Разделение нагрузки в спутниковой связи

Разделение нагрузки в спутниковой связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылки на связанные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент США №60/554,307, "Link Degradation Compensation Through Capacity Allocation Adjustment", поданной 17 марта 2004, и заявки на патент США №60/554,308 "Rain Burden Sharing in Ka Band Multibeam Satellite Downlinks", поданной 17 марта 2004, каждая из которых тем самым включена в настоящее описание во всей полноте.

Уровень техники

Обычно пользователи Интернет, требующие высокоскоростных широкополосных услуг, могут использовать DSL (цифровые линии абонента, ЦЛА) во многих частях мира. В областях, где существует возможность цифровой кабельной связи, кабельные модемы обеспечивают другую возможность. Но существуют большие области мира, даже развитого мира, где не будет никакой возможности в течение обозримого будущего. Это области относительно малой плотности населения. В этих областях длина прокладки кабеля от центральных телефонных станций становится большой, таким образом снижая быстродействие DSL, и, в свою очередь, препятствуя развертыванию DSL. Аналогично, малая плотность населения препятствует установке цифрового кабеля из-за высокой стоимости в расчете на одного абонента. Оценено, что приблизительно 30% из примерно 100 миллионов домашних хозяйств в США живет в таких областях.

Спутниковое обслуживание представляется как естественный способ обслуживать такое население и, действительно, было несколько таких попыток бизнеса. Типичные предприятия до настоящего времени использовали существующие спутники Ku-диапазона длин волн (полоса частот в диапазоне 10,9-17 ГГц). Эти спутники имеют лучи для больших областей размером с континент вместо множества малых лучей. Если нужно обеспечить высокую скорость обслуживания, количество абонентов, которые могут обслуживаться на каждый мегагерц, используя большие лучи, становится неэкономно маленьким. Способ разрешения этой проблемы хорошо известен. Используя многолучевой спутник, где множество малых лучей охватывает область размером с континент вместо одного большого луча, получают эффективное увеличение ширины полосы частот. Заданный диапазон частот может быть повторно использован множество раз в различных лучах, так что ширина полосы частот фактически умножается на количество лучей, разделенных на коэффициент повторного использования. Кроме того, такая многолучевая работа фактически не наносит никакого ущерба мощности. Сравнивая два различных спутника с одной и той же мощностью, первый - с одним лучом для большой области размером с континент и другой - с множеством меньших лучей, охватывающими ту же самую область, что и большой луч, оба спутника формируют одну и ту же EIRP (эффективную изотропно излучаемую мощность).

Но обеспечение множества малых лучей требует большого увеличения значения апертуры спутника при прочих равных условиях. Если рассматривать десятки лучей (скажем, 40-60 лучей), размер становится больше, чем большинство рассматриваемых практически сегодня в Ku-диапазоне. Следовательно, это приводит к использованию диапазона Ка (18-31 ГГц), следующего диапазона частот после Ku, зарезервированного для работы FSS (фиксированной спутниковой службы связи).

Однако Ка-диапазон вводит свою собственную проблему, а именно намного более высокое ухудшение вследствие дождя. Несомненно, что ухудшение вследствие дождя также существенно в Ku-диапазоне, но в большинстве ситуаций обеспечивается адекватная доступность посредством использования запаса в несколько децибел (дБ). В Ка-диапазоне, однако, ухудшения вследствие дождя в 10 и более децибел не являются редким случаем, и простое обеспечение запаса, чтобы преодолеть ухудшение вследствие дождя, кажется непрактичным. Обеспечение запасов мощности в десятки децибел для ситуации ухудшения вследствие дождя, которая может происходить для менее чем в 10% времени, непрактична и неэкономна. Желательно, чтобы была возможность последовательно обеспечивать линию связи при почти всех условиях среды без обращения к грубому применению запаса по мощности, достаточного для преодоления ухудшения окружающей среды.

