Выше описано распространение служебных информационных пакетов по той же сети, что и транспортируемых сетью информационных пакетов. Однако возможно и другое, вытекающее из него техническое решение. Топология сети, динамически изменяющаяся через дискретные интервалы времени, поддерживается постоянно на основе описанного выше принципа. Информационные пакеты поступают от наземных центров управления или от сгенерировавшего их узла в самый высокий сегмент, который целесообразно сделать высокоорбитальным. Служебная информация распространяется по принявшему ее сегменту и от них предается спутникам сети в блоках данных, транслируемых на основе излучаемых радиосигналов по принципу, который реализован в навигационных системах.
Таким образом, трансляция служебной информации из принявшего ее сегмента реализована "вне топологии сети". Сегмент транслирующих эту информацию спутников может быть автономным от решения глобальной задачи транспортной сети и реализовывать межспутниковые связи только для распространения между своими узлами пакетов с предназначенной для трансляции служебной информации. При реализации такого подхода используется своеобразное "комбинированное дерево" распространения служебной информации. Одна часть дерева обеспечивает на основе базовых технологий используемой транспортной сети перевод широковещательной служебной информации в верхний сегмент (в частном случае каждый узел транспортной сети постоянно имеет межсегментую связь с узлом сегмента, используемого для трансляции служебной информации) и распространение по этому сегменту. Вторая часть дерева - радиолинии, соединяющие спутники верхнего сегмента с воспринимающими их трансляцию спутниками нижних сегментов.
Описанный принцип поддержания глобальной информации о сети приводит к выводу о возможной целесообразности совместного использования транспортной спутниковой сети связи и навигационных систем, добавив в навигационные системы дополнительные функции.
Далее описан подход к решению задач ведения абонентов. Начнем с рассмотрения поддержания актуальной информации о земных пользователях (наземных, медленных воздушных и авиационных). Для определения положения этих абонентов поверхность Земли разделена на участки (соты), которым дана сквозная нумерация. Для связи с наземными и медленными воздушными абонентами используется успешно реализованный в различных спутниковых системах связи подход - многолучевая антенная система. При движении космического аппарата по орбите обеспечивается управление позиционированием его лучей, каждый из которых в течение дискретных интервалов времени (для низких сегментов сети не превышающих 1-2 минут) удерживается неподвижным над сотой. Таким образом, в течение этого интервала времени космический аппарат (узел сети) доступен для абонентов находящихся в зонах текущего положения лучей - сотах текущего обслуживания. Множество текущих сот обслуживания космического аппарата объединяются в текущий сотовый кластер его обслуживания. Параметры реализации связи, например, область рабочих частот "привязаны" не к лучам космического аппарата, а к соте, с которой взаимодействует луч (подход, аналогичный предлагавшемуся в системе Teledesic). Переход луча от соты к соте ведет к смене его параметров связи.
Ведение земных абонентов основано на привязке их местоположений к сотам. При этом база данных о текущем местоположении активных для сети абонентов (абонентов с включенными терминалами, готовыми к взаимодействию с сетью) поддерживается как в наземных станциях управления, так и в космических аппаратах одного из сегментов сети, построенного на высоких орбитах (назовем его сегментом базы данных о местоположении абонентов или сегментом ведения абонентов). Этот сегмент содержит от одного до нескольких десятков космических аппаратов. Они связаны между собой и с узлами других сегментов сети так же, как все узлы описываемой сети транспортировки данных.
Кроме хранения информации о местонахождениях активных для сети абонентов узлы этого сегмента, как и другие узлы сети, реализуют функцию транспортировки всех видов информации. В частности, они полноценно используют эту функцию для обмена данными внутри своего сегмента. Участие узлов этого сегмента сети в общесетевой транспортировке данных существенно ограничено или исключено (в частности - повышением стоимостей линий связи, ведущих к ним). Полная база данных об абонентах поддерживается в каждом из узлов сегмента ведения абонентов. База данных о текущих местоположениях активных абонентов также содержится в наземных станциях, но хранение ее на Земле выполняет в основном контрольную и резервную функции.
