JP2970259B2 - 衛星回線多元接続方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同一の衛星中継器を共
有する時分割多重方式の衛星通信ネットワークシステム
における回線接続方式に関し、特に各地球局に対するデ
ータ送信用データスロットの割当制御を、予約用小スロ
ット上に送信される予約データに基づき行う衛星回線接
続方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星通信ネットワークシステムにおける
多元接続通信とは、一般的に、複数の地球局間で同一の
衛星中継器を共有して通信するものであり、特に時分割
多重方式に基づく多元接続通信（ＴＤＭＡ）とは、共有
する衛星中継器の時間軸上に、複数のスロットからなる
フレームを構成して時分割多重化し、各地球局間で相互
に通信するものである。これは、割当てられたスロット
上に送信された他局からの電波を、各地球局がすべて受
信することにより、各地球局間で多元的なデータ送受信
及びスロット予約制御を実現するものである。

【０００３】従来、このような時分割多元接続通信にお
けるスロット予約方式として、大きく分類して以下の２
つの方法があった。まず１つは、送信データにスロット
予約情報を付加して、ランダムアクセス方式、すなわち
あるスロットに対していずれの地球局からも送信可能と
する方式に基づき、データと予約情報を同時に送信する
ことによりスロットを予約する方式である。

【０００４】図４はこの方式の一例を示すものであり、
１つのフレームは、第１，乃至第５スロットにより、時
間軸上に順を追って構成されている。同図第ｎフレーム
において、送信するデータに、新たな送信データに対す
るスロット予約情報（予約数２）が付加されて、送信デ
ータ４１としてＡ局から送信される。また送信するデー
タに、新たなデータに対するスロット予約情報（予約数
１）が付加されて、送信データ４２としてＢ局から送信
される。これに応じて、次の第ｎ＋１フレームの各スロ
ットは、第１，及び第３スロットがＡ局に割当てられ、
また、第２スロットがＢ局に割当てられる。従って、第
ｎ＋１フレームにおいて、第１，及び第３スロットに
は、Ａ局からデータ４３，及び４５が、また第２スロッ
トには、Ｂ局からデータ４４が、それぞれ送信される。

【０００５】また、多元接続通信におけるスロット予約
方式として、もう１つの方法は、フレームに予約用の小
スロットを設けてデータスロットの予約を行うものであ
る。これは、新たなデータを送信するのに必要なデータ
スロット数を予約数として含む予約データを、ランダム
アクセス方式により予約要求として小スロット上へ送信
するとともに、この予約データに基づき対応するフレー
ム内の全データスロットが予約されるまで、または全小
スロットが使用されるまで、スロットの割当てを行うも
のである。図５はこの方式の一例を示すものであり、１
つのフレームは、予約用小スロット，及び第１，乃至第
６データスロットにより、時間軸上に順を追って構成さ
れている。同図第ｎフレームの予約用小スロットにおい
て、予約数１を持つ予約データ５１がＡ局から、同じく
予約数１を持つ予約データ５２がＢ局から送信され、ま
た予約数２を持つ予約データ５３がＣ局から、さらに予
約数３を持つ予約データ５４がＤ局から、それぞれ送信
される。

【０００６】これに応じて、次の第ｎ＋１フレームの各
スロットは、第１データスロットがＡ局に、第２データ
スロットがＢ局に割当てられ、また第３，及び第５デー
タスロットがＣ局に、さらに第４，及び第６データスロ
ットがＤ局に、それぞれ割当てられる。従って、第ｎ＋
１フレームにおいて、第１データスロットにはデータ５
６がＡ局から、第２データスロットにはデータ５７がＢ
局から送信され、また第３，及び第５データスロットに
は、データ５８，及び６０がＣ局から、さらに第４，及
び第６データスロットには、データ５９，及び６１がＤ
局から、それぞれ送信される。この場合、Ｄ局から要求
された予約数３に対して、第ｎ＋１フレーム内には２ス
ロット分のみ割当てられたことになる。従って、残りの
１スロット分を後続のフレームに再度予約するため、第
ｎ＋１フレームの小スロット上に予約数１を持つ予約デ
ータ５５がＤ局より新たに送信される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、このような従
来の方式のうち、前者のような送信データに予約情報を
付加する方式によれば、予約用小スロットを必要としな
いためこれに起因するオーバーヘッドによる伝送容量の
低下は発生しない。しかし、送信データと予約情報を１
つのデータとして同一スロット上に送出するため、ラン
ダムアクセス方式が持つ欠点の１つである衝突（送信競
合）によって、送信データはもとより、これに付加され
ているスロット予約情報も失うことになり、衝突による
損失が大きくなるという問題があった。

