네트워크 중 하나를 새로운 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 통합 무선부는 현재 서빙 네트워크로부터 비-서빙 네트워크로 스위칭하는 동안 각각의 세션을 유지하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비-서빙 네트워크를 모니터링하는 율은 제1 고도 또는 제2 고도에 대한 항공기의 근접성에 기초하거나 이 근접성에 따라 또는 항공기의 상승 또는 하강률에 기초하거나 이 율에 따라 변경될 수 있다. 일부 경우에, 통합 무선부는 지상파 네트워크와 ATG 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 현재 서빙 네트워크에 의해 지원되는 세션과 연관된 애플리케이션 및 서비스 요구사항을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 통합 무선부는 애플리케이션 및 서비스 요구사항과 연관된 대기 시간 공차와 네트워크 파라미터에 기초하여 비-서빙 네트워크로의 스위치를 선택하도록 구성될 수 있다.

전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 내용의 이익을 갖는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 제시된 본 발명의 많은 수정 및 다른 실시예를 구상할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 수정 및 다른 실시예는 첨부된 청구범위에 포함되도록 의도된 것으로 이해된다. 더욱이, 전술한 설명 및 관련 도면이 요소 및/또는 기능의 특정 예시적인 조합의 맥락에서 예시적인 실시예를 설명하지만, 요소 및/또는 기능의 상이한 조합이 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고 대안적인 실시예에 의해 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 이와 관련하여, 예를 들어, 위에서 명시적으로 설명된 것과 요소 및/또는 기능의 상이한 조합도 첨부된 청구범위 중 일부에 제시된 것으로 고려된다. 문제에 대한 장점, 이익 또는 솔루션이 본 명세서에 설명된 경우, 이러한 장점, 이익 및/또는 솔루션은 일부 예시적인 실시예에 적용될 수 있지만 반드시 모든 예시적인 실시예에 적용되는 것은 아닌 것으로 이해된다. 따라서, 본 명세서에 설명된 임의의 장점, 이익 또는 솔루션은 모든 실시예에 또는 본 명세서에 청구된 실시예에 중요하거나 요구되거나 필수적인 것으로 생각되어서는 안 된다. 본 명세서에서는 특정 용어를 사용하지만, 이들 용어는 일반적이고 설명을 위한 의미로 사용된 것일 뿐, 본 발명을 제한하려고 사용된 것은 아니다.

Claims (21)

