基于预测网络状况的切换制造技术

描述了用于基于预测网络状况提供卫星波束切换的方法和系统。在实施例中，卫星通信系统检索被提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；针对每架飞机识别用于提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束，每个候选卫星波束具有相关联的服务时间范围用于提供所述网络接入服务；针对相应的候选卫星波束中的每一个获得指示相关联的服务时间范围内的所述多架飞机的预测波束利用率的波束利用率分数；至少部分地基于所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及调度所述多架飞机的所述网络接入服务到所选择的卫星波束的切换。

Handoff based on prediction of network status

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于预测网络状况的切换
技术介绍
本披露内容总体上涉及无线通信，并且具体涉及基于预测网络状况的卫星波束切换。商用飞机上的乘客越来越期望在飞行时访问宽带网络。客机可以经由诸如卫星通信链路等共享通信链路来接收网络接入服务。飞机可以具有机载多用户接入终端，所述机载多用户接入终端与地面站通信(例如，经由卫星通信系统的卫星)，并且为乘客提供网络接入连接。例如，用户可以将其通信设备(例如，智能电话、膝上型计算机、平板计算机等)连接到由多用户接入终端服务的无线局域网(WLAN)，所述用户接入终端经由共享通信链路将数据通信路由到其他网络(例如，互联网)。卫星通信系统可以是多波束卫星系统，并且共享通信链路可以将卫星波束的资源用于所述共享通信链路。尽管可以灵活地应用每个卫星波束的资源，但是每架飞机可能代表大量用户，所有用户可能同时访问宽带内容。增加无线通信系统的带宽较昂贵，并且有时附加的可使用频谱不可用。卫星波束的覆盖区域内的飞机可能会对波束内的网络资源的利用产生重大影响，并且在一些实例中，卫星系统的特定波束可能会被过度利用。
技术实现思路
描述了用于基于网络状况的预测性卫星波束切换的方法、系统和设备。随着飞机上的固定终端和移动用户对网络服务的需求竞争有限的系统资源，卫星通信系统可以利用技术更好地分配稀缺的网络资源。这些技术可以实现在期望较大网络需求的服务区域或服务时间段中优化飞机的网络资源使用。波束切换管理器可以采用所描述的技术在服务时间范围(servicetimeframe)内提高卫星系统的网络资源的使用效率。基于多架飞机的飞行计划数据，波束切换管理器确定卫星系统的候选卫星波束集合，以在服务时间范围内向飞机提供网络接入服务。在服务时间范围内，针对每个卫星波束计算指示每个卫星波束的预测波束利用率的波束利用率分数。然后，波束切换管理器判定每个卫星波束的波束利用率分数内是否满足服务时间范围内的波束利用率标准。如果满足标准，波束切换管理器可以接受候选卫星波束集合，因为所述候选卫星波束集合能够令人满意地在服务时间范围内向飞机提供网络接入服务。然后，波束切换管理器基于相应的候选卫星波束集合为飞机调度切换。然而，如果不满足标准，波束切换管理器可以利用各种技术来调整候选卫星波束集合，以使卫星波束的波束利用率分数满足波束利用率标准。附图说明可以通过参考以下附图来实现对本披露内容的实施例的性质和优点的进一步理解。在附图中，类似的部件或特征可以具有相同的参考标记。进一步地，可以通过在参考标记后用破折号和第二标签(所述第二标签在类似的部件之间进行区分)来区分相同类型的各部件。如果在说明书中仅使用了第一参考标记，则所述描述适用于在不考虑第二参考标记的情况下具有相同的第一参考标记的类似的部件中的任一个。图1是卫星通信系统的简化图，其中可以描述本文所包括的原理。图2是示出了根据本披露内容的各个方面的服务区域的示例的图，其中，卫星利用卫星波束提供网络覆盖。图3展示了根据本披露内容的各个方面的描绘了基于飞行计划数据确定飞机的候选卫星波束的服务可用性。图4A展示了根据本披露内容的各个方面的由各种固定终端估计的卫星波束的波束利用率的图表的示例。图4B、图4C和图4D展示了根据本披露内容的各个方面的预期波束资源利用率的一系列图表，这些图表示出了在服务时间范围内将飞机分配至候选卫星波束的优化迭代。图5是展示了根据本披露内容的各个方面的基于波束灵活性度量的多架飞机的排名列表的示例的框图。图6是根据本披露内容的各个方面的基于预测网络状况管理卫星波束切换的流程图。图7是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的波束切换管理器的示例的框图。图8是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的网关的示例的框图。图9和图10是用于基于预测网络状况进行卫星波束切换的示例方法的流程图。具体实施方式所描述的特征涉及基于预测网络状况的卫星波束切换。所描述的切换技术可以使用飞行计划数据来识别用于为多架飞机提供网络服务的候选卫星波束。候选卫星波束中的每一个可用于在特定服务时间范围内基于波束覆盖区域和飞行计划数据提供网络服务。然后，这些技术可以获得候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数，所述分数指示在相关联的服务时间范围内候选卫星波束的预测波束利用率。这些技术允许卫星通信系统基于候选卫星射束的波束利用率分数选择用于提供每架飞机的网络服务的卫星波束。