【０００８】また、後者のような予約用の小スロットを
用いる方式によれば、各地球局からのスロット予約要求
に応じて、順次、フレーム内の空データスロットを割当
てるため、回線の使用効率が高くなる。しかし、ある地
球局におけるトラフィックが異常に高い場合には、回線
をその地球局に占有される危険性があるという問題があ
った。本発明は、起こり得るデータ衝突に対しては、こ
れに起因する損失を最小限にとどめるとともに、各地球
局に対してデータスロットを平等に割当て、さらに空デ
ータスロットを効果的に利用することが可能な衛星回線
多元接続方式を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、複数のデータ送信用データスロッ
トと、これに対応する同数の予約用小スロットとからな
るフレームを有し、データ送信要求の発生に応じて、こ
のデータを送信するために必要なデータスロット数を予
約数として含む予約データを、対応する地球局から前記
小スロット上に送信することによりデータスロットの予
約を要求し、この予約データの受信に応じて、前記予約
数に相当するフレームにわたり、前記小スロットに対応
する同一データスロットを該当する地球局の分として、
この予約データを受信した前記各地球局で共通して割当
てる方式である。また、さらに、この予約用小スロット
を監視して、対応するデータスロットがいずれの地球局
にも割当てられていない空スロットであるか否かを判断
し、このデータスロットが空スロットであると判断さ
れ、かつ自局に未予約または未送信のデータが存在する
場合に、この空スロットに対して前記データの送信を許
可する方式である。

【００１０】

【作用】従って、予約用小スロットにより送信された予
約数分のフレームにわたり、この予約用小スロットに対
応する同一データスロットが該当する地球局に対して割
当てられる。さらに、未予約または未送信のデータがあ
れば、空データスロットに対して、順次、送信される。

【００１１】

【実施例】次に、本発明について地球局が４つの場合を
例に図面を参照して説明する。図１は本発明における衛
星回線のスロット分割及びスロット割当例を示すもので
ある。横軸は時間軸を示しており、第ｎ−１フレームか
ら第ｎ＋２フレームまで、順次、送信されることを示し
ている。また、１つのフレームは、４つに分割されてい
る予約用小スロット，及び、これに各々対応するデータ
送信用の第１，乃至第４データスロットにより、時間軸
上に順を追って構成されている。同図において、データ
１１，乃至１３は、データスロットを予約するために、
各局から予約用小スロット上に送出された予約データで
あり、これには予約数が含まれている。またデータ１
４，乃至１９は、データスロット上に送出された送信デ
ータである。

【００１２】次に、同図における各データの送出につい
て順を追って説明する。まず、第ｎ−１フレームにおい
て、Ａ局でデータ送信要求が発生し、続いてＢ局で、さ
らにＣ局でデータ送信要求が、それぞれ発生する。これ
ら送信要求に応じて、データスロットを予約するため
に、次の第ｎフレームにおいて、各局から予約用小スロ
ット上に予約データが送信される。まず、送信要求され
たデータから必要データスロット数が算出され、次にこ
れを予約数として格納した予約データが該当する地球局
から送信される。従って、Ａ局からは予約数として２を
格納した予約データ１１が送信され、同様にして、Ｂ局
からは予約数として１を格納した予約データ１２が、さ
らにＣ局からは予約数として３を格納した予約データ１
３が、それぞれ送信される。また、残りの地球局は送信
すべきデータがなく、第ｎフレームにおいては予約デー
タを送信していない。なお、送信時の処理については、
図２の地球局における送信処理フローチャートに基づき
詳細に後述するので、ここでは省略する。

【００１３】次に、第ｎフレームにおける予約小スロッ
ト上の予約データを受信した各地球局において、予約デ
ータに含まれる予約数に応じて、第ｎ＋１フレーム以降
の各データスロットが該当する地球局に対して割当てら
れる。この割当方法については、図３の地球局における
受信処理フローチャートに基づき詳細に後述するので、
ここでは省略する。図１において、Ａ局からの予約数２
を持つ予約データ１１に対して、この小スロットに対応
する第１データスロットが、第ｎ＋１，乃至第ｎ＋２の
２つのフレームにわたり割当てられ、またＢ局からの予
約データ１２に対して、この小スロットに対応する第３
データスロットが、第ｎ＋１フレームにおいて割当てら
れ、さらにＣ局からの予約数３を持つ予約データ１３に
対して、この小スロットに対応するの第４データスロッ
トが、第ｎ＋１，乃至ｎ＋３の３つのフレームにわたり
それぞれ割当てられたことを示している。なお、第ｎ＋
３フレームは図示していない。

