Система связи со шлюзами, распределенными на низкой околоземной орбите

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В обычном общем случае терминалы пользователя обычно соединены со шлюзами, и от них - с соединениями с КТСОП 75, в соответствии с: (а) конфигурацией одиночной пересылки, в которой пользователи, вызывающие другого пользователя, соединены согласно фиг.3А, (b) через один спутник (фиг.3В), или (с) через два различных спутника (фиг.3С). В обычных условиях задержка от пользователя к пользователю не является оптимизированной, и вызов устанавливают через коммутатор, вызывая удвоение задержки. То есть для геосинхронного случая:
Задержка при двойной пересылке_{(пол ная, геос инхр.)}=2•Задержка при одиночной пересылке=2•260 мс=720 мс.

Если коммутатор является достаточно интеллектуальным, чтобы подключить пользователей без демодулирования сигнала, то один из компонентов задержки удаляется, приводя к:
Задержка при двойной пересылке_{(НОО, макс.)}=2•Задержка при одиночной пересылке=2•360 мс-110 мс=610 мс.

Для спутников на НОО на высоте 1400 км задержка равна:
Задержка при двойной пересылке_{(HOO, макс.)}=2•Задержка при одиночной пересылке=2•133,3 мс=266,6 мс (худший случай), или
Задержка при двойной пересылке _{(НОО, мин.)}=2•Задержка при одиночной пересылке=2•119,4 мс=238,8 мс (лучший случай).

Использование интеллектуального коммутатора и устранение демодуляции сигнала в шлюзе 76 может, таким образом, сократить величину задержки до задержки, только добавляя потери на другом пути 23,4 мс в худшем случае и 9,4 мс в лучшем случае, плюс некоторые накладные расходы на обработку в шлюзе, приблизительно 50 мс:
Задержка при двойной пересылке_{(HOO, частично макс.)}=1•133,3 мс+23,4 мс+50 мс=206,7 мс (худший случай);
Задержка при двойной пересылке_{(HOO, частично мин.)}=1•119,4 мс+9,4 мс+50 мс=178,8 мс (лучший случай).

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

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

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

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

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

Основная схема межсоединений изображена на фиг.1A-1D, где региональная область обслуживания 1011 расположена в пределах лучей 1010 спутника. Одна из целей региональной области обслуживания 1011 состоит в увеличении наземных установок БМЛ, чтобы сформировать расширенную службу беспроводной местной линии (РСБМЛ, EWLL). Фиг. 6 иллюстрирует наилучшую систему РСБМЛ в соответствии с настоящим изобретением и подсоединение к удаленной КТСОП 75. Система беспроводной местной линии 1100 соединена с КТСОП 75 некоторыми средствами, или наземной (например, волоконно-оптической или радиорелейной) или спутниковой линией связи 1300 (обычно терминалом с очень малой апертурой (ТОМА, VSAT) или другой спутниковой линией связи). В этом случае имеется наземная система беспроводной местной линии, которая включает в себя устройства абонента 1102 БМЛ (УА, SU), установленные на жилых домах, которые подсоединены к микротелефонным трубкам пользователя 1103. В свою очередь, УА 1102 БМЛ способны связываться по оптической или радиочастотной линии связи 1104 с базовой станцией беспроводной местной линии (БСБМЛ) 1105. БСБМЛ 1105 выполняет задачу подключения вызовов, поступающих к УА 1102 БМЛ и исходящих от них, к другим УА 1102 БМЛ в пределах области обслуживания БМЛ (ООБМЛ) 1107. ООБМЛ 1107 может рассматриваться как подобласть региональной области обслуживания 1011. Могут существовать более одной ООБМЛ 1107, расположенные в пределах данной региональной области обслуживания 1011. Соединения вне ООБМЛ 1107 (содержащей от 1 до n БСБМЛ 1105) осуществляют в этом примере виртуальным шлюзом 1108, также называемым спутниковым интерфейсным устройством. Одна из целей виртуального шлюза 1108 должна позволить осуществлять вызовы из ООБМЛ 1107 к терминалу КТСОП 75а, подсоединенному к КТСОП 75, который может быть расположен в удаленном месте, например, за сотни или тысячи километров. ТОМА или другие спутниковые обслуживающие линии связи 1300, такие как, например, линии связи в диапазоне L-частот и S-частот, к системе связи со спутником на НОО соединяют ООБМЛ 1107 со спутником 10 и через антенную линию передачи 1305 (например, антенную линию передачи диапазона С-частот или Ка-частот) - со шлюзом 76 и от него - с КТСОП 75.

Можно сделать ссылку на различные вышеуказанные патенты США для описания вариантов осуществления совокупности спутников с НОО и архитектуры шлюза, которые являются подходящими для осуществления настоящего изобретения. Например, спутниковые обслуживающие линии связи 1300 и антенные линии передачи 1305 могут использовать протоколы последовательности для непосредственной модуляции несущей, множественного доступа с кодовым разделением каналов (ПНМН-МДКРК, DS-CDMA). В других вариантах осуществления могут использоваться протоколы множественного доступа с временным разделением каналов (МДВРК, TDMA). Таким образом, реализация настоящего изобретения не ограничена какой-либо конкретной архитектурой спутниковой системы, высотой орбиты, типом модуляции или доступа, полосой частот и т.д.

Обычно имеется одна или более неподвижные телефонные установки 1201 (фиг. 6), расположенные в региональной области обслуживания 1011, которые подсоединены экономически невыгодным способом с ООБМЛ 1107 из-за особенностей местности, удаленности или комбинации обеих причин. Требуется подключить неподвижные телефонные установки 1201, состоящие из устройства абонента 1202 и микротелефонных трубок 1203, к другим устройствам абонента 1102 ООБМЛ в пределах региональной области обслуживания 1011 и друг с другом. Настоящее изобретение предоставляет средство, чтобы осуществить эти подключения без маршрутизации вызова через шлюз 76. Эта особенность обеспечивает общее увеличение пропускной способности в шлюзе 76 и сокращает общую задержку системы.

Имеются пользователи (фиг.6), расположенные в наземной ООБМЛ 1107, которые используют микротелефонную трубку для осуществления вызовов. Возможны, по меньшей мере, четыре типа вызовов:
(A) - вызов к/от другого пользователя в пределах ООБМЛ 1107;
(B) - вызов к/от другого пользователя вне ООБМЛ 1107, но в региональной области обслуживания 1011;
(C) - вызов к/от КТСОП 75 абонентом в пределах ООБМЛ наземной системы и
(D) - вызов к/от неподвижным телефонным установкам 1201 в пределах региональной области обслуживания 1011.

Эти различные случаи вызовов (A-D) описаны ниже отдельно и более подробно.

Должно быть понятно, что, хотя описание нижеследующих процедур приведено в контексте предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, могут быть сделаны различные изменения и модификации к этим вариантам осуществления, и этим изменения и модификации остаются в объеме настоящего изобретения.

(А) Для случая вызова к/от другого пользователя в пределах ООБМЛ 1107, исходящие запросы направляют от микротелефонной трубки пользователя 1103 к устройству абонента 1102, где трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и посылают, например, по радиочастотной (РЧ) линии связи 1104 к БСБМЛ 1105. Вызов обрабатывают, демодулируя вызов, и посылают на коммутатор в пределах БСБМЛ 1105. Коммутатор принимает решение для маршрутизации вызова на основании информации (набранного номера телефона), которая передана по РЧ линии связи 1104 от пользователя. В этом случае вызов пользователя направляют другому пользователю в пределах ООБМЛ 1107 на основании информации о маршрутизации. Вызов затем модулируют на РЧ несущую и передают с помощью БСБМЛ 1105 по линии связи 1104 к другому устройству абонента 1102. Обычно коммутатор принимает решение о маршрутизации на основании набранного номера телефона и, возможно, идентификационного номера абонента. В любом случае коммутатор знает, после принятия во внимание номера или части номера, что вызов является локальным вызовом в пределах ООБМЛ 1107, и не подсоединяет вызов к виртуальному шлюзу 1108. После приема вызова в вызываемом устройстве абонента 1102 связанная микротелефонная трубка 1103 терминала пользователя оповещается о вызове, и, если необходимо, вызываемый абонент отвечает, и устанавливается связь по каналу связи трафика.

Возможно множество вызовов такой природы, так как БСБМЛ 1105 может быть сконфигурирована так, чтобы обработать до 100 или более одновременных вызовов. Это количество каналов может поддерживать совокупности 2000-5000 пользователей, в зависимости от моделей вызовов. Дальность действия наземной местной линии РЧ системы может ограничивать область, охваченную радиусом, приблизительно, 10 км, или, приблизительно, 315 км².

Входящие вызовы к микротелефонной трубке 1103 терминала пользователя выполняют тем же способом. В этом случае БСБМЛ 1105 только требуется распознать, что пользователь вызывает другое из устройств абонента ООБМЛ. Устройство малой учрежденческой АТС - все, что необходимо для этой цели. Устройство учрежденческой АТС может использовать цифровую коммутацию, запрос в базу данных, хранимую в памяти, для выполнения функции адресации для исходящих или входящих звонков.

Сигнализация для установки вызова изображена на фиг.7А и 7В и для входящих и исходящих вызовов от одного абонента 1103 в ООБМЛ к другому абоненту 1103 в ООБМЛ. Подробности сигнализации вызова могут отличаться для различных систем БМЛ, но обычно процессы должны быть аналогичны изображенным на фиг. 7В. Как показано, пользователь микротелефонной трубки 1103 набирает номер микротелефонной трубки 1103 другого пользователя ООБМЛ в той же самой ООБМЛ 1107. Устройство вызывающего пользователя передает сигнал 1105, который проверяет, что пользователь находится в базе данных 1105а БСБМЛ и является подлинным. Затем БСБМЛ 1105 инициализирует процедуры установки вызова. БСБМЛ 1105 принимает набранный номер, назначает каналы и запускает таймер вызова. Устройство вызывающего пользователя БМЛ и устройство вызываемого пользователя БМЛ уведомляются БСБМЛ 1105, которая оповещает их о назначенной паре каналов (передачи и приема) для использования. Устройства пользователя затем переключаются на назначенную пару каналов, и начинается трафик передачи сообщений. Связь продолжается до тех пор пока одно устройство пользователя не отсоединится. В это время БСБМЛ 1105 принимает сигнал отключения от линии, останавливает таймер вызова и освобождает ресурсы системы БМЛ, используемые для осуществления вызова, например, освобождая назначенную пару каналов. Устройства пользователя возвращаются в состояние ожидания, как делает БСБМЛ 1105 (предполагая, что она не находится в процессе обработки других вызовов).

В данный момент необходимо описать выставление счетов за вызов. Имеются две альтернативы для выставления счетов за вызов. Первый основан на использовании спутника, а второй основан на использовании БМЛ.

В случае выставления счетов на основе функционирования спутника после того, как установка связи завершена, таймер вызова на спутнике 10 инициализируют для хронометража продолжительности вызова. Истекшее время вызова регистрируют при завершении вызова. После того как вызов завершен, время вызова и идентификационную информацию вызывающего абонента 1203 объединяют (или могут объединять) с выставлением счетов другого вызова и передают по линии связи 1305 к шлюзу 76 для обработки. Альтернативно, эта информация может быть передана по линии связи 1300 в виртуальный шлюз 1108 и от него - в БСБМЛ 1105 для выставления счетов.

