Campo técnico de la invención

La presente invención está dirigida a un método y a un sistema de comunicación asincrona de datos, y más específicamente a un método que permite la transmisión bidirectional de datos entre un equipo de usuario, una constelación de satélites y una red terrestre con una estación terrestre conectada a una red de comunicaciones móvil cuando el equipo de usuario y/o la estación terrestre no están visibles simultáneamente para al menos un satélite de la constelación; además, la invención proporciona un método de registro del equipo de usuario en la red de comunicaciones móvil.

Antecedentes de la invención

En la actualidad hay cada vez más dispositivos conectados a internet por medio de la red de telefonía móvil, y la progresiva implantación de la red 5G está facilitando que no sólo accedan a la red smartphones o teléfonos inteligentes de última generación, sino también otros dispositivos electrónicos, en particular para uso en exteriores, en lo que se conoce como internet de las cosas, internet of things (loT).

Sin embargo, la red de 3GPP, que es el conjunto de estándares que regula la red de telefonía móvil al cual pertenece el protocolo 5G, no tiene una cobertura global, e incluso resulta muy insuficiente en algunos lugares, por lo que como alternativa a la expansión de la red por medio de una estructura convencional, se ha propuesto el uso de satélites en órbita que permitan establecer una conexión entre un equipo de usuario, o user equipment (UE), y una estación o segmento de tierra conectada a la red.

Actualmente los expertos de la 3GPP están trabajando en una versión del protocolo 5G que integre redes por satélite tanto para conexiones de banda ancha como para conexiones de internet de las cosas, y que se conoce como Release 17, o especificación Reí 17. Previamente se habían planteado arquitecturas de red en las que los satélites incluían una estación radio para descodificar los mensajes de los terminales de usuario y transmitirlos al núcleo (o coré) de red, presente en el segmento de tierra. Esta arquitectura, considerablemente compleja, no ha sido desarrollada todavía y la versión actual de la especificación Reí 17 no la contempla; esta arquitectura de red se conoce como regenerativa.

Por su lado, la especificación Reí 17 de 3GPP se centra en estandarizar una arquitectura que puede funcionar en modo transparente, en donde el satélite simplemente actúa como un repetidor, o espejo, para las comunicaciones de un terminal en tierra y una estación radio situada en el segmento de tierra y directamente conectada al núcleo de red. A día de hoy, 3GPP asume que existe una conexión continua entre el equipo de usuario, y el núcleo de la red 3GPP que se encuentra en el segmento de tierra.

Proporcionar una conexión continua entre el equipo de usuario y el segmento tierra desde cualquier satélite, transparente o regenerativo, requiere actualmente limitar el funcionamiento del servicio a regiones de la tierra donde el satélite tenga a la vez cobertura del terminal de usuario, o equipo de usuario, y de la estación de tierra.

En el caso de trabajar con satélites de baja órbita, es necesario desplegar una constelación densa de satélites con una conexión entre cada uno de ellos para crear una malla, de modo que cuando uno de los satélites no tenga cobertura con una estación de tierra, éste pueda transmitir datos a otros satélites hasta llegar a uno que tenga cobertura con la estación de tierra. En el caso de trabajar con satélites de órbita baja sin una conexión en malla como en el caso anterior, será necesario crear una arquitectura de red jerárquica en la cual un satélite en una órbita dada transmita los datos a un satélite más lejano en posición geoestacionaria, y emplearlo como repetidor para alcanzar una estación de tierra fija respecto a la posición del satélite en órbita geoestacionaria.

Todas las propuestas anteriores son, o bien restrictivas en cuanto a la prestación del servicio, o tienen un coste extremadamente alto.

Por ello existe necesidad de una solución a los anteriores problemas que presenta actualmente la arquitectura 3GPP para redes por satélites de baja densidad para el servicio de internet de las cosas.

Descripción de la invención

La presente invención permite superar las carencias del estado de la técnica mediante un método de comunicación asincrona para un sistema de comunicaciones formada por una constelación de satélites, una red de tierra con al menos una estación o segmento de tierra con conexión a un núcleo de red de comunicaciones móvil, y al menos un equipo o terminal de usuario; a su vez, el sistema de comunicaciones está en comunicación con una red de comunicaciones móvil. El método de comunicación asincrona se complementa con un método de registro asincrono de un equipo de usuario en la red de comunicaciones móvil.

