JP2002033770A

JP2002033770A - ダウンリンク帯域幅割当方法及びダウンリンク帯域幅コントローラ

Info

Publication number: JP2002033770A
Application number: JP2001152109A
Authority: JP
Inventors: Scott M Takahashi; スコット・エム・タカハシ; Roland Y Wong; ローランド・ワイ・ウォン; Lisa A Moy-Yee; リサ・エイ・モイ−イー; Gefferie H Yee-Madera; ジェフェリー・エイチ・イー−マデラ; Darren R Gregoire; ダレン・アール・グレゴイア
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-01-31
Also published as: EP1158700A2; CA2347617A1; EP1158700A3; US6463280B1

Abstract

(57)【要約】【課題】衛星通信におけるダウンリンク帯域幅割当てを
柔軟に行う。【解決手段】通信衛星において、アウトバウンド・モジ
ュール１００のプロセッサ１０２がＡＴＭセルを受け取
り、優先アルゴリズムに応じて出力キュー１０４に記憶
する。スケジューリング・テーブル１０６には、予めサ
ブクラス・エントリが割り当てられている。該エントリ
は、予め設定した１つのセル・サブクラスに対応してお
り、テーブル１０６には、各セル・サブクラスに対して
必要な帯域幅に応じた、各サブクラス・エントリの合計
数が保持される。サブクラスは、コーディング・レー
ト、ダウンリンク・ビーム・エリア、仮想パスあるいは
仮想回線、サービスの品質パラメータ等の要因と関連付
けられている。次いで、テーブル１０６の各サブクラス
・エントリを調べて、サブクラス・エントリと一致する
セルを出力キュー・メモリ１０４から選択し、一致した
セルを送信機１１２から伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は衛星通信システムに関し、
より詳細には、衛星通信システムにおけるダウンリンク
中のチャネル帯域幅割当てに関係する。なお、本出願
は、本出願とともに同時に出願された係属中の「Ｍｏｄ
ｉｆｙｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＰｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇＤａｔａＣｅｌｌｓｉｎａＣ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＵｎ
ｄｅｒＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＣｏｎｔｒｏｌ（通
信衛星におけるデータ・セルを地上制御により処理する
ためのパラメータの修正）」と題された米国特許出願第
（ＴＲＷ整理番号２２−００５３）号と関連する。

【０００２】

【従来の技術】今日、比較的単純な通信衛星が、世界的
な規模での情報の流通を提供する。現在のところ利用可
能な通信衛星は、有効ではあるが、一般に、比較的低い
データ処理能力すなわちインテリジェンスしか持ってい
ない。しかしながら、技術と経費との観点から、通信衛
星が個々のデータ・セルをインテリジェントに交換し、
処理し、再伝送するようになるところまで、通信産業が
発展してきた。そのような衛星では、セル・スイッチ
は、重要なコンポーネントである。

【０００３】地上ネットワーク用のセル・スイッチ、す
なわち、セルをデコードあるいは読取るために等しい能
力を持つと考えられる全てのユーザに対して、単にポー
ト間でのセルの経路指定を行うセル・スイッチと異な
り、スペース（宇宙）・ベースのセル・スイッチは、い
くつかのユニークな要件を備える必要がある。スペース
・ベースのセル・スイッチ用の出力ポートは、一般に、
複数のターミナルすなわち端末をサポートする特定のダ
ウンリンク・ビームに対応する。端末が異なれば、天
候、ビーム内での位置、信号の干渉、あるいは他の要因
によって、異なる強度の信号受信する。したがって、端
末が確実に信号を受信するためには、いくつかの端末に
伝送される信号に、追加のエラー・コーディング等の補
正すなわち較正が要求される。しかしながら、不要で過
大なコーディングは、帯域幅を浪費し、衛星の情報スル
ープットを減少させ、したがって、その収益ポテンシャ
ルを減少させてしまう。

【０００４】さらに、端末の集中度合いは、一般に、ダ
ウンリンク・ビーム内で均一ではない。したがって、地
理的に広大なエリアに対して通信帯域幅を提供するため
に、ダウンリンク・ビームを異なる地理的位置にホップ
させることが、より効率的である。このような場合に
は、ダウンリンク・ビームがそのセルの予定された地理
的エリアを指向している時に、セル・スイッチが、イン
テリジェントにセルをダウンリンク・ビームに送る必要
がある。さらに、ダウンリンク・ビームのデータを受信
する多数の端末に帯域幅を割り当てるためのメカニズム
の提供が、一般に望まれている。

