JP3743412B2 - 衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局と地上局との間で双方向に衛星通信を行う際の衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軌道上の通信衛星を介してゲートウェイ局と移動局との間で双方向に通信を行う方法として、シングルビーム方式とマルチビーム方式とがある。シングルビーム方式では１ビームで地上の広範囲をカバーするために地表面で実効放射電力が小さくなるが、１ビーム内で回線制御が可能である。これに対して、マルチビーム方式の場合には、実効放射電力を高くできるものの、各ビームごとに回線周波数が割り振られるため、移動局がビームエリア間を移動する際に回線の切り替えが必要となる。
【０００３】
このようなマルチビーム方式を利用した従来の衛星通信方法として、例えば特開平０９−２１４４１４号公報に記載されたものがある。該公報には、複数ビームの回線品質又はＧＰＳ位置情報に基づいて、移動局がビーム切替の必要性を判断し、ビーム切替が必要な場合には、移動局からビーム切替要求信号を通信衛星に対して送信するものが記載されている。より詳細には、受信レベル等の回線品質が低下したときに、予めＧＰＳ受信機等を用いて測定した移動局の移動方向に対応するビームへの切り替えを決定し、移動局からビーム切替要求信号を通信衛星に対して送信し、ビーム切替を行うものである。この方法によって、周辺ビームの回線評価用の新たな受信機が不要であるとともに、回線を短時間で切り替えることができ、通信をほとんど途切れさせないようにすることができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマルチビーム衛星通信は上記のような方法を用いているので、一時的な回線の劣化、例えばビルやトンネル等による遮蔽や周波数帯によっては気象条件の悪化のために、測定した受信信号強度等の回線品質が劣化しているような場合に、移動局が周辺ビームエリアに移動していなくても、回線切替を行うよう動作してしまうという問題点があった。これを回避するために、周辺ビームの回線の品質を別途の受信機を用いて測定し、周辺ビーム回線が良好かどうかを回線切替の基準とすることも考えられるが、この場合、別途の受信機が必要となり、移動局規模が大型化してしまうという問題点があった。また、ビーム切替時に、切替先ビームのキャリア周波数を引き込むまでの期間は受信信号に欠落が生じるという問題点もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局と地上局との間で双方向に衛星通信を行う際に、移動局のハードウェア規模の大型化を抑えることができ、また必要な移動局ビーム切替をより確実に行うことのできる衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る衛星通信方法は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は、在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して回線を切り替えるための切替要求パケットを送信し、この切替要求パケットに基づいて上記ゲートウェイ局から切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に上記移動局が通信回線を切り替えるものである。
【０００７】
請求項２の発明に係る衛星通信方法は、請求項１の発明に係る衛星通信方法において、上記移動局は上記切替要求パケットを送信した後にさらに上記移動局からの送信回線を切り替えるための切替指示パケットを上記ゲートウェイ局に対して送信するものである。
【０００８】
請求項３の発明に係るゲートウェイ局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの切替要求パケットを受信したときに、上記パケット送出部に対して、上記切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたものである。
【０００９】
請求項４の発明に係るゲートウェイ局は、請求項３の発明に係るゲートウェイ局において、上記回線切替制御部は、上記移動局が回線の品質を測定するための測定可情報パケットを周期的に送出するように上記パケット送出部に対して指示するものである。
【００１０】
請求項５の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定して、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の回線切替を行うものである。
【００１１】
請求項６の発明に係る移動局は、請求項５の発明に係る移動局において、上記回線切替制御部は、上記ゲートウェイ局から測定可情報パケットが送信されている期間中に、上記受信部に対して周辺の通信エリアの通信回線品質を測定するように指示し、この測定結果に基づいて回線切替を行うかどうか判定するものである。
【００１２】
