JP2817166B2 - TDMA channel allocation method - Google Patents

TDMA channel allocation method

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JP2817166B2 JP3653789A JP3653789A JP2817166B2 JP 2817166 B2 JP2817166 B2 JP 2817166B2 JP 3653789 A JP3653789 A JP 3653789A JP 3653789 A JP3653789 A JP 3653789A JP 2817166 B2 JP2817166 B2 JP 2817166B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、1つの衛星通信チャネルを時分割して複数
局が共有する多元接続方式を用いたTDMAチャネル割当制
御方式に関し、特に、送出されるメッセージの種類が、
ランダムに送出される短いメッセージ、ランダムに、か
つバースト的に送出されるメッセージ、定期的に送り出
されるメッセージなど多岐にわたる場合のチャネルの利
用効率の向上、および、システムの実際の適用における
管理・保守・運用の容易化に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a TDMA channel allocation control system using a multiple access system in which one satellite communication channel is time-shared and shared by a plurality of stations. Message type is
Improve channel utilization efficiency in a wide variety of cases, such as short messages sent randomly, messages sent randomly and in bursts, and messages sent periodically, and management, maintenance, and maintenance in actual application of the system. Regarding facilitation of operation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のTDMAチャネル割当技術としては、下記の方式が
ある。
Conventional TDMA channel allocation techniques include the following schemes.

第9図に示すように全てのスロットに対して全ての
局にアクセスを許すスロット化アロハ方式。
As shown in FIG. 9, a slotted Aloha system that allows all stations to access all slots.

第10図に示すように全ての局に対し、アクセス可能
なスロットを1つずつ割り当てる純TDMA方式。
As shown in FIG. 10, a pure TDMA system in which accessible slots are assigned to all stations one by one.

第11図に示すように送出を行いたい局は、予約用チ
ャネルに対し予約のためのランダムアクセスを行うこと
で、専用の送出用スロットを割り当てられる予約アロハ
方式。
As shown in FIG. 11, a reservation aloha system in which a station that wants to transmit performs a random access for reservation to a reservation channel to allocate a dedicated transmission slot.

第12図に示すようにスロット化アロハ方式と、予約
アロハ方式を組み合わせ、短いメッセージはスロット化
アロハ方式、長いメッセージは予約ハロハ方式で送出す
るランダム・予約複合TDMA方式。
As shown in Fig. 12, the slotted Aloha method and the reserved Aloha method are combined, and a short message is transmitted by the slotted Aloha method, and a long message is transmitted by the reserved Haloha method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述のスロット化アロハ方式は、メッセージ生起率が
低いときには遅延の少ない伝送を可能とするが、生起率
が大きくなると、チャネル使用効率、伝搬遅延とも悪化
するという問題がある。
The slotted Aloha method enables transmission with a small delay when the message occurrence rate is low. However, when the occurrence rate is large, there is a problem that both the channel use efficiency and the propagation delay are deteriorated.

これに対し、純TDMA方式は、全ての地上局のメッセー
ジ生起率が高いとき、効率のよい、安定した動作を行う
が、ある地上局の生起率は高いが、別の局のそれは低
い、といったように地上局のメッセージ生起率に偏りが
あるとき効率的な伝送方式とはいえず、また、全体の局
の生起率が低いときには効率の問題と同時に、遅延特性
もスロット化アロハ方式よりも悪いという問題がある。
In contrast, the pure TDMA method performs efficient and stable operation when the message occurrence rate of all ground stations is high, but the occurrence rate of one ground station is high, but that of another station is low. As described above, it is not an efficient transmission method when the message occurrence rate of the ground station is biased, and when the occurrence rate of the whole station is low, the efficiency problem and the delay characteristic are worse than the slotted Aloha method There is a problem.

予約アロハ方式は、メッセージ長の分布が大きなばら
つきを示しているとき、効率のよい伝送方式である。ま
た、地上局のメッセージ生起率に偏りがあるときにも柔
軟に対応できるシステムである。しかし、全体の生起率
が低いときには、遅延特性はスロット化アロハ方式より
も悪いという問題がある。
The reservation Aloha method is an efficient transmission method when the distribution of the message length shows a large variation. In addition, the system can flexibly cope with uneven message occurrence rates of ground stations. However, when the overall occurrence rate is low, there is a problem that the delay characteristic is worse than that of the slotted Aloha system.

