WO2002011316A1 - Procede et systeme de telecommunication par satellites et terminal pour un tel systeme - Google Patents

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service

Definitions

  • the invention relates to a satellite telecommunication method and system.
  • It relates more particularly to such a system in which the connection between two points of the terrestrial globe is effected only by the intermediary of one or more satellites.
  • Such a system avoids the use of a terrestrial network. Communications between distant terminals take place via several satellites: the message from a first transmitting terminal is sent to a first satellite which transmits it, by an inter-satellite link, to a neighboring satellite and, so on. , to the satellite closest to the destination terminal.
  • the telecommunications system called “Iridium®” is the only one that has used inter-satellite links so far. But these inter-satellite links are difficult to manage.
  • FIG. 1 shows a world map with the traces of the satellites on the surface of the earth.
  • Each arrow represents a satellite and the direction of the arrow shows the direction of its movement.
  • the trajectories of the satellites are projected onto the earth along six lines, 10], 102 g es fi n ° intersatellite links poses no problem when the satellite transmitter assigned to the terminal (or recipient) is on the same line 10j that the affected satellite to the destination terminal (or transmitter).
  • the communications are of the North-South type, that is to say on the same line.
  • a constellation of satellites is used in which, at all times, the track of the satellites on the earth is on a single curve and in that communications are transmitted by inter-satellite links following this single curve.
  • means are provided for determining the direction of travel of the single curve, for example that which corresponds to the shortest distance.
  • Managing inter-satellite links or links is therefore particularly simple. The only possible choice to make is the direction of travel.
  • a constellation of satellites having at each instant a single trace on the earth is, for example a constellation of the “Walker” type in which the satellites are distributed in a uniform manner on the trace.
  • the invention is not limited to this type of constellations. It also includes single trace constellations for which the distribution of the satellites on the curve is arbitrary.
  • a database is provided indicating the zone where each terminal is located.
  • means are provided to search for the terrestrial area of the called terminal and thus, to deduce therefrom the direction of the journey.
  • each satellite can be carried out by sending a message from the terminal which changes zones to the satellite in view of this terminal. This message received by a satellite is then transmitted to all the other satellites.
  • the invention also relates to a terminal for implementing the telecommunication method according to the invention.
  • This terminal is characterized in that, for transmission, it comprises means for accompanying the messages to be transmitted, of the address of the destination terminal, or of the destination terminals, and of an identification of the telecommunications system which includes a constellation of satellites whose terrestrial trace forms, at each instant, a single curve, the connections from one satellite to another being carried out by following this curve, and in that, for reception, the terminal includes means for recognizing the messages affected by the identification of such a telecommunications system.
  • FIG. 1 already described, represents a constellation of satellites of a known telecommunications system
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the process according to the invention
  • FIG. 3 is a diagram showing the trace on earth of a constellation of satellites of a system according to the invention at two instants separated by 5 minutes.
  • the invention consists in making two terminals 20 and 22 (FIG. 2) communicate only by means of equipment on board satellites 24 n , ..., 24d, 24d, 24d
  • the satellite 24j can only communicate with the satellite 24j_] and the satellite 24j_ j _ ⁇ .
  • the sending terminal 20 transmits the message, intended for the receiving terminal 22, firstly to the satellite 24 n visible from the terminal 20 and the communications received by the satellite 24 n are transmitted to the satellite 24 m visible from the terminal 22 following line 26.
  • Communication from satellite 24 n to satellite 24 m can only take place in two possible ways, either as shown by following the arrow f on curve 26, or in the opposite direction.
  • the shortest path will be chosen.
  • the constellation is of type Walker. It should be noted that such a constellation of satellites is already used for telecommunications, but without calling on inter-satellite links. In fact, in these known telecommunications systems using Walker constellations, communications are carried out via base stations and terrestrial networks, each satellite ensuring communications between the terminals of an area and the station base of this area. In other words, contrary to the invention, these telecommunications systems do not use the property of Walker constellations to present at all times a trace on the earth which is constituted by a single curve.
  • a telecommunications system according to the invention can use the same satellites as those of a conventional telecommunications system using base stations, but for which the constellation of satellites is of Walker type. or, more generally, a constellation having at all times a trace on the earth constituted by a single curve. It is thus possible to optimize the use of satellites, the latter being used for two telecommunications systems, namely a system conforming to the invention in which communications are transmitted only by inter-satellite links and a system in which communications are relayed by base stations.
