气球聚丛以提供预先请求的带宽的制作方法

气球聚丛以提供预先请求的带宽的制作方法
【专利摘要】本文公开的方法和系统涉及确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化，基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，以及利用该一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在该指定区域中需求的带宽的至少一部分。
【专利说明】气球聚丛以提供预先请求的带宽

【背景技术】
[0001]除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料并不是本申请中的权利要求的现有技术，并且并不因为被包括在本部分中就被承认为是现有技术。
[0002]诸如个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话和无数类型的具备联网能力的设备之类的计算设备在现代生活的许多方面中正越来越普遍。这样，对于经由因特网、蜂窝数据网络和其他这种网络的数据连通性的需求正在增长。然而，在世界的许多地区中，数据连通性仍是不可得的，或者如果可得，则是不可靠的和/或成本高昂的。因此，希望有额外的网络基础设施。


【发明内容】

[0003]在第一方面中，提供了一种方法。该方法包括确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。该方法还包括基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球。该方法还包括利用高空气球网络中的一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0004]在第二方面中，提供了一种系统。该系统包括至少一个气球。该至少一个气球在高空气球网络中。该系统还包括控制器。该控制器被配置为:i)确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化；以及ii)基于带宽需求的预计变化来控制该至少一个气球各自的位置。该至少一个气球被配置为提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0005]在第三方面中，提供了一种存储有指令的非暂态计算机可读介质。这些指令可被计算设备执行来使得该计算设备执行功能。这些功能包括确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。这些功能还包括基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，并且使得高空气球网络中的一个或多个气球提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0006]通过酌情参考附图阅读以下详细描述，本领域普通技术人员将清楚这些以及其他方面、优点和替换方案。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]图1是根据示例实施例示出气球网络的简化框图。
[0008]图2是根据示例实施例示出气球网络控制系统的框图。
[0009]图3是根据示例实施例示出高空气球的简化框图。
[0010]图4是根据示例实施例示出包括超节点和子节点的气球网络的简化框图。
[0011]图5A根据示例实施例示出了第一时间的气球网络。
[0012]图5B根据示例实施例示出了第二时间的气球网络。
[0013]图6是根据示例实施例示出方法的流程图。
[0014]图7是根据不例实施例的计算机程序广品的不意图。

【具体实施方式】
[0015]本文描述了示例方法和系统。本文描述的任何示例实施例或特征不一定要被解释为比其他实施例或特征更优选或更有利。本文描述的示例实施例不欲进行限定。容易理解，公开的系统和方法的某些方面可按许多种不同的配置来布置和组合，所有这些在这里都已设想到。
[0016]另外，附图中示出的特定布置不应当被视为限制性的。应当理解，其他实施例可包括更多或更少的给定附图中所示的每种元素。另外，一些图示的元素可被组合或省略。此外，示例实施例可包括附图中没有示出的元素。
[0017]1.概述
[0018]本文公开的示例实施例涉及确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化，基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，以及利用该一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在该指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0019]在一示例实现方式中，这样的方法和系统可用于网络规划目的。例如，可以预期各种区域中的带宽需要，并且可以基于带宽需求的预计变化来确定通信范围内的和/或服务每个区域的气球的布置、数目和/或密度。随后可以按各种方式来控制高空气球网络中的气球，以使得它们基于带宽需求的预计变化在期望区域上方“聚丛”(clump)。
[0020]换言之，响应于确定带宽需求的预计变化，气球主动地“聚丛”以便提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的一些或全部，可能是有用的。
[0021]带宽需求的预计变化可通过接收预先带宽请求来确定。例如，如果在特定地点对于特定的未来时间段计划有诸如音乐会或会议之类的事件，则事件的组织者可以向高空气球网络的运营者发起预先带宽请求以预留或请求预计带宽来为该事件的参加者服务。响应于该请求，高空气球网络中的一个或多个气球可被重定位以便在该事件期间提供所请求的预计带宽。
[0022]本文公开的方法可以部分或完全由高空气球网络中的一个或多个气球来执行。例如,高空气球网络中的气球可接收预先带宽请求。
[0023]预先带宽请求可源自于气球网络的用户。气球网络的用户可表示个体用户、公司用户、政府或者任何其他在指定区域中在指定的未来时间段对于带宽(例如，因特网服务、通信服务等等)可能具有预期的需要的实体。
[0024]确定带宽需求的预计变化的其他方式是可能的。例如，可基于自然灾害、事件(例如，音乐会、事件日历等等)或者带宽需求的历史记录来确定带宽需求的预计变化。也可基于可用信息，例如来自新闻组织和/或社交媒体的可用信息，来推断带宽需求的预计变化。
[0025]高空气球网络可以操作来重定位一个或多个气球以尝试提供所需求的带宽的至少一部分。在一示例实施例中，重定位一个或多个气球可包括移动气球以在指定区域上方产生更高的局部气球密度以便在未来时间段期间满足带宽需要。
[0026]高空气球网络中的气球可被配置为提供在未来时间段期间需求的带宽的至少一部分。换言之，气球可在未来时间段期间在指定区域中向用户提供指定带宽的因特网连接、通信服务、计算能力、数据吞吐量或者其他服务。提供在未来时间段期间需求的带宽的至少一部分的其他方式是可能的。
[0027]本文公开的其他方法可部分或完全由服务器和/或服务器网络来执行。在一示例实施例中，带宽需求的预计变化可由服务器网络来接收、预测和/或推断。服务器网络可起到如下作用:基于指定区域、指定的未来时间段和带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的至少一个气球。服务器网络还可控制该至少一个气球来提供在该指定区域中在指定的未来时间段期间需求的带宽的至少一部分。
