Система для управления вызовом с борта самолета служб неотложного реагирования в бортовой беспроводной сотовой сети самолета

Система для управления вызовом с борта самолета служб неотложного реагирования в бортовой беспроводной сотовой сети самолета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к сотовой системе связи и, в частности, к системе, которая обрабатывает вызов служб неотложного реагирования, поступающий с борта самолета в бортовой беспроводной сотовой сети.

Уровень техники

В области беспроводной связи существует проблема, связанная с управлением беспроводными услугами, предоставляемыми сетью самолета пассажирам (также называются здесь "абонентами"), которые расположены внутри самолета, когда они пролетают между сотами неназемной сети сотовой связи. Сеть самолета обслуживает множество абонентов, и при этом имеет связь с наземной сетью через широкополосное соединение, которое одновременно обслуживает множество отдельных абонентов. Управление таким широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации абонентов на основе самолета еще не полностью решено в существующих беспроводных сетях.

В области наземной сотовой связи обычно беспроводной абонент перемещается через область, обслуживаемую сетью, которая представляет собой его домашнюю сеть его провайдера услуги и поддерживает требуемый набор характеристик абонента. Доступностью набора характеристик в домашней сети управляют с помощью базы данных провайдера услуги домашней сети, часто называемой регистром собственных абонентов (HLR), с соединениями с возможностью передачи данных с одной или больше коммутациями (пакетов или каналов) и с использованием различного вспомогательного оборудования, такого как службы голосовой почты и коротких сообщений, для обеспечения такого управления без стыков с набором характеристик. Каждый абонент ассоциирован взаимно-однозначным образом с соединением для передачи данных, которое содержит канал на сайте обслуживающей соты для доступа к требуемым услугам передачи данных.

Доступ к службам неотложного реагирования представляет собой важную характеристику существующих сетей передачи данных, в которых сеть позволяет не только идентифицировать абонента, но также определять его текущее местоположение, что способствует отправке персонала служб неотложного реагирования. Универсальный код, такой как 911 в Северной Америке и 112 в Европе, используется для доступа к персоналу службы неотложной помощи на заранее определенных сайтах, называемых " точки доступа общественной безопасности (PSAP)". Расширенная служба 911 (Е911) представляет собой расширение такой базовой службы и характеризуется передачей номера обратного вызова и информации о географическом местоположении персоналу службы неотложной помощи. Термин "информация о географическом местоположении" используется для обозначения информации о физическом положении абонента в физической среде в отличие от адреса в сети передачи данных. Например, она содержит адрес проживания в городе, почтовый адрес, адрес улицы, информацию о широте и долготе или информацию о геодезическом местоположении. Служба Е911 может быть реализована для устройств, подключаемых к наземной линии, и/или для беспроводных устройств. Передача голоса по протоколу Интернет (VoIP) представляет собой технологию, которая эмулирует телефонный вызов, но вместо использования систем на основе цепей, таких как телефонная сеть, в ней используются технологии пакетной передачи данных, которая в большей степени воплощена в Интернет. Таким образом, в существующих сетях передачи данных существует множество случаев, когда географическое местоположение абонента нельзя идентифицировать.

Для быстрой отправки транспортных средств службы неотложного реагирования или предоставления другой помощи в правильном месте назначения, требуется точная информация о географическом местоположении абонента. В обычной кабельной телефонной сети относительно легко можно предоставить информацию о местоположении абонента, поскольку телефонный аппарат зафиксирован в определенном месте расположения. Затем могут быть сформированы записи в статической базе данных, которая доступна для персонала служб неотложного реагирования в точках доступа общедоступной безопасности (PSAP), для связывания домашнего адреса абонента и телефонного номера. Однако для систем мобильной связи использование таких статических записей в базе данных невозможно, поскольку географическое местоположение беспроводного устройства передачи данных меняется с течением времени.

