JP2850848B2 - 衛星回線割当方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は衛星通信における複
数の地球局間での衛星回線割当方法に関し、特にコンピ
ュータ間のファイル転送等のような大量のデータを比較
的長い時間をかけて衛星回線で伝送する場合における待
ち時間の短縮、平均化を図った衛星回線割当方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から複数の地球局間での衛星回線割
当技術として種々のものが提案されている。例えば、特
開平３−０８８４３４号公報では、ランダムアクセス予
約複合方式と固定割当方式とを統合し、データの発生頻
度や１送信当たりの発生データ量が異なる端末を収容す
ることにより、多様なサービスを提供することを可能に
した衛星通信方式が提案されている。また、特開昭６３
−０８４２１１号公報では、予約領域の予約スロットを
端末グループ毎に割当て、予約領域にフリー領域を設
け、親局では予約領域を管理するテーブルを設けて回線
割当処理を行うことにより、予約スロット数を低減する
回線制御方式が提案されている。さらに、特開昭６３−
０６７９２６号公報では、地球局の数と同じ予約スロッ
トと、これより少ないデータスロットを持ち、送信すべ
き残りの情報量と送信待ちによって生じる架空の情報量
が多いものから順に回線を割り当てることにより、呼を
発生した地球局に、トラフィック量に関係なく回線を公
平に割り当てる衛星回線割当方式が提案されている。

【０００３】また、特開昭６１−２８１７２７号公報で
は、適応型ＤＡＭＡ方式において、各子局から通知され
た呼量を基にして全体をトラフィック量を予測し、各子
局への割当回線数を決定して指定することにより、接続
遅延を無くし、かつ回線使用効率を高める適応型ＤＡＭ
Ａ方式が提案されている。さらに、特開昭５７−０３７
９３８号公報では、衛星通信回線において、送りたい情
報を有する地球局が予約スロット数を記載した予約バー
ストに最優先局表示を付加して送出することにより、バ
ーストの衝突を防ぎ衛星利用率の向上を図る予約方式が
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の回線割当
の技術において、特開平３−０８８４３４号公報の技術
では固定割当方式とランダムアクセス方式と予約割当方
式を複合したＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式であるた
めに、タイムスロットの割り当て待ちをしているパケッ
トデータの接続遅延が大きくなり、複合方式を用いて多
様なサービスを提供することができなくなり、比較的長
い時間（数分〜数時間）にわたりタイムスロットを専有
することはできないという問題がある。

【０００５】これに対し、特開昭６３−０８４２１１号
公報、特開昭６３−０６７９２６号公報、特開昭５７−
０３７９３８号公報の技術では、衛星回線の利用効率を
上げることは可能であるが、各地球局にはトラヒック量
に無関係に回線を割り当てる制御が行われているため
に、各地球局の送信待ち時間の平均化、ネットワーク全
体の平均待ち時間の短縮化を行うことができないという
問題がある。

【０００６】さらに、特開昭６１−２８１７２７号公報
の技術では過去の呼量を基準として未来の呼量を予測し
ているために予測誤差が生じ、接続遅延の短縮化の不確
定性が生じるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、比較的長い時間を伝送に
必要とするデータへの回線割当を行うことを可能とする
一方で、各地球局の送信待ち時間の短縮と平均化するこ
とを可能にした衛星回線割当方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、通信衛星の同
じ周波数帯域を複数の地球局で交互に利用し、制御局が
前記各地球局からの回線接続要求に基づいて時分割で回
線割当を行う衛星回線割当方式において、前記制御局は
各地球局から伝送するデータ量と、各地球局からの回線
接続要求時刻とに基づいて各地球局の待ち時間を計算
し、前記待ち時間の総計がより短く、かつ各地球局の平
均待ち時間がより短くなるように前記地球局に対する回
線割当順位を設定する。

【０００９】ここで、制御局は、所定の時間ブロック内
において回線接続要求があった複数の地球局に対して前
記順位を設定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１（ａ）は本発明が適用される衛
星通信システムの一例を示す概略構成図であり、回線の
割当要求を行う複数の地球局（被制御局）ＴＡ，ＴＢ，
ＴＣが通信衛星ＣＳを介して回線割当を行う制御局Ｓと
時分割多元接続回線で接続されている様子を示してい
る。各地球局ＴＡ，ＴＢ，ＴＣはデータ送信の必要が生
じると、図１（ｂ）に示すように、送信要求時刻、送信
データ長、送信要求局、送信先の情報を含む回線接続要
求パケットを制御局に対して送信する。