請求項７の発明に係る衛星通信方法は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して切替指示パケットを送信し、この切替指示パケットに基づいて、上記ゲートウェイ局は、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えるとともに、上記移動局に対して切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に、上記移動局は、上記ゲートウェイ局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えるものである。
【００１３】
請求項８の発明に係るゲートウェイ局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える第１の切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの第２の切替指示パケットを受信したときに、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切替るとともに、上記パケット送出部に対して、上記第１の切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたものである。
【００１４】
請求項９の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される第１の切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する第２の切替指示パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記第１の切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記第１の切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うものである。
【００１５】
請求項１０の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部は、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて在圏する通信エリアを特定して回線切替を行うかどうかを判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局を図１〜図６によって説明する。図１は実施の形態１に係る衛星通信方法において、ゲートウェイ局から移動局への通信回線の構成を示す構成図である。図１において、１は通信衛星、２ａ、２ｂはそれぞれ通信衛星１からのマルチビームにより形成される通信エリア、３はゲートウェイ局、４は移動局である。また５ａ及び５ｂはゲートウェイ局３から通信衛星１へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ１、ｆ２）であり、６ａ及び６ｂは、それぞれ通信エリア２ａ及び２ｂに対応する通信衛星から送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ３、ｆ４）である。これらの関係は、通信回線５ａと通信回線６ａとが対に、通信回線５ｂと通信回線６ｂとが対になっている。なお、ゲートウェイ局３から通信衛星１への通信回線５ａに対して、通信衛星１から通信エリアへの通信回線６ａ、６ｂを対応付けるような場合もある（この場合、以下の通信回線５ｂを通信回線５ａと読みかえればよい）。
【００１７】
次に、図２は実施の形態１に係る衛星通信方法において、移動局からゲートウェイ局への通信回線の構成を示す構成図である。図２において、７ａ及び７ｂは、それぞれ通信エリア２ａ及び２ｂに対応し、移動局４から通信衛星１へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ５、ｆ６）であり、８ａ及び８ｂは通信衛星１からゲートウェイ局３へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ７、ｆ８）である。これらの関係は、通信回線７ａと通信回線８ａとが対に、通信回線７ｂと通信回線８ｂとが対になっている。
【００１８】
通信衛星１は、例えば、特定地域の概ね天頂方向に順次飛来する非静止型の通信衛星であり、この特定地域を包含する通信エリアに対してマルチビームを形成するものである。この通信衛星は、例えば３基の通信衛星群を形成し、各１基ずつ順次、特定地域の所定仰角範囲に８時間滞留して通信サービスを提供することによって、常時、通信を確保するものである。上記の所定仰角範囲とは、例えば仰角７０度〜９０度（天頂）のような仰角範囲をいうが、この仰角範囲は個々の通信衛星システムによって設定されるものである。また、通信衛星１のように概ね天頂方向に飛来する衛星は、例えば、周期２４時間、軌道傾斜角４５度、離心率０．１３９、アポジ高度４１６５０ｋｍ、ペリジ高度２９９３０ｋｍを軌道に有する楕円軌道衛星が挙げられる。図３は、このような軌道を航行する衛星の直下点が地表面上に描く軌跡の一例を示しており、準天頂衛星と呼ばれることがある。また、通信衛星の台数の多少は、それぞれの通信衛星システムにおいて設定されるものである。
【００１９】
