特許 7481092 バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用した非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのためのモバイルルーティング

(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】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用した非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのためのモバイルルーティング

(51)【国際特許分類】

   H04L 45/02 20220101AFI20240501BHJP

   H04L 41/40 20220101ALI20240501BHJP

   H04B 7/195 20060101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

H04L45/02

H04L41/40

H04B7/195

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019069782

(22)【出願日】2019-04-01

(65)【公開番号】P2019205156

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】15/942,311

(32)【優先日】2018-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スコット， ジェームズ ピー．

【審査官】中川 幸洋

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００９２０２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Markus Werner，A Dynamic Routing Concept for ATM-Based Satellite Personal Communication Networks，IEEE Journal on Selected Areas in Communications，1997年10月

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ４５／０２

Ｈ０４Ｌ ４１／４０

Ｈ０４Ｂ ７／１９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛星システムをルーティングするための方法であって、
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、任意の所与の時間間隔で関連するまたは接続される衛星のグラフを展開することにより作成される複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）（１１０）の各々について複数のルーティンググラフ（１２０）を生成することであって、前記ＶＲＡ（１１０）の各々が、地球上の特定の地理的領域をカバーし、その結果、前記複数のＶＲＡ（１１０）が一緒に地球上の特定の地理的領域をカバーし、
前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、異なる期間に対するものであり、
前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）に関連する前記ＶＲＡ（１１０）に関連するゲートウェイ（１３０）と、前記ルーティンググラフ（１２０）に関連する期間中に互いのビュー及び前記ゲートウェイ（１３０）のビュー内にある衛星とを含み、前記ルーティンググラフ（１２０）内の衛星は、衛星間を接続するために使用される接続性リンクである線を介して接続され、前記ＶＲＡ（１１０）は、前記ゲートウェイ（１３０）間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して互いに接続され、かつ前記ＶＲＡ（１１０）の隣接する衛星間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して互いに接続される、複数のルーティンググラフ（１２０）を生成することと、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、前記ルーティンググラフ（１２０）の各々について少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を生成することであって、前記タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々が、前記タイムスライスされたグラフ（２２０）に関連する前記ルーティンググラフ（１２０）上にある前記衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示す、少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を生成することと、
各前記期間中、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対して前記タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々に従って、前記衛星の間の接続性を確立することと、
各前記期間中、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、前記ＶＲＡ（１１０）の各々の前記ゲートウェイ（１３０）に関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）上の前記衛星に割り当てることと
を含む方法。

【請求項2】

前記衛星システム内のすべての通信に、インターネットプロトコル（ＩＰ）が利用される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの端末と前記衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
前記方法が、各前記期間中に、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、前記少なくとも１つの端末と前記衛星との間の接続性を確立することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの端末が、静止型又は移動型のうちの１つである、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つの端末が、ベースバンドモデムと、地上アンテナ、空中アンテナ、又は海洋アンテナのうちの少なくとも１つとを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と前記衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
前記方法が、各前記期間中、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、前記少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と前記衛星との間の接続性を確立することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）（１４０）に位置する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記ゲートウェイ（１３０）の各々が、衛星地上局に関連する地上アンテナを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記衛星の各々が、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星、中地球軌道（ＭＥＯ）衛星、又は静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星のうちの１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記衛星の各々が、極軌道又は傾斜軌道のうちの１つにある、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

衛星システムであって、
複数の衛星と、
任意の所与の時間間隔で関連するまたは接続される衛星のグラフを展開することにより作成される複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）（１１０）の各々に対する複数のルーティンググラフ（１２０）を生成するように構成された少なくとも１つのプロセッサ（１４０）であって、前記ＶＲＡ（１１０）の各々が、地球上の特定の地理的領域をカバーし、その結果、前記複数のＶＲＡ（１１０）が一緒に地球上の特定の地理的領域をカバーする、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）
を含み、
前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、異なる期間に対するものであり、
前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）と関連する前記ＶＲＡ（１１０）と関連するそれぞれのゲートウェイ（１３０）と、前記ルーティンググラフ（１２０）に関連する期間中に互いのビュー及び前記ゲートウェイ（１３０）のビュー内にある衛星とを含み、前記ルーティンググラフ（１２０）内の衛星は、衛星間を接続するために使用される接続性リンクである線を介して接続され、前記ＶＲＡ（１１０）は、前記ゲートウェイ（１３０）間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して互いに接続され、かつ前記ＶＲＡ（１１０）の隣接する衛星間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して互いに接続され、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、前記ルーティンググラフ（１２０）の各々に対して少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を生成するように構成され、前記タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々が、前記タイムスライスされたグラフ（２２０）に関連する前記ルーティンググラフ（１２０）上にある前記衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示し、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、各前記期間中、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対して前記タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々に従って、前記衛星の間の接続性を確立するように構成され、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、各前記期間中、前記ＶＲＡ（１１０）の各々の前記ゲートウェイ（１３０）に関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）上の前記衛星に割り当てる、衛星システム。

【請求項12】

前記衛星システム内のすべての通信に、インターネットプロトコル（ＩＰ）が利用される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの端末と前記衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
各前記期間中、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、前記少なくとも１つの端末と前記衛星との間の通信を確立するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記ルーティンググラフ（１２０）の各々が、前記ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と前記衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
各前記期間中、前記少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、前記期間にわたって前記ＶＲＡ（１１０）の各々に対する前記ルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、前記少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と前記衛星との間の接続性を確立するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

前記衛星システムは、前記ゲートウェイ（１３０）の各々が、前記ゲートウェイ（１３０）に関連するＶＲＡ（１１０）内の衛星に対するバーチャルＩＰルータインスタンスをホストする透過システムであり、
前記衛星システムが、前記衛星の各々の各ペイロードがＩＰルータを含むことをシミュレートするように動作する、請求項１１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モバイル衛星システムにおけるトラフィックのルーティングに関する。特に、本開示は、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用した非静止軌道（ＮＧＳＯ）モバイルシステムのためのパケットトラフィックのルーティングに関する。

