JP3653722B2 - Scpc衛星通信におけるipネットワークシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、SCPC(Signal Channel Per Carrier)衛星通信網において、上位プロトコルとしてIPを用い、VSAT(超小型地球局)にIPルータ機能を設け、各通信端末に繋がるローカルネットワークの相互接続を実現するSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
衛星通信ネットワークシステムにおいて、一つの中心局に複数の周辺局がスター型に配置されている衛星通信システムにおける周辺局間の通信方式に関しては、たとえば、特許公報第2964936号に開示されている。
この公報の場合は、中心局の第1衛星通信部に、上り衛星回線から任意の中心局地上ポートへのルーティング、任意の中心局地上ポートから下り衛星回線へのルーティング、上り衛星回線から下り衛星回線へのルーティング、および任意の中心局地上ポートから他の中心局地上ポートへのルーティングを実行するネットワークにおけるルーティング制御機能が組みこまれ、各周辺局の第2衛星通信部には、下り衛星回線から任意の周辺局地上ポートへのルーティング、任意の周辺局地上ポートから上り衛星回線へのルーティング、および任意の周辺局地上ポートからの周辺局地上ポートへのルーティングを実行するネットワーク層におけるルーティング制御機能が組み込まれていることが開示されている。
【0003】
また、このような衛星通信ネットワークシステムにおいて、一つの中心局に複数の周辺局がスター型に配置されている衛星通信システムにおける周辺局間の通信方式の範疇に属するものとして、従来、SCPC衛星通信におけるIPネットーワークシステムに関して、SCPC型のVSAT網上にIPパケットを通して、VSAT−VSAT間通信を行うことが知られている。
この場合のSCPC衛星通信におけるIPネットーワークシステムでは、単に2つのローカルネットワーク(IPルータ)を結ぶゲートウエイ的な用途であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のSCPC衛星通信におけるIPネットーワークシステムでは、膨大な数のローカルネットワークをメッシュに結ぶ目的に対して、各VSATにIPルータを接続し、衛星通信網側でVSAT−VSATフルメッシュのデータ交換が行える構成とする必要がある。
しかし、この場合、各VSATには対向するVSATの数(全VSAT数−1)だけモデム装置および通信チャネルを用意する必要があり、実質、各VSATに接続可能なローカルネットワークの数は各VSATに実装可能なモデム数によって制限され、SCPC型のVSAT網上で実用的な大規模IPネットワークを組むことが不可能であるという課題があった。
【0005】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、SCPC型のVSAT網においてVSAT−VSATのフルメッシュ通信を行う場合に、必要となるVSAT側のモデム数および使用衛星チャネル数が各局送受1個で済ませることができるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムを提供することを目的とする。
【0006】
また、この発明は、DAMA機能を有するSCPC型VSAT網に適応することにより、中心局に用意されるモデム数以上のVSATネットワークを収容することができ、各VSAT配下の任意の端末がすべてのVSAT配下の任意の端末とメッシュ通電を行うことができるとともに、使用モデム数、およびチャネル数をさらに軽減することができるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムは、衛星通信網のトポロジーを一つの中心局と複数のVSATが通信を行うスター型とし、上記中心局にVSAT数と同数のモデムと、同数のIPルータを設け、上記各VSATにそれぞれ1チャネルのモデムと1つのIPルータを設け、上記中心局にDAMAコントローラを設け、上記各VSATおよび中心局の各モデムにDAMA接続部を設け、中心局とVSAT間のCSC(Common Signaling Channel)を介してDAMA制御を行うことにより、上記VSAT−中心局間でダイナミックに通信回線の接続/切断を可能とすることを特徴とする。
【0010】
そのため、各VSATよりのデータを、一旦発信元VSATに対向する中心局側IPルータに転送し、中心局側の地上LAN経由で宛先VSATに対向した中心局側の別IPルータに再転送し、その後目的となるVSATに向けて再度衛星回線経由でデータを転送するとともに、DAMA機能を有するSCPC型VSAT網に適用し、中心局側および各VSATのDAMA機能により、中心局側モデムおよび衛星チャネルを再利用して、VSAT側のDAMA接続部もしくは中心局側のDAMA接続部からの要求に応じて、任意のVSATと任意の中心局モデムとの間に通信回線(通信帯域)の割り当ておよび解放を管理し、各VSATのモデムは中心局側の特定のモデムと固定的な回線確立はされておらず、転送すべきデータの有無に応じ、中心局が有するDAMAコントローラの仲介でダイナミックに中心局モデムの一つと通信回線が接続/切断されるようにしたので、中心局に用意されるモデム数以上のVSATネットワークを収容することができ、各VSAT配下の任意の端末がすべてのVSATは配下の任意の端末とメッシュ通電を行うことができるとともに、使用モデム数、およびチャネル数をさらに軽減することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次ぎに、この発明によるSCPC衛星通信によるIPネットワークシステムの実施の形態について図面に基づき説明する。
図1はこの発明によるSCPC衛星通信によるIPネットワークシステムの第1実施の形態の構成を示すブロック図である。
【0012】
この図1に示す第1実施の形態では、衛星通信路は一つの中心局(HUB)1の配下に複数のVSAT(超小型地球局)21〜2nが配置されるスター型ネットワークの形態を採っており、中心局1には配下のVSAT21〜2nの数に対応する分のモデム51〜5nと、配下のVSAT21〜2nの数に対応する分のIPルータ61〜6nが設けられている。