ランダム・予約複合方式は、スロット化アロハ方式と
予約アロハ方式とを組み合わせた方法で、短いメッセー
ジ長のメッセージ(短メッセージと呼ぶことにする)は
スロット化アロハ方式で、長いメッセージ長のそれは予
約アロハ方式で送出するものである。2つの方式の特徴
を組み合わせてあるため、メッセージ生起率が低いとき
から比較的に高いときまで、さまざまなメッセージ長分
布に対して、また地上局の生起率に偏りがある時でも柔
軟に対応できるシステムである。しかし、この方式にお
いても、メッセージの予約はスロット化アロハ方式によ
って行われるため、地上局のメッセージ生起率(特に短
メッセージのそれ)がある限度を越えて大きくなった場
合、システムの性能が悪化する問題がある。
The combined random / reservation method is a method in which the slotted Aloha method and the reservation Aloha method are combined. A message having a short message length (hereinafter referred to as a short message) is a slotted Aloha method, and a message having a long message length is a reservation Aloha method. It is transmitted in a system. Since the features of the two methods are combined, it is possible to flexibly cope with various message length distributions, even when the message occurrence rate is low to relatively high, even when the occurrence rate of the ground station is biased. System. However, even in this method, the message reservation is performed by the slotted Aloha method, so that if the message occurrence rate of the ground station (especially that of short messages) becomes larger than a certain limit, the performance of the system deteriorates. There's a problem.

このランダム・予約複合方式における問題点を解決す
れば、優れた方式が得られることがわかる。このために
はメッセージ生起率が高いとき(高負荷時と呼ぶ)に予
約や、短メッセージの送出のために純TDMAの要素を導入
してやればよい。しかし、高負荷時にそのまま純TDMAを
導入するのでは、地上局のメッセージ生起率に偏りのあ
るときの非効率性という純TDMAの欠点も同時に導入され
てしまう。そこで、制御局内部のプロセス内に、それま
での記録,状況から作成された各地上局のメッセージ生
起状況を示すユーザーモデルを構成し、モデルに応じて
割り当てるスロットを加えてやれば、メッセージ生起率
の偏りにも対応した効率のよいシステムになる。
It can be seen that an excellent system can be obtained by solving the problems in the combined random / reservation system. For this purpose, when the message occurrence rate is high (referred to as high load), a pure TDMA element may be introduced for reservation or transmission of a short message. However, if pure TDMA is introduced as it is under heavy load, the disadvantage of pure TDMA, that is, inefficiency when the message occurrence rate of the ground station is biased, is also introduced. Therefore, a user model showing the message occurrence status of each ground station created from the previous records and conditions was constructed in the process inside the control station, and the slot to be assigned according to the model was added. It becomes an efficient system that can cope with such a bias.

しかし、この方式では、どれだけのスロットをモデル
から選択した局の専用アクセス部分に割り当てたらいい
のか適切に決定することは困難である。この問題を解決
するために、まず、チャネルの割り当てをスロットに対
する個々の地上局のアクセス許可という視点で捉え直す
ことにする。
However, in this method, it is difficult to appropriately determine how many slots should be allocated to the dedicated access part of the station selected from the model. In order to solve this problem, first, the channel assignment will be reconsidered from the viewpoint of permission of individual ground stations to access slots.

この視点によって従来の方式を見直すと、スロット化
アロハ方式は、全てのスロットに対して全ての局がアク
セス許可を与えられた方式、純TDMA方式は、1つのスロ
ットには必ず1つの局がアクセス許可を与えられて、そ
のスロットが全ての局に対して公平に存在する方式、予
約アロハ方式は、予約をすることで、1つの局がアクセ
ス許可されたスロットを配分する方式であることが分か
る。スロット化アロハ方式では、スロットに全ての局が
アクセス許可を与えられているが、これとは別に、全て
の局ではないが、複数の局がアクセス許可を与えられた
スロットというものも考えられる。このようなスロット
を(全ての局の場合も含めて)局群スロットと呼ぶこと
にする。また、純TDMA方式のように予約をせずに1局の
みアクセス許可が与えられるスロットを単局スロットと
呼ぶことにする。さらに予約によって1局のみアクセス
許可が与えられるスロットを予約スロットと呼ぶ。
Reviewing the conventional method from this viewpoint, the slotted Aloha method is a method in which all stations are granted access permission to all slots, and the pure TDMA method always accesses one station in one slot. It is understood that a scheme in which a slot is granted and slots exist fairly to all stations, and a reservation Aloha scheme is a scheme in which one station allocates access-permitted slots by making a reservation. . In the slotted Aloha system, all stations are given access permission to the slot. Apart from this, not all the stations, but a slot in which a plurality of stations are given access permission can be considered. Such a slot will be called a station group slot (including the case of all stations). A slot to which only one station is permitted to access without reservation as in the pure TDMA scheme is called a single station slot. Further, a slot to which access permission is given to only one station by reservation is called a reserved slot.