図１又は図２において、ゲートウェイ局３は、それぞれネットワークを介してクライアントと通信リンクしており、通信衛星１を介して、移動局４と通信する。このような通信システムの利用形態としては、例えば、クライアントが放送事業者であり、移動局４が車載地上局（ＳＮＧ局：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ＮｅｗｓＧａｔｈｅｒｉｎｇ局）であり、車載地上局からの映像音声データを通信衛星１を介した後にゲートウェイ局３を経由して放送事業者に送信し、放送事業者から車載地上局に音声等のデータを伝送して双方向に通信するような形態がある。また、クライアントが病院であり、移動局４が救急車両であるような場合に、移動局である救急車両からの映像音声データを、通信衛星１を介した後にゲートウェイ局を経由して病院に送信し、病院から通信衛星１を介して救急車両に対して音声等のデータを伝送して双方向に通信するような形態等、様々な利用形態を考えることができる。
【００２０】
図４は、通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。図４において、９は音声や映像等のデータパケット、１０は測定可情報パケットであり、この測定可情報パケット１０を送信している期間内は、有意な映像や音声等のデータパケットは送信しておらず、移動局４は受信回線を切り替えて周辺ビームの回線品質を測定する。１１は切替指示パケットであり、この切替指示パケット１１をゲートウェイ局３（図４中、ＧＷ局と表記する。図７及び図８において同じ。）から送信している期間内に移動局４は受信回線を切り替える。１２は移動局４が受信回線の品質を評価した結果、ビーム切替を要するとした場合に、移動局４からゲートウェイ局３に対してビーム切替を要求する切替要求パケットである。１３は移動局４からゲートウェイ局３への送信回線を切り替える際に、移動局４からゲートウェイ局３に対してビーム切替を指示する切替指示パケットである。
【００２１】
ゲートウェイ局３は通信衛星１に対してデータパケットＰ１、Ｐ２を通信回線５ａにより送信する。通信衛星１はゲートウェイ局３からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットＰ１、Ｐ２を通信回線６ａにより送信する。移動局４は、通信エリア２ａに位置し、通信回線６ａによりデータパケットＰ１，Ｐ２を受信する。
【００２２】
次に、ゲートウェイ局３は、周期的に測定可パケット１０を連続して送信する。この測定可パケット１０は、そのパケットデータ中に、ゲートウェイ局３からの送信がデータパケット９でなく、移動局４が周辺ビームの回線品質の測定を行う期間にあるということを示す識別記号が含まれるものであればよい。この測定可パケット１０は通信回線５ａにより送信され、通信衛星１ａを経由して通信回線６ａにより移動局４へ送信される。移動局４は通信回線６ａにより測定可情報パケットを受信し、受信回線を周辺の通信エリア２ｂに対応する通信回線６ｂに切り替え、受信信号強度やビット誤り率等の回線品質を測定する。図４には、ゲートウェイ局３から通信回線５ｂに対しても測定可情報パケット１０を送信しており、移動局４は通信回線６ｂにおいて、これを受信することができる。この回線品質の測定により、通信回線６ｂの方の品質が良いとの事象、あるいは通信回線６ｂの品質が上昇し、通信回線６ａの品質が下降しているとの事象等によって、回線評価を行い通信回線を切り替えるかどうか判定する。なお、通信回線６ｂに測定可情報パケット１０を送信しているが、送信する内容は測定可情報パケット１０以外のデータパケット（例えば直前に送信したデータパケットＰ２）であっても良く、また送信する通信回線として、通信エリア２ｂにおいて共通の回線品質の測定用回線を設けても良く、この場合、移動局４は測定可情報データ１０を受信すると測定用回線に切り替えて受信することによって、周辺の通信エリアの通信回線の測定を行う。
【００２３】
地上局４において上記の回線品質の測定及び評価の結果、通信回線２ｂへの切り替えが必要であると判定した場合、移動局４は切替要求パケット１２をゲートウェイ局３へ送信する（通信回線７ａ）。この切替要求パケット１２には切替先の通信エリアや通信回線の情報を含める。この切替要求パケット１２を受信したゲートウェイ局３は、切替指示パケット１１を通信回線５ａ及び通信回線５ｂに連続して送信する。図４には、期間Ｔ中の前半は通信回線５ａに、後半は通信回線５ｂへ送信するものを記載したが、期間Ｔに亘って通信回線５ａ及び５ｂの双方へ送信するようにしてもよい。移動局４は、切替指示パケット１１を受信すると、そのパケット中の情報に基づき通信回線を切り替えを行うか、又は回線品質評価により切替先とした通信回線への切り替えを行う。即ち、地上局４は、通信回線６ａから通信回線６ｂ（周波数ｆ３）に切り替えて、次のデータパケットＰ４、Ｐ５を受信する。
【００２４】
一方、移動局４から送信を行う通信回線７ａの切替は次のように行う。移動局４は、上記のように受信回線の品質の測定及び評価を行い、切替要求パケット１２を送信しており、送信回線である通信回線７ａについても切替が必要となる。このとき、図４に示すように。移動局４は通信回線７ａにより切替指示パケット１３を送信し、送信回線を通信回線７ｂに切り替え、その後の送信を行う。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は受信回線を通信回線８ｂに切り替えて、その後の移動局４からのデータパケットを受信する。
【００２５】