Краткое изложение сущности изобретения

Раскрыты системы, устройство и способы обработки графика нисходящей линии связи в системе доступа к Интернет, включающей в себя разделение (совместное использование) накладных расходов (нагрузки) из-за дождя. Эти системы и способы объединяют мультиплексирование с разделением во времени, кодирование с переменной скоростью по большому динамическому диапазону с соответствующей обратной связью от пользовательских устройств. Пользовательские устройства могут сообщать метрику сигнала, например соотношение сигнал/шум, на концентратор, такой как наземный шлюз. Системный процесс обеспечивает компенсацию пользователям с пониженной скоростью передачи данных увеличением интервалов времени на канале. Влияние разделения (совместного использования) накладных расходов (нагрузки) вследствие дождя, когда дождь проходит сквозь луч, рассматривается как уменьшение емкости луча, но по существу всем пользователям предоставляют одно и то же качество услуг.

Раскрыт способ разделения накладных расходов в канале связи, включающий в себя буферизацию данных, соответствующих каждому из множества пользователей, извлечение по существу равного количества битов данных для каждого из множества пользователей, определение скорости кодирования, соответствующей каждому из множества пользователей, кодирование битов данных со скоростью кодирования, соответствующей каждому из множества пользователей, и мультиплексирование во времени кодированных битов по каналу радиосвязи для множества пользователей.

Также раскрыт способ разделения накладных расходов в канале связи, включающий в себя буферизацию данных для первого пользователя, извлечение по меньшей мере части буферизированных данных, определение скорости кодирования для извлеченной части буферизированных данных, кодирование извлеченной части буферизированных данных с упомянутой скоростью кодирования, чтобы сформировать закодированные данные, определение длительности временного интервала, по меньшей мере частично, на основании скорости кодирования и мультиплексирование во времени закодированных данных с данными для пользователей, отличных от первого пользователя.

В другом аспекте способ разделения накладных расходов в канале связи включает в себя буферизацию данных, соответствующих множеству пользователей, обращение к первому буферу, хранящему данные для первого пользователя, определение размера блока данных для данных, которые должны быть извлечены из первого буфера, извлечение данных, соответствующих упомянутому размеру блока данных, из первого буфера, определение скорости кодирования, которую нужно применить к извлеченным данным, на основании, в частности, метрики сигнала, полученного из спутникового сигнала Ka-диапазона, принятого первым пользователем, кодирование извлеченных данных, чтобы сформировать закодированные данные, мультиплексирование во времени закодированных данных с данными для других пользователей, чтобы сформировать мультиплексированные во времени данные, и передачу мультиплексированных во времени данных на спутник, сконфигурированный для передачи сигнала Ka-диапазона по прямой линии связи первому пользователю в одном из множества спутниковых лучей.

В другом аспекте раскрытие включает в себя устройство для разделения накладных расходов в канале связи, включающее в себя множество буферов, причем каждый буфер выполнен с возможностью сохранять данные для соответствующего одного из множества пользователей, кодер, конфигурированный для того, чтобы извлекать данные, соответствующие номинальному размеру блока данных, из каждого из множества буферов способом мультиплексирования во времени и кодировать данные с одной из множества скоростей кодирования на основании сигнала управления, чтобы сформировать мультиплексированные во времени закодированные данные, модуль управления скоростью передачи, подсоединенный к кодеру и сконфигурированный так, чтобы принимать метрику сигнала от каждого из множества пользователей и формировать на основании принятой метрики сигнала сигнал управления для кодера.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества вариантов осуществления настоящего раскрытия станут более очевидными из подробного описания, приведенного ниже, при рассмотрении совместно с чертежами, на которых аналогичные элементы имеют аналогичные цифровые ссылочные обозначения.

Фиг.1A изображает функциональную блок-схему варианта осуществления системы радиосвязи, реализующую разделение накладных расходов.

Фиг.1B иллюстрирует график статистик спада замирания.

Фиг.2 иллюстрирует функциональную блок-схему варианта осуществления спутникового шлюза, конфигурированного для разделения накладных расходов.

Фиг.3 иллюстрирует последовательность операций варианта осуществления процесса для разделения накладных расходов.

Фиг.4 иллюстрирует последовательность операций варианта осуществления процесса для определения скорости кодирования в системе с разделением накладных расходов.

Фиг.5 иллюстрирует график измеренного затухания вследствие дождя.

Фиг.6 иллюстрирует график изменения емкости луча.