En un primer aspecto inventivo, la invención proporciona un método de comunicación asincrona de un sistema de comunicaciones, que comprende: una constelación de satélites de comunicación, con al menos un satélite, una red de tierra, que comprende una estación de tierra dispuesta en la superficie terrestre y un núcleo de red, en donde la red de tierra está configurada para establecer y controlar una comunicación con la constelación y con una red de comunicaciones móvil que comprende un núcleo de red de comunicaciones móvil, un equipo de usuario, localizado en la superficie terrestre y configurado para comunicarse con la red de tierra a través de la constelación, en donde el equipo de usuario está registrado en la red de comunicaciones móvil, en donde el método comprende las etapas de: cuando el equipo de usuario tiene conectividad con la constelación, enviar, por el equipo de usuario, un conjunto de datos a la constelación, almacenar, por la constelación, el conjunto de datos; y cuando la constelación tiene conectividad con la estación de tierra de la red de tierra, enviar, por la constelación, el conjunto de datos al núcleo de la red de tierra.

A lo largo del presente documento se debe entender que la comunicación se establece por radiofrecuencia de forma asincrona entre uno o más equipos de usuario y una estación de tierra a través de al menos un satélite. De forma preferida, el equipo de usuario, previamente registrado en la red de comunicaciones, estará situado en la superficie de la Tierra y en una posición relativamente distante respecto a una estación terrestre de una red terrestre de comunicaciones, por ejemplo, a vahos miles de kilómetros de distancia, mientras que la constelación de satélites de comunicación estará orbitando alrededor de la tierra en órbita no geoestacionaha. Así, la trayectoria de cada satélite pasará de forma periódica por al menos un punto de la órbita visible desde el equipo de usuario o desde la estación de tierra. Por tener conectividad o ser visible se debe entender la posición relativa entre un dispositivo y el satélite en órbita tal que la curvatura terrestre permite la transmisión directa por radiofrecuencia, o lo que es lo mismo, cuando el satélite tiene conectividad, bien con un equipo de usuario, bien con una estación de tierra; por ejemplo, desde el punto de vista relativo de la estación de tierra, el satélite tendrá conectividad con la estación cuando se encuentre por encima del horizonte. Ocasionalmente, el equipo de usuario y la estación de tierra serán visibles para el satélite de forma simultánea, aunque el método objeto de la invención será de mayor utilidad cuando este periodo de conectividad simultánea es corto o nulo.

De esta forma, la comunicación se considera asincrona, o discontinua, debido a la curvatura de la Tierra y a la posición de los distintos elementos del sistema un conjunto o paquete de datos transmitido por un elemento emisor, ya sea el equipo de usuario, o la red de tierra, no puede alcanzar el receptor sin experimentar un periodo de latencia hasta que el satélite se encuentre visible para dicho receptor. Para ello, los satélites de la constelación, el equipo de usuario y la o las estaciones de tierra comprenden unos medios de almacenamiento de datos que permiten almacenar la información, el conjunto de datos, hasta al menos el momento en el que el receptor se encuentra visible; en un ejemplo preferido, los medios de almacenamiento de datos son unidades de memoria convencionales.

En una realización preferida, el método está adaptado al uso de un protocolo de comunicación definido para las redes terrestres conocido como 3GPP 5G NB-loT, estandarizado por la organización 3GPP, responsable de los estándares de telefonía móvil 2G, 3G, 4G y 5G; una característica de estos estándares es que están diseñados y adaptados para su uso en redes de telefonía terrestres, donde todos los elementos de la red están interconectados entre ellos hasta un punto de gestión conocido como núcleo o core de la red (también EPC).