Другая проблема относится к маршрутизации неотложных вызовов в правильное место назначения. Для обычных вызовов такая проблема не возникает, поскольку абонент вводит определенные детали требуемого места назначения вызова. Однако для неотложных вызовов юрисдикция служб неотложного реагирования в точках ответа обычно достаточно ограничена, например, на уровне округа в США. Такая информация о географическом местоположении абонента необходима для определения маршрутизации вызова в правильную точку доступа общественной безопасности (PSAP). Неправильная маршрутизация вызовов в неправильную точку ответа приводит к затратам при передаче вызовов, влияет на надежность и приводит к задержкам при отправке персонала служб неотложного реагирования, что является существенным в ситуациях, угрожающих жизни.

Когда беспроводные абоненты входят в неназемную сотовую сеть передачи данных (то есть, когда они летят в самолете как пассажиры), они находятся в уникальной среде, которая традиционно была отключена от наземной сотовой сети, где беспроводная сеть самолета служила посредником для абонента (также называемого здесь "пассажиром") при доступе к различным услугам и контенту. Беспроводная сеть самолета, поэтому, может функционировать как фильтр контента или может формировать уникальные типы контента, которые направлены на отдельных пассажиров, находящихся на борту самолета. Однако, хотя сеть самолета обслуживает множество пассажиров, она имеет связь с наземной сетью доступа через широкополосное радиочастотное соединение, которое имеет один IP-адрес в наземной сети доступа. Широкополосное радиочастотное соединение одновременно переносит сообщения множества отдельных пассажиров, но эти сообщения не могут быть индивидуально идентифицированы наземной сетью доступа. Управление этим широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации пассажиров через назначение индивидуального уникального IP-адреса каждому пассажиру беспроводного устройства пока является не решенной проблемой в существующих беспроводных сетях.

Кроме того, обработка вызовов служб неотложного реагирования в случае, когда абонент расположен на борту самолета, приводит к возникновению проблем, которые до сих пор не решались, в частности, поскольку местоположение абонента постоянно изменяется, по мере того как самолет продолжает свой полет. Персонал на борту самолета и пилоты самолета являются единственным персоналом на месте, на которых можно положиться для обеспечения своего рода ответа служб неотложного реагирования, и они должны быть тесно связаны с вызовами служб неотложного реагирования. Кроме того, персонал служб неотложного реагирования не может быть отправлен на самолет, но самолет может быть отправлен в альтернативное место назначения при соответствующем разрешении для обеспечения возможности разрешения неотложного реагирования в этом альтернативном местоположении. Однако процесс для выполнения такого решения и структуры передачи данных для поддержки этого процесса в настоящее время не разработаны.

Раскрытие изобретения

Описанные выше задачи решаются, и технический прогресс был достигнут в области существующих систем управления поступающими из борта самолета вызовами служб неотложного реагирования в бортовой беспроводной сотовой сети (называемой здесь "системой управления вызовом служб неотложного реагирования с самолета"), что обеспечивает возможность уникальной идентификации беспроводного устройства каждого пассажира, используемого на борту самолета, и соответствующей идентификации пассажира, ассоциированного с беспроводньм устройством пассажира. Такие данные регистрации беспроводного устройства пассажира сохраняют в виде записей базы данных в наземной автоматической базе данных идентификации местоположения (ALI), которая ассоциирует каждый самолет с беспроводными устройствами его зарегистрированного пассажира.

Инициирование вызова служб неотложного реагирования, выполняемого любыми беспроводными устройствами зарегистрированного пассажира, приводит к тому, что этот вызов направляют в обслуживающую точку доступа общественной безопасности (PSAP), где пассажира соединяют с оператором служб неотложного реагирования. Обслуживающая точка доступа общественной безопасности (PSAP) может быть выбрана в зависимости существующего географического местоположения самолета или может представлять собой заданную точку доступа общественной безопасности (PSAP) национальной сети. Кроме того, поскольку обслуживающий персонал самолета и экипаж, находящийся в кабине самолета, представляют собой единственный персонал на месте, на которого можно положиться, при предоставлении своего рода ответа служб неотложного реагирования, они должны быть тесно связаны с этим вызовом служб неотложного реагирования. Поэтому по меньшей мере одного из членов команды обслуживания на борту самолета и экипажа в кабине самолета вызывают по тревоге и обычно подключают к вызову служб неотложного реагирования. Кроме того, система управления вызовом служб неотложного реагирования на борту самолета обладает возможностью поддержки связи с дополнительными организациями и их персоналом. Поскольку персонал служб неотложного реагирования не может быть отправлен на борт самолета, такие дополнительные организации могут включать в себя авиадиспетчеров, которые требуются для перенаправления самолета в альтернативное местоположения, для предоставления помощи в неотложной ситуации в альтернативном местоположении. Кроме того, может быть налажен контакт с персоналом служб неотложного реагирования в альтернативном местоположении для размещения специалистов оперативного реагирования, так чтобы они были на месте после прибытия самолета в альтернативное местоположение.

