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技術 衛星回線制御方式

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 小林守北條博史
出願日 1993年8月2日 (27年9ヶ月経過) 出願番号 1993-208181
公開日 1995年2月14日 (26年3ヶ月経過) 公開番号 1995-046170
状態 未査定
技術分野 無線中継システム
主要キーワード 切り換えパターン 監視制御局 送受双方 固定制御 双方向回線 送受信器間 検索成功 マルチビーム衛星
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年2月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

目的

デマンドアサインSSTDMA通信において、衛星搭載スイッチの接続状態の制御のためのデータ量を減少させることを目的とする。

構成

複数の双方向呼の設定において、現状のスイッチ接続のままで確保できるバースト割当てる第1ステップ(12,14)と、第1ステップでバーストが不足の場合に、スイッチ接続状態を変更して同一のスイッチデータで確保できる双方向のバーストを割当てる第2ステップ(16,18)と、更にバーストが不足の場合に異なるスイッチデータで双方向のバーストを割当てる第3ステップ(20,22)とを有する。

概要

背景

衛星通信においては、高アンテナ利得が得られ、かつ周波数の再利用が可能なマルチビーム方式の適用が有利となる。このようなマルチビーム衛星通信方式においては、各ビーム方式の適用が有利となる。このようなマルチビーム衛星通信方式においては、各ビームの相互接続を行なうために衛星内にTDMA時分割多元接続方式フレーム周期で一定の切り換えパターンを繰り返すスイッチを搭載し、これに同期してTDMA通信を行なうSS−TDMA(Satellite Swiched-TDMA) 方式が適用される。

SS−TDMA方式を適用したマルチビーム衛星通信方式のシステム構成例を図2に示す。図2において、A1は回線制御局、A2は衛星監視制御局、A3,B1,B2,B3,C1は従局、C2は基準局、A4,B3,C3は中継局を、A,B,Cはマルチビームアンテナ照射するエリアを表している。また、UA,UB ,UC はそれぞれA,B,Cエリアの従局から送信されるTDMAフレームをあらわし、DA ,DB ,DC はそれぞれA,B,Cエリアの従局で受信されるTDMAフレームをあらわしている。また、1,2はそれぞれ衛星に搭載される受信装置送信装置、3は衛星搭載スイッチ、4は衛星搭載スイッチ制御回路、5はマルチビームアンテナ、6はマルチビーム通信衛星、7は監視制御用アンテナ、8は衛星監視制御回線を表している。

SS−TDMA方式における地球局群は図2にあるように従局、基準局、中継局、回線制御局、衛星監視制御局から構成され、従局はトラヒック送受信を、基準局は基準同期信号送受を、中継局は従局の同期を、回線制御局は従局間の回線制御および衛星搭載スイッチの制御を、衛星監視制御局は衛星搭載通信機器監視制御を行なう。また、衛星はマルチビームアンテナと各アンテナビームに対応する受信器1,送信器2と送受信器間の相互接続を行なう衛星搭載スイッチ3および衛星搭載スイッチを制御する衛星搭載スイッチ制御回路から構成される。

このようなSS−TDMA方式における回線制御方式としては、衛星搭載スイッチの制御方法により、固定制御呼毎制御、適応制御の3つに分類できる。特に回線使用効率の面では呼毎制御が最も優れている。

図3に呼毎制御の制御フローを示す。呼毎制御では、衛星回線設定において、衛星搭載スイッチ接続状態の変更なしで必要な回線数が確保できれば(102)、送受信局に衛星回線設定を指示し(114)、TDMAバースト割当状態を変更し(116)衛星回線設定を終了する(120)。衛星搭載スイッチ接続状態の変更なしで必要な回線数が確保できない場合は、まず衛星搭載スイッチ接続状態の変更により必要な回線数が確保可能かどうか調べ(104)、可能な場合には衛星搭載スイッチ制御回路にスイッチデータを送信し(108)、衛星搭載スイッチ接続状態を変更し(110,112)、送受信局に衛星回線設定を指示し(114)、TDMAバースト割当状態を変更し衛星回線設定を終了する(116)。衛星搭載スイッチ接続状態を変更することによっても必要な回線数が確保できない場合は、呼損とする(106)。