Во втором случае выставления счетов на основе БМЛ продолжительность локального вызова в пределах ООБМЛ 1107 к пользователю и от пользователя 1203 в региональной области обслуживания 1101 может быть измерена в БСБМЛ 1105. Это оставляет только те вызовы вне ООБМЛ 1107, т.е. вызовы к КТСОП 75, продолжительность которых должна быть измерена, снова или на спутнике 10, или на земле в шлюзе 76.

(В) Для случая вызова к/от другого пользователя вне ООБМЛ 1107, но в пределах региональной области обслуживания 1011, называемого в дальнейшем просто пользователем неподвижного виртуального шлюза (ПНВШ) 1203, исходящий вызов (трафик) к ПНВШ 1203 от УА 1102 БМЛ преобразует в цифровую форму, модулируют и посылают по РЧ линии связи 1104 (см. фиг.1D) к БСБМЛ 1105. Заметим, что микротелефонная трубка 1103 и устройство абонента 1102 могут быть единым устройством и могут быть вместе обозначены в дальнейшем просто как устройство абонента (УА) 1103 БМЛ. Вызов направляют посредством спутникового интерфейсного устройства, или виртуальным шлюзом 1108, по спутниковой линии связи 1208, более конкретно по линии связи 1302 (фиг.6), к спутникам 10 в поле зрения. Структуру сигнала (например, супер-фрейм) демодулируют достаточно, чтобы определить, из какой региональной области обслуживания 1011 исходит вызов или, альтернативно, обработать так, как описано ниже.

Как было указано выше, региональная область обслуживания 1011 является областью на земле, которая соответствует базе данных с местоположениями локальных терминалов пользователей, по существу, является картой. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, то есть, варианте осуществления с обработкой на спутнике, эту карту хранят в памяти компьютера спутника. Это расположение может быть охвачено многими лучами от различных спутников. Наземный центр управления функционированием (НЦУФ, GOCC) 77 (фиг.6) знает состояние спутников 10, системных ресурсов, которые являются доступными, и системное время. Согласно предопределенному плану, который предварительно загружен в спутники, обслуживающие в настоящее время область, которая включает в себя региональную область обслуживания 1011, решение относительно того, какой спутник должен обрабатывать вызов, может быть сделано коллективно, согласно информации, переданной к спутникам 10 из НЦУФ 77 через шлюз 76. Соответствующий спутник 10, выбранный в соответствии с информацией, принимает вызов, который исходит из региональной области обслуживания 1011. Затем принимают решение относительно маршрутизации. Спутник 10 определяет, что вызов направлен другому пользователю в некоторой ООБМЛ 1107 в соответствии с набранным номером телефона. Спутник 10 передает запрос вызова к ООБМЛ 1107 по линии связи 1300 (фиг.6) к спутниковой интерфейсной линии связи 1108. Запрос вызова принимают и после демодуляции передают к БСБМЛ 1105, который завершает установку вызова по линии связи 1104 с устройством абонента 1102 и от него - с микротелефонной трубкой 1103. Более подробно, вызов обрабатывают, демодулируя РЧ сигнал в виртуальном шлюзе 1108, и затем посылают на коммутатор в БСБМЛ 1105. РЧ схема предназначена для обработки вызова, который затем модулируют на РЧ несущую и передают посредством БСБМЛ 1105 по линии связи 1104 к устройству абонента 1102 БМЛ. Вообще, коммутатор БСБМЛ принимает решение о маршрутизации на основании набранного номера телефона и, возможно также, на основании идентификационного номера абонента. В любом случае коммутатор после принятия во внимание номера телефона или части номера телефона знает, что вызов является локальным вызовом в пределах ООБМЛ 1107 и не осуществляет подсоединение вызова к виртуальному шлюзу 1108. После получения вызова в устройстве абонента 1102 БМЛ УА 1102 формирует сигнал оповещения о вызове, если необходимо, чтобы вызываемый абонент ответил, и линия связи трафика замыкается. Возможны одновременно много вызовов такой природы, их количество ограничено только емкостью виртуального шлюза 1108.

Диапазон РЧ системы местной линии региональной области обслуживания 1011 обычно очень велик и в типовом случае ограничен только областью обзора спутника 10. Вообще, должно существовать много лучей спутника 10, и области должны быть меньше, чем те, которые видны со спутника. Как было описано выше, может существовать произвольное число региональных областей обслуживания 1011, охваченных многими спутниковыми лучами.

Входящие вызовы к микротелефонной трубке 1103 пользователя от ПНВШ 1203 реализуются таким же способом.

В случае исходящего вызова от ПНВШ 1203 вне ООБМЛ 1107, но в пределах региональной области обслуживания 1011, содержащей ООБМЛ 1107, спутнику 10 необходимо только распознать, что ПНВШ 1203 является вызывающим элементом набора устройств абонента 1102 ООБМЛ и затем направить вызов непосредственно к виртуальному шлюзу 1108, а не к шлюзу 76. Небольшое устройство учрежденческой АТС в БСБМЛ 1105 - все, что необходимо для осуществления вызова. Это устройство может использовать цифровую коммутацию, опрос базы данных, хранимой в памяти, для выполнения функции адресации для исходящих вызовов.

Для случая входящего вызова от УА 1102 БМЛ внутри ООБМЛ 1107 и направленного к ПНВШ 1203 в пределах региональной области обслуживания 1011, БСМЛ 1105 необходимо только распознать, что вызываемая сторона является элементом набора терминалов в пределах региональной области обслуживания 1011, передать информацию установки вызова к виртуальному шлюзу 1108, который, в свою очередь, связывается со спутником 10, обслуживающим региональную область обслуживания 1011, где находится ПНВШ 1203. Спутник 10 тогда маршрутизирует вызов к нужному лучу и устанавливает вызов.

На фиг.8A-8D изображен вариант осуществления, для которого обработка сигналов на борту спутника 10 не требуется для случая В вызова к другому пользователю вне ООБМЛ 1107, но в пределах региональной области обслуживания 1011.

Для исходящего вызова (фиг.8А и 8В) от устройства абонента 1103 БМЛ к ПНВШ 1203 пользователь устройства абонента 1103 БМЛ набирает номер ПНВШ 1203 и, таким образом, передает запрос на обслуживание к БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 исследует свою локальную базу данных 1105а БСБМЛ и находит, что набранный номер не связан с ООБМЛ 1107. БСБМЛ 1105 тогда передает виртуальному шлюзу 1108 запрашиваемое обслуживание и передает набранный номер виртуальному шлюзу 1108. Виртуальный шлюз 1108 проверяет, что вызванный ПНВШ 1203 находится в региональной области обслуживания 1011, выдает сигнал шлюзу 76 через спутник 10, чтобы запросить спутниковое обслуживание, и передает набранный номер к шлюзу 76. Шлюз 76 принимает номер телефона ПНВШ 1203, проверяет, что каналы являются доступными, и подтверждает подлинность пользователя. Шлюз 76 затем передает пейджинговое сообщение к ПНВШ 1203 в РОО(n) через спутник 10. Если исправен, ПНВШ 1203 принимает пейджинговое сообщение, подтверждает (прием) пейджингового сообщения (АСК) и начинает подготовку для перехода в оперативный режим. Шлюз 76 принимает АСК, назначает пару канал/РЧ линия связи для ПНВШ 1203 и выдает сигнал к ПНВШ 1203, который затем переключается на назначенный канал и переходит в режим ожидания, ожидая соединения. Шлюз 76 также выдает сигнал виртуальному шлюзу 1108, передает назначение пары канала/линии связи, переходит в режим ожидания. Виртуальный шлюз 1108 переключается на назначенные канал/линию связи и передает сигнал БСБМЛ 1105, что он готов к приему. ПНВШ 1203 после приема своих назначенных канала/линии связи выдает сигнал виртуальному шлюзу 1108, что он находится в оперативном режиме. Виртуальный шлюз 1108 принимает сигнал индикации оперативного режима, запускает таймер вызова и переходит в режим ожидания, ожидая соединения. БСБМЛ 1105 после приема сигнала готовности к приему назначает пару канал/линия связи БМЛ, запускает свой собственный таймер вызова и передает сигнал устройству абонента 1103 БМЛ о назначении каналов. Устройство абонента 1103 БМЛ затем переключается на назначенные канал/линию связи и начинает соединение. Все устройства затем соединяются, и трафик телефонного вызова начинает работу в дуплексном режиме по назначенным парам каналов. Любое устройство может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение отключения от линии виртуальному шлюзу 1108 (или БСБМЛ 1105, которая посылает аналогичное сообщение виртуальному шлюзу 1108), и таймер вызова останавливается. Виртуальный шлюз 1108 затем выдает сигнал к БСБМЛ 1105 и шлюзу 76, чтобы освободить ресурсы канала/линии связи. В ответ каждый затем регистрирует время вызова с целью последующего выставления счетов, и все устройства переходят в режим ожидания, ожидая следующего вызова.