【背景技術】

【0002】

非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムは、静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星に対して高速で地球全域を掃引する低地球軌道（ＬＥＯ）又は中地球軌道（ＭＥＯ）の衛星のコンステレーションを用いる。したがって、ＮＧＳＯシステムは、ＧＥＯシステムよりもはるかに多数の端末（例えば、地上アンテナ）ハンドオーバをサポートすることを必要とする。加えて、端末のハンドオーバが端末のモビリティによってのみ引き起こされるＧＥＯシステム（例えば、ビームハンドオーバ）とは異なり、ＮＧＳＯシステムは、衛星間ハンドオーバ（衛星の動き、地球の自転、及び／又は経路最適化による）、ゲートウェイ間ハンドオーバ（地球の自転、ユーザ端末のモビリティ、及び／又は経路最適化による）、リンクハンドオーバ（リンク停止による、ノード及び／又はリンクの障害による）、並びにビームハンドオーバ（衛星の動き、地球の自転、ビームの偏り、及び／又はユーザ端末のモビリティによる）を含むがこれに限定されない複数のタイプのハンドオーバを必ずサポートしなければならない。

【0003】

ＮＧＳＯシステムをルーティングするための現在のソリューションは、搭載狭帯域インターネットプロトコル（ＩＰ）ルータ（すなわち衛星に搭載されたルータ）を使用したリンクステートルーティングを用いる。この手法は、リアルタイムルーティング及び転送決定を行うために、搭載ルータが隣接するルータとのリンクを確立及び維持し、実行時にリンクステートデータベースの同期を確立及び維持し、実行時にデータパケットを変調／復調及び検査することを意味する。そのため、衛星ネットワーク全体のルーティングは、ハンドオーバイベントがあるたびにリアルタイムで更新される必要がある。各ハンドオーバイベントに対してネットワーク全体を更新しなければならず、かつＮＧＳＯシステムの接続性が絶えず変化しているので、ネットワーク管理システムは、ルーティングの各更新に対して多数の計算を実行しなければならない。リンクステートルーティングの拡張性の問題により、この手法は、数百の衛星と関連リンクを超えて拡張することはない。更に、この手法は、ユーザ端末のハンドオーバ要件に対処するための高性能な又は拡張可能なソリューションを提供することはない。したがって、大きなＮＧＳＯ衛星コンステレーションの拡張性、並びにユーザ端末のハンドオーバ要件への準拠を可能にする、改善されたルーティング技法が必要とされる。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用する非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのモバイルルーティングのための方法、システム、及び装置に関する。１つ又は複数の実施形態では、衛星システムをルーティングするための方法は、少なくとも１つのプロセッサによって、複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）の各々について、ルーティンググラフと称される複数の接続グラフを生成することを含む。ルーティンググラフ上の頂点（又はノード）は、衛星、地上ゲートウェイ、端末（例えば、ユーザ端末、航空端末、及び／若しくは海上端末）、並びに／又は地上セルラーアンテナ／基地局を示す。そして、ルーティンググラフ上のエッジ（すなわち、ノード間を接続するためのノード間の線、又はリンク）は、衛星を軌道面又はコンステレーション内又はそれらを横切って衛星と相互接続するために使用されるリンク、端末を有する衛星、地上セルラーアンテナ／基地局を有する衛星、ＶＲＡの地上ゲートウェイを有する衛星、又はそれらの任意の他の組み合わせを示す。１つ又は複数の実施形態では、各ＶＲＡに対するルーティンググラフの各々は、異なる期間に対するものである。少なくとも１つの実施形態では、ＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々が、ルーティンググラフに関連するＶＲＡに関連するゲートウェイと、ルーティンググラフに関連する期間中に互いのビュー及びゲートウェイのビュー内にある衛星とを含む。方法は、少なくとも１つのプロセッサによって、ルーティンググラフの各々について少なくとも１つのタイムスライスされたグラフを生成することを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、タイムスライスされたグラフの各々は、タイムスライスされたグラフに関連付けられたルーティンググラフ上にある衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示す。更に、方法は、各期間に、少なくとも１つのプロセッサによって、期間にわたってＶＲＡの各々に対してタイムスライスされたグラフの各々に従って衛星の間の接続性を確立することを含む。

【0005】

１つ又は複数の実施形態では、方法は、各期間中、少なくとも１つのプロセッサによって、各ＶＲＡのゲートウェイに関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、その期間にわたって各ＶＲＡのルーティンググラフ上のノードに割り当てることを更に含む。いくつかの実施形態では、衛星システム内のすべての通信に、インターネットプロトコル（ＩＰ）が利用される。

【0006】

少なくとも１つの実施形態では、ルーティンググラフの各々は、ルーティンググラフ上にある少なくとも１つの端末と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示す。いくつかの実施形態では、方法は、各期間中、少なくとも１つのプロセッサによって、期間にわたってＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々に従って、少なくとも１つの端末と衛星との間の接続性を確立することを更に含む。

【0007】

１つ又は複数の実施形態では、少なくとも１つの端末は、静止型又は移動型のうちの１つである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの端末は、ベースバンドモデムと、地上アンテナ、空中アンテナ、又は海洋アンテナのうちの少なくとも１つとを含む。
少なくとも１つの実施形態では、ルーティンググラフの各々は、少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と、ルーティンググラフ上にある衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示す。いくつかの実施形態では、方法は、各期間中、少なくとも１つのプロセッサによって、期間にわたってＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々に従って、少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と衛星との間の接続性を確立することを更に含む。

【0008】

少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）に位置する。いくつかの実施形態では、ゲートウェイの各々は、衛星地上局に関連する地上アンテナを含む。

【0009】

１つ又は複数の実施形態では、衛星の各々が、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星、中地球軌道（ＭＥＯ）衛星、又は静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星である。いくつかの実施形態では、衛星の各々は、極軌道又は傾斜軌道のうちの１つにある。

【0010】

少なくとも１つの実施形態では、衛星システムは、複数の衛星と複数のゲートウェイとを含む。システムは、複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）の各々について、複数のルーティンググラフを生成するために少なくとも１つのプロセッサを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、各ＶＲＡに対するルーティンググラフの各々は、異なる期間に対するものである。少なくとも１つの実施形態では、ＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々が、ルーティンググラフに関連するＶＲＡに関連するゲートウェイと、ルーティンググラフに関連する期間中に互いのビュー及びゲートウェイのビュー内にある衛星とを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサが、ルーティンググラフの各々に対して少なくとも１つのタイムスライスされたグラフを更に生成する。１つ又は複数の実施形態では、タイムスライスされたグラフの各々は、タイムスライスされたグラフに関連付けられたルーティンググラフ上にある衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示す。少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサが、各期間中、その期間にわたってＶＲＡの各々に対してタイムスライスされたグラフの各々に従って、衛星の間の接続性を更に確立する。

【0011】

１つ又は複数の実施形態では、各期間中、少なくとも１つのプロセッサが更に、ＶＲＡの各々のゲートウェイに関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、期間にわたってＶＲＡの各々に対するルーティンググラフ上の衛星に割り当てる。