Preferiblemente, el equipo de usuario será un dispositivo con capacidad loT y compatibilidad con la red de telefonía móvil de estándar 5G, comprendiendo normalmente un radiotransmisor configurado para establecer una comunicación bidirectional por radiofrecuencia con los satélites de la constelación. Por red de tierra o red terrestre se debe entender una red de comunicaciones que comprende al menos una estación terrestre, estación de tierra, o segmento de tierra, que se debe entender como un equipo de enlace entre la constelación de satélites y el núcleo de una red de comunicaciones móvil, que comprende al menos un servidor de autentificación, por ejemplo, con la red de telefonía móvil de arquitectura 5G. En una realización, la red de tierra comprende una pluralidad de estaciones de tierra distribuidas por la superficie terrestre, de forma que la conectividad con la constelación permita una latencia de la trasmisión del orden de minutos o segundos.

Preferiblemente, el sistema de comunicación está adaptado al estándar 3GPP 5G NB loT, y en este sentido, cada satélite de la constelación comprende un nodo base de comunicación que permite la comunicación directa entre un equipo de usuario y el satélite, así como el procesamiento del flujo de comunicación. Así, los satélites de la constelación funcionan como en una arquitectura regenerativa, y no se limitan a redirigir a la estación de tierra la información transmitida por el equipo de usuario, sino que participan en el proceso de transmisión.

Los equipos de usuario, también preferiblemente, son dispositivos de tipo loT con capacidad de comunicación a través de redes de comunicación inalámbricas de estándar 5G; cada uno de estos equipos de usuario está configurado para transmitir información, específica de cada equipo a un servidor de destino, a través de una red de comunicación mayor, de forma preferida internet.

La transmisión de información se logra a través de la comunicación con la red de tierra, que a su vez está en comunicación con el núcleo de la red móvil de comunicaciones; la estación terrestre es una estación o segmento de tierra convencional para la constelación de satélites, que está adaptada para emitir y recibir transmisiones de estándar 3GPP 5G NB loT, por ejemplo, con módulos para operar con estándar 3GPP 5G NB loT en modo asincrono entre el equipo de usuario y el núcleo de la red móvil de comunicaciones.

Cada uno de los satélites de la constelación puede ser un satélite de comunicaciones convencional, con un nodo base de comunicación que permite la comunicación entre el satélite y los equipos de usuario operando preferiblemente con estándares 3GPP 5G NB loT, y entre el satélite y la estación de tierra, comprendiendo el satélite además los módulos necesarios para permitir la comunicación bidirectional y el registro asincrono a la red de comunicaciones móvil. De forma ventajosa, la constelación de satélites comprende unas pocas unidades, del orden de tres o cuatro satélites que describen una órbita no geoestacionaria alrededor de la Tierra, y en particular una órbita baja; de esta forma se puede aprovechar al máximo el potencial de la presente invención, ya que por un lado se reducen los costes de fabricación, y mantenimiento de una constelación numerosa, y por otro no se incurre en los gastos y la complejidad de poner en órbita uno o más satélites en una órbita alta o geoestacionaria.

Ventajosamente, esta invención permite que una constelación de satélites de baja densidad en continuo movimiento pueda dar conectividad internet a dispositivos que tengan la necesidad de enviar o recibir datos de ciertas aplicaciones en cualquier lugar del planeta sin disponer de una conexión continua entre el equipo de usuario y el núcleo, o core, de la red de comunicaciones móvil situado en tierra a través de la constelación de satélites y la estación de tierra.

En una realización particular, el método comprende además la etapa de: transmitir, por la red de tierra, el conjunto de datos al núcleo de la red de comunicaciones móvil.

Ventajosamente, tras lograr la transmisión asincrona del conjunto de datos desde el equipo de usuario y la red de tierra, la red de tierra transmite dicho conjunto de datos al núcleo de la red de comunicaciones móvil, por ejemplo a otro equipo o terminal de usuario conectado al núcleo de la red de comunicaciones móvil de forma convencional. Por conjunto de datos se debe entender la información que se desea transmitir desde o hacia el equipo de usuario, o carga de la transmisión, como por ejemplo paquetes de datos de protocolo de red IP. En una realización particular, el equipo de usuario está también adaptado para su conexión con la red de comunicaciones móvil de forma convencional.

En una realización particular, la constelación comprende un primer satélite y un segundo satélite en órbita no geoestacionaria, cuando el primer satélite, ha recibido y almacenado el conjunto de datos del equipo de usuario, y cuando el primer satélite tiene conectividad con el segundo satélite, el método comprende las etapas de: enviar, por el primer satélite el conjunto de datos al segundo satélite.