Для случая входящего вызова от ПНВШ 1203 к устройству абонента 1103 ООБМЛ вызов обрабатывают следующим образом (фиг.8С и 8D). ПНВШ 1203 набирает номер телефона устройства абонента 1103 БМЛ. Шлюз 76 проверяет, что линия связи доступна, принимает запрос на обслуживание, подтверждает подлинность ПНВШ 1203 и продолжает обрабатывать вызов. Шлюз 76 после проверки набранного номера ПНВШ 1203, узнает из сохраненной базы данных 76а, что вызов направлен не к КТСОП 75, но направлен к номеру, расположенному в ООБМЛ #1 (или другой ООБМЛ 1107, назначенной шлюзу 76). Шлюз 76 затем выдает сигнал виртуальному шлюзу 1108 ООБМЛ, что запрашивается входящий вызов. Виртуальный шлюз 1108 принимает запрос на обслуживание и выдает сигнал связанной БСБМЛ 1105, чтобы запросить сервисную линию связи для набранного номера. Виртуальный шлюз 1108 может в это время также устанавливать временный номер с шлюзом 76 с целью выставления счета. Запрос на обслуживание затем принимают в БСБМЛ 1105, которая затем проверяет, что набранный номер телефона пользователя является доступным. Если нет, то БСБМЛ 1105 выдает сигнал виртуальному шлюзу 1108, который, в свою очередь, выдает сигнал шлюзу 76, чтобы указать для ПНВШ 1203, что набранный номер недоступен. Если набранный номер телефона доступен, БСБМЛ 1105 выдает сигнал устройству абонента 1103 БМЛ, чтобы осуществить телефонный звонок. Если устройство абонента 1103 БМЛ занято, сигнал занятости передают назад к ПНВШ 1203, и вызов является несоединенным. Если вызванный телефон оповещен о вызове, но не отвечает, оповещение о вызове прерывается ПНВШ 1203, переходящем в подключенное состояние к линии, или прерывается виртуальным шлюзом 1108 из-за истечения времени. Если вызванное устройство абонента 1103 БМЛ подключается к линии, устройство абонента 1103 БМЛ посылает сообщение АСК в ответ на предварительно полученное пейджинговое сообщение, посланное БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 затем выдает сигнал приема АСК к виртуальному шлюзу 1100 и производит установку конца местной линии БМЛ для вызова. БСБМЛ 1105 назначает пару частотных каналов, дающих возможность осуществления работы в дуплексном режиме, переключается на назначенную пару каналов и переходит в состояние ожидания. Устройство абонента 1103 БМЛ принимает назначенную пару каналов, переключается на назначенную пару каналов и переходит в состояние ожидания. Между тем, виртуальный шлюз 1108 передает подтверждение пейджингового сообщения к шлюзу 76. Шлюз 76 принимает подтверждение пейджингового сообщения, проверяет доступность линии связи, назначает свою собственную (спутниковую) пару канал/линия связи, выдает сигнал к ПНВШ 1203, какие канал/линия связи должны использоваться, назначает (спутниковую) пару канал/линию связи виртуальному шлюзу 1108 (которая не может быть той же самой, что пара канал/линия связи ПНВШ 1203), и затем переходит в состояние ожидания, пока не будет сообщено, что назначенная(ые) пара(ы) канал/линия связи более не требуются. Виртуальный шлюз 1108 переключается на назначенную пару канал/линию связи и переходит в состояние ожидания. ПНВШ 1203, после переключения на назначенную пару канал/линия связи посылает сообщение "оперативный режим" виртуальному шлюзу 1108 через спутник 10, который затем выдает сообщение всем вовлеченным (в работу) устройствам выйти из состояния ожидания в состояние соединения (этого этапа можно избежать). Виртуальный шлюз 1108 затем выдает сигнал к БСБМЛ 1105 и запускает таймер вызова. БСБМЛ 1105 может также запустить свой таймер вызова (если необходимо), и вызов продолжается. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение отключения от линии виртуальному шлюзу 1108 (или БСБМЛ 1105, которая посылает аналогичное сообщение виртуальному шлюзу 1108), все активные таймеры вызова останавливаются, и виртуальный шлюз 1108 выдает сигнал в БСБМЛ 1105 и шлюз 76, чтобы освободить ресурсы канала/линии связи. Каждое устройство затем регистрирует продолжительность вызова с целью будущего выставления счета, и все устройства переходят в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

(С) В случае вызова в/из КТСОП 75 абонентом БМЛ в пределах наземной системы ООБМЛ исходящие вызовы от абонента ООБМЛ направляют от микротелефонной трубки 1103 к устройству абонента 1102, где трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и посылают по радиочастотной (РЧ) линии связи 1104 к БСБМЛ 1105. Вызов затем обрабатывают, демодулируя принятый РЧ сигнал, и передают на коммутатор в БСБМЛ 1105. Коммутатор принимает решение о маршрутизации на основании информации, переданной по РЧ линии связи от пользователя. В этом случае пользовательский вызов направляют к КТСОП 75 по спутниковой РЧ линии связи 1300 и антенной линии связи 1305 посредством соединения с виртуальным шлюзом 1108. Этот процесс выполняют, сначала выдавая запрос на обслуживание из устройства 1105 БСБМЛ к виртуальному шлюзу 1108. Виртуальный шлюз 1108, в свою очередь, выдает сигнал шлюзу 76 по линии связи 1300 и 1305, запрашивая сервисную линию связи. Запрос принимают в шлюзе 76 и обрабатывают, выдавая сигнал КТСОП 75 установить вызов с вызываемым абонентом. Параллельно виртуальный шлюз 1108 и шлюз 76 переключается на канал трафика от канала доступа, используемого для осуществления запроса вызова, и начинают заключительную установку вызова. Когда вызываемый абонент переходит в подключенное состояние к линии, начинается обмен. Синхронизация вызова и выставление счетов выполняется шлюзом, или, альтернативно, БСБМЛ 1105. В этом случае БСБМЛ 1105 необходимо только распознать, что вызываемая сторона является терминалом 75а КТСОП, а не другим устройством абонента 1102 ООБМЛ или ПНВШ 1203.

Следует заметить, что некоторые или все выполняемые шлюзом функции могут быть осуществлены на борту спутника 10 в варианте осуществления с обработкой на борту.

Входящие вызовы к устройству абонента 1102 ООБМЛ могут исходить из любого терминала 75а КТСОП в любой точке мира. Вызывающий абонент набирает номер микротелефонной трубки 1103 БМЛ в ООБМЛ 1107. Система коммутации КТСОП осуществляет маршрутизацию вызова к шлюзу 76, который обслуживает региональную область обслуживания 1011, содержащую ООБМЛ 1107, в которой расположено вызываемое устройство абонента 1102 БМЛ. База данных 76а шлюза 76 содержит информацию для определения, что вызванное устройство абонента 1102 БМЛ может быть достигнуто через конкретную БСБМЛ 1105, связанную с конкретной региональной областью обслуживания 1011. Шлюз 76 затем просматривает базу данных 76а, чтобы определить расположение соответствующего виртуального шлюза 1108. Назначение временного телефонного номера выполняют шлюзом 76 и связано с входящим вызовом с целью выставления счета. Выбранному виртуальному шлюзу 1108 затем выдают сигнал передать номер вызванной стороны (не временный номер) к БСБМЛ 1105, которая обрабатывает запрос вызова, и затем выдает сообщение вызванному устройству абонента 1102 БМЛ по РЧ линии связи 1104. В ответ, связанная микротелефонная трубка 1103 оповещается о вызове. Как только микротелефонная трубка 1103 переходит в подключенное к линии состояние или параллельно с процессом оповещения о вызове, связь устанавливают по свободному каналу РЧ линии связи 1104, которая может быть или может не быть той же самой РЧ линией связи, использованной ранее для выдачи сигналов устройству абонента 1102 БМЛ, и вызов продолжается. И БСБМЛ 1105 и шлюз 76 могут контролировать продолжительность вызова, и выставление счета может быть осуществлено от любого из них.

В предшествующем примере требуется база данных 76а шлюза 76 для хранения номеров телефонов устройства абонента 1102 ООБМЛ, которые назначены региональной области обслуживания 1011 и ООБМЛ 1107.

Как и прежде, следует отметить, что некоторые или все выполняемые шлюзом функции могут быть выполнены на борту спутника 10 в варианте осуществления с обработкой на борту.

Для варианта осуществления (фиг.9А и 9В) обработки сигналов не на борту спутника сначала следует заметить, что альтернативный обработке сигналов на борту спутника вариант использует обычный спутниковый ретранслятор с "наклонным каналом" с комбинацией виртуального шлюза 1108 и шлюза 76, чтобы осуществить вызовы к 75 КТСОП и от нее. Вызов, сделанный из устройства абонента 1102 ООБМЛ к терминалу 75а КТСОП, обрабатывают следующим образом. Абонент БМЛ переходит в подключенное к линии состояние и набирает номер телефона терминала 75а КТСОП. БСБМЛ 1105 принимает запрос на обслуживание по каналу доступа РЧ линии связи 1104, проверяет свою базу данных 1105а и определяет, что вызов не является локальным вызовом к другому устройству абонента 1102 БМЛ в пределах ООБМЛ 1107 (см. фиг.7А и 7В). БСБМЛ 1105 выдает запрос на спутниковый канал и передает вызов виртуальному шлюзу 1108 наряду с набранным номером телефона. Виртуальный шлюз 1108 сначала выясняет, связан ли номер телефона с одним из терминалов пользователя в пределах региональной области обслуживания 1011 (например, один из ПНВШ 1203, как на фиг.8А и 8В). Так как в данном случае это не имеет места, виртуальный шлюз 1108 формирует к КТСОП или другой ООБМЛ запрос на обслуживание и передает запрос на обслуживание и набранный номер телефона шлюзу 76 через спутник 10. Шлюз 76 принимает запрос на обслуживание и номер телефона, проверяет доступность каналов для управления вызовом, подтверждает подлинность запрашивающего устройства и инициирует вызов к КТСОП 75. Установка вызова следует установленным процедурам КТСОП 75. После успешного соединения с КТСОП 75 шлюз 76 принимает сигнал, указывающий, что терминал 75а КТСОП находится в подключенном к линии состоянии, назначает пару канал/линия связи виртуальному шлюзу 1108, включает таймер вызова шлюза 76 и переходит в состояние ожидания, ожидая сигнал от виртуального шлюза 1108, что вызов завершен. Виртуальный шлюз 1108 принимает от шлюза 76 сигнал, указывающий, что терминал 75а КТСОП находится в подключенном к линии состоянии, переключается на назначенную пару канал/линия связи и выдает сигнал к БСБМЛ 1105, что он готов принять трафик. Виртуальный шлюз 1108 также инициализирует свой таймер вызова. БСБМЛ 1105 назначает БМЛ пару частотных каналов на РЧ линии связи 1104 и необязательно запускает свой собственный таймер вызова. Устройство абонента 1102 БМЛ переключается на назначенную пару частотных каналов БМЛ, и все устройства начинают трафик вызова. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение об отключении от линии виртуальному шлюзу 1108 (или к БСБМЛ 1105, которая посылает аналогичное сообщение виртуальному шлюзу 1108), и таймер(ы) вызова останавливают. Виртуальный шлюз 1108 выдает сигнал к БСБМЛ 1105 и шлюзу 76 освободить назначенные ресурсы канала/линии связи, каждое устройство затем регистрирует продолжительность вызова с целью последующего выставления счета, и все устройства переходят в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

Ниже описан случай входящего вызова к устройству абонента 1102 БМЛ от КТСОП 75. Вызов (фиг.9С и 9D), сделанный к устройству абонента 1102 ООБМЛ от КТСОП 75, обрабатывают следующим образом. Вызывающий абонент КТСОП 75 в терминале 75а набирает номер телефона, назначенный устройству абонента 1102 БМЛ. Этот номер, как известно, посредством КТСОП 75 должен быть связан с шлюзом 76. Шлюз 76 оповещается и проверяет, что имеются доступные каналы, проверяет, что номер находится в ООБМЛ #1 (или набранной ООБМЛ), формирует запрос на обслуживание и выдает сигнал соответствующему виртуальному шлюзу 1108 ООБМЛ, связанному с вызываемым устройством абонента 1102 ООБМЛ. Виртуальный шлюз 1108 принимает запрос на обслуживание и выдает сигнал к БСБМЛ 1105, связанной с набранным номером. Виртуальный шлюз 1108 выдает сигнал к БСБМЛ 1105, что запрашивается обслуживание. БСБМЛ 1105 проверяет, что УА 1102 является доступным и передает пейджинговое сообщение к УА 1102 БМЛ. Устройство абонента 1102 БМЛ принимает пейджинговое сообщение и, если пользователь переходит в состояние подключения к линии, посылает сигнал АСК (подтверждения приема) пейджингового сообщения к БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 выдает сигнал виртуальному шлюзу 1108 и назначает пару РЧ каналов БМЛ устройству абонента 1102 БМЛ. Виртуальный шлюз 1108 принимает сигнал БСБМЛ и передает подтверждение к шлюзу 76. Устройство абонента 1102 БМЛ принимает переданное назначение пары каналов от БСБМЛ 1105, переключается на назначенные частоты и переходит в состояние ожидания. БСБМЛ 1105 затем также переключается на назначенные частоты. Шлюз 76 принимает подтверждение от виртуального шлюза 1108, проверяет, что он готов, назначает пару канал/линия связи спутниковой связи виртуальному шлюзу 1108, выдает сигнал к КТСОП 75, что он готов, и затем переходит в состояние ожидания, ожидая от виртуального шлюза 1108 сигнал, что вызов завершен. КТСОП 75 затем обрабатывает сигнал, указывающий о готовности, от шлюза 76 и подсоединяет терминал 75а. Виртуальный шлюз 1108 переключается на назначенную пару канал/линию связи спутниковой связи, выдает сигнал о ее готовности к БСБМЛ 1105, запускает свой таймер вызова и переходит в состояние ожидания. БСБМЛ 1105 принимает сигнал готовности, необязательно запускает свой собственный таймер вызова, при этом соединение вызова завершается, и осуществляется трафик через БСБМЛ 1105. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение об отключении от линии к виртуальному шлюзу 1108 (или к БСБМЛ 1105, которая посылает аналогичное сообщение виртуальному шлюзу 1108), все таймеры вызова останавливают, и виртуальный шлюз 1108 выдает сигнал к БСБМЛ 1105 и шлюзу 76, чтобы освободить назначенные ресурсы канала/линии связи. Каждое устройство затем регистрирует продолжительность вызова с целью последующего выставления счета, и все устройства переходят в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

