Система управления адресами мобильного интернет-протокола в бортовой беспроводной сотовой сети
фИзобретение относится к сотовой связи и, в частности, к системе, которая создает подсеть на основе Интернет-протокола на борту самолета в бортовой беспроводной сотовой сети. Технический результат - упрощение предоставления электронных услуг за счет индивидуальной идентификации каждого пассажирского беспроводного устройства, расположенного на борту самолета. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола для обеспечения индивидуальной идентификации пассажирских беспроводных устройств посредством присвоения индивидуальных уникальных IP адресов каждому пассажирскому беспроводному устройству, находящемуся на борту находящегося в полете самолета, содержит самолетную сеть, расположенную в упомянутом самолете; наземную сеть доступа для обмена сигналами связи по меньшей мере с одной наземной сетью связи; и сеть "воздух-земля", соединенную с самолетной сетью и наземной сетью доступа. Сеть "воздух-земля" содержит средство управления IP адресами, расположенное на земле; IP туннель для двусторонней передачи пакетов данных между самолетной сетью и наземной сетью доступа; множество модемов "воздух-земля" для реализации радиочастотной связи между самолетной сетью и наземной сетью доступа; мобильный IP клиент, расположенный в самолете и соединенный с модемами "воздух-земля", для размещения собственного адреса, присвоенного наземной сетью связи, в самолете для осуществления связи между самолетной сетью и наземной сетью доступа. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к сотовой связи, в частности к системе, которая создает подсеть на основе Интернет-протокола на борту самолета в бортовой беспроводной сотовой сети.
Уровень техники
В области беспроводной связи имеется проблема в управлении беспроводными услугами, предоставляемыми самолетной сетью пассажирам, находящимся в самолете, когда они перемещаются между базовыми станциями в неназемной сети сотовой связи. Эта самолетная сеть обслуживает множество абонентов и имеет линию с наземной сетью через широкополосное соединение, которое одновременно обслуживает множество отдельных абонентов. Задачу управления этим широкополосным соединением, обеспечивающим индивидуальную идентификацию находящихся на борту абонентов, еще предстоит решить в существующих беспроводных сетях.
В области наземной сотовой связи беспроводной абонент обычно перемещается по области, обслуживаемой сетью своего провайдера сотовых услуг, и сохраняет свой желательный абонентский набор функций. Доступность набора функций через собственную сеть контролируется собственной базой данных провайдера сотовых услуг, часто именуемой реестром собственных абонентов (HLR), с соединениями данных с одним или несколькими коммутаторами (пакетными или канальными) и с различным вспомогательным оборудованием, таким как речевая почта и серверы коротких сообщений, чтобы обеспечить неразрывное управление этим набором функций. Каждый абонент ассоциируется с взаимно однозначным соединением связи, которое содержит канал на обслуживающей базе данных для доступа к желательным услугам связи.
Если беспроводный абонент должен был перейти между сетями из области покрытия своей собственной сотовой сети к сети того же самого или другого провайдера сотовых услуг (именуемого здесь «провайдер сотовых услуг роуминга»), этот беспроводный абонент должен был бы иметь способность инициировать и принимать вызовы единообразно независимо от своего местоположения. Помимо этого, должна была бы иметь место возможность транспарентно перемещать набор функций данного беспроводного абонента вместе с ним. Однако чтобы появилась эта возможность перемещения набора функций, необходимо, чтобы наличествовало совместное использование файла базы данных, при котором реестр собственных абонентов (HLR) собственной сотовой услуги переносит санкционированный профиль набора функций абонента в базу данных провайдера сотовых услуг роуминга, часто именуемую реестром роуминговых абонентов, или VLR. Затем VLR распознает, что данный находящийся в роуминге беспроводный абонент имеет право на некоторый набор функций и разрешает сети провайдера сотовых услуг роуминга транспарентно предлагать эти функции беспроводному абоненту. При этом находящийся в роуминге беспроводный абонент сохраняет тот же самый санкционированный набор функций, или «абонентскую категорию», который он имел в своей собственной сети провайдера сотовых услуг.
Когда беспроводные абоненты входят в неназемную сеть сотовой связи (то есть они летят в самолете в качестве пассажиров), они встречаются с уникальной средой, которая традиционно отключена от наземной сотовой сети, при этом беспроводная сеть самолета обеспечивает взаимодействие абонента (именуемого здесь также «пассажир») с разнообразными услугами и контентом. Поэтому самолетная беспроводная сеть может функционировать как контентный фильтр или может создавать уникальные типы контента, которые направлены на отдельных пассажиров, которые находятся на борту самолета. Однако хотя самолетная сеть обслуживает множество пассажиров, она имеет линию связи с наземной сетью доступа посредством широкополосного радиочастотного соединения, которое имеет единственный IP адрес в наземной сети доступа. Таким образом, широкополосное радиочастотное соединение одновременно переносит связи множества отдельных пассажиров, но эти связи нельзя идентифицировать по отдельности наземной сетью доступа. В существующих беспроводных сетях нужно еще заниматься контролем этого широкополосного соединения, чтобы обеспечить индивидуальную идентификацию пассажиров посредством назначения отдельных уникальных IP адресов каждому пассажирскому беспроводному устройству.
Раскрытие изобретения
Вышеописанные проблемы разрешены и технический прогресс в этой области достигнут настоящей системой для управления адресами мобильного Интернет-протокола в бортовой беспроводной сотовой сети (именуемой здесь «Самолетная система IP адресов мобильного Интернет-протокола»), которая обеспечивает присвоение индивидуальных адресов Интернет-протокола (IP адресов) каждому из пассажирских беспроводных устройств, работающих в самолете и обслуживаемых самолетной беспроводной сотовой сетью, что позволяет доставлять беспроводные услуги индивидуально идентифицируемым пассажирским беспроводным устройствам.
Самолетная система IP адресов мобильного Интернет-протокола предоставляет услуги беспроводной связи пассажирам, которые находятся на борту самолета, путем запоминания данных, указывающих индивидуально идентифицированные беспроводные устройства, которые расположены на борту самолета. Самолетная система IP адресов мобильного Интернет-протокола присваивает единственный IP адрес либо каждому модему «воздух-земля» в блоке связи «воздух-земля», который завершает радиочастотную линию, соединяющую самолетную сеть с наземной сетью доступа, либо мобильный IP (MIP) клиенту, который исполняется в управляющем процессоре «воздух-земля», расположенном за этими модемами «воздух-земля». Третий подход состоит в том, чтобы обойтись без использования мобильного IP клиента и использовать простые IP адреса и IP туннель для соединения самолетной сети с наземной сетью доступа. Такой подход не изменяет ICPC или иных EVDO протоколов/сообщений, но все же позволяет наземной сети доступа непосредственно видеть индивидуальный IP адрес беспроводного устройства.