【００１４】従って、これら割当に応じて、第ｎ＋１フ
レーム以降の各データスロット上に、該当する地球局か
らデータが送信される。第ｎ＋１フレームにおいて、Ａ
局からデータ１４が第１データスロットに、Ｂ局からは
データ１６が第３データスロットに、またＣ局からはデ
ータ１７が第４データスロットに、それぞれ送信され
る。さらに、第ｎ＋２フレームにおいて、Ａ局からデー
タ１８が第１データスロットに、Ｃ局からデータ１９が
第４データスロットに、それぞれ送信される。また、図
示外ではあるが、第ｎ＋３フレームの第４データスロッ
トに、Ｃ局からデータが送信される。また、第ｎ＋１フ
レームの第２データスロットは、第ｎフレーム以前に予
約されていなかったため、未予約または未送信データを
持つＢ局からランダムアクセス方式によりデータ１５が
送信されたものである。

【００１５】次に、図２のフローチャートに基づき、各
地球局の送信処理手順を説明する。まずステップ２０に
おいて、データ送信を送信用スロットのタイミングに同
期させるため、スロットタイミングが検出され、このス
ロットがデータスロットであるか否かがステップ２１で
判断される。このスロットがデータスロットではなく予
約用小スロットである場合には、ステップ２２へ分岐し
て、未予約または未送信のデータが自局内にあるか否
か、すなわち送信要求が新たに発生しているか否かを判
断し、発生していなければステップ２０へ戻る。

【００１６】また、ステップ２２において自局内に送信
要求が新たに発生している場合には、ステップ２３以降
のステップで、この送信要求に対するデータスロットの
予約処理が行われる。まずステップ２３で、前述の送信
データの量から、これを送信するのに必要なデータスロ
ット数が算出され、これを予約数として含む予約データ
が作成される。次に、ステップ２４で、この予約データ
を送信すべき予約用小スロットが選択される。ここで
は、この時点までに次フレームで予約されていないデー
タスロット、すなわち空データスロットである可能性の
高いデータスロットに対応する予約用小スロットのうち
から、所定の手順によって、例えばランダムに選択され
る。

【００１７】続くステップ２５で、選択された予約用小
スロット上に、ステップ２３で算出された予約数等の、
データスロットの予約に必要な情報が予約データとして
送信される。予約データ送信終了後、処理はステップ２
０へ戻る。なお、送信した予約データが他の地球局から
の予約データと衝突して損失した場合は、次フレームで
新たに予約用小スロットを選択して再度送信される。

【００１８】また、ステップ２１において検出されたス
ロットが、データスロットであると判断された場合に
は、ステップ２６へ移行して、このデータスロットが自
局に割当てられたものか否かが判断される。ここで、こ
のスロットが、自局に割当てられたものである場合に
は、ステップ２７で自局内に持つ予約済みの対応するデ
ータがこのデータスロット上に送信される。データ送信
終了後、処理はステップ２０へ戻る。

【００１９】さらに、ステップ２６において、このデー
タスロットが自局に割当てられたものではないと判断さ
れた場合には、ステップ２８以降で空スロットに対する
ランダムアクセス方式に基づく送信処理が行われる。ま
ずステップ２８で、このデータスロットがいずれの地球
局にも割当てられていない空スロットであるか否かが判
断される。これは、その時点でのデータスロットの予約
状況に基づき判断される。従って、いずれかの地球局に
割当てられていると判断された場合には、空スロットで
はないのでデータ送出不可として、ステップ２０へ戻
る。

【００２０】またステップ２８でこのデータスロットが
いずれの地球局にも割当てられておらず、空スロットで
あると判断された場合には、ステップ２９にて、自局内
に未予約または未送信の送信すべきデータがあるか否か
判断され、このようなデータがあると判断されれば、ス
テップ２７へ移行して該当するデータが前述の空スロッ
ト上に送信される。これは、データスロット割当方法と
して、後述する同一地球局に対して１フレームあたり１
データスロットのみと規制した場合に、発生し得るフレ
ームの使用効率の低下を改善するため、予約用小スロッ
トを監視して、空データスロットがあれば自局内の未予
約または未送信データを送信可とするものである。

【００２１】従って、ランダムアクセス方式、すなわち
いずれの地球局からでも送信可能とするものであるの
で、空データスロットに送信したデータが、他の地球局
から送信されたデータと衝突して損失してしまった場合
は、その損失が判明した時点の次のフレームで予約処理
を行い、再送信される。データ送信終了後、及びステッ
プ２９で送信すべきデータがないと判断された場合に
は、ステップ２０へ戻る。