(D) Описан случай вызовов к/от неподвижным телефонным установкам 1201 в пределах региональной области обслуживания 1011 (например, ПНВШ 1203), которые не соединены с КТСОП 75 или в пределах ООБМЛ 1107. Исходящие вызовы от ПНВШ 1201 направляют от микротелефонной трубки 1203 пользователя к устройству абонента 1202, где трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и передают по каналу доступа на РЧ линии связи (то есть, спутниковой РЧ линии связи 1300 и антенной линии передачи 1305) к шлюзу 76. Вызов затем обрабатывают, демодулируя РЧ сигнал, и вызванный номер передают коммутатору в пределах наземной системы КТСОП 75, которая принимает решение о маршрутизации на основании информации, переданной по РЧ линии связи от ПНВШ 1203. Шлюз 76 назначает канал/линию связи трафика и оповещает устройство абонента 1202 ПНВШ о канале/линии связи трафика, которые нужно использовать, после чего ПНВШ 1203 и шлюз 76 переключаются на назначенный канал трафика с канала доступа и начинают заключительную установку вызова. Передача сообщений начинается, когда вызванный терминал 75а КТСОП переходит в подключенное к линии состояние. Хронометраж вызова и выставление счета в этом случае осуществляют шлюзом 76.

В этом случае шлюзу 76 только необходимо распознать, что вызов осуществлен к КТСОП 75, а не другому абоненту ООБМЛ или абоненту региональной области обслуживания 1011.

Входящие вызовы в ПНВШ 1203 могут исходить от любого терминала 75а КТСОП в мире. Вызывающий абонент набирает номер телефона на микротелефонной трубке 1203 ПНВШ, и система коммутации 75 КТСОП направляет вызов к шлюзу 76, обслуживающему региональную область обслуживания 1011, которая содержит ПНВШ 1203. Шлюз 76 узнает из своей базы данных, что ПНВШ 1203 можно достичь в конкретной региональной области обслуживания 1011. По каналу доступа к ПНВШ 1203 посылают пейджинговое сообщение, и ПНВШ 1203 оповещается о вызове. После перехода в подключенное к линии состояние (или параллельно с процессом оповещения о вызове) линия связи трафика устанавливается на доступный спутниковый канал/линию связи, и вызов продолжается. Шлюз 76 в этом случае контролирует прошедшее время вызова по своему таймеру вызова.

В этом случае шлюз 76 знает номера телефонов ПНВШ 1203, которые назначены региональной области обслуживания 1011.

Как и прежде, следует отметить, что некоторые или все выполненные шлюзом функции могут быть выполнены на борту спутника 10 в варианте осуществления с обработкой на борту.

На фиг.10А и 10В изображен случай обработки не на борту и случай исходящего вызова от устройства абонента 1202 ПНВШ к КТСОП 75, при этом ПНВШ 1203 набирает номер КТСОП 75 и передает запрос на обслуживание к шлюзу 76. Шлюз 76 принимает номер и запрос на обслуживание и определяет, находится ли номер в пределах РОО 1011. Если нет, шлюз 76 проверяет, что спутниковые каналы доступны, подтверждают подлинность пользователя и инициирует сеанс вызова с КТСОП 75 посредством выдачи сигнала запроса. КТСОП 75 принимает сообщение или сообщения установки вызова и в соответствии со своей нормальной процедурой инициирует запрос на обслуживание. После завершения КТСОП 75 выдает сигнал шлюзу 76, который затем назначает пары канал/линия связи трафика для ПНВШ 1203 и включает таймер вызова шлюза 76. ПНВШ 1203 переключается на назначенные частоты трафика и соединяется с терминалом 75а КТСОП через шлюз 76 и спутниковую РЧ линию связи. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение об отключенном от линии состоянии шлюзу 76, и таймер вызова шлюза останавливают. Шлюз 76 освобождает назначенные ресурсы канала/линии связи трафика, регистрирует продолжительность вызова с целью последующего выставления счета, и все устройства переходят в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

Для случая входящего вызова от КТСОП 75 к ПНВШ 1203 (фиг.10С и 10D), вызов помещают в ПНВШ 1203 от терминала 75а КТСОП, набирая номер ПНВШ 1203. КТСОП 75 направляет запрос вызова к шлюзу 76, связанному с региональной областью обслуживания 1011 (и если ПНВШ 1203 является элементом совокупности ООБМЛ, которая связана с региональной областью обслуживания 1011). Шлюз 76 проверяет, что спутниковый канал и ПНВШ 1203 доступны, формирует запрос на обслуживание и проверяет, что набранный номер находится в региональной области обслуживания 1011 #х (которая может быть одной из многих региональных областей обслуживания 1011, назначенных шлюзу 76). Шлюз 76 затем передает пейджинговое сообщение к ПНВШ 1203 по каналу доступа. ПНВШ 1203 принимает пейджинговое сообщение и, принимая во внимание, что ПНВШ 1203 переходит в подключенное к линии состояние, ответ на пейджинговое сообщение передает назад шлюзу по каналу доступа. Шлюз 76 принимает пейджинговое сообщение, проверяет, что он готов, назначает пару канал/линия связи трафика и выдает сигнал (в случае необходимости) к КТСОП 75, что он готов. Назначенная пара канал/линия связи передается к ПНВШ 1203, который затем переключается на назначенную пару канал/линия связи трафика, оповещает шлюз 76 и затем переходит в состояние ожидания. Шлюз 76 затем переключается на назначенную пару канал/линия связи трафика, запускает таймер вызова, все устройства соединяются, и начинается трафик вызова. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение об отключении от линии шлюзу 76, и таймер вызова останавливают. Шлюз 76 освобождает назначенные ресурсы канала/линия связи, регистрирует продолжительность вызова с целью последующего выставления счета, и все устройства переходят в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

Таким образом, после описания четырех основных случаев вызова, которые были перечислены выше, должно быть понято, что существуют различные под-случаи и модификации этих четырех основных случаев. Несколько таких под-случаев описаны ниже со ссылкой на фиг.11А, 11В, 12A-12D, 13А, 13В, 14А и 14В. В описании этих чертежей снова должно быть отмечено, что некоторые или все функции, выполненные шлюзом 76, могут быть выполнены на борту спутника 10 в варианте осуществления с обработкой на борту.

Первый под-случай связан с запросом от ООБМЛ 1107 к другой ООБМЛ 1107 в пределах одной региональной области обслуживания 1011. Исходящие запросы от абонента ООБМЛ в первой ООБМЛ 1107 направляют от микротелефонной трубки 1103 пользователя к устройству абонента 1102, где трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и передают по РЧ линии связи 1104 к БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 затем проверяет, что вызов не является локальным вызовом, запрашивая свою базу данных 1105а. В одном варианте осуществления запрос вызова поступает к виртуальному шлюзу 1108, который определяет, что вызов осуществлен к абоненту БМЛ, расположенному во второй ООБМЛ в той же самой региональной области обслуживания 1011. Во втором варианте осуществления виртуальный шлюз 1108 передает запрос вызова и вызванный номер к шлюзу 76, и шлюз 76 затем определяет, что вызов направлен к номеру в РОО, то есть, к другой ООБМЛ 1107. Шлюз 76 оповещает связанный виртуальный шлюз 1108, чтобы осуществить вызов к одной из его связанных БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 выдает сигнал по РЧ линии связи 1104 к вызванному устройству абонента 1102 БМЛ, таким образом оповещая о вызове микротелефонную трубку 1103. Параллельно, или необязательно последовательно, шлюз 76 переключает свою частоту и оповещает два виртуальных шлюза 1108, связанных с вызванным и вызывающим устройствами абонента 1102 БМЛ, о спутниковых канале/линии связи трафика, которые нужно использовать, после чего виртуальные шлюзы 1108 переключаются на назначенный канал трафика от канала доступа и начинают заключительную установку вызова. Передача сообщений начинается, когда все устройства соединены. Хронометраж и выставление счетов осуществляют шлюзом 76 и/или одним или и БСБМЛ 1105 (несколькими БСБМЛ) или виртуальным(и) шлюзом(ами) 1108.

В этом случае шлюзу 76 необходимо только распознать, что вызов осуществляется к другому устройству абонента 1102 БМЛ, а не к терминалу КТСОП 75а или ПНВШ 1203.

Входящие вызовы обрабатывают тем же способом, что описан выше.