Фиг.7 иллюстрирует график распределений скорости передачи при дожде.

Подробное описание изобретения

Раскрыты системы, устройство и способы для осуществления разделения (совместного использования) накладных расходов, имеющих место вследствие дождя. Системы разделения накладных расходов вследствие дождя способны обеспечить высокую степень доступности, высокоскоростное обслуживание на нисходящих линиях связи спутников Ka-диапазона почти без запаса.

Система связи может осуществлять разделение (совместное использование) накладных расходов в системе, где множество пользователей используют мультиплексирование с временным разделением в канале связи. Такая система может быть сконфигурирована так, чтобы изменять кодовую скорость (частоту следования кода) данных для каждого из пользователей. Система может быть сконфигурирована так, чтобы изменять кодовую скорость на величину, достаточную для обеспечения заранее определенной величины выигрыша (эффективности) кодирования.

Система регулирует скорость кодирования для конкретного пользователя на основании качества сигнала, испытываемого пользователем. Чтобы противостоять неблагоприятным эффектам увеличения выигрыша кодирования в отношении скорости передачи данных, испытываемой пользователем, система может также быть сконфигурирована так, чтобы изменять длительность временного интервала, распределенного (назначенного) каждому пользователю. Система может таким образом распределять длительность временного интервала способом, который является обратно пропорциональным выигрышу кодирования, применяемому к каналу. То есть, система может распределять длительность временного интервала, которая является линейно пропорциональной обратной величине скорости кодирования. Поскольку канал совместно используется всеми мультиплексированными во времени пользователями, увеличенная длительность, распределенная какому-либо конкретному пользователю, слегка уменьшает эффективность всех других пользователей. Таким образом, ухудшение в эффективности одним пользователем эффективно компенсируется другими пользователями, так что совокупное изменение эффективности, испытываемое всеми мультиплексированными во времени пользователями канала, является минимальным.

Фиг.1A иллюстрирует функциональную блок-схему варианта осуществления системы 100 спутниковой связи, сконфигурированной для обеспечения разделения накладных расходов. Система 100 спутниковой связи включает в себя наземную базовую станцию, здесь упоминаемую как шлюз 120. Шлюз 120 может обеспечивать интерфейс с сетью 150, которая может быть внешней к системе 100 спутниковой связи. Интерфейс между шлюзом 120 и сетью 150 может включать в себя проводные линии связи, а также беспроводные линии. Сеть 150 может быть, например, локальной сетью (LAN) или глобальной сетью (WAN), такой как Интернет.

Шлюз 120 также конфигурирован для взаимодействия со спутником 130. В некоторых вариантах осуществления шлюз 120 может быть сконфигурирован для взаимодействия с множеством спутников. Шлюз 120 обменивается со спутником 130 по линии связи в первом диапазоне связи. Первый диапазон связи может быть, например, Ka-диапазоном, Ku-диапазоном, S-диапазоном, L-диапазоном или некоторым другим диапазоном связи.

Источник (не показан), подсоединенный к сети 150, может подавать информацию к шлюзу 120 для ретрансляции на устройство 110 пользователя. Шлюз 120 передает информацию по первому каналу прямой линии связи на спутник 130, и спутник 130 ретранслирует информацию по второму каналу прямой линии связи на устройство 110 пользователя.

Спутник 130 может быть конфигурирован так, чтобы иметь один или более лучей, где каждый луч облучает соответствующую область 140a-140g. Фиг.1A иллюстрирует множество областей 140a-140g, поддерживаемых спутником 130, но для ясности иллюстрируется только один луч.

Спутник 130 может быть выполнен с возможностью ретранслировать информацию прямой линии связи на устройство 110 пользователя, установленное в пределах одной из областей 140b. Связь по прямой линии связи от спутника 130 на устройство 110 пользователя может быть, например, в Ka- или Ku-диапазоне, или некоторой другой выделенной части частотного спектра.

Устройство 110 пользователя может быть, например, компьютером, сервером, терминалом, телефоном, персональным цифровым помощником и т.п., или некоторым другим устройством связи. Устройство 110 пользователя может быть стационарным или может быть мобильным и способным перемещаться между областями 140a-140g.