なお、ゲートウェイ局３は切替指示パケット１１を通信回線５ａと通信回線５ｂの双方に送信するが、移動局４は通信回線６ｂへの切替後に切替指示パケット１１を受信することができる。移動局４は、通信回線の切替直後に切替指示パケット１１を受信した場合には、通信回線の切替期間中にデータパケットの受信欠落がなかったと判断し得る。また移動局４は、測定可情報パケット１０の受信の際に、在圏する通信エリアの通信回線及び周辺の通信エリアの通信回線の受信信号強度が所定のレベル以下である場合や、ビット誤り率が所定のレベル以上にある場合には、遮蔽等の障害により回線品質が劣化していると判定して、回線切替を行わないようにしてもよい。
【００２６】
次にゲートウェイ局の構成について説明する。図５はゲートウェイ局の構成を示す構成図である。図５において、１４は送信アンテナ、１５は受信アンテナである。１６はアンテナ１４を介して通信衛星と通信することによって移動局との間で通信を行う送信部、１７は送信部１６へ送信するデータパケットを送出するパケット送出部、１８は切替指示パケット１１及び測定可情報パケット１０を生成する切替制御パケット生成部である。１９は通信ネットワークとのインタフェースであり、２０は通信ネットワークからの通信データからデータパケットを生成するデータパケット生成部、２１はパケット送出待ちのデータパケットを一時的に蓄積するデータパケット蓄積部である。２２は通信衛星１を介して移動局４からの送信信号を受信する受信部、２３は受信した移動局４からの信号を通信ネットワークのプロトコルに合わせた伝送信号に変換する受信信号処理部である。また、２４は送信部１６及び受信部２２に通信回線の切替を指示する回線切替制御部である。
【００２７】
次にゲートウェイ局３の動作について図５により説明する。各クライアントからの通信データは通信ネットワークを介してネットワークＩ／Ｆ部１９に入力される。ネットワークＩ／Ｆ部１９は、入力された通信データを順次データパケット生成部２０へ出力する。データパケット生成部２０は、受取った通信データからデータパケットを生成して出力する。通信ネットワーク側でのパケット形式と、衛星通信側でのパケット形式が同じである場合には、データパケット生成部２０はスルー出力とすることもできる。また、データパケット生成部２０はストリーム系のデータ等に対して必要に応じてネットワークＩ／Ｆ部１９から入力された通信データを時間軸圧縮してデータパケットを生成する。パケット送出部１７には、データパケット生成部２０からのデータパケットと切替制御パケット生成部１８からの測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１が入力される。パケット送出部１７は、測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１が入力されている間は、それらのパケットを送信部１６へ出力し、データパケット生成部２０からのデータパケットをデータパケット蓄積部２１に出力する。また、パケット送出部１７は、測定可情報パケット１０及び切替指示パケット１１が入力されていない間は、データパケット生成部２０からのデータパケットを送信部１６へ出力するが、データパケット蓄積部２１にデータパケットが蓄積されている場合には、そのデータパケットを優先して送信部１６へ出力する。送信部１６はデータパケットを順次送信するが、測定可情報パケット１０及び切替指示パケット１１については連続して複数回送信する。また、図４において説明したように測定可情報パケット１０と切替指示パケット１１は通信回線５ａ及び５ｂに対して送信しており、切替指示パケット１１については、期間Ｔ中の前半を通信回線５ａへ、後半を通信回線５ｂに送信したり、期間Ｔに亘って双方に送信するようにしてもよい。この通信回線の切替は回線切替制御部２４において判断し、送信部１６へ、通信回線の切替指示を送るとともに、切替制御パケット生成部１８に対して測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１の生成と出力を指示する。回線切替制御部２４は、測定可情報パケット１０を周期的に生成し出力するようを指示する。一方、切替指示パケット１１については、受信信号処理部２３が受信して出力する切替要求パケット１２に基づいて、生成と出力を指示する。
【００２８】
また、ゲートウェイ局３は受信アンテナ１５を介して、移動局４からの送信信号を受信部２２により受信する。受信部２２はＲＦ信号を低周波変換して受信信号処理部２３に出力する。受信信号処理部２３は、低周波変換後の信号からデータパケット、切替要求パケット１２、切替指示パケット１３とを区別し、データパケットについてはネットワークＩ／Ｆ部１９へ、切替要求パケット１２及び切替指示パケット１３については回線切替制御部２４へ出力する。また、受信信号処理部２３は、ストリーム系のデータ等に対して必要に応じて時間軸伸長して再生しネットワークＩ／Ｆ部１９へ出力する。一方、回線切替制御部２４は、切替要求パケット１２を受信信号処理部２３から受け取ると、上記のように切替指示パケット１１の生成を切替制御パケット生成部１８に指示し、送信部１６に対して切替指示パケット１１の送信を指示する。また回線切替制御部２４は、切替指示パケット１３を受け取ると、通信回線の切替を受信部２２に指示する。
【００２９】