На фиг.11А и 11В изображен случай исходящего вызова от одного устройства абонента 1102 ООБМЛ к другому устройству абонента 1102 ООБМЛ в отличной ООБМЛ 1107, в которой никакая спутниковая обработка сигналов на борту не происходит. Пользователь в ООБМЛ # 1 набирает номер другого пользователя ООБМЛ в ООБМЛ # N. БСБМЛ #1 1105 принимает запрос на обслуживание и после обнаружения, что номер не находится в ее базе данных 1105а БМЛ, формирует запрос на спутниковое обслуживание и передает сообщение запроса на обслуживание к виртуальному шлюзу #1 1108, чтобы запросить спутниковое обслуживание. Виртуальный шлюз #1 запрашивает услуги от шлюза 76, посылая сообщение по линиям связи 1300 и 1305. Шлюз 76 принимает запрос на обслуживание и набранный номер, проверяет, что номер находится в региональной области обслуживания и может быть обслужен шлюзом 76, и передает пейджинговое сообщение виртуальному шлюзу #N 1108, который связан с ООБМЛ #N и набранным номером. Виртуальный шлюз # N 1108 принимает пейджинговое сообщение, проверяет, что пользователь ООБМЛ #N является достоверным, и выдает сигнал к БСБМЛ 1105 в ООБМЛ # N. БСБМЛ #N 1105 проверяет, что пользователь доступен, и передает пейджинговое сообщение устройству абонента 1102 БМЛ. Устройство абонента БМЛ в ООБМЛ #N принимает пейджинговое сообщение, и когда микротелефонная трубка 1103 переходит в подключенное к линии состояние, сигнал АСК (подтверждения приема) пейджингового сообщения передается БСБМЛ #N 1105. БСБМЛ #N 1105 выдает сигнал готовности в виртуальный шлюз #N 1108, который, в свою очередь, передает ответ о готовности к шлюзу 76 по спутниковым линиям связи. Шлюз 76 проверяет состояние готовности и выдает сигнал виртуальному шлюзу #1, который, в свою очередь, выдает сигнал к БСБМЛ #1 1105, что он готов. БСБМЛ 1105 # 1 назначает пару канал/линия связи трафика устройству абонента #1 БМЛ, которое затем переключается на назначенный канал/линию связи, и переходит в состояние ожидания. Между тем, шлюз 76 назначает спутниковые канал/линию связи трафика виртуальному шлюзу #N 1108, который затем переключается на назначенные канал/линию связи и оповещает БСБМЛ #N 1105, что он готов, запускает свой таймер вызова и переходит в состояние ожидания. БСБМЛ #N 1105 назначает канал/линию связи трафика устройству абонента #N БМЛ, запускает свой таймер вызова и переходит в состояние ожидания. Устройство абонента #N БМЛ 1102 принимает назначенный канал/линию связи, переключается на назначенный канал/линию связи и переходит в состояние ожидания. Все устройства затем соединяются, и трафик начинается. Любой конец аппаратуры может вызвать завершение вызова. Отсоединяющееся устройство посылает сообщение об отключенном от линии состоянии к БСБМЛ 1105, связанной с устройством абонента БМЛ, которое является завершающим. БСБМЛ 1105 затем выдает сигнал связанному виртуальному шлюзу 1108. Виртуальный шлюз 1108 принимает сообщение об отключении от линии, останавливает свой таймер вызова и выдает сигнал связанной БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 освобождает назначенные БМЛ ресурсы, останавливает свой таймер вызова и переходит в состояние ожидания. БСБМЛ #1 1105, которая первоначально инициализировала вызов и требовала обслуживания, выдает сигнал шлюзу 76, что вызов завершился, останавливает таймер вызова и затем переходит в состояние ожидания. Шлюз 76 принимает сообщение о завершении вызова, освобождает назначенные ресурсы спутникового канала/линии связи, регистрирует продолжительность вызова с целью последующего выставления счета и переходит в состояние ожидания, ожидая следующего вызова.

Второй под-случай относится к вызовам от ООБМЛ 1107 к ПНВШ 1203 в пределах одной или отличной региональной области обслуживания 1011. Исходящие вызовы от микротелефонной трубки 1103 БМЛ направляют к устройству абонента 1102 БМЛ, трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и передают по РЧ линии связи 1104 к локальной БСБМЛ 1105. БСБМЛ 1105 приводится в действие, чтобы проверить, что вызов не является локальным вызовом, опрашивая свою базу данных 1105а. Вызов затем поступает к виртуальному шлюзу 1108, который определяет, что вызов направлен к пользователю в ту же или другую региональную область обслуживания, но не пользователю ООБМЛ. Этого этапа можно избежать, позволяя шлюзу 76 распознать, что вызов направлен к другому пользователю, и в этом случае виртуальный шлюз 1108 передает запрос на обслуживание и набранный номер к шлюзу 76 по линиям связи 1300 и 1305. Запрос на обслуживание принимают в шлюзе 76 и определяют, что он должен быть направлен к ПНВШ 1203 в той же или другой региональной области обслуживания 1011. Шлюз 76, используя спутниковые линии связи, выдает пейджинговое сообщение к ПНВШ 1203, чтобы установить вызов, и оповещает ПНВШ 1203 относительно назначенных частот канала трафика. Параллельно, или необязательно последовательно, шлюз 76 переключает свою частоту на назначенные частоты трафика, и обмен начинается, когда все устройства соединены. Хронометраж вызова и выставление счетов выполняются шлюзом 76, или, альтернативно, БСБМЛ 1105 или виртуальным шлюзом 1108, или всеми этими устройствами.

В этом случае шлюзу 76 только необходимо распознать, что вызов направлен к ПНВШ 1203, а не к КТСОП 75 или пользователю ООБМЛ.

Входящие вызовы обрабатывают тем же способом, причем ПНВШ 1203 запрашивает спутниковый канал, шлюз 76 запрашивает некоторый виртуальный шлюз 1108, чтобы обработать вызов на основании информации, сохраненной в его базе данных 76а, и предписывает соответствующей ООБМЛ оповестить о вызове вызванное устройство абонента 1102 БМЛ.

Для случая обработки не на борту спутника (фиг.12А и 12В) вызов от устройства абонента 1203 БМЛ в ООБМЛ #1 осуществляют к ПНВШ 1203 в РОО #N. Следует заметить, что обработка вызова может быть той же, что показана на фиг. 8В, но следующий пример используют для иллюстрации использования виртуального шлюза 1108 в качестве инструмента проверки и выставления счетов, так же как и виртуальный шлюз. Процесс продолжается, в основном, тем же способом, что на фиг.8В, но отступает от него после того, как шлюз 76 принимает управление. В этой процедуре можно видеть, что шлюз 76 запрашивает виртуальный шлюз # N 1108 в региональной области обслуживания #N, который проверяет его работоспособность и доступность перед передачей пейджингового сообщения вызванному номеру ПНВШ 1203 в РОО #N. Процедура затем возобновляется, как прежде, до тех пор пока ПНВШ 1203 не выдаст сигнал "в оперативном режиме" шлюзу 76, после чего шлюз 76 выдает сигнал виртуальному шлюзу #N 1108 запустить его таймер вызова непосредственно до перехода в состояние ожидания. После того как обмен завершен, процедура снова является той же самой до момента, в котором шлюз 76 освобождает ресурсы спутника, после чего шлюз 76 оповещает виртуальный шлюз #N 1108, чтобы остановить его таймер вызова. В этом случае следует заметить, что виртуальный шлюз #N используют для хронометража продолжительности вызова и с целью выставления счета, но активно не включают в маршрутизацию трафика к ПНВШ 1203.

На фиг. 12С и 12D изображен случай, когда ПНВШ 1203 набирает номер устройства абонента 1102 ООБМЛ #1 и запрашивает спутниковый канал. Следует отметить, что обработка вызова может быть такой же, как показана на фиг.8D, но снова следующий пример используют, чтобы проиллюстрировать использование виртуального шлюза 1108 в качестве инструмента проверки и выставления счетов, так же как и виртуального шлюза. Запрос на обслуживание и набранный номер ПНВШ 1203 принимаются шлюзом 76, который определяет, что номер находится в региональной области обслуживания и что имеются доступные спутниковые каналы. Шлюз 76 затем выдает сигнал виртуальному шлюзу #N 1108, связанному с региональной областью обслуживания #N 1011, в пределах которой ПНВШ 1203 запрашивает обслуживание. Виртуальный шлюз #N указывает, что он является работоспособным, шлюзу 76, который затем продолжает выдавать пейджинговое сообщение виртуальному шлюзу #1 1108 в региональной области обслуживания #1. Процесс вызова продолжается так, как изображено на фиг.8D, пока шлюз 76 не примет сигнал "в оперативном состоянии" от ПНВШ 1203, после чего шлюз 76 выдает сигнал виртуальному шлюзу #N 1108, чтобы запустить его таймер вызова, непосредственно перед переходом в режим ожидания. После того как передача сообщений завершена, процедура снова является той же самой до момента, в котором шлюз 76 освобождает спутниковые ресурсы, после чего шлюз 76 оповещает виртуальный шлюз #N 1108, чтобы остановить его таймер вызова. В этом случае снова можно видеть, что виртуальный шлюз #N используется для хронометража продолжительности вызова и с целью выставления счета, но не является активно включенным в маршрутизацию трафика к ПНВШ 1203.

Третий под-случай включает в себя запросы, сделанные из устройства абонента 1102 ООБМЛ в первый региональной области обслуживания к устройству абонента 1102 ООБМЛ во второй региональной области обслуживания 1011. Общая процедура аналогична описанной выше для первого под-случая и иллюстрируется на фиг.13А и 13В.

Четвертый под-случай включает в себя запросы от ПНВШ 1203 к другому ПНВШ 1203 в той же или другой региональной области обслуживания 1011. Два варианта осуществления региональной области обслуживания иллюстрируются на фиг. 14А и 14В.

Исходящие запросы от пользователя направляют от микротелефонной трубки 1203 к устройству абонента 1202, где трафик преобразуют в цифровую форму, модулируют и передают по РЧ линии связи к спутнику 10. Спутниковая система затем вводится в действие, чтобы проверить, что вызов не является вызовом КТСОП 75, посредством опроса базы данных (это может быть сделано на борту спутника 10 в варианте осуществления с обработкой на борту, или в шлюзе 76 в варианте осуществления с обработкой не на борту). Вызывающий абонент затем проверяется виртуальным шлюзом 1108, который определяет, что вызывающий абонент является достоверным пользователем региональной области обслуживания #N. Этого этапа можно избежать, позволяя шлюзу 76 распознать, что вызывающий абонент является достоверным и что вызов направлен к другому пользователю, в этом случае шлюз 76 обрабатывает вызов и набранный номер в коммутаторе шлюза 76. Вызов затем обрабатывается шлюзом 76, и формируется запрос на обслуживание и посылается от шлюза 76 по линиям связи 1300 и 1305. Шлюз 76 передает пейджинговое сообщение ПНВШ 1203 в вызванной ООБМЛ 1107 для установления вызова и может оповещать виртуальный шлюз 1108 этой ООБМЛ об использовании. Параллельно или необязательно последовательно шлюз 76 назначает частоты и каналы, передает пейджинговое сообщение пользователю и готовит каналы передачи сообщений. Хронометраж и выставление счетов осуществляют шлюзом 76, или, альтернативно, виртуальным(и) шлюзом(ами) 1108, как описано выше со ссылками на фиг.12В и 12D.

В этом случае шлюзу 76 только необходимо распознать, что вызов направлен другому ПНВШ 1203, а не пользователю КТСОП 75 или пользователю ООБМЛ.

Входящие вызовы обрабатывают тем же способом.