[0028]高空气球网络中的一个或多个气球与服务器之间的其他交互在本公开的上下文内是可能的。
[0029]在本公开中还描述了一种系统。该系统可包括高空气球网络中的至少一个气球和控制器。控制器(例如，处理器和存储器)可被配置为:i)确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化；ii)基于带宽需求的预计变化来控制至少一个气球各自的位置。该至少一个气球可被配置为提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0030]将会理解，该系统可包括比本文公开的那些更多或更少的元素。另外，在本公开的上下文内，系统的元素可被配置为和/或可操作来执行更多或更少的功能。
[0031]在一些实施例中，系统的每个元素可被包含到高空气球网络中的至少一个气球中。在其他实施例中，系统的一些或全部元素的位置可与系统的其他元素分开。从而，系统可以以分布式方式操作。
[0032]本文还公开了存储有指令的非暂态计算机可读介质。这些指令可由计算设备执行来使得计算设备执行与上述方法中公开的那些功能类似的功能。
[0033]本领域技术人员将会理解，有许多不同的具体方法和系统可被用来确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化，基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，以及利用该一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在该指定区域中需求的带宽的至少一部分。这些具体方法和系统中的每一个在这里已设想到，并且若干个示例实施例在下文描述。
[0034]2.示例系统
[0035]图1是根据示例实施例示出气球网络100的简化框图。如图所示，气球网络100包括气球102A至102F，这些气球被配置为经由自由空间光链路104与彼此通信。气球102A至102F可以额外地或替换地被配置为经由RF链路114与彼此通信。气球102A至102F可以共同充当用于分组数据通信的网状网络。另外，气球102A和102B中的至少一些可被配置用于经由相应的RF链路108与陆基台站106和112的RF通信。另外，一些气球，例如气球102F，可被配置为经由光链路110与陆基台站112通信。
[0036]在示例实施例中，气球102A至102F是部署在平流层中的高空气球。在中等纬度，平流层包括地表之上大约10公里(km)到50km高度之间的高度。在南北极，平流层开始于大约8km的高度。在示例实施例中，高空气球可大体上被配置为在具有相对较低的风速(例如，在5到20英里每小时(mph)之间)的平流层内的高度范围中操作。
[0037]更具体而言，在高空气球网络中，气球102A至102F可大体上被配置为在18km到25km之间的高度处操作(虽然其他高度也是可能的)。此高度范围可能由于若干个原因而是有利的。具体地，平流层的这一层一般具有相对较低的风速(例如，5到20mph之间的风)和相对较少的湍流。另外，虽然18km到25km之间的风可随着纬度并根据季节而变化，但可以以相当精确的方式对这些变化建模。此外，18km以上的高度通常超过了为商业空中交通指定的最大飞行高度。因此，当气球被部署在18km到25km之间时,与商业班机之间的干扰不是要担心的问题。
[0038]为了向另一气球发送数据，给定的气球102A至102F可被配置为经由光链路104发送光信号。在示例实施例中，给定的气球102A至102F可使用一个或多个高功率发光二极管(light-emitting d1de, LED)来发送光信号。或者,气球102A至102F中的一些或全部可包括激光系统，用于通过光链路104的自由空间光通信。其他类型的自由空间光通信也是可能的。另外，为了经由光链路104从另一气球接收光信号，给定的气球102A至102F可包括一个或多个光学接收器。示例气球的额外细节在下文参考图3更详细论述。
[0039]在另一方面中，气球102A至102F可利用各种不同的RF空中接口协议中的一种或多种来经由相应的RF链路108与陆基台站106和112通信。例如，气球102A至102F中的一些或全部可被配置为利用IEEE 802.11(包括IEEE 802.11的任何修订版)中描述的协议、诸如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX和/或LTE之类的各种蜂窝协议和/或为气球_地面RF通信开发的一个或多个专有协议等等来与陆基台站106和112通信。
[0040]在另一方面中，可存在如下场景:RF链路108不能为气球到地面的通信提供期望的链路容量。例如，为了提供从陆基网关的回程链路以及在其他场景中，可希望有增大的容量。因此，示例网络还可包括下行链路气球，这些下行链路气球可提供高容量空-地链路。
[0041]例如，在气球网络100中，气球102F被配置为下行链路气球。与示例网络中的其他气球一样，下行链路气球102F可操作以用于经由光链路104与其他气球的光通信。然而，下行链路气球102F也可被配置用于经由光链路110与陆基台站112的自由空间光通信。光链路110因此可用作气球网络100与陆基台站112之间的高容量链路(与RF链路108相比)。
[0042]注意，在一些实现方式中，下行链路气球102F还可操作用于与陆基台站106的RF通信。在其他情况下，下行链路气球102F可以只将光链路用于气球到地面的通信。另外，虽然图1所示的布置只包括一个下行链路气球102F，但示例气球网络也可包括多个下行链路气球。另一方面，气球网络也可实现为没有任何下行链路气球。
[0043]在其他实现方式中，取代自由空间光通信系统或者除了自由空间光通信系统以夕卜，下行链路气球还可配备有专门的高带宽RF通信系统用于气球到地面的通信。高带宽RF通信系统可采取超宽带系统的形式，该超宽带系统可提供具有与光链路104之一基本相同的容量的RF链路。其他形式也是可能的。
[0044]陆基台站，例如陆基台站106和/或112，可采取各种形式。一般地，陆基台站可包括诸如收发器、发送器和/或接收器之类的组件，用于经由RF链路和/或光链路与气球网络通信。另外，陆基台站可使用各种空中接口协议来通过RF链路108与气球102A至102F通信。这样，陆基台站106和112可被配置为接入点，经由该接入点，各种设备可连接到气球网络100。在不脱离本发明的范围的情况下，陆基台站106和112可具有其他配置和/或起到其他作用。
[0045]在另一方面中，除了陆基通信链路以外或者作为陆基通信链路的替换，气球102A至102F中的一些或全部可被配置为与天基卫星建立通信链路。在一些实施例中，气球可经由光链路与卫星通信。然而，其他类型的卫星通信也是可能的。
[0046]另外，一些陆基台站，例如陆基台站106和112，可被配置为气球网络100与一个或多个其他网络之间的网关。这种陆基台站106和112从而可用作气球网络与因特网、蜂窝服务提供商的网络和/或其他类型的网络之间的接口。关于这个配置和陆基台站106和112的其他配置的变化也是可能的。
[0047]2a)网状网络功能
[0048]如上所述，气球102A至102F可共同充当网状网络。更具体而言，由于气球102A至102F可利用自由空间光链路与彼此通信，所以这些气球可共同充当自由空间光学网状网络。
[0049]在网状网络配置中，每个气球102A至102F可充当网状网络的节点，该节点可操作来接收送往它的数据并将数据路由到其他气球。这样,通过确定源气球与目的地气球之间的光链路的适当序列，可将数据从源气球路由到目的地气球。这些光链路对于源和目的地气球之间的连接可被统称为“光路”。另外，每个光链路可被称为光路上的“跳”。
