RU2684734C2 - Изменение конфигурации без помех размещенного на спутнике коммутационного элемента посредством распространяющейся синхронизации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи путем осуществления маршрутизации частотных слайсов из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения. Для этого устройство содержит аналоговый входной каскад для приема аналогового входного сигнала, содержащего пользовательские данные, и аналого-цифровой преобразователь для преобразования аналогового входного сигнала в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные. Цифровое устройство каналообразования может обрабатывать цифровые сигналы для генерации частотных слайсов пользовательских данных, а цифровой объединитель может собирать частотные слайсы для формирования выходных субполос пользовательских данных. Цифровой коммутационный элемент может маршрутизировать частотные слайсы из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения. Устройство также содержит устройство выбора схемы распределения для сообщения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения. Цифровое устройство каналообразования может принимать данные о результате выбора схемы распределения и вносить их в частотные слайсы внутри полосы со своими пользовательскими данными. Кроме того, цифровой коммутационный элемент может интерпретировать данные о результате выбора схемы распределения, внесенные в частотные слайсы, и маршрутизировать частотные слайсы согласно выбранной схеме распределения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к системам спутниковой связи и, в частности, к обработке данных ретранслятором, находящимся на спутнике системы спутниковой связи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Спутники используются во множестве различных областей, таких как навигация, связь, контроль за состоянием окружающей среды, прогнозирование погоды, вещание и т.п. Многие семьи, фирмы, правительственные организации и другие пользователи могут использовать спутники в повседневной жизни для развлечения, связи, сбора информации и других целей. В настоящее время по орбитам вокруг Земли вращаются сотни искусственных спутников, при этом каждый год запускается все больше таких спутников.

Обычный современный спутник может содержать металлическую или композитную несущую конструкцию, которая несет одну или более антенн, источник энергии, такой как солнечные элементы, и различные электронные компоненты. Электронные компоненты на спутнике могут содержать один или более ретрансляторов. Ретрансляторы могут представлять собой кластеры электронных компонентов, содержащие один или более приемников, преобразователей частоты и передатчиков. Каждый ретранслятор может быть настроен на конкретную полосу пропускания. Общая полоса пропускания спутника может быть обеспечена определенным количеством ретрансляторов.

Ретрансляторы на спутнике связи могут быть выполнены с возможностью приема многочисленных лучей линии связи «Земля-спутник» с Земли, другого спутника или других стационарных или мобильных станций посредством антенн связи типа «Земля-спутник». Каждый из принятых лучей может быть усилен и преобразован с понижением частоты для дополнительной обработки ретрансляторами. Лучи, преобразованные с понижением частоты, затем могут быть коммутированы, мультиплексированы или иным образом маршрутизированы и объединены перед преобразованием с повышением частоты и повторной передачей по линии связи типа «спутник-Земля» на Землю, другой спутник или другую стационарную или мобильную станцию посредством антенны связи типа «спутник-Земля».

Ретрансляторы на спутнике связи могут быть выполнены аналоговыми или цифровыми. Что касается аналоговых ретрансляторов, то коммутация может быть ограничена двухточечным отображением всех лучей антенны связи типа «Земля-спутник» в конкретные лучи антенны связи типа «спутник-Земля». Цифровой ретранслятор на спутнике связи может выполнять функцию ретранслятора, использующего цифровую обработку сигналов. Цифровой ретранслятор может быть выполнен с возможностью разделения полос пропускания и выделенной мощности для сигналов связи, управления ими и их контроля на борту спутника способом, который не может быть реализован с использованием аналогового ретранслятора.

Цифровой ретранслятор может переключить входы на выходы способом с высокой степенью гибкости. Некоторое количество ретрансляторов применяют коммутационный элемент, содержащий многокаскадную коммутационную сеть, такую как сеть Клоза с множеством каскадов из коммутационных элементов, через которые между входами и выходами могут быть созданы дорожки или соединения. Кроме того, некоторые из этих многокаскадных коммутационных сетей имеют неблокирующий режим (RANB) работы с

изменением конфигурации, при котором неиспользуемый вход может быть всегда соединен с неиспользуемым выходом без разрыва других существующих соединений, находящихся между входами и выходами (отсутствие блокировки), через один или более каскадов расположенных между ними коммутационных элементов, однако это может потребовать изменения конфигурации одного или более существующих соединений (реконфигурации).

В случаях, в которых изменена конфигурация соединения через многокаскадную коммутационную сеть, часто необходимо, но не является обязательным, чтобы процесс изменения конфигурации соединения не вызывал каких-либо сбоев в работе (потерю данных, «без помех» («hitless»)) в информационном потоке на протяжении всего соединения. Обычные сети осуществляют это путем установления дублирующего соединения между входом и выходом соединения (переключение без перерыва питания), однако это увеличивает сложность алгоритма, в соответствии с которым управляют сетью и соединениями через эту сеть, что является нежелательным. Кроме того, установление разрешенных дублирующих соединений нежелательно уменьшает пропускную способность коммутационной сети.

Соответственно, необходимо создать способ и устройство, решающие одну или более из вышеописанных проблем, а также возможные другие проблемы.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Иллюстративные реализации настоящего изобретения в целом направлены на создание улучшенного способа изменения конфигурации размещенного на спутнике коммутационного элемента без каких-либо потерь в информационном потоке на всем соединении (без помех) и без необходимости в установлении дублирующего соединения. Эта технология согласно иллюстративным реализациям может иногда

называться распространяющейся синхронизацией. Таким образом, иногда можно считать, что иллюстративные реализации предназначены для обеспечения изменения конфигурации без помех размещенного на спутнике коммутационного элемента посредством распространяющейся синхронизации.

В одном из аспектов иллюстративных реализаций настоящего изобретения предложено устройство, содержащее аналоговый входной каскад (AFE), аналого-цифровой преобразователь (ADC), цифровое устройство каналообразования, цифровой объединитель и цифровой коммутационный элемент, а в некоторых примерах предложенное устройство может быть выполнено в виде полезной нагрузки спутника связи. Аналоговый входной каскад (AFE) выполнен с возможностью приема аналогового входного сигнала, содержащего пользовательские данные, а аналого-цифровой преобразователь (ADC) выполнен с возможностью преобразования аналогового входного сигнала в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные. Цифровое устройство каналообразования выполнено с возможностью обработки цифровых сигналов для создания множества частотных слайсов пользовательских данных, а цифровой объединитель выполнен с возможностью сбора указанного множества частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных. Кроме того, цифровой коммутационный элемент содержит многокаскадную коммутационную сеть, выполненную с возможностью маршрутизации множества частотных слайсов для направления из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения.

В данном аспекте иллюстративных реализаций устройство также содержит устройство выбора схемы распределения, выполненное с возможностью сообщения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения. Кроме того, цифровое устройство каналообразования выполнено с

возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения во множество частотных слайсов внутри полосы со своими пользовательскими данными. Кроме того, многокаскадная коммутационная сеть выполнена с возможностью интерпретации данных о результате выбора схемы распределения, внесенных во множество частотных слайсов, и с возможностью маршрутизации указанного множества частотных слайсов для направления через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения.

В некоторых примерах устройство выбора схемы распределения содержит множество дублирующих логических блоков, выполненных с возможностью приема входных сигналов и с возможностью выдачи соответствующих данных о результате выбора схемы распределения, и избирательный логический блок, выполненный с возможностью приема соответствующих данных о результате выбора схемы распределения и с возможностью выдачи этих данных о результате выбора схемы распределения с учетом большей части соответствующих данных о результате выбора схемы распределения.

