SISTEMA Y MÉTODO PARA LA GESTIÓN DE COMUNICACIONES CON PLATAFORMAS MÓVILES QUE OPERAN DENTRO DE UN ÁREA GEOGRÁFICA PREDEFINIDA.

Sistema de gestión de la comunicación entre una aeronave que opera dentro de un campo de aviación y una estación de comunicaciones,

comprendiendo el sistema: un sistema de control para gestionar las comunicaciones dentro de dicho campo de aviación; un componente de comunicaciones de plataforma móvil situado en dicha aeronave para la comunicación con dicho sistema de control; una pluralidad de antenas situadas en ubicaciones separadas dentro de o adyacentes a dicho campo de aviación, estando cada una de dichas antenas en comunicación con dicho sistema de control; y en el que dicho sistema de control está adaptado para usar una característica operativa de dicha aeronave cuando dicha aeronave opera dentro de dicho campo de aviación para informar a dicha aeronave con cuál de dichas antenas comunicarse para mantener un enlace de comunicaciones entre dicha aeronave y dicho sistema de control mientras se reduce una frecuencia con la que es necesario que dicha aeronave conmute entre diferentes de dichas antenas cuando dicha aeronave se desplaza dentro de dicho campo de aviación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2003/027799.

Solicitante: THE BOEING COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 100 NORTH RIVERSIDE PLAZA CHICAGO, IL 60606-2016 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HORTON,Edwin,T.,Jr, MITCHELL,Timothy,M, CAVANAUGH,Wayne,F.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 5 de Septiembre de 2003.

Clasificación PCT:

  • H04B7/185 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › Estaciones espaciales o aéreas (H04B 7/204 tiene prioridad).
  • H04W36/18 H04 […] › H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS.H04W 36/00 Transferencia (Handover) o disposiciones para reseleccionar (Handoff). › para permitir reselección sin discontinuidad, p. ej. reselección blanda (relection-soft).

Clasificación antigua:

  • H04B7/185 H04B 7/00 […] › Estaciones espaciales o aéreas (H04B 7/204 tiene prioridad).
  • H04Q7/38

