JP2016201688A - 親局装置、子局装置、衛星通信システムおよび回線制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】設備コストを抑制して、子局に接続された端末が通信衛星回線を介した通信を行うことができる親局装置を得ること。【解決手段】子局2−1〜2−mから受信した子局装置に接続する端末の通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号に基づいて、宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と制御信号の送信元の前記子局装置である送信元局との間の通信衛星を介した通信経路を決定するフロー制御部36と、フロー制御部36により決定された通信経路に基づいて宛先局と送信元局との間の通信に使用する通信回線を割当てる回線制御部35と、通信衛星3を介して子局装置2−1〜2−mから制御信号を受信し、宛先局および送信元局へ通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を送信する親局衛星通信部12と、を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、通信衛星回線を子局装置に割当てる親局装置、子局装置、衛星通信システムおよび回線制御方法に関する。
昨今のインターネットの発達により、IP(Internet Protocol)通信が盛んに行われている。一方、通信衛星分野においては、1対1の衛星通信装置間での固定方式の通信から、要求割当多元接続(DAMA:Demand Assignment Multiple Access)方式の通信、さらにはイリジウム計画等の、CDMA(Code Division Multiple Access)或いはFDMA(Frequency Division Multiple Access)方式を用いた衛星携帯電話による通信が用いられている。通信衛星は、広域性かつ公共性の観点から、また遠隔無線通信の特殊性に基づく通信の確立性を追求する点から、地上における有線通信とは異なる技術発展の経緯を有するものであった。
通信衛星におけるDAMA方式は、通信衛星回線を、複数の子局によって有効に利用するための方式である。子局間または子局と親局間での通信に使用する通信回線を割当てるために、通信回線とは異なる制御回線(CSC:Common Signaling Channel)上で、子局から通信回線の割当て要求を発し、この回線割当要求を親局にて受信し、親局が子局に通信回線を割当てる。従来、通信衛星回線を用いて、同時に多地点のネットワークと通信を行う際には、親局を中継点として、親局内でIPパケットのルーチングすなわちIPパケットの経路制御を行っていた(例えば、特許文献1)。この従来技術によれば、親局が子局間の通信回線を交換する機能を持ち、子局が他子局に接続する端末のIPアドレスを宛先としたパケットを送信する場合には、該パケットを親局へ送信する。そして、親局が、受信したパケットをルーチングすることにより、複数の子局間でのIP通信が実現される。
しかしながら、上記特許文献1の技術では、親局が、接続する子局の無線設備と同数の設備を有することになるため、親局の設備コストが増加するという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設備コストを抑制して、子局に接続された端末が通信衛星回線を介した通信を行うことができる親局装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の親局装置は、通信衛星を介して子局装置から受信した子局装置に接続する端末の通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号と子局装置ごとの通信回線情報と通信回線の使用状況とに基づいて、宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と制御信号の送信元の子局装置である送信元局との間の通信を中継する子局装置である中継局を選択し、宛先局と送信元局との間の通信経路を中継局を介した通信経路に決定する経路制御部を備える。また、親局装置は、経路制御部により決定された通信経路に基づいて宛先局と送信元局との間の通信に使用する通信回線を割当てる回線制御部を備える。また、親局装置は、通信衛星を介して子局装置から制御信号を受信し、宛先局および送信元局へ通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を送信する衛星通信部を備える。
本発明によれば、設備コストを抑制して、子局に接続された端末が通信衛星回線を介した通信を行うことができるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態にかかる親局装置、子局装置、衛星通信システムおよび回線制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる衛星通信システムの構成例を示す図である。図2は、通信衛星3を介した通信で使用する通信回線の周波数軸上の配置を表す模式図である。図3は本実施の形態にかかる親局1と子局2−1〜2−mとの構成例を示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態の衛星通信システムでは、親局装置である親局1は複数の子局装置である子局2−1〜2−mと通信衛星3を介して通信を行う。なお、mは2以上の整数である。子局2−1にはIP端末4−1が接続され、子局2−2にはIP端末4−2が接続され、子局2−mにはIP端末4−mが接続され、親局1にはIP端末5が接続される。なお、各子局および親局にそれぞれ接続されるIP端末の数は図3に示す例に限定されない。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる衛星通信システムの構成例を示す図である。図2は、通信衛星3を介した通信で使用する通信回線の周波数軸上の配置を表す模式図である。図3は本実施の形態にかかる親局1と子局2−1〜2−mとの構成例を示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態の衛星通信システムでは、親局装置である親局1は複数の子局装置である子局2−1〜2−mと通信衛星3を介して通信を行う。なお、mは2以上の整数である。子局2−1にはIP端末4−1が接続され、子局2−2にはIP端末4−2が接続され、子局2−mにはIP端末4−mが接続され、親局1にはIP端末5が接続される。なお、各子局および親局にそれぞれ接続されるIP端末の数は図3に示す例に限定されない。
子局2−1〜2−mは、上り方向すなわち子局2−1〜2−mから親局1へ向かう方向の制御回線である上りCSC回線101を用いて通信回線の割当を要求する制御信号を親局1へ送信する。親局1は、子局2−1〜2−m間および自局と子局2−1〜2−mと間の通信回線103を割当てる。親局1は、割当てた通信回線103の情報である通信回線情報を、回線割当を通知する制御信号として、親局1から子局2−1〜2−mへ向かう方向の制御回線である下りCSC回線102により、割当を要求した子局2−1〜2−mと、該子局2−1〜2−mの通信相手となる子局2−1〜2−mとへ送信する。これにより、この回線割当を通知する制御信号を受信した子局2−1〜2−mと該子局2−1〜2−mの通信相手の子局2−1〜2−mとの間で通信衛星3を介した通信回線103により通信が行われる。通信回線103は、割当の要求に基づいて割当てられるDAMA回線である。なお、通信回線の割当を要求元の子局2−1〜2−mの通信相手が親局1である場合には、割当を要求する制御信号は割当を要求した子局2−1〜2−mへ送信される。通信衛星3は、子局2−1〜2−mおよび親局1から受信した受信信号の宛先に基づいて、該受信信号を宛先の子局2−1〜2−mおよび親局1へ転送する。
図2に示すように、本実施の形態の衛星通信システムでは、周波数帯f1〜fnの通信回線が使用可能である。上りCSC回線101用の周波数帯域7、下りCSC回線102用の周波数帯域8は、それぞれ固定的に割当てられている。図2の例では、上りCSC回線101用の周波数帯7は周波数帯f1であり、下りCSC回線102用の周波数帯8は周波数帯f2である。周波数帯f3〜fnは、DAMA方式の割当てに用いられる周波数帯9である。周波数帯f3〜fnは、すなわち子局2−1〜2−mまたは親局1自身の要求に基づいて、子局2−1〜2−m間の通信または子局2−1〜2−mと親局1の通信に割当てられる。なお、nは3以上の整数である。
次に親局1と子局2の構成について説明する。
図3に示すように、子局2−1は、衛星通信部である衛星通信装置10と衛星ゲートウェイ(GW:GateWay)装置11とを備える。なお、子局2−3も子局2−1と同様の構成を有する。衛星通信装置10は通信衛星3との間で無線波の送受信、変復調および信号処理を行う。衛星GW装置11は、自局に接続されるIP端末すなわち図1の例ではIP端末4−1と通信相手との通信を子局2−1の衛星通信装置10を介して行うためのデータの伝送処理を行う。
衛星通信装置10は、無線設備部20、通信回線変復調部21、制御部22、制御回線変復調部23および信号処理部24を備える。無線設備部20は通信衛星3との間で電波の送受信を行い、信号の周波数変換、増幅等を行う。具体的には、無線設備部20は、通信衛星3からCSC回線で受信した受信信号に対して周波数変換増幅等の処理を行い、処理後の受信信号を制御回線変復調部23へ出力し、通信衛星3からDAMA回線で受信した受信信号に対して周波数変換増幅等の処理を行い、処理後の受信信号を通信回線変復調部21へ出力する。また、無線設備部20は、制御回線変復調部23から出力された送信信号に対して周波数変換、増幅等の処理を行い、処理後の信号をCSC回線により通信衛星3へ送信する。無線設備部20は、例えば、アンテナ、モデムおよび増幅回路等で構成される。