【0012】

１つ又は複数の実施形態では、ルーティンググラフの各々は、ルーティンググラフ上にある少なくとも１つの端末と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示す。いくつかの実施形態では、各期間中、少なくとも１つのプロセッサが、期間にわたってＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々に従って、少なくとも１つの端末と衛星との間で通信を更に確立する。

【0013】

少なくとも１つの実施形態では、ルーティンググラフの各々は、少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と、ルーティンググラフ上にある衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示す。いくつかの実施形態では、各期間中、少なくとも１つのプロセッサが、期間にわたってＶＲＡの各々に対するルーティンググラフの各々に従って、地上セルラーアンテナ／基地局と衛星との間の接続性を更に確立する。

【0014】

１つ又は複数の実施形態では、システムは、ゲートウェイの各々が、ゲートウェイに関連するＶＲＡ内の衛星に対するバーチャルＩＰルータインスタンスをホストし、かつシステムが、衛星の各々の各ペイロードがＩＰルータを含むことをシミュレートするように動作する透過システムである。少なくとも１つの実施形態では、衛星の各々のペイロードの各々は、物理層で透過的にトラフィックを処理し、互いに隣接する衛星のペイロードとネットワーク層ルートピアリング関係を確立することができる。いくつかの実施形態では、バーチャルＩＰルータインスタンスが、互いに隣接する衛星とリンク層スパニングツリーピアリング関係を確立するために使用される。

【0015】

少なくとも１つの実施形態では、システムは、衛星の各々の各ペイロードがＩＰルータを含む再生システムである。特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は更に他の実施形態において組み合わせることができる。

【0016】

本開示のこれらの及びその他の特徴、態様、及び利点は、下記の説明、特許請求の範囲、及び添付図面によってより深く理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示の少なくとも１つの実施形態による、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用する非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのモバイルルーティングのための開示されたシステムによって採用されうる例示的なルーティンググラフを示す図である。

【図2】本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示されうるシステムによって採用されうる例示的なタイムスライスされたグラフを示す図である。

【図3】本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示されたシステムの例示的な機能ブロック図である。

【図4】本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用したＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示された方法のフローチャートである。

【図5】本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための簡略化され開示された方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本明細書に開示される方法及び装置は、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を使用して非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのモバイルルーティングのための動作システムを提供する。

【0019】

前述のように、非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムは、静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星に対して高速で地球全域を掃引する低地球軌道（ＬＥＯ）又は中地球軌道（ＭＥＯ）の衛星の星座を用いる。したがって、ＮＧＳＯシステムは、ＧＥＯシステムよりもはるかに多数の端末（例えば、地上アンテナ又は衛星電話）ハンドオーバをサポートする必要がある。加えて、端末のハンドオーバが端末のモビリティによってのみ引き起こされるＧＥＯシステム（例えば、ビームハンドオーバ）とは異なり、ＮＧＳＯシステムは、衛星間ハンドオーバ（衛星の動き、地球の自転、及び／又は経路最適化による）、ゲートウェイ間ハンドオーバ（地球の自転、ユーザ端末のモビリティ、及び／又は経路最適化による）、リンクハンドオーバ（リンク停止による、ノード及び／又はリンクの障害による）、並びにビームハンドオーバ（衛星の動き、地球の自転、ビームの偏り、及び／又はユーザ端末のモビリティによる）を含むがこれに限定されない複数のタイプのハンドオーバを必ずサポートしなければならない。

【0020】

ＮＧＳＯシステムをルーティングするための現在のソリューションは、搭載狭帯域インターネットプロトコル（ＩＰ）ルータ（すなわち衛星に搭載されたルータ）を使用したリンクステートルーティングを用いる。この手法は、リアルタイムルーティング及び転送決定を行うために、搭載ルータが隣接するルータとのリンクを確立及び維持し、実行時にリンクステートデータベースの同期を確立及び維持し、実行時にデータパケットを変調／復調及び検査することを意味する。そのため、衛星ネットワーク全体のルーティングは、ハンドオーバイベントがあるたびにリアルタイムで更新される必要がある。各ハンドオーバイベントに対してネットワーク全体を更新しなければならず、かつＮＧＳＯシステムの接続性が絶えず変化しているので、ネットワーク管理システムは、ルーティングの各更新に対して多数の計算を実行しなければならない。リンクステートルーティングの拡張性の問題により、この手法は、数百の衛星と関連リンクを超えて拡張することはない。更に、この手法は、ユーザ端末のハンドオーバ要件に対処するための高性能な又は拡張可能なソリューションを提供することはない。

【0021】

１つ又は複数の実施形態では、本開示のシステムは、パス管理、動的ルーティング及びシグナリング、並びに静的時間スライスグラフの固有の集合によって表される単純なリンクステートルーティングシナリオの集合へのＮＧＳＯシステムのユーザ端末のハンドオーバの複雑な問題を軽減する。この手法では、ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）動作環境で、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）と時間スライス接続グラフの概念を制約ベースのルーティングとシグナリングで結合する。更に、この手法では、接続管理、ロケーション管理、サービス要求、重要業績評価指標（ＫＰＩ）モニタリング、トラフィックエンジニアリング、アドミッションコントロール、及びビームとキャリアの管理を包括的なフレームワークに統合して、高いユーザ端末ハンドオーバ要件を有するシステム（例えば、ＮＧＳＯシステム）に対する、動的で拡張可能な高性能のソリューションを実現する。

【0022】

特に、本開示のシステムは、任意の所与の時間間隔で関連／接続衛星のグラフを展開することによりバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）を作成することによって、衛星コンステレーションにおけるハンドオーバを決定するために必要な計算数を減らすためのソリューションを提供する。このグラフは、衛星間及び衛星から地上局への接続性を表す。このグラフは時間に基づいているので、ある期間（例えば、一日の期間）の衛星ネットワークの接続性は、複数の静的グラフによって表すことができる。この表現は、ネットワークトポロジを記述するのに必要な計算の数を減らし、最新のＩＰプロトコルを使用して衛星コンステレーション内の通信を維持できるようにする。

【0023】

下記の説明には、システムのより徹底した説明を提供するため、多数の詳細事項が記載される。しかしながら、開示されたシステムはこれら具体的な詳細事項がなくても実施可能であることが、当業者には明らかであろう。他の例では、不要にシステムを不明瞭にしないように、周知の特徴は詳細に説明されていない。