  • Each terminal 20 is provided with transmission and reception means adapted to the telecommunication method.
  • a terminal 20 which transmits a message, transmits it with the address of the destination terminal 22, or of a plurality of destination terminals, and with data characteristic of the telecommunications system so that the satellite 24n recognizes it and can route it.
  • Each satellite is equipped with a means for determining the direction f of circulation of the message to be transmitted.
  • a signal received by a terminal 22 is accompanied by an identification specific to the telecommunications system.
  • the invention relates not only to a method and a telecommunications system, but to each of its elements, namely a transmitting and / or receiving terminal and the equipment on board each of the satellites. Note that if the constellation forms, at each instant, a single line

Abstract

L'invention est relative à un procédé de télécommunication faisan appel à une constellation de satelites terrestres dans lequel les communications entre les terminaux éloignés s'effectuent par l'intermédiaire de plusieurs satellites communiquant par des liaisons directes. Ce procédé est caractérisé en ce que la constellation de satellites présente, à chaque instant, sur la terre une trace constituée par une courbe unique (26), et en ce que les communications sont transmises d'un satellite à un autre en suivant cette courbe unique. Cette constellation est, par exemple, de type Walker.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE TELECOMMUNICATION PAR SATELLITES ET TERMINAL POUR UN TEL SYSTEME
L'invention est relative à un procédé et à un système de télécommunication par satellite.
Elle concerne plus particulièrement un tel système dans lequel la liaison entre deux points du globe terrestre s'effectue seulement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs satellites.
Un système de ce genre évite l'utilisation d'un réseau terrestre. Les communications entre terminaux lointains s'effectuent par l'intermédiaire de plusieurs satellites : le message d'un premier terminal émetteur est envoyé à un premier satellite qui le transmet, par un lien inter-satellite, à un satellite voisin et, ainsi de suite, jusqu'au satellite le plus proche du terminal destinataire.
Le système de télécommunication dénommé « Iridium® » est le seul qui ait fait appel jusqu'à présent à des liens inter-satellites. Mais ces liaisons inter-satellites sont difficiles à gérer.
Pour illustrer les difficultés de gestion dans ce système, on a représenté sur la figure 1 une mappemonde avec les traces des satellites à la surface de la terre. Chaque flèche représente un satellite et le sens de la flèche montre le sens de son déplacement. A chaque instant, les trajectoires des satellites sont en projection sur la terre suivant six lignes, 10] , 102
Figure imgf000003_0001
gesfi°n des liens intersatellites ne pose pas de problème quand le satellite affecté au terminal émetteur (ou destinataire) se trouve sur la même ligne 10j que le satellite affecté au terminal destinataire (ou émetteur). Dans ce cas, les communications sont de type Nord-Sud, c'est-à-dire sur la même ligne. Par contre quand les deux satellites se trouvent sur des courbes différentes, il faut effectuer des communications selon des liens Est-Ouest tel que le lien 1 2. Par exemple, si la communication doit être effectuée entre le satellite 14 sur la courbe 105 et le satellite 16 sur la courbe I O4, presque aux antipodes de la position du satellite 14, on constate qu'il existe plusieurs chemins possibles et il faut donc procéder à des choix. Cette gestion n'est pas aisée à effectuer et contribue pour une part importante au coût des communications. L'invention remédie à cet inconvénient.
Elle est caractérisée en ce qu'on fait appel à une constellation de satellites dans laquelle, à chaque instant, la trace des satellites sur la terre se trouve sur une courbe unique et en ce que les communications sont transmises par des liens intersatellites en suivant cette courbe unique.
De préférence, des moyens sont prévus pour déterminer le sens de parcours de la courbe unique, par exemple celui qui correspond à la plus courte distance. La gestion des liaisons ou liens inter-satellites est donc particulièrement simple. Le seul choix éventuel à effectuer est le sens de parcours.
Une constellation de satellites ayant à chaque instant une trace unique sur la terre est, par exemple une constellation de type « Walker » dans laquelle les satellites sont répartis de façon uniforme sur la trace. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce type de constellations. Elle englobe aussi des constellations à trace unique pour laquelle la distribution des satellites sur la courbe est quelconque.
Dans un mode de réalisation, pour déterminer le sens du parcours dans chaque satellite, on prévoit une base de données indiquant la zone où se trouve chaque terminal. Ainsi, lorsqu'un satellite reçoit un appel, on prévoit des moyens pour rechercher la zone terrestre du terminal appelé et ainsi, en déduire le sens du parcours.
