JP2669329B2 - 衛星通信方式 - Google Patents

衛星通信方式

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    • H04L1/1874Buffer management
    • H04L1/1877Buffer management for semi-reliable protocols, e.g. for less sensitive applications like streaming video

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スター型ネットワーク
の通信方式に関し、特に、複数の子局から親局へのアク
セス方式を改良した衛星通信方式に関する。
【0002】
【従来の技術】図1に示すような衛星Sを介した親局C
対複数の子局R1 〜Rn (nは2以上の自然数)間の通
信を共通のアクセスチャネルで行う多元接続方式の衛星
通信方式においては、子局から親局へアクセスする方式
として、一般にアロハ方式、スロットアロハ方式、予約
方式が採用されている。前述したアロハ方式とスロット
アロハ方式は、いわゆるランダムアクセス方式である。
アロハ方式は、各子局間で同期がとられておらず、伝送
するデータが発生したら、他の子局と共有する回線にデ
ータを送出し、他のデータと衝突し、データの一部また
は全部が失われた場合には、データを再送するという基
本手順に基づいている。アロハ方式は、ある共通のチャ
ネルを用いているためデータの衝突率が高いので、図5
に示すスロットアロハ方式が、ランダムアクセス方式と
して採用されることが多い。また、データ衝突に際し
て、信号強度の著しく大きいデータについては正しく受
信することができることも知られている。
【0003】スロットアロハ方式のデータ衝突時の手順
を図5に示す。
【0004】図5において、符号ts はタイムスロット
であり、このタイムスロットts は、通信チャネルの時
間軸を1パケット長に相当する一定時間単位に分割した
ものである。各子局では、局1、局2、局3がデータの
発生を受け、通信パケットがこのタイムスロットに入る
ように、同期をとってから、送信する。ところが、どの
タイムスロットts に入れるかは、各局のデータの発生
のタイミングによるため、タイムスロットts1における
局1の送信パケットAと局2の送信パケットBのよう
に、パケットが衝突することがある。衝突が発生する
と、各子局では、親局から受信応答信号がないので、デ
ータが衝突により消失したことを知り、局1は、任意の
時間経過後にタイムスロットts4にて送信パケットA′
を再送し、局2は、送信パケットA′を再送する時間と
異なる時間にタイムスロットts6にて送信パケットB′
を再送する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のスロットアロハ
方式では、データの伝搬遅延時間を少なくできるが、衝
突したパケットは全て再送しなければならず、また再送
パケットに対して優遇措置がとられてないので、再送が
繰り返される。特に長データを送信するときは分割され
て複数スロットを利用して送るので、衝突率が高く再送
が繰り返され、チャネルスループットの低下の危険があ
り、また伝送遅延も大きくなるので地上網への伝送を遅
らせる原因となる。
【0006】従来より特開昭62−157428号公
報、特開昭62−199129号公報、特開昭63−9
322号公報において、衝突率の低いデータ(短デー
タ)はスロットアロハ方式で通信をし、衝突率の高いデ
ータ(長データ)は予約方式で通信を行い、スロットア
ロハで衝突が起きた場合は全て予約方式で通信を行う方
式が提案されており、上記問題点を解決するために有効
であるが、予約方式を採用するため、通信制御が複雑に
なる。
【0007】そこで、スロットアロハ方式だけを用いて
上記問題点を解決する方法として、子局から送信する再
送パケットの送信信号レベルを上げ、衝突が発生しても
この再送パケットは親局で受信できるようにすれば、再
送の繰り返しによるスループットの低下の危険は抑制す
ることができるが、さらに各子局からのトラヒックが増
大すると送信信号レベルの高い再送パケットが増大し、
この送信信号レベルの高いパケット同士での衝突により
チャネルの輻輳が起きて解消されなくなる恐れがある。
【0008】本発明は、親局と複数の子局から構成され
る衛星ネットワークにおいて、スロットアロハ方式を用
い、トラヒック変動に対して安定した通信が行える衛星
通信方式を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、1つの親局と複数の子局によってスター
状に構成され、子局から親局への通信は通常衛星を介し
て共通のランダムアクセスチャネルを利用し、親局は衛
星を介して全ての子局への通信が可能な放送型チャネル
を有する衛星通信方式において、親局は、衛星と電波を
用いて送受信を行うアンテナと、フレームタイミングを
示すタイミング信号を生成する同期信号生成部と、子局
からのデータの受信処理を行い、一つの信号強度の大き
いパケットと一つ以上の通常の信号強度のパケットが衝
突している場合には信号強度の大きいパケットを受信デ
