全球通信网络制造技术

一种通信系统(100)，包括源地面站(300、310)、一个或多个链接网关(300、330)群、以及目的地地面站(300、320)。该群包括绕地球轨道(30)运行或围绕地球行进的多组(202)通信设备(200)。第一组通信设备中的第一通信设备与源地面站通信并且从源地面站接收通信(20)。链接网关与至少第一组通信设备和第二组通信设备通信。链接网关从第一组通信设备接收通信并且向第二组通信设备中的第二通信设备发送通信。目的地地面站与第二组通信设备通信，目的地地面站从第二组通信设备中的通信设备接收通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及全球通信网络。
技术介绍
通信网络是用于接收信息(信号)并且向目的地传输信息的大型分布式系统。在过去的数十年间，通信接入的需求已经显著地增加。尽管常规的电线以及光纤陆上通信线、蜂窝网络、以及地球同步卫星系统已经连续地增加以适应需求的增长，但是现有的通信基础设施仍然不足够大到适应需求的增加。此外，世界的某些区域没有连接到通信网络因此不能成为全球社区的一部分，其中在全球社区中，所有的东西连接到因特网。卫星和高海拔通信气球被用来向有线电缆不能到达的地区提供通信服务。卫星可以是地球同步的或非地球同步的。从地球上特定的位置观察，地球同步卫星永久地保持在天空的同一区域，这是因为卫星环绕赤道的轨道运行具有恰好一天的轨道周期。非地球同步卫星通常在低或中地球轨道操作，并且不保持相对于地球上固定一点静止；卫星的轨道可以部分地由与地球的中心相交并且包含轨道的平面来描述。每个卫星可以配备有称为卫星间链路(或，更一般地，设备间链路)的通信设备以与同一平面或其它平面中的卫星通信。通信设备允许卫星与其它的卫星通信。这些通信设备昂贵且沉重。此外，通信设备显著地增加了建造、发射以及操作每个卫星的成本；它们还大大地使卫星通信系统以及关联的天线以及机制的设计和开发复杂化，以允许每一个卫星获得和追踪相对位置改变的其它卫星。每个天线具有机械或电子的操纵机构，其增加卫星的重量、成本、振动以及复杂性，并且增加失败的风险。由于相同平面中的
附近的卫星链路中具有更少的相对位置变化，因此，与针对仅与相同平面中的附近的卫星通信的链路相比，针对被设计为与不同平面中的卫星进行通信的卫星间链路，对于这样的追踪机制的要求更加具有挑战性。相似的考虑以及增加的成本应用到具有气球间链路的高海拔通信气球系统。
技术实现思路
本公开的一个方面提供了一种通信系统，该通信系统包括源地面站、一群通信设备、一个或多个链接网关、以及目的地地面站。地面站可以是网关或者用户终端，以及这样的地面站可以位于地面、船、或飞行器上。一群通信设备可选地包括绕地球轨道运行的多组通信设备。每组具有不同于另一组的轨道路径或轨迹(平面)。第一组的第一通信设备与源地面站通信并且从源地面站接收通信。链接网关至少与第一通信设备和第二组通信设备通信。链接网关从第一组通信设备接收通信并且向第二组通信设备中的第二通信设备发送通信。目的地地面站与第二组通信设备通信。目的地地面站从第二组通信设备中的通信设备接收通信。本公开内容的实现方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中，源地面站通过电缆的或光纤的或无线射频的连接从第一用户接收通信，以及目的地地面站通过电缆的或光纤的或无线射频的连接向第二用户发送通信。一个或者两个用户可以是数据中心或其它计算设施。其它实现方式也是可能的，诸如自由空间光学通信或者在用户和网关之间自由空间光学的、电缆的、无线射频的、以及光纤通信的组合。通信设备可以包括通信气球和/或卫星或者能够通信的其它高海拔设备，诸如，人工驾驶或无人驾驶的飞行器。在一些示例中，链接网关跨地球移动并且可以在飞机、船、火车或者任何其它移动的对象上。在一些示例中，通信开始于源地面站附近的用户，该源地面站具有第一组通信设备(例如，在平面绕地球的轨道运行)作为它最
近的通信设备组。源地面站发送通信至第一组通信设备。第一组通信设备中的通信设备可以在通信设备间(例如，经由设备间链路以串联方式)发送通信来到达最近的链接网关。链接网关可以是位于区域(例如，地球的北极或南极)的多个链接网关中的一个，在该区域中，多个通信设备组交叉路径。第一组通信设备中的通信设备发送通信至链接网关，其继而发送通信至第二组通信设备中的最近的通信设备。第二组通信设备中的通信设备可以在通信设备间(例如，经由设备间链路以串联方式)发送通信来到达目的地地面站。在一些示例中，第二组通信设备经由第二链接网关中继转发通信至第三组通信设备。这可以重复必要的次数来到达最终的一组通信设备，其继而发送通信至第二地面站。在一些实现方式中，占有通信的当前通信设备经由设备间链路与处在其组通信设备的轨道路径或轨迹(平面)的向前的通信设备通信以及与处在其组通信设备的轨道路径或轨迹(平面)的向后的通信设备通信。当前通信设备、向前的通信设备、以及向后的通信设备是处在同一组通信设备中。在第一通信设备接收通信后，第一通信设备可以经由设备间链路发送通信至向前的通信设备或向后的通信设备。接收通信的通信设备可以转发通信至链接网关。该系统还包括数据处理设备，数据处理设备与源地面站、一群通信设备、链接网关以及目的地地面站中的一些或全部进行通信。数据处理设备确定从与源地面站通信的源至与目的地地面站通信的目的地的通信路径。在一些示例中，数据处理设备基于边界网关协议、内部网关协议、最大流算法或最短路径算法中至少一个来确定路径。附加地或可选地，数据处理设备可以基于利用源和目的地间的距离、两个设备间的设备间链路容量、通信设备的操作状态以及通信设备信号强度中的一个或多个的评分函数来确定路径。评分函数可以基于允许数据处理设备来确定有效的或最低延迟的路径的附加的或不同的因素。通信设备的操作状态可以包括通信设备的活跃状态或者不活跃状态(例如，通信设备的、作为通信设备的整体的
