Система связи со шлюзами, распределенными на низкой околоземной орбите

Система связи со шлюзами, распределенными на низкой околоземной орбите

Реферат

 

Заявлен способ работы системы связи, которая включает в себя сегмент системы спутниковой связи, состоящий из спутника, который проецирует множество лучей на поверхность Земли, наземного спутникового шлюза, который двунаправленным образом подсоединен к спутнику, а также к наземной системе связи. В системе связи луч спутника на поверхности Земли определяет региональную область обслуживания, в пределах которой расположена область обслуживания беспроводной местной линии (БМЛ). Система связи также содержит наземный сегмент связи, состоящий из базовой станции БМЛ, способной осуществлять двунаправленный обмен сообщениями с множеством терминалов пользователя в пределах области обслуживания БМЛ, виртуальный шлюз, который двунаправленным образом подсоединен к базовой станции БМЛ и спутнику. Виртуальный шлюз является восприимчивым к сигналам наземного спутникового шлюза для временного принятия на себя управления ресурсами спутниковой системы для осуществления двунаправленной передачи сообщений к одному из терминалов пользователя или от него. Виртуальный шлюз может также передавать сообщения пейджинговой связи и радиовещания к терминалам пользователя, которые сначала принимаются виртуальным шлюзом от наземного спутникового шлюза через спутник. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 51 ил., 1 табл.

Ссылка на перекрестную патентную заявку Настоящая патентная заявка относится к ожидающей решения экспертизы патентной заявке США 08/772073 от 12/19/96 "INTERACTIVE FIXED AND MOBILE SATELLITE NETWORK".

Область изобретения Настоящее изобретение в целом относится к системам спутниковой связи и, в частности, к системам спутниковой связи, которые используют совокупность спутников в комбинации с наземными терминалами пользователя.

Предшествующий уровень техники Системы связи, обычно называемые проводными линиями связи (ПЛС, WLP), были реализованы или предложены для различных районов земли, чтобы или создать основную систему связи, или улучшить уже существующие системы. Однако системы ПЛС должны быть тщательно спланированы, могут обладать длительными задержками при предоставлении услуг из-за получения прав доступа к каналу и соображений окружающей среды, иметь высокое соотношение стоимость/абонент, являются восприимчивыми к выходам из строя из-за природных бедствий, воровству и политическим нестабильностям, а также имеют высокие затраты на использование.

В стремлении избежать или минимизировать эти проблемы внедряют наземные системы с беспроводными местными линиями связи (БМЛ, беспроводным абонентским доступом) (WLL), особенно в развивающихся странах. С помощью систем беспроводных местных линий избегают некоторых из проблем, свойственных системам ПЛС, но являются все еще дорогими для реализации из-за обычно меньших зон охвата и необходимости во многих "ячейках" или базовых станциях, чтобы обеспечить адекватную зону охвата.

Таким образом, требуется создать систему связи БМЛ, которая преодолевает проблемы, свойственные системам ПЛС, а также преодолевает проблемы, свойственные существующим системам БМЛ.

Также, коммерческие и другие пользователи все более и более широко внедряют сети с протоколом TCP/IP в ответ на широкое использование сети Internet. В настоящее время представляется вероятным, что TCP/IP не только будет оставаться распространенным, но в будущем должен быть способен работать в сетях спутниковой связи. Несколько экспериментов с ACTS (спутник с технологией перспективных средств связи) показали, что протокол TCP/IP ограничивает производительность, и анализ показал, что это вызвано размером окна TCP и алгоритмом TCP "медленного начала" для протокола передачи файлов. Могут существовать альтернативные протоколы, разработанные для эффективной передачи информации с использованием TCP/IP (особенно для использования со спутниками), однако, установленное базовое оборудование, развертываемое во всем мире для использования наземной версии TCP/IP, как ожидается, должно быть доминирующим в течение многих лет.

Также необходимо создать систему связи, основанную на использовании спутника, которая преодолевает проблемы, свойственные использованию обычного TCP/IP и других сетевых протоколов в системе, основанной на применении спутника.

Задачи изобретения Первой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы связи с беспроводной местной линией, которая обеспечивает связность с одной пересылкой сообщения на небольшое расстояние между терминалами БМЛ и наземной системой связи через спутниковую систему связи.