Электронные услуги, которые предоставляются пассажиру, включают в себя Интернет, полетные услуги развлечений, такие как мультимедийные презентации, а также услуги на основе места назначения, которые связывают пассажирские планы нынешнего путешествия с предложениями дополнительных услуг, которые доступны для пассажира в его номинальном месте назначения, и планируемое расписание его путешествия, и, опционально, речевые услуги. Тем самым пассажиру предоставляются возможности во время своего полета расширить свои познания, как в полете, так и в месте назначения, за счет обращения к разнообразным услугам. Индивидуальная идентификация каждого пассажирского беспроводного устройства упрощает предоставление этих услуг и дает возможность индивидуализации этих услуг по заранее определенным профилям, созданным пассажиром.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует в виде блок-схемы общую архитектуру составной сети «воздух-земля», которая соединяет между собой воздушную подсистему и наземную сеть доступа.
Фиг.2 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру типичного варианта осуществления типичной самолетной сети для беспроводных устройств, как она реализована в многоместном коммерческом самолете.
Фиг.3А и 3В иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру типичной EVDO сотовой сети, соответственно, для услуги передачи только IP данных и для услуг передачи IP данных и речи.
Фиг.4 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола, которая обеспечивает IP адреса мобильного Интернет-протокола в EVDO сети.
Фиг.5 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола вне EVDO сети с помощью мобильного IP туннеля.
Фиг.6 иллюстрирует типичную адресацию, используемую в системе по фиг.5.
Фиг.7 иллюстрирует перенос IP туннеля между модемами «воздух-земля» с изменением типичной адресации, используемой системы по фиг.6.
Фиг.8 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола, которая обеспечивает IP адреса мобильного Интернет-протокола вне EVDO сети с помощью IP туннелей.
Подробное описание изобретения
Общая архитектура системы
Фиг.1 иллюстрирует в виде блок-схемы общую архитектуру неназемной сети сотовой связи, которая включает в себя сеть 2 «воздух-земля» (внутренняя сеть), которая соединяет между собой два элемента внешней сети, содержащие воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1. Эта схема иллюстрирует основные идеи неназемной сети сотовой связи и для целей простоты иллюстрации не содержит всех элементов, имеющихся в типичной неназемной сети сотовой связи. Раскрытые на фиг.1 основные элементы обеспечивают представление о взаимосвязях различных элементов, которые используются для воплощения неназемной сети сотовой связи, чтобы предоставить контент пассажирским беспроводным устройствам, расположенным в самолете.
Общая идея, иллюстрируемая на фиг.1, состоит в обеспечении «внутренней сети», которая соединяет два сегмента «внешней сети», содержащие воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1. Это обеспечивается сетью 2 «воздух-земля», передающей как трафик пассажирской связи (содержащий речь и (или) прочие данные), так и управляющую информацию и данные набора функций между воздушной подсистемой 3 и наземной подсистемой 1, благодаря чему пассажирские беспроводные устройства, которые расположены в самолете, могут принимать услуги в самолете.
Воздушная подсистема
«Воздушная подсистема» представляет собой среду связи, которая реализована в самолете, и эта связь может быть основана на различных технологиях, в том числе - но без ограничения ими: проводную, беспроводную, оптическую, акустическую (ультразвуковую) и тому подобное. Пример такой сети раскрыт в патенте США №6788935, озаглавленном «Самолетная сеть для беспроводных абонентских станций».
Предпочтительным вариантом для воздушной подсистемы 3 является использование беспроводной технологии и такой беспроводной технологии, которая является родной для пассажирских беспроводных устройств, которые пассажиры и экипаж носят в самолете. Так, переносной компьютер может осуществлять связь посредством беспроводного режима WiFi или WiMax (либо через проводное соединение, такое как LAN), или персональный цифровой ассистент (PDA) может передавать телефонный речевой трафик посредством речевой передачи по IP протоколу (VoIP). Аналогично, мобильный телефон, который использует GSM протокол, осуществляет связь посредством глобальной системы мобильной связи (GSM), находясь внутри самолета, с воздушной подсистемой 3. Сотовый телефон многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) будет использовать CDMA, а аналоговый телефон улучшенной мобильной телефонной связи (AMPS), находясь внутри самолета, будет использовать аналоговую AMPS с воздушной подсистемой 3. Состояния соединения будут с коммутацией пакетов или с коммутацией каналов, либо и то, и другое. В итоге, цель воздушной подсистемы 3 состоит в обеспечении неразрывного и повсеместного доступа к воздушной подсистеме 3 для пассажирских беспроводных устройств, которые носят пассажиры и экипаж, независимо от технологии, используемой этими беспроводными устройствами.
Воздушная подсистема 3 обеспечивает также механизм управления предоставлением услуг пассажирским беспроводным устройствам, которые работают в салоне самолета. Это управление включает в себя не только обеспечение возможности подключения пассажирского трафика, но также доступность неназемных специфических наборов функций, которые каждому пассажиру разрешено принимать. Эти функции включают в себя полетные услуги развлечений, таких как мультимедийные презентации, а также услуги на основе места назначения, которые связывают существующие пассажирские планы путешествия с предложениями дополнительных услуг, которые доступны для пассажира в его номинальном месте назначения и с его запланированным расписанием путешествия. Тем самым пассажиру предоставляются возможности улучшить во время полета свои впечатления от путешествия, как во время полета, так и в месте назначения.
Пассажирские беспроводные устройства 101, используемые в самолете, могут быть идентичны тем, которые используются в сотовой/PCS наземной сети связи; однако эти пассажирские беспроводные устройства 101 заранее регистрируются с несущей, обслуживающей самолет, и (или) пользователи имеют номера персональных кодов для идентификации. Помимо этого, антенна соединяет между собой пассажирские беспроводные устройства 101 с базовыми приемопередающими системами (BTS) 111-114 в салоне, которые являются, как правило, пикосотами со встроенными функциями BSC/MSC. Модули BTS/BSC/MSC добавляются для каждой поддерживаемой технологии воздушного интерфейса. Коммутатор/маршрутизатор 122 действует в качестве мостовой функции (для медиа/контента и сигнализации до ограниченной протяженности) между воздушной подсистемой 3 и наземной сетью 1 доступа, поскольку коммутатор/маршрутизатор 122 делает вызов с помощью модема 123 в наземную сеть 1 доступа через сеть 2 «воздух-земля». Коммутатор/маршрутизатор 122 преобразует индивидуальные каналы трафика и служебных сигналов от базовых станций в совокупный поток данных или из совокупного потока данных и передает/принимает совокупные потоки данных по сети 2 «воздух-земля», которая поддерживает непрерывную услугу при полете самолета. Модем 123 включает в себя оборудование радиопередачи и антенные системы для связи с наземными приемопередатчиками в наземной части сети 2 «воздух-земля». Индивидуальные каналы трафика, выделенные сети 2 «воздух-земля», активируются на основе потребностей в трафике, подлежащем поддержке с самолета.
Сеть «воздух-земля»
Сеть 2 «воздух-земля», показанная на фиг.1, является, безусловно, сетью, которая основана на беспроводной связи (радиочастотной или оптической) между наземной подсистемой 1 и пассажирскими беспроводными устройствами 101, которые расположены в самолете, при этом предпочтительно, чтобы сеть была основана на радиочастотном соединении. Это радиочастотное соединение принимает вид сотовой топологии, где, как правило, несколько сот описывают географическое пятно или зону покрытия составной сети 2 «воздух-земля». Соединение «воздух-земля» переносит как трафик пассажирской связи, так и трафик служебных сигналов, присущих сети. В предпочтительном варианте осуществления сеть 2 «воздух-земля» переносит весь трафик к самолету и из него в единственном совокупном канале связи. Этот «единственный трубопровод» имеет заметные преимущества с точки зрения управления аппаратными и программными передачами обслуживания, когда самолет переходит от одной наземной соты к следующей. Этот подход дает также преимущество новых высокоскоростных беспроводных сотовых технологий.