【０００５】しかしながら、上で指摘したように、これ
までの地上のセル・スイッチは、受信器をすべて同様に
取り扱っていた。言いかえれば、これまでの地上のセル
・スイッチ内に存在する技術は、１つには、上で説明し
たスペース・ベースの環境というユニークな事柄を考慮
する必要があるため、精巧なセル・スイッチング（セル
交換）衛星に対しては、適用することができない場合が
ある。したがって、衛星通信システムにおけるセル・ス
イッチング、及びダウンリンク帯域幅割当てのための有
効で柔軟なメカニズムの提案が待たれている。

【０００６】本発明の目的は、セル・スイッチング衛星
において、ダウンリンク帯域幅を割り当てるためのメカ
ニズムを提供することである。本発明の別の目的は、テ
ーブル・ベースの技術を使用して、ダウンリンク内の帯
域幅を割り当てることである。本発明のさらに別の目的
は、事前に決められたセル・サブクラスに従って、デー
タ・セルのダウンリンク伝送をスケジューリングするた
めのメカニズムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
に係る衛星ダウンリンク内の帯域幅を割り当てる方法に
よって、全部あるいは部分的にかなえられる。その方法
は、例えば１つのテーブルとして構成される順序リスト
内に、サブクラス・エントリを割り当てる。各エントリ
は、一般に予め設定された複数のセル・サブクラスの１
つに対応しており、そして、その割当ては、各セル・サ
ブクラスに対して要求される予め設定された帯域幅の量
に従って、順序リスト内に、それぞれのサブクラス・エ
ントリの合計数をリザーブする。

【０００８】したがって、例えば、ダウンリンクにおい
て利用可能な帯域幅の全部あるいはいくつかがセルの第
１サブクラスに対してリザーブされており、あるいは、
全くリザーブされていない状態で、残りの帯域幅がセル
の第２サブクラスに対して使用されてもよい。サブクラ
スは、コーディング・レート、ダウンリンク・ビーム・
エリア、仮想経路又は仮想回線、サービスの品質パラメ
ータ、等のファクタに関連付けられてもよい。本発明の
方法は、順序リスト内の各サブクラス・エントリを調べ
て、該サブクラス・エントリと一致する１つのセルをセ
ル・メモリ（キューであってもよい）から選ぶ。その
後、一致したセルが伝送される。

【０００９】本発明の方法は、フレーム・サイズに関連
するグループ内に、サブクラス・エントリの複数組を割
り当ててもよい。例えば、１６個のスロット（あるい
は、任意のサイズでもよい）フレームで構成されるダウ
ンリンクに対するダウンリンク帯域幅が、単一フレーム
内の伝送に関して互いにコンパチブルな１６個のサブク
ラス・エントリのセットを選択することによって提供さ
れてもよい。一例として、１６個のエントリの各々が、
共通のコーディング・レート及びサービス品質を共有し
てもよい。

【００１０】本発明はまた、ダウンリンク中の帯域幅を
割り当てるためのダウンリンク帯域幅コントローラを提
供する。ダウンリンク帯域幅コントローラは、サブクラ
ス・エントリの順序リストを記憶保管するリスト・メモ
リを含む。一般に、各サブクラス・エントリは、予め設
定されたいくつかのセル・サブクラスのうちの１つに対
応する。さらに、順序リストは、各セル・サブクラスに
対して必要とされる予め設定された帯域幅の量を示す、
サブクラス・エントリの合計を含む。また、順序リスト
内を調べて、サブクラス・エントリと一致するセルをセ
ル・メモリから抽出するために、リスト・メモリに連結
されるセル選択回路を含んでいる。抽出された各セルを
伝送するために、送信器が備えられる。

【００１１】ダウンリンク帯域幅コントローラでは、例
えば、リスト・メモリがリストをテーブルとして記憶
し、またセル・メモリがキューとして記憶してもよい。
一実施例では、セル・メモリ及びリスト・メモリは、別
々に構成されるものの、メイン・メモリ上の部分を占め
ている。上で指摘したように、サブクラス・エントリ
は、コーディング・レート、ダウンリンク・ビーム・エ
リア、サービスの品質パラメータ、等を表している。