【0024】

本開示の実施形態は、本明細書において、機能的及び／又は論理的な構成要素、並びに様々な処理ステップの観点から説明されうる。このような構成要素は、特定の機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア構成要素によって実現可能であると理解すべきである。例えば、本開示の実施形態は、様々な集積回路構成要素（例えば、メモリ素子、デジタル信号処理素子、論理素子、ルックアップテーブルなど）を利用し、これらは、１つ又は複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、又はその他の制御デバイスの制御下で、様々な機能を実行しうる。加えて、当業者であれば、本開示の実施形態を他の構成要素と併せて実施することが可能であり、本明細書に記載されたシステムは、本開示の１つの例示的な実施形態に過ぎないことを理解するだろう。

【0025】

簡潔にするため、モバイル衛星システムに関する従来の技術及び構成要素、並びにシステム（及びシステムの個別の動作構成要素）のその他の機能的態様は、本明細書に詳細に記載されない場合がある。更に、本明細書に含まれる様々な図面に示される接続線は、様々な要素間の例示的機能関係及び／又は物理的結合を表すことが意図される。本開示の実施形態において、多くの代替若しくは追加の機能的関係又は物理的接続が呈示されうることに留意すべきである。

【0026】

図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、バーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを使用して非静止軌道（ＮＧＳＯ）システムのモバイルルーティングのための開示されたシステムによって採用されうる例示的なルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを示す図１００である。

【0027】

この図では、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々に対するルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、特定の期間のものである。例えば、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、特定の日の特定の時間についてのものである（例えば、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのすべては、特定のルーティング（すなわち、その年の特定の日の正午から午後１２時４分までの４分間に使用される特定のノード（例えば、衛星）間の接続性）を示す）。１つ又は複数の実施形態では、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの特定の期間は、この例で使用されるように、４分未満又は４分超でもよいことに留意すべきである。

【0028】

更に、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々が、地球上の特定の地理的領域をカバーし、その結果、複数のＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが一緒に地球上の特定の地理的領域（大陸、海、又は定義された地域など）をカバーすることに留意すべきである。１つ又は複数の実施形態では、複数のＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが一緒に地球の全表面を覆っている。他の実施形態では、複数のＶＲＡが１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが一緒に、地球の表面の一部を覆うのみである。１つ又は複数の実施形態では、図１に示す４つのＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄよりも多い又は少ないＶＲＡが開示されたシステムに用いられてもよいことに留意すべきである。加えて、（インターネットの様々な部分を相互接続するために使用されるのと同じ方法で）システムの様々なグローバル領域（又はＶＲＡ）を相互接続するために、ボーダールーティングプロトコル（例えば、ＢＧＰ）を使用することによって、開示されたシステムが拡張されうることに留意すべきである。

【0029】

またこの図では、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々に対するルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが各々、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを含むように示されている。１つ又は複数の実施形態では、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、衛星地上局に関連する静止地上アンテナを含みうる。いくつかの実施形態では、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、輸送体に関連するモバイルアンテナでありうる。少なくとも１つの実施形態では、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、ユーザ端末（例えば、携帯電話、スマートフォン、コネクテッドカー端末などのモバイル端末、固定端末、及びインターネットオブシングス（ＩｏＴ）端末）、航空端末（例えば、コックピットサービス、位置追跡サービス、及び機内エンターテイメントサービスに使用される端末）、並びに海上端末（例えば、出荷間サービス、安全／緊急サービス、位置追跡サービス、及びエンターテイメントサービスに使用される端末）といった端末でありうる。１つ又は複数の実施形態では、端末は、モデム、並びに地上アンテナ（例えば、地上アンテナ、建物の上部に搭載されたアンテナ、又はタンクなどの地上輸送体に搭載されたアンテナ）、空中アンテナ（例えば、航空機に搭載されたアンテナ）、又は船舶用アンテナ（船舶に搭載されたアンテナなど）のうちの少なくとも１つを含む。端末は、固定式（例えば、固定式地上アンテナ）でも移動式（例えば、衛星電話）でもよい。いくつかの実施形態では、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、地上セルラーアンテナ／基地局でありうる。１つ又は複数の実施形態では、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々に対するルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの各々は、図１に示すように、複数のゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを含みうることに留意すべきである。

【0030】

加えて、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは各々、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄについての特定の期間中に、互いの及びゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄのビュー内にある、複数の特定のノード（又は頂点）（黒とグレーのボールで表される）を含んで示されている。例えば、ＶＲＡ１１０ａに対するルーティンググラフ１２０ａに示されるノードは、特定の期間中、互いのビュー内及びゲートウェイ１３０ａのビュー内にある。１つ又は複数の実施形態では、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々に対するルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの各々は、図１に示されるよりも多い又は少ないノードを含みうる。

【0031】

ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のノードは、ノードを接続するために使用される接続性（又は通信）リンクである線（又はエッジ）を介して接続されるように示される。加えて、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄの間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して、及びＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの隣接するノードの間のバーチャルリンク（ＶＬ）を介して、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが互いに接続されるように示される。

【0032】

１つ又は複数の実施形態では、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のノードの少なくともいくつかは、衛星でありうる。ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のノードのうちのいくつかは、（黒丸で示すように）極軌道をする衛星（すなわち、極軌道衛星）であり、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、（灰色のボールで示すように）傾斜軌道をする衛星（すなわち傾斜軌道衛星）である。１つ又は複数の実施形態では、衛星は、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星、中地球軌道（ＭＥＯ）衛星、又は静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星でありうる。開示されたシステムは、ＬＥＯ衛星コンステレーション、ＭＥＯ衛星コンステレーション、ハイブリッドＬＥＯ／ＭＥＯ衛星コンステレーション（ＬＥＯ及びＭＥＯ衛星の両方を含む）、ハイブリッドＧＥＯ／ＭＥＯ衛星コンステレーション（ＧＥＯ衛星とＭＥＯ衛星の両方を含む）、ハイブリッドＧＥＯ／ＬＥＯ衛星コンステレーション（ＧＥＯ衛星とＬＥＯ衛星の両方を含む）、又はハイブリッドＧＥＯ／ＭＥＯ／ＬＥＯ衛星コンステレーション（ＧＥＯ、ＭＥＯ、及びＬＥＯ衛星を含む）に用いられうることに留意すべきである。