Второй задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы связи с беспроводной местной линией, которая обеспечивает связность с одной пересылкой сообщения между терминалами БМЛ в первых областях обслуживания БМЛ и терминалами БМЛ, расположенными во второй области обслуживания БМЛ через спутниковую систему связи.

Другой задачей настоящего изобретения является создание спутниковой системы БМЛ, имеющей одну или большее количество областей обслуживания БМЛ, которые расположены в пределах региональной области обслуживания, и создание виртуального шлюза для автономной обработки трафика передачи сообщений в региональную область обслуживания и из нее совместно со спутниковой системой связи.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание основанной на использовании спутника системы связи для обслуживания одной или более областей локализованных сетей, таких как одна или более областей обслуживания БМЛ, область обслуживания ПЛС и область обслуживания локальной сети (ЛС), и которая позволяет и неподвижным и мобильным терминалам предоставлять услуги.

Сущность изобретения Вышеуказанные и другие проблемы преодолеваются, а задачи изобретения реализуются способами и аппаратурой в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, в которых система спутникового беспроводного абонентского доступа (СБАД, SWLL) устраняет большинство проблем, свойственных системам ПЛС и БМЛ. Система СБАД, в соответствии с настоящим изобретением, может сама адаптироваться к росту системы без необходимости прибегать к обычно неточному изучению рынка для прогнозирования количества абонентов, может быть быстро развернута, как только спутниковая система доставлена на место, имеет очень малое соотношение стоимость/абонент и имеет относительно малые инвестиции для группы или семейства, обслуживаемого системой СБАД.

Настоящее изобретение предлагает систему связи и способы работы системы связи такого типа, которая включает в себя сегмент системы спутниковой связи, состоящий из, по меньшей мере, одного спутника, который проецирует множество лучей на поверхность Земли. Сегмент системы спутниковой связи дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один наземный спутниковый шлюз, который обеспечивает двунаправленную связь и подсоединен, по меньшей мере, к одному спутнику, а также к наземной системе связи. В системе связи один или более перекрывающихся лучей от одного или большего количества спутников на поверхности Земли определяют область, в пределах которой расположена, по меньшей мере, одна область обслуживания беспроводной местной линии (БМЛ). Эта область также названа здесь региональной областью обслуживания (РОО). Система связи дополнительно включает в себя наземный сегмент связи, состоящий, по меньшей мере, из одной базовой станции БМЛ, способной к двунаправленным связям с множеством терминалов пользователя БМЛ в пределах области обслуживания БМЛ. Наземный сегмент дополнительно включает в себя виртуальный шлюз, который является двунаправленным и подсоединен к базовой станции БМЛ и, по меньшей мере, к одному спутнику. Виртуальный шлюз воспринимает сигналы наземного спутникового шлюза для временного принятия на себя управления ресурсами спутниковой системы для двунаправленного соединения связи к отдельному терминалу пользователя БМЛ или от него в область обслуживания БМЛ или из нее.

Виртуальный шлюз является также двунаправленным и подсоединен к передатчику, используемому для передачи, по меньшей мере, одного из сообщений пейджинговой связи и сообщений радиовещания к одному или большему количеству терминалов пользователя БМЛ. Пейджинговые сообщения и сообщения радиовещания принимаются виртуальным шлюзом от наземного спутникового шлюза, по меньшей мере, через один спутник.