Система управления вызовом служб неотложного реагирования самолета может обрабатывать вызовы служб неотложного реагирования, такие как голосовые вызовы, вызовы VoIP или сообщения передачи данных, для обеспечения связи в неотложной ситуации во всех режимах.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 иллюстрируется в виде блок-схемы общая архитектура комбинированной воздушно-наземной сети, которая взаимно соединяет воздушную подсистему с наземной сетью доступа;

на фиг.2 иллюстрируется в виде блок-схемы архитектура типичного варианта осуществления типичной бортовой сети для беспроводных устройств, реализованных в коммерческом самолете, несущем на борту множество пассажиров;

на фиг.3 иллюстрируется в виде блок-схемы архитектура типичной сотовой сети для IP данных и голосовых услуг;

на фиг.4 иллюстрируется в виде блок-схемы вариант реализации настоящей системы управления вызовом служб неотложного реагирования с самолета;

на фиг.5 иллюстрируется в виде блок-схемы последовательности операций работа настоящей системы управления вызовом служб неотложного реагирования самолета;

на фиг.6 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911, предназначенная для применения в кабельной сети; и

на фиг.7 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911, предназначенная для применения в беспроводных устройствах.

Осуществление изобретения

Существующие кабельные, беспроводные и VoIP системы служб неотложного реагирования

Существующая сеть служб неотложного реагирования состой из избирательных маршрутизаторов (SR), баз данных автоматической идентификации местоположения (ALI) (как локальных, так и общенациональных) и точек ответа общественной безопасности (PSAP) с их различным централизованным автоматическим учетом сообщений (САМА), магистральными соединениями и различными соединениями для передачи данных для запросов в базах данных автоматической идентификации местоположения (ALI). Помимо этих сетевых элементов существуют сами организации общественной безопасности (полиция, пожарная служба и служба скорой помощи) и сети передачи данных, которые их поддерживают.

На фиг.6 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911 для применения в кабельной линии. Местоположение абонента, который вызывает сеть служб неотложного реагирования, используется для двух основных целей. Первая заключается в направлении вызова служб неотложного реагирования в правильную точку 604 ответа общественной безопасности (PSAP), а вторая состоит в предоставлении информации о географическом местоположении абонента для отображения оператору 607 точки ответа общественной безопасности (PSAP), чтобы подразделения неотложного реагирования можно было отправить в правильное местоположение. В проводной сети голосовой связи информация об адресе вызывающей линии хранится в базе данных, известной как база данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI). Эта информация в базе данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) обновляется и проверяется путем синхронизации базы данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) с главной базой данных 606 руководства по фактическим адресам (MSAG), которая представляет собой систему, используемую поставщиком услуг локальной телефонной связи для связывания телефонного номера абонента с зоной ответственности службы неотложного реагирования (ESZ).