De forma ventajosa, la constelación comprende una pluralidad de satélites en órbita no geoestacionaria, lo que supone que el periodo sin conectividad entre el equipo de usuario o la red de tierra y al menos un satélite de la constelación es más corto de forma que los periodos de transmisión son más cortos en la medida en la que la constelación tiene más satélites; además, cada satélite está configurado para establecer una comunicación con otro satélite de la constelación, lo que permite la difusión de datos de un satélite a otro, reduciendo aún más los periodos de transmisión. Ventajosamente, un conjunto de datos que consista en una pluralidad de paquetes puede transmitirse por medio de vahos satélites distintos de la misma constelación, de forma que se reduce la latencia de la transmisión; preferiblemente, para la transmisión de paquetes de datos, los satélites funcionan en modo transparente, y se limitan a almacenar y redi rigir los paquetes de datos a la estación de tierra. En una realización particular, la constelación comprende además satélites adicionales, en donde el método comprende la etapa de enviar, por el primer o el segundo satélite el conjunto de datos a otro satélite.

En una realización particular, el método comprende además, cuando el segundo satélite tiene conectividad con la estación de tierra de la red de tierra, la etapa de: enviar, por el segundo satélite, el conjunto de datos a la red de tierra.

Circunstancialmente, un segundo satélite que ha recibido el conjunto de datos puede tener conectividad con la estación de tierra antes que el primer satélite, por lo que puede transmitir el conjunto de datos antes que el primer satélite y hacer la comunicación más rápida; en este caso, cuando el primer satélite tiene conectividad con la estación de tierra y transmite a su vez el conjunto de datos, la red de tierra puede simplemente descartar estos datos duplicados.

En un segundo aspecto inventivo, la invención proporciona un método de comunicación asincrona de un sistema de comunicaciones, que comprende: una constelación de satélites de comunicación, con al menos un satélite, una red de tierra, que comprende una estación de tierra dispuesta en la superficie terrestre y un núcleo de red, en donde la red de tierra está configurada para establecer y controlar una comunicación con la constelación y con una red de comunicaciones móvil que comprende un núcleo de red de comunicaciones móvil, un equipo de usuario, localizado en la superficie terrestre y configurado para comunicarse con la red de tierra a través de la constelación, en donde el equipo de usuario está registrado en la red de comunicaciones móvil, en donde el método comprende las etapas de: cuando la constelación tiene conectividad con la estación de tierra de la red de tierra, recibir, por la constelación, un conjunto de datos del núcleo de red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra; almacenar, por parte de la constelación el conjunto de datos; y cuando la constelación tiene conectividad con el equipo de usuario, enviar, por la constelación, el conjunto de datos al equipo de usuario.

Ventajosamente, el método del segundo aspecto inventivo proporciona una solución para la transmisión de datos desde la red de comunicaciones hasta el equipo de usuario, completando una comunicación bidirectional.

En una realización particular, el método comprende además la etapa de: recibir, por la red de tierra, el conjunto de datos del núcleo de la red de comunicaciones móvil.

En una realización particular, la constelación comprende un primer satélite y un segundo satélite en órbita no geoestacionaria, cuando el primer satélite, ha recibido y almacenado el conjunto de datos de la red de tierra, y cuando el primer satélite tiene conectividad con el segundo satélite, el método comprende las etapas de: enviar, por el primer satélite el conjunto de datos al segundo satélite.

En una realización particular, la constelación comprende además satélites adicionales, en donde el método comprende la etapa de enviar, por el primer o el segundo satélite el conjunto de datos a otro satélite.

En una realización particular, el método comprende además, cuando el segundo satélite tiene conectividad con el equipo de usuario, la etapa de: enviar, por el segundo satélite, el conjunto de datos al equipo de usuario.

