特許 7466007 動的ハイブリッドネットワークのシミュレーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】動的ハイブリッドネットワークのシミュレーション

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/22 20090101AFI20240404BHJP

   H04W 4/44 20180101ALI20240404BHJP

   H04W 84/06 20090101ALI20240404BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H04W16/22

H04W4/44

H04W84/06

H04W84/18 110

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022577073

(86)(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-02

(86)【国際出願番号】 JP2021033998

(87)【国際公開番号】W WO2022080079

(87)【国際公開日】2022-04-21

【審査請求日】2023-01-13

(31)【優先権主張番号】17/069,582

(32)【優先日】2020-10-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジャン ジン

【審査官】齋藤 浩兵

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２２９２０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３５３０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１８１１５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９５２４６４８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１３－５３２４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８０２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００６０４７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６９２１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２１－５０９２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

動的ハイブリッドネットワークをシミュレートする方法であって、前記方法は、
飛行中の複数の上空ビークル上の複数の移動局のメッシュネットワークからハンドセットへの伝送供給をモデル化して、時系列における各時間ステップにおいて、ハンドセットメトリックあたりの信号品質を出力するよう構成される伝送供給モデルを生成する段階であって、前記段階は、あるポイントは前記移動局であり、別のポイントはロケーションにおける前記ハンドセットの密度の抽象的表現であるハンドセット密度であるポイント・ツー・ポイント電波伝送容量をモデル化してポイント・ツー・ポイント伝送モデルを生成し、前記ポイント・ツー・ポイント伝送モデルを用いて前記伝送供給モデルを生成する段階を有する、段階と、
ユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数として容量需要をモデル化し、ハンドセットあたりの容量需要を出力するよう構成される需要モデルを生成する段階と、
各時間ステップにおいて、前記伝送供給モデルからの前記ハンドセットメトリックあたりの前記信号品質と、前記需要モデルからの前記ハンドセットあたりの前記容量需要とに基づいて、前記動的ハイブリッドネットワークによるサービスカバレッジがいかに良く需要と合致するかを示す集約ネットワークメトリックであって、少なくともスループットを含む集約ネットワークメトリックを計算する段階と、
前記集約ネットワークメトリックを使用してシミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークを出力する段階と
を備え、
前記複数の上空ビークルは、１より多くのタイプの上空ビークルを有し、
前記動的ハイブリッドネットワークは、前記メッシュネットワークと、地上の複数の固定局とを有し、
前記集約ネットワークメトリックは、前記メッシュネットワーク内の移動局の更新された現在のまたは最も直近のロケーションとアンテナ特性とに基づいたリフレッシュされた前記伝送供給モデルに基づいて、リフレッシュされ、
前記シミュレート済みの前記動的ハイブリッドネットワークは、前記複数の固定局によってサービス提供されていないエリアに対してサービスを提供する前記メッシュネットワークを含む、方法。

【請求項2】

前記複数の固定局の前記伝送供給に対して前記メッシュネットワークの前記伝送供給をモデル化する段階をさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記メッシュネットワークは、ＬＴＥ局の同種ネットワークを有する、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記メッシュネットワークは、２またはそれより多くのタイプの局の異種ネットワークを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記複数の移動局の前記メッシュネットワークの間の多局間干渉をモデル化する段階をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記メッシュネットワークと１または複数の固定局との間の多局間干渉をモデル化する段階をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記容量需要をモデル化する段階は、ハンドセットあたりの容量需要の循環的表現をもたらす、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記容量需要をモデル化する段階は、ハンドセットあたりの容量需要の静的表現をもたらす、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、ヒートマップを使用して表されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

動的ハイブリッドネットワークのスループットを最適化する方法であって、
前記動的ハイブリッドネットワークは、飛行中の複数の上空ビークル上の複数の移動局のメッシュネットワークと、地上の複数の固定局とを有し、
前記複数の上空ビークルは、１より多くのタイプの上空ビークルを有し、
前記方法は、
前記動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階であって、前記メッシュネットワークからハンドセットへの伝送供給をモデル化して、時系列における各時間ステップにおいて、ハンドセットメトリックあたりの信号品質を出力するよう構成される伝送供給モデルを生成する段階と、ユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数として容量需要をモデル化し、ハンドセットあたりの容量需要を出力するよう構成される需要モデルを生成する段階と、前記伝送供給モデルからの前記ハンドセットメトリックあたりの前記信号品質と、前記需要モデルからの前記ハンドセットあたりの前記容量需要とに基づいて、前記動的ハイブリッドネットワークによるサービスカバレッジがいかに良く需要と合致するかを示す集約ネットワークメトリックであって、少なくともスループットを含む集約ネットワークメトリックを計算する段階と有する、段階と、
コントローラに、前記集約ネットワークメトリックの一部または全部をフィードバックとして提供する段階であって、前記フィードバックは、少なくとも前記スループットを備える、段階と、
前記コントローラによって、前記動的ハイブリッドネットワーク内の前記複数の移動局のロケーション、方向および伝送強度のうち１つまたはこれらの組み合わせに対する変化をもたらす段階であって、前記変化は前記スループットを上昇させ、かつ、前記メッシュネットワークが前記複数の固定局によってサービス提供されていないエリアに対してサービスを提供するように構成されている、段階と
を備え、
前記集約ネットワークメトリックは、前記メッシュネットワーク内の移動局の更新された現在のまたは最も直近のロケーションとアンテナ特性とに基づいたリフレッシュされた前記伝送供給モデルに基づいて、リフレッシュされる、方法。

【請求項11】

前記動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、実際のビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を有する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、シミュレート済みのビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を有する、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記メッシュネットワーク内の前記複数の移動局は、自己組織化ネットワーク（ＳＯＮ）を形成し、前記複数の移動局の各移動局は別の移動局から受信された情報に応答してアンテナ特性を調整するように構成されている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、一般的に、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートすることに関する。

【背景技術】

【0002】

セルラおよびブロードバンドネットワーク能力の従来のモデル化は、多くの場合、まれにサンプリングされる電気通信タワーからの信号の手動測定に基づいている。典型的なセルラおよびブロードバンドネットワークインフラストラクチャは、地上ベースで停止しており、そのため、セルラおよびブロードバンドネットワークの従来のモデルは、定位置に固定された局の静的ネットワークを想定しており、固定方向に向けられたアンテナを有する。従来の電気通信ネットワークが定位置に固定されていることは、局に対して行われ得る調整が、それらの固定ロケーションにおけるアンテナの調節のみであることも意味する。

【0003】

上空ビークルによって保持される局のネットワークは、局のロケーションに対する変化を可能にすること、ならびに、必要および希望（すなわち、需要）に従ってネットワーク信号を方向付けることを可能にする。上空ビークル局（特に上空ビークルの位置に対して広範囲の方向において信号を方向付けることができるジンバル上の送信機を有する）の近一定の動きが与えられると、移動局（すなわち、上空ビークル上の）および地上局で構成されたハイブリッドネットワークの時変ダイナミクスを捕捉するために従来のモデル化技術を使用することは不可能である。

