JP3610936B2

JP3610936B2 - 移動体通信ネットワーク及び通信衛星のスポットビームの配置方法

Info

Publication number: JP3610936B2
Application number: JP2001251602A
Authority: JP
Inventors: 尚河端
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: JP2003069465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信ネットワークに関し、特に、移動体衛星通信システムと地上セルラ通信とを使用する移動体通信システム及び通信衛星のスポットビーム配置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、移動体通信システムとして、地上セルラ通信システムが著しく普及しており、システム・地域によっては、人口カバー率が１００％に近づいている。また、より高帯域の通信が可能な地上セルラ通信システムの研究、実用化も進んでいる。
【０００３】
しかしながら、地上セルラ通信システムは、一般に、セル半径が小さいため、将来的にも、海上、山間部まですべてカバーすることはない。また、新規のシステムは、その導入時直後には、人口カバー率を高くすることはできない。
【０００４】
一方、移動局が衛星と通信する移動体衛星通信システムについても、様々なシステムが実用に供されている。例えば衛星通信会社（第１種通信事業者もしくは回線のリセールを行う第２種通信事業者）等により、低高度軌道もしくは中高度軌道衛星あるいは静止軌道等を用い、携帯型端末と通話を行うサービスが開発もしくはサービスの実用化段階に入っている。移動体衛星通信システムは、広域性が高く、山間部、海上をもカバーすることが可能である。
【０００５】
移動体衛星通信システムは、衛星通信とその指向性ビーム（スポットビーム）により、照射される領域内にある衛星通信地球局との間で、電波の送受信を行うことにより通信を行う。そして、低高度軌道（ＬＥＯ）、中高度軌道（ＭＥＯ）の移動端末（移動体衛星通信端末）では、携帯電話端末と同様の携帯端末が実用化されており、ＧＥＯ（静止軌道）と通信を行う可搬型端末も実用化されている（例えばＮ−ＳＴＡＲ移動体衛星通信可搬型端末）。
【０００６】
そして、移動体衛星通信システムの移動端末に、地上セルラ通信システムの移動端末機能を合わせて持たせ、ユーザの指示、または電界強度を測定して、使用可能なシステムを判定し、システムの切り替えを行う機能を持つ端末が、実用に供されている。
【０００７】
なお、衛星通信と移動端末とが通信する移動体衛星通信システムに関する刊行物として、例えば特表平１１−５１００１６号公報には、移動端末が一連の重畳スポットビームを投影する衛星（ＩＭＭＡＲＳＡＴ３（ＴＭ）等の静止衛星）を介して固定地球局と通信するシステムのスポットビーム配置の方法が開示されており、異なるスポットビームで受信された信号の相対強度が固定基地局において比較され、通信チャネルが信号強度の比較にしたがって選択されたビームスポットの一つにおける移動端末に割り当てられる。また特表平１１−５０２９８５号公報には、セルラシステムコントローラが、セルラシステムの移動局を特定エリアに割り当て、衛星システムコントローラは、衛星の位置、移動を追跡し、各衛星（複数の衛星が非静止衛星軌道で地球を周回する非静止衛星）に対する地上のエリアの割り当てを行い、周期的に一つの領域のサービスエリアを一つの衛星から、他の衛星にハンドオーバし、管理コントローラでは、衛星、移動局の移動による移動機能、ハンドオーバ、位置管理を行うために、領域の衛星割当記録とともに、移動局の割り当てマップを作成する非静止衛星移動通信システムが開示されている。
【０００８】
ところで、移動体衛星通信システムは、通信衛星に搭載した中継器を介するため、伝搬損失が大きく、地上セルラ通信に比較して、トラフィック容量を大きくすることが困難である。
【０００９】
また、移動体衛星通信システムは、地上セルラ通信に比較して、通信コストは高くなる。
【００１０】
このため、地上セルラ通信システムのエリア内に位置するユーザが、高帯域の移動体通信サービス利用する場合に、たとえば局所的なシャドウイングや、一時的な地上セルラシステムの輻輳により、移動体衛星通信システムにハンドオーバーすると、結果的に、通信コストの高い回線を選択することになり、移動体衛星通信システムしか通信手段の無い地域で使用しているユーザのトラヒック容量を圧迫することにもなる。
【００１１】
局所的なシャドウイングは、移動機の位置の移動により解消できる場合が多く、また、衛星モードは、トラヒック容量が少ないため、地上セルラシステムの輻輳回避策とはならない。
【００１２】