これらのモデム51〜5nとIPルータ61〜6nの組ごとにHUB#1〜#nが対応している。
各VSAT21〜2nには、それぞれ1チャネルのモデム41〜4nと一つのIPルータ31〜3nが設けられ、各VSAT21〜2nのモデム41〜4nは中心局1側のモデム51〜5nの一つと固定的に衛星通信回線が確立されている。
【0013】
さらに、中心局1側の各モデム51〜5nの先に接続される各IPルータ61〜6nは地上側で一本のLAN7に接続され、LAN7には複数の端末81〜8pが接続されて、一つの地上ネットワークを形成している。
また、各VSAT21〜2nのIPルータ31〜3nはそれぞれ地上側のLAN91〜9nに接続され、LAN91〜9nにそれぞれ複数の端末101〜10q,111〜11r,212〜21s(p,q,r,sはそれぞれ異なる数の場合もあり、あるいは等しい場合もある。)からなるローカルなネットワークを形成している。
【0014】
中心局1側およびVSAT21〜2n側の各IPルータ61〜6n、31〜3nはデータの目的アドレスより次に転送すべきNEXTホップルータを検索するためのルーティングテーブル(Routing Table)と、自身が所属するネーットワーク上の各機器のIPアドレスとMACアドレスの対応を示すアドレス解決テーブル(Address Resolution Table)を持ち、各データに対する転送先を検索し、地上側のLANもしくは衛星向きのモデム側に該当データを移送する機能を有する。
【0015】
次ぎに、以上のように構成されたこの発明による第1実施の形態の動作について図2〜図10を用いて説明する。
図2はこの第1実施の形態が適用されるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの構成説明図である。
この図2において、各VSAT21(VSAT#1)〜VSAT2n(VSAT#n)のモデム41〜4nはそれぞれ中心局1側のモデム51〜5nと固定的に回線設定が確立しているものとする。
【0016】
図3は、図2の構成においてVSAT21(VSAT#1)のIPルータ31が保有するルーティングテーブルの内容を示し、図4はVSAT21(VSAT#1)のアドレス解決テーブルの内容を示している。
同様に図5は中心局1のHUB#1におけるIPルータ61のルーティングテーブルの内容を示し、図6は中心局1のHUB#1のアドレス解決テーブルの内容を示している。
図7は中心局1のHUB#2のIPルータ62のルーティングテーブルの内容を示し、図8は中心局1の HUB#2のアドレス解決テーブルの内容を示している。
さらに、図9はVSAT22(VSAT#2)のIPルータ42のルーティングテーブルの内容を示し、図10はVSAT22(VSAT#2)のアドレス解決テーブルの内容を示している。
【0017】
これらの図3、図5、図7、図9の各テーブルにおいては、VSAT2n(VSAT#n)のIPアドレス3nはIP−Add#Vn、MACアドレスはMAC−Add#Vnと定義している。
同様に中心局1のHUB#nのIPアドレスはIP−Add#Hn、MACアドレスはMAC−Add#Hnと定義している。
また、VSAT21(VSAT#1)配下の端末101〜10qのうち、端末T#1のIPアドレスはIP−Add#T1、MACアドレスはMAC−Add#T1と定義している。
【0018】
同じくVSAT22(VSAT#2)配下の端末111〜11rのうち、端末T#2のIPアドレスはIP−Add#T2、MACアドレスはMAC−Add#T2と定義している。
また、VSAT21(VSAT#1)配下の端末101〜10qのうち、端末T#1のIPアドレス(IP−Add#T1)はVSAT21(VSAT#1)のローカルネットワークに属するアドレス形態にしたがっており、同様にVSAT22(VSAT#2)配下の端末111〜11rの端末T#2のIPアドレス(IP−Add#T1)はVSAT22(VSAT#2)のLAN92に属するアドレス形態にしたがって付与されているものとする。
【0019】
ここで、上述の条件において、VSAT21(VSAT#1)配下の端末101〜10qのうちの端末T#1がVSAT22(VSAT#2)配下の端末111〜11rのうち端末T#2とデータ通信する場合のデータ経路について以下に考える。
図2において、VSAT21(VSAT#1)配下のローカルネットワーク91に接続されている任意の端末が、VSAT22(VSAT#2)配下のLAN92に属する任意の端末宛にデータを発行する場合、該当データが持つデスティネーション
(目的)アドレスはVSAT22配下の端末のIPアドレス(この場合はIP−Add#T2)となっている。
【0020】
この場合、データ発生する端末T#1は端末T#2宛のデータを衛星網ゲートウェイとして存在するVSAT21(VSAT#1)のIPルータ31(RT#V1)に転送する。
このVSAT21(VSAT#1)のIPルータ31(RT#V1)においては、図3のIPルータ31が保有するルーティングテーブルを参照し、NEXTホップルータを決定するが、IPルータ31(RT#V1)の設定においてはデスティネーションネットワークが衛星網の先である場合、NEXTホップルータはすべて中心局1のHUB#1のIPルータ61(RT#H1)に設定されている。
【0021】
これは、上述の通り、VSAT21(VSAT#1)のモデム41(MD#V1)は中心局1のHUB#1のモデム51(MD#H1)と固定的に回線を確立しているためである。
このため、データは、VSAT21(VSAT#1)のモデム41(MD#V1)、および中心局1のモデム51(MD#H1)を経由し、中心局1のHUB#1のIPルータ61(RT#H1)に転送される。
【0022】
中心局1のHUB#1のIPルータ61(RT#H1)では、データの目的アドレス(IP−Add#T2)より宛先ネットワークがVSAT22(VSAT#2)配下のLAN92であることを知り、図5に示す中心局1のHUB#1のIPルータ61のルーティングテーブルを用いてNEXTホップルータを検索し、VSAT22(VSAT#2)のLAN92に対してのデータ移送先としてHUB#2のIPルータ62(RT#H2)を見つけ、地上LAN7経由でIPルータ62(RT#H2)にデータを転送する。
【0023】