制御回線変復調部23は、無線設備部20から入力される、CSC回線により受信された受信信号を位相シフト(PSK:Phase Shift Keying)復調等により復調し、信号処理部24から入力される送信信号に対してPSK変調等により変調を行い無線設備部20へ出力するモデムである。通信回線変復調部21は、無線設備部20から入力される、DAMA回線によりDAMA回線で受信した受信信号をPSK復調等により復調し、信号処理部24から入力される送信信号に対してPSK変調等により変調を行い無線設備部20へ出力するモデムである。信号処理部24は、衛星GW装置11から受け取った送信信号に対してフレーム処理および誤り訂正符号処理等の信号処理を行い処理後の信号を通信回線変復調部21または制御回線変復調部23へ出力し、制御回線変復調部23および通信回線変復調部21から受け取った受信信号の誤り訂正処理およびフレーム処理等の信号処理を行い、処理後の信号を衛星GW装置11へ出力する回路である。制御部22は、無線設備部20および制御回線変復調部23経由で受信した回線割当の制御信号に基づき、通信回線変復調部21の送受信周波数および帯域の制御を行う回路である。
衛星GW装置11は、伝送制御部25、フロー制御部26および記憶部27を備える。伝送制御部25は、フロー制御部26が生成したフロー制御メッセージを後述するように制御信号に変換し衛星通信装置10へ渡し、自局に接続するIP端末から送信されたIPパケットに宛先の子局または親局を示す番号を付加して衛星通信装置10へ渡す回路である。フロー制御メッセージは、IPパケットの転送経路の設定に用いられるメッセージであり、詳細は後述する。また、伝送制御部25は、衛星通信装置10の信号処理部24から受け取った制御信号をフロー制御メッセージに変換してフロー制御部26へ渡し、衛星通信装置10の信号処理部24から受け取った信号からIPパケットを抽出してフロー制御部26へ渡す。経路制御部であるフロー制御部26は、自局に接続されるIP端末からIPパケットを受信し、受信したIPパケットを伝送制御部25へ渡し、伝送制御部25から受け取った自局に接続されるIP端末宛てのIPパケットを該IP端末へ送信する回路である。また、フロー制御部26は、IPパケットの転送先を問い合わせるフロー制御メッセージを生成し、生成したフロー制御メッセージを伝送制御部25へ渡す。また、フロー制御部26は、伝送制御部25から受け取った、転送先を問い合わせるフロー制御メッセージに対する応答に基づいて、記憶部27に記憶されている後述する経路情報テーブルすなわち転送情報を更新し、経路情報テーブルに基づいて伝送制御部25が生成する信号の宛先を制御する。記憶部27は、経路情報テーブルを記憶するメモリである。
子局2−2は、衛星通信装置10aと子局2−1と同様の衛星GW装置11とを備える。衛星通信装置10aは、子局2−1の無線設備部20の替わりに無線設備部20aを備え、子局2−1の通信回線変復調部21の替わりに通信回線変復調部21a備える以外は、子局2−1の衛星通信装置10と同様である。子局2−1の無線設備部20および通信回線変復調部21は、通信衛星3へ送信する方向と通信衛星3から受信する方向との1対の通信回線の処理を同時に行うことができるすなわち同時通信可能な通信回線対の数が1であるのに対し、子局2−2の無線設備部20aおよび通信回線変復調部21aは、2対の通信回線の処理を同時に行うことができる。子局2−3〜2−mは、子局2−1または子局2−2と同様の構成、または3対以上の通信回線の処理を同時に行うことをできる構成である。
また、図3に示すように、本実施の形態の親局1は、衛星通信部である親局衛星通信装置12と、回線制御装置13と衛星GW装置14とを備える。
親局衛星通信装置12は、通信衛星3を介して制御回線であるCSC回線により子局2−1〜2−mから制御信号を受信し、通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を通知する制御信号を送信する衛星通信部であり、通信衛星3との間で無線波の送受信、変復調および信号処理を行う。また、親局衛星通信装置12は、DAMA回線を用いて子局2−1〜2−mへの信号送信、DAMA回線を用いた子局2−1〜2−mから信号受信を行うこともできる。親局衛星通信装置12は、無線設備部30、制御回線変復調部31、信号処理部32、通信回線変復調部33および制御部34を備える。無線設備部30は通信衛星3との間で電波の送受信を行い、信号の周波数変調および増幅等を行う。無線設備部20は通信衛星3との間で電波の送受信を行い、信号の周波数変換、増幅等を行う。具体的には、無線設備部30は、通信衛星3からCSC回線で受信した受信信号に対して周波数変換増幅等の処理を行い、処理後の受信信号を制御回線変復調部31へ出力し、通信衛星3からDAMA回線で受信した受信信号に対して周波数変換増幅等の処理を行い、処理後の受信信号を通信回線変復調部33へ出力する。また、無線設備部30は、制御回線変復調部31から出力された送信信号に対して周波数変換、増幅等の処理を行い、処理後の信号をCSC回線により通信衛星3へ送信する。無線設備部30は、例えば、アンテナ、モデムおよび増幅回路等で構成される。
制御回線変復調部31は、無線設備部30から入力される、CSC回線により受信された受信信号をPSK復調等により復調し、信号処理部32から入力される送信信号に対してPSK変調等により変調を行い無線設備部30へ出力するモデムである。通信回線変復調部33は、無線設備部30から入力される、DAMA回線によりDAMA回線で受信した受信信号をPSK復調等により復調し、信号処理部32から入力される送信信号に対してPSK変調等により変調を行い無線設備部30へ出力するモデムである。信号処理部32は、衛星GW装置14から受け取った送信信号に対してフレーム処理および誤り訂正符号処理を行い、処理後の信号を制御回線変復調部31および通信回線変復調部33へ出力し、制御回線変復調部31および通信回線変復調部33から受け取った受信信号の誤り訂正処理およびフレーム処理を行い、処理後の信号を回線制御装置13へ出力する回路である。制御部34は、回線制御装置13により決定された回線割当の結果に基づき、通信回線変復調部33の送受信周波数および帯域の制御を行う回路である。
回線制御装置13は、回線制御部35、フロー制御部36および装置管理部37を備える。回線制御部35は、フロー制御部36により決定された通信経路に基づいて子局間の通信、および親局と子局との通信に使用する通信回線を割当てる。具体的には、フロー制御部36により決定された通信経路に基づき、新たなに通信回線を割当てる子局間または親局間に対して、未使用の周波数帯のうち任意の周波数帯を割当てる。未使用の周波数帯のうちどの周波数帯を割当てるかについて特に制約はないが、例えば、未使用の周波数帯のうち周波数の低いものから順に割当てる等あらかじめ規則を定めておいてもよい。回線制御部35は、DAMA方式による回線制御を行い、上りCSC回線101により子局2−1〜2−mから受信する制御信号に基づく制御処理、下りCSC回線102により子局2へ送信する制御信号の生成を行う回路である。また、回線制御部35は、自局の衛星GW装置14から受信したフロー制御メッセージに基づく制御処理を行う。フロー制御部36は、子局2−1〜2−mに接続するIP端末4−1〜4−mの通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号であるフロー制御信号に基づいて、宛先アドレスに対応する端末に接続する子局である宛先局とフロー制御信号の送信元の子局装置である送信元局との間の通信衛星3を介した通信経路を決定する経路制御部であり、子局2−1〜2−mから受信した制御信号がフロー制御メッセージである場合に、フロー制御メッセージに基づく処理を行う回路である。フロー制御部36は、同時に通信可能な通信回線対の数すなわち通信回線情報と通信回線の使用状況とに基づいて、宛先局と送信元局が通信衛星3を介して直接通信できないと判断した場合に、宛先局と送信元局との間の通信を中継する子局装置である中継局を選択し、宛先局と送信元局との間の通信経路として中継局を介した通信経路を決定する。装置管理部37は、子局2−1〜2−mの通信回線の設備状態および子局2−1〜2−mが接続するIP端末のアドレスであるIPアドレス等の情報である第1情報が格納された第1情報テーブルと、通信回線の使用状況である第2情報が格納された第2情報テーブルと記憶するメモリである。第1情報には、親局1が通信衛星3を介して接続可能な子局ごとの該子局が同時に通信可能な通信回線対の数すなわち通信回線情報と該子局に接続する端末のアドレスとを含む。
衛星GW装置14は、伝送制御部38、フロー制御部39および記憶部40を備える。伝送制御部38は、自局に接続するIP端末5から送信されたIPパケットを親局衛星通信装置12へ渡す回路である。また、伝送制御部38は、自局に接続するIP端末5宛てのIPパケットをフロー制御部39へ渡す。フロー制御部39は、自局に接続されるIP端末5からIPパケットを受信し、受信したIPパケットを伝送制御部38へ渡し、伝送制御部38から受け取った自局に接続されるIP端末5宛てのIPパケットを該IP端末へ送信する回路である。また、フロー制御部39は、IPパケットの転送先を問い合わせるフロー制御メッセージを生成し、生成したフロー制御メッセージを回線制御装置13のフロー制御部39へ渡す。また、フロー制御部39は、回線制御部35から受け取った、転送先を問い合わせるフロー制御メッセージに対する応答に基づいて、記憶部40に記憶されている経路情報テーブルを更新し、経路情報テーブルに基づいて伝送制御部38が付加する信号の宛先の子局または親局を示す番号を指示する。記憶部40は、経路情報テーブルを記憶するメモリである。