【0004】

そのため、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートするための改善された技術が望ましい。

【発明の概要】

【0005】

本開示は、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートするための技術を提供する。動的ハイブリッドネットワークをシミュレートする方法は、時系列における各時間ステップにおいて、飛行中の複数の上空ビークル上の複数の移動局のメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階であって、当該段階はポイント・ツー・ポイント電波伝送容量をモデル化する段階を含む、段階を含み得る。当該方法は、ユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数として容量需要をモデル化する段階を含み得る。当該方法は、各時間ステップにおいて、少なくともスループットを含む動的ハイブリッドネットワークのための集約ネットワークメトリックを計算する段階を含み得る。いくつかの例において、ポイントは基地局であり得、別のポイントは、あるロケーションにおけるハンドセット密度であり得る。いくつかの例において、動的ハイブリッドネットワークは、メッシュネットワークと、１または複数の固定局とを含む。いくつかの例において、当該方法はさらに、１または複数の固定局の伝送供給に対してメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階を含み得る。いくつかの例において、複数の上空ビークルは、１より多くのタイプの上空ビークルを含む。いくつかの例において、メッシュネットワークは、ＬＴＥ局の同種ネットワークを含む。いくつかの例において、メッシュネットワークは、２またはそれより多くのタイプの局の異種ネットワークを含む。いくつかの例において、当該方法はさらに、複数の移動局のメッシュネットワークの間の多局間干渉をモデル化する段階を含む。いくつかの例において、当該方法はさらに、メッシュネットワークと１または複数の固定局との間の多局間干渉をモデル化する段階を含む。いくつかの例において、集約ネットワークメトリックは、伝送供給をモデル化する段階からのハンドセット出力あたりの信号品質と、容量需要をモデル化する段階からのハンドセット出力あたりの容量需要とに基づいている。いくつかの例において、集約ネットワークメトリックは、時系列における各時間ステップにおいて、メッシュネットワーク内の移動局の更新された現在のまたは最も直近のロケーションとアンテナ特性とに基づいたリフレッシュされた伝送供給モデルに基づいて、リフレッシュされる。いくつかの例において、容量需要をモデル化する段階は、ハンドセットあたりの容量需要の循環的表現をもたらす。いくつかの例において、容量需要をモデル化する段階は、ハンドセットあたりの容量需要の静的表現をもたらす。いくつかの例において、当該方法はさらに、集約ネットワークメトリックを使用してシミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークを出力する段階を含む。いくつかの例において、シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、ヒートマップを使用して表されている。いくつかの例において、ヒートマップは、あるロケーションのまたは関心エリアのマップ上の各ポイントにおける信号の強度を示す。

【0006】

動的ハイブリッドネットワークのスループットを最適化する方法は、動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階であって、時系列における各時間ステップにおいて移動局のメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階と、ユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数として容量需要をモデル化する段階と、少なくともスループットを含む集約ネットワークメトリックを計算する段階とを含む、段階を含み得る。当該方法は、コントローラにフィードバックを提供する段階であって、当該フィードバックは、少なくともスループットを含む、段階を含み得る。当該方法は、コントローラによって、ネットワーク内の局のロケーション、方向および伝送強度のうち１つまたはこれらの組み合わせに対する変化をもたらす段階であって、当該変化はスループットを上昇させるように構成されている、段階を含み得る。いくつかの例において、動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、実際のビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を含む。いくつかの例において、動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、シミュレート済みのビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を含む。いくつかの例において、伝送供給をモデル化する段階は、動的ハイブリッドネットワーク内の複数の局と、ハンドセット密度との間のポイント・ツー・ポイント伝送をモデル化する段階を含む。いくつかの例において、当該局は上空ビークル上に位置付けられている。いくつかの例において、上空ビークルは、移動局のメッシュネットワークを保持している上空ビークルのフリート（ｆｌｅｅｔ）のうち一部である。いくつかの例において、当該局は、自己組織化ネットワーク（ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＳＯＮ）の一部であり、別の局から受信された情報に応答してアンテナ特性を調整するように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本開示の様々な非限定的且つ非包括的な態様および特徴は、図面を参照して本明細書で以下に説明される。

【図1A】図１Ａは、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワーク内の通信局を保持し得る例示的な上空ビークルの図である。

【図1B】図１Ｂは、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワーク内の通信局を保持し得る例示的な上空ビークルの図である。

【図2】図２は、１または複数の実施形態に係る、例示的なハイブリッドネットワークの図である。

【図3A】図３Ａは、１または複数の実施形態に係る、図１Ａ～図２のシステムの一部を形成する例示的なコンピューティングシステムの簡略ブロック図である。

【図3B】図３Ｂは、１または複数の実施形態に係る、例示的な分散型コンピューティングシステムの簡略ブロック図である。

【図4】図４は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートするための例示的なモデル化フローを示す図である。

【図5A】図５Ａは、１または複数の実施形態に係る、協調されたサービスカバレッジを有する例示的な動的ハイブリッドネットワークの図である。

【図5B】図５Ｂは、１または複数の実施形態に係る、協調されたサービスカバレッジを有する例示的な動的ハイブリッドネットワークの図である。

【図6】図６は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートする方法を示すフロー図である。

【図7】図７は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークのスループットを最適化する方法を示すフロー図である。

【0008】

図面は、単なる例示の目的で、本開示の様々な例示の実施形態を示している。当業者であれば、以下の説明から、代替的な構造および方法に基づく他の例示の実施形態が、本開示の原理から逸脱することなく実装され得るとともに、これらは、本開示の範囲内に包含されることを容易に認識するであろう。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面および以下の説明は、例示としてのみ特定の実施形態を説明する。当業者であれば、本明細書に示された構造および方法の代替的な実施形態が本明細書に説明された原理から逸脱することなく採用され得ることを、以下の説明から容易に認識するであろう。ここで、いくつかの実施形態に対して詳細に参照し、その例は添付の図に示されている。

【0010】

上記および他のニーズは、開示された方法と、実行可能コードを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、フリート管理および飛行計画システムによって飛行機のフリートを派遣するシステムとによって満たされる。「上空ビークル（ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）」および「飛行機（ａｉｒｃｒａｆｔ）」という用語は、空中運動が可能な任意のタイプのビークルを指すために本明細書において区別なく使用されており、限定されることなく、高高度プラットフォーム（ＨＡＰ）、高高度長時間滞空（ＨＡＬＥ）飛行機、無人上空ビークル（ＵＡＶ）、受動的な空気より軽いビークル（例えば、成層圏を浮遊する気球、他の浮遊するまたは風で駆動されるビークル）、動力付きの空気より軽い（ｌｉｇｈｔｅｒ ｔｈａｎ ａｉｒ，ＬＴＡ）ビークル（例えば、いくつかの推進能力を有する気球および飛行船）、固定翼ビークル（例えば、ドローン、剛性カイト、グライダ）、様々なタイプの衛星、ロケット、宇宙局、および他の高高度上空ビークルを含む。

【0011】

本発明は、動的ハイブリッドネットワークの正確なモデル（すなわち、供給モデル）を需要モデルと組み合わせることによって動的ハイブリッドネットワークをシミュレートすることを対象とする。動的ハイブリッドネットワークモデルは、地上ネットワークのモデルと、ほぼ継続的に移動している上空ビークル（すなわち、ＬＴＥ対応の、または、データ接続を提供するように別様に装備された）の進化型メッシュネットワークのモデルを含む。上空ビークルのメッシュネットワークは、ネットワークの分布およびアクセス層を表し得る。各上空ビークルは、送受信機が一般的に上空ビークルの外側（例えば、中心軸から）に配向している１、２またはそれより多くの通信局を保持し得る。送受信機は、ジンバル上に枢動されて、広範囲な指向能力を提供する端末を含み得る。上空ビークルのメッシュネットワークは、可変指向能力を有する局の移動ネットワークを含む。