[0050]为了作为网状网络操作，气球102A至102F可采用各种路由技术和自我修复算法。在一些实施例中，气球网络100可采用自适应或动态路由，其中源和目的地气球之间的光路在需要连接时被确定并建立，并且在以后某时被释放。另外，当使用自适应路由时，可依据气球网络的当前状态、过去状态和/或预测状态来动态地确定光路。
[0051]此外，随着气球102A至102F相对于彼此和/或相对于地面移动，网络拓扑可变化。因此，示例气球网络100可应用网状协议来随着网络的拓扑变化而更新网络的状态。例如，为了解决气球102A至102F的移动性，气球网络100可采用和/或适应性地修改移动自组网络(mobile ad hoc network, MANET)中采用的各种技术。其他示例也是可能的。
[0052]在一些实现方式中，气球网络100可被配置为透明网状网络。更具体而言，在透明气球网络中，气球可包括用于完全光学化的物理交换的组件，其中在光信号的物理路由中不涉及任何电气组件。从而，在具有光学交换的透明配置中，信号行经完全光学化的多跳光路。
[0053]在其他实现方式中，气球网络100可实现不透明的自由空间光学网状网络。在不透明配置中，一些或全部气球102A至102F可实现光-电-光(optical-electrical-optical,0E0)交换。例如,一些或全部气球可包括光学交叉连接(optical cross-connect,0XC)用于光信号的0E0转换。其他不透明配置也是可能的。此外，包括既具有透明段也具有不透明段的路由路径的网络配置是可能的。
[0054]在另一方面中，示例气球网络100中的气球可实现波分复用(wavelengthdivis1n multiplexing, WDM),这可帮助增大链路容量。当以透明交换实现WDM时，穿过气球网络的物理光路可受到“波长连续性约束”。更具体而言，因为透明网络中的交换是完全光学化的，所以可能有必要向给定光路上的所有光链路指派相同的波长。
[0055]另一方面，不透明配置可避免波长连续性约束。具体地，不透明气球网络中的气球可包括可操作用于波长转换的0E0交换系统。结果，气球可在沿着光路的每一跳处转换光信号的波长。或者，光学波长转换可仅在沿着光路的选定跳处发生。
[0056]另外，在不透明配置中可采用各种路由算法。例如，为了为给定的连接确定主光路和/或一个或多个不同的备用光路，示例气球可应用或考虑最短路径路由技术，例如Dijkstra的算法和k最短路径,和/或边缘和节点多样或不相交路由，例如Suurballe的算法，等等。额外地或替换地，在确定光路时可采用用于维持特定服务质量(quality ofservice, QoS)的技术。其他技术也是可能的。
[0057]2b)台站保持功能
[0058]在示例实施例中，气球网络100可实现台站保持功能来帮助提供期望的网络拓扑。例如，台站保持可涉及每个气球102A至102F维持和/或移动到相对于网络中的一个或多个其他气球的特定位置(并且可能在相对于地面的特定位置)。作为此过程的一部分，每个气球102A至102F可实现台站保持功能以确定其在期望拓扑内的期望定位，并且如果必要，确定如何移动到期望位置。
[0059]期望拓扑可依据特定的实现方式而有所不同。在一些情况下，气球可实现台站保持来提供基本上均一的拓扑。在这种情况下，给定的气球102A至102F可实现台站保持功能来将其自身定位在与气球网络100中的邻近气球相距基本上相同的距离(或者在一定距离范围内)。
[0060]在其他情况下，气球网络100可具有非均一拓扑。例如，示例实施例可涉及如下的拓扑:在这些拓扑中，出于各种原因，气球在某些区域中分布得更密集或更不密集。作为示例，为了帮助满足城市区域中典型的更高带宽需求，气球在城市区域上方更密集地群集。由于类似的原因，气球的分布在陆地上方可以比在大水体上方更密集。非均一拓扑的许多其他示例是可能的。
[0061]在另一方面中，示例气球网络的拓扑可以是可适应性修改的。具体地，示例气球的台站保持功能可允许气球根据网络的期望拓扑的变化来调整其各自的定位。例如，一个或多个气球可移动到新的位置以增大或减小给定区域中气球的密度。其他示例是可能的。
[0062]在一些实施例中，气球网络100可采用能量函数来确定气球是否应当移动和/或应当如何移动来提供期望的拓扑。具体地，给定气球的状态和一些或全部附近气球的状态可以是能量函数的输入。能量函数可将给定气球和附近气球的当前状态应用到期望的网络状态(例如，与期望拓扑相对应的状态)。随后可通过确定能量函数的梯度来确定指示给定气球的期望移动的向量。给定气球随后可确定为了实现期望的移动而要采取的适当动作。例如，气球可确定一个或多个高度调整以使得风将会以期望的方式来移动气球。
[0063]2c)对气球网络中的气球的控制
[0064]在一些实施例中，网状联网和/或台站保持功能可以是集中式的。例如，图2是根据示例实施例示出气球网络控制系统的框图。具体地，图2示出了分布式控制系统，其包括中央控制系统200和数个区域控制系统202A至202B。这种控制系统可被配置为为气球网络204协调某些功能，并且因此可被配置为为气球206A至2061控制和/或协调某些功能。
[0065]在图示的实施例中，中央控制系统200可被配置为经由数个区域控制系统202A至202C与气球206A至2061通信。这些区域控制系统202A至202C可被配置为从其所覆盖的各个地理区域中的气球接收通信和/或聚集数据，以及将这些通信和/或数据中继到中央控制系统200。另外，区域控制系统202A至202C可被配置为将通信从中央控制系统200路由到其各自的地理区域中的气球。例如，如图2所示，区域控制系统202A可在气球206A至206C与中央控制系统200之间中继通信和/或数据，区域控制系统202B可在气球206D至206F与中央控制系统200之间中继通信和/或数据，并且区域控制系统202C可在气球206G至2061与中央控制系统200之间中继通信和/或数据。
[0066]为了促进中央控制系统200与气球206A至2061之间的通信，某些气球可被配置为可操作来与区域控制系统202A至202C通信的下行链路气球。因此，每个区域控制系统202A至202C可被配置为与其所覆盖的各个地理区域中的一个或多个下行链路气球通信。例如，在图示的实施例中，气球206A、206F和2061被配置为下行链路气球。这样，区域控制系统202A至202C可分别经由光链路206、208和210与气球206A、206F和2061通信。
[0067]在图示的配置中，气球206A至2061中只有一些被配置为下行链路气球。被配置为下行链路气球的气球206A、206F和2061可将通信从中央控制系统200中继到气球网络中的其他气球，例如气球206B至206E、206G和206H。然而，应当理解，在一些实现方式中，有可能所有气球都可充当下行链路气球。另外，虽然图2示出了多个气球被配置为下行链路气球，但也有可能气球网络只包括一个下行链路气球，或者可能甚至不包括下行链路气球。
[0068]注意，区域控制系统202A至202C可能实际上只是被配置为与下行链路气球通信的特定类型的陆基台站(例如，图1的陆基台站112)。从而，虽然在图2中未示出，但可结合其他类型的陆基台站(例如，接入点、网关等等)实现控制系统。
[0069]在集中式控制布置中，例如图2中所示的那种，中央控制系统200 (并且区域控制系统202A至202C也可能)可为气球网络204协调某些网状联网功能。例如，气球206A至2061可向中央控制系统200发送某些状态信息，中央控制系统200可利用这些状态信息来确定气球网络204的状态。来自给定气球的状态信息可包括位置数据、光链路信息(例如，气球与之建立光链路的其他气球的身份、链路的带宽、链路上的波长使用和/或可用性，等等)、气球收集的风数据、和/或其他类型的信息。因此，中央控制系统200可聚集来自气球206A至2061中的一些或全部的状态信息以便确定网络的整体状态。