データを転送されたHUB#2のIPルータ62(RT#H2)は、同様に図7の中心局1のHUB#2のIPルータ62(RT#H2)のルーティングテーブルを用いてNEXTホップルータを検索し、VSAT#2(VSAT#2)のIPルータ32(RT#V2)を転送先として見つけ、衛星網(MD#H2〜MD#V2)経由でVSAT22(VSAT#2)のIPルータ32(RT#V2)にデータを転送する。
【0024】
最終的にVSAT22(VSAT#2)のIPルータ32(RT#V2)では、データの目的アドレス(IP−Add#T2)が自身のLAN92上にあるため、アドレス解決テーブル(もしくはアドレス解決プロトコル)にて目的端末(端末T#2)のMACアドレス(MAC−Add#T2)を知り、該当端末(端末T#2)にデータを転送することができる。
【0025】
なお、図3〜図10の各ルーティングテーブルやアドレス解決テーブルに登録される情報は静的に固定アサインされる場合とルーティングプロトコルやアドレス解決プロトコルでダイナミックに解決される場合をそれぞれ、スタティック/ダイナミックとタイプ分けし区別できるものとしている。
【0026】
このように、第1実施の形態では、SCPC衛星通信におけるIPネットワークにおいて、衛星通信網のトポロジーを一つの中心局と複数のVSATが通信を行うスター型とし、各VSATよりのデータを一端発信元VSATに対向する中心局側IPルータに転送し、中心局側の地上LAN経由で宛先VSATに対向した中心局側の別IPルータに再転送し、その後目的となるVSATに向けて再度衛星回線経由でデータを転送するこによりVSAT−VSAT間通信を実現するようにしているので、SCPC型のVSAT網において、VSAT−VSATのフルメッシュ通信を行う場合に必要となるVSAT側モデム数および使用衛星チャネル数が各局送受信1個で済むことになる。
【0027】
この点に関して、たとえば、仮にVSAT数をN局(ただし、1<N)とすると、VSATが直接VSAT−VSAT間通信を行ってフルメッシュ回線を構築するには、一般的には、各VSATには(N−1)個のモデムが必要となり、システム全体では、必要モデム数はN*(N−1)個、必要チャネル数はN*(N−1)本となる。
実用的な構成としては、Nの数が「100〜1000」となるシステムでは、フルメッシュ回線で、VSAT−VSATを直結するのは実用的ではない。
【0028】
これに対して、この発明による第1実施の形態では、各VSATと対向する中心局のHUB側にそれぞれ1対のモデムがあればよく、必要モデム本数は(2*N)個となり、必要チャネル数は(2*N)本となる。
【0029】
次ぎに、この発明の第2実施の形態について説明する。図11はこの第2実施の形態の構成を示すブロック図である。
この図11において、図1と同じ部分には同一符号を付して説明する。この図11では、衛星通信路は図1の構成と同じく一つの中心局1の配下に複数のVSAT21(VSAT#1)〜VSAT2n(VSAT#n)が配置されるスター型ネットワークの形態を採っており、中心局1には複数のモデム51〜5nと、複数のDAMA接続部311〜31n、および複数のIPルータ61〜6nが設けられている。
【0030】
これら中心局1のモデム51〜5n、DAMA接続部311〜31n、IPルータ61〜6nの数はそれぞれ同数ずつ用意されるが、全VSAT21(VSAT#1)〜2n(VSAT#n)の台数よりは少ないものとする。
さらに、中心局1はCSC(Common Signaling Channel)回線用モデム400aとDAMA制御部400bから構成されるDAMAコントローラ400を有し、VSAT21(VSAT#1)〜2n(VSAT#n)側のDAMA接続部511〜51nもしくは中心局1(HUB)側のDAMA接続部311〜31nよりの要求により、任意のVSATと任意の中心局1(HUB)のモデムとの間に通信回線(通信帯域)の割り当ておよび解放を管理する機能を有する。
【0031】
図11において、各VSAT21(VSAT#1)〜2n(VSAT#n)のモデム41〜4nは中心局1側の特定のモデムと固定的な回線確立はされておらず、転送すべきデータの有無に応じ、中心局1が有する上述のDAMAコントローラ400の仲介でダイナミックに中心局1(HUB)のモデムの一つと通信回線が接続/切断される。
上記DAMAコントローラ400によって管理される中心局1(HUB)のモデム51〜5nはシェアード構成とし、回線未使用状態の中心局1(HUB)のモデムの中から任意の中心局(HUB)モデムをDAMAコントローラ400が選択できる機構とする。
【0032】
また、図11において、各中心局1(HUB)側のモデム51〜5nの先に接続される各IPルータ61〜6nは地上側の一本のLAN7に接続され、一つの地上ネットワークを形成している。
さらに、各VSAT21(VSAT#1)〜VSAT2n(VSAT#n)のIPルータ31〜3nは地上側のLAN91〜9nに接続され、
これらのLAN91〜9nにそれぞれ接続される複数の端末101〜10q,111〜11r,211〜21sからなるローカルなネットワークを形成している。
【0033】
図12はこの第2実施の形態におけるVSATの構成を示すブロック図であり、図13はこの第2実施の形態における中心局1(HUB)の構成を示すブロック図である。
この図12に示すように、各VSAT20には1チャネルのモデム40と一つのDAMA接続部510、および一つのIPルータ30が設けられている。
また、図13に示すように、各中心局1(HUB)には1チャネルのモデム50と一つのDAMA接続部310、および一つのIPルータ60が設けられている。
【0034】
中心局1側のIPルータ60およびVSAT側のIPルータ30は、それぞれデータの目的アドレスより次に転送すべきNEXTホップルータを検索するためのルーティングテーブル(Routing Table)60a,30aと、自身が所属するネーットワーク上の各機器のIPアドレスとMACアドレスの対応を示すアドレス解決テーブル(Address Resolution Table)60b,30bを持ち、各データに対する転送先を検索して、地上側のLANもしくは衛星向きのモデム側に該当データを移送する機能を有する。
【0035】
