Терминал для связи со спутником связи

Терминал для связи со спутником связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к терминалу для связи со спутником связи. Более конкретно, но не исключительно, оно относится к сети, содержащей спутник связи и большое количество терминалов для связи со спутником связи.

Уровень техники

Все индустриально развитые страны должны в ближайшие годы сократить свои выбросы CO₂. Существует множество возможных вариантов замены генерации электричества с использованием природного топлива технологиями с использованием возобновляемых источников энергии, но такие источники могут действовать прерывисто. Многие технологии с использованием возобновляемых источников энергии зависят от преобладающих типов погоды. Если значительная доля энергоснабжения поступает из этих источников, то управление активной нагрузкой может являться важным во избежание нестабильностей в распределительной сети.

Также желательно найти альтернативу ручному сбору показаний коммунальных счетчиков в домовладениях. Одним из предложенных решений является установка в домовладении “интеллектуальных счетчиков”, которые могут быть считаны дистанционно.

"Интеллектуальные счетчики" также могут использоваться для автоматического управления микро-генерацией энергии из возобновляемых источников и для того, чтобы позволять осуществлять дистанционное переключение некритических нагрузок, таких как водонагреватели или зарядные устройства для аккумуляторов транспортных средств.

Для реализации считывания показаний счетчиков и управление активной потребительской нагрузкой "интеллектуальные счетчики" должны бы быть оснащены обратной линией связи. Были предложены различные решения для реализации таких обратных линий связи. Например, можно было бы использовать саму кабельную сеть питания для переноса сигналов связи. Одним из недостатков, который связан с этим решением, является неспособность давать распределенным нагрузкам и генераторам команду перейти в конкретное состояние для обеспечения безопасного восстановления после неисправности системы, которая может приводить к повреждению или к потере кабелей.

Настоящее изобретение предназначено для улучшения предшествующего уровня техники.

Сущность изобретения

Согласно изобретению предоставлен терминал, содержащий: первый приемопередатчик для связи, по меньшей мере, с одним устройством в сети ближней связи; второй приемопередатчик для связи с геостационарным спутником связи в сети, в которой развернуто множество прямых каналов для передачи данных со спутника связи в упомянутый терминал и множество обратных каналов для передачи данных из терминала в упомянутый спутник связи, причем второй приемопередатчик сконфигурирован для передачи данных из упомянутого, по меньшей мере, одного устройства в одном из упомянутого множества обратных каналов.

Второй приемопередатчик может быть сконфигурирован так, чтобы быть непрерывно логически соединенным с упомянутым геостационарным спутником связи. Множество прямых каналов и множество обратных каналов могут обеспечивать асимметричные скорости передачи данных.

Прямые каналы и обратные каналы могут содержать множество кадров, разделенных на множество временных слотов в предварительно определенной структуре кадра, и терминал может дополнительно содержать средство хранения для хранения одного или более адресов упомянутого терминала, причем этот один или более адресов содержат адрес группы, указывающий группу терминалов, к которой относится терминал, и характерный для терминала адрес в пределах группы; и средство управления для управления вторым приемопередатчиком для приема в предварительно определенный момент времени группового сообщения в прямом канале из упомянутого множества прямых каналов с упомянутого спутника связи, причем это групповое сообщение передают в соответствии с предварительно определенной структурой кадра, и оно указывает адрес группы, причем средство управления дополнительно сконфигурировано так, чтобы определять, совпадает ли адрес группы с сохраненным адресом терминала, и в ответ на положительное определение управлять вторым приемопередатчиком так, чтобы он прослушивал сообщение, характерное для терминала, переданное в упомянутый терминал в том кадре, в котором было передано упомянутое сообщение.

Групповое сообщение может указывать время до следующего группового сообщения с упомянутого спутника связи в упомянутом прямом канале, и средство управления может быть сконфигурировано для управления вторым приемопередатчиком для приема следующего группового сообщения. Средство управления может быть сконфигурировано для переключения второго приемопередатчика в режим сна в ответ на определение того, что адрес группы не совпадает с сохраненным адресом для терминала.