【0012】

動的ハイブリッドネットワークをモデル化する方法は、時系列における各時間ステップにおいて、上空ビークルのメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階と、容量需要をモデル化する段階と、スループット（例えば、メガバイト／秒でまたは時間スケールあたりの他の伝送量）とサービス提供されるユーザの数とを含む集約ネットワークメトリックを計算する段階とを含む。集約ネットワークメトリックの一部または全部は、供給がいかに良く需要と合致するかを示し得、フリート管理システムに対するフィードバックとして提供されることで、局のロケーション、方向および伝送強度を（例えば、コントローラによって）変更して、集約ネットワークメトリックを改善（例えば、スループットを需要に等しいまたはそれよりも小さく調節）し得る。

【0013】

メッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階は、あるポイントは基地局であり別のポイントはロケーション（例えば、ハンドセット密度の抽象的表現である）におけるハンドセット密度であるポイント・ツー・ポイント電波伝送容量をモデル化する段階を含み得る。メッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階はまた、ダウンリンク（すなわち、局からハンドセットへの）およびアップリンク（すなわち、ハンドセットから局への）の一方または両方を含む多局間干渉（すなわち、固定局と、移動局の現在のおよび／または予報されるロケーションとの間の干渉）をモデル化する段階を含み得る。いくつかの例において、伝送供給をモデル化する段階はさらに、各局から各ハンドセットへの個別の無線周波数伝送をモデル化する段階を含み得る。伝送供給をモデル化する段階は、複数のアンテナ特性（例えば、方向、ロケーション、周波数、信号伝送パターン（すなわち、ローブ）、信号伝送強度）に基づく場合がある。

【0014】

伝送供給モデルの出力は、時系列における各時間ステップのハンドセットメトリックあたりの信号品質（例えば、信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、基準信号受信電力（ＲＳＲＰ）、基準信号受信品質（ＲＳＲＱ））を含み得る。伝送供給モデルの別の出力は、ロケーションまたは関心エリアのマップ上の各ポイントにおける信号の強度を示すヒートマップを含み得る。

【0015】

容量需要は、ユーザ分布データおよびユーザ行動データ（例えば、匿名化された使用データ）の関数としてモデル化され得、その出力は、地理的ロケーションまたは関心エリアを表す複数のポイントにおける各ポイントにおいてハンドセットあたりの容量需要を含み得る。ユーザ行動データは、地理的に区別（例えば、１つのエリアまたは国と別のエリアまたは国とで著しく異なる）され得る。需要は、静的であってもよく、または、時間によって変動してよい（例えば、昼‐夜のサイクルを有してもよい）。

【0016】

ネットワーク内の基地局（例えば、ＬＴＥ基地局）の位置および配向における変化に起因して、上記のように伝送供給モデルが各時間ステップによって変化し得るので、結果として得られる集約ネットワークメトリックは、各時間ステップに対して計算される。

【0017】

いくつかの例において、ネットワークは、ＬＴＥネットワーク、または、同じ周波数帯域で動作する他の単一規格ネットワークであり得、ここで、隣接するＬＴＥ局は互いに干渉するであろう。いくつかの例において、各上空ビークルは複数のＬＴＥ局を収容し得る。

【0018】

［例示的システム］

【0019】

図１Ａ～１Ｂは、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワーク内の通信局を保持し得る例示的な上空ビークルシステムの図である。図１Ａにおいて、上空ビークル１２０ａの制御および操縦のためのシステム１００であって、動的ハイブリッドネットワークの通信局（例えば、通信ユニット１１１ａ、端末１１２ａ、およびネットワークの他の部分との無線通信を可能にするべくサービス提供する他のコンポーネント）を保持し得る、システム１００の図が示されている。いくつかの例において、上空ビークル１２０ａは、気球または衛星等の受動的なビークルであり得、ここで、その指向性運動のほとんどは、風および重力等の環境の力の結果である。他の例において、上空ビークル１２０ａは、能動的に推進し得る。一実施形態では、システム１００は、上空ビークル１２０ａおよび地上局１１４を備えてよい。この実施形態では、上空ビークル１２０ａは、気球１０１ａ、プレート１０２、高度制御系（ＡＣＳ）１０３ａ、接続１０４ａ、ジョイント１０５ａ、作動モジュール１０６ａ、およびペイロード１０８ａを有してよい。いくつかの例において、プレート１０２は、構造的および電気的接続およびインフラストラクチャを提供してよい。プレート１０２は、気球１０１ａの頂点に位置決めされてよく、気球１０１ａの様々な部分をともに結合するように機能してよい。他の例では、プレート１０２はまた、気球１０１ａの一部および／または層を選択的に切除する１または複数のブレードおよびアクチュエータ等の飛行中止ユニット（ｆｌｉｇｈｔ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）を含んでよい。他の例において、プレート１０２はさらに、他の電子コンポーネント（例えば、センサ、センサの一部、電源、通信ユニット）を含み得る。ＡＣＳ１０３ａは、例えば気球１０１ａに対して空気を追加および除去し、（すなわち、いくつかの例において、気球１０１ａは、その外側のより剛性シェルの内部に、膨張および収縮され得る内部バロネットを含み得る）気球１０１ａに、例えば所望の方向に移動するために成層圏風を受けるように、上昇または下降させるのに使用されるコンポーネント（例えば、ファン、バルブ、アクチュエータ等）を含む構造的および電気的接続およびインフラストラクチャを含み得る。気球１０１ａは、軽量および／または可撓性のラテックスまたはゴム材料（例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、クロロプレン）からなる気球エンベロープ、気球構造に強度および安定性を提供するための（例えば、一端がプレート１０２に、かつ他端がＡＣＳ１０３ａに取り付けられた）腱部（ｔｅｎｄｏｎ）、およびバロネットを、他の構造的コンポーネントとともに、含み得る。様々な実施形態において、気球１０１ａは、非剛性、半剛性、または剛性であり得る。

【0020】

接続１０４ａは、気球１０１ａおよび／またはＡＣＳ１０３ａを、ペイロード１０８ａを含む様々なコンポーネントに、構造的に、電気的に、および通信可能に、接続し得る。いくつかの例において、接続１０４ａは、双方向通信および電気的接続、ならびに双方向の電力接続さえ提供してよい。接続１０４ａは、ジョイント１０５ａを含んでよく、当該ジョイント１０５ａは、当該ジョイント１０５ａの上方の部分が１または複数の軸に関して枢動することを可能にする（例えば、気球１０１ａまたはペイロード１０８ａのうちのいずれかが傾動および回転することを可能にする）ように構成されている。作動モジュール１０６ａは、航空力学の改善、ソーラーパネル１０９ａを有利に配向または傾動すること、推進飛行のためにペイロード１０８ａおよび推進ユニット（例えば、図１Ｂにおけるプロペラ１０７）を方向付けること、またはペイロード１０８ａのコンポーネントを有利に方向付けること等の様々な目的でペイロード１０８ａを能動的に回転させる手段を提供してよい。