一般に衛星回線に加わるトラヒックとしては、電話系をはじめとして多くの呼は双方向呼であり、例えばA3局とB1局の2局間の通信においては、A3局→B1局とB1局→A3局の二つの回線を同時に設定する必要がある。

このような双方向呼に対する呼毎制御の衛星回線設定手順に着目すると、従来、独立変更方式が考えられてきた。図4に双方向呼に適用する場合の独立変更方式のアルゴリズムを示す。まず、局No.1送信−局No.2受信のルートについてバースト検索を行ない、必要なバースト数が確保できれば(202,204)、次に局No.2送信−局No.1受信のルートについてバースト検索を行ない、このルートも必要なバースト数が確保できれば(210,212)、バースト検索においてスイッチ接続状態変更が必要だった場合は衛星へスイッチデータ送信を行い(220)、局1,局2へ回線設定を指示、スイッチ接続状態変更が不要な場合はそのまま回線設定を指示する(222)。なお、バースト検索においては、まず現在のスイッチ接続状態のままで希望のルートの必要なバースト数が確保可能か調べ、現在のスイッチ接続状態のままでは希望のルートの必要なバースト数が確保不可能な場合には、現在のスイッチ接続状態を変更すれば希望のルートの未使用バーストが存在し必要なバースト数が確保可能か調べ、トータルで希望のルートの必要なバースト数が確保できれば、バースト検索成功とし、確保できなければ呼損(224)とする。

この方式では、双方向の通信を片方向づつ順次、バーストの検索と必要ならば衛星搭載スイッチ接続状態の変更を行なっていた。この方式は片方向呼に対する衛星回線設定手順をそのまま流用できるため、検索するアルゴリズムや管理するデータ構造簡易な点が利点である。

概要

デマンドアサインSS−TDMA通信において、衛星搭載スイッチの接続状態の制御のためのデータ量を減少させることを目的とする。

複数の双方向呼の設定において、現状のスイッチ接続のままで確保できるバーストを割当てる第1ステップ(12,14)と、第1ステップでバーストが不足の場合に、スイッチ接続状態を変更して同一のスイッチデータで確保できる双方向のバーストを割当てる第2ステップ(16,18)と、更にバーストが不足の場合に異なるスイッチデータで双方向のバーストを割当てる第3ステップ(20,22)とを有する。

目的

本発明は、以上の欠点を解決し、SS−TDMA方式において高い回線使用効率を保ちながら衛星に送るスイッチデータ量の増加を抑える衛星回線制御方式を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

地上の複数のエリアに配置された複数の地球局と、この複数のエリアをそれぞれ異なるビーム照射するマルチビームアンテナと、この複数の地球局の間の通信時分割切り換え衛星搭載スイッチと、衛星搭載スイッチを制御する衛星搭載スイッチ制御回路と、ビームに対応した複数の送信装置および受信装置とを搭載したマルチビーム通信衛星と、各地球局間でのデマンドアサインTDMA通信におけるTDMA信号バースト割当状態を把握し、割当を行ない、衛星回線の設定を制御する衛星回線制御装置と、衛星搭載スイッチの接続状態を把握し、同一タイミングの衛星搭載スイッチの全叉点の接続状態を表すスイッチデータを衛星搭載スイッチ制御回路に送信することにより、衛星搭載スイッチの接続状態を変更する衛星搭載スイッチ監視制御装置とを備えた衛星回線制御方式において、通信を行なう地球局間で互いに送受信を行なう双方向呼または複数の片方向呼についての回線設定を行なうときに、現状の衛星搭載スイッチ接続状態のままで通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、該バーストを割り当てることにより回線設定を行ない、必要なバースト数が確保できなければ、まず可能な限り多くのバーストを同一のスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索し、これらのバースト検索において通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、該バーストを割り当てることにより回線設定を行ない、また通信に必要な数の未使用バーストが確保できなかった場合には、一つ一つのバーストをそれぞれ異なるスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索し、これらのバースト検索において通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、該バーストを割り当てることにより回線設定を行なうことを特徴とする衛星回線制御方式。