Устройство 110 пользователя может обмениваться с устройством (не показано), подсоединенным к сети 150 по каналу обратной линии связи, который подсоединяет устройство 110 пользователя к шлюзу 120 через спутник. Устройство 110 пользователя может генерировать данные, принимать входные данные или принимать данные от внешнего устройства (не показано), и может передавать информацию на спутник 130, используя канал обратной линии связи в выделенном диапазоне частот, который может быть, например, Ka- или Ku-диапазоном. Устройство 110 пользователя может обмениваться со спутником, используя внутренний приемопередатчик. Однако в более типичных сценариях приемопередатчик установлен в маленькой наземной станции (не показана), которая является внешней для устройства 110 пользователя. Устройство 110 пользователя может обмениваться с приемопередатчиком, используя, например, проводную линию связи, и приемопередатчик может обмениваться непосредственно со спутником 130. Спутник 130 в свою очередь ретранслирует сигнал обратной линии связи к шлюзу 120.

Система 100 спутниковой связи может распределять по существу одну и ту же полосу частот прямой и обратной линиям связи или может распределять различные полосы частот этим двум линиям связи. Например, приложения, например, для доступа в Интернет могут быть охарактеризованы как в значительной степени занятые обменом по прямой линии связи с относительно малым количеством информации по обратной линии связи. В таких системах прямой линии связи может быть распределена большая ширина полосы, чем обратной линии связи.

Шлюз 120 и спутник 130 могут быть сконфигурированы так, чтобы одновременно поддерживать множество пользовательских устройств 110, расположенных в областях 140a-140g. В любое заданное время пользовательское устройство, например 110, в области 140b может испытывать замирание сигнала, которое свойственно состоянию окружающей среды, например дождю. Однако другие пользовательские устройства (не показаны) могут не испытывать то же самое замирание вследствие дождя и могут испытывать полностью отличные условия окружающей среды.

Шлюз 120 может продолжать поддерживать связь с устройствами пользователя, включая любое устройство 110 пользователя, на которое воздействует замирание вследствие дождя, посредством изменения скорости кодирования информации, подаваемой к устройству 110 пользователя, испытывающему замирание. Шлюз 120 может одновременно разделять накладные расходы на замирание для множества пользователей посредством назначения большего времени для передачи информации на устройство 110 пользователя, испытывающему замирание. Разделяя накладные расходы для всех пользователей и используя различные выигрыши кодирования, запас по мощности, требуемый спутником 130, может быть оптимизирован.

Система 100 спутниковой связи, которая сконфигурирована так, чтобы обеспечить поддержку связи в сети, такой как Интернет, может включать в себя нисходящую линию связи, которая является мультиплексированной с временным разделением, с различными сегментами времени, адресованными различным абонентам, осуществляющим прием от заданного канала. Сегменты времени могут состоять из IP-пакетов или подчастей этих пакетов. Термин "мультиплексированный с временным разделением" не подразумевает какие-либо фиксированные соотношения между временными интервалами. Вместо этого временные интервалы могут быть длинными или короткими и адресуемыми для различных абонентов любым смешанным способом.

Мощность каждого канала может быть сконфигурирована так, чтобы быть поддерживаемой постоянной, за исключением того, когда очередь передачи является пустой, когда передается нулевая или малая мощность. Передача с полной мощностью, когда не имеется трафика для передачи (например, при передаче фиктивных кодовых символов), может создать ненужную помеху другим лучам, которые повторно используют эту частоту. Чтобы справиться с эффектами ухудшения вследствие дождя, кодовая скорость изменяется.

Система 100 спутниковой связи использует переменную скорость передачи, чтобы преодолеть дождь, посредством осуществления автоматического смещения кодовой скорости, чтобы справиться с ухудшением. Выгодно то, что изменения кодовой скорости являются достаточно большими, чтобы создать очень большой динамический диапазон выигрыша кодирования.