В кабельных сетях 600 голосовой связи существует связь между номером телефона абонента (идентификатор линии вызывающего абонента (CLID)), который идентифицирует телефонную линию 611, которая обслуживает телефон 601 абонента с географическим местоположением абонента. Такое географическое местоположение обычно представляет собой домашний адрес абонента, информация о котором содержится в его локальной автоматической телефонной станции (LEC), в базе данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI). В этом случае, идентификатор линии вызывающего абонента (CLID) становится готовой ссылкой, и входящая линия для локальной телефонной станции 602 и локальной телефонной станции 602 обеспечивает точное указание соответствующей маршрутизации вызовов 911. Это позволяет локальной телефонной станции 602 работать на основе статической конфигурации в смысле выбора исходящей магистрали 613, в которую требуется поместить вызов, так чтобы он был направлен в правильный избирательный маршрутизатор 603. Избирательный маршрутизатор 603, в свою очередь, может использовать такую же статическую ассоциацию и информацию идентификатора линии вызывающего абонента (CLID), сохраненную в автоматической идентификации 605 местоположения (ALI), для обеспечения направления вызова в правильную обслуживающую точку 604 ответа общественной безопасности (PSAP) по адресу абонента.

При получении неотложного вызова от абонента, снабженного идентификатором линии вызова (CLID) абонента, точка 604 ответа общественной безопасности (PSAP) может сделать запрос в базе данных через связь 612 и принять в ответ информацию об адресе проживания (также известном как городской адрес), ассоциированном с идентификатором вызывающей линии абонента (CLID). Физический интефрейс, через который точка 604 ответа общественной безопасности (PSAP) выполняет такой запрос, может быть различным. Он может представлять собой интерфейс на основе IP через коммутируемый вызов или на основе широковещательной передачи, или он может быть выполнен через интерфейс пакета Х.25. Аналогично, база данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) может физически быть размещена совместно с автоматической телефонной станцией 602 и избирательным маршрутизатором 603, или она может представлять собой удаленную общенациональную автоматическую идентификацию местоположения (ALI) (не показана), которая обрабатывает запрос непосредственно или в тандеме с локальной автоматической идентификацией 605 местоположения (ALI). Оператор в точке 604 ответа общественной безопасности (PSAP) собирает информацию от вызывающего абонента и использует эту информацию вместе с автоматически доставленной информацией, для подачи запроса службы неотложного реагирования в соответствующую организацию служб неотложного реагирования.

На фиг.7 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911 для беспроводных устройств. В сотовых системах связи связь между настоящим географическим местоположением абонента и его идентификатором линии вызывающего абонента (CLID) пропадает. Будучи мобильным по определению, абонент сотовой сети может находиться в любом месте в пределах области обслуживания сотовой сети. Аналогично, отсутствует физическая кабельная линия связи, соответствующая беспроводному устройству 701, которая представляет собой источник вызова, по которому можно связывать маршрут с правильным местом назначения. В сотовых сетях связи, однако, существует физическая служебная сота 702, из которой инициируется вызов. Географическая гранулярность этих местоположений сот обычно достаточно мелкая для определения с помощью мобильного коммутаторного центра 703 правильного магистрального маршрута через PSDN 709 в соответствующий избирательный маршрутизатор 704. Во многих случаях это также обеспечивает достаточную точность для определения избирательным маршрутизатором 704, с какой точкой 705 ответа общественной безопасности (PSAP) требуется соединить абонента.

В соответствии с внутренней процедурой для мобильного коммутационного центра 703 связывает исходящий магистральный маршрут со служебной сотой 702. Однако для мобильного коммутационного центра 703 (MSC) требуется некоторый объем сигналов, чтобы передать эту же информацию в избирательный маршрутизатор 704 так, чтобы он мог определить правильную точку 705 ответа общественной безопасности (PSAP). Информацию о маршрутизации передают в избирательный маршрутизатор 704 посредством сигналов установки вызова ISUP (часть пользователя ISDN) в одном или ином вновь определенных параметрах, называемых цифрами маршрутизации служб неотложного реагирования (ESRD) или ключем маршрутизации служб неотложного реагирования (ESRK). Избирательный маршрутизатор 704 проверяет значение параметра ESRD/ESRK в сигналах установки вызова и направляет вызов в правильную точку 705 ответа общественной безопасности (PSAP) на основе этого значения.