これによって先ほどの問題は、局群スロットと、単局
スロットと、予約スロットの最適分配問題と見ることが
できる。この最適分配問題を解決するためにインスタン
ス競合の考え方を導入した。すなわち本方式では、ユー
ザー・モデルに従って制御局プロセス内に局群スロット
を要求するインスタンス、単局スロットを要求するイン
スタンス、予約スロットを要求するインスタンスをそれ
ぞれ生成し、ルールベースの内容に基づいたそれらの競
合の結果によって局群スロット、単局スロット、予約ス
ロットを最適に分配する機構を有する。
Thus, the above problem can be regarded as a problem of optimal distribution of the station group slot, the single station slot, and the reserved slot. To solve this optimal distribution problem, the concept of instance competition was introduced. That is, in this method, an instance requesting a station group slot, an instance requesting a single station slot, and an instance requesting a reserved slot are respectively generated in the control station process according to the user model, and those instances are generated based on the contents of the rule base. It has a mechanism for optimally distributing station group slots, single station slots, and reserved slots depending on the result of contention.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のTDMAチャンネル割当方式は、1つの制御局と
複数の地上局とから構成され、衛星を介した共通のチャ
ンネルを時分割して複数の地上局が共有する多元接続方
式を用いたTDMAチャンネル割当方式において、 前記制御局は、 過去の記録・状況から前記複数の地上局のケッセージ
生起状態を示すユーザー・モデルを構成するユーザー・
モデル構成部と、 前記ユーザー・モデルに従って、全ての局の場合も含
め複数の地上局がアクセス許可を与えられる局群スロッ
トを要求する第1のインスタンスと、予約に基づかず唯
一の地上局に対してのみアクセス許可が与えられる単局
スロットを要求する第2のインスタンスと、予約に基づ
いて唯一の地上局にのみアクセス許可が与えられる予約
スロットを要求する第3のインスタンスを生成し、前記
第1から第3のインスタンスの競合の結果によって、前
記複数の地上局に対するスロット割当を行うスロット割
当決定部と、 前記スロット割当決定部のインスタンスの競合ルール
を定義するルールベースと を具備することを特徴とする。
The TDMA channel allocation system of the present invention is composed of one control station and a plurality of ground stations, and a TDMA channel using a multiple access system in which a common channel via a satellite is time-shared and shared by a plurality of ground stations. In the allocation method, the control station includes: a user who configures a user model indicating a state of occurrence of a message of the plurality of ground stations based on past records and conditions;
A model component, a first instance requesting a station group slot to which a plurality of ground stations, including all stations, are granted access, according to the user model, and a single ground station not based on a reservation. Generating a second instance requesting a single station slot to which access permission is given only by the first and a third instance requesting a reservation slot to which access permission is given to only one ground station based on the reservation; To a slot allocation determining unit that performs slot allocation to the plurality of ground stations according to a result of the contention of the third instance, and a rule base that defines a contention rule for the instance of the slot allocation determining unit. I do.

〔実施例〕〔Example〕

本方式について図面を参照して説明する。 This method will be described with reference to the drawings.

第1図は、本方式を適用した衛星通信ネットワークの
構成例である。複数の地上局Tが衛星Sと制御局Cを介
して通信を行う。各地上局Tのアンテナは非常に小型の
ため、いったん衛星Sを介して、大型アンテナを持つ制
御局Cに送信し、制御局Cがその送信を大出力で再び衛
星Sを介して送信し直す。各地上局Tは、衛星経由の制
御局Cからの信号を常時監視しており、地上局同士は、
衛星・制御局を介さずには通信できないものとする。ま
た、制御局Cは、送信の仲介と同時にトラフィックを監
視し、スロット割当・制御情報を送出する。
FIG. 1 is a configuration example of a satellite communication network to which the present system is applied. A plurality of ground stations T communicate with the satellite S via the control station C. Since the antenna of each ground station T is very small, the antenna is once transmitted via the satellite S to the control station C having a large antenna, and the control station C transmits the transmission again via the satellite S with a large output. . Each ground station T constantly monitors signals from the control station C via a satellite.
It is assumed that communication cannot be performed without passing through a satellite / control station. Further, the control station C monitors traffic at the same time as mediation of transmission, and sends out slot assignment / control information.