【0021】

ペイロード１０８ａは、ソーラーパネル１０９ａ、アビオニクスシャーシ（ａｖｉｏｎｉｃｓ ｃｈａｓｓｉｓ）１１０ａ、ブロードバンド通信ユニット１１１ａ、および端末１１２ａ、ならびに、動的ハイブリッドネットワーク内の通信局を有効にするための他のコンポーネントを含み得る。ソーラーパネル１０９ａは、例えばアビオニクスシャーシ１１０ａ内に収容されたバッテリまたは他のエネルギー貯蔵ユニットに提供されるソーラーエネルギーを捕捉するように構成されてよい。アビオニクスシャーシ１１０ａは、飛行コンピュータ（例えば、本明細書において説明されるようなコンピューティングデバイス３０１）、トランスポンダも、他の制御および通信インフラストラクチャ（例えば、上空ビークル１２０ａを制御するように構成された別のコンピューティングデバイスおよび／または論理回路を含むコントローラ）とともに、収容してよい。通信ユニット１１１ａは、ワイヤレスネットワークアクセス（例えば、ＬＴＥ、５Ｇを介した固定ワイヤレスブロードバンド、モノのインターネット（ＩｏＴ）ネットワーク、自由空間光ネットワークまたは他のブロードバンドネットワーク）を提供するためのハードウェアを含んでよい。端末１１２ａは、アンテナおよびジンバルまたは枢動機構（例えば、モータを含むアクチュエータを含む）に結合された１または複数の放物面反射器（例えば、皿（ｄｉｓｈ））を含んでよい。端末１１２（ａ）は、（例えば、ミリ波スペクトルまたはより高い周波数無線信号を使用して）データを長距離にわたってビーミングするために電波を受信または送信するように構成されてよい。いくつかの例において、端末１１２ａは、非常に高い帯域幅能力を有してよい。端末１１２ａは、精密な指向性能のために広範囲の枢動運動を有するように構成されてもよい。端末１１２ａは、軽量材料から作製されてもよい。

【0022】

他の例では、ペイロード１０８ａは、上空ビークル１２０ａ～ｂを所与の方向に推進するように構成され得る図１Ｂにおいて示されているようなプロペラ１０７を含む、より少数またはより多数のコンポーネントを含んでよい。さらに他の例では、ペイロード１０８ａは、上空ビークルの飛行能力に対して有益であると当該技術分野においてよく知られているさらに他のコンポーネントを含んでよい。例えば、ペイロード１０８ａは、ソーラーパネル１０９ａとは別のエネルギー捕捉ユニット（例えば、エネルギーを生成するために風によって回転されるまたは別様に作動されるように構成されたロータまたは他のブレード（図示せず））を含んでもよい。別の例では、ペイロード１０８ａは、下向きカメラおよび／またはスタートラッカ等の撮像デバイスをさらに含んでもよいし、これに結合されてもよい。さらに別の例では、ペイロード１０８ａは、例えばアビオニクスシャーシ１１０ａ内に収容されるかまたは別の方式で接続１０４ａもしくは気球１０１ａに結合された、様々なセンサ（図示せず）を含んでもよい。そのようなセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、風向計および風速計等の風速および風向センサ、温度計および測温抵抗体（すなわち、ＲＴＤ）等の温度センサ、音速センサ、音響センサ、気圧計および差圧式センサ等の圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）等の複合センサデバイス、光検出器、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）ユニット、レーダユニット、カメラ、他のイメージセンサ、ならびにそれ以外のものを含んでよい。センサのこれらの例は、限定するものとしては意図されておらず、当業者であれば、これらの記載されたセンサに加えて他のセンサまたはセンサの組み合わせが、本開示の範囲から逸脱することなく含まれ得ることを理解するであろう。

【0023】

地上局１１４は、１または複数のサーバコンピューティングデバイス１１５ａ～ｎを有してよく、１または複数のサーバコンピューティングデバイス１１５ａ～ｎは、１または複数のコンピューティングデバイス（例えば、図３Ａにおけるコンピューティングデバイス３０１）をさらに含んでよい。いくつかの例において、地上局１１４は、サーバコンピューティングデバイス１１５ａ～ｎ内に収容されているか、または別個に収容されている（例えば、コンピューティングデバイス３０１およびレポジトリ３２０を参照）かのいずれかである、１または複数のストレージシステムを含んでもよい。地上局１１４は、１または複数のネットワーク（例えば、図２における上空ビークルネットワーク２００）の様々なノードにサービス提供するデータセンタであってよい。

【0024】

図１Ｂは、上空ビークル１２０ｂの制御および操縦のためのシステム１５０の図を示している。図１Ｂにおける全ての同じ番号の要素は、上記で説明されたように、図１Ａにおけるそれらの対応する要素と同じまたは同様である（例えば、気球１０１ａおよび気球１０１ｂは、同じ機能を果たしてよく、互いと同じまたは同様に動作してよい）。いくつかの例において、気球１０１ｂは、飛行船船体または操縦可能気球を含み得る。この実施形態では、上空ビークル１２０ｂは、ペイロード１０８ｂの一部として、プロペラ１０７をさらに有し、プロペラ１０７は、上空ビークル１２０ｂを加速、減速、または方向転換するために、風力に従ってまたは風力に抗してのいずれかで、上空ビークル１２０ｂを所望の方向に、能動的に推進するように構成されてよい。この実施形態では、気球１０１ｂは、異なる航空力学特性を提供するために、気球１０１ａとは異なるような形状であってもよい。いくつかの例において、気球１０１ｂは、後方、上方、下方、または側方（すなわち、気球１０１ｂが進行している方向に対して）の面のうちの１または複数に結合された１または複数のフィン（図示せず）を含み得る。

【0025】

図１Ａ～１Ｂに示されたように、上空ビークル１２０ａ～ｂは、風の影響を大きく受ける上空ビークル、例えば、図示のような（推進能力の有無を問わない）ペイロードを保持した気球、または、滑空および／または完全推進能力を有する固定翼高高度ドローン（例えば、図２における上空ビークル２１１ｃ）であり得る。しかしながら、当業者であれば、本明細書において開示されるシステムおよび方法は、同様に様々な他のタイプの上空ビークルに適用され、かつこれらによって使用可能であり得ることを認識するであろう。

【0026】

図２は、１または複数の実施形態に係る、例示的なハイブリッドネットワークの図である。ハイブリッドネットワーク２００は、国Ａにおいて、上空ビークル２０１ａ～ｂ、ユーザデバイス２０２、および地上インフラストラクチャ２０３を含み得る。ハイブリッドネットワーク２００はまた、国Ｂにおいて、上空ビークル２１１ａ～ｃ、ユーザデバイス２１２、および地上インフラストラクチャ２１３を含み得る。ハイブリッドネットワーク２００はまた、洋上施設２１４ａ～ｃ、および少なくとも当該洋上施設２１４ａ～ｃにサービス提供する上空ビークル２１６ａ～ｂを含み得る。ハイブリッドネットワーク２００はさらに、衛星２０４およびインターネット２１０を含み得る。上空ビークル２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ、および２１６ａ～ｂは、本明細書において説明されるように、気球、他の浮遊（すなわち、空気より軽い）上空ビークル、推進式もしくは部分的推進式（すなわち、限られた時間量にわたってもしくは特定の状況下で推進駆動し、かつ他の時点もしくは他の状況下では推進駆動しない）上空ビークル、固定翼上空ビークル、または他のタイプの高高度上空ビークルを含んでよい。例えば、上空ビークル２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ、および２１６ａ～ｂは、上記で説明された上空ビークル１２０ａ～ｂと同じまたは同様であってよい。ユーザデバイス２０２および２１２は、携帯電話、タブレットコンピュータ、スマートフォン、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および／または当業者に既知の任意の他のコンピューティングデバイスを含んでよい。地上インフラストラクチャ２０３および２１３は、常時オンまたは固定ロケーションコンピューティングデバイス（すなわち、固定ブロードバンド送信を受信することが可能であるデバイス）、地上端末（例えば、地上局１１４）、タワー（例えば、セルラタワー）、および／または、当業者に既知の本明細書において説明される様々な接続モードを受信および送信するための他の任意の固定または可搬の地上インフラストラクチャを含んでよい。ユーザデバイス２０２および２１２、地上インフラストラクチャ２０３および２１３、ならびに洋上施設２１４ａ～ｃは、上空ビークル２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ、および２１６ａ～ｂに対して、また場合によっては、互いに対して、信号を受信および送信することが可能であってよい。洋上施設２１４ａ～ｃは、産業施設（例えば、ウィンドファーム、石油リグおよび油井）、商業輸送手段（例えば、コンテナ船、他の貨物船、タンカ、他の商船、フェリー、クルーズ船、他の旅客船）および他の洋上応用を含んでよい。いくつかの例において、洋上施設２１４ａ～ｃは、ハイブリッドネットワークの一部である洋上局を含み得る。