Следует отметить, что возникают обстоятельства, когда границы соты могут покрывать границы охвата точки ответа общественной безопасности (PSAP). В этом случае цифры маршрутизации служб неотложного реагирования или ключ маршрутизации служб неотложного реагирования, определенные из обслуживающей ячейки 702, могут не обеспечивать надежный показатель маршрута к правильной точке 705 ответа общественной безопасности (PSAP). Обе сотовые сети связи ANSI 41 (обычно TDMA и CDMA) и 3GPP (обычно GSM, EDGE и UMTS) имеют идентифицированные функциональные возможности для решения этой задачи. В сети ANSI 41 определен функциональный элемент, известный как база данных 708 маршрутизации координат (CRDB). Сотовая сеть связи может связываться с базой данных 708 маршрутизации координат (CRDB) и, на основе географического местоположения абонента (определенного с помощью разных технологий нахождения местоположения, таких как трилатерация прямого канала передачи данных, измерения мощности пилотного сигнала, измерения времени поступления и т.д.), она выдает соответствующее значение параметра маршрутизации. Поскольку географическое местоположение представляет собой улучшение точности по сравнению с местом размещения соты, это уменьшает проблему неправильно направленных вызовов. Аналогично, сети 3GPP позволяют мобильному коммутационному центру (MSC) 703 запрашивать уточненное значение ключа маршрутизации из центра местоположения мобильного шлюза (GMLC) на основе географического местоположения абонента. Такие данные местоположения доступны в точке 707 управления службой, которая представляет собой стандартный компонент в телефонной системе интеллектуальных сетей связи, используемой для управления услугой.

Поскольку сотовые сети связи имеют определенные характеристики, которые привели к новым соображениям для Е911 по сравнению с обычными проводными сетями голосовой связи, сети передачи голоса на основе IP (VoIP) имеют много общего с сотовыми сетями связи в том, что в них отсутствует специфичная физическая точка соединения, которая определяет их идентичность. Так же, как и беспроводное устройство (сотовый телефон) может присоединяться к сети в любом месте, где существует точка обслуживания, клиент телефона на основе IP также может присоединяться к IP-сети в множестве и в разных точках, и использовать преимущества услуги голосовой связи. Учитывая такую перспективу, становится необходимым рассматривать клиентов VoIP, как, по существу, перемещающихся клиентов или даже полностью мобильных клиентов для обеспечения охвата всех сценариев использования. Наверняка, многие клиенты VoIP могут быть относительно статическими в смысле их места расположения (например, настольный телефон обычных размеров с интегрированным программным обеспечением клиента VoIP продолжает оставаться столь же стационарным, как и многие обычные проводные настольные телефоны); однако, эта ситуация не является явно прогнозируемой со стороны сети, поэтому архитектура, которая направлена на мобильность, обеспечивает охват всех сценариев использования.

Архитектура бортовой беспроводной сотовой сети

На фиг.1 иллюстрируется в виде блок-схемы общая архитектура бортовой беспроводной сотовой сети связи, которая включает в себя сеть 2 воздух-земля (внутренняя сеть), которая взаимно соединяет два элемента внешней сети, содержащие воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1 (также называется здесь "сетью доступа"). На этой схеме иллюстрируется основная концепция бортовой беспроводной сотовой сети связи и, с целью упрощения иллюстрации, не содержит все элементы, обычно присутствующие в типичной бортовой беспроводной сотовой сети. Фундаментальные элементы, раскрытые на фиг.1, обеспечивают описание взаимосвязи различных элементов, которые используются для реализации бортовой беспроводной сотовой сети для предоставления контента в беспроводные устройства пассажиров, которые находятся на борту самолета.

Общая концепция, показанная на фиг.1, представляет собой обеспечение "внутренней сети", которая соединена с двумя сегментами "внешней сети", содержащей воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1. Это осуществляется с помощью сети 2 воздух-земля, передающей как пассажирский трафик передачи данных (содержащий голосовые и другие данные), так и информацию управления и данные о наборе характеристик между воздушной подсистемой 3 и наземной подсистемой 1, таким образом обеспечивая для беспроводных устройств пассажиров, которые размещены на борту самолета, возможность принимать услуги передачи данных на борту самолета.