Альтернативно, сеть 2 «воздух-земля» может обеспечиваться через беспроводное спутниковое соединение, где радиочастотные линии связи устанавливаются между самолетом и спутником и между спутником и наземной подсистемой 1, соответственно. Эти спутники могут быть геосинхронными (кажущиеся неподвижными относительно земли) или движущимися, как в случае средней околоземной орбиты (МЕО) или низкой околоземной орбиты (LEO). Примеры спутников включают в себя - но не ограничиваются ими: геосинхронные спутники в поддиапазоне частот «Ки», спутники прямого вещания (DBS), система Indium, система Globalstar и система Inmarsat. В случае специализированных спутников, таких как используемые для спутников прямого вещания, линия связи, как правило, является однонаправленной, т.е. от спутника к приемной платформе - в данном случае, к самолету. В такой системе нужна линия связи, ведущая однонаправленную передачу из самолета, чтобы сделать связь двусторонней. Эта линия связи может быть спутниковой или наземной, беспроводной по своей природе, как описано ранее. Наконец, другие средства для связи с самолетом включают в себя линии связи на большую площадь, такие как высокочастотное (HF) радио, и более уникальные системы, такие как архитектуры тропосферного рассеяния.
Сеть 2 «воздух-земля» можно рассматривать как трубу, по которой между наземной подсистемой 1 и воздушной подсистемой 3 переносится пассажирский трафик связи, такой как управляющие данные и данные сетевого набора функций. Сеть 2 «воздух-земля» может быть реализована в виде единственной радиочастотной линии связи или множества радиочастотных линий связи, причем часть сигналов маршрутизируется по различным типам линий связи, таких как линия «воздух-земля» и спутниковая линия. Таким образом, налицо значительная гибкость в реализации этой системы с помощью разнообразных составляющих и архитектурных идей, раскрытых здесь, в различных комбинациях.
Радиочастотная структура для модема «воздух-земля», как правило, использует множество модемов, где один модем «воздух-земля» (модем 1 «воздух-земля») работает с вертикальной поляризацией сигналов, а другой модем «воздух-земля» (модем 2 «воздух-земля») работает с горизонтальной поляризацией сигналов, и по мере того, как интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах «воздух-земля», этот модем «воздух-земля» становится бездействующим или активным.
В первом варианте осуществления этого протокола модемам «воздух-земля» не присваиваются IP адреса, но имеется мобильный IP клиент в блоке связи «воздух-земля» с прямым адресом в коммутируемой сети данных общего пользования. Этот мобильный IP клиент выполнен с собственным адресом и регистрируется с соответствующим посторонним адресом/собственным адресом, чтобы ассоциировать собственный адрес с модемом 1 «воздух-земля» или модемом 2 «воздух-земля» в коммутируемой сети данных общего пользования/посторонних адресах. Связь собственного адреса с адресом для передачи (адресом подсети) не меняется, поскольку адрес для передачи адреса представляет собой IP адрес коммутируемой сети данных общего пользования и контролируется в коммутируемой сети данных общего пользования. Мобильный IP клиент в блоке связи «воздух-земля» требует информацию от модема «воздух-земля» для обновления мобильных IP привязок на посторонний адрес/собственный адрес. Мобильный IP клиент 413 должен принимать выделенный IP модема 1 «воздух-земля» и модема 2 «воздух-земля» (это адреса для передачи для мобильного IP клиента). Мобильный IP клиент должен иметь сконфигурированный/известный собственный адрес и серверный адрес собственного агента. Эта конфигурация может запускать множество мобильных IP клиентов и туннелей в блоке связи «воздух-земля».
Во втором варианте осуществления данного протокола каждому модему «воздух-земля» присваивается IP адрес, а мобильный IP клиент остается в управляющем процессоре «воздух-земля». Этот мобильный IP клиент выполнен с собственным адресом, а соответствующий адрес для передачи связывается с модемом 1 «воздух-земля» или модемом 2 «воздух-земля» в блоке связи «воздух-земля». Мобильный IP клиент в управляющем процессоре «воздух-земля» соединен через мобильный IP туннель с коммутируемой сетью данных общего пользования. Трафик переключается между модемами «воздух-земля», когда интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах «воздух-земля».
В третьем варианте осуществления данного протокола каждому модему «воздух-земля» присваивается IP адрес, и простые IP адреса контролируются в блоке связи «воздух-земля». Множество IP турелей соединяют управляющий процессор «воздух-земля» с маршрутизатором в наземной сети доступа. Управляющий процессор «воздух-земля» выполняет функции конечного пункта туннеля и использует адрес общего пользования для этих IP туннелей. Трафик переключается между модемами «воздух-земля, когда интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах воздух-земля».
Наземная подсистема
Наземная подсистема 1 состоит из периферийного маршрутизатора 140, который соединяет речевой трафик сети 2 «воздух-земля» с элементами традиционной сотовой сети связи, в том числе контроллером 141 базовой станции и связанным с ним мобильным коммутационным центром 142 с его реестром роуминговых абонентов, реестром собственных абонентов для подключения речевого трафика к коммутируемой телефонной сети 144 общего пользования, и другими такими функциями. Помимо этого, контроллер 141 базовой станции соединен с Интернетом 147 через коммутируемую сеть 143 данных общего пользования для завершения вызова. Периферийный маршрутизатор 124 обеспечивает также соединение трафика данных с Интернетом 147, коммутируемой телефонной сетью 144 общего пользования через сервер 146 передачи речи по Интернет-протоколу, и другие такие функции. Они включают в себя сервер аутентификации, операционные подсистемы, CALEA и серверы 145 системы базовых станций (BSS).
Так, связь между пассажирскими беспроводными устройствами 101, расположенными в самолете, и наземной подсистемой 1 наземной сети связи передается через воздушную подсистему 3 и сеть 2 «воздух-земля» в наземные контроллеры 141 базовой станции неназемной сети сотовой связи. Расширенные функциональные возможности, описанные ниже и обеспечиваемые воздушной подсистемой 3, сетью 2 «воздух-земля» и наземными контроллерами 141 базовой станции, обеспечивают предоставление услуг пассажирским беспроводным устройствам 101, расположенным в самолете, прозрачно для пассажиров. Сеть радиодоступа (RAN) поддерживает связь от множества самолетов и может применять единственный всенаправленный сигнал, либо может применять множество пространственных секторов, которые могут быть определены в виде углов азимута и (или) наклона. Самолетные сети передают обслуживание линий связи от точки к точке между сетями радиодоступа (RAN) в различных местоположениях (различных наземных подсистемах 1), чтобы поддерживать непрерывность услуги в сети 2 «воздух-земля». Передачи обслуживания могут быть аппаратными или программными, либо могут быть аппаратной и программной комбинацией в линиях связи «воздух-земля» и «земля-воздух».