【0027】

ハイブリッドネットワーク２００は、地上インフラストラクチャ２０３と上空ビークル２０１ｂとの間、および上空ビークル２１１ｂ～ｃと地上インフラストラクチャ２１３との間で示されているように、地上対ビークル（ｇｒｏｕｎｄ－ｔｏ－ｖｅｈｉｃｌｅ）通信および接続をサポートしてよい。これらの例では、上空ビークル２０１ｂおよび２１１ｂ～ｃは各々、地上局（例えば、地上局１１４）、タワー、または、グリッド、インターネット、ブロードバンド等に接続するように構成された他の地上構造物のうちのいずれかまたは全てとデータを交換してよい。ハイブリッドネットワーク２００は、ビークル対ビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｖｅｈｉｃｌｅ）（例えば、上空ビークル２０１ａと２０１ｂとの間、上空ビークル２１１ａ～ｃの間、上空ビークル２１６ａ～ｂの間、上空ビークル２０１ｂと２１６ｂとの間、上空ビークル２１１ｂと２１６ｂとの間）、衛星対ビークル（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ－ｔｏ－ｖｅｈｉｃｌｅ）（例えば、衛星２０４と上空ビークル２０１ａ～ｂとの間、衛星２０４と上空ビークル２１６ｂとの間）、ビークル対ユーザデバイス（ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｕｓｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）（例えば、上空ビークル２０１ａとユーザデバイス２０２との間、上空ビークル２１１ａとユーザデバイス２１２との間）、およびビークル対洋上施設（ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｆａｃｉｌｉｔｙ）（例えば、上空ビークル２１６ａ～ｂのうちの一方または両方と洋上施設２１４ａ～ｃのうちの１または複数との間）の通信および接続をサポートしてもよい。いくつかの例において、地上インフラストラクチャ２０３および２１３内の地上局は、インターネットおよびコアセルラデータネットワークへの接続（例えば、ＬＴＥ ＥＰＣまたは他の通信プラットフォーム、およびソフトウェア定義ネットワークシステムへの接続）ならびにミッション制御機能の実行等の、コアネットワーク機能を提供してよい。いくつかの例において、地上インフラストラクチャ２０３および２１３はまた、ハイブリッドネットワーク内の局としてサービス提供し得るタワーを含み得る。いくつかの例において、地上対ビークル、ビークル対ビークル、および衛星対ビークルの通信および接続は、最小の地上インフラストラクチャでの接続の分散を可能にする。例えば、上空ビークル２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ、および２１６ａ～ｂは、コアネットワーク（例えば、インターネットおよびコアセルラデータネットワーク）への接続、ならびに、互いへの、ユーザデバイス２０２および２１２への、および洋上施設２１４ａ～ｃへの接続の提供の両方が可能である基地局（例えば、ＬＴＥ ｅＮｏｄｅＢ基地局）として機能してよい。したがって、上空ビークル２０１ａ～ｂおよび２１１ａ～ｃは、ハイブリッドネットワーク２００のディストリビューション層を表す。ユーザデバイス２０２および２１２は各々、上空ビークル２０１ａ～ｂおよび２１１ａ～ｃから直接セルラデータおよびインターネット接続にアクセスしてよい。

【0028】

図３Ａは、１または複数の実施形態に係る、図１Ａ～図２のシステムの一部を形成する例示的なコンピューティングシステムの簡略ブロック図である。１つの実施形態では、コンピューティングシステム３００は、コンピューティングデバイス３０１およびストレージシステム３２０を備えてよい。ストレージシステム３２０は、複数のレポジトリおよび／または他の形態のデータストレージを有してよく、また、コンピューティングデバイス３０１と通信してよい。別の実施形態では、複数のレポジトリを有し得るストレージシステム３２０は、コンピューティングデバイス３０１（図示せず）のうちの１または複数の内部に収容されてよい。いくつかの例において、ストレージシステム３２０は、状態データ、コマンド、飛行ポリシ、飛行コマンド、通信局のコマンド、および本明細書に説明された他の様々なタイプの情報を記憶し得る。この情報は、本明細書において説明される特徴のうちの一部または全部を実行するために、コンピューティングデバイス３０１または図１Ａ～１Ｂにおけるサーバコンピューティングデバイス１１５ａ～ｎ等の１または複数のコンピューティングデバイスによって取得または別の方式でアクセスされてよい。ストレージシステム３２０は、ハードドライブ、メモリカード、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ、書き込み可能メモリ、およびリードオンリメモリ等の任意のタイプのコンピュータストレージを含んでよい。加えて、ストレージシステム３２０は、データが複数の異なるストレージデバイス上に記憶される分散型ストレージシステムを含んでよく、当該複数の異なるストレージデバイスは、（例えば、図３Ｂにおけるシステム４００等の分散型コンピューティングシステムにおいて）同じまたは異なる地理的ロケーションに物理的に位置し得る。ストレージシステム３２０は、有線接続および／またはワイヤレス接続を使用して、直接コンピューティングデバイス３０１にネットワーク接続されてよい。そのようなネットワークは、短距離通信プロトコル、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＬＥ、インターネット、ワールドワイドウェブ、イントラネット、仮想プライベートネットワーク、ワイドエリアネットワーク、ローカルネットワーク、１または複数の会社に独自の通信プロトコルを使用したプライベートネットワーク、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＷｉＦｉおよびＨＴＴＰ、ならびに前述のものの様々な組み合わせを含む、様々な構成およびプロトコルを含んでよい。そのような通信は、モデムおよびワイヤレスインターフェース等の、他のコンピューティングデバイスに対してデータを送信することが可能な任意のデバイスによって促進されてよい。

【0029】

コンピューティングデバイス３０１は、メモリ３０２を有してもよい。メモリ３０２は、データベース３１４およびアプリケーション３１６を記憶するように構成されたストレージシステムを含んでよい。アプリケーション３１６は、プロセッサ３０４によって実行されると、コンピューティングデバイス３０１に、本明細書において説明されるように、様々な段階および／または機能を実行させる命令を含んでよい。アプリケーション３１６は、ユーザインタフェース３１８（例えば、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ））を生成する命令をさらに含む。データベース３１４は、他のタイプのデータの中でもとりわけ、ニューラルネットワーク（例えば、本明細書において説明されるように、飛行ポリシのエンコード）および風パターンに関するデータ、天気予報、上空ビークル（例えば、上空ビークル１２０ａ～ｂ、２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ）の過去および現在のロケーション、センサデータ、マップ情報、航空交通情報（ａｉｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を含む、様々なアルゴリズムおよび／またはデータを記憶してよい。メモリ３０２は、データおよび／またはプロセッサ３０４によって実行されるソフトウェアを記憶する任意の非一時的コンピュータ可読記憶媒体、および／またはコンピューティングデバイス３０１の動作を制御するためにプロセッサ３０４によってアクセスされ得る情報を記憶するのに使用され得る任意の他の媒体を含んでよい。