Воздушная подсистема

"Воздушная подсистема" представляет собой среду передачи данных, которая реализована на борту самолета; и эта передача данных может быть основана на различных технологиях, включая в себя, но без ограничений: кабельную, беспроводную, оптическую, акустическую (ультразвуковую) и т.п. Пример такой сети раскрыт в американском патенте №6 788 935, под названием " Aircraft-Based Network For Wireless Subscriber Stations".

Предпочтительный вариант реализации для воздушной подсистемы 3 представляет использование беспроводной технологии таким образом, чтобы беспроводная технология была совместима с беспроводными устройствами пассажиров, которые пассажиры и экипаж принесли на борт самолета. Таким образом, портативный компьютер может связываться через WiFi или в беспроводном режиме WiMax (или через проводное соединение, такое как LAN), или КПК может выполнять передачи телефонного голосового трафика через VoIP (голос через IP). Аналогично, портативный сотовый телефон, в котором используется протокол GSM, связывается через GSM, находясь внутри самолета, с воздушной подсистемой. Сотовый телефон CDMA будет использовать CDMA, а аналоговый телефон AMPS будет использовать аналоговую AMPS, находясь внутри в самолета с воздушной подсистемой 3. Состояния соединений могут обрабатываться путем переключения пакетов или по коммутируемым линиям, или используя оба эти подхода. Обычно цель воздушной подсистемы 3 состоит в обеспечении повсеместного доступа без стыков к воздушной подсистеме 3 для беспроводных устройств пассажиров, которые принадлежат пассажирам и членам экипажа, независимо от технологии, используемой в этих беспроводных устройствах.

Воздушная подсистема 3 также предусматривает механизм управления предоставлением услуг для беспроводных устройств пассажиров, которые работают в салоне самолета. Такое управление включает в себя не только предоставление возможности подключения для трафика пассажиров, но также и доступность специфичных для самолета наборов функциональных возможностей, для получения которых авторизуется каждый пассажир. Эти функциональные возможности включают в себя услуги развлечения во время полета, такие как мультимедийные представления, а также услуги на основе места назначении, которые соединяют существующие планы на путешествия пассажира с предложениями дополнительных услуг, которые будут доступными для пассажиров в их номинальном месте назначения и в соответствии с их запланированным графиком путешествия. Пассажиру, таким образом, во время его полета предоставляют возможности расширения своих ощущений во время путешествия, как в течение полета, так и в месте его назначения.

Беспроводные устройства 101 пассажиров, используемые в самолете, могут быть идентичными устройствам, используемым в сотовой/PCS наземной сети передачи данных; однако, такие беспроводные устройства 101 пассажиров заранее запрограммированы в компании, обслуживающей самолет, и/или пользователем, имеет пин-номера для аутентификации. Кроме того, антенна взаимно соединяет беспроводные устройства 101 пассажиров с базовыми приемопередающими станциями (BTS) 111-114, установленными в кабине самолета, которые представляют собой обычно пико-соты с интегрированными функциями BSC/MSC. Модули BTS/BSC/MSC добавлены в каждой поддерживаемой технологии радиоинтерфейса. Коммутатор/маршрутизатор 122 выполняет функцию соединения (для мультимедийных данных/контента и, в ограниченной степени для служебных сигналов) между воздушной подсистемой 3 и наземной сетью 1 доступа, поскольку коммутатор/маршрутизатор 122 помещает вызов с использованием модема 123 в наземную сеть 1 доступа через сеть 2 воздух-земля. Коммутатор/маршрутизатор 122 преобразует отдельные каналы трафика и служебных сигналов от базовых станций в совокупный поток данных и из него, и передает/принимает совокупные потоки данных через сеть 2 воздух-земля, который поддерживает непрерывное обслуживание во время полета самолета. Модем 123 включает в себя радиопередающее оборудование и антенные системы для связи с наземными приемопередатчиками на участке, размещенном на земле, сети 2 воздух-земля. Отдельные каналы трафика, выделенные в сети 2 воздух-земля, активируют на основе потребности в трафике, который должен поддерживаться на борту самолета.