Мобильный коммутационный центр (MSC) обеспечивает управление мобильностью для всех бортовых систем и обеспечивает управление передачей обслуживания между наземными станциями, когда самолетная система перемещается между областями обслуживания соседних наземных подсистем 1. Контроллер базовой станции (BSC) сопрягает весь трафик к базовой приемопередающей подсистеме (BTS) или от нее. Узел обслуживания пакетных данных (PDSN) управляет выделением емкости каждой из базовых приемопередающих подсистем (BTS) из числа бортовых систем в их соответствующих областях обслуживания.
Типичная бортовая самолетная сеть
Фиг.2 иллюстрирует архитектуру типичной бортовой самолетной сети для пассажирских беспроводных устройств, как она воплощена в многоместном коммерческом самолете 200. Эта система содержит множество элементов, используемых для реализации магистральной линии связи, которая используется для обеспечения беспроводной связи для множества устройств беспроводной связи различного характера. Бортовая самолетная сеть для пассажирских беспроводных устройств содержит локальную сеть 206, которая включает в себя систему 201 радиочастотной связи, которая использует схему расширенного спектра и имеет малую дальность действия. Эта сеть 206 поддерживает соединения как с коммутацией каналов, так и с коммутацией пакетов от пассажирских беспроводных устройств 221-224 и подключает связь от этих пассажирских беспроводных устройств 221-224 через шлюзовой приемопередатчик или приемопередатчики 210 к коммутируемой телефонной сети 126 общего пользования (PSTN) и иным пунктам назначения, таким как Интернет 127 или коммутируемая сеть данных общего пользования (PDSN). Тем самым беспроводные пассажиры сохраняют свой единственный номер-идентификатор, как если бы они были непосредственно подключены к коммутируемой телефонной сети 126 общего пользования. Пассажирские беспроводные устройства 221-224 включают в себя множество устройств связи, таких как переносные компьютеры 221, сотовые телефоны 222, проигрыватели музыки МРЗ (не показаны), персональные цифровые ассистенты (PDA) (не показаны), устройства 223 на основе WiFi, устройства 224 на основе WiMax и тому подобное, и для простоты описания все они вместе именуются здесь «пассажирскими беспроводными устройствами» независимо от особенностей их реализации.
Основные элементы бортовой самолетной сети для пассажирских беспроводных устройств содержат по меньшей мере одну антенну 205 или средство подключения электромагнитной энергии к воздушной подсистеме 3 или от воздушной подсистемы 3, расположенной в самолете 200, которая служит для обеспечения связи с множеством пассажирских беспроводных устройств 221-224, расположенных в самолете 200. Эта по меньшей мере одна антенна 205 соединена с беспроводным контроллером 201, который заключает в себе множество элементов, которые служат для регулирования беспроводной связи с множеством пассажирских беспроводных устройств 221-224. Беспроводной контроллер 201 включает в себя по меньшей мере один маломощный радиочастотный приемопередатчик 202 для обеспечения пространства связи с коммутацией каналов, использующий, например, такую схему беспроводной связи как PCS, CDMA или GSM. Помимо этого, беспроводной контроллер 201 включает в себя маломощный радиочастотный приемопередатчик 203 для обеспечения пространства связи с переключаемыми пакетами на основе данных, использующий такую схему беспроводной связи, как WiFi (которая может также передавать речь по протоколу Интернета с коммутацией пакетов (VoCP)). Наконец, беспроводной контроллер 201 включает в себя сегмент 204 управления мощностью, который служит для регулирования выходной мощности множества пассажирских беспроводных устройств. Он служит также, посредством устройства радиочастотного шума или подавления, для предохранения пассажирских беспроводных устройств от прямого и ошибочного обращения к наземной сети в неназемном режиме. Функция сверхнизких уровней мощности передачи с борта самолета представляет собой управление элементом 204 управления мощностью беспроводного контроллера 201 бортовой самолетной сети для пассажирских беспроводных устройств таким образом, чтобы регулировать мощность выходного сигнала, выдаваемую пассажирскими беспроводными устройствами 221-224, для минимизации вероятности приема сотового сигнала наземными базовыми станциями или наземными беспроводными устройствами.
Очевидно, что эти вышеотмеченные сегменты беспроводного контроллера 201 могут комбинироваться или разбиваться различным образом для получения реализации, которая отличается от раскрытой выше. Описанное конкретное воплощение выбрано для целей иллюстрации идеи изобретения и не предназначено для ограничения применимости этой идеи к другим воплощениям.
Беспроводной контроллер 201 соединен посредством магистральной сети 206 с множеством других элементов, которые служит для предоставления услуг пассажирским беспроводным устройствам 221-224. Эти другие элементы могут включать в себя самолетный интерфейс 209 (который включает в себя «Блок связи «воздух-земля» и «Управляющий процессор «воздух-земля») для обеспечения функций управления, переключения, маршрутизации и агрегирования для передач связи пассажирских беспроводных устройств. Элемент 207 получения данных служит для сопряжения со множеством датчиков 211-214 полетной системы и элементом 216 системы глобального позиционирования для сбора данных от множества источников, как описано ниже. Далее, с этой базовой сетью 206 соединены через проводное соединение или беспроводное соединение устройства связи пилота, такие как дисплей 217 и наушники 218.
Наконец, для подсоединения самолетного интерфейса 209 к антенне 215 используется шлюзовой(-ые) приемопередатчик(-и) 210, чтобы обеспечить передачу сигналов от самолетной сети для пассажирских беспроводных устройств 221-224 к приемопередатчикам, расположенным на земле. В эти компоненты включена функция маршрутизатора связи для направления сигналов связи в требуемые места назначения. Таким образом, сигналы, которые предназначены для пассажиров в самолете, маршрутизируются к этим лицам, тогда как сигналы, маршрутизируемые к пассажирам, расположенным, например, на земле, маршрутизируются в наземную подсистему. В реализации антенны (антенн) 215 на самолете можно использовать комбинации самолетных антенн, которые, как правило, минимизируют эффективную мощность излучения (EPR) в надир (в направлении на Землю), чтобы обслуживать самолетную сеть для пассажирских беспроводных устройств 221-224.
Регистрация пассажира для доступа в систему
На каждом самолете доступ пассажиров к электронной связи регулируется, как правило, путем процесса регистрации пассажирских беспроводных устройств, когда каждое электронное устройство должно быть идентифицировано, аутентифицировано и санкционировано для услуги приема. Поскольку самолет представляет собой замкнутую среду в отношении беспроводной связи между пассажирскими беспроводными устройствами и бортовой беспроводной сетью, имеющейся в самолете, весь обмен данными регулируются сетевым контроллером. Таким образом, когда пассажир активирует свое пассажирское беспроводное устройство, начинается сеанс связи между этим пассажирским беспроводным устройством и сетевым контроллером, чтобы идентифицировать тип устройства, которое использует пассажир, и тем самым его беспроводной протокол. Пассажиру на его беспроводное устройство доставляется «всплывающее окно», чтобы информировать о вхождении в портал беспроводной сети. Когда оно установлено, сетевой контроллер передает в пассажирское беспроводное устройство набор дисплеев регистрации, чтобы дать пассажиру возможность идентифицировать себя и подтвердить свою личность (если пассажирское беспроводное устройство не приспособлено для автоматического выполнения этих задач посредством интеллектуального клиента, который автоматически регистрирует пассажира в сеть). В результате этого процесса пассажирское беспроводное устройство снабжается уникальным электронным идентификатором (IP адресом), и сеть может реагировать на это пассажирское беспроводное устройство без дополнительного обмена управляющими сигналами. Процесс аутентификации может включать в себя использование процессов обеспечения безопасности, такие как пароль, сканирование неизменных характеристик пассажира (отпечаток пальца, сканирование сетчатки и т.д.) и тому подобное.