В некоторых примерах устройство дополнительно содержит запоминающее устройство для хранения конфигурации, которое выполнено с возможностью хранения множества доступных схем распределения и которое может быть выполнено отказоустойчивой. В этих примерах запоминающее устройство для хранения конфигурации (например, отказоустойчивое запоминающее устройство для хранения конфигурации) может быть выполнено с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от устройства выбора схемы распределения и, в ответ на указанный прием, сообщения данных о схеме распределения, содержащих выбранную схему распределения, для их приема многокаскадной коммутационной сетью.

В некоторых примерах цифровое устройство каналообразования может содержать логический блок для создания частотных слайсов и

блок сборки кадров. Логический блок для создания частотных слайсов может быть выполнен с возможностью генерации множества частотных слайсов пользовательских данных. Блок сборки кадров может быть выполнен с возможностью сборки множества частотных слайсов пользовательских данных в кадр с конкретной структурой для создания кадра пользовательских данных. Кроме того, блок сборки кадров может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения в кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

В некоторых дополнительных примерах многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов. В этих дополнительных примерах каждый коммутационный элемент из групп коммутационных элементов может содержать блок разборки кадров, перекрестный коммутационный элемент, логический блок для выбора схемы распределения и блок сборки кадров. Блок разборки кадров может быть выполнен с возможностью извлечения данных о результате выбора схемы распределения из кадра пользовательских данных и с возможностью разборки кадров для выработки второго множества частотных слайсов пользовательских данных. Перекрестный коммутационный элемент может быть выполнен с возможностью приема второго множества частотных слайсов от блока разборки кадров и с возможностью маршрутизации через него указанного второго множества частотных слайсов. Логический блок для выбора схемы распределения может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от блока разборки кадров и с возможностью побуждать перекрестный коммутационный элемент осуществлять маршрутизацию второго множества частотных слайсов согласно выбранной схеме распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения. Кроме того, блок сборки кадров может быть выполнен с возможностью сборки второго множества частотных слайсов, маршрутизированных через перекрестный

коммутационный элемент, в кадр с конкретной структурой для создания второго кадра пользовательских данных. Аналогично блоку сборки кадров цифрового устройства каналообразования, этот блок сборки кадров также может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения во второй кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

В некоторых примерах каждый коммутационный элемент из групп коммутационных элементов может содержать первое и второе буферные запоминающие устройства, которые по аналогии с запоминающим устройством для хранения конфигурации могут быть выполнены отказоустойчивыми. Первое буферное запоминающее устройство (например, первое отказоустойчивое буферное запоминающее устройство) может быть выполнено с возможностью хранения выбранной схемы распределения, а второе буферное запоминающее устройство (например, второе отказоустойчивое буферное запоминающее устройство) может быть выполнено с возможностью хранения другой выбранной схемы распределения из множества доступных схем распределения, причем хранение указанной другой схемы распределения во втором буферном запоминающем устройстве может быть выполняться, когда происходит маршрутизация множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, хранящейся в первом буферном запоминающем устройстве. Кроме того, многокаскадная коммутационная сеть может быть выполнена с возможностью маршрутизации последующего множества частотных слайсов других пользовательских данных согласно другой выбранной схеме распределения, хранящейся во втором буферном запоминающем устройстве. В настоящем изобретении цифровое устройство каналообразования может вносить данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на другую выбранную схему распределения, в последующее множество частотных слайсов внутри полосы со своими другими пользовательскими данными.

В некоторых примерах устройство может дополнительно содержать цифро-аналоговый преобразователь (DAC), выполненный с возможностью преобразования выходных субполос в аналоговый выходной сигнал, содержащий пользовательские данные, и аналоговый выходной каскад (ABE), выполненный с возможностью передачи аналогового выходного сигнала. В некоторых дополнительных примерах аналоговый входной каскад (AFE) может быть выполнен с возможностью приема аналогового входного сигнала, содержащего первое множество полос пропускания и первое множество интерфейсных частот, а аналоговый выходной каскад 216 (ABE) может быть выполнен с возможностью передачи аналогового выходного сигнала, содержащего второе множество полос пропускания и второе множество интерфейсных частот. В некоторых примерах устройство может быть выполнено в виде полезной нагрузки спутника связи.

Предложен способ, согласно которому принимают аналоговый входной сигнал, содержащий пользовательские данные, преобразовывают аналоговый входной сигнал в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные, собирают цифровые сигналы для создания множества частотных слайсов пользовательских данных, собирают указанное множество частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных, маршрутизируют указанное множество частотных слайсов через цифровой коммутационный элемент, содержащий многокаскадную коммутационную сеть, между обработкой цифровых сигналов и сборкой указанного множества частотных слайсов, маршрутизируемого через многокаскадную коммутационную сеть, согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения, и сообщают данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения, причем обработка цифровых сигналов включает прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение в указанное множество частотных слайсов

внутри полосы со своими пользовательскими данными, а маршрутизация указанного множества частотных слайсов содержит интерпретацию данных о результате выбора схемы распределения, внесенных в указанное множество частотных слайсов, и маршрутизацию указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения.

Предложен способ, согласно которому сообщение данных о результате выбора схемы распределения включает прием входного сигнала во множестве дублирующих логических блоков и выдачу из него соответствующих данных о результате выбора схемы распределения, а также прием соответствующих данных о результате выбора схемы распределения в избирательном логическом блоке и выдачу данных из него, причем данные о результате выбора схемы распределения учитывают большую часть соответствующих данных о результате выбора схемы распределения. Способ дополнительно включает этапы, согласно которым сохраняют множество доступных схем распределения в запоминающем устройстве для хранения конфигурации и принимают данные о результате выбора схемы распределения в запоминающем устройстве для хранения конфигурации и, в ответ на указанный прием, сообщают данные о схеме распределения, содержащие выбранную схему распределения, для их приема многокаскадной коммутационной сетью. В предложенном способе обработка цифровых сигналов включает генерацию множества частотных слайсов пользовательских данных и сборку указанного множества частотных слайсов пользовательских данных в кадр с конкретной структурой для создания кадра пользовательских данных, причем указанная сборка в кадр включает прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение в кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

Предложен способ, согласно которому многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем маршрутизация

множества частотных слайсов для каждого коммутационного элемента из групп коммутационных элементов включает извлечение данных о результате выбора схемы распределения из кадра пользовательских данных и разборку кадра для выработки второго множества частотных слайсов пользовательских данных, маршрутизацию указанного второго множества частотных слайсов через перекрестный коммутационный элемент, осуществление маршрутизации перекрестным коммутационным элементом указанного второго множества частотных слайсов согласно выбранной схеме распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения, и сборку указанного второго множества частотных слайсов, маршрутизированных через перекрестный коммутационный элемент, в кадр с конкретной структурой для создания второго кадра пользовательских данных, причем указанная сборка в кадр включает прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение во второй кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

Предложен способ, согласно которому многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем маршрутизация указанного множества частотных слайсов для каждого коммутационного элемента из групп коммутационных элементов включает сохранение выбранной схемы распределения в первом буферном запоминающем устройстве и сохранение другой выбранной схемы распределения из множества доступных схем распределения, во втором буферном запоминающем устройстве, причем хранение указанной другой выбранной схемы распределения во втором буферном запоминающем устройстве выполняется, когда происходит маршрутизация указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, хранящейся в первом буферном запоминающем устройстве, причем способ дополнительно включает маршрутизацию последующего множества частотных слайсов других пользовательских данных через многокаскадную

коммутационную сеть согласно указанной другой выбранной схеме распределения, хранящейся во втором буферном запоминающем устройстве, при этом данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на указанную другую выбранную схему распределения, внесены в последующее множество частотных слайсов внутри полосы со своими другими пользовательскими данными.