Сеть воздух-земля

Сеть 2 воздух-земля, показанная на фиг.1, очевидно, является одной из сетей, которая основана на беспроводной передаче данных (радиочастотная или оптическая) между наземной подсистемой 1 и беспроводными устройствами пассажиров, которые находятся в самолете, при этом предпочтительный подход составляет подход на основе радиочастотного соединения. Такое радиочастотное соединение выполнено в виде сотовой топологии, когда обычно более чем одна сота описывает географическую зону охвата или зону обслуживания комбинированной сети 2 воздух-земля. По соединению воздух-земля проходит как трафик передач данных пассажиров, так и трафик служебных сигналов собственной сети. В предпочтительном варианте осуществления сеть 2 воздух-земля транспортирует весь трафик в/из самолета по одному объединенному каналу передачи данных. Такая "одна магистраль" имеет явные преимущества, состоящие в управлении жесткой и мягкой передачей обслуживания мобильного терминала абонента по мере перемещения самолета между одной сотой на основе земли к следующей. Этот подход также использует преимущества применения более новой, более высокоскоростной беспроводной сотовой технологии.

В качестве альтернативы, сеть 2 воздух-земля может быть обеспечена через беспроводное спутниковое соединение, когда радиочастотные соединения установлены между самолетом и спутником и между спутником и наземной подсистемой 1, соответственно. Такие спутники могут быть геосинхронными (выглядят, как стационарные из каждой опорной точки на земле), или движущиеся, как в случае средней околоземной орбиты (МЕО) и низкой околоземной орбиты (LEO). Примеры спутников включают в себя, но не ограничиваются этими: Геосинхронные спутники Ku Band, спутники DBS (спутник прямой широковещательной передачи), систему Iridium, систему Globalstar и систему Inmarsat. В случае специализированных спутников, таких как спутники, используемые для прямой широковещательной передачи, связь обычно может быть однонаправленной, то есть от спутника в приемную платформу, в данном случае на самолет. В такой системе линия связи, по которой осуществляется однонаправленная передача данных от самолета, должна выполнять двунаправленную передачу данных. Такая связь может быть спутниковой или наземной беспроводной по своей природе, как было описано выше. И, наконец, другие средства для связи с самолетом включают в себя широкие или глобальные связи, такие как радио HF (Высокой частоты) и более уникальные системы, такие как архитектура тропосферного рассеяния.

Сеть 2 воздух-земля можно рассматривать как магистраль, через которую транспортируют трафик передачи данных пассажиров, а также данные набора функциональных возможностей управления и сети между наземной подсистемой и воздушной подсистемой 3. Сеть 2 воздух-земля может быть реализована как одиночная радиочастотная линия связи или множество радиочастотных линий связи, при этом часть сигналов направляют по линиям связи разных видов, такую как соединение воздух-земля и спутниковое соединение. Таким образом, имеется существенный объем гибкости при воплощении этой системы, используя различные компоненты и архитектурные концепции, раскрытые здесь в различных комбинациях.

Наземная подсистема

Наземная подсистема 1 состоит из краевого маршрутизатора 140, который соединяет голосовой трафик сети 2 воздух-земля с элементами традиционной сотовой сети передачи данных, включающими в себя контроллер 141 базовой станции и связанный с ним мобильный коммутационный центр 142 с его регистром гостевых абонентов, регистром собственных абонентов, для взаимного соединения голосового трафика с коммутируемой сетью 144 общего пользования, и другие такие функции. Кроме того, контроллер 141 базовой станции подключен к Интернет 147 через коммутируемую сеть 143 передачи данных общего пользования для совершения вызовов. Краевой маршрутизатор 124 также обеспечивает взаимное соединение для передачи трафика данных с Интернет 147, коммутируемой телефонной сетью 144 общего пользования через сервер 146 передачи голоса через IP, и других таких функций. Они включают в себя сервер аутентификации, операционные подсистемы, серверы 145 CALEA и BSS.