なお、親局1および子局2−1〜2−mを構成する各部の機能のうち1つ以上がソフトウェアにより実現されてもよい。親局1および子局2−1〜2−mを構成する構成要素のうちソフトウェアにより実現されるものがある場合、例えば、これらは図4に示す制御回路200により実現される。図4に示すように制御回路200は、外部から入力されたデータを受信する受信部である入力部201と、プロセッサ202と、メモリ203と、データを外部へ送信する送信部である出力部204とを備える。入力部201は、制御回路200の外部から入力されたデータを受信してプロセッサ202に与えるインターフェース回路であり、出力部204は、プロセッサ202又はメモリ203からのデータを制御回路200の外部に送るインターフェース回路である。親局1および子局2−1〜2−mを構成する構成要素のうち一部が、図4に示す制御回路200により実現される場合、プロセッサ202がメモリ203に記憶された、親局1および子局2−1〜2−mを構成する構成要素のうちソフトウェアにより実現される各々の構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ203は、プロセッサ202が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
図5は、親局1の装置管理部37が記憶する第1情報テーブルの構成例を示す図である。図5に示すように、第1情報テーブルには、エントリの番号(No.)と、局の識別番号すなわち子局番号または親局番号と、当該子局または親局が同時に通信可能な通信回線対の数と、当該子局または親局が対応可能な通信回線すなわち使用可能な通信回線と、該子局または親局が接続するIP端末のIPアドレスである接続IPアドレスと、などが格納される。回線制御部35とフロー制御部36が通信回線を割当てる際に第1情報テーブルを参照する。
なお、第1情報テーブルに格納される情報のうち、局の識別番号すなわち子局番号または親局番号と、当該子局または親局が同時に通信可能な通信回線対の数と、当該子局または親局が対応可能な通信回線すなわち使用可能な通信回線とについては、例えば、親局1および子局2−1〜2−mを管理する運用者によりあらかじめ装置管理部37に設定される。また、接続IPアドレスは、例えば、フロー制御部39が、子局2−1〜2−mから受信したフロー制御メッセージに基づいて更新する。具体的には、例えば、フロー制御部39が、該子局2−1〜2−mに接続されるIP端末のIPアドレスを含むフロー制御メッセージを受信した場合に、該フロー制御メッセージからIPアドレスを抽出して、抽出したIPアドレスを該フロー制御メッセージの送信元の子局番号に対応する第1テーブル内のエントリの接続IPアドレスとして追加する。
図6は、親局1の装置管理部37が記憶する第2情報テーブルの構成例を示す図である。図6に示すように、第2情報テーブルには、通信回線すなわちDAMA回線の各周波数帯と、該周波数帯の通信回線が割当てられている送信局番号すなわち子局番号または親局番号とが格納される。通信回線は通信の方向ごとに割当てられるため、図6に示すように、送信局番号と受信局番号とに分けて各通信回線の使用状態が格納される。第2情報テーブルは回線制御部35により参照、更新される。また、フロー制御部36が通信回線を割当てる際に第2情報テーブルを参照する。なお、図5,6では、子局2−i(i=1,2,…,m)の番号を2−iとして示し、親局1の親局番号を1として示している。第2情報テーブルは、初期状態では、全通信回線が未使用と設定される。
次に、子局2−1〜2−mに接続するIP端末が他の子局2−1〜2−mに接続されるIP端末と通信を行う場合に、本実施の形態の回線制御方法により、通信回線を確立する動作例を説明する。まず、図7は、子局2−1に接続するIP端末4−1が子局2−2に接続するIP端末4−2宛てのIPパケットを送信した場合の通信回線の確立手順の一例を示すシーケンス図である。
図7の動作の開始時点で、上述した第1情報テーブルの接続IPアドレスとして、子局2−2に接続するIP端末4−2のIPアドレスは格納済みであるとする。まず、子局2−1は、自局に接続されたIP端末4−1から子局2−2に接続するIP端末4−2宛のIPパケットを受信する(ステップS1)。この時点では、子局2−1はIP端末4−2がどの子局に接続されているかを把握していないとする。したがって、記憶部27に格納される経路情報テーブルには、IP端末4−2のIPアドレスが格納されていない。
子局2−1は、IP端末4−2のIPアドレスが経路情報テーブルに格納されていないため、該IPパケットの転送先の子局を問い合わせるためのフロー制御メッセージをCSC回線経由で親局1へ送信する(ステップS2)。具体的には、フロー制御部26が、受信したIPパケットの転送先の子局を問い合わせるため、該IPパケットの宛先のIPアドレスを格納したフロー制御メッセージを生成し伝送制御部25に渡す。図8は、フロー制御メッセージのフォーマットの一例を示す図である。図8に示すように、フロー制御メッセージには、送信元IPアドレスと宛先IPアドレスとメッセージタイプとを含む。なお、図8は一例であり、フロー制御メッセージのフォーマットに制約はない。図7のステップS2では、送信元IPアドレスには、IP端末4−1のIPアドレスが格納され、宛先IPアドレスには、IP端末4−2のIPアドレスが格納され、メッセージタイプには、転送先の問合わせのメッセージであることを示す情報が格納される。フロー制御メッセージは、フロー制御プロトコルに従って生成されるメッセージである。
フロー制御プロトコルとしてはどのようなプロトコルを用いてもよいが、例えば、ONF(Open Networking Foundation)により標準化が進められているOpenFlowプロトコルを用いることができる。OpenFlowプロトコルでは、コントローラが経路制御を行ない、スイッチ側のパケット転送を一元的に制御する。本実施の形態では、親局1がOpenFlowプロトコルのコントローラに対応し、子局2−1〜2−mがスイッチまたはGWに対応する。OpenFlowプロトコルを用いる場合、転送先の子局を問い合わせるためのフロー制御メッセージはOpenFlowプロトコルで規定されるPacket inメッセージを用いる。Packet inメッセージは、OpenFlowプロトコルに基づいて生成されたメッセージであり、スイッチが転送のルールが格納されているフローテーブルに存在しない宛先のパケットを受信した場合に、転送先をOpenFlowコントローラに問い合わせるためのメッセージである。
図9は、Packet inメッセージのフォーマットの一例を示す図である。図9に示すように、Packet inメッセージには、MAC(Media Access Control)ヘッダ、IPヘッダ、TCP(Transmission Control Protocol)ヘッダ、OpenFlowヘッダ、IP端末が送信したパケットすなわちスイッチまたはGWがIP端末から受信したIPパケットが格納される。本実施の形態の衛星通信システムにおいてフロー制御プロトコルとしてOpenFlowプロトコルを用いる場合、例えば、GWである子局は、IP端末から受信したIPパケットに、OpenFlowプロトコルヘッダ等のヘッダを付加してPacket inメッセージとして、OpenFlowコントローラすなわち本実施の形態では親局1に転送する。親局1は、受信したPacket inメッセージに基づいて、当該パケットを受信したGWすなわち子局を認識すると共に、Packet inメッセージに格納されているIP端末が送信したパケット内の宛先IPアドレス、送信元IPアドレスから転送先を決定する。
伝送制御部25は、フロー制御部26からフロー制御メッセージを受け取ると、上りCSC回線101にて親局1に送信するため、フロー制御メッセージをDAMA方式の制御信号に変換し、該制御信号を信号処理部24、制御回線変復調部23および無線設備部20を介して上りCSC回線101により親局1へ送信する。すなわち、伝送制御部25は、フロー制御メッセージを用いてフロー制御信号を生成する。なお、以降、フロー制御プロトコルに従う信号をフロー制御メッセージと記載し、DAMA方式の制御に従う制御信号をフロー制御信号とよぶ。DAMA方式の制御に従う制御信号では、各局の番号すなわち各子局および親局の番号により宛先および送信元を識別することとする。各子局および親局には、それぞれ固有の番号が付与されている。通信衛星3では、この番号に基づいて制御信号の転送を行う。図10は、フロー制御信号のフォーマットの一例を示す図である。フロー制御信号には、図10に示すように、制御信号の宛先番号と、制御信号送信元番号すなわち自局の番号と、フロー制御メッセージの内容とが格納される。なお、図10は一例であり、制御信号のフォーマットは図10の例に限定されない。図10では、転送先の子局を問い合わせるためのフロー制御メッセージの内容が格納される場合の制御信号のフォーマットを示している。フロー制御信号は伝送制御部25から衛星通信装置10に渡され、衛星通信装置10は、フロー制御信号を上りCSC回線101により送信する。
図7の説明に戻り、親局1の親局衛星通信装置12は、子局2−1からフロー制御信号を受信すると、受信したフロー制御信号を復調および信号処理して回線制御装置13に出力する(ステップS3)。回線制御装置13は、フロー制御信号を受け取ると、該フロー制御信号に基づいて、転送先の問合わせに対する応答となるフロー制御メッセージを生成し、該フロー制御メッセージをフロー制御信号に変換して親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS4)。