Посотовый контроль местоположения абонентов (в частности, выявление факта перехода абонента из соты в соту) осуществляется с использованием предназначенных для этого космических аппаратов низкого сегмента, который можно назвать сегментом космических аппаратов, выполняющих функцию "датчиков" текущего положения абонентов (сегмент контроля изменения положения земных абонентов). Переход из соты в соту определяет сам абонент на основе смены параметров контрольных сигналов, принимаемых от космических аппаратов, которые соответствующим образом меняют их от соты к соте (привязка параметров связи реализуется по сотам). Кроме того, возможно техническое решение, согласно которому абонент определяет текущую соту своего местоположения, используя навигационную систему. О своем переходе из соты в соту абонент посылает служебное информационное сообщение космическому аппарату низкоорбитального сегмента контроля текущего положения земных абонентов, а тот, в свою очередь, отправляет многоадресное информационное сообщение узлам сегмента сети, которые хранят базу данных о текущих местоположениях земных пользователей.
Для более быстрого обновления этой базы данных (что актуально, например, в случае авиационных пользователей) сообщение о новом местонахождении абонента может дополнительно распространиться по сегменту ведения абонентов волновым методом от каждого получившего его узла. Так как узлов в этом сегменте немного, и связи между ними используются в основном лишь для передачи достаточно коротких пакетов служебной информации, а также вследствие того, что число авиационных пользователей по сравнению с наземными сравнительно невелико, волновое распространение пакетов по сети не приведет к замедлению работы сети, сделав это решение нерациональным.
При отправлении пользователем сети блока пакетов, на который разбито его сообщение к адресату, он также посылает служебный пакет групповой адресации ко всем узлам сегмента ведения абонентов, и в этом сегменте абонент-отправитель и абонент-адресат помечаются как реализующие связь. Каждый оправляемый адресату информационный пакет содержит поле с указанием адресата и соты, в которой адресат находится. Как отмечалось выше, маршрутизация в сети - дейтаграммная (каждый узел сети самостоятельно принимает решение о дальнейшей отправке пакета на основе полной информации о сети, включающей в себя данные о текущей топологии сети и прогноз последующей ее динамики, а также о состоянии каждого из узлов сети, которое определяет число уровней загруженности накопителя). Такую же информацию о состоянии загруженности сети имеют и узлы сегмента ведения адресата.
При поступлении в базу данных информации об изменении местоположения абонента, помеченного в сегменте ведения абонентов как адресат отправленной информации, узлы сегмента ведения абонентов посылают об этом информацию к тем узлам сети, в которых могут находиться или будут находиться пакеты сообщения на их возможных путях к адресату.
Группа узлов возможного нахождения пакетов сообщения (определяемая с некоторым запасом по составу включаемых в нее узлов), находится на основе используемого для этого алгоритма, который выполняет расчет на базе глобальной информации о сети и с учетом правил, на основе которых каждый узел реализует действия по маршрутизации поступающих в него пакетов. Когда пакет находится в узле, содержащем для него информацию о смене местоположения абонента, то в соответствующее поле пакета записываются новые данные, которые учитываются на дальнейшем пути его следования. По истечении контрольного времени информация о новом местоположении адресата удаляется из узлов описанной выше группы.
Поддержание информации о текущем положении абонентов космического пользовательского сегмента реализуется на основе следующего подхода. В состав глобальной информации о сети входит расчет расписания доступности космических аппаратов-абонентов сети для реализации связи с ними каждым из устройств космического аппарата, транспортирующего сетевые данные (интервалы времени, в течение которых соответствующие устройства могут реализовывать связь). При этом учитывается не только возможность реализации связи космическим аппаратом сети транспортировки данных, но и наличие такой возможности у космического аппарата-абонента сети (у космического аппарата-абонента могут быть устройства связи лишь нескольких типов, перечисленных для сети транспортировки данных, в частном случае - одно устройство).