En un tercer aspecto inventivo, la invención proporciona un método de registro asincrono de un equipo de usuario en una red de comunicaciones móvil por medio de un sistema de comunicaciones, en donde el sistema de comunicaciones comprende: una constelación de satélites de comunicación, con al menos un satélite, una red de tierra, que comprende una estación de tierra dispuesta en la superficie terrestre y configurada para establecer y controlar una comunicación con la constelación y con una red de comunicaciones móvil que comprende un núcleo de red de comunicaciones móvil, un equipo de usuario, localizado en la superficie terrestre y configurado para comunicarse con la red de tierra a través de la constelación, en donde el método comprende las etapas de: enviar, por el equipo de usuario, una solicitud de registro, que comprende un identificador del equipo de usuario, a la constelación, almacenar, por la constelación, el identificador del equipo de usuario, enviar, por la constelación, un mensaje de rechazo provisional de la solicitud de autentificación al equipo de usuario; y cuando la constelación tiene conectividad con la estación de tierra de la red de tierra, enviar, por la constelación, una solicitud de información de autentificación generada con el identificador del equipo de usuario al núcleo de la red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra.

El método de registro propuesto permite el proceso de autentificación de un equipo de usuario con respecto a un servidor de autentificación de la red de comunicaciones móvil, a la cual se accede a través de la red de tierra. Según el método propuesto, durante el periodo en el cual un satélite de la constelación se encuentra visible respecto al equipo de usuario, el satélite recibe un identificador de usuario que permite completar la autentificación con el servidor de autentificación; en un proceso de autentificación convencional, el identificador se transmitiría al servidor de autentificación, sin embargo, en el método propuesto la transmisión del identificador no es posible mientras una estación de tierra de la red de tierra, que da acceso al servidor de autentificación de la red de comunicaciones móvil, no tenga conectividad con la constelación. En su lugar, el satélite almacena el identificador y emite un mensaje de rechazo provisional de la autentificación, a diferencia del mensaje de error que recibiría el equipo de usuario en un procedimiento convencional; en otros ejemplos, el mensaje de rechazo provisional es un mensaje convencional de otro tipo que el equipo de usuario interpreta como un mensaje de rechazo provisional. En el caso de que la información de autentificación del terminal de usuario ya está almacenada en el satélite, se completa la autentificación.

En una realización particular, el método comprende además la etapa de: autentificar, por el núcleo de la red de comunicaciones móvil, el equipo de usuario.

En una realización particular, cuando la autentificación del equipo de usuario es válida, el método comprende la etapa de: enviar, por el núcleo de la red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra, un vector de autentificación del equipo de usuario a la constelación.

En una realización particular, la constelación comprende un primer satélite y un segundo satélite en órbita no geoestacionaría, en donde el método comprende, por parte del primer satélite, cuando el equipo de usuario tiene conectividad con el primer satélite, las etapas de: recibir la solicitud de registro con el identificador de equipo de usuario, almacenar el identificador de equipo de usuario, enviar al equipo de usuario un mensaje de rechazo provisional de autentificación.

En una realización particular, el método comprende además, por parte del primer satélite, cuando la estación de tierra de la red de tierra tiene conectividad con el primer satélite, la etapa de: enviar al núcleo de la red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra una solicitud de información de autentificación generada con el identificador de equipo de usuario.

En una realización particular, el método comprende además, por parte del primer satélite, cuando el equipo de usuario tiene conectividad con el primer satélite, las etapas de: recibir una solicitud de conexión del equipo de usuario, comprobar si existe un vector de autentificación para el identificador de equipo de usuario, enviar al equipo de usuario la respuesta de localización actualizada.

Ventajosamente, con la etapa de enviar la respuesta de localización actualizada al equipo de usuario se completa el procedimiento de registro de usuario a la red móvil.

En una realización particular, el método comprende además, por parte del primer satélite, cuando la estación de tierra de la red de tierra tiene conectividad con el primer satélite, las etapas de: recibir del núcleo de la red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra un vector de autentificación y una respuesta de localización actualizada para el equipo de usuario, almacenar el vector de autentificación, y la respuesta de localización actualizada.

En una realización particular, el método comprende además, por parte del segundo satélite, cuando la estación de tierra de la red de tierra tiene conectividad con el segundo satélite, las etapas de: recibir del núcleo de la red de comunicaciones móvil a través de la red de tierra un vector de autentificación y una respuesta de localización actualizada para el equipo de usuario, almacenar el vector de autentificación, y la respuesta de localización actualizada.