[0070]网络的整体状态随后可用于协调和/或促进某些网状联网功能，例如为连接确定光路。例如，中央控制系统200可基于来自气球206A至2061中的一些或全部的聚集状态信息来确定当前拓扑。拓扑可提供气球网络中可用的当前光链路和/或链路上的波长可用性的图景。此拓扑随后可被发送到气球中的一些或全部，从而使得可以采用路由技术来为通过气球网络204的通信选择适当的光路(以及可能选择备用光路)。
[0071]在另一方面中，中央控制系统200 (并且区域控制系统202A至202C也可能)还可为气球网络204协调某些台站保持功能。例如，中央控制系统200可以把从气球206A至2061接收的状态信息输入到能量函数，该能量函数可有效地将网络的当前拓扑与期望的拓扑相比较，并且提供为每个气球指示移动的方向(如果有移动的话)的向量，以使得气球可朝着期望的拓扑移动。另外，中央控制系统200可以使用高度风数据来确定可被发起来实现朝着期望拓扑的移动的各个高度调整。中央控制系统200也可提供和/或支持其他台站保持功能。
[0072]图2示出了提供集中式控制的分布式布置，其中区域控制系统202A至202C协调中央控制系统200与气球网络204之间的通信。这种布置对于为覆盖大地理区域的气球网络提供集中式控制可能是有用的。在一些实施例中，分布式布置甚至可支持在地球上每个地方提供覆盖的全球气球网络。当然，分布式控制布置在其他场景中也可以是有用的。
[0073]另外，应当理解，其他控制系统布置也是可能的。例如，一些实现方式可涉及具有额外的层(例如，区域控制系统内的子区域系统，等等)的集中式控制系统。或者，控制功能可由单个集中式控制系统提供，该系统可与一个或多个下行链路气球直接通信。
[0074]在一些实施例中，取决于实现方式，对气球网络的控制和协调可由陆基控制系统和气球网络在不同程度上共享。实际上，在一些实施例中，可以没有陆基控制系统。在这种实施例中，所有网络控制和协调功能可由气球网络自身实现。例如，某些气球可被配置为提供与中央控制系统200和/或区域控制系统202A至202C相同或相似的功能。其他示例也是可能的。
[0075]此外，对气球网络的控制和/或协调可以是分散式的。例如，每个气球可将状态信息中继到一些或全部附近气球，并且从一些或全部附近气球接收状态信息。另外，每个气球可以把其从附近气球接收的状态信息中继到一些或全部附近气球。当所有气球都这样做时，每个气球可能够单独确定网络的状态。或者，某些气球可被指定为为网络的给定部分聚集状态信息。这些气球随后可彼此协调来确定网络的整体状态。
[0076]另外，在一些方面中，对气球网络的控制可以是部分或完全局部化的，从而使得其不依从于网络的整体状态。例如，个体气球可实现只考虑附近气球的台站保持功能。具体地，每个气球可实现将其自身状态和附近气球的状态考虑在内的能量函数。该能量函数可用于维持和/或移动到相对于附近气球的期望位置，而不必考虑网络整体上的期望拓扑。然而，当每个气球为了台站保持实现这种能量函数时，气球网络整体上可维持期望的拓扑和/或朝着期望的拓扑移动。
[0077]作为示例，每个气球A可接收相对于其k个最近邻居中的每一个的距离信息Cl1至dk。每个气球A可以把到k个气球中的每一个的距离视为虚拟弹簧，其中向量表示从第一最近邻居气球i朝着气球A的力方向，并且力的幅值与Cli成比例。气球A可对k个向量中的每一个求和，并且总和向量是气球A的期望移动的向量。气球A可通过控制其高度来尝试实现期望的移动。
[0078]或者，这个过程可例如指派这些虚拟力中的每一个的力幅值等于CliXdi,其中Cli例如与到第二近的邻居气球的距离成比例。为网状网络中的各个气球指派力幅值的其他算法是可能的。
[0079]在另一实施例中，可以为k个气球中的每一个执行类似的过程，并且每个气球可将其计划的运动向量发送到其本地邻居。对每个气球的计划运动向量的更多轮精细化可基于其邻居的相应计划运动向量来进行。对于本领域技术人员显而易见的是，在气球网络中可实现其他算法以尝试在给定的地理位置上方维持一组气球间距和/或特定的网络容量水平。
[0080]2d)示例气球配置
[0081]在示例气球网络中可包含各种类型的气球系统。如上所述，示例实施例可利用高空气球，这些高空气球通常可在18km到25km之间的高度范围中操作。图3根据示例实施例示出了高空气球300。如图所示，气球300包括气囊(envelope) 302、套罩(skirt) 304、有效载荷306和附接于气球302与有效载荷306之间的下切系统(cut-down system) 308。
[0082]气囊302和套罩304可采取当前公知或尚待开发的各种形式。例如，气囊302和/或套罩304可由包括金属化聚酯薄膜(Mylar)或双向拉伸聚酯薄膜(BoPet)在内的材料构成。额外地或替换地，气囊302和/或套罩304中的一些或全部可由诸如氯丁二烯之类的高灵活性乳胶材料或橡胶材料构成。其他材料也是可能的。另外，气囊302和套罩304的形状和大小可依据特定的实现方式而有所不同。此外，气囊302可被填充以各种不同类型的气体，例如氦气和/或氢气。其他类型的气体也是可能的。
[0083]气球300的有效载荷306可包括处理器313和机载数据存储装置，例如存储器314。存储器314可采取非暂态计算机可读介质的形式或者包括非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质上可存储有指令，这些指令可被处理器312访问并执行以便执行本文描述的气球功能。从而，处理器313与存储器314中存储的指令和/或其他组件相结合可充当计算机系统312并且进一步充当气球300的控制器。
[0084]气球300的有效载荷306还可包括各种其他类型的设备和系统来提供数种不同的功能。例如，有效载荷306可包括光通信系统316，该光通信系统316可经由超亮LED系统320发送光信号，并且可经由光通信接收器322 (例如，光电二极管接收器系统)接收光信号。另外，有效载荷306可包括RF通信系统318，该RF通信系统318可经由天线系统340发送和/或接收RF通信。
[0085]有效载荷306还可包括电源326来向气球300的各种组件供应电力。电源326可包括可再充电电池。在其他实施例中，电源326可以额外地或替换地代表本领域中已知的用于产生电力的其他手段。此外，气球300可包括太阳能电力生成系统327。太阳能电力生成系统327可包括太阳能电池板并且可用于生成对电源326充电和/或被电源326配送的电力。
[0086]有效载荷306还可包括定位系统324。定位系统324可包括例如全球定位系统(global posit1ning system, GPS)、惯性导航系统和/或星体跟踪系统。定位系统324可以额外地或替换地包括各种运动传感器(例如，加速度计、磁力计、陀螺仪和/或罗盘)。
[0087]定位系统324可以额外地或替换地包括一个或多个视频和/或静止相机，和/或用于捕捉环境数据的各种传感器。
[0088]有效载荷306内的组件和系统中的一些或全部可在无线电探空仪(rad1sonde)或其他探测器中实现，该无线电探空仪或其他探测器可操作来测量例如压力、高度、地理位置(纬度和经度)、温度、相对湿度和/或风速和/或风向以及其他信息。
[0089]如上所述，气球300包括超亮LED系统320，用于与其他气球的自由空间光通信。这样，光通信系统316可被配置为通过调制超亮LED系统320来发送自由空间光信号。光通信系统316可用机械系统和/或硬件、固件和/或软件实现。一般地，实现光通信系统的方式可依据具体应用而有所不同。光通信系统316和其他关联组件在下文更详细描述。