Более подробно и со ссылками на фиг.14А и 14В описан случай обработки не на борту, при котором вызов от ПНВШ #N 1203 в региональной области обслуживания #N осуществляют к ПНВШ #1 1203 в региональной области обслуживания #1. Следует отметить, что следующие этапы применяются также к вызовам от ПНВШ #1 1203 в региональной области обслуживания #1 к ПНВШ #N 1203 в региональной области обслуживания # N. Следует отметить также, что для пользователя не является необходимым находиться в другой региональной области обслуживания. Шлюз 76 принимает запрос на обслуживание и набранный номер. Шлюз 76 затем распознает, что вызываемый абонент является пользователем региональной области обслуживания 1011 в региональной области обслуживания #1 (или некоторой другой региональной области обслуживания). Шлюз 76 затем проверяет, что спутниковые каналы являются доступными, определяет из своей базы данных 76а, какую региональную область обслуживания использовать, и затем передает пейджинговое сообщение виртуальному шлюзу #N 1103, который связан с вызывающим ПНВШ # N 1203. Виртуальный шлюз #N проверяет ПНВШ #N и выдает сигнал шлюзу 76. Шлюз 76 затем выдает сигнал виртуальному шлюзу #N 1108, который принимает пейджинговое сообщение, проверяет пользователя ПНВШ #1 и выдает сигнал шлюзу 76. Шлюз 76, после приема результата верификации, передает пейджинговое сообщение ПНВШ #1 1203 в связанной региональной области обслуживания # 1. ПНВШ #1 1203 принимает пейджинговое сообщение и, если необходимо, выдает сигнал АСК шлюзу 76, таким образом сигнализируя разрешение установить вызов. Шлюз 76 принимает АСК и продолжает назначать спутниковые каналы и каналы для передачи сообщений. ПНВШ # 1 1203 переключается на свои назначенные канал/линию связи и переходит в состояние ожидания. ПНВШ #N 1203 также принимает назначенные канал/линию связи, переключается на назначенные канал/линию связи, подтверждает, что он готов продолжать работу, и переходит в состояние ожидания. Шлюз 76 принимает результат проверки о готовности от ПНВШ #N 1203, выдает сигнал виртуальным шлюзам #1 и #N, что обмен готов начаться, запускает свой таймер вызова и переходит в состояние ожидания, ожидая сигнала оповещения, что вызов завершен. Виртуальные шлюзы 1108 #N и #1 принимают сигналы начала, запускают свои соответствующие таймеры вызова и переключают свои приемники на контролирующую частоту, чтобы контролировать (и управлять для спутникового интерфейсного устройства #N 1108) обработку вызова и обнаружить завершение вызова. Контролирующая частота может быть той же самой, что и частота канала трафика, и может использовать сигнализацию внутри диапазона частот. Затем начинается вызов. Периодически во время вызова ПНВШ #1 и ПНВШ # N могут посылать сообщения о подключении к линии, например, используя сигнализацию внутри диапазона частот, которые управляются виртуальным шлюзом 1108, связанным с каждым (устройством). Этот сигнал гарантирует, что вызов продолжается до тех пор, пока один из ПНВШ 1203 не завершит вызов. Любое из устройств ПНВШ может завершить вызов, посылая сообщение об отключении от линии к связанному виртуальному шлюзу 1108. Виртуальный шлюз 1108 принимает сообщение "отключение от линии", останавливает свой таймер вызова и выдает сигнал шлюзу 76, что вызов завершен. Шлюз 76 затем освобождает назначенные спутниковые ресурсы и выдает сигнал другому виртуальному шлюзу 1108, что вызов был завершен. В ответ другой виртуальный шлюз 1108 останавливает свой таймер вызова, и все устройства переходят в состояние ожидания.

В предшествующем описании использование таймеров вызова и подобных устройств не требуется для осуществления или завершения вызова, но они предоставляются, чтобы дать возможность осуществить правильный хронометраж вызова для облегчения процесса выставления счета.

Чтобы передать сигналы через спутник 10 и повторить их на достаточном уровне (сигнала) для обеспечения связи, необходимо принимать сигналы, обычно изменять частоту, усиливать сигналы и передавать их на Землю. На фиг.15А изображен спутник 10, который может быть частью совокупности спутников. Спутник 10 имеет вспомогательное оборудование, обычно называемое каналом передачи информации, которое обеспечивает телеметрию и командное управление, энергию и создание условий мощности, указание, управление ориентацией и орбитой, продвижение, структуру, а также другие функции. Полезный груз спутника обычно называют просто полезным грузом или ретранслятором. Наилучший спутниковый ретранслятор 1400 включает в себя приемную антенну 1401, передающую антенну 1402, секцию 1403 оборудования для преобразования частоты, обработки сигналов и усиления. На фиг.16A-16D показаны наиболее общие типы ретрансляторов (ответчиков). Антенны 1401 и 1402 могут быть всенаправленного, направленного типа, отраженного/возбужденного типов, типа фазированной антенной решетки или фактически любым другим типом антенны. Антенны могут быть объединены для передачи и приема в одиночной антенне с принимаемыми и передаваемыми сигналами, разделенными другим оборудованием, таким как диплексер.

Простейшим является тип ретранслятора "I-A" (фиг.16А), который является квазилинейным ретранслятором с однократным преобразованием. Этот ретранслятор принимает, разделяет и усиливает назначенные ему несущие канала передачи на борт, преобразует частоту в более низкочастотный диапазон и усиливает сигнал для повторной передачи по каналу передачи на Землю. Этот ретранслятор иногда называют ретранслятором с однократным преобразованием, так как он преобразует (частотный) диапазон канала передачи на борт в диапазон канала передачи на Землю за один этап. Первые каскады ретранслятора обычно состоят из малошумящих усилителей для усиления сигналов принятого частотного диапазона, фильтров для устранения сигнала вне рабочего диапазона и широкополосного преобразователя частоты для смещения всей рабочей полосы с частоты сигнала передачи на борт в частоту сигнала передачи на Землю. Преобразователь частоты обычно включает в себя смеситель и гетеродин (ГТ, LО). Другой вариант этого типа ретранслятора, тип 1-В (фиг.16В), использует два гетеродина для преобразования частоты от частоты заключительной передачи на Землю и в эту частоту с использованием промежуточной частоты (ПЧ) между гетеродинами. Этот тип ретранслятора допускает манипулирование сигналами на значительно более низкой частоте, такой как УВЧ или даже ниже. Это манипулирование может использовать фильтры поверхностной акустической волны (ПАВ), чтобы обеспечить дальнейшее переключение, сдвиг частоты и другие манипуляции для осуществления различных функций сигнала передачи на Землю.

Второй ретранслятор, показанный на фиг.16С, является ретранслятором с двойным преобразованием, что является полезным в некоторых применениях. Изображенные варианты осуществления показывают функционирование в двух диапазонах, где диапазон А передается на одном наборе частот, а диапазон В передается на второй полосе частот. Частоты обоих диапазонов преобразуются одна в другую, причем в показанном варианте осуществления преобразуются в диапазон А. Преобразованные частотные диапазоны могут быть мультиплексированы, коммутированы или управляться иным образом, или накладываться. После манипулирования частоты, предназначенные для передачи на Землю в диапазоне А, посылают на усилители (канала) передачи на Землю в диапазоне А и, в свою очередь, на антенны для диапазона А. Сигналы, предназначенные для передачи на Землю в диапазоне В, далее преобразуют в сигналы с частотой (канала) передачи на Землю в диапазоне В и передают. Эта система является, в основном, комбинацией конфигураций ретранслятора типа I-A и типа I-B, изображенных на фиг.16А и 16В.

Другой тип ретранслятора, показанный на фиг.16D, называют регенеративным ретранслятором. Прикладные задачи цифровой передачи информации могут иметь более сложный ретранслятор, который в некоторых случаях может улучшить пропускную способность. Регенеративный ретранслятор выполняет функции приема и передачи таким же образом, что и ретрансляторы типа 1 или 2, однако, регенеративный ретранслятор содержит в каждой линии передачи демодулятор, который демодулирует передающийся на борт сигнал в цифровой широкополосный сигнал, и модулятор, который повторно модулирует этот сигнал на несущую передаваемого на Землю сигнала. Для демодулированного цифрового сигнала восстанавливают синхронизацию и восстанавливают сигнал до стандартной формы, которая отделяет характеристики передающегося на борт сигнала от характеристик передающегося на Землю сигнала, таким образом предотвращая накопление шума. Над цифровым широкополосным сигналом могут быть выполнены любые необходимые функции обработки сигнала, такие как извлечение из сигнала информации о маршрутизации, преобразование битов пакета в другой формат пакета и т.д.

Для выполнения различных функций и обеспечения различных режимов работы на одном спутнике могут быть объединены более одного из этих основных типов ретранслятора. В частности, настоящее изобретение использует и регенеративный и квазилинейный ретрансляторы для выполнения маршрутизации сигнала. Фиг. 15В изображает предпочтительную архитектуру ретранслятора для спутника 10. Предпочтительная архитектура ретранслятора имеет тракты передачи сигналов, связывающие антенные линии передачи и обслуживающие линии связи, и могут использовать различные частотные диапазоны. Имеются два типа архитектуры ретранслятора. Тип, изображенный на фиг.15В, не использует межспутниковые линии связи (МСЛС), в то время как тип, изображенный на фиг.15С, использует межспутниковые линии связи.

В ретрансляторе, изображенном на фиг.15В, шлюз 76 включает в себя передатчик, который обеспечивает линию передачи 1305а сигнала на спутниковый ретранслятор 1400. Сигнал принимают на оборудование антенной линии передачи, и его частота может быть преобразована в частоты сервисной линии связи 1302а для передачи на Землю для передачи пользователям, или в частоты антенной линии связи 1305b для передачи на Землю для передачи к другим шлюзам 76 или к самому себе. ПНВШ 1203, виртуальный шлюз 1108 (или мобильные пользователи 1106 и другое оборудование пользователя) имеют передатчики, которые могут обеспечить линию передачи 1302b на спутниковый ретранслятор 1400. Этот сигнал принимается оборудованием сервисной линии связи при передаче на борт и может быть или преобразован в частоту антенной линии связи для передачи к шлюзам 76 по линиям связи 1302b, или преобразован в частоты другой сервисной линии связи 1302а для передачи другим пользователям или самому себе.

На фиг. 15С, в дополнение к предшествующим функциональным возможностям, для межспутниковых связей (МСЛС) используют третий выходной сигнал из оборудования антенной линии связи, который направляют к оборудованию линии связи передачи на борт МСЛС для передачи к другому спутнику. Аналогично, имеется третий выходной сигнал из оборудования сервисной линии связи передачи на борт, который может быть направлен к оборудованию линии связи передачи на борт МСЛС для передачи к другому спутнику. Передачи от другого спутника могут быть направлены к оборудованию или сервисной или антенной линии связи.

В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления настоящего изобретения шлюзы 76 могут быть сконструированы так, как раскрыто, например, в указанном выше патенте США 5552798 от 9/3/96 "Antenna for Multipath Satellite Communication Links" F.J. Dietrich и С.А. Монте, с функциями, добавленными для выполнения различных взаимодействий с виртуальными шлюзами 1108, как подробно описано выше. Возможность передавать информацию к виртуальному шлюзу 1108 дает возможность ему функционировать автономно в течение различных периодов времени. Во время вызова шлюз 76 может далее дать команду виртуальному шлюзу 1108 изменить его рабочие характеристики или режим работы, или частоты, или другие параметры. Шлюз 76, в дополнение к назначению частот (которые могут быть изменены во время соединения) может также передавать другие параметры соединения к виртуальному шлюзу 1108, включающие в себя ограничения по мощности, параметры терминала пользователя и параметры управления мощностью виртуального шлюза, команды пейджинговой связи, параметры расположения терминала пользователя, информацию слежения за спутником, команды перераспределения спутниковых каналов, сигнализацию для подключения к наземной коммутационной аппаратуре, коды Уолша (распространения) или другую информацию кода каналов, которую нужно использовать, тип оборудования пользователя и другую информацию, такую как синхронизация и опорные частоты. Шлюз 76 может также передавать некоторую информацию наземного центра управления функционированием (НЦУФ) к виртуальному щлюзу 1108, которая может быть необходима для обеспечения диспетчерского управления использованием системы, таким образом обеспечивая интерфейс между НЦУФ и виртуальным шлюзом 1108. Шлюз 76 также собирает информацию во время и после вызова с целью сопровождения системы, выставления счетов и других контрольных функций. Предполагается, что шлюз 76 включает в себя базы данных и компьютерное оборудование для обеспечения связности с виртуальными шлюзами 1108 и терминалами пользователя (и неподвижными и мобильными), как описано выше. Шлюз 76 также переводит предоставленные НЦУФ схемы большой дальности, которые основаны на требованиях и ограничениях трафика, таких как доступные частоты, мощности, области обслуживания и т.д., в схемы малой дальности, пригодные для использования виртуальным шлюзом 1108. Передача этих схем малой дальности к виртуальному шлюзу 1108 дает возможность осуществить планирование для других сеансов виртуального шлюза. Это особенно важно для многочастотных, многосеансных терминалов виртуального шлюза. Шлюз 76 также обеспечивает центр подтверждения подлинности информацией о подтверждении подлинности виртуальных шлюзов и терминалов пользователя, и обеспечивая общую защиту системы.