【００１２】

【発明の実施の態様】図１は、通信衛星のアウトバウン
ド・モジュール１００を示している。アウトバウンド・
モジュール１００は、以下に説明するように、ダウンリ
ンク帯域幅コントローラとして作用する。１つのアウト
バウンド・モジュールのみを示しているが、実際には、
セル・スイッチング衛星（セル交換衛星）は、複数のア
ウトバウンド・モジュールを含んでいる。

【００１３】アウトバウンド・モジュール１００は、例
えばスイッチ・マトリックスから非同期転送モード（Ａ
ＴＭ）セルを受け取る、スイッチ・インターフェース／
フェッチ及び出力キューを行うプロセッサ１０２を含
む。プロセッサ１０２は、任意の所望の優先アルゴリズ
ムに応じて、出力キュー・セル・メモリ１０４にセルを
記憶する。以下により詳しく説明するように、セル選択
回路として機能するプロセッサ１０２は、スケジューリ
ング・テーブル１０６（一般的には、順序リスト・メモ
リ）に記憶保管されたパラメータに従って、キュー・メ
モリ１０４からＡＴＭセルを読み出し、そのＡＴＭセル
をエンコーダ／インターリーバ１０８に伝送する。出力
フォーマット・プロセッサ１１０は、送信器１１２へ伝
送できるようにＡＴＭセルを準備する。また統計メモリ
１１４が、料金請求のために、セルの総数を記憶する。

【００１４】ＡＴＭセルが、パラメータに応じて、キュ
ーに入れられ、経路を決められ、伝送のために選択され
る。これらパラメータは、通常はスケジューリング・テ
ーブル１０６にまとめられている。スケジューリング・
テーブル１０６は、データ通信管制センタすなわちネッ
トワーク・オペレーション・コントロール・センタ（Ｎ
ＯＣ）によって実行される地上ベースのコール・アドミ
ッション及び制御機能によって、あるいは作動中の衛星
それ自身によって、動的に修正可能である。一般的に、
スケジューリング・テーブル１０６は、任意の所望サイ
ズの順序リスト（例えば、テーブル）内に、セル・サブ
クラス・エントリを記憶する。

【００１５】サブクラス・エントリは、保証された帯域
幅と、コーディング・レートと、物理的な宛先ポートあ
るいはダウンリンク・ビーム等のビーム・エリア情報
と、各優先権（サービスの品質クラス：ＱＯＳクラ
ス））への帯域幅割当てと、端末サービス・レベルと、
各優先権に関係するＱＯＳパラメータの制御と、帯域幅
のコーディング・レートへの割当て（あるいは他の適応
するダウンリンク解決策）と、ホッピング・ビーム用の
ビーム・エリアとを、これら個別にあるいは組み合わせ
て含む、任意の望ましい基準によって、セルをグループ
化する。

【００１６】一例として、セルのサブクラスＡ、サブク
ラスＢ及びサブクラスＣが定義されていると想定し、ま
た、サブクラスＡが、ビーム・エリア１内の、強力なエ
ラー・コーディングであってサービスの最も高い優先権
に対応し、サブクラスＢが、ビーム・エリア１内の、強
力なエラー・コーディングで、サービスの第２の優先権
に対応し、また、サブクラスＣが、ビーム・エリア２に
対応していると想定する。ただし、任意の追加の基準を
使用した多数のサブクラスの追加を定義することができ
る。例えば、１６個のビーム・エリア、２つのコーディ
ング・レート、及び４つのＱＯＳを仮定すれば、１２８
個のサブクラスが、ビーム・エリア、サブクラス及びＱ
ＯＳの各組み合わせをサポートするよう定義される。