【００１１】制御局Ｃは、この回線接続要求パケットを
受信すると、送信要求時刻、送信データ長の情報に基づ
いて送信順位を決定し、回線割当を実行する。この回線
割当は、図２にフローチャートを示すように、先ず、送
信データ長の情報に基づき、回線接続要求のあった複数
の地球局ＴＡ，ＴＢ，ＴＣの伝送データ量を比較する。
この伝送データ量の比較により、例えば、伝送データ量
が少ない地球局の優先順位を、伝送データ量が多い地球
局よりも高くする。この結果、伝送データ量が少ない地
球局から回線を割り当てる。

【００１２】次いで、送信要求時刻の情報に基づき、回
線接続要求のあった各地球局の待ち時間を計算する。こ
の待ち時間の計算は、前記した伝送データ長に基づいて
回線割当を実行したときの各地球局の待ち時間を計算
し、この待ち時間の総計がより短く、かつ平均待ち時間
がより短くなるように回線割当を実行する。さらに、こ
の場合、待ち時間の標準偏差を計算し、この標準偏差が
より小さくなるように回線割当を実行する。その上で、
回線接続要求パケットに含まれる送信要求局と送信先と
の情報に基づいて、制御局Ｃは該当する地球局に送信順
位が回ってきた時には回線を割り当てる。

【００１３】ここで、例えば、図３には４つの地球局か
らそれぞれデータＡ（長さ３）、データＢ（長さ１）、
データＣ（長さ４）、データＤ（長さ２）の回線接続要
求が同時にあったものとする。この場合に、前記したよ
うに各地球局のデータＡ〜Ｄに対する回線割当の送信順
位を変化させた場合の全ての組み合わせについての、総
待ち時間、平均待ち時間、および待ち時間の標準偏差を
示している。また、図５は図４の結果を平均待ち時間を
横軸とし、待ち時間の標準偏差を縦軸としてグラフで示
したものである。

【００１４】この結果、平均待ち時間が短く、かつ待ち
時間の標準偏差が小さい組み合わせとして、同グラフに
おいて矢印で示した丸の組み合わせ、すなわち図４の送
信順位番号「１１」、データＡ〜Ｄを「ＢＤＡＣ」の順
位で送信する組み合わせが全ての組み合わせのなかで最
も適切であることが推定される。これから判るように、
データ長が短い順に回線接続を行うことで、平均待ち時
間とその標準偏差を小さくした回線接続が実現できる。
実際には、制御局は図２に示した手順により回線接続要
求があった複数の地球局の伝送データ長の比較を行い、
これに基づいて図４に示すような回線接続要求のマッピ
ングを行い、送信順位を決定することができる。例え
ば、マッピングを幾つかの象元に分けて、予めの象元に
順位を決めておき、送信順位の組み合わせを選択する方
法等が考えられる。

【００１５】なお、制御局では各地球局の送信要求時刻
から各地球局での送信待ち時間を算出するが、この待ち
時間は時々刻々変化されるので、回線割当制御に基づく
送信順位も刻々と変化している。このため、単に伝送デ
ータ長の比較のみで回線接続を行うと、送信要求時刻が
前後した場合には、必ずしも平均待ち時間や標準偏差を
小さくできない場合も生じる。また、時間の経過に伴っ
て連続的に伝送データの比較を行うと、伝送データが長
い地球局の回線接続は順次後回しにされ、その待ち時間
が大幅に増大され、平均待ち時間や標準偏差が増加され
るおそれもある。したがって、これに対しては、例え
ば、ある長さの時間ブロックを設定し、この時間ブロッ
ク内でのみ前記した伝送データ長の比較を行って回線接
続を行うようにすることが必要である。

【００１６】

【実施例】図５に示すように、伝送データ長の長さがそ
れぞれ５（データＡ）、４（データＢ）、３（データ
Ｃ）、２（データＤ）、１（データＥ）のデータがあ
り、一つの衛星回線を共有してこのデータを伝送する場
合において、伝送順位を仮にデータ長が長い順、すなわ
ちＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの順に行うことを想定する。デー
タが送信順位待ちに要する時間をデータの長さで表現す
ると、それぞれの待ち時間は、０（データＡ）、５（デ
ータＢ）、９（データＣ）、１２（データＤ）、１４
（データＥ）となり、その合計を総待ち時間とすると４
０となり、その平均待ち時間は８となる。この例では平
均待ち時間が最悪値の５０％、待ち時間の標準偏差が同
じく最悪値の６５％となる。