En una realización particular, el método comprende además, por parte del segundo satélite, cuando el equipo de usuario tiene conectividad con el segundo satélite, las etapas de: recibir una solicitud de conexión del equipo de usuario, comprobar si existe un vector de autentificación para el identificador de equipo de usuario, enviar al equipo de usuario la respuesta de localización actualizada.

Cuando el segundo satélite, es decir, el satélite que ha recibido el vector de autentificación, AV, y la respuesta de localización actualizada, ULA, se hace visible al equipo de usuario, el satélite intercambia datos con el equipo de usuario, y de esta forma completa la autentificación del equipo de usuario. Una vez se ha completado de forma asincrona la autentificación, el equipo de usuario puede enviar paquetes de datos a una red de comunicación, por ejemplo, internet, a través de la estación de tierra según el método del primer y/o el segundo aspectos inventivos.

En una realización particular, la red de tierra está en conexión de datos con un servidor de autentificación del núcleo de la red de comunicaciones móvil, en donde el método comprende, cuando la constelación tiene conectividad con la estación terrestre de la red de tierra, por parte de la red de tierra, las etapas de: recibir de la constelación una solicitud de información de autentificación, enviar al servidor de autentificación la solicitud de información de autentificación, recibir del servidor de autentificación un vector de autentificación, para el identificador de equipo de usuario, almacenar el vector de autentificación, enviar al servidor de autentificación una solicitud de localización actualizada, recibir del servidor de autentificación una respuesta de localización actualizada, enviar a la constelación el vector de autentificación y la respuesta de localización actualizada.

Desde el punto de vista de la red de tierra, el proceso de autentificación del equipo de usuario comienza con el inicio de la conectividad entre la estación de tierra y el primer satélite y la recepción de la solicitud de información de autentificación, AIR, para el equipo de usuario identificado por su identificador, que en una realización preferida es un identificador IMSI. La red terrestre, a continuación, envía la solicitud de información de autentificación, AIR y una solicitud de localización actualizada, ULR, al servidor de autentificación, que procesa la solicitud y genera el vector de autentificación, AV, y la respuesta de localización actualizada, ULA; posteriormente, el vector de autentificación, AV, y la respuesta de localización actualizada, ULA, se almacenan en la red terrestre hasta que el segundo satélite se haga visible, que puede ser de hecho el mismo satélite que ha transmitido la solicitud de información de autentificación, AIR, y entonces procede a su transmisión.

Una vez la estación de tierra se encuentra visible respecto al satélite, éste último emite a la estación de tierra una solicitud de autentificación, AIR, para el equipo de usuario, única para cada equipo de usuario individual. La red de tierra por su parte, tras recibir la AIR, establecerá contacto con el servidor de autentificación, que en el caso en el que la autentificación sea válida, emitirá un vector de autentificación, AV. Este vector será transmitido al satélite junto con una respuesta de localización actualizada, ULA, del equipo de usuario.

Tanto el vector de autentificación, AV, como la respuesta de localización actualizada, ULA, se almacenan en la red de tierra, y la estación de tierra los transmite al satélite que, de acuerdo con su trayectoria, se haga visible primero para el equipo de usuario; este satélite se denomina por claridad segundo satélite, pero puede, de hecho, ser el mismo satélite que ha transmitido la solicitud de información de autentificación, AIR.

En una realización particular, la constelación comprende un primer satélite y un segundo satélite en órbita no geoestacionaria, en donde el método comprende además la etapa de: generar, por el primer satélite, un contexto de equipo de usuario a partir del identificador y del vector de autentificación del equipo de usuario.

Por contexto se debe entender una estructura de datos que comprende un conjunto de atributos del equipo de usuario registrado en la red del operador que permite identificarlo unívocamente, y que ventajosamente permite la transmisión de datos entre el satélite y el equipo de usuario sin necesidad de volver a autentificarse. En una realización particular, el método comprende además las etapas de: enviar, por el primer satélite, el contexto a la estación de tierra, enviar, por la estación de tierra, el contexto al segundo satélite.

Ventajosamente, esta realización del método permite difundir el contexto entre los satélites de la constelación, de manera que el equipo de usuario se puede comunicar con cualquiera de ellos.