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2371163_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y método para la gestión de comunicaciones con plataformas móviles que operan dentro de un área geográfica predefinida Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a sistemas y métodos para la transmisión de datos. En particular, la presente invención se refiere a la transmisión de datos de RF entre plataformas móviles, tal como una aeronave, y una pluralidad de subsistemas de antena situados en un área controlada, tal como en un campo de aviación, para utilizar la capacidad de las subestaciones de antena de manera más eficaz. Antecedentes de la invención En las arquitecturas de red inalámbrica convencionales, las conexiones de radiofrecuencia (RF) realizadas entre plataformas móviles, tales como una aeronave, y puntos de acceso de comunicación de RF particulares dispuestos por un área controlada, tal como en un campo de aviación, se consiguen normalmente usando transmisiones de visibilidad directa de frecuencia muy alta para la modulación de datos entre la aeronave y un centro de control terrestre en comunicación con la aeronave. Normalmente, para este propósito se emplean frecuencias en el intervalo de aproximadamente 2 GHz a aproximadamente 6 GHz. Las transmisiones a tales frecuencias altas facilitan tasas de transmisión de datos extremadamente robustas y proporcionan un ancho de banda excelente para transmitir cantidades de datos muy grandes de manera muy rápida entre la aeronave y el centro de control terrestre. Las transmisiones de visibilidad directa a alta frecuencia de este tipo se manejan a menudo según los protocolos de comunicación 802.11a u 802.11b ampliamente conocidos. Sin embargo, un inconveniente con el uso de tales transmisiones de RF de alta frecuencia es la distancia limitada sobre la que pueden transmitirse señales de este tipo. Normalmente, esta distancia es aproximadamente de 1000 yardas (910 metros) o menos para sistemas de este tipo empleados en campos de aviación. Por tanto, cuando se implementa un sistema de comunicaciones de alta frecuencia, inalámbrico en un área controlada tal como un aeropuerto o un campo de aviación, en los que las pistas de aterrizaje y pistas de rodaje pueden extenderse por distancias significativas y por tanto definir un área controlada relativamente grande, deben emplearse una pluralidad de subestaciones de antena. Las subestaciones de antena que están destinadas a la comunicación con la aeronave cuando la aeronave rueda sobre el campo de aviación, o se estaciona en diversas áreas en el campo de aviación durante periodos cortos o largos, deben ser suficientes en número y estar ubicadas estratégicamente en áreas alrededor del campo de aviación para garantizar que las comunicaciones con una aeronave puedan mantenerse en todos los momentos en los que la aeronave está presente en el campo de aviación. Con los sistemas de gestión de tráfico de campo de aviación actuales el acceso a las subestaciones de antena tampoco está gestionado. Por no gestionado, se entiende que la decisión en cuanto a con qué subestación de antena debe comunicarse una aeronave particular se basa en qué subestación de antena proporciona la señal de RF más intensa a la aeronave, cuando se detecta por el equipo de RF que lleva la aeronave. Durante situaciones en las que muchas aeronaves acceden a las subestaciones de antena simultáneamente, esto puede dar como resultado que algunas subestaciones de antena se utilicen por completo mientras que otras con un área de cobertura similar se infrautilicen, llevando así a la ineficacia y a cuellos de botella de la red en las comunicaciones con la aeronave que opera en el campo de aviación o aeropuerto. Una causa subyacente de este problema es la falta de conocimiento acerca de la posición, dirección de desplazamiento y velocidad de cada aeronave, así como una falta de consideración de la ubicación, tipo de antena, orientación y área de cobertura de las subestaciones de antena. Un problema adicional con los sistemas de comunicaciones inalámbricas, no gestionados para la gestión de las comunicaciones entre una aeronave y una red de comunicaciones terrestre proviene del retardo de transmisión experimentado cuando la red transfiere una aeronave desde una subestación de antena a otra en el campo de aviación. Tales retardos se experimentan a menudo en las redes basadas en la intensidad de señal tales como redes que a menudo transfieren comunicaciones desde una subestación de antena a otra debido a las fluctuaciones de intensidad de señal natural experimentadas con las transmisiones de RF. Esto puede llevar a transferencias frecuentes de comunicación entre la aeronave y diversas subestaciones de antena en el campo de aviación cuando la aeronave rueda sobre el campo de aviación. Esto, a su vez, puede producir retardos frecuentes para pasar datos importantes desde la red terrestre a la aeronave. Con los sistemas actuales que se basan en la intensidad de señal como medio para seleccionar una subestación de antena particular con la que comunicarse, las fluctuaciones de intensidad de señal natural pueden dar como resultado que la aeronave establezca e interrumpa las conexiones de RF muchas veces en un periodo de tiempo muy corto, incluso mientras la aeronave esté estacionada en un campo de aviación. Esto se debe a que con algunos sistemas existentes en determinados aeropuertos, una aeronave podría detectar una señal de baliza desde varias subestaciones de antena simultáneamente. Las intensidades de señal que varían naturalmente provocarán que el sistema de comunicaciones de RF en la aeronave establezca e interrumpa de manera repetida los enlaces de comunicaciones con las diversas subestaciones de antena en un esfuerzo por mantener la comunicación con la subestación que proporciona la señal de baliza más intensa. Puesto que cada interrupción en la comunicación puede representar un periodo de tiempo de uno o varios segundos, 2 E03749439 04-11-2011   pueden perderse una gran cantidad de datos transmitidos a la aeronave cada vez que se produce una interrupción en el enlace de comunicaciones con una aeronave. Por tanto, existe la necesidad de un sistema de gestión de tráfico de aeropuerto mejorado que