Когда пассажирское беспроводное устройство зарегистрировано, пассажир может обращаться к свободным стандартным электронным услугам, которые доступны из сети, или к заказным электронным услугам для конкретного пассажира. Экраны, которые представляются пассажирам, могут быть индивидуализированы, чтобы показывать фирменный знак авиакомпании, которой путешествует пассажир.
Архитектура мобильной беспроводной сети
Для простоты описания нижеследующий пример основан на использовании разновидности сотовой сети CDMA2000 EVDO. Однако иллюстрируемые здесь идеи не ограничены этой реализацией, и предполагается, что иные реализации могут быть созданы на основе других сетевых архитектур и реализации. Поэтому фиг.3А и 3В иллюстрируют в виде блок-схем архитектуру типичной сотовой сети EVDO для услуги передачи только IP данных и для услуг передачи IP, соответственно, и которые используются для иллюстрации архитектуры и работы настоящей самолетной мобильной системы IP адресов. CDMA2000 является гибридной технологией 2,5/3 поколения мобильных телекоммуникаций, которая использует множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), чтобы передавать цифровые сигналы радио, речевые, данные и служебные данные между беспроводными устройствами и базовыми станциями. Архитектура и работа сотовой сети CDMA2000 стандартизирована Проектом 2 партнерства третьего поколения (3GPP2). В сотовой сети CDMA2000 поддерживаются две технологии сети радиодоступа: IxRTT и EV-DO (оптимизированная эволюция данных), причем CDMA2000 считается технологией третьего поколения, когда используется сеть доступа EV-DO.
Сотовая сеть CDMA2000 (называемая здесь также «сетью доступа») содержит три основных части: опорную сеть (CN), сеть радиодоступа (RAN) и беспроводное устройство (MS). Опорная сеть (CN) далее разделяется на две части, одна из которых взаимодействует с внешними сетями, такими как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), а другая взаимодействует с сетью на основе Интернет протокола, такой как Интернет 311 и (или) частные сети 312 передачи данных. Беспроводное устройство MS завершает радиотракт на пользовательской стороне сотовой сети и дает возможность абонентам обращаться к сетевым услугам через интерфейс Um, реализованный для соединения беспроводного устройства (MS) с сетью 300 доступа.
Несколькими ключевыми компонентами сети 300 доступа только для IP данных, как показано на фиг.3А, являются:
- Базовая приемопередающая система (BTS): объект, который обеспечивает функцию передачи через опорный пункт Um.
- Базовая приемопередающая система (BTS) состоит из радиоустройств, антенны и оборудования.
- Контроллер базовой станции (BSC): объект, который обеспечивает управление и контроль для одной или нескольких базовых приемопередающих систем (BTS).
Функция управления пакетами (PCF): объект, который обеспечивает функцию сопряжения с сетью с переключением пакетов (Интернет 311 и (или) частная сеть 312 передачи данных).
Беспроводное устройство (MS) функционирует как мобильный IP клиент. Беспроводное устройство (MS) взаимодействует с сетью 300 доступа для получения подходящих радиоресурсов для обмена пакетов и следит за состоянием радиоресурса (к примеру, активный, резервный, бездействующий). Беспроводное устройство (MS) принимает буферные пакеты из базовой приемопередающей системы (BTS), когда радиоресурсы не находятся на месте или недостаточны для поддержания потока к сети 300 доступа. При включении беспроводное устройство (MS) автоматически регистрируется в реестре собственных абонентов (HLR) в мобильном коммутационном центре (MSC) для того, чтобы:
- аутентифицировать беспроводное устройство (MS) для среды сети, и который осуществляет доступ;
- снабдить реестр собственных абонентов (HLR) текущим местоположением беспроводного устройства;
- снабдить обслуживающий мобильный коммутационный центр (MSC)разрешенным набором функций беспроводного устройства.
После успешной регистрации в реестр собственных абонентов (HLR) беспроводное устройство (MS) готово устанавливать речевые вызовы и вызовы данных. Они могут принимать любую из двух форм - передача данных с коммутацией каналов (CSD) и передача данных с коммутацией пакетов (PSD), в зависимости от соответствия (или его отсутствия) самого беспроводного устройства стандарту IS-2000.
Беспроводные устройства должны соответствовать стандарту IS-2000, чтобы начать сеанс передачи пакетов данных с помощью сети 300 доступа. Беспроводные устройства, которые имеют лишь функции IS-95, ограничены передачей данных с коммутацией каналов по коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN), тогда как терминалы IS-2000 могут выбирать либо передачу данных с переключением пакетов, либо передачу данных с переключением каналов. Параметры, направляемые беспроводным устройством (MS) по воздушной линии связи (AL) в сеть 300 доступа, определяют тип запрошенной услуги. Для каждого сеанса передачи данных создается сеанс протокола двухточечной связи (РРР) между беспроводным устройством (MS) и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN). Присвоение IP адреса для каждого беспроводного устройства может быть обеспечено либо обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), либо сервером протокола динамической настройки конфигурации головной машины (DHCP) посредством собственного агента (НА).
Сеть радиодоступа (RAN)
Сеть радиодоступа (RAN) представляет собой пункт входа беспроводного устройства для передачи либо данных, либо речевого контента. Она состоит из:
- Воздушной линии связи (AL);
- Вышки/антенны базовой станции и кабельного соединения с базовой приемопередающей подсистемой (BTS);
- Базовой передающей подсистемы (BTS);
- Тракта связи от базовой приемопередающей подсистемы к контроллеру базовой станции (BSC);
- Контроллера базовой станции (BSC); и
- Функции управления пакетами (PCF).
Сеть радиодоступа (RAN) имеет несколько обязанностей, которые влияют в частности на сетевую доставку пакетных услуг. Сеть радиодоступа (RAN) должна отображать указатель идентификатора мобильного клиента на уникальный идентификатор канального уровня, используемый для связи с обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), подтверждать легальность беспроводного устройства для услуги доступа и поддерживать установленные линии передачи.
Базовая приемопередающая подсистема (BTS) управляет действиями воздушной линии связи (AL) и действует в качестве интерфейса между сетью 300 доступа и беспроводным устройством (MS). Радиочастотные ресурсы, такие как выделение частот, разделение на секторы и управление мощностью передачи, контролируются в базовой приемопередающей подсистеме (BTS). Помимо этого, базовая приемопередающая подсистема (BTS) контролирует обратную передачу из базовой станции в контроллер базовой станции (BSC), чтобы минимизировать любые задержки между этими двумя элементами.