技術分野

0001

本発明は、衛星通信において効率よく回線制御を行なう衛星回線制御方式に関するものである。

背景技術

0002

衛星通信においては、高アンテナ利得が得られ、かつ周波数の再利用が可能なマルチビーム方式の適用が有利となる。このようなマルチビーム衛星通信方式においては、各ビーム方式の適用が有利となる。このようなマルチビーム衛星通信方式においては、各ビームの相互接続を行なうために衛星内にTDMA時分割多元接続方式フレーム周期で一定の切り換えパターンを繰り返すスイッチを搭載し、これに同期してTDMA通信を行なうSS−TDMA(Satellite Swiched-TDMA) 方式が適用される。

0003

SS−TDMA方式を適用したマルチビーム衛星通信方式のシステム構成例を図2に示す。図2において、A1は回線制御局、A2は衛星監視制御局、A3,B1,B2,B3,C1は従局、C2は基準局、A4,B3,C3は中継局を、A,B,Cはマルチビームアンテナ照射するエリアを表している。また、UA,UB ,UC はそれぞれA,B,Cエリアの従局から送信されるTDMAフレームをあらわし、DA ,DB ,DC はそれぞれA,B,Cエリアの従局で受信されるTDMAフレームをあらわしている。また、1,2はそれぞれ衛星に搭載される受信装置送信装置、3は衛星搭載スイッチ、4は衛星搭載スイッチ制御回路、5はマルチビームアンテナ、6はマルチビーム通信衛星、7は監視制御用アンテナ、8は衛星監視制御回線を表している。

0004

SS−TDMA方式における地球局群は図2にあるように従局、基準局、中継局、回線制御局、衛星監視制御局から構成され、従局はトラヒック送受信を、基準局は基準同期信号送受を、中継局は従局の同期を、回線制御局は従局間の回線制御および衛星搭載スイッチの制御を、衛星監視制御局は衛星搭載通信機器監視制御を行なう。また、衛星はマルチビームアンテナと各アンテナビームに対応する受信器1,送信器2と送受信器間の相互接続を行なう衛星搭載スイッチ3および衛星搭載スイッチを制御する衛星搭載スイッチ制御回路から構成される。

0005

このようなSS−TDMA方式における回線制御方式としては、衛星搭載スイッチの制御方法により、固定制御呼毎制御、適応制御の3つに分類できる。特に回線使用効率の面では呼毎制御が最も優れている。

0006

図3に呼毎制御の制御フローを示す。呼毎制御では、衛星回線設定において、衛星搭載スイッチ接続状態の変更なしで必要な回線数が確保できれば(102)、送受信局に衛星回線設定を指示し(114)、TDMAバースト割当状態を変更し(116)衛星回線設定を終了する(120)。衛星搭載スイッチ接続状態の変更なしで必要な回線数が確保できない場合は、まず衛星搭載スイッチ接続状態の変更により必要な回線数が確保可能かどうか調べ(104)、可能な場合には衛星搭載スイッチ制御回路にスイッチデータを送信し(108)、衛星搭載スイッチ接続状態を変更し(110,112)、送受信局に衛星回線設定を指示し(114)、TDMAバースト割当状態を変更し衛星回線設定を終了する(116)。衛星搭載スイッチ接続状態を変更することによっても必要な回線数が確保できない場合は、呼損とする(106)。

0007

一般に衛星回線に加わるトラヒックとしては、電話系をはじめとして多くの呼は双方向呼であり、例えばA3局とB1局の2局間の通信においては、A3局→B1局とB1局→A3局の二つの回線を同時に設定する必要がある。