1. 항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하기 위한 통합 무선 시스템으로서,
   제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크;
   제2 고도 위의 공대지(air-to-ground: ATG) 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 공대지(ATG) 네트워크;
   연결된 항공기를 통해 데이터를 중계하기 위한 공대공(air-to-air: ATA) 메시 네트워크; 및
   탑재된 안테나 조립체와 통합 무선부를 갖는 항공기
   를 포함하되; 상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크, 상기 ATG 네트워크 및 상기 ATA 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 통합 무선부는 상기 항공기의 고도에 기초하여 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
3. 제2항에 있어서, 고도 및 위치에 기초하여 기본 네트워크를 정하는 계획 모듈을 더 포함하고, 상기 통합 무선부는 상기 비-서빙 네트워크가 상기 항공기의 현재 위치에 대한 기본 네트워크로서 식별될 때 상기 항공기의 고도에 기초하여 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 통합 무선부는 상기 지상 통신 계층, 상기 ATG 통신 계층, 및 상기 제1 고도와 상기 제2 고도 사이에 배치된 갭 영역을 포함하는 복수의 통신 구역 각각에서 기본 네트워크를 정하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 통합 무선부는 상기 지상 통신 계층, 상기 ATG 통신 계층 및 상기 갭 영역 각각에서 상기 기본 네트워크를 상기 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 안테나 조립체는 상기 비-서빙 네트워크를 모니터링하도록 구성된 안테나 어레이를 포함하고, 상기 비-서빙 네트워크의 네트워크 파라미터가 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여, 상기 통합 무선부는 새로운 현재 서빙 네트워크로서 상기 비-서빙 네트워크로 스위칭하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
7. 제5항에 있어서, 위성 네트워크를 더 포함하되,
   상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크, 상기 ATG 네트워크 및 상기 위성 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하도록 구성되고,
   상기 통합 무선부는 상기 비-서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터가 상기 현재 서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터에 대한 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여 상기 지상파 네트워크, 상기 ATG 네트워크 및 상기 위성 네트워크 중 하나를 새로운 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 비-서빙 네트워크를 모니터링하는 율은 상기 항공기의 상승 또는 하강 율에 따라 변하는, 통합 무선 시스템.
9. 제7항에 있어서, 상기 비-서빙 네트워크를 모니터링하는 율(rate)은 상기 제1 고도 또는 상기 제2 고도에 대한 상기 항공기의 근접성에 따라 변하는, 통합 무선 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 통합 무선부는 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로 스위칭하는 동안 각 세션을 유지하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 통합 무선부는 상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 현재 서빙 네트워크에 의해 지원되는 세션과 연관된 애플리케이션 및 서비스 요구사항을 모니터링하도록 구성되고,
    상기 통합 무선부는 상기 애플리케이션 및 서비스 요구사항과 연관된 대기 시간 공차와 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 선택하도록 구성된, 통합 무선 시스템.
12. 항공기 고도에 관계없이 항공기 상의 통신 디바이스에 무선 통신을 제공하기 위한 통합 무선부로서,
    안테나 조립체로서,
    제1 고도 아래의 지상 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 지상파 기지국을 포함하는 지상파 네트워크; 및
    제2 고도 위의 공대지(ATG) 통신 계층에서 주로 통신하도록 구성된 복수의 ATG 기지국을 포함하는 공대지(ATG) 네트워크
    와 통신을 촉진하도록 구성 가능한, 상기 안테나 조립체; 및
    상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 현재 서빙 네트워크와 비-서빙 네트워크 사이를 스위칭하도록 구성된 처리 회로부
    를 포함하는, 통합 무선부.
13. 제12항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 항공기의 고도에 기초하여 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성된, 통합 무선부.
14. 제13항에 있어서, 고도 및 위치에 기초하여 기본 네트워크를 정하는 계획 모듈을 더 포함하고, 상기 처리 회로부는 상기 비-서빙 네트워크가 상기 항공기의 현재 위치에 대한 기본 네트워크로서 식별될 때 상기 항공기의 고도에 기초하여 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 지시하도록 구성된, 통합 무선부.
15. 제12항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 지상 통신 계층, 상기 ATG 통신 계층, 및 상기 제1 고도와 제2 고도 사이에 배치된 갭 영역을 포함하는 복수의 통신 구역 각각에서 기본 네트워크를 정하도록 구성된, 통합 무선부.
16. 제15항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 지상 통신 계층, 상기 ATG 통신 계층 및 상기 갭 영역 각각에서 상기 기본 네트워크를 상기 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성된, 통합 무선부.
17. 제16항에 있어서, 상기 안테나 조립체는 상기 비-서빙 네트워크를 모니터링하도록 구성된 안테나 어레이를 포함하고, 상기 비-서빙 네트워크의 네트워크 파라미터가 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여, 상기 통합 무선부는 새로운 현재 서빙 네트워크로서 상기 비-서빙 네트워크로 스위칭하도록 구성된, 통합 무선부.
18. 제5항에 있어서, 상기 안테나 조립체는 위성 네트워크와 통신하도록 더 구성되고,
    상기 처리 회로부는 상기 지상파 네트워크, 상기 ATG 네트워크 및 상기 위성 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하도록 구성되고,
    상기 처리 회로부는 상기 비-서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터가 상기 현재 서빙 네트워크의 측정된 네트워크 파라미터에 대한 네트워크 선택 기준을 충족하는 것에 응답하여 상기 지상파 네트워크, 상기 ATG 네트워크 및 상기 위성 네트워크 중 하나를 새로운 현재 서빙 네트워크로 선택하도록 구성된, 통합 무선부.
19. 제18항에 있어서, 상기 비-서빙 네트워크를 모니터링하는 율은 상기 항공기의 상승 또는 하강 율에 따라 또는 상기 제1 고도 또는 상기 제2 고도에 대한 상기 항공기의 근접성에 따라 변하는, 통합 무선부.
20. 제12항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 현재 서빙 네트워크로부터 상기 비-서빙 네트워크로 스위칭하는 동안 각 세션을 유지하도록 구성된, 통합 무선부.
21. 제12항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 지상파 네트워크와 상기 ATG 네트워크 각각의 네트워크 파라미터를 모니터링하고, 상기 현재 서빙 네트워크에 의해 지원되는 세션과 연관된 애플리케이션 및 서비스 요구사항을 모니터링하도록 구성되고,
    상기 통합 무선부는 상기 애플리케이션 및 서비스 요구사항과 연관된 대기 시간 공차와 상기 네트워크 파라미터에 기초하여 상기 비-서빙 네트워크로의 스위칭을 선택하도록 구성된, 통합 무선부.

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