Автоматическое смещение кодовой скорости обеспечивается непрерывным контролем метрики сигнала, такой как соотношение сигнал/шум (SNR), в устройстве 110 пользователя и периодической передачей этой информации обратно к шлюзу 120 по обратной линии связи. Шлюз использует эту метрику сигнала, чтобы разрешить определение самой высокой скорости кодирования, соответствующей самой низкой служебной информации для кодирования, что будет гарантировать удовлетворение требований к частоте появления ошибок.

Устройство 110 пользователя может быть сконфигурировано так, чтобы периодически определять метрику сигнала из данных прямой линии связи и может возвращать метрику сигнала шлюзу 120. Метрика сигнала не ограничивается SNR, но может быть любой метрикой сигнала, коррелирующей с качеством обслуживания. Например, метрика сигнала может быть частотой появления ошибки в данных, например частотой появления ошибочных символов или частотой появления ошибочных битов.

Может быть предпочтительным минимизировать количество информации, обеспеченной в метрике сигнала, так как передача метрики сигнала по каналу обратной линии связи потребляет часть доступной ширины полосы частот обратной линии связи. Однако метрика сигнала предпочтительно соотносится с периодом, достаточным для компенсации ожидаемых изменений влияния окружающей среды.

Фиг.1B показывает график статистики спада замирания вследствие дождя. Данные получены из 5-летних данных, измеряющих ухудшение вследствие дождя в Рестоне, США, для приемника, работающего на частоте 20 ГГц. Эти статистики могут представлять статистики замирания вследствие дождя, испытываемого устройством 110 пользователя в системе 100 спутниковой связи согласно фиг.1A, когда передаваемый сигнал прямой линии связи от спутника 130 на устройство 110 пользователя имеет частоту приблизительно 20 ГГц.

График иллюстрирует, что спад замирания вследствие дождя (в дБ/сек) является достаточно малым, так что информация метрики сигнала может быть послана с периодом приблизительно каждые 1/2 секунды. Используя этот период обновления, высока вероятность того, что метрика сигнала совпадает с запасом меньше, чем на децибел. Метрика сигнала может быть неточной из-за "устаревания" информации, вызванной ухудшением сигнала, изменяющимся во время прохождения сигнала туда и обратно с целью сообщения о метрике сигнала и изменяющейся кодовой скорости. Используя SNR в качестве метрики сигнала и период обновления, приблизительно равный 1/2 секунды, вероятность ошибки из-за более низкого SNR, чем ожидается во временном интервале, является чрезвычайно малой.

На практике может быть выгодно допустить несколько десятых долей децибела к запасу для допущения ошибки при определении метрики сигнала, например ошибки при измерении SNR. Но полный запас, приблизительно равный 1 дБ, является удовлетворительным и является обычно достаточным запасом в системе 100 спутниковой связи.

Как указано выше, могут быть условия, что система 100 спутниковой связи должна обеспечить большой динамический диапазон кодовой скорости, чтобы обеспечить высокую доступность. Шлюз 120 может быть сконфигурирован так, например, чтобы обеспечить 15 дБ диапазон выигрыша кодирования. Однако как только кодовые скорости понижаются ниже 0,2 или 0,25, может быть более эффективно для системы выполнить повторение символов. Система, включающая в себя повторение символов, заменяет более длинный интервал времени на более низкий SNR простым пропорциональным способом. Однако изменение выигрыша кодирования посредством изменения кодовых скоростей выше 0,2 может быть более эффективным, чем повторение символов. Устройство 110 пользователя может иметь диапазон мгновенной скорости передачи данных (которая отличается от кодовой скорости), который является весьма большим. Хотя изменение скорости передачи данных обычно является меньшим, чем 15 дБ диапазон в выигрыше скорости кодирования.

Изменение выигрыша кодирования обеспечивает высокий уровень доступности. Однако скорость передачи данных значительно замедляется во время самых сильных дождей из-за увеличения в выигрыше кодирования. Как описано выше, система 100 спутниковой связи реализует разделение (совместное использование) накладных расходов вследствие дождя, чтобы предотвратить значительное уменьшение качества обслуживания для любого одиночного пользователя.

Система 100 спутниковой связи, в частности шлюз 120, который не загружает очередь передачи для осуществления передачи по линии связи, увеличивает временной интервал пользователей пропорционально уменьшению скорости передачи данных. Если пользователю, не испытывающему ухудшения вследствие дождя, был назначен временной интервал длительностью T, то тому же самому пользователю, если скорость передачи уменьшена на коэффициент β, может быть распределен временной интервал, расширенный до длительности βT.