La mise à jour de la base de données à bord de chaque satellite peut être effectuée en faisant envoyer par un terminal qui change de zone un message au satellite en vue de ce terminal. Ce message reçu par un satellite est alors transmis à tous les autres satellites.
L'invention concerne également un terminal pour la mise en œuvre du procédé de télécommunication conforme à l'invention.
Ce terminal est caractérisé en ce que, pour l'émission, il comporte des moyens pour accompagner les messages à émettre, de l'adresse du terminal destinataire, ou des terminaux destinataires, et d'une identification du système de télécommunication qui comporte une constellation de satellites dont la trace terrestre forme, à chaque instant, une courbe unique, les liaisons d'un satellite à un autre s'effectuant en suivant cette courbe, et en ce que, pour la réception, le terminal comporte des moyens pour reconnaître les messages affectés de l'identification d'un tel système de télécommunication.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :
La figure 1 , déjà décrite, représente une constellation de satellites d'un système de télécommunications connu,
La figure 2 est un schéma illustrant le procédé conforme à l'invention, et La figure 3 est un schéma montrant la trace sur la terre d'une constellation de satellites d'un système selon l'invention à deux instants séparés de 5 minutes.
L'invention consiste à faire communiquer deux terminaux 20 et 22 (figure2) uniquement par l'intermédiaire d'équipements à bord de satellites 24n, ..., 24j_ , 24j, 24j-|- '] , ..., 24m et à choisir la constellation de satellites de façon qu'à chaque instant elle ait une trace unique 26 sur la terre (figure3).
En outre, les communications ne peuvent s'établir qu'entre un satellite et ses deux voisins, c'est-à-dire entre le précédent et le suivant. Ainsi, le satellite 24j peut seulement communiquer avec le satellite 24j_] et le satellite 24j_j_ η . Comme représenté sur la figure 2, le terminal 20 émetteur transmet le message, destiné au terminal 22 récepteur, en premier lieu au satellite 24n visible du terminal 20 et les communications reçues par le satellite 24n sont transmises vers le satellite 24m visible du terminal 22 en suivant la ligne 26.
La communication du satellite 24n vers le satellite 24m ne peut s'effectuer que de deux manières possibles, soit comme représenté en suivant la flèche f sur la courbe 26, soit dans le sens inverse. De préférence, on choisira le chemin le plus court.
Une fois le sens déterminé, il n'y a aucun routage à effectuer puisque les messages suivent tout simplement la courbe 26 dans un sens déterminé. Dans l'exemple, la constellation est de type Walker. Il est à noter qu'une telle constellation de satellites est déjà utilisée pour effectuer des télécommunications, mais sans faire appel à des liens inter-satellites. En effet, dans ces systèmes de télécommunications connus faisant appel à des constellations de Walker, les communications s'effectuent par l'intermédiaire de stations de base et de réseaux terrestres, chaque satellite assurant les communications entre les terminaux d'une zone et la station de base de cette zone. Autrement dit, contrairement à l'invention, ces systèmes de télécommunications n'utilisent pas la propriété des constellations de Walker de présenter à chaque instant une trace sur la terre qui est constituée par une courbe unique. On peut d'ailleurs noter qu'un système de télécommunication conforme à l'invention peut utiliser les mêmes satellites que ceux d'un système de télécommunication classique faisant appel à des stations de base, mais pour lesquels la constellation de satellites est de type Walker ou, de façon plus générale, une constellation ayant à chaque instant une trace sur la terre constituée par une courbe unique. Il est ainsi possible d'optimiser l'utilisation des satellites, ces derniers étant utilisés pour deux systèmes de télécommunication, à savoir un système conforme à l'invention dans lequel les communications sont transmises uniquement par des liens intersatellites et un système dans lequel les communications sont relayées par des stations de base.
Chaque terminal 20 est doté de moyens d'émission et de réception adaptés au procédé de télécommunication. Un terminal 20 qui émet un message, le transmet avec l'adresse du terminal destinataire 22, ou d'une pluralité de terminaux destinataires, et avec des données caractéristiques du système de télécommunication afin que le satellite 24n le reconnaisse et puisse l'acheminer. Chaque satellite est équipé d'un moyen pour déterminer le sens f de circulation du message à transmettre. De même, un signal reçu par un terminal 22 est accompagné d'une identification propre au système de télécommunications.
