Система для создания подсети интернет-протокола на борту самолета в рамках авиационной беспроводной сотовой сети

Система для создания подсети интернет-протокола на борту самолета в рамках авиационной беспроводной сотовой сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сотовой связи, а именно к системе, которая создает подсеть на основе Интернет-протокола на борту самолета в рамках авиационной беспроводной сотовой сети.

Уровень техники

В области беспроводной связи существует проблема управления услугами беспроводной связи, предоставляемыми сетью самолета пассажирам, находящимся на борту самолета во время их перемещения между сотами неназемной сотовой сети связи. Сеть самолета обслуживает множество абонентов и имеет канал связи с наземной сетью через широполосное соединение, которое одновременно обслуживает множество индивидуальных абонентов. Управление подобным широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации абонентов, находящихся на борту самолета, пока еще остается нерешенной задачей в существующих беспроводных сетях.

В условиях наземной сотовой связи абоненты беспроводных услуг часто перемещаются в зоне обслуживания сети своего домашнего сотового оператора, продолжая пользоваться выбранным набором характеристик. Доступность набора характеристик во всей домашней сети обеспечивается за счет использования базы данных домашнего сотового оператора, часто именуемой Реестром собственных абонентов (HLR), соединенной с одним или несколькими узлами коммутации (пакетной или канальной), а также различным вспомогательным оборудованием, таким как серверы голосовой почты и коротких текстовых сообщений, что позволяет незаметно управлять наборами характеристик. Каждый абонент связан со своим коммуникационным соединением, которое содержит канал со стороны базовой станции для доступа к запрашиваемым коммуникационным услугам.

Если абоненту услуг беспроводной связи приходится перемещаться между сетями, из зоны покрытия своей домашней сотовой сети в сеть этого же или другого сотового оператора (именуемого здесь «роуминговый сотовой оператор»), то у абонента услуг беспроводной связи должна быть возможность точно также осуществлять вызовы и принимать звонки, вне зависимости от его местонахождения. Кроме этого, абонентам беспроводной связи, во время их перемещения, должна быть предоставлена возможность прозрачного пользования наборами характеристик. Однако, для обеспечения подобной прозрачности наборов характеристик необходимо совместное использование файлов базы данных, когда профиль набора характеристик, доступных абоненту, передается из реестра собственных абонентов домашнего сотового оператора в базу данных роумингого сотового оператора, часто именуемую Реестром роуминговых абонентов (VLR). В этом случае Реестр роуминговых абонентов видит, что определенный абонент услуг беспроводной связи, находящийся в роуминге, имеет право на пользование определенным набором характеристик и разрешает сети роумингого сотового оператора прозрачно предлагать эти характеристики абоненту услуг беспроводной связи. Таким образом, абонент услуг беспроводной связи, находящийся в роуминге, получает возможность пользоваться таким же набором характеристик или «классом абонента», который был у него в его домашней сети сотового оператора.

Когда абоненты услуг беспроводной связи попадают в неназемную сотовую сеть связи (например, летят в качестве пассажиров в самолете), они оказываются в уникальной среде, которая традиционно была отделена от наземной сотовой сети и в которой беспроводная сеть самолета выступает для абонента (также именуемого здесь «пассажир») в качестве интерфейса по предоставлению различных услуг и контента. Беспроводная сеть самолета, таким образом, может функционировать в качестве фильтра контента, либо может создавать уникальные типы контента, предназначенные для индивидуальных пассажиров, находящихся на борту самолета. Однако, хотя сеть воздушного судна обслуживает множество пассажиров, у нее имеется канал связи с наземной сетью доступа через широполосное радиочастотное соединение с единственным IP-адресом в наземной сети доступа. Таким образом, широкополосное радиочастотное соединение одновременно обеспечивает передачу данных для множества индивидуальных пассажиров, но эти передачи данных не могут быть индивидуально идентифицированы наземной сетью доступа. Управление подобным широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации пассажиров за счет присвоения уникальных индивидуальных IP-адресов каждому пассажирскому устройству беспроводной связи в существующих беспроводных сетях остается пока еще нерешенной задачей.