0008

このような双方向呼に対する呼毎制御の衛星回線設定手順に着目すると、従来、独立変更方式が考えられてきた。図4に双方向呼に適用する場合の独立変更方式のアルゴリズムを示す。まず、局No.1送信−局No.2受信のルートについてバースト検索を行ない、必要なバースト数が確保できれば(202,204)、次に局No.2送信−局No.1受信のルートについてバースト検索を行ない、このルートも必要なバースト数が確保できれば(210,212)、バースト検索においてスイッチ接続状態変更が必要だった場合は衛星へスイッチデータ送信を行い(220)、局1,局2へ回線設定を指示、スイッチ接続状態変更が不要な場合はそのまま回線設定を指示する(222)。なお、バースト検索においては、まず現在のスイッチ接続状態のままで希望のルートの必要なバースト数が確保可能か調べ、現在のスイッチ接続状態のままでは希望のルートの必要なバースト数が確保不可能な場合には、現在のスイッチ接続状態を変更すれば希望のルートの未使用バーストが存在し必要なバースト数が確保可能か調べ、トータルで希望のルートの必要なバースト数が確保できれば、バースト検索成功とし、確保できなければ呼損(224)とする。

0009

この方式では、双方向の通信を片方向づつ順次、バーストの検索と必要ならば衛星搭載スイッチ接続状態の変更を行なっていた。この方式は片方向呼に対する衛星回線設定手順をそのまま流用できるため、検索するアルゴリズムや管理するデータ構造簡易な点が利点である。

発明が解決しようとする課題

0010

衛星搭載スイッチの接続状態の変更は、地上から衛星搭載スイッチの接続状態を決定するスイッチデータのコマンド送信により行なわれる。ここで、コマンドを送るテレメトリ/コマンド回線の速度には上限があるため、できるかぎり衛星に送るスイッチデータ量は少ないほうがよい。

0011

しかし、従来の独立変更方式を双方向呼に適用する場合、双方向の通信のうち片方向づつ、バーストの検索あるいは必要ならば衛星搭載スイッチ接続状態の変更を行なうため、特に片方向当たり複数バースト必要とする双方向呼については、変更するスイッチデータ量が増えるという欠点があった。

0012

本発明は、以上の欠点を解決し、SS−TDMA方式において高い回線使用効率を保ちながら衛星に送るスイッチデータ量の増加を抑える衛星回線制御方式を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明の衛星回線制御方式は、SS−TDMA方式における衛星回線制御装置および衛星搭載スイッチ監視制御装置に、衛星回線におけるバーストの割当状態を把握し割り当てる手段と、衛星搭載スイッチの接続状態を把握し、同一タイミングの衛星搭載スイッチの全叉点の接続状態を表すスイッチデータを衛星に送信することにより、衛星搭載スイッチの接続状態を変更する手段とを備え、通信を行なう地球局間で互いに送受信を行なう双方向呼または複数の呼についての回線設定において、現状の衛星搭載スイッチ接続状態のままで通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、回線設定を行ない、必要なバースト数が確保できなければ、まず可能な限り多くのバーストを同一のスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索し、これらのバースト検索において通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、回線設定を行ない、また通信に必要な数の未使用バーストが確保できなかった場合には、一つ一つのバーストをそれぞれ異なるスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索し、これらのバースト検索において通信に必要な数の未使用バーストが確保できれば、回線設定を行なうことを特徴とする。

0014

本発明による衛星回線制御方式を用いることにより、従来と同等の呼損率および回線効率を保ちつつ、衛星に送信するスイッチデータの量の減少を可能とすることができる。

0015

図1は本発明による双方向回線呼毎制御方式による衛星回線設定手順を示す図である。

0016

ビーム数を上下共6、ビーム当たり1送受信装置の衛星回線システムに片方向当たり4バーストの双方向呼が加わった場合、本発明による衛星搭載スイッチ接続状態変更を含めたバースト割当の様子を図5、従来の方式による衛星搭載スイッチ接続状態変更を含めたバースト割当の様子を図6に示す。バースト中数字各送信装置と接続している受信装置である。割当処理前の図のたて線のハッチかけられたバーストは、現在既に他の呼によって使用中のバーストであることを表している。割当処理後の図の斜線のハッチがかけられたバーストは、該双方向呼に割り当てられたバーストであることを表している。また、バースト中の数字が丸印で囲まれたバーストは割当処理前と接続変更されていることを表している。

0017

本方式では、衛星回線の設定要求が発生したら、第1ステップとして、現状の衛星搭載スイッチ接続状態のままで通信に必要な数まで可能な限り未使用バーストを確保する。これで、スイッチデータNo.2の受信装置3→送信装置1および受信装置1→送信装置3のバーストが確保される(図1の12,14及び図5のスイッチデータ)。