ータとして処理する受信部と、受信部の出力を受けてこ
れを受信データとしてバッファリングする受信データバ
ッファと、送信データのバッファリングを行う送信デー
タバッファと、同期信号生成部の出力を受けて多重化す
る多重部と、この多重部の出力を受けアンテナに送出す
る送信部とから構成される。一方、子局は、親局から同
期的に送信される信号をアンテナで受信し、タイミング
信号を選択し、各子局に共通なフレームタイミング信号
を生成するフレーム同期部と、親局の信号から、受信応
答信号を抽出する受信部と、受信部で分離された受信デ
ータをバッファリングする受信データバッファと、通常
送信データを即座にデータ送信制御部に送るが、データ
送信制御部から指示があった場合には送信データをバッ
ファリングする入力制御部と、入力制御部から送られて
くるデータを及び再送の必要なデータをバッファリング
して送信し、また再送判定部からの信号に応じて再送を
判定し、再送回数があるしきい値以上のデータを送信す
る場合には送信電力を上げて送信する指示を送信部に
し、更にこの送信電力を上げて送信したデータで送達確
認を再送判定部から受けていないデータ数を保持するカ
ウンタを持ち、この値があるしきい値を越えた場合には
入力制御部に対して送信データをバッファリングする指
示をし、カウンタ値があるしきい値以下になったら送信
データを自らに送信する指示をするデータ送信制御部
と、それを受けてアンテナに送る送信部とから構成した
ものである。
【0010】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。
【0011】図1は、本発明を実施する衛星通信方式の
全体構成を示す図である。この衛星通信方式は、親局C
と複数の子局R1 〜Rn とからスター状に構成され、衛
星Sを介して共通のアクセスチャネルにより複数の子局
Rが親局Cへアクセスする方式である。この衛星通信方
式は、各子局R1 〜Rn が親局Cへアクセスする方式は
ランダムアクセスとし、子局がデータを再送するときそ
の再送回数があるしきい値以上(NT )の場合には送信
電力を上げてその再送データを送信し、その送信電力増
大後に、受信確認がとれていない回数を保持するカウン
タを持ち、その値があるしきい値(NR )を越えた場合
にはチャネルが輻輳状態にあるとみなして、その時点か
ら後の地上回線や端末からの送信要求の全てをバッファ
リングするのみとして衛星チャネル内に流入するデータ
を制限し、カウンタ値があるしきい値以下になったらバ
ッファリングを解除して通常の送信手順に従い、それに
対し親局は信号強度の大きい再送データを優先的に受信
できるというものである。
【0012】親局Cは、図2に示されるように構成され
ている。図2において、親局Cは、衛星Sと送受信を行
うアンテナ4と、フレームタイミングを示すタイミング
信号を生成する同期信号生成部5と、子局から送信され
たデータ信号の受信及び復調を行う受信部7と、受信部
7の出力を受けてこれを受信データとしてバッファリン
グする受信データバッファ6と、送信データのバッファ
リングを行う送信データバッファ1と、同期信号生成部
5の出力を受けて多重化する多重部2と、この多重部2
の出力を受けアンテナ4に送出する送信部3を備えてい
る。ここで受信部7は、一つの信号強度の大きいパケッ
トと一つ以上の通常の信号強度のパケットが衝突してい
る場合には信号強度の大きいパケットを選択して受信す
ることができる。
【0013】子局は、図3に示されるように構成されて
いる。図3において、子局は、親局Cから送信されるT
DM波(Time Division Multil
e)波をアンテナ15で受信し、タイミング信号を検出
し、各子局に共通なフレームタイミング信号を生成する
フレーム同期部11と、親局Cの信号から、受信応答信
号25と受信データを分離する受信部13と、受信部1
3で分離された受信データをバッファリングする受信デ
ータバッファ14と、通常は送信データ21をデータ送
信制御部9に送るが、データ送信制御部9からバッファ
制御信号22があった場合には送信データを次段に送ら
ず内部のメモリーに記憶させる入力制御部10と、入力
制御部10から送られてくるデータ及び再送に必要なデ
ータを受信部13からの受信応答信号25に応じて再送
命令23をデータ送信制御部9へ送る再送判定部12
と、送信制御部9と、送信部9を具備している。ここ
で、送信制御部9は、前記再送回数があるしきい値(N
T )以上のデータの場合には送信電力のレベルを上げて
送信するよう送信制御信号24を送信部8に与える。更
に、この送信電力を上げて送信した場合に親局Cからの
受信応答信号25を受けられなかった再送制御部12
は、未検出信号26を送信制御部9へ送出し、送信制御
部9は、親局で受信できなかったパケット数をカウント
する。そして、この値があるしきい値(NR )を越えた
場合には越えた時点から入力制御部10に対して外部か
ら入力された送信データを次段に送らず、内部のメモリ
ーに記憶させる指示をする。なお、この場合にも再送デ
ータの送信は継続して行われる。一方、親局で受信でき
なかったパケット数のカウンタ値があるしきい値(NR
)以下になったら送信データを自らに入力するよう制
御する。また送信制御部9は、送信データを送信部8に