[0090]在另一方面中，气球300可被配置用于高度控制。例如，气球300可包括可变浮力系统，该系统被配置为通过调整气球300中的气体的体积和/或密度来改变气球300的高度。可变浮力系统可采取各种形式，并且一般可以是任何能改变气囊302中的气体的体积和/或密度的系统。
[0091]在示例实施例中，可变浮力系统可包括位于气囊302内部的囊袋(bladder) 310。囊袋310可以是被配置为保存液体和/或气体的弹性腔。或者，囊袋310不需要在气囊302内部。例如，囊袋310可以是可被加压到远超过中性压力的刚性囊袋。因此可通过改变囊袋310中的气体的密度和/或体积来调整气球300的浮力。为了改变囊袋310中的密度，气球300可被配置有用于加热和/或冷却囊袋310中的气体的系统和/或机构。另外，为了改变体积，气球300可包括用于向囊袋310添加气体和/或从囊袋310去除气体的泵或其他特征。额外地或替换地，为了改变囊袋310的体积，气球300可包括可控制来允许气体从囊袋310逸出的放气阀或其他特征。在本公开的范围内可实现多个囊袋310。例如，多个囊袋可用于提高气球稳定性。
[0092]在示例实施例中，气囊302可被填充以氦气、氢气或其他比空气轻的材料。气囊302从而可具有关联的向上浮力。在这种实施例中，囊袋310中的空气可被认为是可具有关联的向下压载力的压载舱。在另一示范性实施例中，通过向囊袋310中泵入空气和从囊袋310中泵出空气(例如利用空气压缩机)，可以改变囊袋310中的空气的量。通过调整囊袋310中的空气的量，可以控制压载力。在一些实施例中，压载力可以部分用于抵消浮力和/或提供高度稳定性。
[0093]在其他实施例中，气囊302可以基本上是刚性的并且包括包封的体积。在基本上维持该包封的体积的同时，可将空气从气囊302中排出。换言之，在包封的体积内可以产生并维持至少部分真空。从而，气囊302和包封的体积可以变得比空气轻并提供浮力。在其他实施例中，可以可控地将空气或另外的材料引入到包封的体积的部分真空中以尝试调整整体浮力和/或提供高度控制。
[0094]在另一实施例中，气囊302的一部分可以是第一颜色(例如黑色)和/或第一材料，而气囊302的其余部分可具有第二颜色(例如白色)和/或第二材料。例如，第一颜色和/或第一材料可被配置为比第二颜色和/或第二材料吸收相对更大量的太阳能。从而，旋转气球以使得第一材料面对太阳可起到加热气囊302以及气囊302内部的气体的作用。这样，气囊302的浮力可增大。通过旋转气球以使得第二材料面对太阳，气囊302内部的气体的温度可减小。因此，浮力可减小。这样，通过利用太阳能改变气囊302内部的气体的温度/体积，可以调整气球的浮力。在这种实施例中，有可能囊袋310可以不是气球300的必要元件。从而，在各种设想到的实施例中，可以至少部分通过调整气球相对于太阳的旋转来实现对气球300的高度控制。
[0095]另外，气球306可包括导航系统(未示出)。导航系统可实现台站保持功能以维持期望的拓扑内的位置和/或根据期望的拓扑移动到一位置。具体地，导航系统可使用高度风数据来确定使得风在期望的方向上和/或向期望的位置运载气球的高度调整。高度控制系统随后可对气球腔的密度进行调整以便实现所确定的高度调整并使得气球横向向期望的方向移动和/或移动到期望的位置。或者，高度调整可由陆基控制系统或基于卫星的控制系统来计算并被传达给高空气球。在其他实施例中，异质气球网络中的特定气球可被配置为为其他气球计算高度调整并向这些其他气球发送调整命令。
[0096]如图所示，气球300还包括下切系统308。下切系统308可被激活以将有效载荷306与气球300的其余部分分离。下切系统308可至少包括将有效载荷306连接到气囊302的连接器，例如气球绳，以及用于切断该连接器的装置(例如，剪切机构或爆炸螺栓)。在示例实施例中，可以为尼龙的气球绳被包裹以镍铬合金线。可以使电流经过该镍铬合金线以对其进行加热并熔化该绳，从而将有效载荷306从气囊302切离。
[0097]可在任何需要在地面上访问有效载荷时利用下切功能，例如当是时候将气球300从气球网络中去除时，当在有效载荷306内的系统上应当进行维护时和/或当电源326需要被再充电或更换时。
[0098]在替换布置中，气球可不包括下切系统。在这种布置中，在需要将气球从网络中去除和/或需要在地面上访问气球的情况下，导航系统可操作来将气球导航到着陆位置。另夕卜，有可能气球可以是自给自足的，从而不需要在地面上访问它。在其他实施例中，可以由特定的服务气球或另外类型的服务航空器或服务飞行器来为飞行中的气球提供服务。
[0099]2e)示例异质网络
[0100]在一些实施例中，高空气球网络可包括经由光链路与彼此通信的超节点气球，以及经由RF链路与超节点气球通信的子节点气球。一般地，超节点气球之间的光链路可被配置为比超节点和子节点气球之间的RF链路具有更大的带宽。这样，超节点气球可充当气球网络的骨干，而子节点可提供子网，这些子网提供对气球网络的访问和/或将气球网络连接到其他网络。
[0101]图4是根据示例实施例示出包括超节点和子节点的气球网络的简化框图。更具体而言，图4示出了包括超节点气球410A至410C(也可称之为“超节点”)和子节点气球420 (也可称之为“子节点”)的气球网络400的一部分。
[0102]每个超节点气球410A至410C可包括可操作用于与其他超节点气球的分组数据通信的自由空间光通信系统。这样，超节点可通过光链路与彼此通信。例如，在图示的实施例中，超节点410A和超节点401B可通过光链路402与彼此通信，并且超节点410A和超节点40IC可通过光链路404与彼此通信。
[0103]每个子节点气球420可包括可操作用于通过一个或多个RF空中接口的分组数据通信的射频(RF)通信系统。因此，每个超节点气球410A至410C可包括可操作来将分组数据路由到一个或多个附近的子节点气球420的RF通信系统。当子节点420接收到来自超节点410的分组数据时，子节点420可使用其RF通信系统来经由RF空中接口将分组数据路由到陆基台站430。
[0104]如上所述，超节点410A至410C既可被配置用于与其他超节点的较长距离的光通信，又可被配置用于与附近的子节点420的较短距离的RF通信。例如，超节点410A至410C可使用高功率或超亮LED来通过可延伸100英里那么长或者可能更长的光链路402、404发送光信号。这样配置的超节点410A至410C可能够进行10到50千兆比特/秒以上的数据速率的光通信。
[0105]然后更多的高空气球可被配置为子节点，这些子节点可以以大约10兆比特/秒的数据速率与陆基因特网节点通信。例如，在图示的实现方式中，子节点420可被配置为将超节点410连接到其他网络和/或直接连接到客户端设备。
[0106]注意，以上示例中和本文其他地方描述的数据速度和链路距离是为了说明而提供的，而不应当被认为是限制性的；其他数据速度和链路距离是可能的。
[0107]在一些实施例中，超节点410A至410C可充当核心网络，而子节点420充当到核心网络的一个或多个接入网络。在这种实施例中，子节点420中的一些或全部也可充当到气球网络400的网关。额外地或替换地，陆基台站430中的一些或全部可充当到气球网络400的网关。
[0108]在本公开的上下文内，本文描述的任何示例系统可操作来执行:确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化，基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，以及利用该一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在该指定区域中需求的带宽的至少一部分。下文更详细描述若干个具体的示例实现方式。