移動体衛星通信システムを、地上セルラのエリア補完の目的で使用する移動体通信システムにおいては、地上セルラ通信のエリア内で移動体衛星通信にハンドオーバーすることは、上記したように、好ましくない場合がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、移動体衛星通信システムを、地上セルラのエリア補完の目的で使用する移動体通信システムにおいて、衛星通信しか使用できないエリアのトラヒック容量を確保することができるようにしたシステム及び方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段を提供する本発明は、地上セルラ通信の利用エリアを補完する目的で使用される移動体衛星通信システムをもつ通信ネットワークにおいて、ネットワーク内に、地上セルラ通信のエリア情報を保持し、地上セルラ通信のエリア情報を基に、通信衛星のビーム配置を行うことで、通信衛星の回線容量を効率的に運用可能としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本発明は、移動局が衛星と通信する移動体衛星通信システムと地上セルラ通信システムとを備えた移動体通信システムにおいて、地上セルラ通信のエリア情報を記憶保持し、地上セルラエリア情報を基に、地上セルラ通信の使用可能エリアには、衛星のスポットビームを配置しないように制御を行う。
【００１６】
本発明の一実施の形態において、無線基地局（３）と、前記無線基地局に接続され回線交換制御を行う移動通信回線制御局（２）と、移動通信回線制御局に接続され、自ネットワークと他ネットワークの通信接続を制御するゲートウェイ（１）とを備えて構成される地上セルラネットワークと、複数のアンテナカバー範囲を持つ通信衛星（６）と、前記通信衛星との電波の送受を行う衛星通信基地局（５）と、前記衛星通信基地局に接続され回線交換制御を行う移動体衛星通信回線制御局（４）と、前記移動体衛星通信回線制御局に接続され、自ネットワークと他ネットワークの通信接続を制御するゲートウェイ（１）と、を備えて構成される移動体衛星通信ネットワークを備え、地上セルラネットワークと前記移動体衛星通信ネットワークとに接続され、移動機の位置情報、電話番号を管理するホームロケーションレジスタ（９）と、地上セルラのエリア情報を保持する地上セルラエリア情報を記憶する手段（１０）とを備えている移動通信サービス制御装置（７）を備えている。
【００１７】
ネットワークの動作モードとして、衛星通信モードを地上セルラエリア外で優先させる地上セルラエリア外優先モードと、優先モードを持たない、全スポットビームを使用可能とする通常モードと、を有し、移動体衛星通信ネットワーク内の衛星回線トラヒックが規定の閾値未満のときは、通常モード、規定の閾値以上のときは、地上セルラエリア外優先モードとし、前記地上セルラエリア外優先モードでは、移動体衛星通信回線制御局は、地上セルラエリア情報メモリのエリア情報を基に、衛星通信基地局を介して、通信衛星の各スポットビームの使用可否を判断し、地上セルラ通信の使用可能エリアには、衛星のスポットビームを配置しないように制御を行う。
【００１８】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例のネットワーク構成を示す図である。
【００１９】
図１を参照すると、地上セルラネットワークは、ゲートウェイ（ＧＷ）１と、ゲートウェイ（ＧＷ）１に接続される移動通信回線制御局（ＭＣＣ）２と、移動通信回線制御局（ＭＣＣ）２に接続される無線基地局（ＢＳ）３とを備えて構成される。無線基地局（ＢＳ）３は、ＴＤＭＡ（時分割多元接続））、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式等で、移動端末と無線の送受信を行う送受信局（ＴＲＸ）からなる。複数の無線基地局３に接続される移動通信回線制御局（ＭＣＣ）２は、移動通信交換局と、基地局制御装置（無線チャネルの割り当て制御等を行う）、音声処理装置、多重化装置を備え、さらに、必要に応じて、移動体パケット網の場合、パケットの組立て／分解を行う。ゲートウェイ（ＧＷ）１は、ノード間の信号中継機能、及び他のネットワーク（ＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ）とのインターフェイス機能を持つ関門中継処理装置である。
【００２０】