Приемопередатчик может быть сконфигурирован для приема упомянутого сообщения, характерного для терминала, и это сообщение, характерное для терминала, может содержать адрес терминала и данные, указывающие команды для выполнения действия. Данными, указывающими команды, может являться код, и запоминающее устройство содержит справочную таблицу, в которой хранится код и команды, соответствующие коду. Команды для выполнения действия могут содержать команды передачи данных из одного из упомянутых устройств, включения одного из упомянутых устройств, выключения одного из упомянутых устройств или переключения на другой прямой канал из упомянутого множества прямых каналов.

Средство управления может быть сконфигурировано для управления вторым приемопередатчиком для посылки ответа на упомянутое сообщение, характерное для терминала, в обратном канале из множества обратных каналов, причем упомянутый обратный канал соответствует упомянутому прямому каналу. Средство управления может быть сконфигурировано для управления вторым приемопередатчиком для посылки упомянутого ответа в предварительно определенном интервале после начала упомянутого сообщения, характерного для терминала, причем этот предварительно определенный интервал соответствует длительности того кадра в прямом канале, в котором было принято сообщение, характерное для терминала. Длительность ответа может быть равной длительности соответствующего сообщения, характерного для модема.

В сообщении, характерном для терминала, может быть указан новый адрес группы для упомянутого терминала, и запоминающее устройство может быть сконфигурировано для хранения нового адреса группы.

Средство управления может быть сконфигурировано для управления приемопередатчиком для передачи сообщения с произвольным доступом в обратном канале из множества обратных каналов в ответ на групповое сообщение, указывающее, что обратным каналом является канал с произвольным доступом. В альтернативном варианте или в дополнение к этому групповое сообщение может быть передано в определенном количестве временных слотов, и средство управления может быть сконфигурировано для управления приемопередатчиком для передачи сообщения с произвольным доступом в одном или в более временных слотов в обратном канале, соответствующем одному или более из определенного количества временных слотов группового сообщения в соответствующем прямом канале.

Упомянутым, по меньшей мере, одним устройством может являться коммунальный счетчик, и терминал может работать с возможностью передачи показания счетчика в упомянутом обратном канале.

Согласно изобретению также предоставлена сеть, содержащая терминал по любому из предыдущих пунктов формулы изобретения и, по меньшей мере, одно устройство для связи с упомянутым терминалом в упомянутой сети ближней связи. Этой сетью может являться сеть ближней беспроводной связи с самоорганизующейся структурой. Упомянутое, по меньшей мере, одно устройство может включать в себя коммунальный счетчик.

Второй приемопередатчик может содержать антенну с коэффициентом усиления между 0 дБи и 12 дБи для связи со спутником связи.

Согласно изобретению также предоставлена система, содержащая геостационарный спутник связи; множество пользовательских сетей, которые описаны выше, для связи со спутником связи в глобальной сети; и сетевой контроллер для управления глобальной сетью. Сетевой контроллер может быть сконфигурирован для группирования терминалов в упомянутом множестве пользовательских сетей во множество групп. Сетевой контроллер может быть обеспечен органом управления данными на земле. Система может быть сконфигурирована для сбора показаний коммунальных счетчиков по всему географическому региону. Эта система также может использоваться для обеспечения управления активной потребительской нагрузкой.

Согласно изобретению также предоставлен способ связи с геостационарным спутником связи в глобальной сети, в которой развернуто множество прямых каналов и множество обратных каналов, причем эти прямые и обратные каналы содержат множество кадров, разделенных на временные слоты, причем способ содержит этапы, на которых: принимают групповое сообщение в предварительно определенный момент времени в прямом канале, причем это групповое сообщение указывает адрес группы; сравнивают этот адрес группы с сохраненным адресом группы; и если групповое сообщение совпадает с сохраненным адресом, то прослушивают сообщения, характерные для терминала, в том кадре, в котором было принято упомянутое групповое сообщение.