pueda monitorizar las comunicaciones con un gran número de aeronaves en tierra en un aeropuerto y determinar la subestación de antena óptima que debe usarse por cada aeronave, en tiempo real, para gestionar las comunicaciones de manera incluso más eficaz entre aeronaves estacionadas o rodando en la pista de aterrizaje en un aeropuerto y una red de datos central terrestre. Específicamente, existe la necesidad de un sistema de comunicaciones que pueda determinar el punto de acceso óptimo que debe usarse por una aeronave terrestre, que no esté limitado a la consideración de la intensidad de señal de las señales de baliza de RF recibidas por el sistema de comunicaciones de RF de la aeronave. Esto reduciría la frecuencia de cambios por la aeronave en el punto de acceso específico con el que se está comunicando, y por tanto reduciría el número de instancias en las que se pierde la comunicación entre la aeronave terrestre y la red de datos central debido a la iniciación de un nuevo enlace de comunicaciones con un punto de acceso diferente. Además, existe la necesidad de un sistema de comunicaciones que pueda monitorizar y gestionar el número de aeronaves en comunicación con un punto de acceso dado en un momento dado para eliminar los cuellos de botella de la red e ineficacias de la red. El documento GB2271486 da a conocer un sistema para gestionar la comunicación entre un móvil y una estación de comunicaciones que comprende: un sistema de control para gestionar las comunicaciones; una pluralidad de antenas situadas en ubicaciones separadas, estando cada una de dichas antenas en comunicación con dicho sistema de control; y en el que dicho sistema de control usa la ubicación, velocidad y dirección de dicho móvil para informar a dicho móvil con cuál de dichas antenas comunicarse para mantener un enlace de comunicaciones entre dicho móvil y dicho sistema de control mientras se reduce una frecuencia con la que es necesario que dicho móvil conmute entre varias de dichas antenas. Sumario de la invención La presente invención supera las deficiencias de la técnica anterior proporcionando un sistema de comunicaciones mejorado para su uso en un entorno controlado, tal como dentro de un campo de aviación, entre una plataforma móvil, tal como una aeronave, y una red de comunicaciones en tierra centralizada, tal como una red de datos central de aeropuerto situada en un aeropuerto o campo de aviación. Específicamente, la presente invención proporciona un ordenador de control que selecciona la subestación de antena óptima para que la aeronave se comunique con la misma a partir de una pluralidad de subestaciones de antena situadas por el campo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de gestión de la comunicación entre una aeronave que opera dentro de un campo de aviación y una estación de comunicaciones, comprendiendo el sistema: un sistema de control para gestionar las comunicaciones dentro de dicho campo de aviación; un componente de comunicaciones de plataforma móvil situado en dicha aeronave para la comunicación con dicho sistema de control; una pluralidad de antenas situadas en ubicaciones separadas dentro de o adyacentes a dicho campo de aviación, estando cada una de dichas antenas en comunicación con dicho sistema de control; y en el que dicho sistema de control está adaptado para usar una característica operativa de dicha aeronave cuando dicha aeronave opera dentro de dicho campo de aviación para informar a dicha aeronave con cuál de dichas antenas comunicarse para mantener un enlace de comunicaciones entre dicha aeronave y dicho sistema de control mientras se reduce una frecuencia con la que es necesario que dicha aeronave conmute entre diferentes de dichas antenas cuando dicha aeronave se desplaza dentro de dicho campo de aviación. 2. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha característica operativa comprende información de posición en tiempo real de dicha aeronave. 3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2 que comprende: al menos una antena situada en dicha aeronave; y un componente terrestre que incluye: dicha pluralidad de antenas situadas en ubicaciones separadas dentro de o adyacentes a dicho campo de aviación; y dicho sistema de control en comunicación con dichas antenas; en el que dicho sistema de control analiza información de ubicación recibida por al menos una de dichas antenas y selecciona una antena específica que debe usar dicho componente de comunicaciones de plataforma móvil para la comunicación con una red dispuesta en dicho campo de aviación, realizándose dicha selección basándose al menos en parte en información de ubicación en tiempo real para dicha aeronave. 4. Sistema según la reivindicación 3, en el que dicha información de ubicación se proporciona a dicho sistema de control por dicha aeronave. 5. Sistema según la reivindicación 3 ó 4, en el que dicha información de ubicación se deriva por dicho sistema de control a través de técnicas de multilateración en el que se usan receptores de RF para capturar pulsos que se transmiten desde un transpondedor de RF de una aeronave. 6. Sistema según la reivindicación 3, 4 ó 5, en el que dicha información de ubicación se deriva de la información de posicionamiento global por satélite (GPS) y se suministra a dicho sistema de control por dicho componente de comunicaciones de plataforma móvil. 7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3-6, en el que dicha selección se realiza además teniendo en cuenta una carga de al menos un par de dichas antenas. 8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que cada una de dichas antenas comprende una subestación de antena comprendiendo al menos una antena direccional y una antena omnidireccional. 9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3-8, en el que dicho componente terrestre incluye además un concentrador para facilitar la comunicación entre dichas antenas y dicho sistema de control. 10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3-9, en el que cada una de dichas antenas transmite una señal de baliza única, y en el que dicho componente de comunicaciones de plataforma móvil selecciona inicialmente una de dichas señales de baliza con la intensidad de señal más fuerte para establecer un enlace de comunicaciones con dicho componente terrestre. 