移動体衛星通信ネットワークは、ゲートウェイ（ＧＷ）１と、ゲートウェイ（ＧＷ）１と接続される移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４と、移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４に接続される衛星通信基地局（ＳＢＳ）５と、衛星通信基地局（ＳＢＳ）５と通信接続され複数のアンテナカバー範囲を持つ（マルチビーム）通信衛星６と、を備えて構成されている。衛星通信基地局（ＳＢＳ）５は地上局であり、アンテナ、送受分波器と、送信回路をなす変調器、アップコンバータ、高出力増幅器（ＨＰＡ）、受信回路をなす低雑音増幅器（ＬＮＡ）、ダウンコンバータ、復調器、誤り訂正回路、及び符号化、復号化処理を行うデータ変換回路等を備えている。複数の衛星通信基地局に接続される移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４は、無線接続制御、交換制御、衛星のスポットビーム制御等を行う。ゲートウェイ（ＧＷ）１は、ノード間の信号中継機能、及び他のネットワーク（ＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ）とのインターフェイス機能を持つ関門中継処理装置である。
【００２１】
本発明の一実施例においては、これら二つのネットワークに対して、両ネットワークに共通する移動通信サービス制御装置７を備えている。移動通信サービス制御装置７は、両ネットワークのゲートウェイ１、移動通信回線制御局（ＭＣＣ）２、移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４に接続される。
【００２２】
移動通信サービス制御装置７は、移動機の位置情報、電話番号等を管理するホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）９に加えて、地上セルラのエリア情報を保持する地上セルラエリア情報メモリ１０を備えている。
【００２３】
本発明の一実施例において、ネットワークの動作モードとして、下記の２モードを持つ。
【００２４】
１．衛星通信モードを地上セルラエリア外で優先させる地上セルラエリア外優先モード。
【００２５】
２．優先モードを持たない通常モード。
【００２６】
上記２モードの選択は、移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４において、例えば図３に示すように、移動体衛星通信ネットワーク内のトラヒック等を判断基準として決定される。
【００２７】
図３を参照すると、移動体衛星通信ネットワーク内のトラヒックを判定し（ステップＳ１０）、衛星回線トラヒックが規定の閾値未満のときは、通常モードとされ（ステップＳ１１）、規定の閾値以上のときは、地上セルラエリア外優先モードとされる（ステップＳ１２）。
【００２８】
地上セルラエリア外優先モードの動作について説明する。
【００２９】
移動通信サービス制御装置７の地上セルラエリア情報メモリ１０のエリア情報を基に、移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４は、衛星通信基地局（ＳＢＳ）５を介して、通信衛星６の各スポットビームの使用可否を判断する。移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４は、地上セルラ通信の使用可能エリアには、衛星のスポットビームを配置しないように制御を行う。
【００３０】
たとえば、地上セルラの使用可能エリアが、図２で塗りつぶされた領域（図２の「地上セルラエリア」で示す領域）であるとする。移動通信サービス制御装置７の地上セルラエリア情報メモリ１０には、このエリア情報が保持されている。
【００３１】
移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）４は、移動通信サービス制御装置７の地上セルラエリア情報メモリ１０の地上セルラエリア情報を基に、地上セルラエリアと重ならないビームを、使用可能な衛星のスポットビームとして配置する。図２の各円弧内が、各スポットビームの照射エリアを示している。
【００３２】
地上セルラエリア内では、移動機の位置登録は、地上セルラネットワークに対してのみ行われ、また、衛星通信基地局の送信する制御チャネルを移動機が受信することもない。このため、地上セルラエリア内では、衛星を介した通信は行えない。
【００３３】
通常モードにおいては、地上セルラエリア外優先を排し、全スポットビームを使用可能とする。
【００３４】
ネットワーク内に地上セルラのエリア情報を持たせることにより、通信衛星のスポットビームを最適に配置することができる。
【００３５】
移動体衛星通信システムを、地上セルラのエリア補完の目的で使用する移動体通信システムにおいて、衛星通信しか使用できないエリアのトラヒック容量を確保することができる。
【００３６】
地上セルラ通信のエリア情報を、セルラ基地局（無線基地局）の設置される位置データとすると、エリア情報自体の精度は低下するが、データが簡易になる。
【００３７】
なお、通信衛星は、静止軌道通信衛星のほか、衛星が非静止衛星軌道で地球を周回する非静止衛星通信システムであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ネットワーク内に、地上セルラのエリア情報を持たせることにより、通信衛星のスポットビームを最適に配置することができるため、移動体衛星通信システムを、地上セルラのエリア補完の目的で使用する移動体通信システムにおいて、衛星通信しか使用できないエリアのトラヒック容量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施例の処理説明するための流れ図である。