Сущность изобретения

Решение описанных выше проблем обеспечивается и технический прогресс в данной области техники достигается благодаря Системе для создания на борту самолета подсети Интернет-протокола в рамках авиационной беспроводной сотовой сети (далее именуемой здесь «Система самолетной IP-подсети»), которая позволяет присваивать индивидуальные адреса Интернет-протокола (IP адреса) каждому беспроводному устройству пассажира, используемому на воздушном судне и обслуживаемому авиационной беспроводной сотовой сетью, тем самым обеспечивая предоставление беспроводных услуг для индивидуально идентифицированных беспроводных устройств.

Система самолетной IP-подсети обеспечивает услуги беспроводной связи для пассажиров, находящихся на борту самолета, за счет хранения данных, характеризующих индивидуально идентифицированные беспроводные устройства, находящиеся на борту самолета. Система самолетной IP-подсети присваивает единственный IP-адрес каждому радиочастотному каналу связи, использующему двухточечный протокол связи, соединяющему сеть самолета с наземной сетью доступа, а также создает IP-подсеть на борту самолета. IP-подсеть использует множество IP-адресов для каждого из двухточечных радиочастотных каналов связи, тем самым позволяя уникально идентифицировать каждое пассажирское беспроводное устройство по его собственному IP-адресу. Это становится возможным благодаря тому, что в обеих конечных точках двухточечного протокола IPCP имеются пулы заданных IP адресов и/или топология, сконфигурированная таким образом, что каждая конечная точка двухточечного протокола может использовать более чем один IP адрес на канал связи. Подобный подход не меняет протокол IPCP или другие протоколы/обмен сообщениями EVDO, но позволяет наземной сети доступа непосредственно видеть индивидуальные IP-адреса беспроводных устройств.

Электронные услуги, предоставляемые пассажиру во время полета, включают в себя доступ в Интернет, развлекательные услуги, такие как мультимедийные презентации, а также услуги, относящиеся к пункту назначения, которые дополняют имеющийся план поездки пассажира и его запланированный график поездки предложением дополнительных услуг, доступных пассажиру в пункте предполагаемого назначения, а также, как вариант, голосовые услуги. Пассажирам, таким образом, предлагается возможность во время полета больше узнать об их поездке, как во время полета, так и после прибытия на место за счет получения доступа к различным услугам. Индивидуальная идентификация каждого пассажирского беспроводного устройства упрощает предоставление подобных услуг и позволяет индивидуализировать подобные услуги в соответствии с заданным профилем, созданным для каждого пассажира.

Подобные возможности Системы самолетной IP-подсети обеспечиваются, отчасти, за счет использования «Внутренней сети», связывающей два сегмента «Внешней сети», состоящей из авиационной подсистемы и наземной сети доступа. Внутренняя сеть обеспечивает передачу как графика абонента (в том числе голосовые и/или другие данные), так и данных о наборах характеристик между авиационной подсистемой и наземной сетью доступа, тем самым позволяя предоставлять пассажирским беспроводным устройствам, находящимся на борту самолета, единые услуги беспроводной связи как на земле, так и в воздухе.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена, в виде блок-схемы, общая архитектура составной сети «борт-земля», которая связывает авиационную подсистему с наземной сетью доступа.

На фиг.2 изображена, в виде блок-схемы, архитектура обычного варианта осуществления обычной самолетной сети для пассажирских беспроводных устройств, используемой в многоместном пассажирском самолете.

На фиг.3А и 3В изображена, в виде блок-схемы, архитектура обычной сотовой сети EVDO для передачи только IP данных и для передачи IP данных и голосовых данных, соответственно.

На фиг.4 изображен типичный пакет протоколов сеанса сети EVDO.

На фиг.5 изображена, в виде блок-схемы, архитектура IP-подсети в самолете.

На фиг.6 изображено присвоение соединений на единственном канале связи «борт-земля».

На фиг.7 изображено, в виде блок-схемы, типичное функционирование IP-подсети в самолете, и

На фиг.8А изображена, в виде блок-схемы, архитектура самолетной IP-подсети для множества самолетов, тогда как на фиг.8 В показано присвоение соединений на нескольких каналах связи «борт-земля».