具体的には、回線制御装置13の回線制御部35は、フロー制御信号をフロー制御メッセージに変換し、該フロー制御メッセージをフロー制御部36に出力する。フロー制御部36は、装置管理部37が保持する第1情報テーブルを参照し、回線制御部35から受け取ったフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスに対応する子局を検索する。この例では、フロー制御メッセージに子局2−2に接続されるIP端末4−2のIPアドレスが格納されているため、フロー制御部36は、IP端末4−2のIPアドレスを検索キーとして第1情報テーブルを検索して検索結果として子局2−2の番号を得る。フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルを参照し、子局2−1と子局2−2との間の通信経路を決定する。ここでは、子局2−1および子局2−2に対して通信回線を割当てていない状態であったとする。子局2−1は同時通信可能な通信回線対の数が1であるが、通信回線がまだ割当てられていない状態であるため、新たな通信回線を用いた通信を行うことができる。子局2−2は同時通信可能な通信回線対の数が2であり、通信回線がまだ割当てられていない状態であるため、新たな通信回線を用いた通信を行うことができる。したがって、フロー制御部36は、子局2−1と子局2−2との通信経路として、子局2−1と子局2−2が通信衛星3を介して直接通信する経路を用いることを決定する。
その後、フロー制御部36は、決定した経路に基づいて、子局2−1と子局2−2に対してそれぞれ宛先GWを設定するためのフロー制御メッセージを生成する。本実施の形態における宛先GWとは、IP端末へIPパケットを転送する際に、該IPパケットの転送先として各子局または親局に設定される局である。IP端末4−1からIP端末4−2へのIPパケット送信の際には、子局2−1はIP端末4−2宛てのIPパケットを子局2−2へ転送する。このため、子局2−1では、IP端末4−2のIPアドレスに対応する宛先GWは子局2−2となる。また、子局2−2では、IP端末4−1宛てのIPパケットを子局2−1へ転送する。このため、子局2−2では、IP端末4−1のIPアドレスに対応する宛先GWは子局2−1となる。フロー制御部36は、宛先GWとなる子局または親局の番号である宛先GW番号を格納したフロー制御メッセージを生成して、回線制御部35に出力する。
回線制御部35はフロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージと装置管理部37が記憶している第2情報テーブルとに基づき、子局2−1と子局2−2間の通信回線を割当てる。なお、回線制御部35は、フロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージに格納された宛先GW番号に基づいて通信回線の割当て対象となる子局を求めることができる。すなわち、回線制御部35は、フロー制御メッセージごとに、該メッセージに格納された宛先GW番号が示す子局に通信回線を割当てる。具体的には、図7の例では、回線制御部35は、第2情報テーブルを参照して未使用の周波数帯の通信回線を子局2−1と子局2−2との通信に割当てる。この際、回線制御部35は、子局2−1から子局2−2へ向かう方向と子局2−2から子局2−1へ向かう方向との2方向の通信回線をそれぞれ割当てる。ここでは、子局2−1から子局2−2へ向かう通信に周波数帯f3の通信回線が割当てられ、子局2−2から子局2−1へ向かう通信に周波数帯f4の通信回線が割当てられたとする。そして、回線制御部35は、通信回線の割当て結果を示す通信回線情報を格納した子局2−2宛のフロー制御信号を生成し、親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS4)。
図11は、子局2−2へ送信されるフロー制御信号のフォーマットの一例を示す図である。図11に示すように、このフロー制御信号には、制御信号宛先番号すなわち該フロー制御信号の宛先の子局番号と、制御信号送信元番号すなわち自局の番号と、通信回線情報と、フロー制御メッセージの内容とが格納される。フロー制御メッセージの内容には、メッセージタイプ、宛先IPアドレスおよび宛先GW番号が格納される。宛先GW番号は、宛先IPアドレスに対応する転送先を示す情報すなわち宛先IPアドレスに接続する子局装置との間の通信経路を示す情報である。図11に示すフロー制御信号の制御メッセージ部分のメッセージタイプには、経路設定を行うためのメッセージであることを示す情報が格納される。フロー制御プロトコルとして、OpenFlowプロトコルを用いる場合、このフロー制御メッセージとして、FlowModメッセージを用いることができる。FlowModメッセージは、OpenFlowプロトコルにおいてコントローラがスイッチのフローテーブルを変更するためにスイッチへ送信するメッセージである。一般的には、FlowModメッセージは、GWまたはスイッチに対して、受信したパケットの判定方法すなわちマッチ条件と、判定にマッチしたパケットに対する処理内容(廃棄、どのポートに転送するか、コントローラに転送、など)を設定するためのメッセージである。
図12は、FlowModメッセージのフォーマットの一例を示す図である。図12に示すように、FlowModメッセージには、MACヘッダ、IPヘッダ、TCPヘッダ、OpenFlowヘッダ、マッチ条件、処理内容が格納される。本実施の形態において、上述の親局1から子局へ送信するフロー制御信号に格納するフロー制御メッセージとしてFlowModメッセージを用いる場合、例えば、親局1は、予めパケット転送先のポート番号と子局番号とに対応付けておき、FlowModメッセージのマッチ条件には、受信したPacket inメッセージのIP端末が送信したパケット内の宛先IPドレスを格納し、処理内容にはマッチしたパケットすなわち該宛先IPアドレスのパケットを指定したポート番号に転送する動作を格納する。なお、この指定したポート番号とは、上述した宛先GWとなる子局の子局番号に対応するポート番号である。子局においても、のポート番号と子局番号との対応を保持しており、FlowModメッセージを受信した子局は、これにより、該宛先IPアドレスのパケットを送信する際の宛先IPアドレスに対応する子局番号を把握することができる。
フロー制御信号の通信回線情報には、例えば、宛先の子局における送信と受信とのそれぞれに割当てられた通信回線の周波数帯が格納される。ステップS4で生成されるフロー制御信号には、制御信号宛先番号には子局2−2の番号が格納され、制御信号送信元番号には親局1の番号が格納され、宛先IPアドレスには端末4−1のIPアドレスが格納され、宛先GW番号には子局2−1の番号が格納される。また、通信回線情報には、子局2−2からの送信に周波数帯f4が割当てられ、子局2−2からの受信に周波数帯f3が割当てられたことを示す情報が格納される。また、回線制御部35は、割当てた通信回線に基づいて、装置管理部37の第2情報テーブルを更新する。図6は、この更新が行われた状態を示しており、周波数帯f3に対応する送信局番号として子局2−1の番号が格納され、周波数帯f3に対応する受信局番号として子局2−2の番号が格納される。また、周波数帯f4に対応する送信局番号として子局2−2の番号が格納され、周波数帯f4に対応する受信局番号として子局2−1の番号が格納される。
図7の説明に戻り、親局衛星通信装置12は、回線制御部35から受け取ったフロー制御信号を下りCSC回線102によりIP端末4−1の通信相手のIP端末4−2に接続される子局2−2へ送信する(ステップS5)。子局2−2では、衛星通信装置10が下りCSC回線102からフロー制御信号を受信して衛星GW装置11へ渡す。そして、衛星GW装置11の伝送制御部25が、フロー制御信号をフロー制御メッセージに変換して、該フロー制御メッセージをフロー制御部26へ渡す。フロー制御部26は、伝送制御部25から受け取ったフロー制御メッセージに基づいて、記憶部27の経路情報テーブルのIP端末4−1のIPアドレスの転送先として宛先GW番号すなわち子局2−1の番号を格納する。子局2−2では、信号処理部24が、受信したフロー制御信号に含まれる子局2−1間の通信回線情報を抽出し、制御部22に通知する。制御部22は、信号処理部24から通知された通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部21aの変復調方式を割当てられた通信回線に対応する変復調方式に設定する。通信回線変復調部21aは、2対の通信回線の変復調処理を同時に行うことができる。制御部22は、通信回線変復調部21aが実施する変復調処理のうち1対の変復調処理の変復調方式を上記の通信回線情報に基づいた変復調方式に設定する。なお、制御部22は、あらかじめ通信回線すなわち周波数帯と通信回線変復調部21aに設定する変復調方式との対応を保持しているとする。
また、回線制御部35は、通信回線の割当て結果を示す通信回線情報を格納した子局2−1宛のフロー制御信号を生成し、親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS6)。回線制御部35は、図11に示した子局2−2宛てのフロー制御信号と同様のフォーマットのフロー制御信号を生成する。ただし、ステップS6で生成されるフロー制御信号では、制御信号宛先番号には子局2−1の番号が格納され、制御信号送信元番号には親局1の番号が格納され、宛先IPアドレスにはIP端末4−2のIPアドレスが格納され、宛先GW番号には子局2−2の番号が格納される。また、通信回線情報には、子局2−1からの送信に周波数帯f3が割当てられ、子局2−1からの受信に周波数帯f4が割当てられたことを示す情報が格納される。