【0030】

コンピューティングデバイス３０１は、ディスプレイ３０６、ネットワークインタフェース３０８、入力デバイス３１０、および／または出力モジュール３１２をさらに有してよい。ディスプレイ３０６は、それを介してコンピューティングデバイス３０１がデータを出力および／または表示し得る任意のディスプレイデバイスであってよい。ネットワークインタフェース３０８は、上記で説明された有線およびワイヤレス短距離通信プロトコル、ならびにセルラデータネットワーク、衛星ネットワーク、自由空間光ネットワーク、および／またはインターネットのうちの任意のものを使用してネットワークに接続するように構成されてよい。入力デバイス３１０は、マウス、キーボード、タッチスクリーン、音声インターフェース、および／またはそれを介してユーザがコンピューティングデバイス３０１とインタラクトし得る任意のまたは他のハンドヘルドコントローラまたはデバイスまたはインターフェースであってよい。出力モジュール３１２は、バス、ポート、および／またはそれを介してコンピューティングデバイス３０１が他のデバイスおよび／または周辺機器に接続し、および／またはこれらにデータを出力し得る他のインターフェースであってよい。

【0031】

いくつかの例において、コンピューティングデバイス３０１は、上空ビークル（例えば、上空ビークル１２０ａ～ｂ、２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃ）から遠隔に位置してよく、ネットワークを介して、上空ビークル、またはアビオニクスシャーシ１１０ａ～ｂ内に収容され得るようなその制御インフラストラクチャと通信し、および／またはその動作を制御してよい。１つの実施形態では、コンピューティングデバイス３０１は、（例えば本明細書において説明されるように分散型コンピューティングシステムを稼働するように構成された）データセンタまたは他の制御施設であり、ネットワークを介して、アビオニクスシャーシ１１０ａ～ｂ内に収容されたコントローラおよび／または飛行コンピュータと通信してよい。本明細書において説明されるように、システム３００、および特にコンピューティングデバイス３０１は、上空ビークルを、所望の進行方向に沿って、またはターゲットロケーションの所望の半径内に移動させるために、風予報および天気予報に基づいて当該上空ビークルについての飛行経路または進路を計画するのに使用されてよい。システム３００の様々な構成が構想され、以下で説明されるプロセスの様々な段階および／または機能は、システム３００の様々なデバイスの間で共有されてもよいし、特定のデバイスに割り当てられてもよい。

【0032】

図３Ｂは、１または複数の実施形態に係る、例示的な分散型コンピューティングシステムの簡略ブロック図である。システム３５０は、２またはそれより多くのコンピューティングデバイス３０１ａ～ｎを含み得る。いくつかの例において、３０１ａ～ｎの各々は、それぞれ、プロセッサ３０４ａ～ｎのうちの１または複数、および、それぞれ、メモリ３０２ａ～ｎのうちの１または複数を有してよい。プロセッサ３０４ａ～ｎは、上記で説明されたように、図３Ａにおけるプロセッサ３０４と同様に機能してよい。メモリ３０２ａ～ｎは、上記で説明されたように、図３Ａにおけるメモリ３０２と同様に機能してよい。

【0033】

図４は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートするための例示的なモデル化フローを示す図である。ダイアグラム４００は、ネットワーク供給（例えば、サービスカバレッジ）がいかに良く需要と合致するかを示す集約ネットワークメトリック４２４（例えば、スループット、サービス提供されるユーザの数）を提供することを含む、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートすることを行うように構成されたネットワークサービスシミュレータ４０２を含む。ネットワークサービスシミュレータ４０２は、本明細書に説明されたコンピューティングシステム（例えば、分散型または別様のもの）のうちいずれかを使用して実装され得、様々なレベルの抽象化でネットワーク供給をモデル化するように構成されている。例えば、伝送モデル４０８は、局４１０からハンドセット４１２への信号伝送をモデル化するように構成され得る。いくつかの例において、局４１０は、動的ハイブリッドネットワーク内のあらゆる局を含み得る。他の例において、局４１０は、動的ハイブリッドネットワーク内の局のサブセット（例えば、関心のある地理的エリア（例えば、国または国のセット、領域、諸島、水域）に位置付けられたまたはその近くの局、関心のある地理的エリアまたはユーザのグループにサービスを提供する局（例えば、国または国のセット、領域、諸島、または水域内の）、所与の通信規格またはプロトコルによって通信する局、特性および／または能力の所与のセットを有する局）を含み得る。局４１０のモデルはまた、伝送の方向、伝送周波数、信号伝送カバレッジ（すなわち、強度およびパターン）、ロケーション（例えば、緯度‐経度、ＧＰＳロケーション）、および他の特性を含む、複数のアンテナ特性を考慮し得る。

【0034】

いくつかの例において、ハンドセット４１２は、ハイブリッドネットワークによってサービス提供されているまたは潜在的にサービス提供されるエリア内の全ての既存のハンドセットを含み得る。他の例において、ハンドセット４１２は、ハイブリッドネットワークによってサービス提供されているまたは潜在的にサービス提供されるエリア内の既存のハンドセットのサブセット（例えば、ロケーション（例えば、ネットワーク内の複数の局によって三角測量された、動的ハイブリッドネットワーク内の局のサブセットのサービス領域に近接したまたはその内部にあるＧＰＳロケーション）、ユーザ情報、ハンドセットのハードウェアまたはソフトウェア特性（例えば、所与の規格またはプロトコルに対して有効にされた、所与のアプリケーションがインストールされた、所与のハードウェアコンポーネントおよび／または構成がインストールされた、所与の動作システムがインストールされた）のうち１つまたはそれらの組み合わせに基づいて選択された）を含み得る。伝送モデル４０８に基づいて、ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６は、ハンドセット密度（すなわち、別のポイント）から局（すなわち、１つのポイント）への伝送の速度、量、または、他の測定もしくは外挿に基づいて導出され得る。ハンドセット密度は、ロケーション（例えば、局を含むまたはそれに近接している）におけるハンドセット密度の抽象的表現を含み得る。ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６は、例えば、伝送モデル４０８に設けられた可能性がある制限に依存して、世界規模またはそのサブセット（例えば、国、大陸、領域、諸島）を表し得る。多局間干渉４０４は、ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６に基づいてモデル化され得、固定局（例えば、図２における地上インフラストラクチャ２０３および２１３）、半固定局（例えば、図２における比較的固定された洋上施設２１４ａ～２１４ｂ上の洋上局）、および、移動局（例えば、図１Ａ～１Ｂにおける上空ビークル１２０ａ～ｂ、図２における２０１ａ～ｂ、２１１ａ～ｃおよび２１６ａ～ｂ、図２における洋上施設２１４ｃなど上で保持され得る）の現在のおよび／または予報されたロケーションの間で干渉のモデルを提供すし得る。多局間干渉４０４は、ハンドセットメトリック（例えば、ＳＩＮＲ、ＲＳＳＩ、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱまたは他のメトリック）あたりの信号品質４２０を含む伝送供給モデル４０３をシミュレートするのに使用され得る。いくつかの例において、伝送供給モデル４０３をシミュレートすることは、ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６と多局間干渉４０４とのうちの一方または両方に基づいて、時間の経過に応じて実際のシミュレート済みの移動局のロケーションに対して（例えば、実際のシミュレート済みのビークル軌道に基づいて）回帰分析を実行することを含み得る。他の例において、伝送供給モデル４０３をシミュレートすることは、ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６と多局間干渉４０４とのうちの一方または両方を、１または複数の伝送供給メトリック（例えば、ハンドセットメトリックあたりの信号品質４２０）を決定するために訓練された機械学習モデルに提供することを含み得る。いくつかの例において、多局間干渉４０４は、モデル化されたハイブリッドネットワーク内の局（例えば、局４１０）の実際のアンテナ特性を組み込むかまたは考慮する場合がある。他の例において、多局間干渉４０４は、局（例えば、局４１０）の平均、推定されたまたは想定されたアンテナ特性に基づき得、実際のアンテナ特性は、ハンドセットメトリックあたりの信号品質４２０を生成するために、伝送供給モデル４０３をシミュレートする際に考慮または再考され得る。伝送供給モデル４０３は、時系列における各時間ステップにおいてシミュレートされ、複数の移動局（例えば、上空ビークルによって保持されているメッシュネットワーク）を含む動的ハイブリッドネットワークにわたる伝送供給の図示を提供し得る。