Контроллер базовой станции (BSC) маршрутизирует речевые сообщения и сообщения данных с переключением цепей между базовыми станциями и мобильным коммутационным центром (MSC). Он также отвечает за управление мобильности: он управляет и направляет передачи обслуживания от одной базовой станции к другой по мере необходимости.
Функция управления пакетами (PCF) маршрутизирует IP пакетные данные между мобильной станцией (MS) в базовых станциях и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN). Во время сеансов пакетных данных она назначает доступные дополнительные каналы по мере необходимости, чтобы соответствовать услугам, запрашиваемым беспроводным устройством (MS) и оплаченным абонентами.
Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN)
Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) представляет собой шлюз от сети радиодоступа (RAN) в общедоступные (или) частные сети пакетной передачи. В простой IP сети обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) действует как обособленный сервер сети доступа (NAS); в мобильной IP сети он может быть выполнен в качестве собственного агента (НА) или постороннего агента (FA). Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) реализует следующие операции:
- Управляет интерфейсом пакетной радиопередачи между базовой приемопередающей подсистемой (BTS), контроллером базовой станции (BSC) и IP сетью за счет установления, поддержания и завершения канального уровня к мобильному клиенту;
- Завершает сеанс протокола двухточечной связи (РРР), начатый абонентом;
- Предоставляет IP адрес абоненту (либо из внутреннего банка, либо посредством сервера протокола динамической настройки конфигурации головной машины (DHCP) или посредством сервера аутентификации, санкционирования и учета (ААА));
- Выполняет пакетную маршрутизацию во внешние сети пакетных данных или пакетную маршрутизацию собственному агенту (НА), которая опционально может происходить через безопасные туннели;
- Собирает и направляет пакетные данные выставления счета;
- Активно контролирует абонентские услуги на основе информации профиля, принятой от сервера SCS сервера аутентификации, санкционирования и учета (ААА); и
- Аутентифицирует пользователей локально или направляет запросы
аутентификации в сервер аутентификации, санкционирования и учета (ААА).
Сервер аутентификации, санкционирования и учета
Сервер аутентификации, санкционирования и учета (ААА) используется для аутентификации и санкционирования абонентов для сетевого доступа и для хранения абонентской статистики использования для выставления счета.
Собственный агент
Собственный агент (НА) поддерживает неразрывный роуминг данных в другие сети, которые поддерживают IxRTT. Собственный агент (НА) предоставляет опорный IP адрес для мобильной системы и направляет любой мобильный трафик в соответствующую сеть для доставки к мобильному телефону. Он также сохраняет регистрацию пользователя, перенаправляет пакеты в обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) и (опционально) создает безопасный туннель к обслуживающему узлу пакетных данных (PDSN). Наконец, собственный агент (НА) поддерживает динамическое назначение пользователей из сервера аутентификации, санкционирования и учета (ААА) и (опять же опционально) присваивает динамические собственные адреса.
Традиционная установка единственного вызова в сети доступа CDMA2000
Ниже описан сценарий успешной установки вызова для единственного беспроводного устройства для установления соединения связи в сети доступа CDMA2000. отметим, что это пояснение обходит стороной действия по радиоприему/радиопередаче базовой приемопередающей подсистемы (BTS), концентрируясь вместо этого на функциях протокола, которые начинаются с началом диалога между беспроводным устройством (MS) и контроллером базовой станции (BSC):
1. Чтобы зарегистрироваться для услуги пакетной передачи данных, беспроводное устройство (MS) посылает начальное сообщение по каналу доступа в подсистему базовой станции (BSS).
2. Подсистема базовой станции (BSS) уведомляет о приеме начального сообщения, возвращая беспроводному устройству (MS) квитанцию получения сообщения.
3. Подсистема базовой станции (BSS) создает сообщение с запросом услуги СМ и посылает это сообщение в мобильный коммутационный центр (MSC).
4. Мобильный коммутационный центр (MSC) посылает сообщение с запросом выделения в подсистему базовой станции (BSS), запрашивая выделение радиоресурсов. Никаких наземных каналов между мобильным коммутационным центром (MSC) и подсистемой базовой станции (BSS) не выделяется вызову передачи пакетных данных.
5. Подсистема базовой станции (BSS) и беспроводное устройство (MS) выполняют процедуры установления радиоресурса. Функция управления пакетами (PCF) распознает, что не доступно соединение А 10, связанное с этим беспроводным устройством (MS), и выбирает обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) для этого вызова передачи данных. Соединение А 10 представляет собой выражение, определенное текстами стандартов, и относится к интерфейсу между контроллером базовой станции (BSC) и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), где А 10 обозначает пользовательские IP данные, которыми обмениваются контроллер базовой станции (BSC) и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN).
6. Функция управления пакетами (PCF) посылает сообщение запроса регистрации А11 в выбранный обслуживающий узел пакетной передачи данных (PDSN).
7. Запрос регистрации АН подтверждается, и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) принимает это соединение, возвращая сообщение ответа регистрации А11. И обслуживающий узел пакетных данных (PDSN), и функция управления пакетами (PCF) создают связующую запись для соединения А 10. Выражение «АН» обозначает служебные сигналы, которыми обмениваются контроллер базовой станции (BSC) и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN).
8. После того как установлены и радиолиния связи, и соединение А10, подсистема базовой станции (BSS) посылает сообщение завершения выделения в мобильный коммутационный центр (MSC).
9. Мобильная система и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) устанавливают соединение канального уровня (РРР), а затем выполняют процедуры мобильной IP регистрации через это соединение канального уровня (РРР).
10. После завершения мобильной IP регистрации мобильная система может посылать/принимать данные посредством кадрирования GRE по соединению А10.
11. Функция управления пакетами (PCF) периодически посылает сообщение запроса регистрации A11 для обновления регистрации для соединения А10.
12. Для подтвержденного запроса регистрации A11 обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) возвращает сообщение ответа регистрации A11. И обслуживающий узел пакетных данных (PDSN), и функция управления пакетами (PCF) обновляют связывающую запись соединения А10.
Для речевого вызова с коммутацией каналов требуются дополнительные элементы, показанные на фиг.3В. В частности, речь с коммутацией пакетов, принимаемая от беспроводного устройства (MS), направляется из обслуживающего узла пакетных данных (PDSN) в медиа шлюз (MGW), где она преобразуется в речь с коммутацией каналов и доставляется в коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PTSN). Помимо этого, данные установки вызова обмениваются с прокси-сервером инициированного сеансом протокола (SIP), чтобы обеспечить протокол служебных сигналов и установки вызова для связи на основе IP, которая может поддерживать сверхнабор функций и признаков обработки вызовов, присутствующих в коммутируемой телефонной сети общего пользования (PTSN). Функция управления медиа шлюзом (MGCF) и шлюз служебных сигналов (SGW) реализуют признаки обработки вызовов, присутствующие в системе сигнализации 7 (SS7).