11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3-9, en el que dicho sistema de control usa información relacionada con una dirección de desplazamiento de dicha aeronave para realizar dicha selección. 12. Sistema según la reivindicación 3, en el que dicho sistema de control usa dicha información de ubicación y una dirección de desplazamiento de dicha aeronave para determinar con cuál de dichas antenas 8 E03749439 04-11-2011   comunicarse y ordenar a dicha aeronave que conmute de una de dichas antenas a otra de una manera que minimice varios cambios entre dichas antenas mientras que dicha aeronave se desplaza dentro de dicho campo de aviación, y mientras mantiene un enlace de comunicaciones de RF óptimo entre dicha aeronave y dicho componente terrestre. 13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que dicha aeronave incluye antenas de RF primera y segunda operando cada una a una frecuencia diferente. 14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que cada una de dichas antenas comprende una subestación de antena comprendiendo antenas primera y segunda que operan a frecuencias diferentes. 15. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que se usa una velocidad de desplazamiento de la aeronave por el sistema de control. 16. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en el que se usa al menos una de dichas antenas para informar a dicha aeronave con cuál antena específica de dichas antenas comunicarse para conmutar a su uso. 17. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8-16, en el que dichas antenas direccionales de dichas subestaciones de antena se dirigen de tal manera que un haz de antena asociado de cada una se dirige lejos de la otra. 18. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, en el que cada una de dichas antenas transmite una señal de baliza que la identifica en dicho componente de comunicaciones. 19. Método para la gestión de la comunicación entre una aeronave que opera dentro de un campo de aviación y una estación de comunicaciones, comprendiendo el método: usar un sistema de control para gestionar las comunicaciones dentro de dicho campo de aviación; usar un componente de comunicaciones de plataforma móvil situado en dicha aeronave para la comunicación con dicho sistema de control; usar una pluralidad de estaciones de antena terrestres en ubicaciones separadas dentro de o adyacentes a dicho campo de aviación para la comunicación con dicho sistema de control; usando dicho sistema de control una característica operativa de dicha aeronave cuando dicha aeronave opera dentro de dicho campo de aviación para informar a dicha aeronave con cuál de dichas estaciones de antena comunicarse para mantener un enlace de comunicaciones entre dicha aeronave y dicho sistema de control mientras se reduce una frecuencia con la que es necesario que dicha aeronave conmute entre diferentes de dichas estaciones de antena cuando dicha aeronave se desplaza dentro de dicho campo de aviación. 20. Método según la reivindicación 19, que comprende además: a) usar la pluralidad de estaciones de antena terrestres, estando cada una dispuesta en ubicaciones fijas dentro del área de campo de aviación, para que cada una transmita una identificación; b) usar un componente de comunicaciones situado en dicha aeronave para recibir dichas señales de baliza y seleccionar una estación inicial de dichas estaciones de antena para establecer un enlace de comunicaciones con dicho sistema de control cuando dicha aeronave opera dentro de dicha zona de campo de aviación; c) usar dicho sistema de control para comunicarse con cada una de dichas estaciones de antena y monitorizar al menos una de velocidad de desplazamiento y dirección de desplazamiento de dicha aeronave dentro de dicha zona de campo de aviación; d) usar dicho sistema de control para analizar la información obtenida en la etapa c) para determinar cuándo dicha aeronave debe conmutar de comunicarse con dicha estación inicial de dichas estaciones de antena a una diferente de dichas estaciones de antena para mantener un enlace de comunicaciones óptimo mientras se desplaza dentro de dicha zona de campo de aviación; y e) ordenar a dicho componente de comunicaciones, en tiempo real, respecto a cuál de dichas estaciones de antena usar para mantener dicho enlace de comunicaciones de manera que se reduzca una frecuencia con la que es necesario que dicho componente de comunicaciones conmute de una de dichas estaciones de antena a otra. 21. Método según la reivindicación 19, que comprende además: 9 E03749439 04-11-2011   usar al menos una de las estaciones de antena terrestres para transmitir una señal de identificación; usar el componente de comunicaciones situado en dicha aeronave para recibir dicha señal de identificación y establecer un enlace de comunicaciones con dicho sistema de control a través de dicha una estación de antena cuando dicha aeronave se desplaza dentro de dicha zona de campo de aviación; usar dicho sistema de control para analizar la información de posición referente a dicha aeronave cuando dicha aeronave se desplaza dentro de dicha área de campo de aviación; usar dicho sistema de control para determinar cuándo dicho componente de comunicaciones debe conmutar de dicha una estación de antena a una diferente de dichas estaciones de antena para mantener un enlace de comunicaciones óptimo con dicho componente de comunicaciones mientras se minimiza el número de veces que se produce la conmutación entre diferentes de dichas estaciones de antena; y usar el sistema de control para informar a dicho componente de comunicaciones, a través de al menos una de dichas estaciones de antena, a cuál de dichas estaciones de antena conmutar para mantener dicho enlace de comunicaciones. 22. Método según la reivindicación 20 ó 21, en el que se usa un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-18. 23. Método según la reivindicación 20 ó 21, en el que dicho sistema de control usa multilateración para determinar periódicamente al menos una dirección aproximada de desplazamiento de dicha aeronave. E03749439 04-11-2011   11 E03749439 04-11-2011   12 E03749439 04-11-2011   13 E03749439 04-11-2011

 

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