En una realización particular, cuando el primer satélite tiene conectividad con el segundo satélite, el método comprende además la etapa de: enviar, por el primer satélite el contexto del equipo de usuario al segundo satélite.

Ventajosamente, esta etapa permite la difusión del contexto de satélite a satélite sin necesidad de pasar por la estación de tierra.

Estas y otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción de las realizaciones preferidas, pero no exclusivas, que se ¡lustran a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Figuras 1a-1d Estas figuras muestran una secuencia del flujo de información, así como los elementos del sistema de transmisión.

Figura 2 Esta figura muestra un diagrama del proceso de autentificación por parte del sistema.

Descripción detallada de un ejemplo de realización

En la siguiente descripción detallada se exponen numerosos detalles específicos en forma de ejemplos para proporcionar un entendimiento minucioso de las enseñanzas relevantes. Sin embargo, resultará evidente para los expertos en la materia que las presentes enseñanzas pueden llevarse a la práctica sin tales detalles.

La presente invención permite lograr una comunicación inalámbrica entre uno o más equipos de usuario y una red de comunicaciones por medio de una constelación de satélites de baja densidad que no tienen conectividad simultánea con el equipo de usuario y con la red de tierra (GN).

En una realización preferida de la invención, el sistema de comunicación comprende una pluralidad de equipos de usuario (UE), que en el ejemplo son artículos electrónicos de consumo para uso en exteriores o dispositivos similares, con configuración de “internet de las cosas” (loT), es decir, con sensores o equipos electrónicos capaces de recabar información y transmitirla por internet por ejemplo, a un servidor web del proveedor de servicios de los equipos de usuario (UE) para su posterior procesamiento; el sistema comprende también una constelación de satélites en órbita no geoestacionaria, y que por simplicidad en el ejemplo descrito consta de únicamente dos satélites (SAT1 , SAT2) con un nodo base de comunicación por radiofrecuencia para la gestión de las comunicaciones de estándar 3GPP 5G loT y un enlace de comunicaciones satélite convencional; cada uno de los satélites tiene un computador configurado al menos para procesar las señales de los equipos de usuario (UE) y de la red de tierra (GN). Esta red de tierra (GN) es una red de comunicaciones que por simplicidad en el ejemplo descrito comprende una estación o segmento de tierra convencional adaptada para operar según el estándar 3GPP 5G loT, así como para establecer una comunicación de datos con una red de comunicaciones móvil, por ejemplo, con la red móvil 5G; la conexión entre el núcleo de la red de tierra y el núcleo de la red de comunicaciones móvil puede realizarse por medio de un cableado convencional, en particular para conectarse con un servidor de autentificación (HSS) y con internet; de esta forma, los paquetes de datos generados por un equipo de usuario (UE) se transmiten del equipo de usuario (UE) a la constelación de satélites, de ésta a la red de tierra (GN), y de la red de tierra (GN) a su lugar de destino, por ejemplo a través de internet a un servidor web del proveedor de servicios.

Para ello, un equipo de usuario (UE) debe registrarse, o autentificarse, previamente con un servidor de autentificación (HSS); el proceso se muestra de forma esquemática en las etapas de las Figuras 1a-1d, en donde se muestra cómo, en un primer paso, el equipo de usuario (UE) emite una solicitud de autentificación y envía al primer satélite (SAT1), cuando éste está visible, su correspondiente identificador (ID).

Tal y como estipula el método, y se muestra en la Figura 2, cuando el equipo de usuario (UE) tiene visibilidad con el primer satélite (SAT1), el primer satélite (SAT1) recibe el identificador (ID), que en el ejemplo descrito es un identificador IMSI, comprueba si existe un vector de autentificación, AV, para el identificador (ID) I MSI. Dado que en este momento el primer satélite (SAT1) no puede establecer comunicación directa con el servidor de autentificación (HSS), ya que la estación de tierra de la red de tierra (GN) no se encuentra visible, el primer satélite (SAT1) emite un mensaje de rechazo provisional que deja el equipo de usuario (UE) a la espera, es decir, bloquea la repetición de la solicitud de autentificación como ocurriría con un mensaje de error en un método convencional; además, el primer satélite (SAT1) almacena la solicitud de información de autentificación, AIR, y el identificador (ID) IMSI en la memoria interna hasta el momento en el que la red de tierra (GN) se hace visible para el primer satélite (SAT1), como se muestra en las Figuras 1b y 1c y en la Figura 2.