Способ может содержать следующие дополнительные этапы, на которых: принимают сообщение, характерное для терминала, причем это сообщение, характерное для терминала, указывает характерный для терминала адрес и данные, указывающие команды; сравнивают характерный для терминала адрес с сохраненным характерным для терминала адресом; и если характерный для терминала адрес совпадает с сохраненным характерным для терминала адресом, то выполняют эти команды. Способ может содержать следующие дополнительные этапы, на которых: отмечают тот временной слот, в котором был передан характерный для терминала адрес, и передают ответ в упомянутый терминал во временном слоте на предварительно определенный интервал позже в обратном канале, соответствующем упомянутому прямому каналу, причем этот предварительно определенный интервал соответствует длительности кадра, в котором было принято сообщение, характерное для терминала.

Согласно изобретению также предоставлена компьютерная программа, содержащая команды, которые при их исполнении процессором предписывают процессору выполнять вышеописанный способ.

Кроме того, согласно изобретению также предоставлена система для связи с множеством терминалов через геостационарный спутник связи, причем множество терминалов и спутник связи обмениваются информацией в глобальной сети, в которой развернуто множество прямых каналов и множество обратных каналов, содержащих множество кадров, разделенных на временные слоты, причем система содержит: средство передачи группового сообщения и последующего сообщения, характерного для терминала, через геостационарный спутник связи в терминал в одном из упомянутых прямых каналов, причем упомянутое групповое сообщение указывает адрес группы из множества терминалов, а упомянутое последующее сообщение, характерное для терминала, указывает характерный для терминала адрес терминала, принадлежащего к упомянутому множеству терминалов.

Система может дополнительно содержать средство приема ответа через обратный канал и упомянутый геостационарный спутник связи; средство определения временного слота, в котором был передан ответ, и определения того, что ответ был передан из упомянутого терминала, принадлежащего к упомянутому множеству терминалов, если интервал между временным слотом, в котором было передано сообщение, характерное для терминала, и временным слотом, в котором был передан ответ, соответствует длительности кадра, в котором было передано сообщение, характерное для терминала.

Кроме того, согласно изобретению предоставлен терминал для связи с геостационарным спутником связи в глобальной сети, причем в этой глобальной сети развернуто множество прямых каналов, по которым модем может принимать данные со спутника связи, и множество обратных каналов, по которым модем может передавать данные на спутник связи, причем средняя скорость передачи данных в каждом из прямых каналов является меньшей, чем 1 кбит/с, а средняя скорость передачи данных в каждом из обратных каналов является меньшей, чем 4 кбит/с.

Также предоставлена система, содержащая геостационарный спутник связи и множество терминалов, подобных описанным выше, в которой множество терминалов сконфигурированы так, чтобы они осуществляли связь с упомянутым спутником связи в одной соте радиосвязи глобальной сети и оставались логически соединенными со спутником связи в пределах этой соты. Каждый терминал может быть соединен, по меньшей мере, с одним коммунальным счетчиком. Множество терминалов может содержать более 30 миллионов терминалов. Оно также может содержать более 50 миллионов терминалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана система связи для географической области;

на Фиг. 2 показана связь между спутником связи и пользовательской сетью в системе связи;

на Фиг. 3 схематично проиллюстрированы компоненты модема в пользовательской сети;

на Фиг. 4 схематично проиллюстрированы компоненты устройства в пользовательской сети;

на Фиг. 5 схематично проиллюстрированы компоненты станции управления;

на Фиг. 6 схематично проиллюстрированы компоненты спутника связи;

на Фиг. 7 проиллюстрировано то, как модем и спутник связи осуществляют связь в основном режиме работы согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

на Фиг. 8 показана структура различных сообщений между модемом и спутником связи согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

на Фиг. 9 показано хронирование кадров, сообщений и ответов между модемом и спутником связи согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

на Фиг. 10 проиллюстрирован другой режим работы между модемом и спутником связи;

на Фиг. 11 проиллюстрировано то, как модем может посылать экстренные сообщения на спутник связи;

на Фиг. 12 проиллюстрирован другой способ посылки модемом экстренных сообщений на спутник связи;