Чтобы понять влияние, которое имеется в отношении пользователей в системе, вспомним, что канал прямой линии связи является совместно используемым во времени и совместно используется многими пользователями. Канал может быть выполнен с возможностью осуществлять передачу со скоростью несколько десятков Мбит/с в отсутствие дождя. Обычно никто из пользователей в какой-либо момент времени не занимает даже малый процент от времени на линии связи. Пользователь, который испытывает десятикратное уменьшение в скорости передачи данных и десятикратное увеличение в длине интервала, не испытывает никакого изменения в производительности, которая воспринимается пользователем. Система 100 спутниковой связи полагается на вероятность того, что только малый процент пользователей в любом спутниковом луче испытывает сильный дождь в любой момент времени.

Рассмотрим следующий гипотетический пример. Предположим, что 99% пользователей канала в луче не затронуты дождем, и предположим, что 1% их ухудшается вследствие дождя в достаточной степени, чтобы требовать десятикратного увеличения интервала времени. Это различие в интервале времени может соответствовать ухудшению, которое является фактически большим, чем 10 дБ, так как выигрыш кодирования является не линейной функцией скорости кодирования. Этот 1% пользователей в системе с разделением накладных расходов, таким образом, выполнен с возможностью возложить нагрузку на систему, эквивалентную той, которая соответствует 10% пользователей, если на них не воздействовал бы дождь.

Поскольку для всех пользователей, на которых воздействует дождь, выполнено расширение их временных интервалов, все пользователи испытывают по существу одну и ту же скорость обслуживания, но ответ системы является подобным системе без дождя, но с приблизительно на 10% большим количеством пользователей (фактически 9=10-1%). Эквивалентный способ посмотреть на это состоит в том, что все пользователи имеют одно и то же обслуживание и что в действительности емкость луча уменьшена на 10%. Так совместное использование (разделение) накладных расходов вследствие дождя работает таким образом, что пользователи, которые относительно не затронуты дождем, уступают емкость к выгоде тех, на кого неблагоприятно воздействует дождь, так что все абоненты получат по существу одну и ту же скорость обслуживания. Они отказываются от этой возможности посредством уменьшения емкости луча, что имеет место, когда дождь перемещается через луч. Как правило, только на относительно малое количество пользователей очень неблагоприятно воздействует дождь в любой момент времени, то есть сильный дождь является очень ограниченным, и чем сильнее дождь, тем меньше область.

Посредством способа работы с разделением накладных расходов вследствие дождя все пользователи получают по существу одну и ту же скорость обслуживания, но они совместно используют обслуживание в луче или канале, который имеет флуктуации своей емкости. Если ухудшение вследствие дождя превышает максимальный диапазон, предоставление услуг некоторым пользователям может прекращаться. Поскольку дождь проходит через луч, общая мощность ухудшится, но обычно не очень сильно.

Эти флуктуации в процессе обслуживания являются видом обслуживания, испытываемым и ожидаемым для доступа к Интернет. Доступ к Интернет является, по его истинной природе, видом обслуживания "лучших усилий". Пользователи могут испытывать задержки из-за перегрузки в серверах, к которым они адресуются, или из-за перегрузки в промежуточных линиях связи между клиентом и сервером. Добавленная задержка, связанная с дождем, проходящим через луч, и сопутствующее уменьшение емкости является только одним дополнительным источником спорадической задержки и трудно различимой для любого конкретного пользователя в обычном изменении задержки при выполнении транзакций.

Фиг.2 иллюстрирует функциональную блок-схему варианта осуществления шлюза 120, который может быть осуществлен как шлюз 120 в системе 100 спутниковой связи согласно фиг.1A. Шлюз 120 выполнен с возможностью осуществить в канале прямой линии связи разделение накладных расходов вследствие дождя и ассоциированное изменение кодовой скорости, как описано выше.