或者一个或多个单独的部件的)。如此，确定的路径可以避免不活跃的通信设备。本公开的另一个方面提供了一种通信的方法。该方法包括通过包括绕地球轨道运行的多组通信设备的一群通信设备来确定从源地面站到目的地地面站的通信路径。每组具有不同于另一组的轨道路径或轨迹。该方法还包括指示源地面站发送信息至第一组通信设备中的第一通信设备以及指示第一组通信设备发送通信至最近的链接网关。该方法还包括指示链接网关发送通信至第二组通信设备中的第二通信设备以及指示第二组通信设备发送通信至目的地地面站。在一些实现方式中，该方法包括基于边界网关协议、内部网关协议、最大流算法或最短路径算法中至少一个来确定路径。附加地或可选地，方法包括基于利用源和目的地间的距离、两个设备间的设备间链路容量、通信设备的操作状态以及通信设备信号强度中的一个或多个的评分函数来确定链路。通信设备的操作状态可以包括通信设备的活跃状态或者不活跃状态(例如，通信设备的、作为通信设备的整体的或者一个或多个单独的部件的)。在一些示例中，源地面站从第一用户接收通信，以及目的地地面站传输通信至第二用户。通信设备可以包括通信气球和/或卫星。此外，链接网关可以跨地球移动。在一些示例中，方法包括确定链接网关的位置。在一些实现方式中，方法还包括指示占有通信的现当前通信设备发送通信至在当前通信设备的轨道路径或轨迹中以及在当前通信设备同一组通信设备中的向前的或向后的通信设备。该方法还可以包括指示接收通信的向前的或向后的通信设备发送通信至链接网关。此外，源地面站可以提通过电缆的或光纤的或无线射频的连接从第一用户接收通信以及目的地地面站可以通过电缆的或光纤的或无线射频的连传输送通信至第二用户。其它的实现方式也是可能的，诸如自由空间光学的通信或用户和网关之间自由空间光学的、电缆的、无线射频的、以及光纤的通信的组合。本公开内容的又一个方面提供了一种通信系统，该通信系统包\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信系统(100、100a、100b)，包括：源地面站(300、310)；一群通信设备(200、200a、200b)，所述一群通信设备包括绕地球(30)轨道运行的多组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)，每组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)具有与另一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)不同的轨道路径或轨迹，第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的第一通信设备(200、200a、200b)与所述源地面站(300、310)通信并且从所述源地面站(300、310)接收通信(20)；以及链接网关(300、330、330a、330b、330c)，所述链接网关与至少所述第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)和第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)通信；所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)从所述第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)接收所述通信(20)并且向所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的第二通信设备(200、200a、200b)发送所述通信(20)；以及目的地地面站(300、320)，所述目的地地面站与所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)通信，所述目的地地面站(300、320)从所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的通信设备(200、200a、200b)接收所述通信(20)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 US 14/229,0841.一种通信系统(100、100a、100b)，包括：源地面站(300、310)；一群通信设备(200、200a、200b)，所述一群通信设备包括绕地球(30)轨道运行的多组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)，每组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)具有与另一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)不同的轨道路径或轨迹，第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的第一通信设备(200、200a、200b)与所述源地面站(300、310)通信并且从所述源地面站(300、310)接收通信(20)；以及链接网关(300、330、330a、330b、330c)，所述链接网关与至少所述第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)和第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)通信；所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)从所述第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)接收所述通信(20)并且向所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的第二通信设备(200、200a、200b)发送所述通信(20)；以及目的地地面站(300、320)，所述目的地地面站与所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)通信，所述目的地地面站(300、320)从所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的通信设备(200、200a、200b)接收所述通信(20)。2.根据权利要求1所述的通信系统(100、100a、100b)，其中所述源地面站(300、310)通过电缆的、光纤的、射频无线的或自由空间光学的连接(12、12a)从第一用户(10)接收所述通信(20)，