Подробное описание изобретения

Общая архитектура системы

На фиг.1 изображена, в виде блок схемы, общая архитектура авиационной сети сотовой связи, которая включает в себя сеть 2 «борт-земля» (внутреннюю сеть), связывающую два элемента внешней сети: авиационную подсистему 3 и наземную подсистему 1. На данной схеме изображены базовые концепции авиационной сети сотовой связи, для упрощения восприятия показаны не все элементы, встречающиеся в обычной авиационной сети сотовой связи. Основные элементы, раскрытые на фиг.1, передают идею взаимодействия между различными компонентами, используемыми при реализации авиационной сети сотовой связи, обеспечивающей доступ к контенту для пассажирских беспроводных устройств, находящихся на борту самолета.

Общая концепция, изображенная на фиг.1, заключается в создании «внутренней сети», соединяющей два сегмента «внешней сети», состоящей из авиационной подсистемы 3 и наземной подсистемы 1. Это достигается посредством сети 2 «борт-земля», передающей как пассажирский трафик (содержащий голосовые и/или другие данные), так и управляющую информацию и данные о наборах характеристик между авиационной подсистемой 3 и наземной системой 1, тем самым позволяя осуществлять обслуживание на борту самолета пассажирских беспроводных устройств, находящихся на борту самолета.

Авиационная подсистема

«Авиационная подсистема» - это среда передачи данных, реализованная на борту самолета, причем эта передача данных может быть основана на различных технологиях, включая, но не ограничиваясь, проводные, беспроводные, оптические, акустические (ультразвуковые) и прочие технологии. Пример подобной сети раскрыт в патенте США №6,788,935, озаглавленном «Бортовая сеть для беспроводных устройств абонентов».

В предпочтительном варианте осуществления авиационной подсистемы 3 используется беспроводная технология, причем собственная беспроводная технология пассажирских беспроводных устройств, которые пассажиры и экипаж взяли с собой на борт самолета. Так, ноутбук может использоваться в режиме беспроводной передачи данных WiFi или WiMax (либо через проводное соединение, например, через LAN), a КПК может передавать телефонный голосовой график по IP-телефонии (протоколу VoIP). Аналогичным образом, сотовый телефон стандарта GSM при нахождении в авиационной подсистеме самолета может осуществлять обмен данными по протоколу GSM. Сотовый телефон стандарта CDMA может использовать CDMA, а аналоговый телефон стандарта AMPS может использовать аналоговый режим AMPS при нахождении внутри самолета для взаимодействия с авиационной подсистемой 3. Соединения могут быть с пакетной коммутацией, переключением каналов, либо и с тем и с другим. В целом, задача авиационной подсистемы 3 заключается в обеспечении незаметного и повсеместного доступа для пассажирских беспроводных устройств, находящихся у пассажиров и экипажа, к авиационной подсистеме 3, независимо от технологий, используемых в подобных пассажирских беспроводных устройствах.

Авиационная подсистема 3 также обеспечивает механизм управления предоставлением услуг для пассажирских беспроводных устройств, используемых в салоне самолета. Подобное управление включает в себя не только подключение для передачи пассажирского графика, но также и доступность для каждого пассажира специальных авиационных наборов характеристик. Подобные характеристики включают в себя развлекательные услуги, предоставляемые во время полета, такие как мультимедийные презентации, а также услуги, относящиеся к пункту назначения, которые дополняют текущий план поездки пассажира, а также его запланированный график поездки предложением дополнительных услуг, доступных пассажиру в пункте предполагаемого назначения. Пассажирам, таким образом, предлагается возможность во время полета больше узнать об их поездке, как во время полета, так и после прибытия на место.