第2図は、第1図の制御局Cの構成を示している。受
信された地上局Tからの送信は、受信部2、チャネル監
視部3を経由してスロット識別部4に送られる。スロッ
ト識別部4では、現在その情報を送る事が許されるかど
うかを判断し、適切な時点に至ると、その通信は送信部
5を経由して各地上局に送出される。
FIG. 2 shows the configuration of the control station C shown in FIG. The received transmission from the ground station T is sent to the slot identification unit 4 via the reception unit 2 and the channel monitoring unit 3. The slot identification unit 4 determines whether the transmission of the information is currently permitted, and when an appropriate time is reached, the communication is transmitted to each ground station via the transmission unit 5.

またチャネル監視部3において、受信さるトラフィッ
クを監視して、さらに各地上局からのフロット予約要求
を受け取る。これらの情報は、ユーザー・モデル構成部
6、スロット割当決定部7、経歴ベース更新部8に引き
渡される。
The channel monitoring unit 3 monitors the received traffic, and further receives a flot reservation request from each ground station. These pieces of information are transferred to the user / model configuration unit 6, the slot assignment determination unit 7, and the history base update unit 8.

スロット割当決定部7では、ユーザ・モデルに基づい
て、その内部に単局スロットを要求するインスタンス、
局群スロットを要求するインスタンス、予約スロットを
要求するインスタンス(それぞれ、単局インスタンス、
局群インスタンス、予約インスタンスと呼ぶ)を生成す
る。これらのインスタンスは、内部に競合項を持ち、ル
ールベース9中のルールとチャネル監視部3からの情報
に応じて各インスタンスの競合項を変化させる。総合項
のもっとも簡単なものは、それを1つの変化数(競合変
数)で代表させたものである。競合変数のもっとも大き
な値をもつインスタンスにスロットを割り当てればよ
い。しかし、競合項には、例えば、トランプで数字の外
にダイヤやスペードといった種類があるように、いろい
ろなバリエーションが可能である。ともかく、このよう
にしてインスタンスを競合させ、スロット割り当てを行
う。ここで決定されたスロット割当情報は、スロット割
当情報送出部10、スロット識別部4、送信部5を経由し
て各地上局に送信される。
In the slot assignment determining unit 7, based on the user model, an instance for requesting a single station slot therein,
An instance requesting a station group slot, an instance requesting a reserved slot (a single station instance,
Station instance and reservation instance). Each of these instances has a conflicting term therein, and changes the conflicting term of each instance according to the rules in the rule base 9 and information from the channel monitoring unit 3. The simplest general term is represented by one change number (competitive variable). Allocate a slot to the instance having the largest value of the conflict variable. However, various variations are possible for the competitive term, for example, there are types such as diamonds and spades in addition to numbers in playing cards. In any case, in this way, the instances are contended and the slots are allocated. The slot allocation information determined here is transmitted to each ground station via the slot allocation information transmission unit 10, the slot identification unit 4, and the transmission unit 5.

ユーザ・モデル構成部6では、チャネル監視部3から
の情報、経歴ベース11(各地上局の特定の時間における
過去のメッセージ送出の記録)からの情報、ルールベー
ス12中のルールに基づいて、現時点で各地上局のメッセ
ージ送出状態がどうであるかを示すエーザ・モデルを構
成する。
Based on information from the channel monitoring unit 3, information from the history base 11 (recording of past message transmissions at specific times of each ground station), and the rules in the rule base 12, Constructs an Eisa model showing the state of the message transmission of each ground station.

経歴ベース更新部8では、チャネル監視部3からの情
報に基づいて、経歴ベースの更新を行う。
The history-based updating unit 8 updates the history based on the information from the channel monitoring unit 3.

第3図は、一般の地上局の構成を示している。生起し
たデータはまずパケット化部13においてパケットにさ
れ、さらに送信用バッファ14に入れられる。そしてバッ
ファ中のデータはスロット識別部15にコピーされる。ス
ロット制御部15では、チャネル監視部19からの割当情報
と再送制御部20からの情報をあわせて適切なスロットに
おいてパケットを送信部16に送る。この部分における送
出すスロットの決定機構は、第4図を参照されたい。こ
の図は、ある地上局から送出されるデータが、送出に成
功するまでに着目してフローチャート風に示したもので
ある。
FIG. 3 shows a configuration of a general ground station. The generated data is first packetized by the packetizing unit 13 and further put into the transmission buffer 14. Then, the data in the buffer is copied to the slot identification unit 15. The slot control unit 15 sends the packet to the transmission unit 16 in an appropriate slot by combining the allocation information from the channel monitoring unit 19 and the information from the retransmission control unit 20. See FIG. 4 for the mechanism for determining the slot to be transmitted in this part. This figure shows a flow chart in which data transmitted from a certain ground station is focused on until the data is successfully transmitted.