在选择了卫星波束后，系统于是可以调度飞机到所选择的卫星波束的网络服务的切换或一系列网络服务的切换。此描述提供了示例，并不旨在限定本文所描述的原理的实施例的范围、适用性或配置。相反，随后的描述将向本领域技术人员提供用于实施本文所描述的原理的实施例的操作性描述。可以对元件的功能和布置进行各种改变。因此，各实施例可以适当地省略、替代或添加各种程序或部件。例如，应当了解的是，可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行这些方法，并且可以添加、省略或组合各种步骤。而且，关于某些实施例所描述的方面和元件可以在各种其他实施例中组合。还应当了解的是，以下系统、方法、设备和软件可以单独地或共同地是较大系统的部件，其中，其他程序可以优先于或以其他方式修改其应用。图1是卫星通信系统100的简化图，其中可以描述本文所包括的原理。卫星通信系统100可以向移动交通运输工具130-a上的用户180提供网络接入服务。可以经由多用户接入终端170向用户180提供网络接入服务，用户180可以经由有线(例如，以太网)或无线(例如，WLAN)连接176将其通信设备175连接到所述多用户接入终端。多用户接入终端170可以经由卫星波束145获得网络接入服务。卫星通信系统100是能够为多个移动交通运输工具130(例如，移动交通运输工具130-a、130-n等)和每个移动交通运输工具130的网络用户180提供网络服务的多址系统。应当注意的是，尽管在下面的描述中将移动交通运输工具130-a至130-n展示为飞机，并且将飞机用作示例，但是对飞机的提法还可以是运送多位乘客的任何类型的移动交通运输工具，诸如公共汽车、火车、船只等。卫星通信系统100可以包括任何合适类型的卫星系统，包括对地静止卫星系统、中地球轨道(MEO)或近地轨道(LEO)卫星系统。尽管仅展示了单个卫星波束145，但是卫星105可以是多波束卫星，其发射多个(例如，通常为20至500个等)卫星波束145，每个卫星波束指向地球的不同地区。卫星105的卫星波束145可以包括彼此大小不同的卫星波束。卫星波束145的数量可以实现相对较大的地理区域的覆盖以及所覆盖区域内的频率复用。多波束卫星系统中的频率复用允许给定系统带宽下系统容量的增加。尽管展示为包括一个卫星105，但是卫星通信系统100可以包括多个卫星。多个卫星可以具有彼此至少部分重叠的服务覆盖区域。卫星通信系统100包括网关系统115和网络120，所述网关系统和网络可以经由一个或多个有线或无线链路连接在一起。网关系统11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在包括多个卫星波束的卫星通信系统中用于针对飞机的卫星波束切换管理的方法，所述方法包括：/n检索经由所述卫星通信系统为乘客提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；/n针对所述多架飞机中的每架飞机，至少部分地基于所述飞行计划数据识别用于在服务时间范围内提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束；/n针对所述服务时间范围内的所述多个卫星波束，获得指示所述服务时间范围内的预测波束利用率的波束利用率分数；/n在所述服务时间范围内，至少部分地基于所述相应的候选卫星波束的所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及/n在所述服务时间范围期间调度所述多架飞机中的至少一架到所选择的卫星波束的至少一次的切换。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 US 15/666,2571.一种在包括多个卫星波束的卫星通信系统中用于针对飞机的卫星波束切换管理的方法，所述方法包括：
检索经由所述卫星通信系统为乘客提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；
针对所述多架飞机中的每架飞机，至少部分地基于所述飞行计划数据识别用于在服务时间范围内提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束；
针对所述服务时间范围内的所述多个卫星波束，获得指示所述服务时间范围内的预测波束利用率的波束利用率分数；
在所述服务时间范围内，至少部分地基于所述相应的候选卫星波束的所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及
在所述服务时间范围期间调度所述多架飞机中的至少一架到所选择的卫星波束的至少一次的切换。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述获得和所述选择包括：
为所述多架飞机中的每一架临时地选择用于在所述服务时间范围期间提供所述网络接入服务的所述候选卫星波束中的一个或多个；
根据为所述多架飞机中的每一架临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个获取在所述服务时间范围期间所述多个卫星波束的所述波束利用率分数；以及
在确定所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足所述服务时间范围内的波束利用率标准时，对所述多架飞机中的每一架采用临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个。