【0035】

需要モデル４１４は、ユーザ分布４１６のデータおよびユーザ行動４１８のデータ（例えば、匿名化された使用データ）に基づいて生成され得る。需要モデル４１４は、ハンドセットあたりの容量需要４２２を出力するように構成され得る（例えば、地理的ロケーションまたは関心エリアを表す複数のポイントにおける各ポイントにおいて）。ユーザ行動４１８は、地理的に区別（例えば、１つのエリアまたは国と別のエリアまたは国とで著しく異なる）され得る。需要モデル４１４は、需要の静的スナップショットを表し得（例えば、所与の時間において、全体的にまたは所与のロケーションについてのいずれかで）、または、時間によって変動し得る（例えば、ユーザ分布４１６および／またはユーザ行動４１８のデータに対する周期的またはアドホック更新に基づいて更新された、昼‐夜、平日‐週末、または他の周期的サイクル）。

【0036】

需要モデル４１４は、ハンドセットあたりの容量需要４２２であって、伝送供給モデル４０３から出力された伝送供給メトリック（例えば、ハンドセットあたりの信号品質４２０）と組み合わされて、集約ネットワークメトリック４２４を生成し得る、容量需要を出力し得る。いくつかの例において、集約ネットワークメトリック４２４は、スループット値、サービス提供されているユーザの数、および、ネットワーク供給（例えば、ブロードバンドおよび／またはセルラサービスカバレッジ）が需要といかに良く合致しているかの他の指標のうちの１または複数を含み得る。いくつかの例において、集約ネットワークメトリック４２４は、需要モデル４１４が、ハンドセットあたりの容量需要４２２の静的または循環的表現（すなわち、リアルタイムで更新されていないまたは現在のもしくは直近のユーザ分布４１６データおよび／またはユーザ行動４１８データを使用していない）を表す場合であっても、メッシュネットワーク内の移動局の更新された現在のまたは最も直近のロケーションおよびアンテナ特性に基づいて、リフレッシュされた伝送供給モデル４０３に基づいて時系列における各時間ステップにおいてリフレッシュされ得る。いくつかの例において、実際のまたはモデル化された需要に対する伝送モデル４０８を調整する自己無撞着ループは、ハンドセットあたりの容量需要４２２を伝送モデル４０８に戻すように提供することによって実装され得、その結果、局４１０の負荷率は、ハンドセットあたりの容量需要４２２に基づく局４１０の実際の容量供給と、局４１０の絶対最大容量との間の比として計算され得る。いくつかの例において、供給された容量は、絶対最大容量によって、または、需要モデル４１４（例えば、ユーザ需要モデル）によって要求された需要によって、制限され得る。局４１０の供給された容量（すなわち、出力電力）が動的であり、需要モデル４１４からの更新された出力に従って調整された場合、伝送モデル４０８は変化し、したがって、ポイント・ツー・ポイント伝送モデル４０６および多局間干渉４０４における調整をもたらし得る。需要モデル４１４からのこのフィードバックは、直接または間接的に（例えば、集約ネットワークメトリック４２４の一部として）提供され得る。

【0037】

いくつかの例において、集約ネットワークメトリック４２４は、飛行４２６（すなわち、局４１０のネットワーク内の１または複数移動局を保持した飛行中の上空ビークルのフリートにおける上空ビークルの）に提供されるおよび／またはそれに影響を与える場合がある。例えば、集約ネットワークメトリック４２４は、飛行コントローラによって使用され、スループットを改善させるべく飛行４２６のうちの１または複数に変化（例えば、局を保持したビークルの軌道を変化させる、伝送の方向を変化させる、伝送強度を変化させる）を起こし得る。他の局特性のうち、更新された測位、指向性、伝送強度は、（例えば、局４１０に変化を提供する）伝送モデル４０８にフィードバックされる場合もある。

【0038】

図５Ａ～５Ｂは、１または複数の実施形態に係る、協調されたサービスカバレッジを有する例示的な動的ハイブリッドネットワークの図である。図５Ａにおいて、ネットワーク５００は、複数の例示的な上空ビークル５０２～５１２であって、その各々が、地上または他のタイプの地上局上のタワーを含み得る固定局５２０～５３０のグループに隣接する且つそれらによってサービス提供されていないエリアに対してサービスを提供するメッシュネットワークを含む複数の移動局（例えば、上空ビークル５０４上の局５１４ａ～ｄ）を保持している、複数の例示的な上空ビークル５０２～５１２を示している。いくつかの例において、固定局５２０～５３０は、示されたように、２つの方向において電波を伝送および受信するように構成され得る。他の例において、固定局５２０～５３０は、３またはそれより多くの方向において電波を伝送および受信するように構成され得る。

【0039】

点線のローブは、上空ビークル５０２～５１２の各々の上の移動局の各々の伝送パターンを示す。いくつかの例において、上空ビークル５０２～５１２は、メトリック（例えば、集約ネットワークメトリック４２４）に基づいて最適化されたパターンでまたは軌道で移動する（例えば、風によって運ばれるために上下に移動するまたは所与の高度にとどまる）ことを上空ビークル５０２～５１２にさせるように構成された制御およびナビゲーションシステムからのコマンド、および／または、上空ビークル５０２～５１２上の移動局のメッシュネットワークと固定局５２０～５３０とを含む動的ハイブリッドネットワークの伝送供給および需要モデルのマップを受信し得る。そのため、いくつかの例において、上空ビークル５０２～５１２のうちの１または複数は、高度が変動し得る。

【0040】

示されたように、上空ビークル５０２～５１２上の１または複数の局は、所望領域内のカバレッジを最適化するために、指向性のばらつきを有し得る（例えば、上空ビークル５０２～５０８上の局は、各隣接局からおよそ９０度の各それぞれのビークルから外側に直接大きく配向しており、一方、上空ビークル５１０～５１２上の局は、各隣接局から９０度より大きいまたはより小さい角度の方向において配向しているジンバルを示している）。

【0041】

図５Ａにおける移動局は、大きく一様な伝送容量（例えば、全てが完全に動力を供給されている、または、全てが同じまたは同様の閾値に動力を供給されている）を有するものとして示されている。いくつかの例において、図５Ｂに示されたように、ばらつきは移動局の伝送方向に存在するのみならず、伝送容量（すなわち、強度）にも存在し得る。ネットワーク５５０は、上空ビークル５５２～５５８上の移動局（例えば、局５６８ａ～ｂ，５７０ａ～ｆ）のメッシュネットワークを含み、疎に位置付けられた固定局５６２～５６６（例えば、密集した地上インフラストラクチャを構築するのに貢献しない地形を有するエリアに位置付けられた）を補完するためのサービスを提供する。本明細書に説明された動的ハイブリッドネットワークモデルは、移動局による干渉を回避すべく、固定局５６２～５６６のカバレッジをモデル化することを含み得る。いくつかの例において、様々な要因（例えば、干渉、需要モデル（例えば、需要モデル４１４）によって示されたサービス領域内の高いまたは低い需要のポケット、境界（例えば、圏内エリア（例えば、領域、国、州、独立国）と、圏外エリア、制限エリアのエッジまたはバッファゾーンとの間の）への近接性を最小化する）に起因して、各局の伝送強度は、より高く、より低く、オンオフ調整（例えば、遠隔で制御される、または、需要入力に基づいて自己調整される）され得る。ネットワーク５５０内の移動局の各々は、選択的にオフにされ、伝送強度が調整され、方向が変更される場合がある。