Виртуальный шлюз 1108 (фиг.17) аналогичен в некоторых аспектах терминалу пользователя, но модифицирован для проведения удаленных сеансов шлюза. Хотя виртуальный шлюз 1108 обычно размещается в неподвижном месте, использование мобильных и перемещаемых виртуальных шлюзов также находится в рамках настоящего изобретения и может быть необходимо в аварийной ситуации и для других целей. Виртуальный шлюз 1108 развертывается в пределах дальности передачи сообщений связанного шлюза 76. В большинстве случаев дальность является такой, при которой зона охвата одного спутника является доступной сервисному шлюзу 76, однако, в случае межспутникового соединения расположение виртуального шлюза 1108 может быть произвольным.

Как было описано выше, во время вызова шлюз 76 может выдать команду виртуальному шлюзу 1108 изменить его рабочие характеристики или режим работы, или частоты, или другие параметры сеанса.

Антенна виртуального шлюза 1108 предпочтительно является отслеживающей антенной, которая может быть способна отслеживать один или большее количество спутников одновременно, но возможно также использование всенаправленных или псевдо-всенаправленных антенн.

На блок-схеме (фиг.17) более подробно изображено, что сигналы достигают антенны 1500 от спутника 10 и принимаются на малошумящий усилитель (МШУ, LNA) 1502 и преобразуются с понижением частоты до промежуточной частоты в блоке 1504, преобразуются из аналоговой формы в цифровую в блоке 1508 и корректируются с учетом допплеровского сдвига в блоке 1510 для компенсации движения спутника. Скорректированный с учетом допплеровского сдвига сигнал затем подают на демодулятор 1512 (или одиночный демодулятор или кратное число демодуляторов в случае RAKE-приемника), а затем к обращенному перемежителю 1514, где сигналы объединяют. Комбинированный сигнал затем подают на вход декодера 1516 и, наконец, к вокодеру 1518 и кодер-декодеру 1520, который восстанавливает звуковой сигнал. Перед вокодером 1518 сигнализацию трафика и управляющие сигналы принимают от декодера 1516 и делают доступными магистральному интерфейсному устройству 1207. Это соединение делает и аудиосигналы и сигналы данных доступными другим применениям (системам), например, БСБМЛ 1105, другой наземной системе и/или описанной выше системе пейджинговой связи/вещания 1112, изображенной на фиг.18. Другие данные, исходящие из шлюза 76, также делаются доступными блоку управления 1522. Блок управления 1522, который включает в себя компьютер, программное обеспечение, базы данных и другие функции, обеспечивает локальное управление виртуальным шлюзом 1108 и магистральным интерфейсным устройством 1207. Эти средства управления используют, чтобы обеспечить изменяемость параметров устройства 1504 преобразования с понижением частоты, аналого-цифрового преобразователя 1508, демодулятора 1512 и других блоков цепи приемника. К тому же, блок управления 1522 осуществляет управление цепью обратной линии связи (передатчика), состоящей из кодера 1524, перемежителя 1526, модулятора МДКРК 1528, блока 1530 предварительной коррекции допплеровского сдвига, цифроаналогового преобразователя 1532, блока 1543 промежуточной частоты, устройства 1536 преобразователя с повышением частоты, усилителя мощности 1538 и передающей антенны 1540. Могут существовать другие подсистемы для подачи мощности, управления и данных. Входные и выходные аудио сигналы 1542 и 1544, соответственно, могут использоваться или могут не использоваться.

Основным входным и выходным устройством виртуального шлюза 1108 является магистральное интерфейсное устройство 1207, которое обеспечивает трафик передачи сообщений (например, речевые сообщения и/или данные) и сигнализацию для различных межсоединений БМЛ, различных межсоединений с проводными системами типа УАТС и сигнализацию и трафик к вышеописанной системе пейджинговой связи/вещания 1112 и/или другим подобным наземным системам оповещения о вызове, пейджинговой связи, передачи сообщений, сохранения и передачи данных, однонаправленной передачи данных для локального распределения и других подобных услуг.

Виртуальный шлюз 1108 предпочтительно имеет возможность обработать множество вызовов, и для этой цели некоторые из компонентов приемной и передающей цепи дублируются по мере необходимости. Любой наземный терминал (БМЛ, сотовый или системы персональной мобильной связи) может быть приспособлен для работы также со спутниковой системой (то есть быть двухрежимным) посредством правильного выбора передающих и приемных компонентов (приемопередатчика), и обеспечение контроллера терминала способностью работать с воздушным интерфейсом спутниковой системы, таким образом предоставляя возможность наземной системе расширить ее зону охвата до зоны охвата спутниковой системы. Например, пользователь БМЛ может быть мобильным внутри территории БМЛ или в каком-либо месте внутри зоны охвата шлюза обслуживания. Эта двухрежимная возможность терминалов пользователя допускает передвижение по всему миру.

На фиг. 19 изображены различные случаи работы мобильного терминала. На фиг.19 показаны два шлюза 76 (то есть Ш1 и Ш2), каждый имеет связанную область обслуживания шлюза 79. В показанном примере области обслуживания 79 перекрываются в области, обозначенной 79а, хотя это может не всегда иметь место. В пределах области обслуживания 79 для Ш1 имеются две области обслуживания локализованной сети, такие как области обслуживания ПЛС или БМЛ, обслуживаемые виртуальными шлюзами ВШ1 и ВШ2. В пределах области обслуживания 79 для Ш2 имеется одна область обслуживания локализованной сети, такая как зона обслуживания БМЛ, обслуживаемая виртуальным шлюзом ВШ3. Ш1 включает в себя базу данных 76а, которая показана, как включающая в себя базу данных не-ВШ (не виртуального шлюза) и базу данных и для ВШ1 и ВШ2. Ш2 также включает в себя базу данных 76а, которая изображена, как включающая в себя базу данных не-ВШ и базу данных для ВШ3. Базы данных 76а хранят информацию, которая описывает допустимые системы и пользователей ВШ. Кроме того, базы данных ВШ хранят информацию, которая описывает границы каждой области обслуживания ВШ, например, в виде расположения вершин многоугольников, которые ограничивают каждую область обслуживания ВШ. Также на фиг.19 изображены мобильный терминал пользователя 1106, который способен перемещаться в различные местоположения в пределах областей обслуживания Ш1 и Ш2. Различные местоположения обозначены как расположения 1-5, каждое из которых представляет собой определенный случай использования мобильного терминала. Эти пять случаев следующие.

Случай 1: мобильный терминал 1106 находится в пределах "исходной" области обслуживания ВШ1.

Случай 2: мобильный терминал 1106 передвигается к области обслуживания ВШ2, но все еще расположен в пределах области обслуживания 79 Ш1.

Случай 3: мобильный терминал 1106 передвигается к области обслуживания ВШ3 и расположен в пределах области обслуживания 79 Ш2.

Случай 4: мобильный терминал 1106 передвигается вне области обслуживания какого-либо ВШ, но все еще расположен в пределах области обслуживания 79 Ш1.

Случай 5: мобильный терминал 1106 передвигается вне области обслуживания какого-либо ВШ и расположен в пределах области обслуживания 79 Ш2.

Описание работы системы для этих различных случаев приведено ниже.

Случай 1. Когда мобильный терминал 1106 находится в пределах области охвата его исходного ВШ, его работа является той же, что описана выше. В основном, мобильный терминал 1106 инициирует вызов, который передается к Ш1 через, по меньшей мере, один спутник 10. Ш1 выполняет определение положения мобильного терминала 1106 и находит на основании информации, сохраненной в базе данных ВШ1, что мобильный терминал 1106 находится в пределах области обслуживания его исходного ВШ. Ш1 затем назначает вызов к ВШ 1108 в ВШ1, и вызов продолжается так, как описано выше в зависимости от расположения вызываемого абонента.

Случай 2. Когда мобильный терминал 1106 находится в пределах области охвата ВШ2, например, мобильный терминал 1106 передвигается от ВШ1 к ВШ2, мобильный терминал 1106 инициирует вызов, который передают к Ш1 через, по меньшей мере, один спутник 10. Ш1 выполняет определение положения мобильного терминала 1106 и находит на основании информации, сохраненной в базах данных 76а ВШ1 и ВШ2, что мобильный терминал 1106 находится в пределах области обслуживания ВШ2. ВШ1 затем определяет, имеется ли соглашение о передвижении между ВШ1 и ВШ2. Если соглашение о передвижении существует, то подтверждается подлинность мобильного терминала, используя ВШ2, или используя базу данных 1105а в ВШ1, или используя базу данных 76а Ш1. База данных 1105а содержит идентификационную информацию мобильного терминала 1106, так же как и список разрешенных услуг для мобильного терминала. В любом случае Ш1 информирует ВШ1 относительно текущего расположения мобильного терминала 1106, которое сохранено в базе данных 1105а в ВШ1. Таким образом ВШ1 отмечает мобильный терминал 1106 как передвигающийся и, кроме того, указывает идентификационную информацию ВШ, где в настоящее время расположен мобильный терминал. Имея информацию о подтвержденной подлинности мобильного терминала 1106, Ш1 назначает вызов к ВШ 1108 в ВШ2, и вызов продолжается, как описано выше, в зависимости от расположения вызываемого абонента. При завершении вызова ВШ2 посылает результаты вызова или информацию о выставлении счета к Ш1. Ш1 затем передает результаты вызова к ВШ1, или немедленно или через некоторый предопределенный интервал. Таким образом, использование мобильным терминалом системных ресурсов может быть должным образом учтено в исходном ВШ1 пользователя.