Cuando el primer satélite (SAT1) y la estación de tierra de la red de tierra (GN) tienen visibilidad, el primer satélite (SAT1) envía la solicitud de información de autentificación, AIR, generada con el identificador de equipo de usuario (ID) IMSI, la red de tierra (GN) los recibe, y genera, si la autentificación ha sido validada por el servidor de autentificación (HSS), un vector de autentificación, AV, para el identificador (ID) de equipo de usuario (UE), y una respuesta de localización actualizada, ULA. A continuación, el núcleo de la red de tierra (GN) almacena esta información como mínimo hasta que el segundo satélite (SAT2) se hace visible, y entonces la estación de tierra de la red de tierra (GN) envía al segundo satélite (SAT2), o al primer satélite (SAT1) si sigue visible, el vector de autentificación, AV, y la respuesta de localización actualizada, ULA.

Por último, para completar la autentificación sólo queda permitir la autentificación al equipo de usuario (UE), según se muestra en la Figura 1d y en la Figura 2, en donde el primer satélite (SAT1) o el segundo satélite (SAT2) ya habría recibido el vector de autentificación, AV, y la respuesta de localización actualizada, ULA, los habría almacenado, y cuando el equipo de usuario (UE) está visible y recibe una solicitud de conexión del equipo de usuario (UE), el primer satélite (SAT1) o el segundo satélite (SAT2) comprueba la existencia de las credenciales para el equipo de usuario (UE) solicitante y envía la respuesta de localización actualizada, ULA, al equipo de usuario (UE), de forma que el equipo de usuario (UE) queda autentificado y puede iniciar la transmisión de paquetes de datos.

Para que el equipo de usuario (UE) pueda establecer una comunicación con cualquiera de los satélites (SAT 1 , SAT2), una vez registrado, el primer satélite (SAT1) genera un contexto del equipo de usuario (UE) y lo difunde al resto de la constelación (SAT); en un ejemplo, el primer satélite (SAT1) transmite el contexto a la red de tierra (GN), y la red de tierra (GN) lo transmite al segundo satélite (SAT2), en la medida en la que los elementos implicados tienen conectividad; en otro ejemplo, el primer satélite (SAT1) transmite el contexto directamente al segundo satélite (SAT2).

Una vez el equipo de usuario (UE) ha sido registrado, se puede efectuar una comunicación bidirectional con la red de comunicaciones móvil de forma asincrona. Para una transmisión desde el equipo de usuario (UE), o uplink, el equipo de usuario (UE) transmite uno o vahos paquetes de datos al primer satélite de la constelación que tenga conectividad, que de forma conveniente denominaremos primer satélite (SAT1); en un ejemplo, el primer satélite (SAT1) almacenará los paquetes de datos internamente, y tan pronto como pase por un punto de su trayectoria con conectividad con la estación de tierra de la red de tierra (GN) transmitirá los paquetes de datos a la estación de tierra de la red de tierra (GN); finalmente, el núcleo de la red de tierra (GN) transmitirá los paquetes de datos al núcleo de la red de comunicaciones móvil, en la cual continuará su transmisión de forma convencional hasta un dispositivo receptor, por ejemplo otro equipo de usuario o un servidor de un proveedor de servicios.

Alternativamente, en otro ejemplo el primer satélite (SAT1) tiene conectividad con el segundo satélite (SAT2), y le transmite a éste los paquetes de datos; de esta forma, ambos satélites transmitirán a la estación de tierra de la red de tierra (GN) el conjunto de datos, de forma que la latencia de la transmisión se reduzca al mínimo posible.

Para una transmisión desde la red de comunicaciones hacia el equipo de usuario (UE), o downlink, el o los paquetes de datos se entregan en la red de tierra (GS), que a su vez los transmite al primer satélite (SAT1) que tenga conectividad. Por su parte, el primer satélite (SAT1) enviará al equipo de usuario (UE) el conjunto de datos en cuanto tenga conectividad. Cuando interviene un segundo satélite (SAT2) el proceso es análogo al descrito en el caso de uplink.