на Фиг. 13 проиллюстрировано то, как модемы устанавливают связь со спутником связи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Со ссылкой на Фиг. 1, система 1 связи содержит спутник 2 связи, осуществляющий связь с определенным количеством пользовательских сетей 3, и станцию 4 управления. Например, система связи может охватывать страну или регион мира. Может существовать одна пользовательская сеть, по меньшей мере, для каждого домовладения или для группы домовладений в стране или в регионе мира. Спутник 2 связи движется по геосинхронной орбите. Он может быть расположен на экваторе, и, следовательно, также может являться геостационарным спутником. Следовательно, спутник обеспечивает непрерывный охват страны или региона мира, где находятся пользовательские сети 3. На Фиг. 1 показано только лишь небольшое количество пользовательских сетей, но предполагают, что в системе могут использоваться более 50 миллионов пользовательских сетей. Кроме того, может использоваться более чем одна станция управления.

Со ссылкой на Фиг. 2, каждая пользовательская сеть 3 содержит модем 5 для связи с геостационарным спутником 2 связи в глобальной сети (WAN). Пользовательская сеть также содержит несколько устройств 6, соединенных с модемом в локальной сети (LAN). LAN может являться беспроводная сеть с самоорганизующейся структурой, в том числе, сеть Bluetooth или сеть ZigBee, но не ограничиваясь этим. Ею также может являться проводная сеть. В одном из вариантов осуществления одно из устройств 6 может действовать в качестве пользовательского сетевого контроллера, управляющего связью в LAN.

В некоторых вариантах осуществления система 1 связи может обеспечивать систему управления коммунальными услугами для всех домовладений в конкретном регионе или в конкретной стране. Устройствами 6 могут являться определенное количество датчиков и интеллектуальных счетчиков для мониторинга предоставляемых коммунальных услуг в одном или более домовладений, и станцией 4 управления может являться единый защищенный орган управления данными, который может быть связан с одним или с более органов управления в сети. Система 1 связи может использоваться для дистанционного считывания показаний счетчиков расхода газа, электроэнергии и воды, но также может использоваться для обеспечения управления активной нагрузкой. Например, эта система может использоваться для дистанционного переключения некритичных по времени нагрузок для обеспечения возможности автоматического управления микрогенерацией. Предполагают, что в некоторых вариантах осуществления пользовательским сетевым контроллером является счетчик электроэнергии, поскольку он имеет постоянное электропитание от сети. Ниже будет приведено описание пользовательской сети, включающей в себя модем и множество коммунальных счетчиков, и будет приведено описание станции управления как органа управления данными. Однако, следует понимать, что это является только лишь одним из примеров, и что возможны многие другие варианты использования.

При этом следует понимать, что эти устройства могут включать в себя, помимо интеллектуальных счетчиков, иные датчики, а также устройства, обеспечивающие иные функции. Например, эти устройства могут включать в себя устройства охранной сигнализации и другие датчики для мониторинга состояния людей со слабым здоровьем в их домах или состояния скоропортящихся материалов. Кроме того, модемы и устройства не ограничены их установкой в домовладениях. Они могут быть установлены, например, на складах, на судах и в музеях, и могут обеспечивать мониторинг высокоценных предметов или таких условий, как, например, температура проводников линий электропередачи или локальная скорость ветра.

Со ссылкой на Фиг. 3, модем 5 содержит антенну 7 ближней связи, приемопередатчик 8 ближней связи для связи с LAN через антенну 7 ближней связи, антенну 9 спутниковой связи и приемопередатчик 10 спутниковой связи для связи со спутником 2 связи через антенну 9 спутниковой связи. Модем дополнительно содержит запоминающее устройство 11 для хранения данных и исполняемых компьютером команд. Модем 5 также содержит контроллер 12 для управления приемопередатчиком 8 ближней связи и приемопередатчиком 10 спутниковой связи. Кроме того, модем 5 содержит источник 13 питания. Источником питания может являться солнечная батарея, аккумулятор или комбинация из панели солнечной батареи и аккумулятора. Им также может являться соединение с источником питания от электрической сети.