Шлюз 120 включает в себя множество буферов 210a-210n, которые сконфигурированы для хранения данных прямой линии связи, которые должны быть доставлены пользовательским устройствам. В одном варианте осуществления шлюз 120 динамически назначает буфер, например 210a, каждому пользовательскому устройству, для которого установлена линия связи и для которого данные должны быть поставлены в очередь. Таким образом, шлюз 120 может распределять и удалять буферы 210a-210n, когда пользовательские устройства подсоединяются или отсоединяются от сети или удаленного устройства через шлюз 120. Шлюз 120 может распределять постоянный объем памяти в каждом из буферов 210a-210n или может распределять этот объем на основании количества информации, которая поставлена в очередь для доставки.

Шлюз 120 может мультиплексировать буферы 210a-210n во времени и таким образом обращаться к каналу прямой линии связи согласно заранее определенному процессу или способу мультиплексирования во времени. В одном варианте осуществления шлюз 120 может быть выполнен с возможностью последовательно обеспечивать доступ к каналу прямой линии связи с помощью способа "по кругу". В других вариантах осуществления пользовательским устройствам может быть назначен приоритет, и шлюз 120 может обеспечивать доступ к каналу прямой линии связи, в частности, на основании приоритета. Например, первому пользовательскому устройству, связанному с первым буфером 210a, может быть назначен более высокий приоритет, чем второму пользовательскому устройству, связанному со вторым буфером 210b, и третьему пользователю, связанному с третьим буфером 210c. Шлюз 120 может быть выполнен с возможностью извлекать данные из первого буфера 210a и обеспечивать первому пользовательскому устройству доступ к каналу прямой линии связи более часто, чем второму или третьему пользовательским устройствам. Например, шлюз 120 может быть выполнен с возможностью обращаться к первому буферу 210a, второму буферу 210b, затем к первому буферу 210a снова перед доступом к третьему буферу 210c. Шлюз 120 может также осуществлять некоторые другие процессы или способы мультиплексирования во времени.

Шлюз 120 включает в себя мультиплексор 220, который может управляться так, чтобы выборочно подсоединить один из буферов 210a-210n. Выход мультиплексора 220 подсоединен к кодеру 230, который может быть выполнен с возможностью кодировать выбранные данные буфера, используя одну из множества кодовых скоростей. Предпочтительно, кодер 230 выполнен с возможностью иметь выбор кодовых скоростей для обеспечения диапазона выигрышей кодирования, достаточного для компенсации ожидаемого диапазона ухудшения или замирания в линии связи. Кодер 230 может быть необязательно выполнен с возможностью обеспечивать повторение символов в качестве альтернативы к применению низкой скорости кодирования. Выход кодера 230 подсоединен к передатчику 242, который сконфигурирован для передачи сигналов прямой линии связи на спутник для доставки на соответствующее пользовательское устройство в области, облучаемой спутниковым лучом.

Шлюз 120 также включает в себя приемник 244, который выполнен с возможностью принимать сигналы обратной линии связи, ретранслированные спутником. Каждое из пользовательских устройств, находящихся в связи со шлюзом 120, может определять метрику сигнала, например SNR, и может передавать эту метрику сигнала по каналу обратной линии связи назад к шлюзу 120 через спутник.

Приемник 244 может быть выполнен с возможностью демодулировать метрику сигнала и выдавать ее к модулю 250 управления скоростью передачи. Модуль 250 управления скоростью передачи может быть выполнен с возможностью определять соответствующую кодовую скорость на основании, в частности, метрики сигнала. Модуль 250 управления скоростью передачи может быть выполнен с возможностью обеспечивать соответствующий сигнал управления или сообщение для кодера 230, чтобы конфигурировать кодер 230 для кодирования данных соответствующей кодовой скоростью. Приемник 244 может также быть выполнен с возможностью подавать данные обратной линии связи на устройство адресата. Однако такая обработка обратной линии связи не показана на фиг.2 для обеспечения ясности.

Шлюз 120 может также включать в себя процессор 262, подсоединенный к памяти 264. Память 264 может включать в себя одно или более устройств хранения и может быть сконфигурирована так, чтобы хранить считываемые процессором команды в форме программного обеспечения. Процессор 262 может быть выполнен с возможностью обращаться к памяти 264 и выполнять это программное обеспечение.