Краткое описание чертежей Указанные выше и другие признаки изобретения станут более очевидны из нижеследующего подробного описания изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых: фиг.1А-1Е являются диаграммами, которые полезны для объяснения концепции региональной области обслуживания и отношения региональной области обслуживания к области обслуживания БМЛ; фиг.2А-2С являются диаграммами, которые полезны для объяснения различных задержек распространения, испытываемых сигналами в спутниковой системе связи; фиг.3А-3С являются диаграммами, которые полезны для объяснения концепции траекторий распространения сигнала с одной и двойной пересылкой (сообщения) в спутниковой системе связи; фиг. 4 является графиком, который связывает задержки распространения с высотой спутника для случаев одной и двойной пересылки для различных типов систем спутниковой связи; фиг. 5 иллюстрирует различные случаи (А-Н) вызовов в пределах области обслуживания БМЛ, между областями обслуживания БМЛ, из региональных областей обслуживания, к региональным областям обслуживания и между региональными областями обслуживания, и к терминалу КТСОП (коммутируемой телефонной сети общего пользования, PSTN); фиг.6 изображает упрощенную блок-схему усовершенствованной системы БМЛ в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 7А-14В иллюстрируют множество различных способов вызова, которые могут быть выполнены в усовершенствованной системе БМЛ, изображенной на фиг. 6, для различных случаев (А-Н), показанных на фиг.5; фиг. 15А-15С иллюстрируют различные архитектуры спутникового ретранслятора (ответчика), которые являются подходящими для реализации спутников системы спутниковой связи, которая образует часть усовершенствованной системы БМЛ, изображенной на фиг.6; фиг. 16A-16D иллюстрируют различные варианты осуществления оборудования для преобразования частоты, усиления и обработки сигналов, которое образует часть ретранслятора, показанного на фиг.15А; фиг. 17 изображает блок-схему интерфейсного устройства абонента, также называемого здесь виртуальным шлюзом; фиг.18 изображает общую диаграмму системы, показывающую также усовершенствованную пейджинговую и радиовещательную систему (предоставления) услуг; фиг. 19 изображает диаграмму, которая полезна при объяснении различных вариантов осуществления обслуживания мобильного терминала, согласно настоящему изобретению; фиг.20 изображает диаграмму, которая полезна при объяснении случая, когда область обслуживания БМЛ лежит в пределах двух областей охвата шлюза; и фиг. 21А и 21В иллюстрируют использование одного или более региональных виртуальных шлюзов.

Подробное описание изобретения Сначала следует заметить, что, хотя изобретение описано ниже в контексте системы, основанной на БМЛ, также могут быть использованы другие типы сетей, такие как частные сети. Вообще, полезно иметь в виду, что изобретение предоставляет способ межсоединения сети открытого типа, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП), с сетью закрытого типа, такой как БМЛ, и/или с отдельными терминалами пользователя. Хотя описание ниже приведено прежде всего в контексте одиночного вызова к одиночному объекту, какого-либо терминала пользователя через интерфейс БМЛ к абоненту БМЛ, система должна быть сконфигурирована и использоваться так, чтобы одновременно маршрутизировать много вызовов через любую часть системы.

В настоящее время предпочтительный вариант осуществления системы СБАД использует совокупность спутников на низкой околоземной орбите (НОО, LEO), которые обмениваются через один или более наземные шлюзы. Каждый из отдельных шлюзов является двунаправленным и подсоединенным к одной или более наземным системам связи, такой как локальная коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП), а также к частным и общего пользования сетям передачи данных и голосовых сообщений.

Следующие патенты США предлагают различные аспекты совокупности спутников на НОО и связанных систем связи, которые могут быть использованы для практической реализации настоящего изобретения: патент США 5422647 от 6/6/95 "Mobile Communication Satellite Payload" E.Hirshfield и C.A.Tsao; патент США 5504493 от 4/2/96 "Active Transmit Phased Array Antenna with Amplitude Taper" E. Hirshfield; патенты США 5448623 от 9/5/95 и 5526404 от 6/11/96 "Satellite Telecommunications System Using Network Coordinating Gateways Operative with a Terrestrial Communication System" R.A. Wiedeman и P.A. Monte; патент США 5233626 от 8/3/93 "Repeater Diversity Spread Spectrum Communication System" C.A. Ames, и патент США 5552798 от 9/3/96 "Antenna for Multipath Satellite Communication Links" F.J. Dietrich и C.A. Monte. Раскрытия этих патентов США полностью включены в качестве ссылок.

Как станет очевидно из нижеследующего описания, настоящее изобретение не ограничивается использованием спутниковых систем на НОО, но может быть также осуществлено с использованием спутниковых систем на средней околоземной орбите (СОО, МЕО) и геосинхронной околоземной орбите (ГОО, GSO). Связи между спутниками также могут использоваться для усовершенствования различных вариантов осуществления настоящего изобретения, но не требуются для работы.