Пассажирское беспроводное устройство 101, используемое в самолете, может быть аналогично устройствам, используемым в наземных сотовых сетях/сетях связи общего пользования; однако, подобные пассажирские беспроводные устройства 101 предварительно регистрируются у перевозчика, обслуживающего самолет, и/или у пользователей имеется ПИН-код для аутентификации. Кроме этого, антенна соединяет пассажирские беспроводные устройства 101 с внутрисалонными базовыми приемопередающими станциями (BTS) 111-114, которые обычно являются точками доступа со встроенными функциями BSC/MSC. Модули BTS/BSC/MSC добавляются для каждой поддерживаемой технологии, используемой на борту самолета. Коммутатор/маршрутизатор 122 выступает в качестве моста (для аудиовизуальных данных/контента, а также, в ограниченной степени, служебных сигналов) между авиационной подсистемой 3 и наземной сетью 1 доступа, поскольку коммутатор/маршрутизатор 122 посылает вызов в наземную сеть 1 доступа через сеть 2 «борт-земля» при помощи модема 123. Концентратор 821 и радиооборудование 822 «борт-земля», используемые в этой системе, применяются вместо ранее описанного однозначного спаренного канального интерфейса между внутрисалонной сетью 3 и наземной сетью 2 с агрегированным беспроводным каналом передачи данных с/на самолет(а). Подобное оборудование преобразует накалы передачи индивидуального графика и служебных сигналов от базовых станций в/из агрегированн(ого)ый поток(а) данных и передает/принимает потоки агрегированных данных по сети 2 «борт-земля», что позволяет не прерывать обслуживание самолета по мере его перемещения. Радиооборудование 822 «борт-земля» включает в себя передающее оборудование и антенные системы для связи с наземными приемо-передатчиками в наземной части сети 2 «борт-земля». Каналы передачи индивидуального графика, выделенные для сети 2 «борт-земля», активируются по поддерживаемым запросам на передачу графика с борта самолета.

Сеть «борт-земля»

Сеть 2 «борт-земля», показанная на фиг.1, явно является сетью, основанной на беспроводной передаче данных (радиочастоте или оптической передаче) между наземной подсистемой 1 и пассажирскими беспроводными устройствами, находящимися в самолете, при этом предпочтение отдается радиочастотному соединению. Подобное радиочастотное соединение имеет топологию сотовой сети, где для обеспечения географического охвата или зоны покрытия составной сети 2 «борт-земля» обычно используется более одной соты. Соединение «борт-земля» обеспечивает передачу как пассажирского коммуникационного трафика, так и собственного сетевого графика служебных сигналов. В предпочтительном варианте осуществления сеть 2 «борт-земля» осуществляет передачу всего графика в/из самолета через единый агрегированный канал связи. Подобная «единая трубка» безусловно обладает преимуществами в плане управления передачей обслуживания с кратковременным прерыванием соединения или без прерывания (жесткая или мягкая передача обслуживания), по мере того как самолет перемещается от одной наземной соты к другой. Преимущество подобного подхода также заключается в использовании более современных, высокоскоростных беспроводных сотовых технологий.

Как вариант, в сети 2 «борт-земля» может использоваться беспроводное спутниковое соединение, в котором радиочастотные каналы связи устанавливаются между самолетом и спутником, а также между спутником и наземной системой 1, соответственно. Подобные спутники могут быть геостационарными (кажущиеся неподвижными относительно точки на земной поверхности) или движущимися, как, например, в случае средней околоземной орбиты (МЕО) или низкой околоземной орбиты (LEO). Примеры спутников включают, в частности: геостационарные спутники поддиапазона частот «Ku», спутники прямого вещания (спутники DBS), спутники системы Иридиум, системы Глобалстар, а также системы ИНМАРСАТ. Что касается специализированных спутников, подобных тем, которые используются в качестве спутников прямого вещания, то канал связи обычно является однонаправленным, то есть от спутника к принимающей платформе, в данном случае, к самолету. В подобной системе канал связи, передающий данные однонаправлено от самолета, необходим для обеспечения двусторонней связи. Подобный канал связи по своей природе может быть спутниковым или беспроводным наземным каналом, как это рассматривалось ранее. Наконец, другие средства обеспечения связи для самолетов включают в себя широкомасштабные каналы связи, такие как высокочастотные (ВЧ) радиопередачи, а также более экзотические системы, такие как архитектура тропосферной связи.

Сеть 2 «борт-земля» можно рассматривать в качестве трассы, по которой осуществляется передача пассажирского коммуникационного графика, а также управляющей информации и информации о наборах характеристик между наземной подсистемой 1 и авиационной подсистемой 3. Сеть 2 «борт-земля» может быть реализована в виде единственного радиочастотного канала связи или нескольких радиочастотных каналов связи, при этот часть сигналов маршрутизируется через разные типы каналов связи, такие как канал связи «борт-земля» и спутниковый канал связи. Таким образом, реализация подобной системы обеспечивает значительную гибкость за счет использования различных компонентов и архитектурных концепций, раскрытых здесь, в различных комбинациях.