Предложен способ, исполняемый устройством, выполненным в виде полезной нагрузки спутника связи. Способ дополнительно включает этап, согласно которому преобразуют выходные субполосы в аналоговый выходной сигнал, содержащий пользовательские данные, и передают аналоговый выходной сигнал. В предложенном способе прием аналогового входного сигнала включает прием аналогового входного сигнала, содержащего первое множество полос пропускания и первое множество интерфейсных частот, причем передача аналогового выходного сигнала включает передачу аналогового выходного сигнала, содержащего второе множество полос пропускания и второе множество интерфейсных частот.

В других аспектах иллюстративных реализаций предложен способ. Признаки, функции и преимущества, описанные в настоящем документе, могут быть достигнуты независимо друг от друга в различных иллюстративных реализациях или могут быть объединены еще в одних иллюстративных реализациях, дополнительные сведения о которых можно найти по ссылке на приведенные далее раздел «Осуществление изобретения» и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описав иллюстративные реализации настоящего изобретения в общих терминах, далее будет приведена ссылка на прилагаемые чертежи, которые не обязательно выполнены в масштабе.

На фиг. 1 показана спутниковая система связи согласно иллюстративным реализациям настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан ретранслятор, который может быть установлен на борту спутника системы спутниковой связи, согласно иллюстративным реализациям.

На фиг. 3 и 4 показаны конструкции, которые в некоторых иллюстративных реализациях могут соответствовать различным компонентам ретранслятора, показанного на фиг. 2.

На фиг. 5 показана блок-схема, содержащая различные операции в способе согласно аспектам иллюстративных реализаций.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые реализации настоящего изобретения будут описаны далее подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые варианты реализации настоящего изобретения, но не все из них. В действительности различные реализации настоящего изобретения могут быть реализованы во множестве различных форм, при этом их не следует толковать так, что они ограничены реализациями, описанными в настоящем документе, скорее эти иллюстративные реализации приведены с тем, чтобы настоящее документ был полным и обстоятельным, а также с тем, чтобы он полностью передавал объем настоящего изобретения специалистам в данной области техники. Схожие ссылочные обозначения относятся к схожим элементам во всем документе.

Иллюстративные реализации настоящего изобретения направлены на обработку данных ретранслятором на спутнике. Как описано в настоящем документе, термин «спутник» может быть использован без потери общности и может содержать релейные и распределительные устройства других типов, которые в различных примерах могут быть расположены на наземном или бортовой мобильной платформе (например, наземном транспортном средстве, воздушный летательный

аппарат, космический летательный аппарат, водный аппарат). Таким образом, несмотря на то, что система связи согласно иллюстративным реализациям может быть показана и описана таким образом, что она содержит один или более «спутников», этот термин может быть использован в более широком смысле, включающем одно или более релейных и распределительных устройств.

На фиг. 1 показана система 100 спутниковой связи в соответствии с одной из иллюстративных реализаций настоящего изобретения. Как показано на чертеже, спутниковая система связи может содержать спутник 102, выполненный с возможностью обеспечения обмена данными между наземными станциями 104, 106. В других примерах спутник может быть выполнен с возможностью обеспечения обмена данными между любым сочетанием из любого количества наземных станций, других спутников или других стационарных или мобильных станций, находящихся на вращающемся астрономическом объекте, таком как Земля, или над ним, или среди такого любого сочетания.

Спутник 102 может содержать корпус 108, на котором могут быть установлены одна или более антенн 110, солнечные панели 112 и т.п. Антенны могут быть выполнены с возможностью приема лучей 114 линии связи типа «Земля-спутник», например от наземной станции 104 (или другого передатчика), и с возможностью передачи лучей 116 линии связи «спутник-Земля», например, на другую наземную станцию 106 (или другой приемник). Антенны могут иметь любое количество различных типов, подходящих для использования на спутнике 102. Примеры подходящих типов антенн содержат цифровые или аналоговые антенны для формирования лучей, имеющих любое количество передающих или приемных элементов с независимой адресацией. Кроме того, подходящие примеры антенн этих типов содержат сферические антенны для формирования сфокусированного луча, многолучевые облучающие антенны, антенны с решеткой прямого излучения, зеркальные антенны с фазированной решеткой и т.п.

Корпус 108 спутника 102 может содержать различные электронные компоненты, выполненные с возможностью обработки лучей 114 линии связи типа «Земля-спутник», принятых посредством антенн 110, и с возможностью генерирования лучей 116 линии связи типа «спутник-Земля» для передачи посредством антенн. При этом корпус может содержать полезную нагрузку, содержащую один или более ретрансляторов, выполненных с возможностью коммутации и субканальной маршрутизации лучей линии связи типа «Земля-спутник» в лучи линии связи типа «спутник-Земля».

Солнечные панели 112, скрепленные с корпусом 108, могут представлять собой один из примеров источника энергии для обеспечения энергии питания для приведения в действие различных электронных компонентов, находящихся в корпусе. В некоторых примерах спутник 102 может содержать элемент питания, находящийся в корпусе, или может использовать один или более других источников энергии или различных комбинаций источников энергии для обеспечения энергии питания для приведения в действие электронных устройств, находящихся в корпусе.

На фиг. 2 показана структурная схема ретранслятора 200, который в некоторых примерах может соответствовать ретранслятору, установленному в полезной нагрузке спутника, такого как спутник 102, показанный на фиг. 1. Ретранслятор содержит некоторое количество компонентов, выполненных с возможностью исполнения операций для выполнения операций ретранслятора. Однако следует понимать, что то, что показано на фиг. 2, не означает введение физических или конструктивных ограничений для иллюстративных реализаций ретранслятора. При этом ретранслятор может содержать другие компоненты в дополнение к одному или более из компонентов, показанных на фиг. 2, и/или вместо них. В некоторых иллюстративных реализациях может отсутствовать необходимость в некоторых

компонентах. Кроме того, следует понимать, что операции некоторых из компонентов могут быть функционально объединены или разделены между одним или более компонентами в различных иллюстративных реализациях.

Как показано на чертеже, ретранслятор 200 может содержать множество ретрансляционных слоев 202, которые соединены с соединительной платой 204, выполненной с возможностью обеспечения соединения для обмена цифровыми сигналами между ретрансляционными слоями и среди них, и которые в некоторых примерах могут быть реализованы в виде части корпуса, выполненной таким образом, что она содержит ретрансляционные слои. В некоторых примерах ретрансляционные слои могут быть реализованы на соответствующих монтажных платах, которые могут быть вставлены в соединительную плату для соединения вместе ретрансляционных слоев посредством этой соединительной платы. При этом ретрансляционные слои могут быть реализованы в виде модульных конструктивных блоков, а различные версии ретранслятора могут обеспечивать различную производительность обработки путем соединения подходящего количества ретрансляционных слоев с соединительной платой.

Как описано ниже, каждый из ретрансляционных слоев может содержать некоторое количество компонентов. Эти компоненты могут быть реализованы любым количеством из различных способов. В некоторых примерах компоненты ретрансляционного слоя могут быть реализованы посредством схемы, скрепленной с монтажной платой ретрансляционного слоя. Эта схема может состоять из совокупности электронных схем, некоторые из которых могут быть собраны в виде интегральной схемы или множества соединенных между собой интегральных схем (интегральную схему иногда в более общем виде называют «чипом»). Интегральная схема или интегральные схемы соответственно может или могут содержать любое количество из различных типов аналоговых, цифровых и/или комбинированных

(аналоговых и цифровых) интегральных схем. Примеры подходящих типов интегральных схем содержат процессор общего назначения, ассоциативное запоминающее устройство, процессор для цифровой обработки сигналов (DSP), специализированную интегральную схему (ASIC), логическую матрицу с программированием в условиях эксплуатации (FPGA), любое подходящее программируемое логическое устройство, логическую схему на дискретных компонентах или транзисторную логическую схему, дискретные аппаратные средства или их любое сочетание.