Антенна 9 спутниковой связи и приемопередатчик спутниковой связи 10 могут работать в диапазоне UHF, L или S. На этих частотах антенна 9 спутниковой связи может представлять собой простой диполь или микрополосковый излучатель с большой шириной диаграммы направленности антенны, что значительно упрощает монтаж модема. Отсутствует необходимость в наличии антенны с высоким коэффициентом усиления. Эта антенна может представлять собой ненаправленную антенну, или она может иметь низкий коэффициент усиления. Могут использоваться иные частоты, такие как X, C или Ku, при условии, что антенна 9 спутниковой связи может иметь относительно низкий коэффициент усиления от 0 дБи до 12 дБи. В некоторых вариантах осуществления антенна 9 спутниковой связи и приемопередатчик 10 спутниковой связи осуществляют связь с использованием сигналов с частотой свыше 1 ГГц. В некоторых вариантах осуществления для сохранения простоты монтажа коэффициент усиления по азимуту не превышает 6 дБи, но коэффициент усиления по высоте может составлять до 12 дБи, поскольку для установки антенны по существу вертикально может использоваться простой спиртовый уровень, что в этом случае может означать "в пределах 30 градусов".

В запоминающем устройстве 11 хранится адрес 14a, 14b модема 5. Модем принадлежит к одной или более групп. Он также может принадлежать к одной или более подгрупп в пределах этой группы. Кроме того, он имеет адрес в пределах группы или подгруппы. Группа может включать в себя все модемы, расположенные в конкретной части страны, а подгруппа может включать в себя все модемы, связанные с конкретным поставщиком коммунальных услуг. Однако, модемы, расположенные в конкретных частях страны и связанные с конкретным поставщиком коммунальных услуг, также могут быть разделены на множество различных групп. Модемы могут быть сгруппированы в зависимости от требований сети. Адрес модема может быть определен как адрес 14a группы и конкретный адрес модема 14b в группе. В альтернативном варианте, если группа разделена на подгруппы, то адрес может быть определен как адрес группы, адрес подгруппы и адрес модема в подгруппе. Один модем может иметь более одного адреса, так что его адресация может быть осуществлена через различные группы. В запоминающем устройстве 11 также могут храниться данные, соответствующие множеству режимов работы модема. Эти режимы определяют то, как модем осуществляет связь со спутником. В запоминающем устройстве 11 также могут храниться определенное количество кодов и сведения о соответствующих действиях, подлежащих выполнению в пользовательской сети 3. Вместо приема набора команд со спутника связи модем может принимать код, и модем может производить поиск команды, соответствующей этому коду, в запоминающем устройстве 11. Коды могут храниться в справочной таблице в запоминающем устройстве 11. Более подробное описание адресов 14a, 14b, режимов и действий будет приведено ниже.

Со ссылкой на Фиг. 4, устройство 6 в пользовательской сети может содержать антенну 15 ближней связи и приемопередатчик 16 для связи с модемом 5 через антенну 15 ближней связи. Устройство 6 также может содержать запоминающее устройство 17 для хранения данных и считываемых посредством компьютера команд. Кроме того, это устройство может содержать контроллер 18 и модуль 20 приложения. Модулем 20 приложения может являться приложение, выполняющее измерения. Например, если устройством является счетчик расхода воды, то модуль 20 приложения может регистрировать объем воды, потребленной в домовладении или в многоквартирном доме, в котором он установлен. Следует понимать, что счетчик расхода воды является лишь одним из примеров, и что приложение может, в дополнение к этому или в качестве альтернативы, выполнять иные задачи. Устройство 6 также может содержать источник 19 питания. В некоторых вариантах осуществления источник питания является средством сопряжения с основным электроснабжением домовладения. В других вариантах осуществления источником питания является панель солнечной батареи или аккумулятор, или комбинация их обоих. Устройство 6 принимает запрос об информации из модема через антенну 15 ближней связи и приемопередатчик, и посылает в ответ запрошенную информацию. Оно также может инициировать связь с модемом путем передачи сообщения в модем 5. Поскольку связь в пределах сети ближней связи является известной, то ее подробное описание здесь приведено не будет. Предполагают, что может использоваться любой подходящий протокол обмена сообщениями между модемом 5 и устройством.