さて再び第3図に戻るが、地上局によって受信された
データは、受信部18を経由してチャネル監視部19に渡さ
れる。このデータが制御局からのチャネル割当情報の場
合には、その情報をスロット識別部15に渡し、データが
自局から局群スロットに送出したデータに対する制御局
からの受信応答であった場合には、送出の成功・不成功
を確認し、その情報を送信用バッファ部14に送る。不成
功の場合には、送信用バッファ部14は再送動作を行う。
また、受信されたデータが、他局からの自局あてデータ
だった場合には、それを受信用バッファ部21に引き渡
し、そこから受信用データとして出力される。
Returning to FIG. 3 again, the data received by the ground station is passed to the channel monitor 19 via the receiver 18. If this data is channel assignment information from the control station, the information is passed to the slot identification unit 15, and if the data is a reception response from the control station to data transmitted from the own station to the station group slot, , And confirms the success / failure of the transmission, and sends the information to the transmission buffer unit 14. If unsuccessful, the transmission buffer unit 14 performs a retransmission operation.
If the received data is data from another station addressed to the own station, the received data is transferred to the reception buffer unit 21 and output therefrom as reception data.

次にチャネルアクセスの例を第5,6図に基づき説明す
る。このシステムでは、以下のような仮定を設ける。
Next, an example of channel access will be described with reference to FIGS. In this system, the following assumptions are made.

A.制御局の他に地上局が4局存在し、地上局から制御局
かでの伝搬遅延は、2スロットであるとする。
A. It is assumed that there are four ground stations in addition to the control station, and the propagation delay between the ground station and the control station is two slots.

B.地上局のバッファには2つまでのメッセージを入力す
ることができる。
B. Up to two messages can be entered in the ground station buffer.

C.メッセージの種類は1バケットからなる短メッセージ
と、3パケットからなる長メッセージは2種類であると
する。
C. It is assumed that there are two types of short messages consisting of one bucket and two types of long messages consisting of three packets.

D.各地上局は、一度予約をしてしまったら、その予約分
のメッセージを送出し終るまでは、局群スロットで送出
しない。
D. Once a ground station has made a reservation, it does not transmit it in the station group slot until it has transmitted the message for the reservation.

E.1フレームを5スロット長の区切りとして定義する。E.1 Define a frame as a 5-slot break.

また、係合係数を操作する、説明のための簡易ルール
として以下のようなものを設ける。
The following simple rules are provided as simple rules for explaining the operation of the engagement coefficient.

単局インスタンスには、モデルの送出係数(第7,8
図参照)と同じ値が競合係数として与えられる。
For the single station instance, the model transmission coefficient (No. 7, 8
The same value as that shown in FIG.

局群インスタンスは、モデルの送出係数を加えてい
って計10以上になる局同士を1つの局群とする。
In the station group instance, stations that add up to the transmission coefficient of the model and total 10 or more are regarded as one station group.

予約インスタンスは、(予約スロット+1)×3の
係合係数を持つ。
The reservation instance has an engagement coefficient of (reservation slot + 1) × 3.

あるインスタンスにスロットが割り当てられると、
そのインスタンスの競合係数から3引かれる。
When a slot is assigned to an instance,
Three is subtracted from the competition factor for that instance.

1フレームごとに単局インスタンスと、局群インス
タンスの全ての競合係数に2を加える。
For each frame, 2 is added to the contention coefficients of the single station instance and the station group instance.

単局インスタンスが割り当てられたスロットに実際
のパケット送出がなかった場合には、その局が含まれて
いる局群インスタンスの競合係数を3増す。
If there is no actual packet transmission in the slot to which the single station instance is assigned, the contention coefficient of the station group instance including the station is increased by three.

複数のインスタンスの競合係数が等しい場合には、
予約→局群→単局インスタンスの順に優先し、さらに同
じクラスのインスタンスの競合係数に等しい場合(同じ
競合係数の単局インスタンスが複数あるといったよう
な)には、そのインスタンスが以前割り当てられてから
一番時間の経過しているものを優先する。
If multiple instances have the same competition coefficient,
In the order of reservation → station group → single station instance, if it is equal to the competition coefficient of an instance of the same class (such as multiple single station instances with the same competition coefficient), the instance is assigned before Give priority to the one that has passed the most time.