Далее более подробно будет описан ретрансляционный слой 202 из ретрансляционных слоев в ретрансляторе 200. Следует понимать, что каждый из других ретрансляционных слоев может быть реализован аналогичным образом, при этом ретрансляционные слои могут иметь идентичные аппаратные конфигурации. Как показано на чертеже, ретрансляционный слой 202 может содержать аналоговую часть 206 и часть 208 для цифровой обработки данных. Ниже описаны различные компоненты и функциональные возможности аналоговой части и цифровой части. Другие возможные компоненты и функциональные возможности описаны в заявке, на которую выше приведена ссылка.

Аналоговая часть 206 может в свою очередь содержать один или более каждого из некоторого количества компонентов, содержащих аналоговый входной каскад 210 (AFE), аналого-цифровой преобразователь (ADC) 212, цифро-аналоговый преобразователь 214 (DAC) и аналоговый выходной каскад 216 (ABE). Аналоговый входной каскад (AFE) может быть выполнен с возможностью приема аналогового входного сигнала, содержащего пользовательские данные, и может принимать эти аналоговый входной сигнал от одной или более приемных антенн 218. Эти приемные антенны могут иногда называться антеннами связи типа «Земля-спутник» и могут содержать любое подходящее количество антенн любого подходящего типа на спутнике, выполненных с возможностью приема лучей линии связи типа «Земля-спутник»

пользовательских данных в качестве аналогового входного сигнала для аналогового входного каскада. Кроме того, аналого-цифровой преобразователь (ADC) может быть выполнен с возможностью преобразования этого аналогового входного сигнала в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные, для обработки частью 208 для цифровой обработки данных.

Часть 208 для цифровой обработки данных может содержать один или более каждого из некоторого количества компонентов, содержащих цифровое устройство 220 каналообразования, выполненное с возможностью обработки цифровых сигналов, выданных аналого-цифровым преобразователем 212 (ADC), для создания множества частотных слайсов пользовательских данных, и цифровой объединитель 222, выполненный с возможностью сбора частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных для обработки цифро-аналоговым преобразователем 214 (DAC) и аналоговым выходным каскадом 216 (ABE). Кроме того, часть для цифровой обработки данных, соединенная с цифровым устройством каналообразования и цифровым объединителем и расположенная между ними, может содержать цифровой коммутационный элемент 224, выполненный с возможностью маршрутизации частотных слайсов, сгенерированных цифровым устройством каналообразования, для направления на цифровой объединитель. Цифровой коммутационный элемент также может быть выполнен с возможностью маршрутизации частотных слайсов, сгенерированных своим цифровым устройством каналообразования, для направления на цифровые объединители, находящиеся на других ретрансляционных слоях 202. Аналогичным образом, цифровой коммутационный элемент может быть выполнен с возможностью маршрутизации частотных слайсов, сгенерированных цифровыми устройствами каналообразования на других ретрансляционных слоях, для направления на свой цифровой объединитель.

Цифро-аналоговый преобразователь 214 (DAC) может быть выполнен с возможностью приема выходных субполос от цифрового объединителя 222 и с возможностью их преобразования в аналоговый выходной сигнал, содержащий пользовательские данные. Аналоговый выходной каскад 216 (ABE) может быть выполнен с возможностью передачи аналогового выходного сигнала посредством одной или более передающих антенн 226. Эти передающие антенны иногда могут называться антеннами связи типа «спутник-Земля» и могут содержать любое подходящее количество антенн любого подходящего типа на спутнике, выполненных с возможностью передачи аналогового выходного сигнала из аналогового выходного каскада в виде лучей линии связи типа «спутник-Земля».

Аналоговая часть 206 и часть 208 для цифровой обработки данных могут быть выполнены с возможностью обеспечения обработки пользовательских данных в пределах непрерывной совокупности частот, составляющих конкретную полосу пропускания, причем эти частоты иногда называются интерфейсными частотами. В некоторых примерах полоса пропускания (и, соответственно, интерфейсные частоты) могут быть произвольным образом разделены на множество частей, каждая из которых может сама по себе представлять полосу пропускания (для множества полос пропускания, на которых перекрываются соответствующие интерфейсные частоты). Что касается аналогового входного каскада 210 (AFE), то полоса пропускания и интерфейсные частоты или части полосы пропускания и интерфейсные частоты, на которые может быть разделена эта полоса пропускания, могут иногда называться соответственно как одна или более первых полос пропускания и первые интерфейсные частоты. Кроме того, что касается аналогового выходного каскада 216 (ABE), то полоса пропускания или полосы пропускания и интерфейсные частоты могут иногда называться соответственно как одна или более вторых полос пропускания и вторые интерфейсные частоты.

В некоторых примерах аналоговая часть 206 может быть выборочно настроена на различные вторые полосы пропускания / интерфейсные частоты и/или различные вторые полосы пропускания / интерфейсные частоты без изменения своей аппаратной конфигурации или аппаратной конфигурации своего аналогового входного каскада 210 (AFE) и/или аналогового выходного каскада 216 (ABE). Например, аналоговая часть может быть выборочно настроена на первую полосу пропускания и/или вторую полосу пропускания в 500 МГц, 250 МГц, 125 МГц или другие полосы пропускания, или сочетания полос пропускания, а также на любое количество различных интерфейсных частот, перекрывающих настроенную полосу пропускания. Что касается, например, первой полосы пропускания и/или второй полосы пропускания в 500 МГц, то аналоговая часть может быть выборочно настроена на первую интерфейсную частоту и/или вторую интерфейсную частоту, имеющие любое значение из 83-583 МГц, 750-1250 МГц и 1416-1916 МГц, или на другие интерфейсные частоты, перекрывающие полосу пропускания в 500 МГц. Кроме того, согласно этому примеру, аналоговая часть может быть выборочно выполнена с возможностью приема полосы пропускания и интерфейсных частот, которые ее перекрывают в любых из некоторого количества различных частей, таких как одна часть в 500 МГц (одна первая полоса пропускания), две части в 250 МГц (две первые полосы пропускания), часть в 250 МГц и две части в 125 МГц (три первые полосы пропускания), четыре части в 125 МГц или т.п.

В некоторых более частных примерах аналоговая часть 206 и часть 208 для цифровой обработки данных могут быть выполнены с возможностью обеспечения обработки интерфейсных частот, перекрывающих N единиц частоты (например, МГц) полосы пропускания. В этих примерах аналоговый входной каскад 210 (AFE) может содержать n входных портов, а аналоговый выходной каскад 216 (ABE) может содержать т выходных портов, причем пит могут иметь одно и то же значение или разные значения. Кроме того, в данном документе аналоговая часть может обеспечивать возможность гибкого выбора

полос пропускания и/или интерфейсных частот для п входных портов и т выходных портов.

В дополнение к вышеописанным примерам, N единиц частоты (например, МГц) полосы пропускания может быть произвольным образом разделено на n входных портов аналогового входного каскада 210 (AFE) и может быть аналогичным образом произвольно разделено на m выходных портов аналогового выходного каскада 216 (ABE). Таким образом, каждый из n входных портов может обеспечивать N/n единиц частоты полосы пропускания, а каждый из m выходных портов может обеспечивать N/m единиц частоты полосы пропускания. Каждый из n входных портов может быть выполнен с возможностью обеспечения одной и той же полосы пропускания или другой полосы пропускания, как и каждый из m выходных портов. Таким образом, в одном из примеров, в котором аналоговая часть 206 и часть 208 цифровой обработки выполнены с возможностью обеспечения обработки для полосы пропускания в 500 МГц, аналоговая часть может содержать один входной порт на 500 МГц (n=1) и один выходной порт на 500 МГц (m=1). В других примерах аналоговая часть может содержать два входных порта на 250 МГц (n=2) и два выходных порта на 250 МГц (m=2), четыре входных порта на 125 МГц (n=4) и четыре выходных порта на 125 МГц (m=4) или другое количество входных портов и выходных портов, причем общая полоса пропускания всех входных портов составляет 500 МГц, а общая полоса пропускания всех выходных портов составляет 500 МГц.