Таким образом, передача данных между беспроводными устройствами 101 пассажиров, расположенными на борту самолета, и наземной подсистемой 1 наземной сети передачи данных осуществляют через воздушную подсистему 3 и сеть 2 передачи воздух-земля с контроллерами 141 наземной базовой станции беспроводной сотовой сети на борту самолета. Расширенные функциональные возможности, описанные ниже, предоставляются воздушной подсистемой 3, сетью 2 воздух-земля и наземными контроллерами 141 базовой станции, обеспечивают предоставление услуг беспроводным устройствам 101 пассажиров, расположенным на борту самолета, прозрачным образом для пассажиров. Сеть радиодоступа (RAN) поддерживает передачу данных от множества самолетов и может использовать один всенаправленный сигнал, или может использовать множество пространственных секторов, которые могут быть определены на основе азимута и/или углов возвышения. Сети на борту самолета осуществляют передачу соединения для передачи данных из точки в точку между сетями радиодоступа (RAN) в разных местах расположения (разные наземные подсистемы 1), для поддержания непрерывности услуг, предоставляемых сетью 2 воздух-земля. При этом может осуществляться жесткая или мягкая передача обслуживания мобильных терминалов абонентов или может выполняться комбинация жесткой и мягкой передачи в каналах передачи воздух-земля и земля-воздух.

Центр мобильной коммутации (MSC) обеспечивает управление мобильностью для всех систем на борту самолета и обеспечивает управление передачей обслуживания абонента между наземными станциями, по мере того как система на борту самолета перемещается между зонами обслуживания соседних наземных подсистем 1. Контроллер (BSC) базовой станции пропускает весь трафик, направленный к основной подсистеме приемопередатчика (BTS и от нее). Узел обслуживания пакетных данных (PDSN) управляет выделением пропускной способности для каждой из подсистем основного приемопередатчика (BTS) среди систем на борту самолета в пределах их соответствующих зон обслуживания.

Типичная бортовая сеть

На фиг.2 иллюстрируется архитектура типичной бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров, реализованная в коммерческом самолете 200, предназначенном для перевозки множества пассажиров. Такая система содержит множество элементов, используемых для реализации магистральной передачи данных, используемой для обеспечения беспроводной передачи данных для множества устройств беспроводной передачи данных различной природы. Бортовая сеть для беспроводных устройств пассажиров содержит локальную вычислительную сеть 206, которая включает в себя радиочастотную систему 201 передачи данных, в которой используется парадигма распределенного спектра, и имеет малую дальность работы. Эта сеть 206 поддерживает как сеть с коммутацией каналов, так и соединения с коммутацией пакетов от беспроводных устройств 221-224 пассажиров, и взаимно соединяет данные, передаваемые от этих беспроводных устройств 221-224 пассажиров через приемопередатчик шлюза или приемопередатчики 210, с коммутируемой телефонной сетью 126 общего назначения (PSTN) и другими местами назначения, такими как Интернет 127 или коммутируемая сеть данных общего назначения (PDSN). Пассажиры, обладающие беспроводными устройствами связи, таким образом, сохраняют свою единственную идентичность номера, как если бы они были непосредственно соединены с коммутируемой телефонной сетью 126 общего назначения. Беспроводные устройства 221-224 пассажиров включают в себя различные устройства передачи данных, такие как переносные компьютеры 221, сотовые телефоны 222, музыкальные плейеры МРЗ (не показаны), карманные персональные компьютеры (PDA) (не показаны), устройства 223 на основе WiFi, устройства 224 на основе WiMax и т.п., и для простоты описания все они здесь совместно называются "беспроводными устройствами пассажиров", независимо от их конкретных деталей реализации.

Основные элементы бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров содержат, по меньшей мере, одну антенну 205 или средство связывания электромагнитной энергии с воздушной подсистемой 3, расположенной внутри самолета 200, которая во время обслуживания осуществляет обмен данными с множеством беспроводных устройств 221-224 пассажиров, расположенных на борту самолета 200. По меньшей мере, одна антенна 205 подключена к беспроводному контроллеру 201, который охватывает множество элементов, используемых для регулирования беспроводной передачи данных с множеством беспроводных устройств 221-224 пассажиров. Беспроводной контроллер 201 включает