【0033】

１つ又は複数の実施形態では、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のノードのうちの少なくともいくつかは、ゲートウェイとすることができ、衛星地上局に関連する静止地上アンテナを含みうる。いくつかの実施形態では、ノードのうちの少なくともいくつかは、輸送体に関連するモバイルアンテナでありうる。少なくとも１つの実施形態では、ノードのうちの少なくともいくつかは、ユーザ端末（例えば、携帯電話、スマートフォン、コネクテッドカー端末などのモバイル端末、固定端末、及びインターネットオブシングス（ＩｏＴ）端末）、航空端末（例えば、コックピットサービス、位置追跡サービス、及び機内エンターテイメントサービスに使用される端末）、並びに海上端末（例えば、出荷間サービス、安全／緊急サービス、位置追跡サービス、及びエンターテイメントサービスに使用される端末）といった端末でありうる。１つ又は複数の実施形態では、端末は、モデム、並びに地上アンテナ（例えば、地上アンテナ、建物の上部に搭載されたアンテナ、又はタンクなどの地上輸送体に搭載されたアンテナ）、空中アンテナ（例えば、航空機に搭載されたアンテナ）、又は船舶用アンテナ（船舶に搭載されたアンテナなど）のうちの少なくとも１つを含む。端末は、固定式（例えば、固定式地上アンテナ）でも移動式（例えば、衛星電話）でもよい。いくつかの実施形態では、ノードのうちの少なくともいくつかは、地上セルラーアンテナ／基地局でありうる。

【0034】

少なくとも１つの実施形態では、ノードのうちの少なくともいくつかは、地上ネットワーク及び／又はセルラーネットワーク内のアクセスポイントとして動作しうる。これらの実施形態では、ノードは、衛星ネットワーク及び／又は地上セルラーネットワークに接続し、米国で補助地上コンポーネント（Ａｎｃｉｌｌａｒｙ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ：ＡＴＣ）と呼ばれ、ヨーロッパで補完陸上システム（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ：ＣＧＣ）と呼ばれるシステムを形成するために使用することができる。

【0035】

この図では、実線で互いに接続された任意のノードは、互いに通信する（すなわち接続性を有する）ことができる。加えて、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、破線で示すように、ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄとＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ内のノードとの間の接続性（例えば、通信）を示す。

【0036】

この図においても、バックボーンエリアとして動作しているゲートウェイ１３０ｂは、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０を含むように示される。ＧＮＯＣ１４０は、少なくとも１つのサーバ（図示せず）又は計算デバイス（図示せず）に位置する少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）を含みうる。１つ又は複数の実施形態では、ＧＮＯＣ１４０は、示されているようにノード及び／又はゲートウェイ１３０ａ、１３０ｃと通信している。図１に示すように、バーチャルリンク（ＶＬ）のすべてがＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄをバックボーンエリア（例えば、ゲートウェイ１３０ｂ）に再び接続することに留意すべきである。

【0037】

図１の（例えば、透過衛星システムのための）開示されたシステムの動作中に、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０に位置しうる）（例えば、バーチャルルータ）は、特定の期間（例えば、特定の日（例えば、２０１９年１月１日）の特定の時間（例えば、正午から午後１２時４分まで）の間の特定の期間（例えば、４分）にわたったＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの各々に対するルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを生成する。ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のノード（例えば、衛星）は、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの期間中、互いのビュー及び特定のルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄのビュー内にある。プロセッサ（例えば、バーチャルルータ）は、他の期間についても、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのルーティンググラフを生成することになると留意すべきである。例えば、プロセッサは、任意の日数にわたって、１日の４分間隔ごとに、ＶＲＡ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄのルーティンググラフを生成しうる。このように、プロセッサは、ルーティンググラフが接続性に利用されるよりもずっと前にルーティンググラフを生成しうる。

【0038】

図１に示すシステムは、各ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄが、その特定のゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄに接続されているノード（例えば、衛星）のバーチャルインターネットプロトコル（ＩＰ）ルータインスタンスをホストする、透過衛星システムであることに留意すべきである。したがって、各ゲートウェイ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは、バーチャルルータを含むと言われる。透過衛星システムについて、システムは、各衛星の各ペイロードがＩＰルータを含むことをシミュレートするように動作する。各衛星のペイロードは、全てのトラフィックを物理層で透過的に処理するが、衛星ペイロードとゲートウェイがホストするバーチャルルータインスタンスとの関連付けにより、ルーティンググラフ内の隣接ノード（例えば、衛星）とのネットワーク層ルートピアリング関係を確立することができる。この概念はまた、ルーティンググラフ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内の隣接するスイッチングノード（例えば、衛星）とのリンク層スパニングツリーピアリング関係を確立するために、ゲートウェイホストバーチャルスイッチインスタンスを使用することによって、リンク層でも適用されうる。

【0039】

しかしながら、開示されたシステムは、代替的に、各衛星がそれ自体のためにバーチャルインターネットプロトコル（ＩＰ）ルータインスタンスをホストし、したがって各衛星がバーチャルルータを含むと言われる再生システムでありうることに留意すべきである。再生システムについて、各衛星の各ペイロードは、ＩＰルータを備える。

【0040】

図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示されたシステムによって用いられうる例示的タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ｂ１、２２０ｃ１、２２０ｄ１、２２０ａ２、２２０ｂ２、２２０ｃ２、２２０ｄ２を示す図２００である。この図では、ＶＲＡのルーティンググラフ（例えば、図１のＶＲＡ１１０ａのルーティンググラフ１２０ａ）は、２つの別々のルーティンググラフ２１０ａ、２１０ｂによって表され（すなわち、分割され）、ここで、一方のルーティンググラフ２１０ａは、ＶＲＡ１１０ａ内の傾斜軌道衛星として示されるノードを表し、他方のルーティンググラフ２１０ｂは、ＶＲＡ１１０ａ内の極軌道衛星として表されるノードを表す。

【0041】

ルーティンググラフ２１０ａ内の実線の垂直線は各々、ノード（例えば、衛星）の面間を表し、実線の垂直線で接続された任意のノード（例えば、衛星）は、隣接する軌道面内にあり、互いに通信しうる。ルーティンググラフ２１０ａ内の実線の対角線は各々、ノード（例えば、衛星）の面内を表し、ここで、実線の対角線により接続された任意のノード（例えば、衛星）は、同じ軌道面内にあり、互いに通信しうる。

【0042】

ルーティンググラフ２１０ｂ内の実線の垂直線は各々、ノード（例えば、衛星）の面内を表し、実線の垂直線で接続された任意のノード（例えば、衛星）は同じ軌道面内にあり、互いに通信しうる。ルーティンググラフ２１０ｂ内の実線の対角線は各々、ノード（例えば、衛星）の面間を表し、ここで、実線の対角線により接続された任意のノード（例えば、衛星）は、隣接する軌道面内にあり、互いに通信しうる。