Фиг.1А иллюстрирует общую конфигурацию спутника 10, который формирует от 1 до N лучей 1010, каждый имеющий связанную область охвата на поверхности земли. В соответствии с аспектом настоящего изобретения можно определить на земле непрерывные или с разрывом области, которые названы региональными областями обслуживания (РОО) 1011. Региональная область обслуживания 1011 является частью поверхности Земли, которая полностью или частично обслуживается одним или более виртуальными шлюзами. В качестве таковых в пределах данной РОО 1011 может быть один или более виртуальных шлюзов, причем каждый обслуживает часть РОО 1011. Региональные области обслуживания 1011 не обязательно соединены с любым одним спутником 10, а обычно могут обслуживаться несколькими спутниками 10. Вообще, данная региональная область обслуживания 1011 может обслуживаться одним или большим количеством лучей 1010 от одного спутника 10 или одним или большим количеством лучей от множества спутников. Региональные области обслуживания 1011 могут иметь произвольную форму, необязательно непрерывную, на поверхности земли. Обычно региональная область обслуживания 1011 определяется многоугольником на поверхности Земли, с местоположениями (например, широтой и долготой) своих вершин, сохраненными в памяти некоторых устройств обработки данных (например, в базах данных шлюза 76, виртуального шлюза 1108 и БСБМЛ 1105, как описано ниже) в системе СБАД. Региональная область обслуживания 1011 может рассматриваться, таким образом, в виде определенной области на земле, которая соответствует базе данных мест расположения неподвижных терминалов пользователя, и является, по существу, картой, показывающей места расположения этих терминалов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, то есть, в варианте осуществления с обработкой на борту спутника, эта карта находится в памяти компьютера спутника. В других вариантах осуществления карта хранится в базах данных наземного оборудования. В варианте осуществления настоящего изобретения со спутником на НОО или СОО лучи 1010, проецируемые движущимися по орбите спутниками, перемещаются относительно региональной области обслуживания 1011, и индивидуальность физических лучей (и спутников 10), которые обслуживают региональную область обслуживания 1011, динамически изменяются со временем. Однако, на основании эфемероидных данных спутников можно вычислить для любого момента времени, какой(ие) спутник(и) и спутниковые лучи обслуживают одну из региональных областей обслуживания 1011.

Фиг.1В иллюстрирует различные типы аппаратуры связи и устройства, которые расположены в региональной области обслуживания 1011. В пределах или вблизи региональной области обслуживания 1011 расположены виртуальные шлюзы 1108, также называемые в описании интерфейсами линий связи КТСОП или спутниковыми интерфейсными устройствами (СИУ, SIU). Виртуальными шлюзами 1108 являются назначенные задачи для выполнения процедур при установке, управлении запросом и отсоединения вызова, так как эти функции обычно выполняются шлюзами 76 системы со спутниками на НОО. В настоящее время в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения виртуальный шлюз 1108 выполняет эти функции и также управляет ресурсами спутниковой системы, которые распределяются ему на часть времени, когда требуется. То есть, скажем, виртуальный шлюз 1108 функционирует в качестве локального шлюза только во время установки, вызова и отсоединения вызова и сдает свои полномочия и управление системными ресурсами после того, как эти функции выполнены. Виртуальный шлюз 1108 находится под управлением системного шлюза 76, который передает ответственность за управление ресурсами системы виртуальному шлюзу 1100 на некоторый ограниченный период времени. В течение этого периода времени распределенные ресурсы при необходимости могут быть перераспределены виртуальным шлюзом 1108 один или большее количество раз. Конечно, возможно, что имеются много вызовов, одновременно обрабатываемых виртуальным шлюзом 1108, и действительно, в некоторых системах возможно, что виртуальный шлюз 1108 является активным 100% времени. Также, и как было указано выше, хотя описание дано в контексте одиночного вызова к одиночному объекту, какого-либо терминала пользователя через интерфейс БМЛ абоненту БМЛ, система может быть сконфигурирована и использоваться так, чтобы одновременно маршрутизировать много вызовов через любую часть системы. Как было описано выше, наземная зона охвата, или область обслуживания, одного или более виртуальных шлюзов 1108 находится в пределах региональной области обслуживания 1011.

И шлюз 76 и виртуальный шлюз 1108 включает в себя базу данных (76а и 1108а, соответственно) для сохранения информации, которая определяет, например, границы связанной(ых) региональной(ых) области(ей) обслуживания 1011 и полномочия авторизованных пользователей, связанных с региональной(ыми) областью(ями) обслуживания 1011.

Системный шлюз 76 соединен с КТСОП 75, имеющей терминалы 75а КТСОП (например, телефоны), подсоединенные к ней. Другие наземные сети связи, и общего пользования и частные, также могут быть подсоединены или могут быть доступны из шлюза 76.