【００１７】図２は、サブクラスＡ、Ｂ及びＣを使用す
るダウンリンク・スケジューリング・テーブル２００の
一例を示している。図示のように、ダウンリンク・テー
ブルは、サブクラスＡエントリ２１０、サブクラスＢエ
ントリ２１２、及びサブクラスＣエントリ２１４のそれ
ぞれに関して、１６個のエントリからなる４つのセット
２０２、２０４、２０６、２０８にグループ化される６
４個（＝１６ｘ４）のエントリを含む。一実施例では、
これらエントリは、（図２に示されるように）、単一フ
レーム中に伝送されるセルがすべて、フレーム内で伝送
される他のすべてのセルと（例えば、変調及びコーディ
ングという点で）コンパチブルであるように、任意の所
望のフレーム・サイズによってグループ化される。図２
では、フレームが１６個のタイムスロットを含むと仮定
している。

【００１８】動作中、プロセッサ１０２は、スケジュー
リング・テーブル２００内のセル・サブクラス・エント
リを調べる。プロセッサ１０２は、セル・サブクラス・
エントリをセル・メモリ１０４に記憶されているセルと
照合し、伝送用のセルを抽出する。プロセッサ１０２
は、スケジューリング・テーブル２００のエントリを順
次にそして周期的に調査してもよい。スケジューリング
・テーブル２００中のエントリの数は、ダウンリンク帯
域幅が割り当てられる可能性がある細分度（ｇｒａｎｕ
ｌａｒｉｔｙ）を決定し、各サブクラス・タイプのエン
トリの数は、各サブクラスに割り当てられる帯域幅の合
計を決定する。例えば、図２では、サブクラスＡは、利
用可能な帯域幅の３２／６４＝５０％に割り当てられ、
サブクラスＢは、利用可能な帯域幅の１６／６４＝２５
％に割り当てられ、サブクラスＣは利用可能な帯域幅の
１６／６４＝２５％に割り当てられている。その細分度
は、ｌ／６４＝１．５６２５％である。

【００１９】テーブル内でのサブクラス・エントリの相
対的な位置、及び、プロセッサ１０２がスケジューリン
グ・テーブル２００をスキャンする処理手順によって、
各タイプのセルがいつ伝送されるかが決定される。例え
ば、プロセッサ１０２がスケジューリング・テーブル２
００中を順次スキャンする場合、すべてがサブクラスＡ
のセルからなるフレームが伝送され、次いで、２つのサ
ブクラスＡのセル及び２つのサブクラスＢのセルが交互
になっているフレームが続いて伝送される。その後、全
部がタイプＣのセルからなるフレームが伝送され、次い
で、８つのサブクラスＢのセル及び８つのサブクラスＡ
のセルからなるフレームが続く。そして伝送は、全部が
サブクラスＡのセルからなるフレームに戻り、上記と同
様にして伝送を繰り返す。

【００２０】図３は、本発明に従った、ダウンリンク帯
域幅割当て及びセル伝送の実施例のフローチャート３０
０を示している。初めに、ステップ３０２において、セ
ル・スイッチ（すなわち、ＮＯＣ）が、順序リスト内に
セル・サブクラス・エントリを割り当てる。上で指摘し
たように、その割当ては、フレーム・サイズに応じて実
行される。ステップ３０４において、セル・スイッチは
そのセル・サブクラス・エントリを調べ、ステップ３０
６において、セル・メモリから一致したセルを抽出す
る。その後、そのセルがステップ３０８において伝送さ
れる。ステップ３１０において、セル・スイッチは、必
要に応じて、セル・サブクラス間で帯域幅を動的に割り
当てるために、順序リスト内のエントリを変更すること
によって、順序リストを更新する。

【００２１】この技術分野の当業者であれば、本発明の
望ましい形式が、特許請求の範囲に定義される本発明の
技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、変更
あるいは修正可能であることが明らかであろう。例え
ば、本発明は、ＡＴＭセル上で動作するだけでなく、パ
ケット交換セルといった他の形態のセルに関しても動作
する。図示されたハードウェア要素は、例えば、１つの
カスタムＡＳＩＣにおけるディスクリート回路で、ある
いは、汎用ＣＰＵ／ソフトウェアの組み合わせで実現さ
れてもよい。特に、先の説明に照らして、この分野の当
業者であれば、修正が可能であるので、本発明の特定の
要素、実施例及びアプリケーションを説明したが、本発
明はこれらに制限されるものではない。したがって、本
発明は、当業者が想到する修正をカバーしていることを
意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】セル・スイッチング衛星のアウトバウンド・モ
ジュールの説明図である。