また、各IPルータ60,30は自局が回線を確立している衛星回線路に転送すべき通信データが無く、一定時間使用されなかった場合には衛星回線を切断するために、回線未使用時間を測定する切断タイマ60c,30cをそれぞれ有している。
【0036】
次ぎに、この第2実施の形態の動作について図14〜図36を参照して説明する。
図14はこの第2実施の形態が適用されるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの構成説明図である。
この図14において各VSAT21〜2n(VSAT#1〜VSAT#n)のモデム41〜4n(MD#V1〜MD#Vn)と中心局1(HUB)側のモデム51〜5n(MD#H1〜MD#Hm)とは、固定的には回線設定が確立していない。
また、モデムの数nとmの関係は、n>mであり、全VSAT数nは中心局1のモデム51〜5nの数mより多いものとする。
【0037】
この図14においては、VSAT21(VSAT#1)配下の任意端末よりVSAT23(VSAT#3)配下の任意端末へのデータ転送をする場合の経路を示しているが、以下経路の確立方法について順を追って説明する。
図15〜図22は回線確立が行われていない初期段階での各ルーティングテーブルとアドレス解決テーブルの様子を示している。
【0038】
具体的に図15は、VSAT21(VSAT#1)のIPルータ31(RT#V1)が保有するルーティングテーブルを示す説明図であり、図16はVSAT21(VSAT#1)のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
図17は中心局1におけるHUB#1のIPルータ61(RT#H1)のルーティングテーブルを示す説明図であり、図18はこのHUB#1のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【0039】
図19は中心局1におけるHUB#2のIPルータ62(RT#H2)が保有するルーティングテーブルを示す説明図であり、図20はこのHUB#2のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
また、図21はVSAT23(VSAT#3)のIPルータ33(RT#V3)が保有するルーティングテーブルを示す説明図であり、図22はこのVSAT23(VSAT#3)のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【0040】
この図15〜図22の各テーブルにおいては、VSAT2n(VSAT#n)のIPアドレスはIP−Add#Vn、MACアドレスはMAC−Add#Vnと定義している。
同様に中心局1におけるHUB#mのIPアドレスはIP−Add#Hm、MACアドレスはMAC−Add#Hmと定義している。
また、VSAT2n(VSAT#1)配下の端末(T#1)のIPアドレスはIP−Add#T1、MACアドレスはMAC−Add#T1と定義している。
【0041】
同じく、VSAT23(VSAT#3)配下の端末(T#3)のIPアドレスはIP−Add#T3、MACアドレスはMAC−Add#T3と定義している。
また、VSAT21(VSAT#1)配下の端末(T#1)のIPアドレス(IP−Add#T1)はVSAT#1のローカルネットワークに属するアドレス形態にしたがっており、同様にVSAT23(VSAT#3)配下の端末(T#3)のIPアドレス(IP−Add#T3)はVSAT23(VSAT#3)のローカルネットワークに属するアドレス形態に従って付与されているものとする。
【0042】
図14において、VSAT21(VSAT#1)配下のLAN91に接続されている端末(T#1)より、VSAT23(VSAT#3)配下のLAN93に属する端末(T#3)宛にデータを発行する場合、該当データが持つデスティネーション
(目的)アドレスはVSAT23(VSAT#3)配下の端末(T#3)のIPアドレス(IP−Add#T3)となっており、図32の処理の流れに沿って示す各機器間のインタフェースと、図33のIPルータでのデータ受信時の処理フロー(中心局側、VSAT側の如何にかかわらず共通であり、また上記第1実施の形態におけるIPルータの動作も包含する)を参照して動作の流れを説明する。
まず、端末(T#1)からのデータは衛星網ゲートウェイとして、VSAT21(VSAT#1)のIPルータ31(RT#V1)に転送される(図32のステップA1)。
【0043】
VSAT21(VSAT#1)のIPルータ31(RT#V1)においては、図15のルーティングテーブルを参照し、NEXTホップルータを決定するが、この時点においては衛星回線の確立がなされていないため、ルーティングテーブル上の衛星回線側へのNEXTホップルータはブランクとなっており、図16に示すVSAT21(VSAT#1)のアドレス解決テーブルの衛星ポートへのステータスはすべてOFFとなっている。
そこで、VSAT21(VSAT#1)はDAMA接続部511により中心局1側のHUBの一つとの回線確立を試みる。
【0044】
図23はVSAT21(VSAT#1)から中心局1(HUB)に対する回線設定の流れを示している。
この図23においては、まず、VSAT21(VSAT#1)のDAMA接続部511よりCSC(Common Signaling Channel)回線01を経由して回線設定要求が中心局1のDAMAコントローラ400に送られる(図32のステップA2)。
この図23に示す各VSATには、1組のモデムしか装備されていないため、データ通信用の回線設定が確立されていない場合、各VSATのモデムはCSC回線に設定を合わせている。
【0045】
中心局1(HUB)のモデムはシェアード構成となっているため、VSAT21(VSAT#1)のDAMA接続部511より回線設定要求を受けたDAMAコントローラ400は、回線未使用状態のHUBモデムの中から任意のHUBモデムを選択する。
図23の場合、中心局1におけるHUB#1が選択され、DAMAコントローラ400はCSC回線02を通してVSAT21(VSAT#1)およびHUB#1にデータ通信用の周波数/帯域を指定する。
【0046】
VSAT21(VSAT#1)および中心局1におけるHUB#1はDAMAコントローラ400よりの回線設定指示にしたがい(図32のステップA3,A4)、それぞれのモデム41(MD#V1)およびモデム51(MD#H1)の設定を行い、VSAT21(VSAT#1)、中心局1におけるHUB#1間でのデータ回線を確立する。