Наземная подсистема

Наземная подсистема 1 состоит из пограничного маршрутизатора 140, связывающего голосовой трафик сети 2 «борт-земля» с элементами традиционной сотовой коммуникационной сети, включая контроллер 141 базовой станции и сопряженный с ним центр 142 коммутации для мобильной связи с реестром роуминговых абонентов и реестром собственных абонентов для передачи голосового графика в коммутируемую телефонную сеть 144 общего пользования, а также с иными функциями. Кроме этого, контроллер 141 базовой станции соединен с Интернет 147 через коммутируемую сеть 143 передачи данных общего пользования для завершения вызовов. Пограничный маршрутизатор 124 также обеспечивает передачу графика с данными в Интернет 147, коммутируемую телефонную сеть 144 общего пользования через сервер 146 IP-телефонии и другие функциональные средства. К ним относятся сервер аутентификации, операционные подсистемы, сервер прослушивания разговоров в соответствии с Законом о помощи телекоммуникационных компаний правоохранительным органам (CALEA), а также серверы 145 подсистем базовой станции.

Таким образом, обмен данными между пассажирскими беспроводными устройствами 101, находящимися на борту самолета, и наземной подсистемой 1 наземной сети связи проходит через авиационную подсистему 3 и сеть 2 «борт-земля» на наземные контролеры 141 базовой станции авиационной сотовой сети связи. Расширенная функциональность, описанная ниже, обеспечиваемая авиационной подсистемой 3, сетью 2 «борт-земля», а также контроллерами 141 базовой станции делает предоставление услуг для пассажирских беспроводных устройств 101, находящихся на борту самолета, прозрачным для пассажиров. Сеть радиодоступа (RAN) поддерживает передачу данных с нескольких самолетов и может использовать единый всенаправленный сигнал, либо может использовать многочисленные пространственные сектора, которые могут определяться по азимуту и/или углам возвышения. Авиационные сети передают обслуживание через двухточечные каналы связи между сетями радиодоступа (RAN), находящимися в разных местах (различными наземными подсистемами 1) для непрерывного предоставления услуг в сети 2 «борт-земля». Передачи обслуживания могут быть мягкими или жесткими (с кратковременным прерыванием соединения), либо могут быть комбинацией из жестких и мягких передач на каналах «борт-земля» и «земля-борт».

Центр коммутации для мобильной связи (MSC) обеспечивает мобильность управления для всех авиационных систем и обеспечивает управление передачей обслуживания между наземными станциями по мере перемещения авиационной системы между зонами обслуживания сопредельных наземных подсистем 1. Контроллер базовой станции (BSC) выступает в качестве интерфейса для всего трафика, идущего на/от базовых приемопередающих станций (BTS). Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) управляет выделением ресурсов для каждой из базовых приемопередающих подсистем (BTS) авиационных подсистем в пределах их соответствующих зон обслуживания.

Типичная бортовая сеть самолета

На фиг.2 изображена архитектура обычной бортовой сети самолета для пассажирских беспроводных устройств на примере многоместного пассажирского самолета 200. Подобная система содержит множество элементов, используемых для создания коммуникационной магистрали, которая используется для обеспечения беспроводной связи для множества беспроводных коммуникационных устройств различного типа. Бортовая сеть самолета для пассажирских беспроводных устройств содержит локальную сеть 206, которая включает в себя радиочастотную систему 201 связи, использующую широкополосную схему и имеющую короткий радиус действия. Данная локальная сеть 206 поддерживает соединения для пассажирских беспроводных устройств 221-224 как с коммутацией каналов, так и с пакетной коммутацией и обеспечивает связь этих пассажирских беспроводных устройств 221-224 через шлюзовое приемопередающее устройство или приемопередатчики 210 в коммутируемую телефонную сеть 126 общего пользования (PSTN) и в другие пункты назначения, такие как Интернет 127 или коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PDSN). Таким образом, у пассажиров, пользующихся беспроводными устройствами, остается их обычный номер, как если бы они были непосредственно подключены к коммутируемой телефонной сети 126 общего пользования. Пассажирские беспроводные устройства 221-224 включают в себя множество устройств связи, таких как ноутбуки 221, мобильные телефоны 222, МР3 плееры (не показаны), карманные персональные компьютеры (КПК) (не показаны), устройства 223 WiFi, устройства 224 WiMax и т.п., которые, для простоты описания, именуются здесь как «пассажирские беспроводные устройства», вне зависимости от их конкретных особенностей.