Процессор 262 вместе с памятью 264 может выполнять процессы, которые управляют мультиплексированием во времени данных буфера. Дополнительно, процессор 262 и память 264 могут быть сконфигурированы так, чтобы выполнять некоторые или все функции некоторых других модулей, включая, но не ограничиваясь ими, буферы 210a-210n, мультиплексор 220, кодер 230 и модуль 250 управления скоростью передачи.

В примере варианта осуществления шлюза 120 согласно фиг.2 n буферов 210а-210n могут быть сконфигурированы для хранения данных, которые должны быть доставлены по прямой линии связи к n соответствующим пользовательским устройствам, работающим в одной или более областях, поддерживаемых спутниками, которые находятся в связи со шлюзом 120. Шлюз 120 обращается к буферам 210a-210n способом "по кругу", обращаясь к каждому буферу по меньшей мере один раз перед обращением к другому буферу во второй раз.

Шлюз 120 сконфигурирован для приема в приемнике 244 метрики сигнала от первого пользовательского устройства по каналу обратной линии связи. Метрикой сигнала может быть, например, SNR сигнала прямой линии связи, определенное в пользовательском устройстве. Приемник 244 может подавать метрику сигнала к модулю 250 управления скоростью передачи. Модуль 250 управления скоростью передачи может определять соответствующую кодовую скорость, которую нужно применить к следующему интервалу времени для данных прямой линии связи, передаваемых на первое пользовательское устройство. В одном варианте осуществления модуль 250 управления скоростью передачи может включать в себя таблицу просмотра кодовых скоростей и диапазон SNR, соответствующих каждой из кодовых скоростей.

Мультиплексор 220 может быть выполнен с возможностью подсоединять первый буфер 210a к кодеру 230. Кодер 230 может быть конфигурирован на основании предварительно принятой метрики сигнала, так чтобы кодировать данные с одной из множества кодовых скоростей. Мультиплексор 220 может также быть выполнен с возможностью продолжить подсоединять первый буфер 210a к кодеру 230 в течение периода времени, который зависит, по меньшей мере частично, от скорости кодирования, применяемой кодером 230. Таким образом, если кодер 230 сконфигурирован для обеспечения кодовой скорости, которая составляет приблизительно половину номинальной кодовой скорости, мультиплексор 220 может быть выполнен с возможностью подсоединить первый буфер 210a к кодеру 230 в течение приблизительно длительности временного интервала вдвое большей номинальной. Вообще, мультиплексор 220 может быть сконфигурирован для назначения длительности временного интервала, равного номинальной длительности временного интервала, масштабируемой обратно пропорционально кодовой скорости, применяемой в течение этого временного интервала.

Мультиплексор 220 может быть сконфигурирован для обеспечения доступа в течение распределенной (назначенной) длительности времени посредством синхронизации доступа согласно некоторой системе отсчета времени. В другом варианте осуществления мультиплексор 220 может обеспечивать доступ к заранее определенному количеству битов или символов, сохраненных в буфере, например 210a. Таким образом, если кодер 230 извлекает количество x битов, время, необходимое для передачи x битов, приблизительно пропорционально кодовой скорости, независимо от этой кодовой скорости. Время может быть прямо пропорционально скорости кодирования или может быть приблизительно пропорционально из-за возможных служебных битов или из-за конкретной структуры кода.

Длительность временного интервала только приблизительно определяется согласно связанной (ассоциированной) кодовой скорости. Процессор 262 может конфигурировать мультиплексор 220 так, чтобы обеспечить длительный доступ к конкретному буферу, например 210a, если буфер 210a почти пуст, и оставшиеся данные в буфере 210a меньше, чем некоторая заранее определенная часть битов или символов в номинальном временном интервале. В других ситуациях временной интервал может быть короче, чем целое кратное номинальной продолжительности временного интервала, если буфер хранит меньшее количество битов или символов, чем требуется, чтобы заполнить временной интервал. Альтернативно, процессор 262 может конфигурировать мультиплексор 220, чтобы обеспечивать меньше, чем целое кратное номинальной продолжительности временного интервала, чтобы разрешить п