次に移動局４の構成について説明する。図６は移動局４の構成を示す構成図である。図６において、２５は切替要求パケット１２及び切替指示パケット１３を生成する切替制御パケット生成部である。２６は受信したゲートウェイ局３からの信号を通信ネットワークのプロトコルに合わせた伝送信号に変換する受信信号処理部であり、ストリーム系データ等について時間軸伸長処理も行う。２７は送信部１６及び受信部２２に通信回線の切替を指示する回線切替制御部である。２８は移動局３内の音声・映像データや、制御データを入出力する入出力Ｉ／Ｆ部である。図６において、図５と同一の符号を付した回路部は、図５のそれらと同一又は相当な回路部を示す。
【００３０】
地上局４の動作について、図６により説明する。受信部２２は通信回線６ａによりゲートウェイ局３からのデータパケットＰ１、Ｐ２を受信し、さらに測定可情報パケット１０を受信する。この測定可情報パケット１０は受信信号処理部２６において識別され、回線切替制御部２７へ出力される。回線切替制御部２７は、在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線に切り替えて受信するように受信部２２に対して指示する。受信部２２は、受信信号強度やビット誤り率等の回線品質を測定し、回線切替制御部２７へ出力する。回線切替制御部２７は、回線品質測定の結果に基づき通信回線を切り替えるかどうか判定する。切り替える場合には図４において説明したように、切替制御パケット生成部２５に対して切替要求パケット１２の生成と出力を指示し、送信部１６に対して切替要求パケット１２の出力を指示する。この切替要求パケット１２に対してゲートウェイ局３から切替指示パケット１１が送信され、これを受信部２２において受信する。この切替指示パケット１１は受信信号処理部２６において識別され、回線切替制御部２７へ出力される。回線切替制御部２７は、この切替指示パケット１１の受信に基づいて、受信部２２に対して通信回線６ｂへの切替を指示する。
【００３１】
次に移動局４における送信回線の切替動作について説明する。移動局４は、上記のように受信回線の品質の測定及び評価を行い、切替要求パケット１２を送信しており、送信回線である通信回線７ａについても切替が必要となる。このとき、回線切替制御部２７は切替制御パケット生成部２５に対して切替指示パケット１３の生成と出力を指示し、送信部１６に対して、通信回線７ａにより切替指示パケット１３を送信するよう指示する。この切替指示パケット１３送信後、送信部１６の回線を通信回線７ｂに切り替え、その後の送信を行う。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は受信回線を通信回線８ｂに切り替えて、その後の移動局４からのデータパケットを受信する。
【００３２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局について説明する。図７は実施の形態２に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。実施の形態１において、移動局４は切替要求パケット１２と切替指示パケット１３とを送信するものであるのに対し（図４参照）、実施の形態２に係る移動局４は切替要求パケット１２を省略し、切替指示パケット１３を送信するものである。図７において、図４と同一の符号を付した部分は、図７のそれらの部分と同一又は相当する部分を示す。
【００３３】
図７において、移動局４は回線測定の結果、回線切替が必要であると判定したとき、切替指示パケット１３をゲートウェイ局３へ送信する。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は、受信回線を通信回線８ａから通信回線８ｂに切り替え、さらに切替指示パケット１１を送信する。この切替指示パケット１１にする処理内容については実施の形態１に示したとおりである。移動局４は、上記のように切替指示パケット１３を送信した後、送信回線を通信回線７ａから通信回線７ｂに切り替え、その後のデータパケットの送信を行う。なお、これらの各局内での処理は、図５に示すゲートウェイ局３の回線切替制御部２４、及び図６に示す移動局４の回線切替制御部２７により行う。
【００３４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局について説明する。図８は実施の形態３に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。実施の形態１において、移動局４は測定可情報パケット１０を受信して、通信回線の品質測定を行い、回線切替の要否を判定したが、実施の形態２においては、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて在圏する通信エリアを特定し、回線切替の要否を判定する。この場合、図８に示すように測定可情報パケットの送信は省略され、回線切替が必要である場合には切替要求パケット１２を送信し、その後の移動局４及びゲートウェイ局３での処理内容は図４において説明したとおりである。また、移動局４及びゲートウェイ局３のそれぞれの構成は図５及び図６に示す構成と同様であるが、ゲートウェイ局３における測定可情報パケットの送信のための処理と、その測定可情報パケットを受信して移動局４が行う回線品質の測定処理は省略される。なお、移動局４は、ＧＰＳ衛星からの位置情報と、通信エリア（例えばエリア中央点の緯度・経度と、エリア半径などにより確定する）との位置関係により在圏エリアを特定することができる。