В части 208 для цифровой обработки данных устройство 220 каналообразования может быть выполнено с возможностью обработки цифровых сигналов, извлеченных из аналогового входного сигнала, для генерации частотных слайсов, которые цифровой коммутационный элемент 224 может в дальнейшем маршрутизировать из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель 222. Примеры подходящих типов цифровых коммутационных элементов содержат

перекрестный коммутационный элемент, многокаскадную коммутационную сеть или т.п. Перекрестный коммутационный элемент может иногда называться координатным коммутационным элементом, координатным коммутатором или матричным коммутационным элементом, а в некоторых примерах перекрестный коммутационный элемент может быть реализован в виде узла из отдельных коммутационных элементов, расположенных в матрице.

Многокаскадная коммутационная сеть может содержать группы коммутационных элементов (например, перекрестные коммутационные элементы), расположенных во множестве каскадов, например в многокаскадной коммутационной сети. Как показано далее в некоторых примерах, цифровой коммутационный элемент 224 может содержать многокаскадную коммутационную сеть, такую как сеть Клоза, с коммутационными элементами 228 входного каскада, коммутационными элементами 230 среднего каскада и коммутационными элементами 232 выходного каскада. В некоторых примерах коммутационные элементы различных каскадов могут просто называться как входные коммутационные элементы, средние коммутационные элементы и выходные коммутационные элементы. В ретрансляционном слое 202 и через ретрансляционные слои частотные слайсы пользовательских данных могут быть маршрутизированы коммутационными элементами входного каскада из цифрового устройства 220 каналообразования на коммутационные элементы среднего каскада, из коммутационных элементов среднего каскада на коммутационные элементы выходного каскада, а также из коммутационных элементов выходного каскада на цифровой объединитель 222.

Частотные слайсы пользовательских данных, маршрутизированные на коммутационные элементы различных каскадов ретрансляционного слоя 202 или из них, могут быть маршрутизированы в ретрансляторе, а также через соединительную плату 204 на другие ретрансляционные слои или из них. Таким образом, например, коммутационные элементы

228 входного каскада ретрансляционного слоя могут быть выполнены с возможностью маршрутизации частотных слайсов для направления из цифрового устройства 220 каналообразования на коммутационные элементы среднего каскада 230 в ретрансляционном слое и через соединительную плату на коммутационные элементы среднего каскада других ретрансляционных слоев. Коммутационные элементы среднего каскада могут быть выполнены с возможностью маршрутизации частотных слайсов для направления из коммутационных элементов входного каскада в ретрансляционном слое и через соединительную плату из коммутационных элементов входного каскада других ретрансляционных слоев, а также с возможностью маршрутизации этих частотных слайсов для направления на коммутационные элементы 232 выходного каскада в ретрансляционном слое и через них на коммутационные элементы выходного каскада других ретрансляционных слоев. Кроме того, коммутационные элементы выходного каскада могут быть выполнены с возможностью маршрутизации частотных слайсов для направления из коммутационных элементов среднего каскада в ретрансляционном слое и через соединительную плату из коммутационных элементов среднего каскада других ретрансляционных слоев, а также с возможностью маршрутизации этих частотных слайсов для направления на цифровой объединитель 222.

В некоторых примерах цифровой коммутационный элемент 224 может быть выполнен с возможностью маршрутизации частотных слайсов пользовательских данных для направления из цифрового устройства 220 каналообразования на цифровой объединитель 222 неблокирующим способом с изменением конфигурации (RANB). При этом, частотные слайсы, обеспеченные на любом входе в цифровой коммутационный элемент, могут быть маршрутизированы цифровым коммутационным элементом на любой вход цифрового объединителя, однако это может потребовать изменения конфигурации одного или более существующих соединений между цифровым устройством каналообразования и цифровым объединителем посредством цифрового

коммутационного элемента. В некоторых примерах цифровой коммутационный элемент может быть реализован таким образом, что любой неиспользуемых вход на коммутационных элементах 228 входного каскада может быть соединен с любым неиспользуемым выходом на коммутационных элементах 232 выходного каскада для маршрутизации частотных слайсов для направления из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель при наличии необходимости в изменении конфигурации существующих соединений или без такой необходимости.

Как пояснено в приведенном выше разделе «Уровень техники», в случаях, в которых изменена конфигурация соединения через многокаскадную коммутационную сеть, обычные сети устанавливают дублирующее соединение между входом и выходом соединения (переключение без перерыва питания). Однако это увеличивает сложность алгоритма, в соответствии с которым управляют сетью и соединениями в этой сети, и уменьшает нагрузку на сеть, что является нежелательным. Таким образом, иллюстративные реализации настоящего изобретения обеспечивают улучшенный способ (распространенная синхронизацию) изменения конфигурации цифрового коммутационного элемента 224 (размещен на спутнике коммутационный элемент) без каких-либо потерь при осуществлении связи посредством соединения (без помех) и без необходимости в дублирующем соединении.

В соответствии с иллюстративными реализациями траектории или соединения во всей многокаскадной коммутационной сети цифрового коммутационного элемента 224 могут быть определены посредством схем распределения. В частности, например, схема распределения может определять карты распределения информационного потока через каждый (например, от входов к выходам каждого) из коммутационных элементов 228 входного каскада, коммутационных элементов 230 среднего каскада и коммутационных элементов 232 выходного каскада в

многокаскадной коммутационной сети. Может иметься множество доступных схем распределения, на каждую из которых указывают данные о результате выбора схемы распределения. Например, данные о результате выбора схемы распределения могут содержать одиночный бит, который указывает на одну из двух схем распределения (например, бит 0 = схема А распределения, бит 1 = схема В распределения), два бита, которые указывают на схемы распределения в количестве от одной до четырех (например, биты 00 = схема А распределения, биты 01 = схема В распределения, биты 10 = схема С распределения, биты 11 = схема D распределения) или т.п.

Кроме того, в соответствии с иллюстративными реализациями, многокаскадная коммутационная сеть цифрового коммутационного элемента 224 может быть выполнена с возможностью маршрутизации частотных слайсов для направления из цифрового устройства 220 каналообразования на цифровой объединитель 222 согласно любой выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения. При этом, ретрансляционный слой 202 может дополнительно содержать устройство 234 выбора схемы распределения, выполненное с возможностью сообщения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения из множества схем распределения, и запоминающее устройство 236 для хранения конфигурации, выполненное с возможностью хранения множества доступных схем распределения. Цифровое устройство каналообразования может быть выполнено с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения во множество частотных слайсов внутри полосы со своими пользовательскими данными. Запоминающее устройство для хранения конфигурации может быть выполнено с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от устройства выбора схемы распределения и, в ответ на указанный прием, сообщения данных о схеме распределения, содержащих выбранную схему распределения, для их приема многокаскадной коммутационной сетью. Кроме того,

многокаскадная коммутационная сеть может быть выполнена с возможностью интерпретации данных о результате выбора схемы распределения, внесенной в частотные слайсы, и с возможностью маршрутизации частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения.

На фиг. 3 и 4 показаны конструкции, которые в некоторых иллюстративных реализациях настоящего изобретения могут соответствовать различным компонентам ретранслятора, показанного на фиг. 2. Эти примеры будут описаны в контексте двух доступных схем распределения, называемых схемами распределения А и В, хотя следует понимать, что иллюстративные реализации настоящего изобретения могут сопровождаться более чем двумя схемами распределения.