親局通信装置13は、回線制御部35から受け取ったフロー制御信号を下りCSC回線102により子局2−1へ送信する(ステップS7)。フロー制御部26は、伝送制御部25から受け取ったフロー制御メッセージに基づいて、記憶部27の経路情報テーブルのIP端末4−2のIPアドレスの転送先として宛先GW番号すなわち子局2−2の番号を格納する。子局2−1では、信号処理部24が、受信したフロー制御信号に含まれる子局2−2間の通信回線情報を抽出し、制御部22に通知する。制御部22は、信号処理部24から通知された通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部21の変復調方式を割当てられた通信回線に対応する変復調方式に設定する。
以上の動作により、子局2−1と子局2−2との間の通信回線が確立し、子局2−1に接続するIP端末4−1と子局2−2に接続するIP端末4−2とのIP通信が行われる(ステップS8)。図13は、図7に示す動作を実施した後の子局2−1の記憶部27に格納される経路情報テーブルの一例を示す図である。図14は、図7に示す動作を実施した後の子局2−2の記憶部27に格納される経路情報テーブルの一例を示す図である。図13、図14に示すように経路情報テーブルは、宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスの転送先の局番号を示す宛先局番号とを含む。ここでは、IP端末4−1のIPアドレスが192.168.0.0/24であるとし、IP端末4−2のIPアドレスが192.168.10.0/24であるとしている。子局2−1では、経路情報テーブルにIP端末4−2のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−2の番号が格納される。子局2−2では、経路情報テーブルにIP端末4−1のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−1の番号が格納される。
ステップS8では、子局2−1のフロー制御部26は、IP端末4−1から受信したIPパケットを伝送制御部25へ転送先の局番号すなわちこの場合は子局2−2の子局番号とともに渡す。伝送制御部25は、IPパケットに宛先局番号として子局2−2の子局番号を付加して、衛星通信装置10に渡す。衛星通信装置10は受け取った宛先局番号が付加されたIPパケットを周波数帯f3の通信回線を用いて通信衛星3へ送信する。通信衛星3は、受信したIPパケットに付加されている宛先局番号に基づいて、該IPパケットを周波数帯f3の通信回線を用いて子局2−2へ送信する。子局2−2では、衛星GW装置11が、衛星通信装置10を介して受信したIPパケットをIP端末4−2へ転送する。IP端末4−2から送信されたIP端末4−1宛てのIPパケットも、同様に子局2−2から周波数帯f4の通信回線を用いて通信衛星3を介して子局2−1へ転送され、子局4−1からIP端末4−1へ転送される。
以上の動作により、通信回線103を割当てることなくCSC回線101、102により子局2−1〜2−mと親局1との間でフロー制御メッセージの受け渡しをすることができ、通信回線103がフロー制御メッセージの発生ごとに回線割当されることを抑制することができる。
なお、上述した通り、子局2−1〜2−mに接続されるIP端末が親局1に接続されるIP端末5と通信を行う場合にも、同様に通信回線が割当てられる。例えば、子局2−1に接続するIP端末4−1が親局1に接続するIP端末5宛てのIPパケットを送信した場合、子局2−1は、図7の例と同様にIP端末5の転送先を問い合わせるフロー制御信号を親局1へ送信する。親局1は、子局2−1と親局5との通信に通信回線を割当て、子局2−1へ宛先GW番号を親局1を番号としたフロー制御信号を送信する。また、親局1のフロー制御部39は、受信したフロー制御メッセージを基に、記憶部41の経路情報テーブルを更新する。具体的には、親局1のフロー制御部39は、経路情報テーブルに、IP端末4−1のIPアドレスと該IPアドレスに対応する宛先局番号である子局2−1の番号とを格納する。また、親局1の制御部34は、回線制御部35から通知される通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部33を設定する。子局2−1は、図7の例と同様に経路情報テーブルに、IP端末5のIPアドレスと該IPアドレスに対応する宛先局番号である親局1の番号とを格納し、親局1から通知された通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部33の変復調方式を設定する。また、親局1のフロー制御部39は、自局に接続するIP端末5からIPパケットを受信し、該IPパケットの転送先が経路情報テーブルに格納されていない場合、子局2−1のフロー制御部26と同様にフロー制御メッセージを生成する。そして、生成したフロー制御メッセージをフロー制御部36へ渡す。フロー制御部36は、子局から受信したフロー制御メッセージと同様に、フロー制御部39から受け取ったフロー制御メッセージに基づいて通信経路を決定し、決定した通信経路に基づいてフロー制御メッセージを生成して回線制御部35およびフロー制御部39へ渡す。そして、回線制御部35はフロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージに基づいて通信回線の割当てを行い、割当て結果を、子局に対してはフロー制御信号の通信回線情報により通知し、親局1への割当て結果は制御部34へ通知する。
次に、本実施の形態における衛星通信システムにおいて、1つの子局が複数の子局と通信する場合の回線制御方式を説明する。図15は、1つの子局が複数の子局と通信する場合の通信回線の確立手順の一例を示すシーケンス図である。ここで、子局2−1と子局2−2とは上記図7で説明したシーケンスにより通信が確立した状態であるとする。
まず、子局2−1はIP端末4−1から子局2−3に接続するIP端末4−3宛のIPパケットを受信する(ステップS11)。子局2−1では、図7に示す例のIP端末4−2の場合と同様にIP端末4−3のIPアドレスに対応する転送先が経路情報テーブルに格納されていないため、該IPパケットの転送先を問い合わせるためのフロー制御メッセージを生成し、フロー制御メッセージをDAMA方式のフロー制御信号に変換して親局1へ上り上りCSC回線101により送信する(ステップS12)。
親局1の親局衛星通信装置12は、上りCSC回線101によりフロー制御信号を受信すると、これを復調および信号処理して回線制御装置13に出力する(ステップS13)。回線制御装置13の回線制御部35は、フロー制御信号をフロー制御メッセージに変換して、該フロー制御メッセージをフロー制御部36に出力する。フロー制御部36は装置管理部37が保持する第1情報テーブルを参照し、回線制御部35から受け取ったフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスに対応する子局を検索する。この例では、フロー制御メッセージに子局2−3に接続されるIP端末4−3のIPアドレスが格納されているため、フロー制御部36は、IP端末4−3のIPアドレスを検索キーとして第1情報テーブルを検索して検索結果として子局2−3の番号を得る。
フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルを参照し、子局2−1と子局2−3との間の通信経路を決定する。ここでは、上述した通り、子局2−1および子局2−2に対して既に通信回線が割当てられている状態である。子局2−1は同時通信可能な通信回線対の数が1であり、既に通信回線が割当てられているため、通信回線を子局2−1に新たに割当てることができない。子局2−3は同時通信可能な通信回線対の数が1であるが、通信回線がまだ割当てられていないため、新たに割当てることができる。したがって、フロー制御部36は、既に通信回線を割当て済みの子局2−1と子局2−2との通信回線を利用し、子局2−2と子局2−3との通信に新たな通信回線を割当てる。すなわち、フロー制御部36は、子局2−1と2−3との間の通信経路として子局2−2を中継局とした経路を用いることを決定し、決定した経路に基づくフロー制御メッセージを生成して、回線制御部35へ出力する。この際、フロー制御部36は、回線制御部35へ子局2−1と子局2−2の通信回線として、既に割当て済みの通信回線を用いることを通知する。
具体的には、フロー制御部36は、子局2−2宛てのフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとして子局2−3が接続するIP端末4−3のIPアドレスを格納し、宛先GW番号として子局2−3の番号を格納する。また、フロー制御部36は、子局2−1宛てのフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとして子局2−3が接続するIP端末4−3のIPアドレスを格納し、宛先GW番号として子局2−2の番号を格納する。また、フロー制御部36は、子局2−3宛てのフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとして子局2−1が接続するIP端末4−1のIPアドレスを格納し、宛先GW番号として子局2−2の番号を格納する。なお、子局2−2には、図7に示した動作により既にIP端末4−1の転送先が設定されているため、IP端末4−1を宛先IPアドレスとしてフロー制御メッセージの子局2−2への送信は不要である。