3.如权利要求2所述的方法，其中，针对所述多架飞机中的每一架，在所述服务时间范围内相继地使用所述候选卫星波束中的一个或多个。


4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
迭代地执行所述临时选择和所述获取直到所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足在所述服务时间范围内的所述波束利用率标准，其中，针对每次迭代，所述临时选择包括：
针对具有临时选择的卫星波束的第一飞机，所述卫星波束具有不满足所述服务时间范围内的所述波束利用率标准的波束利用率分数，在所述服务时间范围的至少一部分内将所述临时选择的卫星波束交换为替代卫星波束。


5.如权利要求4所述的方法，其中，针对每次迭代，所述交换包括：
识别与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准；
至少部分地基于与所识别的飞机中的每一架相关联的波束灵活性度量来创建所识别的飞机的排名列表；以及
至少部分地基于所述排名列表选择所述第一飞机。


6.如权利要求5所述的方法，其中，所述波束灵活性度量至少部分地基于在所述服务时间范围期间所识别的飞机中的每一架的可用卫星波束的数量。


7.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一飞机是从与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机中随机选择的，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准。


8.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
迭代地执行所述临时选择和获取步骤以获得多个候选卫星波束分配集合，所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个具有用于在所述服务时间范围期间向所述多架飞机中的每一架提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束的相应集合，其中，在所述服务时间范围期间所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个的候选卫星波束的相应集合中的每一个的每个卫星波束具有满足所述波束利用率标准的波束利用率分数。


9.如权利要求2所述的方法，其中，所述波束利用率标准包括：在所述服务时间范围期间所述波束利用率分数保持低于阈值，在所述服务时间范围中所述波束利用率分数可以超过所述阈值的最大时间量，在所述服务时间范围内给定的波束利用率分数与所述多个卫星波束的波束利用率分数的平均值之间的最大差值，所述多个卫星波束的波束利用率分数的方差低于方差阈值。


10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述选择所述卫星波束包括至少部分地基于所述相应的候选卫星波束中的每一个的利用成本来选择所述卫星波束，将用于所述多架飞机的卫星波束切换的数量最小化，将到与当前服务于飞机的卫星不同的卫星的卫星波束的切换最小化，或其组合。


11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述获得所述相应的候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数是至少部分地基于在所述服务时间范围内与所述多架飞机中的每一架相关联的估计的服务利用率。


12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述多个卫星波束包括第一大小的第一多个卫星波束和第二不同大小的第二多个卫星波束。


13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二多个卫星波束中的至少一个的覆盖区域位于所述第一多个卫星波束中的一个的覆盖区域内。


14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，经由多个卫星提供所述多个卫星波束。


15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述选择至少部分地基于接收切换评估触发。


16.如权利要求15所述的方法，其中，接收到的切换评估触发包括以下一个或多个：周期性触发；在距当前服务于飞机的卫星波束边缘一定距离内检测到所述飞机；检测到飞机进入多个卫星波束重叠地区；所述多个卫星波束中的卫星波束的波束利用率超过容量阈值；由所述多个卫星波束中的卫星波束服务的飞机的数量超过飞机阈值；所述多个卫星波束中的卫星波束的用户数量超过用户阈值；所述飞行计划数据发生变化；检测到两个或更多个卫星波束之间的波束利用率之差超过波束增量阈值；或对飞机的所述网络接入服务的服务水平低于服务阈值。


17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，每个候选卫星波束的波束利用率分数基于多个波束利用率因子，包括以下各项的组合：经验波束利用率数据、由所述多个卫星波束中的每一个服务的固定终端的数量、为所述固定终端提供的服务水平、历史波束利用率数据、在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客的估计数量、为在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客提供的服务水平。


18.如权利要求17所述的方法，其中，所述波束利用率分数包括所述多个波束利用率因子的加权和。


19.一种在包括多个卫星波束的卫星通信系统中用于针对飞机的卫星波束切换管理的装置，所述装置包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器进行电子通信；以及
指令，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·特里什，
申请(专利权)人：维尔塞特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US