Ainsi, l'invention concerne non seulement un procédé et un système de télécommunication, mais chacun de ses éléments, à savoir un terminal d'émission et/ou réception et les équipements à bord de chacun des satellites. On notera que si la constellation forme, à chaque instant, une ligne unique
26 sur la terre, cependant cette ligne se déplace à mesure que le temps s'écoule. Ainsi, on a montré sur la figure 3 une courbe 26 représentant la trace de la constellation au temps t = 0 seconde et une courbe 26' qui représente la trace de la constellation sur la terre à un instant ultérieur, soit 300 secondes plus tard.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de télécommunication faisant appel à une constellation de satellites terrestres dans lequel les communications entre les terminaux (20, 22) éloignés s'effectuent par l'intermédiaire de plusieurs satellites communiquant par des liaisons directes, caractérisé en ce que la constellation de satellites présente, à chaque instant, sur la terre une trace constituée par une courbe unique (26), et en ce que les communications sont transmises d'un satellite à un autre en suivant cette courbe unique.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans le premier satellite (24n) recevant un message issu d'un terminal (20), on détermine le sens de parcours de la courbe unique (26) pour atteindre le satellite (24m) destiné à transmettre le message au terminal destinataire (22).
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le sens de parcours est choisi pour que la distance du premier au dernier satellite soit la plus courte. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque satellite, on affecte une base de données indiquant la zone terrestre où se trouve chaque terminal. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la constellation de satellites est du type Walker. 6. Terminal pour système de télécommunication destiné à émettre et/ou recevoir des signaux vers un, ou venant d'un, autre terminal éloigné, les communications entre terminaux étant relayées par l'intermédiaire d'équipements d'émission et de réception à bord de satellites, les satellites étant en communication directe les uns avec les autres, caractérisé en ce que, pour l'émission, le terminal comporte des moyens pour accompagner les messages à émettre, outre de l'adresse du terminal destinataire, ou des terminaux destinataires, d'une identification du système de télécommunication qui comporte une constellation de satellites dont la trace terrestre forme, à chaque instant, une courbe unique (26), les liaisons d'un satellite à un autre s'effectuant en suivant cette courbe, et en ce que, pour la réception, le terminal comporte des moyens pour reconnaître les messages affectés de l'identification d'un tel système de télécommunication. REVENDICATIONS MODIFIEES
[reçues par le Bureau international le 27 décembre 2001 (27.12.01); revendication 1 modifiée; autres revendications inchangées (1 page)]
1. Procédé de télécommunication faisant appel à une constellation de satellites en orbite(s) terrestre(s) inclînée(s) dans lequel les communications entre les terminaux (20, 22) éloignés s'effectuent par l'intermédiaire de plusieurs satellites communiquant par des liaisons directes, caractérisé en ce que la constellation de satellites présente, à chaque instant, sur la terre une trace constituée par une courbe unique (26), et en ce que les communications sont transmises d'un satellite à un autre en suivant cette courbe unique.
2. Procédé selon Iq revendication 1 caractérisé en ce que dans le premier satellite (24n) recevant un message issu d'un terminal (20), on détermine le sens de parcours de la courbe unique (26) pour atteindre le satellite (24m) destiné à transmettre le message ou terminal destinataire (22).
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le sens de parcours est choisi pour que la distance du premier au dernier satellite soit la plus courte.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque satellite, on affecte une base de données indiquant la zone terrestre où se trouve chaque terminal. S. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la constellation de satellites est du type Walker. 6. Terminal pour système de télécommunication destiné à émettre et/ou recevoir des signaux vers un, ou venant d'un, autre terminal éloigné, les communications entre terminaux étant relayées par l'intermédiaire d'équipements d'émission et de réception à bord de satellites, les satellites étant en communication directe les uns avec les autres, caractérisé en ce que, pour l'émission, le terminal comporte des moyens pour accompagner les messages à émettre, outre de l'adresse du terminal destinataire, ou des terminaux destinataires, d'une identification du système de télécommunication qui comporte une constellation de satellites dont la trace terrestre forme, à chaque instant, une courbe unique (26), les liaisons d'un satellite à un autre s'effectuant en suivant cette courbe, et en ce que, pour la réception, le terminal comporte des moyens pour reconnaître les messages affectés de l'identification d'un tel système de télécommunication.
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