Основные элементы бортовой сети самолета для пассажирских беспроводных устройств содержат, по меньшей мере, одну антенну 205 или средство передачи электромагнитной энергии в/из авиационной подсистемы 3, находящейся в самолете 200, которая используется для обмена данными с множеством пассажирских беспроводных устройств 221-224, находящихся на борту самолета 200. По меньшей мере, одна антенна 205 соединена с беспроводным контроллером 201, состоящим из множества элементов, предназначенных для регулирования беспроводной связи с множеством пассажирских беспроводных устройств 221-224. Беспроводной контролер 201 включает в себя по меньшей мере одно маломощное радиочастотное передающее устройство 202 для обеспечения передачи данных с коммутацией каналов с использованием беспроводной схемы связи, такой, например, как связь общего пользования, CDMA или GSM. Кроме этого, беспроводной контроллер 201 включает в себя маломощное радиопередающее устройство 203 для обеспечения связи с пакетной коммутацией с использованием беспроводной схемы связи, такой как WiFi (которое также способно передавать речь по IP-протоколу с пакетной коммутацией).

Наконец, беспроводной контроллер 201 включает в себя сегмент 204 управления мощностью, предназначенный для регулирования выходной мощности множества пассажирских беспроводных устройств. Он также используется, за счет создания радиочастотных помех или радиоэлектронного подавления, для предотвращения прямого или хаотичного доступа пассажирских беспроводных устройств к наземной сети во время их нахождения в авиационном режиме. Сверхмаломощные уровни передачи в авиационном режиме обеспечиваются элементом 204 управления мощностью беспроводного контроллера 201 бортовой сети самолета для пассажирских беспроводных устройств, который регулирует мощность выходных сигналов, создаваемых пассажирскими беспроводными устройствами 221-224, сводя к минимуму вероятность приема сотового сигнала наземными базовыми станциями или наземными пассажирскими беспроводными устройствами.

Очевидно, что вышеупомянутые сегменты беспроводного контроллера 201 могут быть объединены или разъединены различными способами для создания варианта осуществления, отличного от раскрытого здесь. Конкретный описанный вариант осуществления выбран для иллюстрации концепции изобретения и не преследует цель ограничить применяемость данной концепции в других вариантах осуществления.

Беспроводной контроллер 201 соединен через магистральную сеть 206 с множеством других компонентов, используемых для обслуживания пассажирских беспроводных устройств 221-224. Подобные другие компоненты могут включать в себя Интерфейс 209 самолета для обеспечения функций управления, коммутации, маршрутизации и агрегации для передачи данных пассажирскими беспроводными устройствами. Элемент 207 сбора данных служит для взаимодействия с множеством датчиков 211-214 систем самолета, а устройство 216 глобальной системы позиционирования - для сбора данных от множества источников, описанных ниже. Кроме этого, устройства связи экипажа, такие как дисплей 217 и гарнитура 218 соединены с данной магистральной сетью 206 либо через проводное, либо через беспроводное соединение.

Наконец, шлюзовой приемопередатчик(и) 210 используется для соединения интерфейса 209 самолета с антенной 215 для обеспечения передачи сигналов из бортовой сети самолета для пассажирских беспроводных устройств на приемопередатчики, находящиеся на земле. Эти компоненты обладают функцией маршрутизации для направления сигналов связи в соответствующие пункты назначения. Таким образом, сигналы, предназначенные для пассажиров, находящихся на борту самолета, маршрутизируются этим лицам, тогда как сигналы, маршрутизируемые для пассажиров, находящихся, например, на земле, маршрутизируются в наземную подсистему. При реализации антенны(антенн) 215 самолета, обслуживающей бортовую сеть самолета для пассажирских беспроводных устройств, могут использоваться диаграммы направленности самолетных антенн которые обычно сводят к минимуму эффективную излучаемую мощность (ERP) надира (в направлении Земли).