さらに、設定されたデータ回線を通して、それぞれのIPルータ31(RT#V1)、IPルータ61(RT#H1)間で、ルーティング情報を交換する(図32のステップA5,A6)。
また、各IPルータ61、IPルータ31は地上側にも衛星回線が繋がった諭旨の経路情報を同報で通知する。
【0047】
以上の手順によりVSAT21(VSAT#1)のIPルータ511(RT#V1)が保有するルーティングテーブルとアドレス解決テーブルの内容はそれぞれ図24、図25のようになり、ルーティングテーブル上の衛星回線側へのNEXTホップルータはすべてHUB#1のルータ(RT#H1)に指定され、アドレス解決テーブル上のHUB#1への衛星ポートステータスはONに変化する。
【0048】
以上によりVSAT21(VSAT#1)が保有するVSAT23(VSAT#3)のLAN93宛への通信データは、VSAT21(VSAT#1)のモデム41(MD#V1)、および中心局1のモデム51(MD#H1)を経由し、中心局1におけるHUB#1のIPルータ61(RT#H1)に転送される(図32のステップA7)。
【0049】
中心局1におけるHUB#1のIPルータ61(RT#H1)では、データの目的アドレス(IP−Add#T3)より宛先ネットワークがVSAT23(VSAT#3)配下のLAN93であることを知り、図17のルーティングテーブルを用いてVSAT23(VSAT#3)のLAN93に対してのデータ移送先となるNEXTホップルータを検索するが、VSAT23(VSAT#3)と衛星回線を確立しているHUBがまだ存在していないため、ルーティングテーブルでの検索は失敗する(図33のステップB1)。
【0050】
中心局1におけるHUB#1は既にVSAT21(VSAT#1)と衛星回線は確立しているため、直接、VSAT23(VSAT#3)との回線確立を行うことはできない。
そのため、アドレス解決テーブルを用いて、現在衛星回線を未使用である他のHUBを検索し、通信データの移送を試みる。
図18に示すHUB#1のアドレス解決テーブル場合、地上ポートで接続されているHUB#2〜HUB#mはすべてステイタスがOFFとなっているため、この内HUB#2を移送先に選択し、HUB#2のIPルータ62(RT#H2)にデータの転送を行う(図32のステップA8)。
【0051】
データを転送されたHUB#2のIPルータ62(RT#H2)は、同様に図19のルーティングテーブルを用いてVSAT23(VSAT#3)のLAN93へのNEXTホップルータを検索するが、やはりこの時点でVSAT23(VSAT#3)と衛星回線を確立しているHUBがまだ存在していないため、ルーティングテーブルの検索は失敗する(図33のステップB1)。
HUB#2においては自身の衛星回線が未使用状態であるため、自身がVSAT23(VSAT#3)と直接回線接続を行うべく、HUB#2のDAMA接続部312より中心局1のDAMAコントローラ400に対してVSAT23(VSAT#3)との回線確立を要求する(図33のステップB3)。
【0052】
HUB#2からVSAT23(VSAT#3)への回線設定の流れは上述のVSAT21(VSAT#1)−HUB#1間の回線設定と同様に、中心局1のDAMAコントローラ400にHUB#2より回線設定要求が行われることにより(図32のステップA9、図33のステップB4)、DAMAコントローラ400よりHUB#2とVSAT23(VSAT#3)に周波数と帯域の指示がなされる(図32のステップA10,A11)。
HUB#2とVSAT23(VSAT#3)の間で回線設定がなされると、HUB#2のIPルータ62(RT#H2)と、VSAT23(VSAT#3)のIPルータ33(RT#V3)と間はルーティング情報を交換する(図32のステップA12,A13、図33のステップB5)。
さらに、IPルータ62(RT#H2)、IPルータ33(RT#V3)の各IPルータは地上側にも衛星回線が繋がった旨の経路情報を同報で通知する。
【0053】
以上の手順によりHUB#1のIPルータ61(RT#H1)、HUB#2のIPルータ62(RT#H2)、VSAT23(VSAT#3)のIPルータ33(RT#V3)のそれぞれが保有するルーティングテーブルとアドレス解決テーブルの内容はそれぞれ図26と図27、図28と図29、図30と図31のようになる(図33のステップB6)。
【0054】
また、この時点で、VSAT21(VSAT#1)−HUB#1間、およびVSAT23(VSAT#3)−HUB#2間の衛星回線の確立が、他HUBのIPルータ63(RT#3)〜IPルータ6n(RT#m)にも上述の経路情報通知で同報されているため(図33のステップB5)、以後、任意のVSATネットワークよりVSAT21(VSAT#1)もしくはVSAT23(VSAT#3)を宛先とするデータ送信が発生した場合、中心局1の全IPルータ61(RT#H1)〜IPルータ6n(RT#Hm)は自身のルーティングテーブルを用いてHUB#1もしくはHUB#2への転送を行うことができる。
【0055】
衛星回線が確立したHUB#2はVSAT23(VSAT#3)向けのデータを衛星回線(MD#H2〜MD#V3)経由でVSAT23(VSAT#3)のIPルータ33(RT#V3)に転送する。
最終的にVSAT23(VSAT#3)のIPルータ33(RT#V3)では、データの目的アドレス(IP−Add#T3)が自身のLAN93上にあるため、アドレス解決テーブル(もしくはアドレス解決プロトコル)にて目的端末(T#3)のMACアドレス(MAC−Add#T3)を知り、該当端末(T#3)にデータを転送する(図32のステップA15)。
【0056】
なお、図15、図17、図19、図21、図24、図26、図28、図30の各ルーティングテーブルや、図16、図18、図20、図22、図25、図27、図29、図31のアドレス解決テーブルに登録される情報は静的に固定アサインされる場合とルーティングプロトコルやアドレス解決プロトコルでダイナミックに解決される場合、またNEXTホップの書き換えがあるものをそれぞれ、スタティック/ダイナミック/アルタレーションとタイプ分けし、区別できるものとしている。
【0057】