\t并且所述目的地地面站(300、320)通过电缆的、光纤的、射频无线的或自由空间光学的连接(12、12b)向第二用户(10)传输所述通信(20)。3.根据权利要求1所述的通信系统(100、100a、100b)，其中所述通信设备(200、200a、200b)包括通信气球(200a)和/或卫星(200b)。4.根据权利要求1所述的通信系统(100、100a、100b)，其中所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)跨所述地球(30)移动。5.根据权利要求1所述的通信系统(100、100a、100b)，其中占有所述通信(20)的当前通信设备(200、200a、200b)经由设备间链路与在其组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)的轨道路径或轨迹内的向前的通信设备(200、200a、200b)通信以及与在其组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)的轨道路径或轨迹内的向后的通信设备(200、200a、200b)通信，所述当前通信设备(200、200a、200b)、所述向前的通信设备(200、200a、200b)、以及所述向后的通信设备(200、200a、200b)在同一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)内。6.根据权利要求5所述的通信系统(100、100a、100b)，其中在所述第一通信设备(200、200a、200b)接收到所述通信(20)之后，所述第一通信设备(200、200a、200b)经由设备间链路向所述向前的通信设备(200、200a、200b)或所述向后的通信设备(200、200a、200b)发送所述通信(20)，接收所述通信(20)的所述通信设备(200、200a、200b)向所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)转发所述通信(20)。7.根据权利要求6所述的通信系统(100、100a、100b)，还包括数据处理设备(110、210)，所述数据处理设备与所述源地面
\t站(300、310)、所述一群通信设备(200、200a、200b)、所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)以及所述目的地地面站(300、320)通信，所述数据处理设备(110、210)确定从与所述源地面站(300、310)通信的源到与所述目的地地面站(300、320)通信的目的地的所述通信(20)的路径(22)。8.根据权利要求7所述的通信系统(100、100a、100b)，其中所述数据处理设备(110、210)基于以下各项中的至少一项来确定所述路径(22)：边界网关(300)协议、内部网关(300)协议、最大流算法、或最短路径算法。9.根据权利要求7所述的通信系统(100、100a、100b)，其中所述数据处理设备(110、210)基于以下各项中的一项或多项的评分函数来确定所述路径(22)：所述源和所述目的地之间的距离、两个设备(200、200a、200b)之间所述设备间链路的容量、通信设备(200、200a、200b)的操作状态、以及通信设备(200、200a、200b)的信号强度。10.根据权利要求9所述的通信系统(100、100a、100b)，其中通信设备(200、200a、200b)的所述操作状态包括所述通信设备(200、200a、200b)的整体或所述通信设备(200、200a、200b)的一个或多个单独的部件的活跃状态或不活跃状态。11.一种通信方法(500)，所述方法(500)包括：通过一群通信设备(200、200a、200b)确定从源地面站(300、310)到目的地地面站(300、320)的通信(20)的路径(22)，所述一群通信设备包括绕地球(30)轨道运行的多组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)，每组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)具有与另一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)不同的轨道路径和轨迹；指示所述源地面站(300、310)向第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的
\t第一通信设备(200、200a、200b)发送所述通信(20)；指示所述第一组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)向最近的链接网关(300、330、330a、330b、330c)发送所述通信(20)；指示所述链接网关(300、330、330a、330b、330c)向第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)中的第二通信设备(200、200a、200b)发送所述通信(20)；以及指示所述第二组(202、202a、202b、202aa、202ab、202ba、202bb)通信设备(200、200a、200b)向所述目的地地面站(300、320)发送所述通信(20)。12.根据权利要求11所述的方法(500)，还包括基于以下各项中的至少一项来确定所述路径(22)：边界网关(300)协议、内部网关(300)协议、最大流算法、或最短路径算法。13.根据权利要求11所述的方法(500)，还包括基于以下各项中的一项或多项的评分函数来确定所述路径(22)：所述源和所述目的地之间的距离、两个通信设备(200、200a、200b)之间的设备间链路的容量，通信设备(200、200a...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·比尔斯，C·R·乌利克，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US