【００３５】
また、実施の形態２において切替要求パケット１２を省略する場合について説明したが、実施の形態３においても、同様に切替要求パケット１２を省略し、回線切替が必要であると判定した後に、切替指示パケット１３を送信するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項６に係る発明によれば、ゲートウェイ局から切替指示パケットが送信されている期間中に、移動局が受信する通信回線の切替を行うので、データパケットの受信欠落がなく、また、周辺エリアでの通信回線品質をもとに判定するので、回線切替後に確実に当該周辺エリアの通信回線の捕捉することができる。
【００３７】
この発明の請求項７乃至請求項９に係る発明によれば、移動局側受信回線の切替要求の際に移動局からゲートウェイ局に対して送信される切替指示パケットによって、移動局からのデータパケットを受信するゲートウェイ局側の受信回線の切替を行うので、回線切替の際の処理が短縮することができる。
【００３８】
この発明の請求項１０に係る発明によれば、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて移動局が在圏する通信エリアを特定するため、移動局側での周辺エリアの回線測定を省略するので、切替のための処理を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、ゲートウェイ局から移動局への通信回線の構成を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、移動局からゲートウェイ局への通信回線の構成を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る衛星放送方法における、通信衛星が地表面上に描く軌跡の一例を示す模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係るゲートウェイ局の構成を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 通信衛星
２ａ、２ｂ 通信エリア
３ ゲートウェイ局
４ 移動局
５ａ、５ｂ 通信回線
６ａ、６ｂ 通信回線
７ａ、７ｂ 通信回線
８ａ、８ｂ 通信回線
９ データパケット
１０ 測定可情報パケット
１１ 切替指示パケット
１２ 切替要求パケット
１３ 切替指示パケット
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ 送信部
１７ パケット送出部
１８ 切替制御パケット生成部
２０ データパケット生成部
２１ データパケット蓄積部
２２ 受信部
２３ 受信信号処理部
２４ 回線切替制御部
２５ 切替制御パケット生成部
２６ 受信信号処理部
２７ 回線切替制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局と地上局との間で双方向に衛星通信を行う際の衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軌道上の通信衛星を介してゲートウェイ局と移動局との間で双方向に通信を行う方法として、シングルビーム方式とマルチビーム方式とがある。シングルビーム方式では１ビームで地上の広範囲をカバーするために地表面で実効放射電力が小さくなるが、１ビーム内で回線制御が可能である。これに対して、マルチビーム方式の場合には、実効放射電力を高くできるものの、各ビームごとに回線周波数が割り振られるため、移動局がビームエリア間を移動する際に回線の切り替えが必要となる。
【０００３】
このようなマルチビーム方式を利用した従来の衛星通信方法として、例えば特開平０９−２１４４１４号公報に記載されたものがある。該公報には、複数ビームの回線品質又はＧＰＳ位置情報に基づいて、移動局がビーム切替の必要性を判断し、ビーム切替が必要な場合には、移動局からビーム切替要求信号を通信衛星に対して送信するものが記載されている。より詳細には、受信レベル等の回線品質が低下したときに、予めＧＰＳ受信機等を用いて測定した移動局の移動方向に対応するビームへの切り替えを決定し、移動局からビーム切替要求信号を通信衛星に対して送信し、ビーム切替を行うものである。この方法によって、周辺ビームの回線評価用の新たな受信機が不要であるとともに、回線を短時間で切り替えることができ、通信をほとんど途切れさせないようにすることができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマルチビーム衛星通信は上記のような方法を用いているので、一時的な回線の劣化、例えばビルやトンネル等による遮蔽や周波数帯によっては気象条件の悪化のために、測定した受信信号強度等の回線品質が劣化しているような場合に、移動局が周辺ビームエリアに移動していなくても、回線切替を行うよう動作してしまうという問題点があった。これを回避するために、周辺ビームの回線の品質を別途の受信機を用いて測定し、周辺ビーム回線が良好かどうかを回線切替の基準とすることも考えられるが、この場合、別途の受信機が必要となり、移動局規模が大型化してしまうという問題点があった。