この第2実施の形態においては上述のように全VSAT数nは中心局1のモデムの数mより多いと仮定し、各VSATと各HUB間のコネクションはデータ量の変化によりダイナミックに変化するため、HUB側の全モデムが使用中の場合や、複数端末より同時に同一デスティネーションへの経路確立動作があった場合、また各IPルータへの経路情報の伝搬遅延差や未使用経路判断結果として同一機器に異デスティネーションデータが転送された場合などは、図33のフローチャートにおいて、結果として、自衛星回線および地上迂回での他衛星回線が占有された状態としてデータの廃棄が発生するが(図33のステップB9)、これらのデータ異常の復旧に関しては、IPプロトコルの特性として、すべて上位プロトコル(TCP)の再送/回復動作に頼るものとする。
【0058】
さらに、図34はこの第2実施の形態におけるIPルータでの経路情報受信時の処理フローである。IPルータでの経路情報受信の契機は、上述の説明の通り、他IPルータにて回線の設定/解除が行われた場合、および他IPルータ上のルーティングプロトコルが定期的に経路情報を発行する場合が考えられる。
上記図33のフローチャートにおけるステップB5での処理により、ルーティング情報を配信して、ルーティング情報を受信すると(図34のステップC1)、図33に示すステップB6のテーブル更新の処理を行い(図34のステップC2)、アドレス解決プロトコルテーブルの更新を行う(図34のステップC3)。
【0059】
また、図35は通信回線解除に対する処理フローを示している。図12、図13に示すように、VSAT側およびHUB側の各IPルータ30,60は自局が回線を確立している衛星回線路に転送すべき通信データが無く、一定時間使用されなかった場合には、衛星回線を切断するための切断用のタイマ30c,60cを有している。
VSAT側のタイマは図12にIPルータ30のタイマ30cが示されており、HUB側のIPルータは図13において、IPルータ60のタイマ60cとして示されている。
【0060】
このタイマは、衛星回線の使用がある度に(図35のステップD1)再設定され(図35のステップD2)、図36に示すHUB側での通信回線解除に対する処理フローにおいて、タイマがタイムアウトした場合は(図36のステップE1)衛星回線が未使用状態になったと判断される(図36のステップE2)。
この場合、VSATおよびHUBはそれぞれのDAMA接続部よりDAMAコントローラ400に回線設定の解除および帯域の解放を通知する。
DAMAコントローラ400では、VSATおよびHUBの双方のDAMA接続部よりの回線解放通知を受信することにより、使用していた周波数帯域を解放し再利用に向けて管理する。
【0061】
このように、第2実施の形態では、DAMA機能により中心局側のモデムと衛星チャネルを再利用するようにしているから、使用モデム数とチャネル数をさらに軽減することができ、VSAT数をN(ただし1<N)、中心局のモデム数をM(ただし1<M、M=<N)の場合、必要モデム数および必要チャネル数はそれぞれ(M+N)個、(M+N)本で済む。
【0062】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、SCPC衛星通信におけるIPネットワークにおいて、衛星通信網のトポロジーを一つの中心局と複数のVSATが通信を行うスター型とし、各VSATよりのデータを、一旦発信元VSATに対向する中心局側IPルータに転送し、中心局側の地上LAN経由で宛先VSATに対向した中心局側の別IPルータに再転送し、その後、目的となるVSATに向けて再度衛星回線経由でデータを転送するとともに、DAMA機能を有するSCPC型VSAT網に適用し、中心局側および各VSATのDAMA機能により、中心局側モデムおよび衛星チャネルを再利用して、VSAT側のDAMA接続部もしくは中心局側のDAMA接続部からの要求に応じて、任意のVSATと任意の中心局モデムとの間に通信回線(通信帯域)の割り当ておよび解放を管理し、各VSATのモデムは中心局側の特定のモデムと固定的な回線確立はされておらず、転送すべきデータの有無に応じ、中心局が有するDAMAコントローラの仲介でダイナミックに中心局モデムの一つと通信回線が接続/切断されるようにしたので、中心局に用意されるモデム数以上のVSATネットワークを収容することができ、各VSAT配下の任意の端末がすべてのVSATは配下の任意の端末とメッシュ通電を行うことができるとともに、使用モデム数、およびチャネル数をさらに軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第1実施の形態の構成を示す部ロック図である。
【図2】この発明による第1実施の形態が適用されるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの構成説明図である。
【図3】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のIPルータ(RT#V1)が保有するルーティングテーブルの内容を示す説明図である。
【図4】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【図5】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のIPルータ(RT#H1)が保有するルーティングテーブルの内容を示す説明図である。
【図6】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【図7】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のIPルータ(RT#H2)が保有するルーティングテーブルの内容を示す説明図である。
【図8】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【図9】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#2のIPルータ(RT#V2)が保有するルーティングテーブルの内容を示す説明図である。
【図10】図2に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#2のアドレス解決テーブルの内容を示す説明図である。