まず、第5図を説明する。この場合は、各地上局のメ
ッセージ生起率が低い場合である。第7図に示すように
モデルの送出係数が低い。そのため最初に第5図の左上
に示すようにモデルの送出係数と同じ競合係数を持った
単局インスタンスと、ルールによる2つの局群インス
タンスが生成される。局群インスタンスの係合係数は、
ルールによって、A,B局を代表する局群インスタンス
に関してはモデルのA,B局の送出係数の和(10)、C,D局
を代表する局群インスタンスに関しては同じくC,D局の
送出係数の和(12)となるように構成されている。
First, FIG. 5 will be described. In this case, the message occurrence rate of each ground station is low. As shown in FIG. 7, the transmission coefficient of the model is low. Therefore, first, as shown in the upper left of FIG. 5, a single station instance having the same competition coefficient as the transmission coefficient of the model and two station group instances according to the rules are generated. The engagement coefficient of the station group instance is
According to the rules, the sum of the transmission coefficients of the A and B stations in the model (10) for the station group instance representing the A and B stations, and the transmission coefficient of the C and D stations for the station group instance representing the C and D stations (12).

これらインスタンスの競合によってスロットの割り当
てが決定される。最初のフレームにおいては、まず、最
も競合係数の高い局群インスタンスCDが割り当てられ
る。割り当てられることによってルールが適用され、
その競合係数は9となる。すると今度は最も競合係数の
高い局群インスタンスABが割り当てられ、その競合係数
は7になる。次は再び局群インスタンスCDが割り当てら
れ、競合係数は6となる。さらに次は単局インスタンス
Bが割り当てられ、その競合係数は5となる。このよう
にして、競合係数に応じてスロットの割当が決められて
いく。このような状況を図の割当スロットの部分に示し
た。
Slot allocation is determined by the contention of these instances. In the first frame, first, the station group instance CD having the highest contention coefficient is allocated. Assignments apply rules,
The competition coefficient is 9. Then, the station group instance AB having the highest competition coefficient is assigned this time, and its competition coefficient becomes 7. Next, the station group instance CD is allocated again, and the contention coefficient becomes 6. Next, the single station instance B is assigned, and its contention coefficient becomes 5. In this way, slot allocation is determined according to the contention coefficient. Such a situation is shown in the allocation slot part of the figure.

フレームの始めにはルールが適用されるので、次の
フレームでのインスタンスの競合係数は、図のように前
のフレームの終わりでの競合係数に2足されたものにな
る。(予約インスタンスは除く) 制御局においてスロット割当が決定されるとその情報
はすぐに各地上局に向けて送出される。例えば、図の一
番始めのC,D局への割当情報は、2スロットの伝搬遅延
時間を経て、通算スロットで4スロット目のあたまに各
地上局に到達する。この情報を得て、送信バッファに短
メッセージが存在したC局およびD局はただちにメッセ
ージを送出する。この2局のメッセージは、やはり2ス
ロットの伝搬遅延時間を経て通算6スロット目に制御局
にとどく。この部分での状態を示したのが、図の制御局
チャネルの部分である。制御局はこの衝突したメッセー
ジを地上局に送り返す。再び2スロットの伝搬遅延時間
を経て通算9スロット目にC,D局は送出が失敗したこと
を検知する。
Since the rule is applied at the beginning of the frame, the contention coefficient of the instance in the next frame is two times the contention coefficient at the end of the previous frame as shown. (Excluding reservation instances) When slot assignment is determined in the control station, the information is immediately transmitted to each ground station. For example, the allocation information to the first C and D stations in the figure arrives at each ground station in the fourth slot in the total slots after a two-slot propagation delay time. Upon obtaining this information, the stations C and D having the short message in the transmission buffer immediately transmit the message. The messages of the two stations reach the control station at the sixth slot in total after the propagation delay time of two slots. The state of this part is shown in the part of the control station channel in the figure. The control station sends the colliding message back to the ground station. The stations C and D detect that the transmission has failed at the ninth slot after the propagation delay time of two slots again.

B局において通算5スロット目のあたまには送信バッ
ファ中に短メッセージと長メッセージの2つが存在して
いる。制御局チャネルの通算7スロット目にはメッセー
ジ送出可能であるが、ここへは再送制御の結果送出しな
い。そして、制御局チャネルの通算9スロット目に向け
て、通算7スロット目にメッセージを送出する。このと
き同時に、送信バッファ中に残る長メッセージの残りと
短メッセージを送出するために3スロットの予約を行
う。この予約によって通算9スロット目の終わりにB局
に関する予約インスタンスが生成される。このときの競
合係数は、ルールによって計算される。この結果、割
当スロットの通算10スロット目にはこの予約インスタン
スが割り当てられている。
At the B station, a short message and a long message are present in the transmission buffer in the fifth slot in total. Although a message can be transmitted in the seventh slot of the control station channel, no message is transmitted here as a result of retransmission control. Then, the message is transmitted at the seventh slot in total toward the ninth slot of the control station channel. At this time, three slots are reserved at the same time in order to transmit the remainder of the long message remaining in the transmission buffer and the short message. With this reservation, a reservation instance for station B is generated at the end of the ninth slot in total. The competition coefficient at this time is calculated by a rule. As a result, the reserved instance is assigned to the tenth slot among the assigned slots.