На фиг. 3 показана конструкция 300, которая в некоторых примерах может соответствовать устройству 234 выбора схемы распределения и запоминающему устройству 236 для хранения конфигурации, показанным на фиг. 2. Как показано на чертеже, конструкция может содержать устройство 302 выбора схемы распределения (например, устройство 234 выбора схемы распределения), выполненное с возможностью сообщения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения из множества схем распределения. Устройство выбора схемы распределения может быть соединено с запоминающим устройством 304 для хранения конфигурации (например, запоминающим устройством 236 для хранения конфигурации), выполненным с возможностью хранения множества доступных схем распределения, показанных, например, в виде схемы А 306а распределения и схемы В 306b распределения.

В некоторых примерах конструкция 300 может использовать некоторое количество конструктивных приемов, предназначенных для увеличения прочности этой конструкции для использования на борту

спутника связи, развернутого в неблагоприятной окружающей среде космоса. Как показано на чертеже, устройство 302 выбора схемы распределения может быть выполнено отказоустойчивым, а в некоторых примерах оно может содержать множество дублирующих логических блоков, таких как Т-триггеры (иначе, триггеры со счетным входом («Т flip-flops»)) 308, соединенные с избирательным логическим блоком 310. Запоминающее устройство для хранения конфигурации может представлять собой отказоустойчивое запоминающее устройство для хранения конфигурации, которое содержит один или более защитных механизмов 312 для схем распределения, хранящихся в этих запоминающих устройствах, например защищенные запоминающие устройства с обнаружением и исправлением ошибок (EDAC), логический блок со встроенным самотестированием (BIST) или т.п.

Т-триггеры 308 могут быть выполнены с возможностью приема входных сигналов (например, тактового импульса схемы распределения), которые указывают на необходимую схему распределения, и с возможностью выдачи соответствующих данных о результате выбора схемы распределения. Избирательный логический блок 310 может быть выполнен с возможностью приема соответствующих данных о результате выбора схемы распределения и с возможностью выдачи этих данных о результате выбора схемы распределения с учетом большей части соответствующих данных о результате выбора схемы распределения. Как указано выше, в некоторых примерах данные о результате выбора схемы распределения могут содержать одиночный бит, который указывает на одну из двух схем распределения (например, бит 0 = схема А распределения, бит 1 = схема В распределения), два бита, которые указывают на схемы распределения в количестве от одной до четырех (например, биты 00 = схема А распределения, биты 01 = схема В распределения, биты 10 = схема С распределения, биты 11 = схема D распределения) или т.п. Избирательный логический блок может выдавать данные о результате выбора схемы распределения на цифровое устройство каналообразования, приведенное выше и

описанное более подробно далее по тексту. Избирательный логический блок также может выдавать данные о результате выбора схемы распределения на запоминающее устройство 304 для хранения конфигурации и мультиплексор 314, соединенный с выходом запоминающего устройства для хранения конфигурации. В ответ запоминающее устройство для хранения конфигурации может выдавать схемы распределения А и В 306а, 306b на мультиплексор, который может выбирать и выдавать данные о схеме распределения, содержащие одну выбранную схему распределения из схем распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения. Эти данные о схеме распределения могут быть сообщены с использованием многокаскадной коммутационной сети цифрового коммутационного элемента, как указано выше и описано более подробно ниже.

На фиг. 4 показана конструкция 400, содержащая один или более каждого объекта из соединительной платы 402, цифрового устройства 404 каналообразования, цифрового объединителя 406 и цифрового коммутационного элемента 408 ретрансляционного слоя, который в некоторых примерах может соответствовать соответствующему одному из соединительной платы 204, цифрового устройства 220 каналообразования, цифрового объединителя 222 и цифрового коммутационного элемента 224, показанных на фиг. 2. Как показано на чертеже, цифровой коммутационный элемент может содержать многокаскадную коммутационную сеть, такую как сеть Клоза, с коммутационными элементами 410 входного каскада (например, коммутационными элементами 228 входного каскада), коммутационными элементами 412 среднего каскада (например, коммутационными элементами 230 среднего каскада) и коммутационными элементами 414 выходного каскада (например, коммутационными элементами 232 выходного каскада). Затем в ретрансляционном слое и через ретрансляционные слои посредством соединительной платы частотные слайсы пользовательских данных могут быть маршрутизированы

коммутационными элементами входного каскада из цифрового устройства каналообразования на коммутационные элементы среднего каскада, из коммутационных элементов среднего каскада на коммутационные элементы выходного каскада и из коммутационных элементов выходного каскада на цифровой объединитель.

Как показано на фиг. 4, цифровое устройство 404 каналообразования, например, может содержать логический блок 418 для создания частотных слайсов, блок 420 сборки кадров и блок 422 выбора схемы распределения. Блок для создания частотных слайсов может быть выполнен с возможностью создания множества частотных слайсов пользовательских данных. Блок сборки кадров, показанный на фиг. 4 в виде передающего (Тх) блока сборки кадров, может быть выполнен с возможностью сборки множества частотных слайсов пользовательских данных в кадр с конкретной структурой для создания кадра пользовательских данных (а также многочисленных кадров в некоторых примерах). Логический блок для выбора схемы распределения может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения, например, от устройства выбора схемы распределения (например, устройства 234 выбора схемы распределения) и с возможностью передачи данных о результате выбора схемы распределения в блок сборки кадров для внесения их в кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными (например, кадр).

В некоторых примерах цифровое устройство 404 каналообразования может также содержать параллельно-последовательный преобразователь, который показан на фиг. 4 в виде Тх параллельно-последовательного и последовательно-параллельного преобразователя 424 (SERDES). Параллельно-последовательный преобразователь может быть выполнен с возможностью параллельно-последовательного преобразования пользовательских данных или их преобразования иным образом из параллельной формы в последовательную форму для передачи с использованием

многокаскадной коммутационной сети 408. Как использовано в настоящем документе, термин «параллельно-последовательный и последовательно-параллельный преобразователь (SERDES)» может означать, что последовательно-параллельный преобразователь имеет функциональные возможности параллельно-последовательного преобразователя и последовательно-параллельного преобразователя, а в некоторых примерах компонент с обеими такими функциональными возможностями может быть реализован в виде последовательно-параллельного преобразователя.

В многокаскадной коммутационной сети 408 каждый из ее коммутационных элементов 410 входного каскада, коммутационных элементов 412 среднего каскада и коммутационных элементов 414 выходного каскада может содержать последовательно-параллельный преобразователь 426, блок 428 разборки кадров, перекрестный коммутационный элемент 430, логический блок 432 для выбора схемы распределения, блок 434 сборки кадров и параллельно-последовательный преобразователь 436. В коммутационном элементе входного каскада последовательно-параллельный преобразователь, показанный на фиг. 4 в виде приемного (Rx) параллельно-последовательного и последовательно-параллельного преобразователя (SERDES), может быть выполнен с возможностью последовательно-параллельного преобразования пользовательских данных из цифрового устройства 404 каналообразования или с возможностью их преобразования иным образом из их последовательной формы обратно в параллельную форму. Блок разборки кадров (показан на фиг. 4 в виде Rx блока разборки кадров) может быть выполнен с возможностью извлечения данных о результате выбора схемы распределения из кадра пользовательских данных и с возможностью разборки кадров для выработки второго множества частотных слайсов пользовательских данных.