【図11】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第2実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図12】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第2実施の形態に適用されるVSAT装置の構成を示すブロック図である。
【図13】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第2実施の形態に適用される中心局(HUB)側装置の構成を示すブロック図である。
【図14】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第2実施の形態に適用されるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの構成説明図である。
【図15】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のIPルータ(RT#V1)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図16】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のアドレス解決テーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図17】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のIPルータ(RT#H1)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図18】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のアドレス解決テーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図19】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のIPルータ(RT#H2)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図20】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のアドレス解決テーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図21】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#3のIPルータ(RT#V3)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図22】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#3のアドレス解決テーブル(通信回線確立前)の内容を示す説明図である。
【図23】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1から中心局HUBに対するDAMA回線設定の手順を示す説明図である。
【図24】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のIPルータ(RT#V1)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図25】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#1のアドレス解決テーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図26】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のIPルータ(RT#H1)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図27】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#1のアドレス解決テーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図28】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のIPルータ(RT#H2)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図29】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるHUB#2のアドレス解決テーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図30】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#3のIPルータ(RT#V3)が保有するルーティングテーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図31】図14に示すSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムにおけるVSAT#3のアドレス解決テーブル(通信回線確立後)の内容を示す説明図である。
【図32】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第2実施の形態の処理の流れに沿って示す各機器間のインターフェースを示す説明図である。
【図33】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第1および第2実施の形態における各IPルータのデータ受信時の処理フローを示すフローチャートである。
【図34】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの第1および第2実施の形態における各IPルータでの経路情報受信時の処理フローを示すフローチャートである。