Случай 3: Когда мобильный терминал 1106 находится в пределах области обслуживания ВШ3, например, мобильный терминал 1106 передвигается от ВШ1 к ВШ3, мобильный терминал 1106 инициирует вызов, который передают к Ш2 через, по меньшей мере, один спутник 10. Ш2 выполняет определение положения мобильного терминала 1106 и находит на основании информации, сохраненной в базах данных не-ВШ и ВШ3, что мобильный терминал 1106 находится в пределах области обслуживания ВШ3, а также, что мобильный терминал 1106 не является "исходным" пользователем (то есть является пользователем Ш1). Если между Ш1 и Ш2 никакого соглашения о передвижении не существует, то Ш2 может просто отказать в обслуживании мобильному терминалу 1106. Учитывая, что соглашение о передвижении существует, Ш2 подтверждает подлинность мобильного терминала 1106, используя базу данных 1105а и ВШ1, которую получают через Ш1 от ВШ1, или через спутник той же или отличной совокупности или через спутниковый ретранслятор реверсирования направления передачи сигнала, или через КТСОП, или наземную линию передачи данных. В любом случае Ш2 информирует ВШ1 относительно текущего расположения мобильного терминала 1106 через Ш1, и ВШ1 отмечает мобильный терминал 1106 как передвигающийся и, кроме того, указывает идентификационную информацию ВШ, где расположен мобильный терминал в настоящее время, и также идентификационную информацию обслуживающего Ш (т.е. Ш2). Имея информацию о подтвержденной подлинности мобильного терминала 1106, Ш2 назначает вызов к ВШ 1108 в ВШ3, и вызов продолжается, как описано выше, в зависимости от расположения вызываемого абонента. При завершении вызова ВШ3 посылает результаты вызова или информацию о выставлении счета к Ш2. Ш2 затем передает результаты вызова к ВШ1 через Ш1 или немедленно или через некоторый предопределенный интервал.

Случай 4. Обработка вызова для случая 4 аналогична описанному выше для случая 2. Когда мобильный терминал 1106 находится вне области охвата какого-либо ВШ в пределах области обслуживания Ш1, например, мобильный терминал 1106 передвигается вне ВШ1, мобильный терминал 1106 инициирует вызов, который передают к Ш1 через, по меньшей мере, один спутник 10. Ш1 выполняет определение положения мобильного терминала 1106 и находит на основании информации, сохраненной в базах 76а ВШ1 и ВШ2, что мобильный терминал 1106 находится не в пределах области обслуживания какого-либо ВШ. Подлинность мобильного терминала подтверждается, используя базу данных 1105а ВШ1, или подлинность мобильного терминала подтверждается, используя базу данных 76а Ш1. Ш1 информирует ВШ1 относительно текущего расположения мобильного терминала 1106, которое сохраняют в базе данных 1105а в ВШ1. То есть, ВШ1 отмечает мобильный терминал 1106 как передвигающийся. Имея информацию о подтвержденной подлинности мобильного терминала 1106, Ш1 обрабатывает вызов сам, и вызов продолжается так, как описано выше, в зависимости от расположения вызываемого абонента. При завершении вызова Ш1 может посылать результаты вызова к ВШ1 или немедленно или через некоторый предопределенный интервал времени.

Случай 5. Обработка вызова для случая 5 аналогична описанной выше для случая 3. Когда мобильный терминал 1106 находится вне зоны охвата какого-либо ВШ в пределах области обслуживания Ш2, например, мобильный терминал 1106 передвигается вне ВШ1 и вне области охвата Ш1, мобильный терминал 1106 инициирует вызов, который передают к Ш2 через, по меньшей мере, один спутник 10. Ш2 выполняет определение положения мобильного терминала 1106 и находит на основании информации, сохраненной в базах данных не-ВШ и ВШ3, что мобильный терминал 1106 не находится в пределах области обслуживания ВШ3, а также, что мобильный терминал 1106 не является "исходным" пользователем (то есть является пользователем Ш1). Если между Ш1 и Ш2 никакого соглашения о передвижении не существует, то Ш2 может просто отказать в обслуживании мобильному терминалу 1106. Принимая, что соглашение о передвижении существует, Ш2 подтверждает подлинность мобильного терминала 1106, используя базу данных 1105а в ВШ1, которую получают через Ш1 от ВШ1, как описано выше для случая 3. ВШ2 информирует ВШ1 относительно текущего расположения мобильного терминала 1106 через Ш1, и ВШ1 отмечает мобильный терминал 1106 как передвигающийся в области обслуживания Ш2. Имея информацию о подтвержденной подлинности мобильного терминала 1106, Ш2 обрабатывает вызов сам, и вызов продолжается так, как описано выше, в зависимости от расположения вызываемого абонента. При завершении вызова Ш2 посылает результаты вызова к ВШ1 через Ш1 или немедленно или через некоторый предопределенный интервал времени.

На фиг.20 изображен случай, в котором область обслуживания виртуального шлюза "х" (ВШх), которая связана с Ш1, лежит частично вне границы 100% доступности Ш1. В показанном примере часть области обслуживания ВШх находится в пределах области обслуживания 79 Ш2, хотя это может не всегда иметь место. Как показано, для каждого шлюза 76 имеется область, в которой терминал пользователя обладает 100% доступностью от шлюза через, по меньшей мере, один спутник. Вне этой области терминал пользователя еще может обслуживаться Ш1, однако доступность снижается до значения 95%, затем до значения 90% и т. д.

Для случая, изображенного на фиг.20, предполагается, что терминал 1106 расположен вне круга с 90% доступностью для Ш1 и в пределах круга со 100% доступностью для Ш2. Далее предполагается, что терминал 1106 связан с ВШх в Ш1 и осуществляет вызов неподвижному или мобильному пользователю в пределах области обслуживания ВШх. Когда терминал 1106 инициирует вызов, предполагается, что запрос вызова передают через спутник СП2 к Ш2. Ш2 распознает из информации запроса вызова (например, идентификатора терминала), из определения расположения, выполненного на терминале 1106, и из набранного номера, что терминал 1106 вызывает другого пользователя в области обслуживания ВШх, и что терминал связан с Ш1. Ш2 затем входит в контакт с Ш1 через спутник той же или отличной совокупности, или через спутниковый ретранслятор реверсирования направления передачи сигнала, или через КТСОП, или наземную линию связи. В ответ Ш1 назначает пару каналов для использования с ВШх и посылает информацию о паре каналов и любые другие параметры установки вызова обратно в Ш2, который информирует терминал 1106 относительно информации установки вызова через СП2. Ш1 также информирует ВШх 1108 относительно назначенных пар каналов и другой информации установки вызова через СП1. Вызов затем продолжается так, как описано выше для случая терминала, осуществляющего вызов в пределах его исходной области обслуживания ВШ. Любые обратные сигналы АСК (подтверждения) или другие сигналы могут быть переданы от терминала 1106 через СП2 и Ш2 к Ш1.

Фиг.21А и 21В иллюстрируют использование регионального виртуального шлюза (РВШ) 1108' в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Как показано на фиг.21А, РВШ 1108' может быть связан с множеством ВШ, такими как ВШ1 и ВШ2. Каждый РВШ 1108' подсоединен к одному или большему количеству ВШ 1108 и к обслуживающему Ш 76. РВШ 1108' передает вызовы от многих ВШ 1108 к Ш 76, а также передает распределения системных ресурсов от Ш 76 к ВШ 1108 способом сквозной передачи. В этом иерархическом варианте реализации РВШ 1108' может также обрабатывать запросы вызова от тех терминалов 1106, которые не расположены в области обслуживания ВШ, как описано выше для случаев 4 и 5 на фиг. 19. Шлюз 76 ответствен за терминалы пользователя не-БМЛ, которые осуществляют запросы вызова (и которые принимают запросы) в пределах области обслуживания 79 шлюза.

В объем настоящего изобретения для обслуживающего шлюза 76 входит возможность послать сообщение во время вызова в виртуальный шлюз 1108, такое как служебное сообщение, с новым распределением системных ресурсов. Виртуальный шлюз 1108 затем информирует терминал 1106, 1206 о новом назначении ресурсов, таком как назначение новой пары каналов. И виртуальный шлюз и терминал затем переключаются на новый назначенный канал во время вызова. Этим способом во время вызова могут быть сделаны новые назначения пары каналов, допуская, что она или более линий передачи пользователя должны быть переключены на назначенный спектр частот. Это может быть особенно полезно, когда необходимо смягчить текущие или ожидаемые эффекты помех от другой спутниковой системы, от неподвижного космического или наземного источника помех и/или влияния собственных помех.

В то время как изобретение показано и описано конкретно со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления, специалистам понятно, что могут быть сделаны изменения по форме и подробностям без отрыва от объема и смысла изобретения.

Формула изобретения

1. Способ функционирования системы связи, содержащий этапы, на которых обеспечивают прием вызова от терминала пользователя в шлюзе спутниковой системы, осуществляют просмотр базы данных для определения, связан ли терминал пользователя с локализованной областью обслуживания в пределах области охвата шлюза спутниковой системы, если да, то осуществляют формирование сообщения и передачу сообщения к виртуальному шлюзу, который обслуживает региональную область обслуживания, причем сообщение передают через, по меньшей мере, один спутник, осуществляют прием сообщения в виртуальном шлюзе и выдачу пейджингового сообщения терминалу пользователя и после ответа терминала пользователя на пейджинговое сообщение осуществляют установление вызова, используя ресурсы спутниковой системы, которые распределены виртуальному шлюзу от шлюза спутниковой системы.

2. Способ по п.1, по которому распределенные ресурсы спутниковой системы содержат частотные каналы.

3. Способ по п.1, по которому распределенные ресурсы спутниковой системы содержат коды распространения.

4. Способ по п.1, по которому терминалом пользователя является мобильный терминал.

5. Способ по п.1, по которому терминалом пользователя является неподвижный терминал.

6. Способ по п.1, по которому, по меньшей мере, один спутник является частью совокупности спутников на негеосинхронной орбите.

7. Способ функционирования системы связи, содержащий этапы, на которых обеспечивают прием вызова от терминала пользователя в виртуальный шлюз, который обслуживает локализованную область обслуживания в пределах области охвата шлюза спутниковой системы, осуществляют просмотр базы данных для определения, связан ли вызванный терминал пользователя с локализованной областью обслуживания, которая обслуживается виртуальным шлюзом, если да, осуществляют установление вызова, если нет, осуществляют формирование сообщения и передачу сообщения к шлюзу спутниковой системы, причем сообщение передают через, по меньшей мере, один спутник, осуществляют прием сообщения в шлюзе спутниковой системы и проверку базы данных для определения, связан ли вызванный терминал пользователя со второй локализованной областью обслуживания в пределах области охвата шлюза спутниковой системы, если да, осуществляют формирование сообщения и передачу сообщения ко второму виртуальному шлюзу, который обслуживает вторую локализованную область обслуживания, причем сообщение передают через, по меньшей мере, один спутник, осуществляют прием сообщения во втором виртуальном шлюзе и выдачу пейджингового сообщения терминалу пользователя и после ответа терминала пользователя на пейджинговое сообщение устанавливают вызов, используя ресурсы спутниковой системы, которые распределены второму виртуальному шлюзу от шлюза спутниковой системы.

8. Способ по п.7, по которому распределенные ресурсы спутниковой системы содержат частотные каналы.

9. Способ по п.7, по которому распределенные ресурсы спутниковой системы содержат коды распространения.

10. Способ по п. 7, по которому терминалом пользователя является мобильный терминал.

11. Способ по п.7, по которому терминалом пользователя является неподвижный терминал.

12. Способ по п.7, по которому, по меньшей мере, один спутник является частью совокупности спутников на негеосинхронной орбите.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45