Со ссылкой на Фиг. 5, станция управления или орган 4 управления данными могут содержать антенну 21 спутниковой связи и приемопередатчик 22 спутниковой связи. Орган 4 управления данными также может содержать запоминающее устройство 23 для хранения данных и считываемых посредством компьютера команд. Кроме того, оно может содержать базу 24 данных для хранения обо всех пользовательских сетях 3 в глобальной сети. Например, в ней может храниться адрес 14a, 14b каждого модема 5 в WAN и информация о типе счетчиков и других устройств 6, с которыми соединен каждый модем 5. В базе 24 данных также могут храниться ответы из пользовательских сетей 3 перед передачей этих ответов, при необходимости, в соответствующие учреждения и органы управления. Орган 4 управления данными также может содержать контроллер 25 для управления приемопередатчиком 22, запоминающее устройство 23 и базу 24 данных. Кроме того, контроллер 25 обеспечивает контроллер глобальной сети для глобальной сети. Сетевой контроллер управляет связью между спутником 2 и пользовательскими сетями 3, дает спутнику команду посылать сообщения в пользовательские сети и регистрирует принятые ответы. Орган управления данными также содержит один или более внешних интерфейсов 26 для связи с учреждениями и органами управления, заинтересованными в посылке данных в пользовательские сети 3 и в приеме данных из них. Один или более внешних интерфейсов 26 могут представлять собой защищенные внешние интерфейсы. В качестве примера, внешний защищенный интерфейс 26 может содержать брандмауэр для обеспечения возможности безопасной передачи данных. Орган 4 управления данными может быть создан как распределенная система обработки и хранения данных или как специализированный сервер.

Со ссылкой на Фиг. 6, спутник 2 связи содержит параболическую антенну 27 и приемопередатчик 28. Спутник связи также содержит запоминающее устройство 29 для хранения данных и команд. Кроме того, спутник связи может содержать базу 30 данных для хранения информации о модемах в сети. Информация, хранящаяся в базе 30 данных, может дублировать информацию, хранящуюся в базе 24 данных в органе 4 управления данными, или она может быть иной, чем информация, хранящаяся в базе 24 данных в органе управления данными. База 30 данных в спутнике 2 связи может дополнять базу данных в органе 4 управления данными или использоваться вместо нее. Спутник 2 связи также может содержать контроллер 31 для управления приемопередатчиком 28, запоминающее устройство 29 и базу 30 данных.

Следует понимать, что Фиг. 3, 4, 5 и 6 представляют собой просто схемы, и что модем 5, устройства 6, орган 4 управления данными и спутник 2 связи могут содержать дополнительные компоненты или меньше компонентов, чем описано. Например, могут быть добавлены дополнительные компоненты для удовлетворения требований по отказоустойчивости. Кроме того, следует понимать, что схемы 10, 16, 22, 28 приемопередатчика и приемника могут содержать усилители, фильтры и устройства обработки сигналов, не показанные на чертежах. Кроме того, контроллеры 12, 18, 25 и 31 могут быть реализованы с использованием единого центрального процессора или как распределенная система обработки. Контроллеры могут быть реализованы посредством программного обеспечения или аппаратного обеспечения, или в виде комбинации обоих. Код компьютерной программы может храниться в запоминающих устройствах 11, 17, 23, 29 и выполняться контроллерами 12, 18, 25, 31. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления не требуется отдельная база 30 в спутнике 2 связи.

Согласно изобретению система связи между пользовательской сетью 3 и спутником 2 связи спроектирована так, чтобы позволять охватывать широкую географическую зону обслуживания с низкими скоростями передачи данных. За счет использования низких скоростей передачи данных сигналом от спутника может являться сигнал низкой мощности. Спутник может осуществлять связь больше чем с 50 миллионами отдельных модемов по одной линии беспроводной связи в заданной географической области. Для этого все модемы 5 остаются непрерывно логически соединенными со спутником 2 связи, но каждый модем передает только лишь редкие миллисекундные пакеты данных со средней скоростью передачи данных менее, чем 1 бит в секунду. Одна линия беспроводной связи может рассматриваться как одна радиочастотная сота.