【0043】

開示されたシステムの動作中に、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０に位置しうる）（例えば、バーチャルルータ）は、制約ベースの最適化アルゴリズムを利用することによって、特定の期間、ノード（例えば、衛星）のルーティングを確立するために、各々のルーティンググラフごとに、少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ｂ１、２２０ｃ１、２２０ｄ１、２２０ａ２、２２０ｂ２、２２０ｃ２、２２０ｄ２を生成する。例えば、１つ又は複数のプロセッサは、ＶＲＡ１１０ａのルーティンググラフ２１０ａに対する４つの時間増分（ｔ＝０、ｔ＝１ΔＴ、ｔ＝２ΔＴ、及びｔ＝３ΔＴ）について（すなわち４つのエポックについて）、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ｂ１、２２０ｃ１、２２０ｄ１を生成する。別の例として、プロセッサは、ＶＲＡ１１０ａのルーティンググラフ２１０ｂに対する４つの時間増分（ｔ＝０、ｔ＝１ΔＴ、ｔ＝２ΔＴ、及びｔ＝３ΔＴ）についてタイムスライスされたグラフ２２０ａ２、２２０ｂ２、２２０ｃ２、２２０ｄ２を生成する。時間増分は、例えば、各々１分でありうる（例えば、ΔＴ＝１分）。また、例えば、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ａ２は、２０１９年１月１日の正午から午後１２時１分までの期間のものであり；タイムスライスされたグラフ２２０ｂ１、２２０ｂ２は、２０１９年１月１日午後１２時１分から１２時２分の期間のものであり；タイムスライスされたグラフ２２０ｃ１、２２０ｃ２は、２０１９年１月１日午後１２時２分から１２時３分までの期間のものであり；タイムスライスされたグラフ２２０ｄ１、２２０ｄ２は、Ｎが３に等しいとき、２０１９年１月１日午後１２時３分から１２時４分の期間のものである。１つ又は複数の実施形態では、時間増分は、例で使用されるように、１分よりも長い又は短い期間でありうる。いくつかの実施形態では、時間増分は、タイムスライスされたグラフのうちの少なくともいくつかについて種々の異なる長さの時間でありうる。更に、１つ又は複数の実施形態では、プロセッサは、この例で使用されるように、各ルーティンググラフについて４つより多いか又は少ないタイムスライスされたグラフを生成しうる。

【0044】

タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ｂ１、２２０ｃ１、２２０ｄ１、２２０ａ２、２２０ｂ２、２２０ｃ２、２２０ｄ２の各々の上のノード（例えば、衛星）をつなぐ太線は、その特定のタイムスライスされたグラフに対する特定の期間中の特定のノード（例えば、衛星）間の接続性（すなわち通信）を示す。例えば、ｔ＝０の期間（例えば、２０１９年１月１日の正午から午後１２時１分の期間）について、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１は、１組の４つのノード（例えば、傾斜軌道衛星）が、この期間中、互いに接続性を有する（すなわち通信している）ことを示す。別の例として、ｔ＝１ΔＴの期間（例えば、２０１９年１月１日の午後１２時１分から１２時２分の期間）について、タイムスライスされたグラフ２２０ｂ１は、１組の４つのノード（例えば、傾斜軌道衛星）が、この期間中、互いに接続性を有しており（すなわち通信しており）、他の組の４つのノードの組（例えば、傾斜軌道衛星）が、この期間中、互いに接続性を有する（すなわち通信している）ことを示す。更に別の例として、ｔ＝２ΔＴの期間（例えば、２０１９年１月１日の午後１２時２分から１２時３分の期間）について、タイムスライスされたグラフ２２０ｃ１は、１組の４つのノード（例えば、傾斜軌道衛星）（互いに接続性を有する（すなわち通信している））と、他の組の４つのノード（例えば、傾斜軌道衛星）（互いに接続性を有する（すなわち通信している））とが、この期間中、互いに接続性を有する（すなわち通信している）（すなわち、８つすべてのノード（例えば、傾斜軌道衛星）が、この期間中、互いに接続性を有する（すなわち通信している））ことを示す。

【0045】

また、動作中、期間中（例えば、期間ｔ＝０の間）、プロセッサ（例えば、バーチャルルータ）は、その期間に関連付けられるルーティンググラフ（例えば、ルーティンググラフ１２０ａ）のゲートウェイ（例えば、ゲートウェイ１３０ａ）に関連する、特定のバーチャルインターネットプロトコル（ＩＰ）及びメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層アドレス（例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレス）を、その期間のルーティンググラフ（例えば、ルーティンググラフ１２０ａ）に示されるノード（例えば、衛星）に割り当てる。例えば、ルーティンググラフ（例えば、ルーティンググラフ１２０ａ）内の各ノード（例えば、衛星）には、ルーティンググラフ（例えば、ルーティンググラフ１２０ａ）内に示されるゲートウェイ（例えば、ゲートウェイ１３０ａ）に関連付けられた固有のＩＰアドレスが割り当てられることになる。１つ又は複数の実施形態では、インターネットプロトコル（ＩＰ）は、開示されたシステム内のすべての通信に利用される。

【0046】

また、期間中（例えば、期間ｔ＝０の間）、プロセッサは、その期間のタイムスライスされたグラフ（例えば、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ａ２）に示すように、互いにノード（例えば、衛星）間の接続性（例えば通信）を確立する。また、期間中（例ば、期間ｔ＝０の間）、ノード（例えば、衛星）は、その期間のタイムスライスされたグラフ（例えば、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ａ２）に示されるように、互いに接続性を有する（すなわち、通信状態にある）。

【0047】

図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示されたシステムの例示的な機能ブロック図３００である。この図では、順方向情報データベース（ＦＩＢ）インスタンスは、システム内の各ノード（例えば、衛星）に対してトポロジ状態ごとに（例えば、エポックごとに）作成される。

【0048】

ＦＩＢインスタンスを作成するための動作中、ネットワークの異なるプレーン間のすべての異なる接続を分析する接続管理３１０と、システムのノード（例えば、衛星及び／又は端末）のすべての位置を分析するロケーション管理３２０とは、例えば、各ＶＲＡについてタイムスライスされたグラフを生成するなど、接続性行列３３０を共に決定する。接続性行列３３０に従って、衛星に対する衛星ビームが構成され、衛星信号の搬送周波数が構成される。限定されないが、サービス要求（例えば、サービスに対するユーザ要求に関連する）３６０、重要業績評価パラメータ（ＫＰＩ）３７０、及びサービスレベル契約（ＳＬＡ）要件（例えば、ゴールドレベル、シルバーレベル、及びブロンズレベル）３８０、並びにアドミッション制御３９０及びトラフィック行列３９２は、必要に応じて接続性行列３３０を継続的かつ動的に更新するために、接続管理３１０及びロケーション管理３２０によって利用される。