[0109]3.示例实现方式
[0110]现在在本文中将描述若干个示例实现方式。要理解，有许多种方式来实现本文公开的设备、系统和方法。因此，以下示例并不打算限制本公开的范围。
[0111]图5A不出了第一时间的气球网络。在场景500中，大陆块502可包括若干个城市506,508和510。气球网络504可包括布置成基本上为六边形阵列的多个气球，其中最近的邻居气球之间的间距大致相等。气球的其他布置是可能的。例如，气球网络504可具有气球的第一布置。气球的第一布置可包括可基于例如局部人口密度和/或典型带宽需要而有所不同的气球的局部密度。
[0112]在第一时间期间(场景500)，可以作出关于在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化的判定。例如，在一些实施例中，预先带宽请求512可由用户、一个或多个用户的代表或者另一方作出。预先带宽请求512可包括在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。在示例实施例中，预先带宽请求512可包括关于高于通常的预期带宽需要的通知。预先带宽请求512可源自于城市510，城市510可表示指定区域。在其他实施例中，预先带宽请求512可源自于部分或完全在指定区域之外的位置。
[0113]在一些实施例中，预先带宽请求512可被高空气球网络中的至少一个气球(气球514)接收。在其他实施例中，预先带宽请求512可由另一接收者——例如计算机系统或服务器网络一来接收。
[0114]预先带宽请求512可响应于已知的预期需要,例如未来的音乐会、会议、体育事件或者任何其他原因。预先带宽请求512也可是响应于由可能降低固定通信设备的能力的紧急情况——例如自然灾害——所引起的增大的需要而发起的。
[0115]图5B示出了第二时间的气球网络。第二时间可表示晚于第一时间的时间点。场景520可包括大陆块502和城市506、508和510。与图5A相比，气球网络522与气球网络504相比可被重配置以提供在指定的未来时间段在指定区域中需求的带宽。例如，气球网络522可包括气球的第二布置，该第二布置包括可具有高于通常的预期带宽需要的指定区域524周围的局部更高的气球密度(“聚丛”)。气球的“聚丛”可操作来提供所需求的带宽以及其他数据吞吐量、通信服务，等等。
[0116]为了增大气球的局部密度，气球网络可将气球从气球网络中的别处重定位以适应该变化。另外，气球网络中的气球还可操作来提供在指定区域中在指定的未来时间段期间需求的带宽的至少一部分。指定的未来时间段可表示特定时间点。额外地或替换地，指定的未来时间段可包括连续或不连续的时间集合。指定的未来时间段可以是未来的任何时间。例如，预先带宽请求可包括未来一周中的两日音乐节左右的指定未来时间段。其他未来时间段是可能的。
[0117]4.示例方法
[0118]提供了方法600来确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。方法600还包括基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，并且利用高空气球网络中的一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。该方法可利用参考图1-4所示出和描述的任何装置来执行，然而也可使用其他配置。图6示出了示例方法中的步骤，然而，要理解，在其他实施例中，这些步骤可按不同的顺序出现并且可以添加或减除步骤。
[0119]步骤602包括确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。带宽需求的预计变化可由高空气球网络中的一个或多个气球接收(例如，以预先带宽请求的形式接收)。或者，预先带宽请求可由另一计算机系统和/或服务器网络接收。带宽需求的预计变化也可由(一个或多个)气球或由另一计算机系统基于可用信息来计算、推断或以其他方式确定。
[0120]带宽的预计变化可表示在指定区域内在指定的未来时间段期间对带宽的预期需要与先前带宽需求(例如，基于历史记录的带宽需求)相比的差异。指定的未来时间段可表示未来的有限时间段或者未来的时刻。指定区域可以是城市、地区、音乐会地点、公园、大城市区域、建筑物或者任何其他可要求指定的预计带宽的局部区域。指定区域也可以替换地或额外地表示大洋航线、飞机路线、道路或者任何其他交通频繁的路线或区域。其他类型的指定区域是可能的。
[0121]在一些实施例中，可基于预先带宽请求来确定带宽的预计变化。预先带宽请求可由个体用户、用户代表、用户的群组、公司、事件组织者、网络规划者或者任何其他可以预期在指定位置对于带宽的未来需要的实体作出。
[0122]预先带宽请求可源自于不需要是高空气球网络的用户的实体。例如，城市政府可在可能计划在即将到来的夜晚在该城市范围内的体育场举办的音乐会之前发起预先带宽请求。预先带宽请求可暗示在该音乐会期间在该体育场中及其周围的增大的带宽需要，即使城市政府自身并不是气球网络的用户。
[0123]确定带宽需求的预计变化也可基于可用信息以隐式方式来执行。例如，城市政府或者其他实体可以发布公开可得的“事件日历”(例如，经由印刷媒体、网站或者社交媒体)。气球网络的控制器可基于公开可得的信息来确定带宽的预计变化。例如，气球网络的控制器可基于即将到来的公共节日或空中表演而预期大于平均的带宽需要，并且可在没有许多大型事件的日子预期低于平均的带宽需要。
[0124]一些实施例包括利用推断技术来确定带宽需求的预计变化。例如，如果在过去连续10个星期五夜晚在一体育场附近有大于平均的带宽需求，则气球网络的控制器可推断或预计接下来的星期五夜晚在该体育场附近也将包括大于平均的带宽需求，并且因此确定在该时间在该地附近有增大的带宽需要。
[0125]预先带宽请求可包括“常备请求”，其可由任何个体或实体作出。常备请求可包括基于一个或多个意外事件在指定位置的带宽需求的预计变化。例如，媒体组织或紧急服务提供商可对于未来未知的自然灾害(例如，火灾、地震、洪水等等)的位置的预计带宽作出常备请求。在自然灾害在某一位置发生时，高空气球网络可作出响应动作以提供在该自然灾害的位置所需求的带宽以尝试满足该常备请求。
[0126]确定带宽需求的预计变化可以根据需要来执行。替换地或额外地，对带宽需求的预计变化的确定可周期性地进行或者响应于例如实时带宽需要来不间断地进行。这种确定也可由各种事件来自动触发。例如，如果自然灾害在特定位置发生，则控制高空气球网络的服务提供商可自动地确定该特定位置的带宽需求的预计变化。另外，服务提供商可指定优先级别(例如，紧急情况优先级别访问)，这将在下文更详细描述。
[0127]随机但相似的事件也可触发对带宽需求的预计变化的确定。例如,诸如火灾之类的灾害事件可在任何时间在任何位置发生。基于公开可访问的信息(例如，来自新闻来源、社交媒体、因特网)，可以作出关于由特定火灾位置和特定火灾大小引起的带宽需求的预计变化的推断。例如，气球网络的控制器可监视关于灾害事件的位置(其可暗示由于例如局部人口密度而受灾害影响的个体的数目)和灾害的程度(例如，里氏震级、对火灾作出响应的消防站的数目，等等)的新闻报道。基于该信息，可以作出关于灾害事件的位置附近的可能带宽需求的推断。控制器可基于各种信息来形成推断。例如，控制器可具有关于影响类似数目的个体的类似灾害的带宽需要的历史记录。基于带宽需要的历史记录，控制器可以作出关于带宽需求的预计变化的推断，该带宽需求的预计变化可对应于过去来自类似的灾害事件的历史带宽需要。