Для адаптации ко всем пользовательским сетям и для обеспечения гибкости связи, при необходимости, все модемы запрограммированы для работы в определенном количестве различных режимов. Некоторые модемы могут быть сконфигурированы для работы в таких режимах, в которых другие модемы не могут работать. Основной режим работы согласно изобретению показан на Фиг. 7.

Со ссылкой на Фиг. 7, в глобальной сети развернуто множество прямых каналов 32 и множество обратных каналов 33. Прямые каналы и обратные каналы предусмотрены в различных полосах частот. Эти каналы могут являться частотными каналами. В альтернативном варианте или в дополнение, если в глобальной сети развернуто мультиплексирование с кодовым разделением, то эти каналы могут соответствовать различным кодам.

На Фиг. 7 показано n прямых каналов 32 и n' обратных каналов 33. Каждый канал разделен на кадры 34, содержащие множество временных слотов 35. В некоторых вариантах осуществления длина кадра не является фиксированной. Вместо этого, количество временных слотов в кадре может изменяться, что более подробно будет описано ниже. На Фиг. 7 нумерация временных слотов с t₁ по t_n показана относительно кадров первого и второго каналов в прямом и обратном каналах 32, 33. Эта нумерация также будет использована применительно к временным слотам в других каналах. Каждому каналу назначено определенное количество модемов. В некоторых вариантах осуществления модем прослушивает только тот канал, которому он назначен в текущий момент.

В прямых каналах 32 каждый кадр начинается с пакета 36 широковещательного сообщения со спутника 2 связи. Пакет 36 широковещательного сообщения указывает начало кадра и ниже именуется сообщением "начало кадра" (SoF). Как показано на Фиг. 7, кадры и сообщения SoF не обязательно должны быть выровненными между различными каналами. На Фиг. 7 сообщение SoF охватывает четыре временных слота 35, но оно приведено всего лишь в качестве примера, и сообщение SoF может быть более коротким или более длинным, чем четыре временных слота. Поскольку ресурсы по спектру ограничены, то в любой момент времени активным может быть лишь ограниченное количество модемов. Все модемы, назначенные конкретному каналу, прослушивают трафик прямой связи на этом канале. После их синхронизации со структурой кадра они остаются в состоянии ожидания с малым энергопотреблением или в состоянии сна и пробуждаются для прослушивания следующего сообщения 36 SoF в назначенном канале.

Сообщение 36 SoF адресовано группе модемов или подгруппе модемов с использованием адресов 14a групп и подгрупп этих модемов, и задает время до следующего сообщения SoF. Затем модемы в конкретной целевой группе готовятся к приему их индивидуальных команд, тогда как другие модемы входят в режим ожидания и ждут следующего сообщения 36 SoF. Поскольку адресация большинства модемов происходит только лишь в малой доле кадров, то в течение большей части времени большинство модемов находятся в режиме малого энергопотребления или в режиме ожидания и пробуждаются только лишь для прослушивания сообщений SoF 36. Кроме того, поскольку в любой момент времени большое количество модемов находятся в режиме ожидания, то потребление энергии сокращено.

В основном режиме работы после передачи сообщения 36 SoF спутник 2 начинает передавать сообщения 37 и 38, характерные для модемов, в модемы 5 в целевой группе/подгруппе. Начало сообщения 37, 38, характерного для модема, совпадает с началом целого числа временных слотов 35. Модемы, которым адресовано сообщение 36 SoF, прослушивают адресованные им сообщения и отмечают тот временной слот, в котором были переданы эти сообщения. Это сообщение включает в себя адрес 14b модема в группе/подгруппе и команду. Команда может быть передана в виде короткого кода или в виде более длинного набора команд, как будет более подробно показано со ссылкой на Фиг. 8. Все модемы, которым адресовано сообщение SoF, прослушивают сообщения, характерные для модемов, которые следуют за сообщением SoF, но конкретный модем отмечает временной слот сообщения только в том случае, если сообщение содержит адрес 14b этого модема. В одном из примеров сообщение может быть передано в одном временном слоте 35, и оно может содержать команду для конкретного модема представить показания счетчиков. Однако, также возможны команды иных типов и более длинные сообщения, что более подробно будет описано ниже.