【0042】

いくつかの例において、ネットワーク５００および５５０内の局は、自己組織化ネットワーク（ＳＯＮ）を形成し得、ここで、それらは、それらのロケーション、伝送強度、供給および需要モデルからの出力、および他の情報を互いに通信し得、それに応答して、それらの自らのアンテナ特性を調整し、サービス提供するユーザの数を最大化する。

【0043】

［例示的な方法］

【0044】

図６は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークをシミュレートする方法を示すフロー図である。方法６００は、段階６０２において、時系列における各時間ステップにおいて、飛行中の複数の上空ビークル上の複数の移動局のメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階から開始し、当該段階はポイント・ツー・ポイント電波伝送容量をモデル化する段階を含む、段階を含み得る。いくつかの例において、動的ハイブリッドネットワークは、メッシュネットワークと、１または複数の固定局とを含み得る。いくつかの例において、メッシュネットワークの伝送供給は、１または複数の固定局の伝送供給に対してモデル化され得る。複数の上空ビークルは、１より多くのタイプの上空ビークル（すなわち、異種のフリート）、または、１つのタイプの上空ビークル（すなわち、同種のフリート）を含み得る。いくつかの例において、メッシュネットワークは、ＬＴＥ局の同種ネットワークを含み得る。他の例において、メッシュネットワークは、２またはそれより多くのタイプの局の異種ネットワークを含み得る。いくつかの例において、伝送供給は、ポイント・ツー・ポイント電波伝送容量に基づき得る複数の移動局のメッシュネットワーク間の多局間干渉のモデルに基づいてモデル化され得る。いくつかの例において、多局間干渉のモデルはまた、メッシュネットワークと１または複数の固定局との間の干渉を考慮し得る。

【0045】

容量需要は、段階６０４においてユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数としてモデル化され得る。いくつかの例において、容量需要モデルは、ハンドセットあたりの容量需要の静的または循環的、抽象的表現（すなわち、リアルタイムで更新されていない、または、現在のまたは直近のユーザ分布データおよび／またはユーザ行動データを使用していない）を表し得る。各時間ステップにおいて、集約ネットワークメトリックは段階６０６において計算され得、集約ネットワークメトリックは少なくともスループットを含んでいる。集約ネットワークメトリックは、サービス提供されているユーザの数、または、ネットワーク需要がネットワーク供給によってどのように満たされているかの他の指標の観点で表現されることもできる。いくつかの例において、集約ネットワークメトリックは、伝送供給をモデル化する段階からのハンドセット出力あたりの信号品質と、容量需要をモデル化する段階からのハンドセット出力あたりの容量需要とに基づき得る。集約ネットワークメトリックは、時系列における各時間ステップにおいて、メッシュネットワーク内の移動局の更新された現在のまたは最も直近のロケーションとアンテナ特性とに基づいたリフレッシュされた伝送供給モデルに基づいて、リフレッシュされ得る。

【0046】

いくつかの例において、シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、集約ネットワークメトリックを使用して出力され得、当該シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、ヒートマップ、チャート、スプレッドシート、テーブル、リスト、または他の視覚的表現を使用して表される。いくつかの例において、シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、一連の静的出力を使用して表され得る。他の例において、シミュレート済みの動的ハイブリッドネットワークは、動的（すなわち、時間とともに変化する）および／または対話型マップまたは他の視覚的インターフェースで表され得る。

【0047】

図７は、１または複数の実施形態に係る、動的ハイブリッドネットワークのスループットを最適化する方法を示すフロー図である。方法７００は、段階７０２において動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階から開始し、当該段階７０２は、時系列における各時間ステップにおいて移動局のメッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階と、ユーザ分布データおよびユーザ行動データの関数として容量需要をモデル化する段階と、少なくともスループットを含む集約ネットワークメトリックを計算する段階とを含み得る。いくつかの例において、動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、実際のビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を含み得る。他の例において、動的ハイブリッドネットワークをモデル化する段階は、シミュレート済みのビークル軌道から、一連のロケーションにわたって回帰分析を実行する段階を含み得る。上記のように、メッシュネットワークの伝送供給をモデル化する段階は、メッシュネットワーク内の複数の移動局と、ハンドセット密度との間のポイント・ツー・ポイント伝送をモデル化する段階を含み得る。そのような移動局は、上空ビークルのフリートの一部であり得る上空ビークルによって保持され得、る。

【0048】

フィードバックは段階７０４においてコントローラに提供され得、当該コントローラは、上空ビークルおよび移動局のうちの一方または両方、またはそれらの１または複数のコンポーネントにコマンドを提供するように構成されている。当該コントローラは、段階７０６において、ネットワーク内の局のロケーション、方向および伝送強度のうち１つまたはこれらの組み合わせに対する変化をもたらし得、当該変化はスループットを上昇させるように構成されている。いくつかの例において、コントローラはまた、他のアンテナ特性に対する変化をもたらし得る。さらに他の例において、別のコントローラは、フィードバックに応答して上空ビークルを操縦することも行うように構成され得る。いくつかの例において、メッシュネットワーク内の移動局のうちの１または複数は、自己組織化ネットワーク（ＳＯＮ）を形成し得、各局は、別の局から受信された情報に応答してアンテナ特性を調整するように構成されている。いくつかの例において、コントローラは、シャットオフし、伝送強度を低減するように構成されていてもよく、または、他のルールまたはパラメータ（例えば、制限ゾーン（すなわち、飛行禁止ゾーン（ｎｏ－ｆｌｙ ｚｏｎｅ））、ネットワーク圏外の領域または国などに向かって移動または近接する等、最優先の考慮事項）を考慮したフィードバックに基づいて局の特性を別様に構成または変更するように構成されていてもよい。

【0049】

具体例が上記で提供されたが、本発明は、応用に依存して、多種多様な入力、閾値、範囲、および他の因子を用いて適用することができることが理解される。例えば、上記で提供された時間フレームおよび範囲は例示であるが、当業者であれば、これらの時間フレームおよび範囲は、実装に依存して、変動するか、またはさらには動的かつ変数であってよいことを理解するであろう。

【0050】

当業者であれば理解するように、多数の変形が、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される本発明の範囲から全て逸脱することなく、開示された実施形態において行われ得る。特徴および要素が特定の組み合わせで説明されているが、各特徴または要素は、他の特徴および要素を伴わずに単独で使用することもできるし、他の特徴および要素の有無を問わず様々な組み合わせで使用することもできることが留意されるべきである。提供された方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読記憶媒体において有形に具現化されたコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアにおいて実装されてよい。

【0051】

コンピュータ可読記憶媒体の例としては、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、磁気媒体、例えば内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスク、光磁気媒体、ならびに光媒体、例えばＣＤ－ＲＯＭディスクが挙げられる。

【0052】

好適なプロセッサは、例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来的なプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連付けられた１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、任意の他のタイプの集積回路（ＩＣ）、ステートマシン、またはこれらの任意の組み合わせを含む。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】