制御局チャネルの通算10スロット目にはC局が割り当
てられているが、ここにはC局は送信していない。その
ためルールにより、C局が含まれている局群インスタ
ンスCDの競合係数に3加えられている。
Station C is assigned to the tenth slot of the control station channel, but station C is not transmitting here. Therefore, according to the rule, three are added to the competition coefficient of the station group instance CD including the station C.

次に第6図についてみてゆく。この場合は、各地上局
のメッセージ生起率が高い場合である。第8図に示すよ
うにモデルの送出係数が高い。各局の送出係数がみな10
以上なので第5図のような局群インスタンスは生成され
ない。スロットの割り当ては、単局インスタンスと、予
約インスタンスによってなされることになる。
Next, look at FIG. In this case, the message occurrence rate of each ground station is high. As shown in FIG. 8, the transmission coefficient of the model is high. All transmission coefficients of each station are 10
Therefore, the station group instance as shown in FIG. 5 is not generated. Slot assignment is performed by a single station instance and a reservation instance.

C局において、通算4スロット目に3スロットの予約
を行っており、これによって制御局チャネルの通算6ス
ロット目の終わりにはC局の予約インスタンスが生成さ
れている。その後C局は通算5,8,10スロット目に予約し
た分のメッセージをすべて送出している。ところでC局
において、通算10スロット目の終わりに長メッセージが
生起している。そこで、通算14スロット目には再び2ス
ロットの予約をメッセージと共に送出している。制御局
チャネルにおいては通算16スロット目にこの送信がとど
くが、それまで競合係数が9であったC局の予約インス
タンスは、ルールに基づき、競合係数9のままであ
る。
In the station C, the reservation of the third slot is made in the fourth slot in total, and thereby, the reservation instance of the station C is generated at the end of the sixth slot in the control station channel. Thereafter, the station C has transmitted all the reserved messages in the fifth, eighth and tenth slots. By the way, in the station C, a long message has occurred at the end of the tenth slot in total. Therefore, the reservation of two slots is again transmitted together with the message at the 14th slot in total. In the control station channel, this transmission reaches the 16th slot in total, but the reservation instance of the station C, whose contention coefficient was 9 so far, remains at the contention coefficient 9 based on the rule.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本方式は、インスタンス競合の考
え方を導入することで、メッセージ生起率が高いときか
ら低いときまで、メッセージ長の分布に関係なく、ま
た、地上局の生起率に偏りがあるときにも効率よく、で
きるだけ少ない遅延時間でメッセージ伝達を可能にする
方式である。
As explained above, this method introduces the concept of instance contention, from when the message occurrence rate is high to low, regardless of the distribution of message length, and when the occurrence rate of the ground station is biased. This is a method that enables efficient message transmission with a minimum delay time.

また、スロット割当決定や、ユーザモデル構成はルー
ルに従って行うが、それらのルールをルールベースに蓄
積し、スロット割当決定部や、ユーザモデル構成部と分
離することで、ルールの変更が容易になり、保守、管理
の負担が比較的、軽減される。また、例えば競合係数操
作ルールに料金をたくさん払ったユーザーほど優先して
割り当てることを可能にするルールを付け加える、とい
った柔軟なシステム構築も可能となる。
In addition, slot allocation determination and user model configuration are performed according to rules, but by accumulating those rules in a rule base and separating them from the slot allocation determination unit and user model configuration unit, rules can be changed easily. The burden of maintenance and management is relatively reduced. In addition, a flexible system can be constructed, for example, by adding a rule that allows a user who pays a higher fee to assign priority to the competition coefficient operation rule.