Что касается коммутационного элемента входного каскада, то перекрестный коммутационный элемент 430 может быть выполнен с возможностью приема второго множества частотных слайсов от блока разборки кадров 428 и с возможностью маршрутизации через него указанного второго множества частотных слайсов, например от любого входного порта из множества входных портов в любой выходной порт из множества выходных портов. Логический блок 432 для выбора схемы распределения может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от блока разборки кадров и с возможностью побуждать перекрестный коммутационный элемент осуществлять маршрутизацию второго множества частотных слайсов от своего входа на свой выход согласно выбранной схеме распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения. Блок 434 сборки кадров может быть выполнен с возможностью сборки второго множества частотных слайсов, маршрутизированных через перекрестный коммутационный элемент, в кадр с конкретной структурой для создания второго кадра пользовательских данных. Кроме того, блок сборки кадров может быть выполнен с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения (от логического блока для выбора схемы распределения) и их внесения во второй кадр внутри полосы с пользовательскими данными. Кроме того, параллельно-последовательный преобразователь 436 затем может снова осуществлять параллельно-последовательное преобразование второго кадра пользовательских данных или его преобразование иным образом из параллельной формы в последовательную форму для передачи на коммутационные элементы в следующем каскаде в многокаскадной коммутационной сети 408, а именно на коммутационные элементы 412 среднего каскада. Коммутационные элементы среднего каскада могут содержать схожие компоненты, которые функционируют аналогично компонентам, описанным выше в отношении коммутационных элементов 410 входного каскада, и которые могут маршрутизировать кадры пользовательских данных на последний каскад коммутационных элементов, а именно

коммутационных элементов 414 выходного каскада. Кроме того, из коммутационных элементов выходного каскада кадры пользовательских данных могут быть переданы на цифровой объединитель 406. В некоторых примерах блок сборки кадров каждого коммутационного элемента выходного каскада может и не вносить данные о результате выбора схемы распределения обратно в кадр, поскольку данные о результате выбора схемы распределения могут и не быть необходимы для цифрового объединителя.

Кроме того, как показано на фиг. 4, каждый из коммутационных элементов 410 входного каскада, коммутационных элементов 412 среднего каскада и коммутационных элементов 414 выходного каскада может содержать первое и второе буферные запоминающие устройства 438а, 438b, которые в некоторых примерах могут представлять собой отказоустойчивые буферные запоминающие устройства. Эти буферные запоминающие устройства могут выполнять функцию по реализации множественной буферизации схем распределения из доступных схем распределения для облегчения маршрутизации многокаскадной коммутационной сетью 408 различных кадров пользовательских данных согласно различным схемам распределения. При этом первое буферное запоминающее устройство может быть выполнено с возможностью хранения выбранной схемы распределения. Второе буферное запоминающее устройство может быть выполнено с возможностью хранения другой выбранной схемы распределения из множества доступных схем распределения. В настоящем изобретении другая выбранная схема распределения может быть сохранена во втором буферном запоминающем устройстве по мере маршрутизации указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, хранящейся в первом буферном запоминающем устройстве. Многокаскадная коммутационная сеть в дальнейшем может быть выполнена с возможностью маршрутизации последующего множества частотных слайсов других пользовательских данных согласно другой выбранной схеме

распределения, хранящейся во втором буферном запоминающем устройстве, при этом цифровое устройство каналообразования вносит данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на другую выбранную схему распределения, в последующее множество частотных слайсов внутри полосы с другими пользовательскими данными.

На выходе многокаскадной коммутационной сети 408 цифровой объединитель 406 может содержать последовательно-параллельный преобразователь 440, блок 442 разборки кадров и логический блок 444 для сбора частот. Цифровой объединитель может принимать пользовательские данные в кадре и в последовательной форме. Последовательно-параллельный преобразователь может быть выполнен с возможностью последовательно-параллельного преобразования пользовательских данных из многокаскадной коммутационной сети, а блок разборки кадров может быть выполнен с возможностью очередной разборки кадров для выработки частотных слайсов пользовательских данных. Логический блок для сбора частот может быть выполнен с возможностью сбора частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных. Кроме того, эти выходные субполосы могут быть переданы, например, на цифро-аналоговый преобразователь (DAC) (например, цифро-аналоговый преобразователь 214) и аналоговый выходной каскад 216 (ABE) (например, аналоговый выходной каскад 216 (ABE)), например способом, описанным выше в отношении фиг. 2.

На фиг. 5 показана блок-схема, содержащая различные операции в способе 500 согласно аспектам иллюстративных реализаций настоящего изобретения. Как показано в блоках 502 и 504, способ может включать этапы, согласно которым принимают аналоговый входной сигнал, содержащий пользовательские данные, и преобразовывают аналоговый входной сигнал в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные. Способ может включать обработку цифровых сигналов для

создания множества частотных слайсов пользовательских данных и сбор указанного множества частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных, как показано в блоках 506 и 508. Перед обработкой цифровых сигналов и между обработкой цифровых сигналов и сбора множества частотных слайсов способ может включать сообщение данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения, из множества доступных схем распределения и маршрутизацию множества частотных слайсов через цифровой коммутационный элемент, содержащий многокаскадную коммутационную сеть, согласно выбранной схеме распределения, как показано в блоках 510 и 512. При этом обработка цифровых сигналов может включать прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение во множество частотных слайсов внутри полосы со своими пользовательскими данными, как показано в подблоках 506а и 506b. Кроме того, маршрутизация множества частотных слайсов может включать интерпретацию данных о результате выбора схемы распределения, внесенных во множество частотных слайсов, и маршрутизацию указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, как показано в блоках 512а и 512b.

Многие модификации и другие реализации настоящего изобретения, описанные в настоящем документе и имеющие преимущества реализаций, представленных в приведенном выше описании и на соответствующих чертежах, могут прийти в голову специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными раскрытыми реализациями, а модификации и другие реализации включены в объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, несмотря на то, что в приведенном выше описании и на соответствующих чертежах иллюстративные реализации описаны в контексте конкретных примеров комбинаций элементов и/или функций, следует понимать, что в альтернативных

реализациях возможны различные комбинации элементов и/или функций без выхода за пределы объема прилагаемой формулы изобретения. При этом предполагается, что, например, различные комбинации элементов и/или функций, отличных от тех, которые в явном виде описаны выше, могут быть охарактеризованы в некоторых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Несмотря на то, что в настоящем документе использованы конкретные термины, они могут быть использованы исключительно в общем и описательном смысле, а не для целей ограничения.

Claims (62)

1. Устройство для ретрансляции сигналов, содержащее:

аналоговый входной каскад, выполненный с возможностью приема аналогового входного сигнала, содержащего пользовательские данные,

аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью преобразования аналогового входного сигнала в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные,

цифровое устройство каналообразования, выполненное с возможностью обработки цифровых сигналов для создания множества частотных слайсов пользовательских данных,

цифровой объединитель, выполненный с возможностью сбора указанного множества частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных,

цифровой коммутационный элемент, содержащий многокаскадную коммутационную сеть, выполненную с возможностью маршрутизации указанного множества частотных слайсов для направления из цифрового устройства каналообразования на цифровой объединитель согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения, и

устройство выбора схемы распределения, выполненное с возможностью сообщения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения, причем

цифровое устройство каналообразования выполнено с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения в указанное множество частотных слайсов внутри полосы со своими пользовательскими данными, а

многокаскадная коммутационная сеть выполнена с возможностью интерпретации данных о результате выбора схемы распределения, внесенных в указанное множество частотных слайсов, и с возможностью маршрутизации указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения.

2. Устройство по п. 1, в котором устройство выбора схемы распределения содержит:

множество дублирующих логических блоков, выполненных с возможностью приема входного сигнала и с возможностью выдачи соответствующих данных о результате выбора схемы распределения, и

избирательный логический блок, выполненный с возможностью приема соответствующих данных о результате выбора схемы распределения и с возможностью выдачи этих данных о результате выбора схемы распределения с согласованием с большей частью соответствующих данных о результате выбора схемы распределения.