[0128]步骤604包括基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球。该一个或多个气球可与参考图3描述的气球300相似或相同。高空气球网络可与参考图1、2和4描述的气球网络相似或相同。
[0129]重定位一个或多个气球可包括基于带宽需求的预计变化来控制气球以相对于气球网络中的其他气球和/或相对于诸如指定区域之类的地理位置而移动。在一示例实施例中，一个或多个气球可操作来通过改变高度以朝着特定的相对和/或绝对位置移动，从而来相对于彼此和/或相对于一地理位置移动。例如，风向可依据高度而有所不同。从而，通过调整高度，一个或多个气球可被定向为朝着特定的相对和/或绝对位置移动。重定位一个或多个气球的其他手段是可能的。
[0130]重定位气球可基于在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化。例如，如果指定的未来时间段是提前了数月，则在确定带宽需求的预计变化后不需要采取立即动作。在这种情况下，重定位命令可在以后某时执行。重定位也可取决于指定区域。如果带宽需求的预计变化高于预定阈值，则可以执行重定位来增大指定区域附近气球的局部密度。换言之，气球可基于带宽需求的预计变化而在指定区域上方形成局部“聚丛”。相反，如果带宽需求的预计变化小于预定阈值，则重定位可减小指定区域附近气球的局部密度。
[0131]重定位气球可利用对气球的命令来执行，这些命令要气球移动到特定位置和/或在特定方向上移动。在一示例实施例中，指定位置的通信范围之外的气球可被定向为朝着指定位置移动以尝试提供资源来提供指定位置中需求的带宽。在另一实施例中，气球可基于它们飞行于其上的区域而被赋予相互之间的虚拟吸引力或排斥力。例如，当气球基本上经过指定位置上方时，可以增大虚拟吸引力以使得更高密度的气球自然地形成于指定位置上方。
[0132]或者，高空气球网络的控制器可在加强型学习设定中调整基本在指定位置上方的空域的“优度”函数。“优度”函数可反映如下原则:在其它条件相同的情况下，在某个地理区域上方比在其他地理区域上方更好。换言之，控制器可通过向各种地理区域和/或空域区域赋予不同的“合意度”来控制气球网络。气球网络中的气球可因为移动到更“合意”的空域中而被“奖赏”。
[0133]重定位气球可发生一次(例如，向气球发送在指定时间段移动到指定位置附近的单个命令)。或者，重定位可在确定带宽需求的预计变化后、在整个指定的未来时间段期间、以及在指定的未来时间段之后的某个时间中连续地发生。例如，在确定带宽需求的预计变化后，气球重定位可能需要立即开始(并且至少继续到指定的未来时间段开始为止)以为指定区域中的未来带宽需求作准备。
[0134]另外，为了满足在指定时间段期间指定区域的带宽需求的至少一部分，可以基于例如指定区域上方的风流来动态地重定位气球。在这种情况下，新的气球可被重定位来在指定时间段期间在指定区域上方加入“聚丛”，而同时其他气球可离开该“聚丛”(例如，因为盛行风将它们吹出该区域)。
[0135]在指定时间段之后，气球可被重定位以便返回到先前气球配置、密度或其他覆盖布置。重定位高空气球网络中的气球的其他方式在本公开的上下文内是可能的。
[0136]步骤606可包括利用高空气球网络中的一个或多个气球来提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。提供需求的带宽可代表提供特定量的数据吞吐量、通信服务、因特网接入、下载能力或者比特率，或者其他示例。
[0137]在一些实施例中，对带宽需求的预计变化的确定可指定目标用户和/或优先级另IJ。因此，该方法可以向指定的目标用户和/或基于优先级别来提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分。
[0138]目标用户可以是特定的个体或者个体的群组。目标用户也可表示特定区域中的用户或者特定建筑物内的用户。其他类型的目标用户是可能的。
[0139]优先级别可表示例如紧急或非紧急优先级。换言之，在紧急情形中，可以作出与具有“紧急”优先级别的带宽需求的预计变化有关的判定。因此，需要带宽的指定区域附近的气球可优先(或者仅仅)向具有特定的“紧急”优先级别访问的那些人提供服务。可以向现场急救员、消防人员、警察、调度员、其他应急人员、新闻组织、证人或者幸存者等等提供“紧急”优先级别访问。
[0140]额外地或替换地，优先级别可与各种价格水平相关联(例如，支付更高的费率来获得对因特网带宽的优先访问，等等)。例如，高空气球网络可以按基本费用提供基本水平的通信服务(例如，有限下载速度、封顶带宽等等)。对于提高的费率、一次性支付或者其他形式的补偿，可以提供更高水平的服务。更高水平的服务可表示对更高数据速率的访问或者享有更高数据速率的特权、数据封顶量的去除，等等。其他类型的优先级别是可能的。
[0141]不例方法，例如图6的方法600,可以完全或部分地由一个或多个气球及其各自的子系统来执行。因此，示例方法在本文中可作为示例被描述为由气球实现。然而，应当理解，示例方法可以完全或部分地由其他计算设备来实现。例如，示例方法可以完全或部分地由从气球或从别处接收数据的服务器系统来实现。可实现示例方法的计算设备或计算设备的组合的其他示例是可能的。
[0142]本领域技术人员将会理解，有许多其他类似的方法可描述确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化，基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球，以及提供在指定的未来时间段期间在该指定区域中需求的带宽的至少一部分。那些类似的方法在本文中隐含设想到了。
[0143]在一些实施例中，公开的方法可实现为以机器可读格式编码在非暂态计算机可读存储介质上或者其他非暂态介质或制品上的计算机程序指令。图7是示出根据本文给出的至少一些实施例布置的包括用于在计算设备上执行计算机过程的计算机程序的示例计算机程序产品的概念性部分视图的示意图。
[0144]在一个实施例中，利用信号承载介质700来提供示例计算机程序产品702。信号承载介质702可包括一个或多个编程指令704，这些编程指令704在被一个或多个处理器执行时可提供以上参考图1-6描述的功能或功能的部分。在一些示例中，信号承载介质702可包含计算机可读介质706,例如-但不限于--硬盘驱动器、致密盘(Compact Disc,⑶)、
数字视频盘(Digital Video Disk, DVD)、数字磁带、存储器,等等。在一些实现方式中，信号承载介质702可包含计算机可记录介质708，例如一但不限于一存储器、读/写(R/W)⑶、R/W DVD，等等。在一些实现方式中，信号承载介质702可包含通信介质710，例如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路，等等)。从而,例如,信号承载介质702可由无线形式的通信介质710来传达。
[0145]一个或多个编程指令704可以例如是计算机可执行和/或逻辑实现的指令。在一些示例中，例如图3的计算机系统312那样的计算设备可被配置为响应于由计算机可读介质706、计算机可记录介质708和/或通信介质710中的一个或多个传达到计算机系统312的编程指令704而提供各种操作、功能或动作。
[0146]非暂态计算机可读介质也可分布在多个数据存储元件之间，这些数据存储元件的位置可以彼此远离。执行存储的指令中的一些或全部的计算设备可以是一种设备，例如参考图3示出和描述的气球300。或者，执行存储的指令中的一些或全部的计算设备可以是另一计算设备，例如服务器。