さらに、経歴ベースを構築することで、これに基づい
てある時間帯にこれだけの地上局を増やしたら、また特
定の局に優先度をつけたら、システムの特性はどのよう
に変わるかといった、パフォーマンス予測も本方式を土
台として可能となる。
In addition, by building a history base, performance predictions such as how the characteristics of the system will change if this number of ground stations are increased during a certain time period, and if certain stations are prioritized. This method is also possible based on this method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明を適用した衛星通信ネットワークの構成
例、第2図は第1図における制御局のブロック構成、第
3図は第1図における地上局のブロック構成、第4図は
各地上局におけるデータ送出スロットの決定機構のフロ
ーチャート図、第5図は各地上局におけるメッセージ生
起率が低い場合のチャネルアクセスの一例、第6図は各
地上局におけるメッセージ生起率が高い場合のチャネル
アクセスの一例、第7図は各地上局におけるメッセージ
生起率が低い場合のユーザー・モデルの送出係数の一
例、第8図は各地上局におけるメッセージ生起率が高い
場合のユーザ・モデルの送出係数の一例、第9図,第10
図,第11図及び第12図はそれぞれスロット化アロハ方
式、純TMDA方式、予測アロハ方式及びランダム・予約複
合方式によるチャネルアクセスの一例である。 1……送受信装置、2……受信部、3……チャネル監視
部、4……スロット識別部、5……送信部、6……ユー
ザー・モデル構成部、7……スロット割当決定部、8…
…経歴ベース更新部、9……ルールベースI、10……ス
ロット割当情報送出部、11……経歴ベース、12……ルー
ルベースII、13……パケット化部、14……送信用バッフ
ァ部、15……スロット識別部、16……送信部、17……送
受信装置、18……受信部、19……チャネル監視部、20…
…再送制御部、21……受信用バッファ部。
1 is a configuration example of a satellite communication network to which the present invention is applied, FIG. 2 is a block configuration of a control station in FIG. 1, FIG. 3 is a block configuration of a ground station in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a flow chart of a mechanism for determining a data transmission slot in a station, FIG. 5 is an example of channel access when the message occurrence rate at each ground station is low, and FIG. FIG. 7 shows an example of a transmission coefficient of the user model when the message occurrence rate at each ground station is low. FIG. 8 shows an example of a transmission coefficient of the user model when the message occurrence rate at each ground station is high. Fig. 9, Fig. 10
FIGS. 11 and 12 show examples of channel access by the slotted Aloha system, the pure TMDA system, the predicted Aloha system, and the combined random / reservation system, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transceiving apparatus, 2 ... Reception part, 3 ... Channel monitoring part, 4 ... Slot identification part, 5 ... Transmission part, 6 ... User model construction part, 7 ... Slot assignment determination part, 8 …
... History base updating section, 9... Rule base I, 10... Slot assignment information transmitting section, 11. 15 slot identification section, 16 transmission section, 17 transmission / reception apparatus, 18 reception section, 19 channel monitoring section, 20
... Retransmission control unit, 21 ... Reception buffer unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 7/14 - 7/22 H04J 3/00 - 3/26 H04L 5/22 - 5/26──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H04B 7/14-7/22 H04J 3/00-3/26 H04L 5/22-5/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1つの制御局と複数の地上局とから構成さ
れ、衛星を介した共通のチャンネルを時分割して複数の
地上局が共有する多元接続方式を用いたTDMAチャンネル
割当方式において、 前記制御局は、 過去の記録・状況から前記複数の地上局のメッセージ生
起状態を示すユーザー・モデル構成を示すユーザー・モ
デル構成部と、 前記ユーザー・モデルに従って、全ての局の場合も含め
複数の地上局がアクセス許可を与えられる局群スロット
を要求する第1のインスタンスと、予約に基づかず唯一
の地上局に対してのみアクセス許可が与えられる単局ス
ロットを要求する第2のインスタンスと、予約に基づい
て唯一の地上局のみアクセス許可が与えられる予約スロ
ットを要求する第3のインスタンスを生成し、前記第1
から第3のインスタンスの競合の結果によって、前記複
数の地上局に対するスロット割当を行うスロット割当決
定部と、 前記スロット割当決定部のインスタンスの競合ルールを
定義するルールベースと を具備することを特徴としたTDMAチャネル割当方式。
1. A TDMA channel assignment system using a multiple access system comprising a single control station and a plurality of ground stations, wherein a common channel via a satellite is time-shared and shared by a plurality of ground stations. The control station includes a user model configuration unit that indicates a user model configuration indicating a message occurrence state of the plurality of ground stations from past records and situations, and a plurality of user models according to the user model. A first instance requesting a station group slot to which a ground station is granted access, a second instance requesting a single station slot to which access is granted to only one ground station without reservation, and a reservation Generating a third instance requesting a reserved slot to which only one ground station is granted access permission based on the first
To a slot allocation determining unit that performs slot allocation to the plurality of ground stations according to a result of the contention of the third instance, and a rule base that defines a contention rule for the instance of the slot allocation determining unit. TDMA channel allocation scheme.
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