回線制御部35は、フロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージと装置管理部37が記憶している第2情報テーブルに基づき子局2−2と子局2−3との通信に通信回線を割当て、割当て結果に基づいて子局2−2宛のフロー制御信号を生成し、生成したフロー制御信号を親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS14)。このフロー制御信号のフォーマットは図11に示す例と同様である。このフロー制御信号の制御信号宛先番号は子局2−2の子局番号であり、宛先IPアドレスはIP端末4−3のIPアドレスである、宛先GW番号は子局2−3の子局番号である。また、このフロー制御信号には、通信回線情報として子局2−2の送受信に用いる通信回線を示す情報が格納される。ここでは、子局2−2から子局2−3へ向かう通信に周波数帯f5の通信回線が割当てられ、子局2−3から子局2−2へ向かう通信に周波数帯f6の通信回線が割当てられたとする。したがって、子局2−2へ送信するフロー制御信号の通信回線情報には、子局2−2からの送信に周波数帯f5を用い、子局2−2における受信に周波数帯f6を用いることを示す情報が格納される。回線制御部35は、通信回線の割当て結果に基づいて、装置管理37の第2情報テーブルを更新する。
また、親局衛星通信装置12は、回線制御部35から受け取ったフロー制御信号を下りCSC回線102により子局2−2へ送信する(ステップS15)。子局2−2では、経路情報テーブルにIP端末4−3のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−3の番号が格納される。また、子局2−2では、信号処理部24が、受信したフロー制御信号に含まれる子局2−3との間の通信の通信回線情報を抽出し、制御部22に通知する。制御部22は、信号処理部24から通知された通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部21aの変復調方式を割当てられた通信回線に対応する変復調方式に設定する。なお、通信回線変復調部21aは、上述したように2対の通信回線の変復調処理を行うことができ、1対の変復調処理については図7の動作により設定済であるため、もう一対の変復調処理の変復調方式を割当てられた通信回線に対応する変復調方式に設定する。
また、親局1の回線制御部35は、同様に、子局2−3に対してもフロー制御信号を生成し、親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS16)。このフロー制御信号のフォーマットは図11に示す例と同様である。このフロー制御信号の制御信号宛先番号は子局2−3の子局番号であり、宛先IPアドレスはIP端末4−3のIPアドレスであり、宛先GW番号は中継局である子局2−2の子局番号である。また、このフロー制御信号には、通信回線情報として子局2−3の送受信に用いる通信回線を示す情報が格納される。すなわち、通信回線情報には、子局2−3からの送信に周波数帯f6を用い、子局2−3での受信に周波数帯f5を用いることを示す情報が格納される。
また、親局衛星通信装置12は、回線制御部35から受け取ったフロー制御信号を下りCSC回線102により子局2−3へ送信する(ステップS17)。子局2−3では、経路情報テーブルにIP端末4−1のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として中継局である子局2−2の番号が格納される。また、子局2−3では、信号処理部24が、受信したフロー制御信号に含まれる子局2−3との間の通信の通信回線情報を抽出し、制御部22に通知する。制御部22は、信号処理部24から通知された通信回線情報に基づいて、通信回線変復調部21の変復調方式を割当てられた通信回線に対応する変復調方式に設定する。
また、親局1の回線制御部35は、同様に、子局2−1に対してもフロー制御信号を生成し、親局衛星通信装置12へ出力する(ステップS18)。このフロー制御信号のフォーマットは図11に示す例と同様である。このフロー制御信号の制御信号宛先番号は子局2−1の子局番号であり、宛先IPアドレスは端末4−3のIPアドレスであり、宛先GW番号は中継局である子局2−2の子局番号である。また、このフロー制御信号には、通信回線情報として子局2−1の送受信に用いる通信回線を示す情報が格納される。すなわち、通信回線情報には、子局2−1からの送信に周波数帯f3を用い、子局2−1における受信に周波数帯f4を用いることを示す情報が格納される。
また、親局衛星通信装置12は、回線制御部35から受け取ったフロー制御信号を下りCSC回線102により子局2−1へ送信する(ステップS19)。子局2−1では、経路情報テーブルにIP端末4−3のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として中継局である子局2−2の番号が格納される。また、子局2−1では、信号処理部24が、受信したフロー制御信号に含まれる子局2−3との間の通信の通信回線情報を抽出し、制御部22に通知する。制御部22は、信号処理部24から通知された通信回線情報が図7の例で設定した通信回線情報と同じであるため、通信回線変復調部21の変復調方式を変更しない。
以上の動作により、子局2−1と子局2−3との間で中継局である子局2−2を経由した通信回線が確立し、子局2−1に接続するIP端末4−1と子局2−3に接続するIP端末4−3とのIP通信が行われる(ステップS20)。図16は、図15に示す動作を実施した後の子局2−1の記憶部27に格納される経路情報テーブルの一例を示す図である。図17は、図15に示す動作を実施した後の子局2−2の記憶部27に格納される経路情報テーブルの一例を示す図である。図18は、図15に示す動作を実施した後の子局2−3の記憶部27に格納される経路情報テーブルの一例を示す図である。ここでは、IP端末4−3のIPアドレスが192.168.20.0/24であるとしている。子局2−1では、経路情報テーブルにIP端末4−3のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−2の番号が格納される。子局2−2では、経路情報テーブルにIP端末4−3のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−3の番号が格納される。なお、IP端末4−1に対応する転送先は図7の動作で経路情報テーブルに格納済みである。子局2−3では、経路情報テーブルにIP端末4−1のIPアドレスに対応する転送先すなわち宛先局番号として子局2−2の番号が格納される。
図19は、図15に示した動作により割当てられた通信回線を示す図である。図19に示すように、子局2−1は、子局2−3に接続されるIP端末4−3宛てのIPパケットを、周波数帯f3の通信回線を用いて通信衛星3を介して子局2−2へ送信する。そして、子局2−2は、受信したIPパケットを周波数帯f5の通信回線を用いて通信衛星3を介して子局2−3へ転送する。子局2−3は、子局2−2から受信したIPパケットをIP端末4−3へ転送する。また、子局2−3は、子局2−1に接続されるIP端末4−1宛てのIPパケットを、周波数帯f6の通信回線を用いて通信衛星3を介して子局2−2へ送信する。そして、子局2−2は、受信したIPパケットを周波数帯f4の通信回線を用いて通信衛星3を介して子局2−1へ転送する。子局2−1は、子局2−2から受信したIPパケットをIP端末4−1へ転送する。
図20は、本実施の形態の親局1における回線制御処理手順の一例を示すフローチャートである。図20に示すように、親局1のフロー制御部36は、子局または自局のフロー制御部39から転送先すなわち宛先GWを問い合わせるフロー制御メッセージを受信する(ステップS31)。次に、フロー制御部36は、フロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスを検索キーとして第1情報テーブルを参照して宛先GW番号を検索する(ステップS32)。以下、図20の説明では、ステップS32の検索により得られた宛先GW番号に対応する局を宛先局と略し、ステップS31で受信したフロー制御メッセージの送信元の局を送信元局と略す。次に、フロー制御部26は、第1情報テーブルおよび第2情報テーブルを参照して、宛先局に通信回線を割当て済みであるか否かを判断する(ステップS33)。
宛先局に通信回線を割当て済みでないと判断した場合(ステップS33 No)、フロー制御部36は、送信元局に通信回線を割当て済みであるか否かを判断する(ステップS34)。送信元局に通信回線を割当て済みでないと判断した場合(ステップS34 No)、親局1は、第1情報テーブルおよび第2情報テーブルを参照して、送信元局と宛先局とに通信回線を割当て第2情報テーブルを更新する(ステップS35)。
具体的には、ステップS35では、フロー制御部36が、送信元局と宛先局との間の通信に通信衛星3を介して直接通信を行う通信経路を用いると決定し、この通信経路に基づいてフロー制御メッセージを生成して回線制御部35へ通知する。フロー制御部36は、この際、宛先局宛ての第1のメッセージとステップS31で送信元局宛ての第2のメッセージとの2つを生成する。第1のメッセージには、宛先IPアドレスとして上述したようにステップS31で受信したフロー制御メッセージ内の送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号には送信元局の番号が格納される。第2のメッセージには、宛先IPアドレスとして上述したようにステップS31で受信したフロー制御メッセージ内の宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号には宛先局の番号が格納される。回線制御部35は、フロー制御メッセージに基づいて、宛先局に通信回線を割当てる。なお、フロー制御部36は、親局1が宛先GWとなるすなわち親局1の番号がフロー制御メッセージの宛先GW番号として格納されたフロー制御メッセージについては、回線制御部35へ出力するとともに自局のフロー制御部39へ出力する。また、回線制御部35は、親局1に対する通信回線の割当て結果を、直接自局の制御部34へ通知する。