[0147]以上详细描述参考附图对公开的系统、设备和方法的各种特征和功能进行了描述。虽然本文已公开了各种方面和实施例，但本领域技术人员将会清楚其他方面和实施例。本文公开的各种方面和实施例是为了例示，而并不打算进行限定，真实的范围由所权利要求指示。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化； 基于所述带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球；以及 利用所述高空气球网络中的一个或多个气球来提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定带宽需求的预计变化包括接收预先带宽请求。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定带宽需求的预计变化包括基于以下各项中的至少一者来确定带宽需求的预计变化:自然灾害、事件、以及带宽需求的历史记录。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定带宽需求的预计变化包括基于可用信息来推断带宽需求。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述带宽需求的预计变化包括至少一个指定的目标用户，其中提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分还包括:向所述至少一个指定的目标用户提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述带宽需求的预计变化包括指定的优先级别，其中提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分还包括:基于所述指定的优先级别来提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
7.如权利要求1所述的方法，其中，重定位高空气球网络中的一个或多个气球包括:基于所述带宽需求的预计变化和所述指定的未来时间段来控制所述高空气球网络中基本上在所述指定区域上方的目标气球网络密度。
8.如权利要求1所述的方法，其中，重定位高空气球网络中的一个或多个气球包括:基于所述带宽需求的预计变化和所述指定的未来时间段来使得所述高空气球网络中的多个气球基本上在所述指定区域上方聚丛在一起。
9.一种系统,包括: 至少一个气球，其中所述至少一个气球在高空气球网络中； 控制器，其中所述控制器被配置为: i)确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化；以及 ?)基于所述带宽需求的预计变化来控制所述至少一个气球各自的位置； 其中，所述至少一个气球被配置为提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器还被配置为接收预先带宽请求并且基于所述预先带宽请求来确定所述带宽需求的预计变化。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于以下各项中的至少一者来确定所述带宽需求的预计变化:自然灾害、事件、以及带宽需求的历史记录。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于推断的带宽需求来确定所述带宽需求的预计变化，其中所述推断的带宽需求是基于可用信息的。
13.如权利要求9所述的系统，其中，所述带宽需求的预计变化包括至少一个指定的目标用户，其中所述至少一个气球还被配置为向所述至少一个指定的目标用户提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
14.如权利要求9所述的系统，其中，所述带宽需求的预计变化包括指定的优先级别，其中所述至少一个气球还被配置为基于所述指定的优先级别来提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
15.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于需求的带宽和所述指定的未来时间段来控制所述高空气球网络中基本上在所述指定区域上方的目标气球网络山/又ο
16.一种非暂态计算机可读介质，其中存储有指令，所述指令可被计算机系统执行来使得该计算机系统执行功能，所述功能包括: 确定在指定的未来时间段期间在指定区域中带宽需求的预计变化； 使得控制器基于所述带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球；以及 使得所述高空气球网络中的一个或多个气球提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
17.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质,其中，确定带宽需求的预计变化包括接收预先带宽请求。
18.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质,其中，确定带宽需求的预计变化包括基于以下各项中的至少一者来确定带宽需求的预计变化:自然灾害、事件、以及带宽需求的历史记录。
19.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质,其中,确定带宽需求的预计变化包括基于可用信息来推断带宽需求。
20.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述带宽需求的预计变化包括至少一个指定的目标用户，其中使得高空气球网络中的一个或多个气球提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分还包括:使得所述高空气球网络中的一个或多个气球向所述至少一个指定的目标用户提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
21.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述带宽需求的预计变化包括指定的优先级别，其中使得高空气球网络中的一个或多个气球提供在指定的未来时间段期间在指定区域中需求的带宽的至少一部分还包括:使得所述高空气球网络中的一个或多个气球基于所述指定的优先级别来提供在所述指定的未来时间段期间在所述指定区域中需求的带宽的至少一部分。
22.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，使得控制器基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球包括:基于需求的带宽和所述指定的未来时间段来控制所述高空气球网络中基本上在所述指定区域上方的目标气球网络密度。
23.如权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，使得控制器基于带宽需求的预计变化来重定位高空气球网络中的一个或多个气球包括:基于需求的带宽和所述指定的未来时间段使得多个气球基本上在所述指定区域上方聚丛在一起。
【文档编号】H04B7/185GK104380621SQ201380030330
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年5月14日
【发明者】E.特勒, W.G.帕特里克 申请人:谷歌公司