В пределах региональной области обслуживания 1011 также находятся и мобильные терминалы 1202 и 1106, соответственно. Некоторые из этих терминалов будут требовать обслуживания сообщений в локальные области и из них. Фиг.1С иллюстрирует один вариант реализации такого типа обслуживания. Хотя существуют много возможных конфигураций, в качестве примера показаны две, а именно, проводная связность и беспроводная связность, и возможно связать многие из них любого типа. Эти соединения могут быть осуществлены через спутниковые или наземные межсоединения.

В случае проводной связности виртуальный шлюз 1108 проводной связности соединен с учрежденческой АТС 1206 магистральной линией связи 1207, также называемой здесь спутниковым интерфейсным магистральным устройством (см. например, фиг. 18). Это устройство, в свою очередь, подсоединено ко многим телефонам 1204 посредством обычного телефонного кабеля 1205. Учрежденческая АТС 1206 функционирует обычным образом как местная линия, обеспечивая телефонные вызовы между телефонами 1204. Магистральная линия 1207 позволяет осуществлять вызовы из локальной области (проводной местной линии). Пользователи, требующие связи вне проводной местной линии, используют подключение магистральной линии через учрежденческую ФТС 1206 к виртуальному шлюзу 1108, чтобы осуществить передачу сообщений из локальной области посредством спутниковых линий связи 1208. Спутниковые линии связи 1208 являются двунаправленными линиями связи, реализуемыми через виртуальный шлюз 1108, один или большее количество спутников 10 и шлюз 76 (не показан), чья зона обслуживания включает в себя область, обслуживаемую проводной местной линией. Эта система, хотя и ограничена требованием проложить телефонные провода 1205 между телефонами 1204 и учрежденческой АТС 1206, допускает адекватную локальную связность.

Система, которая имеет более широкое применение, показана на фиг.1D. Система, изображенная на фиг.1D, использует беспроводную местную связь (БМЛ) для соединения абонентов. Система беспроводной местной линии (БМЛ) имеет зону охвата или область обслуживания 1101, также называемую как ООБМЛ (WLLSA). Эта ООБМЛ 1101 обычно ограничивается радиусом нескольких километров, обычно менее 16 км, и обслуживает совокупность пользователей или абонентов в пределах своей дальности. Пользователи имеют доступ к устройствам абонента БМЛ 1102, причем каждый имеет связанную микротелефонную трубку 1103. Могут существовать другие пользователи (называемые ниже пользователями неподвижного виртуального шлюза (ПНВШ, FVGWU), имеющими устройства абонента 1202 ПНВШ и связанные микротелефонные трубки 1203), которые находятся вне ООБМЛ 1101 и которые желают соединиться с БМЛ и, альтернативно, с другими БМЛ, а также к КТСОП 75, имеющей терминалы 75а (например, телефоны), подсоединенные к ней. В пределах ООБМЛ 1101 имеется, по меньшей мере, одна базовая станция беспроводной местной линии (БСБМЛ, WLLBS) 1105, которая может включать или может не включать в себя коммутатор. Пользователи с оборудованием БМЛ соединены с БСБМЛ 1105 посредством локальных радиочастотных линий связи 1104. Может существовать любой тип схемы модуляции при использовании в локальных радиочастотных линиях связи 1104, и схема модуляции не должна иметь сходство с той, которую используют в спутниковых линиях связи 1108. БСБМЛ 1105 подсоединены магистральной линией 1207 к виртуальному шлюзу 1108 беспроводной связности. Магистральная линия 1207 может быть физическим кабелем, двухпроводной линией, каналом радиосвязи или любой другой подходящей передающей средой. БСБМЛ 1105 может быть также совмещена с виртуальным шлюзом 1108. Виртуальный шлюз 1108 соединен со спутником 10 и через него - с КТСОП 75 или общего пользования или частными сетями посредством линий спутниковой связи 1208 через шлюз 76 (не показан). БСБМЛ 1105 включает в себя базу данных 1105а, которая хранит информацию, описывающую, например, полномочия терминалов пользователя БМЛ, связанных с областью обслуживания БМЛ. Множество БСБМЛ 1105 могут быть связаны и подсоединены к одному виртуальному шлюзу 1108.