また、ビーム切替時に、切替先ビームのキャリア周波数を引き込むまでの期間は受信信号に欠落が生じるという問題点もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局と地上局との間で双方向に衛星通信を行う際に、移動局のハードウェア規模の大型化を抑えることができ、また必要な移動局ビーム切替をより確実に行うことのできる衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る衛星通信方法は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は、在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して回線を切り替えるための切替要求パケットを送信し、この切替要求パケットに基づいて上記ゲートウェイ局から切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に上記移動局が通信回線を切り替えるものである。
【０００７】
請求項２の発明に係る衛星通信方法は、請求項１の発明に係る衛星通信方法において、上記移動局は上記切替要求パケットを送信した後にさらに上記移動局からの送信回線を切り替えるための切替指示パケットを上記ゲートウェイ局に対して送信するものである。
【０００８】
請求項３の発明に係るゲートウェイ局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの切替要求パケットを受信したときに、上記パケット送出部に対して、上記切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたものである。
【０００９】
請求項４の発明に係るゲートウェイ局は、請求項３の発明に係るゲートウェイ局において、上記回線切替制御部は、上記移動局が回線の品質を測定するための測定可情報パケットを周期的に送出するように上記パケット送出部に対して指示するものである。
【００１０】
請求項５の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定して、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の回線切替を行うものである。
【００１１】
請求項６の発明に係る移動局は、請求項５の発明に係る移動局において、上記回線切替制御部は、上記ゲートウェイ局から測定可情報パケットが送信されている期間中に、上記受信部に対して周辺の通信エリアの通信回線品質を測定するように指示し、この測定結果に基づいて回線切替を行うかどうか判定するものである。
【００１２】
請求項７の発明に係る衛星通信方法は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して切替指示パケットを送信し、この切替指示パケットに基づいて、上記ゲートウェイ局は、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えるとともに、上記移動局に対して切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に、上記移動局は、上記ゲートウェイ局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えるものである。
【００１３】
請求項８の発明に係るゲートウェイ局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える第１の切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの第２の切替指示パケットを受信したときに、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切替るとともに、上記パケット送出部に対して、上記第１の切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたものである。
【００１４】
請求項９の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される第１の切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する第２の切替指示パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記第１の切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記第１の切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うものである。
【００１５】