【００２２】次に、図３のフローチャートに基づき、各
地球局の受信処理手順を説明する。まずステップ３０に
おいて、いずれかの地球局より送信されたデータが衛星
中継器を介して受信される。ついでステップ３１で、こ
の受信データが予約用小スロット上に送信された予約デ
ータであるか否かが判断される。ここで、この受信デー
タが予約データではなく送信データであると判断された
場合には、ステップ３２へ移行して各種受信処理が行わ
れ、処理はステップ３０へ戻る。

【００２３】また、ステップ３１において、受信された
データが予約データであると判断された場合には、ステ
ップ３３以降でデータスロットの予約処理が行われる。
まず、ステップ３３で、この受信データが自局から送信
したものであるか否かが判断される。ここで、自局の予
約データであると判断された場合には、ステップ３４へ
移行して、予約データに格納されている予約数分のフレ
ームにわたり、この予約データを受信した予約用小スロ
ットに対応するデータスロットが自局に割当てられる。

【００２４】すなわち、図１のＡ局のデータスロット割
当状況のように、第ｎフレームにおける予約データ１１
により、予約数２として２つのデータスロットの予約が
要求された場合は、Ａ局に対して、該当する予約用小ス
ロットに対応する第ｎ＋１フレームの第１データスロッ
ト，及び第ｎ＋２フレームの同じく第１データスロット
が割当てられることになる。従って、このデータスロッ
ト予約処理によれば、１つのフレーム内には同一地球局
のデータスロットが複数予約されず、１フレームあたり
１データスロットが割当てられる。また、図３のステッ
プ３３で、この予約データが自局のものではないと判断
された場合には、ステップ３５へ移行して、自局の場合
と同様に予約数分のフレームにわたり、該当するスロッ
トが他局分として割当てられる。これらステップ３４，
及び３５で予約データによるスロット割当終了後、ステ
ップ３０へ戻る。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなとおり、本発明
は、データスロットとは別に予約用小スロットを設け
て、予約情報と送信データを別々に送信するとともに、
予約できるデータスロット数を、同一地球局に対して１
フレームあたり１スロットとし、さらに、予約用データ
スロットを監視して、いずれの地球局からも予約されて
いない空データスロットに対して、ランダムアクセス方
式により未予約または未送信データを送信可能としたも
のである。従って、本発明によれば、データの衝突によ
る損失で予約情報と送信データの両方を一度に失うこと
がなくなり、衝突によるデータ損失の影響を最小限にす
るとともに、トラフィックが以上に高い地球局に衛星回
線が占有されることなく各地球局に対してデータスロッ
トを平等に割当てることが実現でき、さらに、フレーム
の使用効率を改善することができるという、衛星通信ネ
ットワークシステムにおける多元接続通信において顕著
な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるスロット分割及びスロ
ット割当を示す図である。

【図２】本発明における送信処理フローチャートであ
る。

【図３】本発明における受信処理フローチャートであ
る。

【図４】予約用小スロットを用いない従来のスロット分
割及びスロット割当を示す図である。

【図５】予約用小スロットを用いた従来のスロット分割
及びスロット割当を示す図である。

【符号の説明】

１１ Ａ地球局から送信された予約データ １２ Ｂ地球局から送信された予約データ １３ Ｃ地球局から送信された予約データ １４，１８ Ａ地球局から送信された予約済みの送信デ
ータ １５ Ｂ地球局から送信された未予約の送信データ １６ Ｂ地球局から送信された予約済みの送信データ １７，１９ Ｃ地球局から送信された予約済みの送信デ
ータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の衛星通信地球局間で共有する衛星
   中継器の時間軸上に、複数のスロットからなるフレーム
   を構成するとともに、このスロットを各地球局に割当て
   ることにより、前記中継器を介して複数の地球局を多元
   的に接続する衛星回線多元接続方式において、複数のデ
   ータ送信用データスロットと、これに対応する同数の予
   約用小スロットとからなるフレームを有し、データ送信
   要求の発生に応じて、このデータを送信するために必要
   なデータスロット数を予約数として含む予約データを、
   対応する地球局から前記小スロット上に送信することに
   よりデータスロットの予約を要求し、この予約データの
   受信に応じて、前記予約数に相当するフレームにわた
   り、前記小スロットに対応する同一データスロットを該
   当する地球局の分として、この予約データを受信した前
   記各地球局で共通して割当てることを特徴とする衛星回
   線多元接続方式。
2. 【請求項２】 請求項１の衛星回線多元接続方式におい
   て、前記予約用小スロットを監視して、対応するデータ
   スロットがいずれの地球局にも割当てられていない空ス
   ロットであるか否かを判断し、このデータスロットが空
   スロットであると判断され、かつ自局に未予約または未
   送信のデータが存在する場合に、この空スロットに対し
   て前記データの送信を許可することを特徴とする衛星回
   線多元接続方式。