В результате особой структуры связи и использования групп, подгрупп и адресов 14a, 14b конкретных модемов сеть может эффективно осуществлять адресацию любого конкретного счетчика в любой момент времени. Если сетевой контроллер должен послать срочное сообщение в конкретный модем, то он должен ожидать только лишь до следующего кадра. Особая структура обмена сообщениями также позволяет многим модемам находиться в режиме ожидания значительную долю времени, что приводит к экономии энергии. Кроме того, в сообщениях, характерных для модемов, уменьшены издержки данных за счет использования в сообщении 37, 38, характерном для модема, адреса 14a группы в сообщении 36 SoF и только лишь короткого адреса 14b конкретного модема в группе. Поскольку в каждом сообщении, характерном для модема, необходимо передавать меньший объем данных, то спутник может часто осуществлять связь с каждым модемом.

Модем отмечает команды и временной слот, в котором было передано сообщение 37 и 38, и, если необходим ответ, то передает свой ответ 38, 40 в обратном канале 33, соответствующем тому прямому каналу 32, в котором было принято сообщение. В некоторых вариантах осуществления модем передает ответ на сообщение точно через один кадр после того, как было передано сообщение. На Фиг. 7, стрелки, указывающие время между сообщениями 37, 38, характерными для модемов, и ответами 38, 40, показывают, что время между сообщением, характерным для модема, и соответствующим ответом равно длительности кадра, в котором было передано сообщение. Поскольку каждому модему, который принимает сообщение, характерное для модема, было сообщено в сообщении 36 SoF, предшествовавшем сообщению, характерному для модема, о том, когда будет передано следующее сообщение SoF, то он может определять длину кадра, в котором было передано сообщение, характерное для модема, а также тот момент времени, когда следует передать ответ. Поскольку всеми модемами в целевой группе были прослушаны все сообщения для этой группы, и ответы передают на один кадр позже, то структура хронирования для кадра обратного канала в точности совпадает со структурой хронирования предыдущего кадра прямого канала. Это устраняет проблемы, связанные с моментом времени начала передачи, которые возникали бы, если бы эти моменты времени были близкими друг к другу в конкретном кадре. К тому же, это означает, что модем не производит прием и передачу сообщений одновременно. Это устраняет необходимость наличия диплексора и соответствующие потери интенсивности сигнала при соединении с антенной модема. Кроме того, это имеет преимущество, заключающееся в том, что объем информации, передаваемой в сообщениях 37 и 38, характерных для модемов, может быть уменьшен в еще большей степени, поскольку сообщение не обязательно должно включать в себя данные, указывающие временной слот, в котором модему разрешено передавать ответ. Вместо этого, модем запрограммирован для передачи ответа в точности через один кадр 34 после первого временного слота, в котором было принято сообщение, характерное для модема. Кроме того, сетевой контроллер знает, из какого модема был передан ответ, определяя временной слот, в котором был передан ответ. Однако, следует понимать, что могут использоваться другие структуры хронирования.

Теперь будет приведено описание определенного количества различных типов сообщений, характерных для модемов, и ответов от модемов. В некоторых вариантах осуществления сообщениями, характерными для модемов, могут являться короткие сообщения 37, характерные для модемов, или длинные сообщения 38, характерные для модемов. Аналогичным образом, в ответ модем может посылать либо короткий ответ 39, либо длинный ответ 40. Как правило, в ответ на короткое сообщение 37 модем посылает короткий ответ 39, а в ответ на длинное сообщение 38 он посылает длинный ответ 40. Однако, следует понимать, что в других вариантах осуществления могут использоваться сообщения и ответы только одного или некоторых из этих типов. Кроме того, также могут использоваться сообщения других типов,