【0049】

ルーティングマネージャ３９３は、接続性行列３３０及びトラフィック行列３９２、並びにトラフィックエンジニアリングデータベース３９４を利用して、ノード（例えば、衛星及び端末）間の接続経路を管理する。トラフィックエンジニアリングデータベース３９４は、各期間（例えば、エポック）のトラフィックエンジニアリングデータベース（ＴＥＤ）３９５と、各期間（例えば、エポック）のルーティング情報データベース（ＲＩＢ）３９６とを含む。また、シグナリングマネージャ３９１は、経路をトランスポートとして使用するセッションを管理するために、ＳＬＡ要件３８０及びトラフィックエンジニアリングデータベース３９４を利用する。

【0050】

図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用したＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための開示された方法４００のフローチャートである。方法４００の開始４０５において、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０に位置しうる）は、Ｎ個の時間的エポック（すなわち、ｔ＝０、ｔ＝１ΔＴ、ｔ＝２ΔＴ、…ｔ＝ＮΔＴなどのＮ個の期間）についてのグラフ（例えば、タイムスライスされたグラフ２２０ａ１、２２０ｂ１、２２０ｃ１、２２０ｄ１）を、各ゲートウェイ（例えば、ゲートウェイ１３０ａ）におけるシステムリソースマネージャ（ＳＲＭ）（例えば、バーチャルルータ）に分配する４１０。次いで、各ゲートウェイＳＲＭ（例えば、バーチャルルータ）は、ＶＲＡの各々の各エポックに使用されるタイムスライスされたグラフについての制約ベースの経路を計算する（すなわち決定する）（すなわち、各ゲートウェイＳＲＭは、タイムスライスされたグラフ及び制約事項（例えば、帯域幅容量、時間遅延、及び／又は信号強度の低下の重み付けされた組み合わせ）に基づいて利用されるノード（例えば、衛星）間の互いへの最短通信経路を決定する）４１５。

【0051】

次いで、各ゲートウェイＳＲＭ（例えば、バーチャルルータ）は、現在の時間的エポック（例えば、タイムスライスされたグラフの衛星ネットワーク内のすべてのノード（例えば、衛星及び／又はユーザ端末）が、ネットワーク内でそれらのデータベースを完全に同期させる）についてネットワーク収束が達成されていると決定する４２０。次いで、各ゲートウェイＳＲＭ（例えば、バーチャルルータ）は、タイムスライスされたグラフに従って、現在の時間的エポックについてノード（例えば、衛星）のペイロード構成をロードする（例えば、各ゲートウェイＳＲＭは、以前タイムスライスされたグラフから現在タイムスライスされたグラフへの変化に基づいて、新しく追加された衛星及び削除された衛星について衛星上のアンテナビームを動的に切り替える）４２５。

【0052】

次いで、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０に位置しうる）は、時間的エポックがスライスグラフに対する最後の時間的エポックであるかどうか（すなわち時間的エポック番号がＮに等しいかどうか）４３５を判定する。時間的エポックが最後の時間的エポックであるとプロセッサが決定した場合、次いでプロセッサは、すべてのＶＲＡについてシステム全体の時間的エポック番号を初期値にリセットすることになる（例えば、Ｎ＝０にリセットする）４４０。次に、プロセッサは、システム内の各ＶＲＡについてトポロジが変化したかどうか（例えば、各ゲートウェイが見るノード（例えば、衛星）に変化があるかどうか、システム内のノード（例えば、衛星）のいずれかが稼働していないかどうか、及び／又はシステム内に何らかの通信リンク障害があるかどうか）４４５を判定することになる。プロセッサが衛星トポロジのいずれにも変化がないと決定した場合、次いで、方法４００は、図示されたステップ４１５に戻ることになる。

【0053】

しかしながら、プロセッサが、ＶＲＡのいずれかについてトポロジに変化があると決定した場合、プロセッサは、それらのトポロジについてのトポロジの変化に基づいて、残りのすべての時間的エポックについてタイムスライスされたグラフを更新することになる。その後、方法４００は、図示されたようにステップ４１０に戻ることになる。

【0054】

時間的エポックが最後の時間的エポックではないとプロセッサが決定した場合、次いで、プロセッサは、すべてのＶＲＡについてシステム全体の時間的エポック番号を次の値にインクリメントすることになる（例えば、Ｎ＝１の場合、プロセッサは、Ｎ＝２になるようにＮをインクリメントすることになる）４３０。その後、方法４００は、図示されたようにステップ４４５に進むことになる。

【0055】

図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＶＲＡを使用するＮＧＳＯシステムのモバイルルーティングのための簡略化され開示された方法５００のフローチャートである。方法５００の開始５１０において、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）１４０に位置しうる）は、複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）の各々について複数のルーティンググラフを生成する５２０。１つ又は複数の実施形態では、各ＶＲＡに対するルーティンググラフの各々は、異なる期間に対するものである。いくつかの実施形態では、各ＶＲＡについてのルーティンググラフの各々は、ルーティンググラフに関連するＶＲＡに関連付けられたゲートウェイ、及びルーティンググラフに関連付けられた期間中に、互いのビュー内及びゲートウェイのビュー内にあるノード（例えば、衛星、端末、ゲートウェイ、及び／又は地上セルラーアンテナ）を含む。次いで、少なくとも１つのプロセッサは、ルーティンググラフの各々について少なくとも１つのタイムスライスされたグラフを生成する５３０。１つ又は複数の実施形態では、タイムスライスされたグラフの各々は、タイムスライスされたグラフに関連付けられたルーティンググラフ上にある、ノードのうちの少なくともいくつかの間の接続性を示す。

【0056】

各期間中、少なくとも１つのプロセッサは、各ＶＲＡのゲートウェイに関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、その期間にわたって各ＶＲＡのルーティンググラフ上のノードに割り当てる５４０。また、各期間中に、少なくとも１つのプロセッサは、期間にわたって、各ＶＲＡに対する各タイムスライスされたグラフに従ってノード間の接続性を確立する５５０。その後、方法５００は終了する５６０。