その後、回線制御部35は、宛先の子局ごとにフロー制御メッセージと通信回線の割当て結果とに基づいて上述したようにフロー制御信号を生成して、親局衛星通信装置12を介して、各子局へフロー制御信号を送信する(ステップS36)。
また、宛先局に通信回線を割当て済みであると判断した場合(ステップS33 Yes)、および送信元局に通信回線を割当て済みであると判断した場合(ステップS34 Yes)、フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルとを参照して、宛先局および送信元局が、新たな通信回線に対応可能であるか否かを判断する(ステップS37)。具体的には、フロー制御部36は、宛先局の同時通信可能な通信回線対の数が当該局において使用されている通信回線対の数より多く、かつ送信元局の同時通信可能な通信回線対の数が当該局において使用されている通信回線対の数より多い場合に、新たな通信回線に対応可能であると判断する。すなわち、ここでは、新たな通信回線に対応可能である局とは、同時通信可能な通信回線対の数が当該局において使用されている通信回線対の数より多い局のことを示す。
送信元局および宛先局が、新たな通信回線に対応可能である場合(ステップS37 Yes)、ステップ35へ進む。一方、宛先局および送信元局のうち少なくとも一方が新たな通信回線に対応可能でない場合(ステップS37 No)、フロー制御部36は、新たな通信回線に対応可能でない局が、宛先局のみ、送信局のみ、または送信局および宛先局、のいずれであるかを判断する(ステップS38)。
新たな通信回線に対応可能でない局が、宛先局のみの場合(ステップS38 宛先局のみ)、フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルとを参照して、宛先局との間で通信経路が設定済みの局でありかつ新たな通信回線に対応可能な局である第1の中継局があるか否かを判断する(ステップS39)。第1の中継局がある場合(ステップS39 Yes)、親局1は、第1の中継局を宛先局と送信元局との間の通信を中継する中継局として選択し、第1の中継局および送信元局に通信回線を割当て、第2情報テーブルを更新し(ステップS40)、ステップS36へ進む。
ステップS40では、具体的には、フロー制御部36が、第1の中継局、送信元局、宛先局に対するフロー制御メッセージをそれぞれ生成し、回線制御部35へ渡す。第1の中継局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として送信元局の番号が格納される。送信元局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第1の中継局の番号が格納される。宛先局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第1の中継局の番号が格納される。さらに、ステップS31でフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが第1の中継局に対してフロー制御メッセージにより該IPアドレスに対応する宛先GW番号を既に通知済でないIPアドレスである場合、第1の中継局に対してフロー制御メッセージをさらに生成する。このフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として宛先局の番号が格納される。また、フロー制御部36は、第1の中継局と宛先局との通信回線として既に割当て済の通信回線を用いることを通知する。回線制御部35は、フロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージと回線制御部35からの通知とに基づいて、第1の中継局および送信元局へ通信回線を割当てる。
新たな通信回線に対応可能でない局が、送信元局のみの場合(ステップS38 送信元局のみ)、フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルとを参照して、送信元局との間で通信経路が設定済みの局でありかつ新たな通信回線に対応可能な局である第2の中継局があるか否かを判断する(ステップS41)。第2の中継局がある場合(ステップS41 Yes)、親局1は、第2の中継局を宛先局と送信元局との間の通信を中継する中継局として選択し、第2の中継局および宛先局に通信回線を割当て、第2情報テーブルを更新し(ステップS42)、ステップS36へ進む。
ステップS42では、具体的には、フロー制御部36が、第2の中継局、送信元局および宛先局に対するフロー制御メッセージをそれぞれ生成し、回線制御部35へ渡す。第2の中継局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として宛先局の番号が格納される。送信元局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第2の中継局の番号が格納される。宛先局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第2の中継局の番号が格納される。さらに、ステップS31でフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが第2の中継局に対してフロー制御メッセージにより該IPアドレスに対応する宛先GW番号を既に通知済でないIPアドレスである場合、第2の中継局に対してフロー制御メッセージをさらに生成する。このフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として送信元局の番号が格納される。また、フロー制御部36は、第2の中継局と送信元局との通信回線として既に割当て済の通信回線を用いることを通知する。回線制御部35は、フロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージと回線制御部35からの通知とに基づいて、第2の中継局および宛先局へ通信回線を割当てる。
新たな通信回線に対応可能でない局が、送信元局および宛先局の場合(ステップS38 送信元局および宛先局)、フロー制御部36は、第1情報テーブルと第2情報テーブルとを参照して、宛先局との間で通信経路が設定済みの局でありかつ新たな通信回線に対応可能な局である第1の中継局と、送信元局との間で通信経路が設定済みの局でありかつ新たな通信回線に対応可能な局である第2の中継局の両方があるか否かを判断する(ステップS43)。第1の中継局と第2の中継局の両方がある場合(ステップS43 Yes)、親局1は、第1の中継局および第2の中継局を、宛先局と送信元局との間の通信を中継する中継局として選択し、第1の中継局および第2の中継局に通信回線を割当て、第2情報テーブルを更新し(ステップS44)、ステップS36へ進む。
ステップS44では、具体的には、フロー制御部36が、第1の中継局、第2の中継局、送信元局、宛先局に対するフロー制御メッセージをそれぞれ生成し、回線制御部35へ渡す。第1の中継局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第2の中継局の番号が格納される。第2の中継局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第1の中継局の番号が格納される。送信元局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第2の中継局の番号が格納される。宛先局に対するフロー制御メッセージでは、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として第1の中継局の番号が格納される。さらに、ステップS31でフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが第1の中継局に対してフロー制御メッセージにより該IPアドレスに対応する宛先GW番号を既に通知済でないIPアドレスである場合、第1の中継局に対してフロー制御メッセージをさらに生成する。このフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された宛先IPアドレスが格納され、宛先GW番号として宛先局の番号が格納される。さらに、ステップS31でフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが第2の中継局に対してフロー制御メッセージにより該IPアドレスに対応する宛先GW番号を既に通知済でないIPアドレスである場合、第2の中継局に対してフロー制御メッセージをさらに生成する。このフロー制御メッセージには、宛先IPアドレスとしてステップS31で受信したフロー制御メッセージに格納された送信元IPアドレスが格納され、宛先GW番号として送信元局の番号が格納される。また、フロー制御部36は、第2の中継局と送信元局との通信回線、および第1の中継局と宛先局との通信回線として、既に割当て済の通信回線を用いることを通知する。回線制御部35は、フロー制御部36から受け取ったフロー制御メッセージと回線制御部35からの通知とに基づいて、第1の中継局および第2の中継局へ通信回線を割当てる。
ステップS39でNoの場合、ステップS41でNoの場合およびステップS43でNoの場合、新たな通信回線の割当てが不可であった場合の処理を実施して(ステップS45)、処理を終了する。新たな通信回線の割当てが不可であった場合の処理としては、例えば、親局1が新たな通信回線の割当てが不可であったことを示すフロー制御信号を送信元局へ送信する処理を実施することができる。