Фиг.4 иллюстрирует в виде блок схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола, которая обеспечивает IP адреса мобильного Интернет-протокола в описанной выше сети EVDO. Коммутируемая сеть 401 передачи данных общего пользования соединена по радиочастотным линиям связи множества сот 421, 422 с блоком 402 связи «воздух-земля» (часть самолетного интерфейса 209 по фиг.2), а затем с управляющим процессором 403 «воздух-земля» (часть самолетного интерфейса 209 по фиг.2). Блок 402 связи «воздух-земля» включает в себя множество модемов 411, 412 «воздух-земля» для завершения радиочастотных линий связи, поддерживаемых сотами 421, 422. Блок 402 связи «воздух-земля» включает в себя также мобильный IP клиент 413. Радиочастотная структура для модема «воздух-земля», как правило, использует множество модемов, где один модем «воздух-земля» (модем 411 «воздух-земля») работает с вертикальной поляризацией сигнала, а другой модем «воздух-земля» (модем 412 «воздух-земля») работает с горизонтальной поляризацией сигнала; и по мере того, как интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах «воздух-земля», этот модем «воздух-земля» становится бездействующим или активным.
В данном варианте осуществления модемам 411, 412 «воздух-земля» не присваиваются IP адреса, но мобильному IP клиенту 413 в блоке 402 связи «воздух-земля» присваивается единственный IP адрес посторонним агентом 416 в коммутируемой сети 401 передачи данных общего пользования. Этот мобильный IP клиент 413 выполнен с собственным адресом 414 и регистрируется соответствующим посторонним агентом 41 б/собственным адресом 414 для ассоциирования собственного адреса с модемом 411 «воздух-земля» или модемом 412 «воздух-земля» в коммутируемой сети 401 передачи данных общего пользования. Собственный адрес 414 для адреса 415 для передачи представляет собой IP адрес коммутируемой сети 401 передачи данных общего пользования и управляется в коммутируемой сети 401 передачи данных общего пользования. Мобильный IP клиент 413 в блоке 402 связи «воздух-земля» запрашивает информацию из модемов 411, 412 «воздух-земля», чтобы обновлять мобильные IP привязки иностранного агента 41 б/собственного адреса 414. Мобильный IP клиент 413 должен принимать присвоенные IP адреса как модема 411 «воздух-земля», так и модема 412 «воздух-земля» (это и есть передача адреса для мобильного IP клиента 413). Мобильный IP клиент 413 будет иметь сконфигурированный/известный собственный адрес 414 и адрес 419 сервера собственного агента. Эту конфигурацию могут прогонять множество мобильных IP клиентов и туннелей в блоке 402 связи «воздух-земля».
Фиг.5 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола, которая обеспечивает мобильные IP адреса вне сети EVDO с помощью мобильного IP туннеля. В этом втором варианте осуществления протокола каждому из модемов 511, 512 «воздух-земля» присвоен IP адрес, а мобильный IP клиент 513 находится в управляющем процессоре 503 «воздух-земля». Мобильный IP клиент 513 сконфигурирован с собственным адресом 514, а соответствующие адреса мобильного Интернет-протокола 515, 516 ассоциируются с модемом 511 «воздух-земля» и модемом 512 «воздух-земля», соответственно, в блоке 502 связи «воздух-земля». Мобильный IP клиент 513 в управляющем процессоре 503 «воздух-земля» соединен посредством мобильного IP туннеля 514 с коммутируемой сетью 501 передачи данных общего пользования. Радиочастотная структура для модема «воздух-земля», как правило, использует множество модемов, где один модем «воздух-земля» (модем 511 «воздух-земля») работает с вертикальной поляризацией сигнала, а другой модем «воздух-земля» (модем 512 «воздух-земля») работает с горизонтальной поляризацией сигнала; и по мере того, как интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах «воздух-земля», этот модем «воздух-земля» становится бездействующим или активным.
Данная реализация использует мобильный ГР клиент 513 в управляющем процессоре 503 «воздух-земля», но никакого постороннего агента, т.к. передача адресов 515, 516 выполнена в мобильном IP клиенте 513, который находится за собственным адресом 514 и адресом сервера 519 собственного агента и может использовать передачу адресов 515, 516 любого модема 511 «воздух-земля» или модема 512 «воздух-земля». Когда регистрируется единственный мобильный IP клиент 513, собственный агент 504 имеет мобильный IP туннель 504 для передачи адреса 1 (515) в модем 511 «воздух-земля» или передачи адреса 2 (516) в модем 512 «воздух-земля». Мобильный IP клиент 513 в управляющем процессоре 502 запрашивает информацию из блока 502 связи «воздух-земля» для обновления мобильных IP привязок на сервер 519 собственного агента. Мобильный IP клиент 513 должен принимать IP адреса, назначенные модемом 511 «воздух-земля» и модемом 512 «воздух-земля» (это передача адреса для мобильного IP клиента). Мобильный IP клиент 513 должен иметь сконфигурированный/известный собственный адрес 514 и серверный адрес 519 собственного агента. Имеется мобильный IP туннель 504 на модем 511, 512 «воздух-земля» или мобильный IP туннель 504 на клиент WiFi.
Фиг.6 иллюстрирует типичную адресацию, используемую в системе по фиг.5, а фиг.7 иллюстрирует перенос IP туннеля между модемами «воздух-земля» с результирующим изменением в типичной адресации, которая показана на фиг.6. На этих чертежах имеются потоки данных, поступающие в коммутируемую сеть 501 передачи данных общего пользования, которые состоят из полезной нагрузки данных и добавленного в начало адреса места назначения DIP=НА.А и DIP=НА.В. Когда эти потоки данных переносятся в туннелях 514А и 514 В MIP, в начало потоков данных добавляется адрес, состоящий из адресов для передачи СоА.1 и СоА.2, соответственно, а также общая инкапсуляция маршрутов (ORE). При приеме в управляющем процессоре 503 «воздух-земля» новые адресные заголовки у этих потоков данных стираются и восстанавливается исходная адресация. На фиг.7 один туннель MIP маршрутизируется посредством модема 511 «воздух-земля», при этом результирующая адресация изменяется в начале адреса, используемого в этом туннеле MIP, с DIP=CoA.2 на DIP=CoA.1 для этого потока.
Фиг.8 иллюстрирует в виде блок-схемы архитектуру реализации самолетной системы IP адресов мобильного Интернет-протокола, которая обеспечивает IP адреса мобильного Интернет-протокола вне сети EVDO с помощью IP туннелей. В этом третьем варианте осуществления протокола каждому из модемов 811, 812 «воздух-земля» присваивается IP адрес, и простые IP адреса контролируются в блоке 802 связи «воздух-земля». Множество IP туннелей 805, 806 соединяют управляющий процессор 803 «воздух-земля» с маршрутизатором 804 в наземной сети доступа. Управляющий процессор 803 «воздух-земля» выполняет функции конечного пункта туннелей и использует общедоступный адрес 813 для этих IP туннелей 805, 806. Трафик переключается между модемами 811, 812 «воздух-земля» по мере того, как интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах 811, 812 «воздух-земля».