【図35】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムの各VSAT側での通信回線解除に対する処理フローを示すフローチャートである。
【図36】この発明によるSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステムのHUB側での通信回線解除に対する処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
01〜03……CSC回線、1……中心局(HUB)、20,21〜2n……VSAT、30,31〜3n……VSATのIPルータ、30a……VSAT側のルーティングテーブル、30b……VSAT側のアドレス解決テーブル、30c……VSAT側のタイマ、40,41〜4n……VSATのモデム、50,51〜5n……中心局のモデム、60,61〜6n……中心局のIPルータ、60a……中心局側のルーティングテーブル、60b……アドレス解決テーブル、60c……中心局側のタイマ、7……中心局側のLAN、81〜8n……中心局の端末、91〜9n……VSAT配下のLAN、101〜10n,111〜11n、211〜21n……VSAT側の端末、310,311〜31n……中心局側のDAMA接続部、400……DAMAコントローラ、400a……CSC回線用モデム、400b……DAMA制御部、510、511〜51n……VSAT側のDAMA接続部。
Claims (13)
- 衛星通信網のトポロジーを一つの中心局と複数のVSATが通信を行うスター型とし、 上記中心局にVSAT数と同数のモデムと、同数のIPルータを設け、
上記各VSATにそれぞれ1チャネルのモデムと1つのIPルータを設け、
上記中心局にDAMAコントローラを設け、
上記各VSATおよび中心局の各モデムにDAMA接続部を設け、
中心局とVSAT間のCSC(Common Signaling Channel)を介してDAMA制御を行うことにより、上記VSAT−中心局間でダイナミックに通信回線の接続/切断を可能とする、
ことを特徴とするSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。 - 上記中心局のモデムと、上記DAMA接続部と、上記IPルータの数は、それぞれ同数ずつ設けられが、すべての上記VSATのモデム、DAMA接続部、IPルータの数よりそれぞれ少ないことを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局の上記DAMAコントローラは、CSC回線用モデムと、DAMA制御部から構成され、上記VSAT側のDAMA接続部もしくは上記中心局側のDAMA接続部からの要求により任意のVSATと中心局の任意のHUBのモデムとの間の通信回線の割り当てと解放を管理する機能を有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記各VSATのモデムは、上記中心局側の特定のモデムと固定的な回線確立はされておらず、転送すべきデータの有無に応じ、中心局が有する上記DAMAコントローラの仲介でダイナミックに上記中心局のモデムの1つと通信回線が接続/切断されることを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局のモデムは、上記DAMAコントローラによって管理され、シェアード構成とし、回線未使用状態の中心局のHUBのモデムの中から任意の中心局のHUBのモデムをDAMAコントローラが選択できる機構とすることを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局のHUB側のモデムの先に接続される各IPルータは、地上側の一本のLAN7に接続され、一つの地上ネットワークを形成していることを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記VSAT側の上記IPルータは、複数の端末を接続した地上側のLANに接続され、ローカルネットワークを形成することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記各VSATは、1チャネルのモデムと、1つのDAMA接続部と、一つのIPルータとを有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局のHUBは、1チャネルのモデムと、一つのDAMA接続部と、一つのIPルータとを有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局側のIPルータは、データの目的アドレスより次に転送すべきNEXTホップルータを検索するためのルーティングテーブルと、自身が所属するネーットワーク上の各機器のIPアドレスとMACアドレスの対応を示すアドレス解決テーブルとを有し、各データに対する転送先を検索して、地上側のLANもしくは衛星向きのモデム側に該当データを移送する機能を有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- VSAT側のIPルータは、データの目的アドレスより次に転送すべきNEXTホップルータを検索するためのルーティングテーブルと、自身が所属するネーットワーク上の各機器のIPアドレスとMACアドレスの対応を示すアドレス解決テーブルとを有し、各データに対する転送先を検索して、地上側のLANもしくは衛星向きのモデム側に該当データを移送する機能を有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記中心局側のIPルータは、自局が回線を確立している衛星回線路に転送すべき通信データが無く、一定時間使用されなかった場合には衛星回線を切断するために、回線未使用時間を測定する切断タイマを有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
- 上記VSAT側のIPルータは、自局が回線を確立している衛星回線路に転送すべき通信データが無く、一定時間使用されなかった場合には衛星回線を切断するために、回線未使用時間を測定する切断タイマ有することを特徴とする請求項1記載のSCPC衛星通信におけるIPネットワークシステム。
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