Регистрация пассажира для доступа в систему

В каждом самолете доступ пассажиров к электронной коммуникационной системе обычно осуществляется путем регистрации пассажирских беспроводных устройств, при которой каждое электронное устройство должно быть идентифицировано, аутентифицировано и авторизовано для получения услуг. Поскольку самолет является замкнутой средой с точки зрения беспроводной передачи данных между пассажирскими беспроводными устройствами и авиационной беспроводной сетью, существующей в самолете, весь обмен данными регулируется сетевым контроллером. Поэтому когда пассажир включает свое пассажирское беспроводное устройство, между пассажирским беспроводным устройством и сетевым контролером начинается сеанс связи с целью определения типа устройства, используемого пассажиром, и, соответственно, беспроводного протокола. На пассажирское беспроводное устройство передается экран-заставка, информирующая о входе на портал беспроводной сети. После этого сетевой контроллер передает на пассажирское беспроводное устройство серию экранов входа в систему для того, чтобы пассажир мог себя идентифицировать и подтвердить свою личность (если пассажирское беспроводное устройство не способно выполнять эти задачи автоматически через смарт-клиента, который автоматически регистрирует пассажира в сети). В результате этого процесса пассажирское беспроводное устройство получает уникальную электронную идентификацию (IP-адрес), а сеть может реагировать на пассажирское беспроводное устройство без дополнительного обмена служебными данными. Процесс аутентификации может включать в себя проверку безопасности, например пароля, неизменных особенностей пассажира (отпечатков пальцев, сканирование радужной оболочки глаз и т.д.) и т.п.

После регистрации пассажирского беспроводного устройства в системе пассажир получает доступ к бесплатным электронным услугам, доступным в сети, или электронным услугам, индивидуализированным для конкретного пассажира. Экраны, выводимые для пассажира, могут настраиваться для отображения названия авиакомпании, на самолете которой летит пассажир.

Архитектура мобильной беспроводной сети

Для простоты восприятия следующий пример основан на использовании схемы сотовой сети CDMA2000 EVDO. Однако описываемые здесь концепции не ограничены подобным вариантом осуществления, предполагается, что могут быть созданы и другие варианты осуществления на основе других сетевых архитектур и вариантов осуществления. Таким образом, на фигурах 3А и 3В изображена, в виде блок-схемы, архитектура обычной сотовой сети EVDO для передачи только IP данных и передачи IP данных и голосовых данных, соответственно, которые приведены для пояснения архитектуры и принципа действия настоящей Системы самолетной IP-подсети. CDMA2000 является гибридной технологией 2.5G/3G мобильной связи, использующей CDMA (множественный доступ с разделением кодов) для передачи цифровых радиосигналов, голоса, данных, а также данных по служебным сигналам между пассажирскими беспроводными устройствами и базовыми станциями. Архитектура и функционирование сотовой сети CDMA2000 осуществляется в соответствии со стандартом Проекта партнерства третьего поколения 2 (3GPP2). В сотовой сети CDMA2000 поддерживаются две технологии сетей радиодоступа: 1xRTT и EV-DO (эволюционировавшая оптимизированная передача данных), при этом если используется сеть доступа EV-DO, то CDMA2000 считается технологией третьего поколения (3G).

Сотовая сеть CDMA2000 (также именуемая здесь «сеть доступа») содержит три основных части: базовую сеть (CN), сеть радиодоступа (RAN) и пассажирское беспроводное устройство (MS). Базовая сеть (CN) дополнительно подразделяется на две части, одна сопряжена с внешними сетями, такими как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), а другая сопряжена с сетями на основе IP протоколов, такими как Интернет 311 и/или частные сети 312 передачи данных. Беспроводное устройство MS находится на конце трассы радиосвязи со стороны пользователя сотовой сети и разрешает абонентам пользоваться услугами сети доступа через интерфейс Um, реализованный для соединения пассажирского беспроводного устройства (MS) с сетью 300 доступа.

На фиг.3А изображены несколько ключевых компонентов сети 300 доступа для передачи только IP данных, в частности:

Базовая приемопередающая система (BTS): объект, обеспечивающий передачу через базовую точку Um. Базовая приемопередающая система (BTS) состоит из радиоустройств, антенны и оборудования.

Контроллер базовой станции (BSC): объект, обеспечивающий контроль и управление одной или несколькими базовыми приемопередающими системами (BTS).