3. Устройство по п. 1 или 2, также содержащее:

запоминающее устройство для хранения конфигурации, выполненное с возможностью хранения указанного множества доступных схем распределения и с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от устройства выбора схемы распределения и, в ответ на указанный прием, сообщения данных о схеме распределения, содержащих выбранную схему распределения, для их приема многокаскадной коммутационной сетью.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором цифровое устройство каналообразования содержит:

логический блок для создания частотных слайсов, выполненный с возможностью генерации указанного множества частотных слайсов пользовательских данных, и

блок сборки кадров, выполненный с возможностью сборки указанного множества частотных слайсов пользовательских данных в кадр с конкретной структурой для создания кадра пользовательских данных и с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения в кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

5. Устройство по п. 4, в котором многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем каждый коммутационный элемент из групп коммутационных элементов содержит:

блок разборки кадров, выполненный с возможностью извлечения данных о результате выбора схемы распределения из кадра пользовательских данных и с возможностью разборки кадров для выработки второго множества частотных слайсов пользовательских данных,

перекрестный коммутационный элемент, выполненный с возможностью приема указанного второго множества частотных слайсов от блока разборки кадров и с возможностью маршрутизации через него указанного второго множества частотных слайсов,

логический блок для выбора схемы распределения, выполненный с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения от блока разборки кадров и с возможностью побуждать перекрестный коммутационный элемент осуществлять маршрутизацию указанного второго множества частотных слайсов согласно выбранной схеме распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения, и

блок сборки кадров, выполненный с возможностью сборки указанного второго множества частотных слайсов, маршрутизированных через перекрестный коммутационный элемент, в кадр с конкретной структурой для создания второго кадра пользовательских данных и с возможностью приема данных о результате выбора схемы распределения и их внесения во второй кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, в котором многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем каждый коммутационный элемент из групп коммутационных элементов содержит:

первое буферное запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения выбранной схемы распределения, и

второе буферное запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения другой выбранной схемы распределения из множества доступных схем распределения, причем сохранение указанной другой выбранной схемы распределения во втором буферном запоминающем устройстве выполняется, когда происходит маршрутизация указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, хранящейся в первом буферном запоминающем устройстве,

причем многокаскадная коммутационная сеть выполнена с возможностью маршрутизации последующего множества частотных слайсов других пользовательских данных согласно указанной другой выбранной схеме распределения, хранящейся во втором буферном запоминающем устройстве, а цифровое устройство каналообразования выполнено с возможностью внесения данных о результате выбора схемы распределения, которые указывают на указанную другую выбранную схему распределения, в последующее множество частотных слайсов внутри полосы со своими другими пользовательскими данными.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, также содержащее:

цифро-аналоговый преобразователь, выполненный с возможностью преобразования выходных субполос в аналоговый выходной сигнал, содержащий пользовательские данные, и

аналоговый выходной каскад, выполненный с возможностью передачи аналогового выходного сигнала,

причем аналоговый входной каскад выполнен с возможностью приема аналогового входного сигнала, содержащего первое множество полос пропускания и первое множество интерфейсных частот, а

аналоговый выходной каскад выполнен с возможностью передачи аналогового выходного сигнала, содержащего второе множество полос пропускания и второе множество интерфейсных частот.

8. Способ ретрансляции сигналов, согласно которому:

принимают аналоговый входной сигнал, содержащий пользовательские данные,

преобразовывают аналоговый входной сигнал в цифровые сигналы, содержащие пользовательские данные,

обрабатывают цифровые сигналы для создания множества частотных слайсов пользовательских данных,

собирают указанное множество частотных слайсов для формирования выходных субполос пользовательских данных,

выполняют маршрутизацию указанного множества частотных слайсов через цифровой коммутационный элемент, содержащий многокаскадную коммутационную сеть, между обработкой цифровых сигналов и сборкой указанного множества частотных слайсов, причем указанное множество частотных слайсов маршрутизируют для направления через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения из множества доступных схем распределения, и

сообщают данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на выбранную схему распределения,

причем обработка цифровых сигналов включает прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение в указанное множество частотных слайсов внутри полосы со своими пользовательскими данными, а

маршрутизация множества частотных слайсов включает интерпретацию данных о результате выбора схемы распределения, внесенных в указанное множество частотных слайсов, и маршрутизацию указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения.

9. Способ по п. 8, согласно которому сообщение данных о результате выбора схемы распределения включает:

прием входного сигнала во множестве дублирующих логических блоков и выдачу на их основе соответствующих данных о результате выбора схемы распределения и

прием соответствующих данных о результате выбора схемы распределения в избирательном логическом блоке и выдачу данных из него, причем данные о результате выбора схемы распределения согласованы с большей частью соответствующих данных о результате выбора схемы распределения.

10. Способ по п. 8, согласно которому также:

сохраняют указанное множество доступных схем распределения в запоминающем устройстве для хранения конфигурации и

принимают данные о результате выбора схемы распределения в запоминающем устройстве для хранения конфигурации и, в ответ на указанный прием, сообщают данные о схеме распределения, содержащие выбранную схему распределения, для их приема многокаскадной коммутационной сетью.

11. Способ по п. 8, согласно которому обработка цифровых сигналов включает: генерацию указанного множества частотных слайсов пользовательских данных и сборку указанного множества частотных слайсов пользовательских данных в кадр с конкретной структурой кадра для создания кадра пользовательских данных, включая прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение в кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

12. Способ по п. 11, согласно которому многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем маршрутизация указанного множества частотных слайсов для каждого коммутационного элемента из групп коммутационных элементов включает:

извлечение данных о результате выбора схемы распределения из кадра пользовательских данных и разборку кадра для выработки второго множества частотных слайсов пользовательских данных,

маршрутизацию указанного второго множества частотных слайсов через перекрестный коммутационный элемент,

осуществление маршрутизации перекрестным коммутационным элементом указанного второго множества частотных слайсов согласно выбранной схеме распределения, на которую указывают данные о результате выбора схемы распределения, и

сборку указанного второго множества частотных слайсов, маршрутизированных через перекрестный коммутационный элемент, в кадр с конкретной структурой для создания второго кадра пользовательских данных, включая прием данных о результате выбора схемы распределения и их внесение во второй кадр внутри полосы со своими пользовательскими данными.

13. Способ по любому из пп. 8-12, согласно которому многокаскадная коммутационная сеть содержит группы коммутационных элементов, расположенных во множестве каскадов, причем маршрутизация указанного множества частотных слайсов для каждого коммутационного элемента из групп коммутационных элементов включает:

сохранение выбранной схемы распределения в первом буферном запоминающем устройстве и

сохранение другой выбранной схемы распределения из множества доступных схем распределения во втором буферном запоминающем устройстве, причем хранение указанной другой выбранной схемы распределения во втором буферном запоминающем устройстве выполняется, когда происходит маршрутизация указанного множества частотных слайсов через многокаскадную коммутационную сеть согласно выбранной схеме распределения, хранящейся в первом буферном запоминающем устройстве,

причем способ также включает маршрутизацию последующего множества частотных слайсов других пользовательских данных через многокаскадную коммутационную сеть согласно указанной другой выбранной схеме распределения, хранящейся во втором буферном запоминающем устройстве, при этом данные о результате выбора схемы распределения, которые указывают на упомянутую другую выбранную схему распределения, внесены в последующее множество частотных слайсов внутри полосы со своими другими пользовательскими данными.

14. Способ по любому из пп. 8-13, исполняемый устройством, выполненным в виде полезной нагрузки спутника связи.

15. Способ по любому из пп. 8-14, согласно которому также:

преобразуют выходные субполосы в аналоговый выходной сигнал, содержащий пользовательские данные, и

передают аналоговый выходной сигнал,

причем прием аналогового входного сигнала включает прием аналогового входного сигнала, содержащего первое множество полос пропускания и первое множество интерфейсных частот, а

передача аналогового выходного сигнала включает передачу аналогового выходного сигнала, содержащего второе множество полос пропускания и второе множество интерфейсных частот.

Images