【００１７】また、図６のように、同じ伝送データの組
み合わせで伝送データの長さと送信順位が無関係な場合
について示す。この例では、データＣ，Ｄ，Ｂ，Ａ，Ｅ
の順位としており、それぞれの待ち時間は、０（データ
Ｃ）、３（データＤ）、５（データＢ）、９（データ
Ａ）、１４（データＥ）となり、その合計の総待ち時間
は３１、平均待ち時間は６．２となる。

【００１８】一方、前記した実施形態のように、伝送デ
ータの長さが短い順に送信を行う場合を図７に示す。こ
の場合には、データＥ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順位となり、
それぞれの待ち時間は、０（データＥ）、１（データ
Ｄ）、３（データＣ）、６（データＢ）、１０（データ
Ａ）となり、その合計の総待ち時間は２０、平均待ち時
間は４となる。

【００１９】図５，図６，図７から、このような場合に
は伝送データを短い順に並べて順次送信することで、総
待ち時間を最も短くできることは明らかである。

【００２０】図８（ａ）には図８の順位で伝送を行った
場合に、データＢを伝送中に新たにデータＦ（データ長
２）、Ｇ（データ長３）の送信要求が発生した場合を示
している。この場合、未伝送データＥ，Ｆ，Ｇの総待ち
時間を最短化するためには、前記したようにこれら伝送
データのデータ長を比較し、図８（ｂ）のように、デー
タ長の短い順に送信順位をＦ，Ｇ，Ｅと並べ替える必要
がある。しかしながら、この回線割当を時間的に継続さ
れた状態で行うと、長いデータはいつまでも伝送するこ
とができなくなるおそれがある。

【００２１】このような場合、図８（ａ），（ｂ）にそ
れぞれ示したように、データをＥＦＧの順で伝送する場
合と、ＦＧＥの順で伝送する場合の総待ち時間、平均待
ち時間、待ち時間の標準偏差を示すように、伝送データ
の短い順位のＦＧＥ順では総待ち時間は短くなるが標準
偏差が大きくなり、伝送データ間の不公平が生じること
がある。この場合、時間ブロックを設定し、データＡ〜
Ｅまでを１つの時間ブロックとし、データＦ，Ｇは次の
時間ブロックとすることで、データＥの伝送を可能と
し、かつその標準偏差を低減することができる。そし
て、このデータＥの伝送後は、次の時間ブロックにおい
て、前記と同様な伝送データの短い順に回線接続を実行
することになる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、回線接続
要求があった複数の地球局に対し、制御局は各地球局の
伝送データ量と、各地球局からの回線接続要求時刻とに
基づいて各地球局の待ち時間を計算し、前記待ち時間の
総計がより短く、かつ各地球局の平均待ち時間がより短
くなるように前記地球局に対する回線割当順位を設定す
るので、伝送データ量が大きい地球局に対してもある程
度の順位での回線割当を可能とし、回線接続の待ち時間
の標準偏差がいたずらに増大することを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される衛星通信システムの概略構
成図とその回線接続要求パケットのフレーム構成図であ
る。

【図２】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図３】回線割当の組み合わせとその待ち時間の関係を
示す図である。

【図４】図３の組み合わせにおける待ち時間と標準偏差
の関係を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例における回線割当とその
待ち時間の関係を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例における回線割当とその
待ち時間の関係を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例における回線割当とその
待ち時間の関係を示す図である。

【図８】本発明の第４の実施例における回線割当の組み
合わせとその待ち時間の関係を示す図である。

【符号の説明】

ＣＳ 通信衛星 Ｃ 制御局 ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ 地球局

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信衛星の同じ周波数帯域を複数の地球
   局で交互に利用し、制御局が前記各地球局からの回線接
   続要求に基づいて時分割で回線割当を行う衛星通信シス
   テムにおいて、前記制御局は各地球局から伝送するデー
   タ量と、各地球局からの回線接続要求時刻とに基づいて
   各地球局の待ち時間を計算し、前記待ち時間の総計がよ
   り短く、かつ各地球局の待ち時間の平均待ち時間がより
   短くなるように前記地球局に対する回線割当順位を設定
   することを特徴とする衛星回線割当方法。
2. 【請求項２】 前記制御局は、所定の時間ブロック内に
   回線接続要求があった複数の地球局に対して前記回線割
   当順位の設定を行う請求項２に記載の衛星回線割当方
   法。