Полагается, что линия связи между космическим аппаратом сети связи и космическим аппаратом пользовательского сегмента реализована так же, как линии между космическими аппаратами сети, транспортирующей данные. Для выполнения расчетов расписаний доступности используется та же модель орбитального движения космических аппаратов, что и при расчете текущей топологии сети. Значения орбитальные параметров комических аппаратов пользовательского сегмента уточняются аналогично параметрам космических аппаратов сети, транспортирующей данные. Пакет данных может быть направлен только к тем узлам транспортной сети, у которых есть устройство (устройства) связи, для которого (для которых) после получения передаваемого пакета связь с космическим аппаратом-абонентом будет доступна от начала передачи пакета до окончания передачи.
Выше были вкратце описаны подходы к реализации маршрутизации служебной информации. Далее приведем краткое писание подхода к маршрутизации основных данных, транспортируемых сетью связи. В реализации маршрутизации информационных пакетов (транспортируемой сетью информации) выделим две составляющие (будем говорить, что алгоритм реализации имеет два уровня). Опишем первый, базовый уровень алгоритма. Сеть спутников рассматривается как замкнутая сеть, в которой каждый узел определяет пути наименьшей стоимости до всех отличных от него узлов сети независимо от того, над какой территорией Земли находится этот узел, или от того, каким космическим аппаратам доступна с ним связь (строит глобальное сетевое дерево с корнем в себе самом). Для этого предлагается с использованием текущей информации о топологии сети и состоянии загруженности узлов сети рассчитывать на борту космического аппарата текущие значения маршрутных таблиц каждого из узлов.
В общем случае уравнение стоимости элементарной линии связи (отрезка пути между смежными узлами 1 и ]), используемое при определении пути наименьшей стоимости, запишем таким образом
В уравнении (1) первое слагаемое - единица, соответствующая наличию линии связи между узлами у и ], которая учитывается с веденным положительным не равным нулю коэффициентом к 0у], который в частном случае равен 1. В остальных слагаемых уравнения (1) значения 8щ, 821], 831] - три добавочные составляющие стоимости, которые будут описаны ниже, а кщ, к 2у, кзу] - их весовые коэффициенты в суммарной добавочной стоимости, которые выбираются в зависимости от принятой стратегии маршрутизации и в частном случае могут быть равны нулю.
Составляющая 8щ учитывает то, в каком сегменте сети находится узел, к которому ведет линия связи (например, стоимости линий, ведущих к более высоким сегментам можно повысить, чтобы препятствовать использование для передачи транзитной нагрузкой спутников этих сегментов, если в нижних сегментах есть пути, эквивалентные по числу элементарных отрезков верхним). Составляющая 821] учитывает нагрузку в узле сети, к которому она ведет, или долю использования исходящей линии при маршрутизации по встречному пути. Также при назначении 821] может быть введена корректирующая добавка для ускорения процесса сглаживания неравномерности ("перекоса") нагрузки в различных частях сети. Например, корректирующая добавка возможна при появлении флуктуаций нагрузки в компактных группах узлов топологии сети. Для ускорения процесса "сглаживания" флуктуации к стоимостям линий связи, ведущим к узлам на границе флуктуации, может быть сделана соответствующая корректирующая добавка. Добавка, корректирующая неравномерность средней нагрузки в сегментах сети, может быть введена для межсегментных линий связи.
Составляющая 831] основана на учете комплекса показателей, связанных скинематическими параметрами линии связи, для дискретизации учтенных не непрерывными значениями, а номером диапазона значений, в которое это непрерывное значение попадает. К кинематическим параметрам относятся длина линии связи, скорость изменения длины линии связи, значения и скорость изменения углов, задающих ее направление линии, и прочее. Составляющая 831] позволяет оценить время передачи по линии связи между узлами 1 и ] (зависит от длины линии связи) и качество реализации связи (зависит от других кинематических параметров). Очевидно, при назначении Бзу составляющая, обеспечивающая учет качества связи, имеет незначительный вес в значении Бзу и, тем более, в общей стоимости Бу.