入力し、増幅された後アンテナ15より衛星に対して送
信される。
【0014】次に本実施例での通常のアクセス動作を図
4の子局の送信手順に示すタイムチャートをもって説明
する。
【0015】図4で符号ts はタイムスロットであり、
通信チャネルの時間軸を1パケット長に相当する時間単
位に分割したものである。またパケットの高さは信号強
度の大きさを表す。各子局では局1、局2、局3がデー
タの発生を受けて送信パケットをスロットに対して同期
を取って送信している。局3のCのデータは1スロット
に収まらず、タイムスロットts1,ts2,ts3にて
1 ,C2 ,C3 の3パケットを送信している。局1の
Aのパケットはタイムスロットts0では衝突なく送信さ
れたことを示している。また局2はタイムスロットts0
以前に再送処理が行われておりタイムスロットts2にて
BとC2 のパケットは衝突し、任意の時間後に再送され
るが、この再送によってパケットBについては予め定め
られたしきい値(NT )を越えた場合は、タイムスロッ
トts5にて送信電力が上げられてパケットB′として送
られる。このパケットB′とA′は衝突するが、パケッ
トB′は信号強度が大きいので、親局に正しく受信され
る。
【0016】パケットA′及びC2 は任意の時間の後、
タイムスロットts8にてパケットA″,タイムスロット
s7にてパケットC2 として再送されるが、これらのパ
ケットは衝突なく正しく受信されている。
【0017】なおこれらのしきい値NT ,NR は、パケ
ットの衝突確率あるいは子局から親局への送信データの
発生率、長データの混在率に基づいて決定できる。ま
た、親局の受信部7での信号強度の大きい信号のみを正
しい受信データとして処理するには、あるしきい値を設
定して一定のしきい値を越えた通常以上の信号強度の受
信データを受信するように受信部の利得制御を行えばよ
い。
【0018】また、再送回数がしきい値NT を越えた場
合の送信レベル増加量は、回線条件で異なるが例えば6
dB程度の差を設けることにより親局Cの受信部7は他
の信号との衝突の影響を受けないことになる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、子局からの送信データの再送回数があるしきい値以
上になると、親局が当該子局からの再送データを優先的
に受信できるため、再送の繰り返しが緩和されてスルー
プットの低下を抑制し、また更にトラヒックが増大して
チャネルが輻輳を起こしてもそのときは地上網からのデ
ータ流入を一時的に制限することで解消することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する衛星通信方式の全体構成を示
す図である。
【図2】本発明を実施する衛星通信方式に用いられてい
る親局の構成を示す図である。
【図3】本発明を実施する衛星通信方式に用いられてい
る子局の構成を示す図である。
【図4】本発明における通常の子局の送信手順を示すタ
イムチャートである。
【図5】従来のスロットアロハ方式のデータ衝突と再送
を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 送信データバッファ 2 多重部 3,8 送信部 4,15 アンテナ 5 同期信号生成部 6,14 受信データバッファ 7,13 受信部 9 データ送信制御部 10 入力制御部 11 フレーム同期部 12 再送制御部 21 送信データ 22 バッファ制御信号 23 再送命令 24 送信制御信号 25 受信信号 26 未検出信号 S 衛星 C 親局 R1 〜Rn 子局

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】親局と複数の子局とが衛星を介してスター
    状に接続され、前記子局は共通のランダムアクセスチャ
    ネルで衛星を介して親局へパケット信号を送信し、前記
    親局は衛星を介してすべての子局へ放送モードで送信す
    る衛星通信方式において、前記各子局は、親局へ送信す
    べきデータについての再送回数が第1のしきい値を越え
    た場合には自局の送信電力を所定のレベルまで上げて送
    信する手段と、この送信電力を上げて再送したパケット
    のうち親局からの応答のないパケットの計数値が第2の
    しきい値を越えた場合には前記第2のしきい値を越えた
    時点から入力されたデータを記憶のみして送信しない
    (バッファリング)手段と、再送したパケットのうち親
    局からの応答のないパケットの計数値が前記第2のしき
    い値以下になった場合には前記バッファリング手段を解
    除して送信する手段を備えることを特徴とする衛星通信
    方式。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の親局は、前記子局からの
    前記送信レベルを上げた送信信号と複数の通信レベルの
    送信信号が衝突している場合に、前記送信レベルを上げ
    た送信信号を選択して受信することを特徴とする衛星通
    信方式。
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