図21は、本実施の形態の子局2−1における回線制御処理手順の一例を示すフローチャートである。子局2−2〜2−mにおける回線制御処理手順も子局2−1と同様である。まず、子局2−1は、自局に接続するIP端末からIPパケットを受信する(ステップS51)と、該IPパケットの宛先アドレスが経路情報テーブルに有るか否かを判断する(ステップS52)。該IPパケットの宛先アドレスが経路情報テーブルに有る場合(ステップS52 Yes)、経路情報テーブルを参照し、IPパケットを宛先IPアドレスに対応する転送先に転送する(ステップS57)。
受信したIPパケットの宛先アドレスが経路情報テーブルに無い場合(ステップS52 No)、子局2−1は、転送先を問い合わせるフロー制御信号を送信する(ステップS53)。子局2−1は、送信したフロー制御信号の応答である転送先すなわち宛先GW番号を格納したフロー制御信号を受信したか否かを判断し(ステップS54)、受信していない場合(ステップS54 No)、ステップS54を繰り返す。転送先すなわち宛先GW番号を格納したフロー制御信号を受信した場合(ステップS54 Yes)、子局2−1は、受信したフロー制御信号に格納された通信回線情報に基づいて通信回線変復調部21の変復調方式を設定する(ステップS55)。具体的には、上述したように制御部22が、通信回線変復調部21の変復調方式を設定する。そして、子局2−1は、受信したフロー制御信号に基づいて経路情報テーブルを更新し、経路情報テーブルに基づいてステップS51で受信したIPパケットを転送する(ステップS56)。具体的には、衛星GW装置11の伝送制御部25が、フロー制御信号をフロー制御メッセージに変換して、該フロー制御メッセージをフロー制御部26へ渡す。フロー制御部26が、伝送制御部25から受け取ったフロー制御メッセージに基づいて、記憶部27の経路情報テーブルに、IP端末4−1のIPアドレスと該IPアドレスに対応する転送先である宛先GW番号とを格納する。フロー制御部26が、この経路情報テーブルに基づいて、上述したようにIPパケットを転送する。
なお、本実施の形態では、親局1は、転送先を問い合わせるフロー制御メッセージを受信した場合、応答となるフロー制御メッセージに問い合わせのあったIPアドレスを該IPアドレスに対応する宛先GW番号とともに格納して送信元の子局へ送信するようにした。これに限らず、親局1は、問い合わせのあったIPアドレスだけでなく、第1情報テーブルに格納されている該IPアドレスに対応する宛先GW番号の局に接続する全てのIPアドレスを応答となるフロー制御メッセージに格納してもよい。子局では、受信したフロー制御メッセージに基づいて、宛先GW番号の局に接続する全てのIPアドレスの転送先を宛先GW番号に設定する。
以上のように、本実施の形態では、IPパケットを受信した子局が、CSC回線を用いてフロー制御メッセージにより転送先を問い合わせ、親局がこの問い合わせに基づいて転送先の子局または親局を求め、問い合わせのあった転送先が子局である場合には、親局を経由せずに通信衛星3を介して子局間で通信を行う経路を設定するようにした。このため、設備コストを抑制して、子局に接続された端末が通信衛星回線を介した通信を行うことができる。また、親局は、子局の通信回線能力と回線使用状況を基に、同時通信可能な通信回線に余力がある局を中継子局として用いて通信経路を設定するようにした。このため、子局の余剰通信回線能力を活用することができ、無駄なコストを削減することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 親局、2−1〜2−m 子局、3 通信衛星、4−1〜4−m IP端末、10 衛星通信装置、11,14 衛星GW装置、12 親局衛星通信装置、13 回線制御装置、20,20a,30 無線設備部、21,21a,33 通信回線変復調部、22,34 制御部、23,31 制御回線変復調部、24,32 信号処理部、25,38 伝送制御部、25,36,39 フロー制御部、27,40 記憶部、35 回線制御部、37 装置管理部、200 制御回路、201 入力部、202 プロセッサ、203 メモリ、204 出力部。
Claims (10)
- 通信衛星を介して子局装置から受信した前記子局装置に接続する端末の通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号と子局装置ごとの通信回線情報と通信回線の使用状況とに基づいて、前記宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と前記制御信号の送信元の前記子局装置である送信元局との間の通信を中継する子局装置である中継局を選択し、前記宛先局と前記送信元局との間の通信経路を前記中継局を介した通信経路に決定する経路制御部と、
前記経路制御部により決定された通信経路に基づいて前記宛先局と前記送信元局との間の通信に使用する通信回線を割当てる回線制御部と、
前記通信衛星を介して前記子局装置から前記制御信号を受信し、前記宛先局および前記送信元局へ前記通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を送信する衛星通信部と、
を備えることを特徴とする親局装置。 - 前記衛星通信部は、制御回線を介して前記子局装置から前記制御信号を受信することを特徴とする請求項1に記載の親局装置。
- 前記経路制御部は、自局と前記通信衛星を介して通信可能な子局装置ごとの該子局装置が同時に通信可能な通信回線対の数と該子局装置に接続する端末のアドレスとを含む第1情報と、通信回線の使用状況を示す第2情報とに基づいて、前記通信経路を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の親局装置。
- 前記経路制御部は、前記第1情報と前記第2情報とに基づいて、前記宛先局と前記送信元局の少なくともいずれか一方に新たな通信回線が割当てられないと判断した場合、前記第1情報と前記第2情報とに基づいて、前記中継局を選択し、前記通信経路として前記中継局を経由する経路を選択することを特徴とする請求項1、2または3に記載の親局装置。
- 前記制御信号は、OpenFlowプロトコルに基づいて生成されたメッセージを用いて生成されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の親局装置。
- 請求項1から5のいずれか1つに記載の親局装置と通信衛星を介して通信を行うことが可能な子局装置であって、
自身に接続される端末の通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号を、前記通信衛星を介して前記親局装置へ送信し、前記親局装置から、前記親局装置において決定された前記宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と前記制御信号の送信元の前記子局装置である送信元局との間の前記通信衛星を介した通信経路を示す情報と通信回線の割当て結果とを受信する衛星通信部と、
前記親局装置から受信した前記通信経路を示す情報に基づいて経路情報を更新する経路制御部と、
を備えることを特徴とする子局装置。 - 前記衛星通信部は、制御回線を介して前記親局装置へ前記制御信号を送信することを特徴とする請求項6に記載の子局装置。
- 前記制御信号は、OpenFlowプロトコルに基づいて生成されたメッセージを用いて生成されることを特徴とする請求項6または7に記載の子局装置。
- 親局装置と、
通信衛星を介して前記親局装置と通信可能な複数の子局装置と、
を備え、
前記親局装置は、
通信衛星を介して前記子局装置から受信した前記子局装置に接続する端末の通信相手のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号に基づいて、前記宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と前記制御信号の送信元の前記子局装置である送信元局との間の通信を中継する子局装置である中継局を選択し、前記宛先局と前記送信元局との間の通信経路を前記中継局を介した通信経路に決定する経路制御部と、
前記経路制御部により決定された通信経路に基づいて前記宛先局と前記送信元局との間の通信に使用する通信回線を割当てる回線制御部と、
前記通信衛星を介して前記子局装置から前記制御信号を受信し、前記宛先局および前記送信元局へ前記通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を送信する衛星通信部と、
を備え、
前記子局装置は、前記制御信号を前記親局装置へ送信し、前記親局装置から受信した前記通信経路を示す情報に基づいて経路情報を更新することを特徴とする衛星通信システム。 - 親局装置と、通信衛星を介して前記親局装置と通信可能な複数の子局装置と、を備える衛星通信システムにおける回線制御方法であって、
前記子局装置が、自身に接続する端末の通信相手の端末のアドレスである宛先アドレスに対応する転送先を問い合わせる制御信号を、前記通信衛星を介して前記親局装置へ送信する第1のステップと、
前記親局装置が、前記制御信号を前記子局装置から受信し、受信した前記制御信号に基づいて、前記宛先アドレスに対応する端末に接続する子局装置である宛先局と前記制御信号の送信元の前記子局装置である送信元局との間の通信を中継する子局装置である中継局を選択し、前記宛先局と前記送信元局との間の通信経路を前記中継局を介した通信経路に決定する第2のステップと、
決定された前記通信経路に基づいて前記宛先局と前記送信元局との間の通信に使用する通信回線を割当てる第3のステップと、
前記宛先局および前記送信元局へ前記通信経路を示す情報および通信回線の割当て結果を送信する第4のステップと、
前記子局装置が、前記親局装置から受信した前記通信経路を示す情報に基づいて経路情報を更新する第5のステップと、
を含むことを特徴とする回線制御方法。
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