Фиг.8 является примером обеспечения IP адреса мобильного Интернет-протокола вне сети EVDO. Оба модема 811, 812 «воздух-земля» представляют собой модемы трафика, и оба соединяются и пытаются установить сеансы/соединения. Каждый модем 811, 812 «воздух-земля» имеет присвоенный ему простой IP адрес, который может маршрутизироваться в самолетной сети. Как и в описанных выше системах, радиочастотная структура для модема «воздух-земля», как правило, использует множество модемов, где один модем «воздух-земля» (модем 811 «воздух-земля») работает с вертикальной поляризацией сигнала, а другой модем «воздух-земля» (модем 812 «воздух-земля») работает с горизонтальной поляризацией сигнала; и по мере того, как интенсивность сигнала теряется/нарастает в отдельных модемах «воздух-земля», этот модем «воздух-земля» становится бездействующим или активным.
Управляющий процессор 802 «воздух-земля» выполняет функции конечного пункта туннелей, как определено в документах промышленных стандартов, и требует, чтобы общедоступный адрес 813 конечного пункта туннелей был выполнен в управляющем процессоре 803 «воздух-земля». Управляющий процессор 803 «воздух-земля» может туннелировать данные через модем 811 «воздух-земля» и (или) модем 812 «воздух-земля» на основе эксплуатационных показателей модема «воздух-земля» (SINR, секторная загрузка, и т.п.). В наземном окончании этой линии связи маршрутизатор 804 выполняет функции конечного пункта 808 туннелей. Альтернативно, сервер 808 может быть реализован в опорной сети по фиг.3А и 3В, чтобы реализовать функции конечного пункта туннелей.
Сервер 808 находится в опорной сети, а клиент 807 находится в управляющем процессоре 803 «воздух-земля». IP данные, передаваемые по этой линии связи, выглядят неотличимыми от контента приложения от IP данных, не передаваемых по этой линии связи. Клиент 807 обрабатывает пакеты непосредственно перед передачей и является первым в обработке пакетов после приема, так что протокол туннелирования прозрачен для программного обеспечения более высокого уровня. Так, IP адрес клиента WiFi, сохраняемый после прохождения через туннель(-и), является прозрачным для множественного IP туннелирования. Всякая фрагментация и повторная сборка данных выполняется легко, потому что сеансы TCP завершаются в клиенте 807 и сервере 808. через туннель проходят только данные, и границы пакетов, используемые в пакетах, передаваемых через туннель, не имеют связи с исходным пакетированием TCP/IP. Поэтому фрагментация TCP/IP между клиентом WiFi и клиентом 807 полностью изолирована от соединения TCP/IP между сервером 808 и исходным сервером, и наоборот.Данные могут фрагментироваться между сервером 808 и исходным сервером, и эта фрагментация не влияет на соединение TCP между клиентом 807 и клиентом WiFi.
Заключение
Самолетная система IP адресов мобильного Интернет-протокола обеспечивает присвоение индивидуальных адресов Интернет протокола (IP) каждому из пассажирских беспроводных устройств, работающих в самолете и обслуживаемых бортовой беспроводной сотовой сетью, и благодаря этому обеспечивается доставка беспроводных услуг индивидуально идентифицированным беспроводным устройствам.
1. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола для обеспечения индивидуальной идентификации пассажирских беспроводных устройств посредством присвоения индивидуальных уникальных IP адресов каждому пассажирскому беспроводному устройству, находящемуся на борту находящегося в полете самолета, содержащая:
самолетную сеть, расположенную в упомянутом самолете, для генерирования радиочастотных сигналов связи для осуществления связи с упомянутыми пассажирскими беспроводными устройствами, находящимися в самолете;
наземную сеть доступа для обмена сигналами связи по меньшей мере с одной наземной сетью связи; и
сеть "воздух-земля", соединенная с самолетной сетью и наземной сетью доступа, содержащая:
средство управления IP адресами, расположенное на земле, выполненное с возможностью присваивать каждому пассажирскому беспроводному устройству IP адрес, являющийся уникальным для указанного пассажирского беспроводного устройства на борту указанного находящегося в полете самолета и используемый исключительно указанным пассажирским беспроводным устройством,
IP туннель для двусторонней передачи пакетов данных между самолетной сетью и наземной сетью доступа,
множество модемов "воздух-земля" для реализации радиочастотной связи между самолетной сетью и наземной сетью доступа,
мобильный IP клиент, расположенный в самолете и соединенный с модемами "воздух-земля", для размещения собственного адреса, присвоенного наземной сетью связи, в самолете для осуществления связи между самолетной сетью и наземной сетью доступа.
2. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.1, в которой сеть «воздух-земля» содержит:
концентратор данных, расположенный в упомянутом самолете, для преобразования каналов абонентского трафика и служебных сигналов, принимаемых от множества пассажирских беспроводных устройств, расположенных в самолете, по меньшей мере в один совокупный поток данных.
3. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.2, в которой сеть «воздух-земля» содержит:
разделитель данных, расположенный в наземной сети доступа, для разделения упомянутого по меньшей мере одного совокупного потока данных на множество потоков данных и доставки каждого из упомянутого множества потоков данных в соответствующую наземную сеть связи.
4. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.1, в которой упомянутый мобильный IP клиент выполнен с возможностью связывать присвоенный ему IP адрес с упомянутым множеством модемов "воздух-земля".
5. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.1, в которой сеть "воздух-земля" содержит:
множество модемов "воздух-земля" для реализации упомянутой радиочастотной связи между самолетной сетью и упомянутой наземной сетью доступа, причем каждому из упомянутого множества модемов "воздух-земля" присвоен IP адрес упомянутой наземной сетью связи;
мобильный IP клиент, расположенный в упомянутом самолете и соединенный с упомянутой самолетной сетью и упомянутым множество модемов "воздух-земля", для размещения собственного адреса в упомянутом самолете и управления присвоением уникального IP адреса в упомянутой самолетной сети каждому пассажирскому беспроводному устройству; и
множество IP туннелей, реализованных в упомянутом множестве модемов "воздух-земля" и соединенных с упомянутым мобильным IP клиентом, для прозрачной передачи пакетов данных между упомянутой самолетной сетью и упомянутой наземной сетью доступа.
6. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.1, в которой сеть «воздух-земля» содержит:
множество модемов "воздух-земля" для реализации упомянутой радиочастотной связи между самолетной сетью и упомянутой наземной сетью доступа, причем каждому из упомянутого множества модемов "воздух-земля" присвоен IP адрес упомянутой наземной сетью связи;
управляющий процессор, расположенный в упомянутом самолете и соединенный с упомянутой самолетной сетью и упомянутым множеством модемов "воздух-земля", для управления присвоением уникального IP адреса каждому пассажирскому беспроводному устройству; и
множество IP туннелей, реализованных в упомянутом множестве модемов "воздух-земля" и соединенных с упомянутым управляющим процессором, для передачи пакетов данных между самолетной сетью и наземной сетью доступа.
7. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.6, в которой управляющий процессор вмещает функцию конечного пункта туннеля для упомянутого множества IP туннелей.
8. Самолетная система IP адресов мобильного интернет-протокола по п.6, в которой средство сети «воздух-земля» содержит:
периферийный маршрутизатор, расположенный в упомянутой наземной сети доступа, для размещения функции конечного пункта туннеля для упомянутого множества IP туннелей.