Функция управления пакетной передачей (PCF): объект, обеспечивающий функцию интерфейса с сетью с коммутацией пакетов (Интернет 311 и/или частной сетью 312 передачи данных).

Беспроводное устройство (MS) функционирует в качестве мобильного IP клиента. Беспроводное устройство (MS) взаимодействует с сетью 300 доступа для получения соответствующих радиоресурсов для пакетного обмена и отслеживает состояние радиоресурсов (например, активное, в режиме ожидания, неактивное). Беспроводное устройство (MS) принимает буферные пакеты от базовой приемопередающей системы (BTS), если радиоресурсы отсутствуют или недостаточны для поддержки потока передачи в сеть 300 доступа. После включения беспроводное устройство (MS) автоматически регистрируется в реестре собственных абонентов (HLR) центра коммутации для мобильной связи (MSC) для того чтобы:

аутентифицировать беспроводное устройство (MS) в среде сети, к которой осуществляется доступ;

сообщить реестру собственных абонентов (HLR) текущее местонахождение беспроводного устройства; и

сообщить обслуживающему центру коммутации для мобильной связи (MSC) о разрешенном наборе характеристик для беспроводного устройства.

После успешной регистрации в реестре собственных абонентов (HLR) беспроводное устройство (MS) готово к передаче голосовых сообщений и данных. Они могут передаваться в двух видах, с коммутацией каналов (CSD) или с пакетной коммутацией (PSD), в зависимости от совместимости (или несовместимости) беспроводного устройства со стандартом IS-2000.

Беспроводные устройства должны быть совместимы со стандартами IS-2000 для того, чтобы начать сеанс пакетной передачи данных с использованием сети 300 доступа. Беспроводные устройства, совместимые лишь со стандартом IS-95, ограничены передачей данных с коммутацией каналов через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), тогда как терминалы, совместимые с IS-2000, способны выбирать между передачей данных с пакетной коммутацией и передачей данных с коммутацией каналов. Параметры, передаваемые беспроводным устройством (MS) по воздушному каналу (AL) в сеть 300 доступа, определяют тип запрашиваемых услуг. Для каждого сеанса связи между беспроводным устройством (MS) и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN) создается сеанс двухточечного протокола (РРР). Присвоение IP адресов каждому беспроводному устройству может осуществляться либо обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), либо сервером динамического выбора конфигурации хост-машины (DHCP) через домашнего агента (НА).

Сеть радиодоступа (RAN)

Сеть радиодоступа (RAN) является начальной точкой для беспроводных устройств при передаче либо данных, либо голосового контента. Она состоит из:

воздушного канала (AL);

вышки/антенны базовой станции и кабельного соединения с базовой приемопередающей подсистемой (BTS);

базовой приемопередающей подсистемы (BTS);

коммуникационной магистрали от базовой приемопередающей подсистемы к контроллеру базовой станции (BSC);

контроллера базовой станции (BSC); и

функции управления пакетной передачей (PCF).

Сеть радиодоступа (RAN) выполняет ряд задач, которые влияют, в частности, на способность сети предоставлять услуги по пакетной передаче данных. Сеть радиодоступа (RAN) должна преобразовывать идентификационные данные мобильного клиента в уникальный идентификатор канального уровня, используемый при обмене данными с обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), подтверждать беспроводное устройство для получения доступа к услугам и поддерживать установленные каналы передачи данных.

Базовая приемопередающая подсистема (BTS) управляет работой воздушного канала (AL) и выступает в качестве интерфейса между сетью 300 доступа и беспроводным устройством (MS). Радиочастотные ресурсы, такие как выделение частот, разделение на секторы и управление мощностью передачи, управляются базовой приемопередающей подсистемой (BTS). Кроме этого, базовая приемопередающая подсистема (BTS) управляет магистралью от базовой станции до контроллера базовой станции (BSC) для сведения к минимуму любых задержек между этими двумя элементами.

Контроллер базовой станции (BSC) маршрутизирует сообщения с голосовыми данными и сообщения с данными передаваемые по коммутируемому каналу между базовыми станциями и центром коммутации для мобильной связи (MSC). Он также отвечает за управление мобильностью; он управляет и осущес