Из фиг. 1Е можно видеть, что данный шлюз 76 имеет связанную зону охвата шлюза или область обслуживания 79. В пределах области обслуживания 79 шлюза может быть множество различных областей охвата локализованных сетей, включая области БМЛ (БМЛ 1 - БМЛ 2), частные сети (частная сеть 1 - частная сеть 3), наземные сотовые системы связи и области ПЛС, некоторые из которых могут перекрываться. И неподвижные пользователи 1206 и передвигающиеся пользователи 1106 могут быть расположены в пределах области обслуживания 79 шлюза вне одной из областей охвата локализованной сети. Настоящее изобретение можно использовать для предоставления услуг спутниковой связи любой или всем этим различным областям охвата локализованных сетей, а также неподвижным и мобильным пользователям 1206 и 1106.

На фиг.18 изображен вариант осуществления СБАД, предоставляющий различные типы услуг - пейджинговые сообщения и оповещение о вызове. В этот тип услуг включают однонаправленное вещание (очень узконаправленное вещание) к областям обслуживания, которые являются чрезвычайно малыми. Одно из применений распределенного шлюза, воплощенного в спутниковом интерфейсном устройстве или виртуальном шлюзе 1108, заключается в выдаче сигналов пейджинговой связи, передаче сообщений, низкоскоростных данных, управляющих сигналов SCADA (диспетчерского управления и сбора данных, ДУСД) и оповещения о вызове мобильных пользователей с помощью использования других наземных систем. Для обеспечения этого обслуживания виртуальный шлюз 1108 (также называемый интерфейсным устройством КТСОП) со своим связанным спутниковым интерфейсным магистральным устройством 1207 соединен с различными пейджинговыми/вещательными системами 1112 через наземное соединение 1110 или другие подходящие средства. Пейджинговая/вещательная система 1112 передает данные к мобильным терминалам 1106 и оборудованию неподвижного пользователя посредством пейджинговых/вещательных/передающих сообщения линий связи 1113. В качестве примера использования такой системы можно рассмотреть мобильного пользователя 1106, который был в контакте с системой в течение некоторого периода времени и является зарегистрированным в качестве мобильного пользователя в шлюзе 76. Этот пользователь затем перемещается в пределах области. Так как сообщениям пейджинговой связи шлюза, которые обычно оповещают мобильный терминал 1106 о том, что принят вызов, могут препятствовать здания, мобильный терминал 1106 не может принимать сообщения пейджинговой связи. Система после некоторого числа попыток осуществить связь с мобильным терминалом 1106 формирует сообщение в шлюзе 76 и передает сообщение к соответствующему спутниковому интерфейсному магистральному устройству 1207, а от него - к пейджинговой/вещательной системе 1112. Пейджинговая/вещательная система 1112 расположена в хорошем месте (например, вершина горы или какое-либо другое высокое место). Пейджинговая/вещательная система 1112, в свою очередь, передает сообщение пейджинговой связи на частоте (обычно более низкая частота), которая способна успешно проникать сквозь здание. Если терминал 1106 мобильного пользователя с соответствующим приемником способен настроиться на более низкую частоту или автоматически или по требованию пользователя, то он оповещается, что ожидается вызов. Мобильный пользователь, предупрежденный таким образом, может переместиться в положение (например, на открытое место или около окна), где можно ответить на сообщение пейджинговой связи и осуществить соединение для поступающего звонка. При использовании этого способа пейджинговая/вещательная система 1112 может также использоваться для передачи данных и сообщений многим пользователям одновременно через пейджинговые/вещательные/ передающие сообщения линии связи 1113.

Особенность настоящего изобретения заключается в устранении двойной пересылки сообщений для улучшения качества связи. Обычно, передача сообщений через спутники, используя спутники на НОО (и СОО), передаются к шлюзу 76 и от него - к КТСОП 75. Если передачу сообщений осуществляют к наземному вызываемому абоненту, то задержка "пересылки" через спутник равна Т_{(заде ржки)}= Т_{(преоб раз. в цифр. форму)}+Т_{(моду ляции)}+Т_{(пере сылка на борт)}+Т_{(заде ржка} спут_ника)+Т_{(пере сылка на Землю)}+Т_(шлюз), где задержки пересылки на борт и пересылки на Землю являются функциями высоты спутника.

Полная задержка для геосинхронной системы равна Т_(GEO)=Т_{(прео браз. в цифр. форму)}+Т_{(моду ляции})+Т_{(заде ржка спутника)}+Т_(шлюз)+250 мс.