0018

次に、必要なバースト数が確保できないので、第2ステップとして、送受双方向のバーストを同一のスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索する。これで、スイッチデータNo.1,No.6,No.7の衛星搭載スイッチの接続状態を変更して、受信装置3→送信装置1および受信装置1→送信装置3のバーストが全て確保される(図1の16,18及び図5のスイッチデータ,)。

0019

更に、必要なバーストデータを確保できないときは、第3ステップとして、異なるスイッチデータで双方向のバーストを割当てる(図1の20,22)。

0020

本実施例では、第2ステップまでで通信に必要な数の未使用バーストが確保できたので、送受双方向のバーストを異なるスイッチデータで衛星搭載スイッチ接続状態を変更して確保可能であるかどうか検索する必要はない。スイッチデータを衛星に送信し、回線設定を行なう。送信するべきスイッチデータ数はスイッチデータNo.1,No.6,No.7の3個である。

0021

従来の方式では、衛星回線の設定要求が発生したら、現状の衛星搭載スイッチ接続状態のままで通信に必要な数まで可能な限り未使用バーストを確保する。これで、スイッチデータNo.2の受信装置3→送信装置1および受信装置1→送信装置3のバーストが確保される。次に、必要なバースト数が確保できないので、まず受信装置1→送信装置3のルートについて、希望のルートに衛星搭載スイッチ接続状態を変更可能なバーストを検索する。これで、スイッチデータNo.1,No.4,No.5の衛星搭載スイッチの接続状態を変更して、受信装置1→送信装置3のバーストが全て確保される。次に、受信装置3→送信装置1のルートについて、希望のルートに衛星搭載スイッチ接続状態を変更可能なバーストを検索する。これで、スイッチデータNo.1,No.3,No.6の衛星搭載スイッチの接続状態を変更して、受信装置3→送信装置1のバーストが全て確保されるので、スイッチデータを衛星に送信し、回線設定を行なう。送信するべきスイッチデータ数はスイッチデータNo.1,No.3,No.4,No.5,No.6の5個である。つまり従来の技術は、本発明の第1ステップと第3ステップのみを行ない、第2ステップを欠く

0022

以上のように、本発明の衛星回線制御方式では、一つのスイッチデータによる衛星搭載スイッチ接続状態変更でなるべく多くのバーストを確保することによって、従来と同等の呼損率および回線効率を保ちつつ、衛星に送信するスイッチデータの量の減少を可能とすることができる。

発明の効果

0023

以上説明したように本発明の衛星回線制御方式は、一つのスイッチデータでなるべく多くのバーストを変更することにより従来と変わらない回線使用効率、呼損率を保ちながら、衛星に送信するスイッチデータ量の減少を可能とする効果がある。

0024

また、本発明の衛星回線制御方式は、従来の方式より一呼当たりの平均送信スイッチデータ量が少ないため、同一速度の衛星監視制御回線によって、従来の方式より多くのトラヒックを扱うことを可能とする効果がある。

図面の簡単な説明

0025

図1本発明の双方向回線呼毎制御方式による衛星回線設定手順を示す図である。
図2SS−TDMA方式を適用したマルチビーム衛星通信方式のシステム構成図である。
図3呼毎制御における衛星回線設定手順を示す図である。
図4従来の双方向回線呼毎制御方式による衛星回線設定手順を示す図である。
図5本発明による衛星搭載スイッチ接続状態変更を含めたバースト割当を示す図である。
図6従来の方式による衛星搭載スイッチ接続状態変更を含めたバースト割当を示す図である。

--

0026

1受信装置
2送信装置
3衛星搭載スイッチ
4 衛星搭載スイッチ制御回路
5マルチビームアンテナ
6マルチビーム通信衛星
7監視制御用アンテナ
8 衛星監視制御回線
A,B,C マルチビームアンテナが照射するエリア
A1回線制御局
A3,B1,B2,B3,C1従局
A2 衛星監視制御局
C2基準局
A4,B3,C3 中継局

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