【符号の説明】
１ゲートウェイ（ＧＷ）
２移動通信回線制御局（ＭＣＣ）
３無線基地局（ＢＳ）
４移動体衛星通信回線制御局（ＳＭＣＣ）
５衛星通信基地局（ＳＢＳ）
６通信衛星
７移動通信サービス制御装置
９ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）
１０地上セルラエリア情報メモリ

Claims

無線基地局と、
前記無線基地局に接続され回線交換制御を行う移動通信回線制御局と、
前記移動通信回線制御局に接続され自ネットワークと他のネットワークの通信接続を制御するゲートウェイと、
を備えてなる地上セルラネットワークと、
複数のアンテナカバー範囲を持つ通信衛星と、
前記通信衛星との電波の送受を行う衛星通信基地局と、
前記衛星通信基地局に接続され回線交換制御を行う移動体衛星通信回線制御局と、
前記移動体衛星通信回線制御局に接続され自ネットワークと他のネットワークの通信接続を制御するゲートウェイと、
を備えてなる移動体衛星通信ネットワークと、
を備え、さらに、
前記地上セルラネットワークと前記移動体衛星通信ネットワークとに接続され、移動局の位置情報とその電話番号を管理するホームロケーションレジスタと、
地上セルラのエリア情報を保持する地上セルラエリア情報を記憶する手段と、
を備えた移動通信サービス制御装置を備え、
ネットワークの動作モードとして、
衛星通信モードを地上セルラエリア外で優先させる地上セルラエリア外優先モードと、
優先モードを持たず全スポットビームを使用可能とする通常モードと、
を有し、
前記地上セルラエリア外優先モードでは、前記移動体衛星通信回線制御局は、地上セルラエリア情報メモリのエリア情報を基に、前記衛星通信基地局を介して、通信衛星の各スポットビームの使用可否を判断し、地上セルラ通信の使用可能エリアには、衛星のスポットビームを配置しないように制御を行う、
ことを特徴とする移動体通信システム。
前記移動体衛星通信ネットワーク内の衛星回線トラヒックが、予め定められた閾値未満のときには前記通常モードとし、前記予め定められた閾値以上である場合には、前記地上セルラエリア外優先モードとする、ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。
地上セルラ通信の使用可能エリア内では、移動局の位置登録は、前記地上セルラネットワークに対してのみ行われる、ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。
無線基地局と、前記無線基地局に接続され回線交換制御を行う移動通信回線制御局と、
前記移動通信回線制御局に接続され自ネットワークと他のネットワークの通信接続を制御するゲートウェイと、を備えてなる地上セルラネットワークと、
複数のアンテナカバー範囲を持つ通信衛星と、前記通信衛星との電波の送受を行う衛星通信基地局と、前記衛星通信基地局に接続され回線交換制御を行う移動体衛星通信回線制御局と、前記移動体衛星通信回線制御局に接続され自ネットワークと他のネットワークの通信接続を制御するゲートウェイと、を備えてなる移動体衛星通信ネットワークと、
を有する移動体通信システムの衛星のスポットビームの配置方法において、
前記地上セルラネットワークと前記移動体衛星通信ネットワークとに接続される移動通信サービス制御装置を設け、
前記移動通信サービス制御装置では、移動局の位置情報とその電話番号を管理するとともに、地上セルラのエリア情報を保持する地上セルラエリア情報を記憶し、
ネットワークの動作モードとして、衛星通信モードを地上セルラエリア外で優先させる地上セルラエリア外優先モードと、優先モードを持たず全スポットビームを使用可能とする通常モードと、を有し、
前記地上セルラエリア外優先モードにおいては、
前記移動体衛星通信回線制御局は、地上セルラエリア情報メモリのエリア情報を基に、前記衛星通信基地局を介して、通信衛星の各スポットビームの使用可否を判断し、地上セルラ通信の使用可能エリアには、衛星のスポットビームを配置しないように制御を行う工程を含む、
ことを特徴とする通信衛星のスポットビームの配置方法。
前記移動体衛星通信ネットワーク内の衛星回線トラヒックが、予め定められた閾値未満のときには前記通常モードとし、前記予め定められた閾値以上である場合には、前記地上セルラエリア外優先モードとする、ことを特徴とする請求項４記載の通信衛星のスポットビームの配置方法。
地上セルラ通信の使用可能エリア内では、移動局の位置登録は、前記地上セルラネットワークに対してのみ行われる、ことを特徴とする請求項５記載の通信衛星のスポットビームの配置方法。