【図２】スケジューリング・テーブルの一例を示す図で
ある。

【図３】ダウンリンク帯域幅割当て及びセル伝送のフロ
ーチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ローランド・ワイ・ウォンアメリカ合衆国カリフォルニア州91016, モンロヴィア，ヴァリー・サークル 347 (72)発明者リサ・エイ・モイ−イーアメリカ合衆国カリフォルニア州90505, トーランス，メドウ・パーク・レイン 3861 (72)発明者ジェフェリー・エイチ・イー−マデラアメリカ合衆国カリフォルニア州91776, サン・ゲイブリエル，ユークリッド・アベニュー 1223 (72)発明者ダレン・アール・グレゴイアアメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リダンド・ビーチ，アーモア・レイン 1811，アパートメント 29 Ｆターム(参考） 5K030 HA10 HB29 JL02 LC03 LC09 5K072 BB22 BB27 DD01 EE01 GG12 GG26 GG32 GG33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信衛星からのダウンリンク・ビームの
帯域幅を割り当てるための方法において、予め設定された複数のセル・サブクラスの１つに対応す
るサブクラスのエントリを、順序リスト内に割り当てる
ステップであって、各セル・サブクラスに対して必要と
される予め設定した帯域幅の量に従って、各サブクラス
・エントリの合計数を割り当てる割当ステップと、順序リスト内の各サブクラス・エントリを調べて、サブ
クラス・エントリに一致するセルをメモリから選択する
調査ステップと、セルを伝送するステップとからなることを特徴とする方
法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、割当ステ
ップはさらに、フレームの大きさ別に分けられた複数の
グループに、コンパチブルなサブクラス・エントリの複
数のセットを割り当てるステップを含むことを特徴とす
る方法。
【請求項３】請求項１記載の方法において、割当ステ
ップはさらに、１つのテーブルとして構成された順序リ
スト内に、サブクラス・エントリを割り当てるステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】請求項３記載の方法において、割当ステ
ップはさらに、フレームの大きさ別に分けられた複数の
グループに、サブクラス・エントリの複数のセットを割
り当てるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】通信衛星からのダウンリンク内の帯域幅
を割り当てるためのダウンリンク帯域幅コントローラに
おいて、セル・サブクラス・エントリの順序リストを記憶するリ
スト・メモリであって、各セル・サブクラス・エントリ
が、予め設定された複数のセル・サブクラスの１つに対
応しており、また、順序リストが、各セル・サブクラス
に対して必要とする予め設定された帯域幅の量を示すサ
ブクラス・エントリの合計数を含んでいる、リスト・メ
モリと、順序リストを調べて、セル・サブクラス・エントリと一
致するセルをセル・メモリから抽出するための、リスト
・メモリに連結されているセル選択回路とからなること
を特徴とするダウンリンク帯域幅コントローラ。
【請求項６】請求項５記載のダウンリンク帯域幅コン
トローラにおいて、セル・メモリ及びリスト・メモリ
は、共通のメイン・メモリの一部であることを特徴とす
るダウンリンク帯域幅コントローラ。
【請求項７】請求項５記載のダウンリンク帯域幅コン
トローラにおいて、リスト・メモリは、予め設定された
フレーム・サイズに構成されたコンパチブルなサブクラ
ス・エントリの少なくとも１つのセットを含むことを特
徴とするダウンリンク帯域幅コントローラ。
【請求項８】請求項５記載のダウンリンク帯域幅コン
トローラにおいて、サブクラス・エントリの少なくとも
１つが、予め設定されたコーディング・レート及び予め
設定されたダウンリンク・ビーム・エリアを表すことを
特徴とするダウンリンク帯域幅コントローラ。
【請求項９】請求項８記載のダウンリンク帯域幅コン
トローラにおいて、サブクラス・エントリはさらに、予
め設定されたサービスの品質パラメータを表すことを特
徴とするダウンリンク帯域幅コントローラ。
【請求項１０】請求項７記載のダウンリンク帯域幅コ
ントローラにおいて、サブクラス・エントリのセット
は、単一の予め設定されたコーディング・レート、及び
単一の予め設定されたダウンリンク・ビーム・エリアに
対応することを特徴とするダウンリンク帯域幅コントロ
ーラ。