Типовые значения для преобразования в цифровую форму, модуляции и влияния шлюза дают постоянную задержку 100 мс, плюс задержку на распространение. Для геосинхронного случая это приводит к типовому значению 360 мс. Для линии связи с двойной пересылкой это приводит к значению 720 мс. Такие большие величины задержки приводят к неприемлемым эксплуатационным характеристикам для речевых сообщений и являются фактически невозможными для передачи данных. Для спутников на низкой околоземной орбите эта задержка меньше: Т_(НОО)=Т_{(преоб раз. в цифр. форму)}+Т_{(моду ляции)}+Т_{(задер жка спутника)}+Т_(шлюз)+[Т_{(перес ылка на борт)}+Т_{(перес ылка на Землю)}]; где Т_{(пере сылка на борт)}= задержке распространения от пользователя к спутнику и Т_{(перес ылка на землю)}=задержке распространения от спутника до шлюза (или другого устройства), или где Т_{(перес ылка на землю)}=задержке распространения от пользователя к спутнику и Т_{(перес ылка на борт)}=задержке распространения от спутника до шлюза (или другого устройства).

Так как длины пути одинаковы в любом случае, необходимо рассмотреть только один. Задержка для спутника на НОО является функцией расстояния от шлюза 76 до спутника 10 и от него - к пользователю, как показано на фиг.3. Это расстояние является функцией мгновенной высоты спутника, его положения на орбите и расстояния между пользователем и шлюзом. Эта задержка также изменяется со временем.

Например (см. фиг.2А), для спутника, который находится прямо над головой на высоте 1400 км с расстоянием между шлюзом и пользователем, равным нулю, задержка на пути в одном направлении равна Задержка пути (мин.)=14002/300=9,4 мс.

Для пользователя (фиг. 2В и 2С) при максимальной наклонной дальности спутника, движущегося по орбите, если и пользователь и шлюз имеют минимальный угол возвышения 10^o, задержка пути (путь=3500 км): Задержка пути (макс.)+35002/300=23,4 мс.

Таким образом, общая максимальная задержка при НОО равна 110 мс плюс 23,4 мс=133,4 мс, что дает значение задержки при двойной пересылке 266,8 мс. В то время как значение 133 мс является очень приемлемым для передач речевых сигналов и для передачи данных с одиночной пересылкой, значение при двойной пересылке, хотя обеспечивает приемлемую передачу речевых сообщений, может приводить к недостаточной скорости для (передачи) данных.

Поэтому, можно видеть, что важно привести передачу данных к пользователям и от пользователей к конфигурации с одиночной пересылкой, таким образом устраняя задержку, связанную со случаем двойной пересылки. Как будет описано ниже более подробно, настоящее изобретение дает возможность устранить задержку, связанную с двойной пересылкой, в большинстве типов конфигураций вызовов.

В обычном общем случае терминалы пользователя обычно соединены со шлюзами, и от них - с соединениями с КТСОП 75, в соответствии с: (а) конфигурацией одиночной пересылки, в которой пользователи, вызывающие другого пользователя, соединены согласно фиг.3А, (b) через один спутник (фиг.3В), или (с) через два различных спутника (фиг.3С). В обычных условиях задержка от пользователя к пользователю не является оптимизированной, и вызов устанавливают через коммутатор, вызывая удвоение задержки. То есть для геосинхронного случая: Задержка при двойной пересылке_{(пол ная, геос инхр.)}=2Задержка при одиночной пересылке=2260 мс=720 мс.

Если коммутатор является достаточно интеллектуальным, чтобы подключить пользователей без демодулирования сигнала, то один из компонентов задержки удаляется, приводя к: Задержка при двойной пересылке_{(НОО, макс.)}=2Задержка при одиночной пересылке=2360 мс-110 мс=610 мс.

Для спутников на НОО на высоте 1400 км задержка равна: Задержка при двойной пересылке_{(HOO, макс.)}=2Задержка при одиночной пересылке=2133,3 мс=266,6 мс (худший случай), или Задержка при двойной пересылке _{(НОО, мин.)}=2Задержка при одиночной пересылке=2119,4 мс=238,8 мс (лучший случай).