【0057】

特定の実施形態が示され説明されたが、上記はこれら実施形態の範囲を限定することを意図していないと理解すべきである。本発明の多くの態様の実施形態及び変形例が、本明細書で開示され記載されてきたが、これら開示は、解説及び例示目的でのみ提供されるものである。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更及び修正が行われてよい。

【0058】

上述の方法が特定の順序で起こる特定の事象を指す場合、本開示の利益を得る当業者は、順序が変更されうること、及びこのような変更が本開示の変形によるものであることを認識するだろう。加えて、方法の一部は、可能であれば並行プロセスにおいて同時に実施されてもよく、連続して実施されてもよい。更に、方法のより多くの部分又はより少ない部分が実施されてもよい。

【0059】

したがって、実施形態は、特許請求の範囲内に包含される代替例、修正例、及び等価物を例示することを意図する。

【0060】

特定の例示的実施形態及び方法を本明細書中に開示したが、前述の開示内容から、当業者には、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、このような実施形態及び方法に変更及び修正を加えることが可能であることは明らかであろう。その他多数の本開示の実施例があり、各実施例は、その詳細事項においてのみ他と異なる。したがって、本開示は特許請求の範囲及び適用法の規則及び原理によって必要とされる範囲にのみ制限されることが意図されている。

【0061】

更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１．
衛星システムをルーティングするための方法であって、
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）（１１０）の各々について複数のルーティンググラフ（１２０）を生成することであって、ＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々が、異なる期間に対するものであり、ＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）に関連するＶＲＡ（１１０）に関連するゲートウェイ（１３０）と、ルーティンググラフ（１２０）に関連する期間中に互いのビュー及びゲートウェイ（１３０）のビュー内にある衛星とを含む、複数のルーティンググラフ（１２０）を生成することと、
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、ルーティンググラフ（１２０）の各々について少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を生成することであって、タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々が、タイムスライスされたグラフ（２２０）に関連するルーティンググラフ（１２０）上にある衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示す、少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を生成することと、
各期間中、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対してタイムスライスされたグラフ（２２０）の各々に従って、衛星の間の接続性を確立することと
を含む方法。
条項２．
各期間中に、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、ＶＲＡ（１１０）の各々のゲートウェイ（１３０）に関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）上の衛星に割り当てること
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項３．
衛星システム内のすべての通信に、インターネットプロトコル（ＩＰ）が利用される、条項１に記載の方法。
条項４．
ルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの端末と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
方法が、各期間中に、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、期間にわたって、ＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、少なくとも１つの端末と衛星との間の接続性を確立することを更に含む、条項１に記載の方法。
条項５．
少なくとも１つの端末が、静止型又は移動型のうちの１つである、条項４に記載の方法。
条項６．
少なくとも１つの端末が、ベースバンドモデムと、地上アンテナ、空中アンテナ、又は海洋アンテナのうちの少なくとも１つとを含む、条項４に記載の方法。
条項７．
ルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
方法が、各期間中に、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）によって、期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と衛星との間の接続性を確立することを更に含む、条項１に記載の方法。
条項８．
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が、グローバルネットワークオペレーションセンター（ＧＮＯＣ）（１４０）に位置する、条項１に記載の方法。
条項９．
ゲートウェイ（１３０）の各々が、衛星地上局に関連する地上アンテナを含む、条項１に記載の方法。
条項１０．
衛星の各々が、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星、中地球軌道（ＭＥＯ）衛星、又は静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星のうちの１つである、条項１に記載の方法。
条項１１．
衛星の各々が、極軌道又は傾斜軌道のうちの１つにある、条項１に記載の方法。
条項１２．
衛星システムであって、
複数のバーチャルルーティングエリア（ＶＲＡ）（１１０）の各々に対する複数のルーティンググラフ（１２０）を生成するための少なくとも１つのプロセッサ（１４０）を含み、
ＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々が、異なる期間に対するものであり、
ＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）と関連するＶＲＡ（１１０）と関連するそれぞれのゲートウェイ（１３０）と、ルーティンググラフ（１２０）に関連する期間中に互いのビュー及びゲートウェイ（１３０）のビュー内にある衛星とを含み、
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が、ルーティンググラフ（１２０）の各々に対して少なくとも１つのタイムスライスされたグラフ（２２０）を更に生成し、タイムスライスされたグラフ（２２０）の各々が、タイムスライスされたグラフ（２２０）に関連するルーティンググラフ（１２０）上にある衛星のうちの少なくともいくつかの間の互いとの接続性を示し、
少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が、各期間中、その期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対してタイムスライスされたグラフ（２２０）の各々に従って、衛星の間の接続性を更に確立する、衛星システム。
条項１３．
各期間中、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、ＶＲＡ（１１０）の各々のゲートウェイ（１３０）に関連するインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを、期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）上の衛星に割り当てる、条項１２に記載のシステム。
条項１４．
衛星システム内のすべての通信に、インターネットプロトコル（ＩＰ）が利用される、条項１２に記載のシステム。
条項１５．
ルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの端末と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
各期間中、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、期間にわたってＶＲＡ（１１０）の各々に対するルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、少なくとも１つの端末と衛星との間の通信を確立する、条項１２に記載のシステム。
条項１６．
ルーティンググラフ（１２０）の各々が、ルーティンググラフ（１２０）上にある少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と衛星のうちの少なくともいくつかとの間の接続性を示し、
各期間中、少なくとも１つのプロセッサ（１４０）が更に、ＶＲＡ（１１０）の各々又は期間に対してルーティンググラフ（１２０）の各々に従って、少なくとも１つの地上セルラーアンテナ／基地局と衛星との間の接続性を確立する、条項１２に記載のシステム。
条項１７．
システムは、ゲートウェイ（１３０）の各々が、ゲートウェイ（１３０）に関連するＶＲＡ（１１０）内の衛星に対するバーチャルＩＰルータインスタンスをホストする透過システムであり、
システムが、衛星の各々の各ペイロードがＩＰルータを含むことをシミュレートするように動作する、条項１２に記載のシステム。
条項１８．
衛星の各々のペイロードの各々は、物理層で透過的にトラフィックを処理し、互いに隣接する衛星のペイロードとネットワーク層ルートピアリング関係を確立することができる、条項１７に記載のシステム。
条項１９．
バーチャルＩＰルータインスタンスが、互いに隣接する衛星とリンク層スパニングツリーピアリング関係を確立するために使用される、条項１７に記載のシステム。
条項２０．
システムは、衛星の各々の各ペイロードがＩＰルータを含む再生システムである、条項１２に記載のシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】