Использование интеллектуального коммутатора и устранение демодуляции сигнала в шлюзе 76 может, таким образом, сократить величину задержки до задержки, только добавляя потери на другом пути 23,4 мс в худшем случае и 9,4 мс в лучшем случае, плюс некоторые накладные расходы на обработку в шлюзе, приблизительно 50 мс: Задержка при двойной пересылке_{(HOO, частично макс.)}=1133,3 мс+23,4 мс+50 мс=206,7 мс (худший случай); Задержка при двойной пересылке_{(HOO, частично мин.)}=1119,4 мс+9,4 мс+50 мс=178,8 мс (лучший случай).

Для системы со средней околоземной орбитой (СОО) (приблизительно 10,312 км) задержки составляют 96 мс для пути в два конца для угла возвышения 10^o и 69 мс для пути прямо от спутника до точки под спутником. Эти значения приводят к задержкам при двойной пересылке от 358 до 412 мс или от 298 до 352 мс для оптимизированного случая.

График, показанный на фиг.4, суммирует различные задержки для случаев со спутниками на НОО, СОО и геосинхронной орбитах.

Важный аспект настоящего изобретения заключается в существенном сокращении задержек при передаче сигналов, давая возможность получить совершенствования при использовании различных сетей передачи данных, таких как сети TCP/IP, указанные выше. Выгодно, что способ связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения сокращает или устраняет случаи двойной пересылки через спутники, используя обработку сигналов на борту спутника, и маршрутизацию вызова к системам беспроводной местной линии и от них.

Фиг. 5 иллюстрирует различные случаи (А-Н) комбинаций вызова для нескольких соединений региональной области обслуживания 1011. Следующая таблица суммирует эти различные случаи (см. в конце описания).

Во всех этих случаях, за исключением последнего случая вызова к/из одного устройства абонента 1202 в региональной области обслуживания 1011 к другому устройству абонента 1202 в региональной области обслуживания 1011 или в другой региональной области обслуживания 1101', можно избежать использования передачи с двойной пересылкой, таким образом сохраняя задержку распространения сигнала малой насколько возможно. За исключением случая А (то есть, связи абонента с абонентом в пределах одной ООБМЛ 1101), линии связи используют спутник 10 и, возможно, также шлюз 76 для осуществления связи. Важно то, что связывающий интерфейс (шлюз 76 и/или виртуальный шлюз 1108) распознает тип вызова и направляет его соответствующим образом. В вариантах осуществления настоящего изобретения с обработкой на борту спутнику 10 может быть необходимо только распознать тип и адресата вызова и направить его соответствующим образом.

Основная схема межсоединений изображена на фиг.1A-1D, где региональная область обслуживания 1011 расположена в пределах лучей 1010 спутника. Одна из целей региональной области обслуживания 1011 состоит в увеличении наземных установок БМЛ, чтобы сформировать расширенную службу беспроводной местной линии (РСБМЛ, EWLL). Фиг. 6 иллюстрирует наилучшую систему РСБМЛ в соответствии с настоящим изобретением и подсоединение к удаленной КТСОП 75. Система беспроводной местной линии 1100 соединена с КТСОП 75 некоторыми средствами, или наземной (например, волоконно-оптической или радиорелейной) или спутниковой линией связи 1300 (обычно терминалом с очень малой апертурой (ТОМА, VSAT) или другой спутниковой линией связи). В этом случае имеется наземная система беспроводной местной линии, которая включает в себя устройства абонента 1102 БМЛ (УА, SU), установленные на жилых домах, которые подсоединены к микротелефонным трубкам пользователя 1103. В свою очередь, УА 1102 БМЛ способны связываться по оптической или радиочастотной линии связи 1104 с базовой станцией беспроводной местной линии (БСБМЛ) 1105. БСБМЛ 1105 выполняет задачу подключения вызовов, поступающих к УА 1102 БМЛ и исходящих от них, к другим УА 1102 БМЛ в пределах области обслуживания БМЛ (ООБМЛ) 1107. ООБМЛ 1107 может рассматриваться как подобласть региональной области обслуживания 1011. Могут существовать более одной ООБМЛ 1107, расположенные в пределах данной региональной области обслуживания 1011. Соединения вне ООБМЛ 1107 (содержащей от 1 до n БСБМЛ 1105) осуществляют в этом примере виртуальным шлюзом 1108, также называемым спутниковым интерфейсным устройством. Одна из целей виртуального шлюза 1108 должна позволить осуществлять вызовы из ООБМЛ 1107 к терминалу КТСОП 75а, подсое