請求項１０の発明に係る移動局は、地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部は、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて在圏する通信エリアを特定して回線切替を行うかどうかを判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局を図１〜図６によって説明する。図１は実施の形態１に係る衛星通信方法において、ゲートウェイ局から移動局への通信回線の構成を示す構成図である。図１において、１は通信衛星、２ａ、２ｂはそれぞれ通信衛星１からのマルチビームにより形成される通信エリア、３はゲートウェイ局、４は移動局である。また５ａ及び５ｂはゲートウェイ局３から通信衛星１へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ１、ｆ２）であり、６ａ及び６ｂは、それぞれ通信エリア２ａ及び２ｂに対応する通信衛星から送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ３、ｆ４）である。これらの関係は、通信回線５ａと通信回線６ａとが対に、通信回線５ｂと通信回線６ｂとが対になっている。なお、ゲートウェイ局３から通信衛星１への通信回線５ａに対して、通信衛星１から通信エリアへの通信回線６ａ、６ｂを対応付けるような場合もある（この場合、以下の通信回線５ｂを通信回線５ａと読みかえればよい）。
【００１７】
次に、図２は実施の形態１に係る衛星通信方法において、移動局からゲートウェイ局への通信回線の構成を示す構成図である。図２において、７ａ及び７ｂは、それぞれ通信エリア２ａ及び２ｂに対応し、移動局４から通信衛星１へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ５、ｆ６）であり、８ａ及び８ｂは通信衛星１からゲートウェイ局３へ送信する通信回線（それぞれキャリア周波数ｆ７、ｆ８）である。これらの関係は、通信回線７ａと通信回線８ａとが対に、通信回線７ｂと通信回線８ｂとが対になっている。
【００１８】
通信衛星１は、例えば、特定地域の概ね天頂方向に順次飛来する非静止型の通信衛星であり、この特定地域を包含する通信エリアに対してマルチビームを形成するものである。この通信衛星は、例えば３基の通信衛星群を形成し、各１基ずつ順次、特定地域の所定仰角範囲に８時間滞留して通信サービスを提供することによって、常時、通信を確保するものである。上記の所定仰角範囲とは、例えば仰角７０度〜９０度（天頂）のような仰角範囲をいうが、この仰角範囲は個々の通信衛星システムによって設定されるものである。また、通信衛星１のように概ね天頂方向に飛来する衛星は、例えば、周期２４時間、軌道傾斜角４５度、離心率０．１３９、アポジ高度４１６５０ｋｍ、ペリジ高度２９９３０ｋｍを軌道に有する楕円軌道衛星が挙げられる。図３は、このような軌道を航行する衛星の直下点が地表面上に描く軌跡の一例を示しており、準天頂衛星と呼ばれることがある。また、通信衛星の台数の多少は、それぞれの通信衛星システムにおいて設定されるものである。
【００１９】
図１又は図２において、ゲートウェイ局３は、それぞれネットワークを介してクライアントと通信リンクしており、通信衛星１を介して、移動局４と通信する。このような通信システムの利用形態としては、例えば、クライアントが放送事業者であり、移動局４が車載地上局（ＳＮＧ局：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ＮｅｗｓＧａｔｈｅｒｉｎｇ局）であり、車載地上局からの映像音声データを通信衛星１を介した後にゲートウェイ局３を経由して放送事業者に送信し、放送事業者から車載地上局に音声等のデータを伝送して双方向に通信するような形態がある。また、クライアントが病院であり、移動局４が救急車両であるような場合に、移動局である救急車両からの映像音声データを、通信衛星１を介した後にゲートウェイ局を経由して病院に送信し、病院から通信衛星１を介して救急車両に対して音声等のデータを伝送して双方向に通信するような形態等、様々な利用形態を考えることができる。
【００２０】
図４は、通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。図４において、９は音声や映像等のデータパケット、１０は測定可情報パケットであり、この測定可情報パケット１０を送信している期間内は、有意な映像や音声等のデータパケットは送信しておらず、移動局４は受信回線を切り替えて周辺ビームの回線品質を測定する。１１は切替指示パケットであり、この切替指示パケット１１をゲートウェイ局３（図４中、ＧＷ局と表記する。図７及び図８において同じ。）から送信している期間内に移動局４は受信回線を切り替える。１２は移動局４が受信回線の品質を評価した結果、ビーム切替を要するとした場合に、移動局４からゲートウェイ局３に対してビーム切替を要求する切替要求パケットである。１３は移動局４からゲートウェイ局３への送信回線を切り替える際に、移動局４からゲートウェイ局３に対してビーム切替を指示する切替指示パケットである。
【００２１】
ゲートウェイ局３は通信衛星１に対してデータパケットＰ１、Ｐ２を通信回線５ａにより送信する。通信衛星１はゲートウェイ局３からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットＰ１、Ｐ２を通信回線６ａにより送信する。移動局４は、通信エリア２ａに位置し、通信回線６ａによりデータパケットＰ１，Ｐ２を受信する。
【００２２】
次に、ゲートウェイ局３は、周期的に測定可パケット１０を連続して送信する。この測定可パケット１０は、そのパケットデータ中に、ゲートウェイ局３からの送信がデータパケット９でなく、移動局４が周辺ビームの回線品質の測定を行う期間にあるということを示す識別記号が含まれるものであればよい。この測定可パケット１０は通信回線５ａにより送信され、通信衛星１ａを経由して通信回線６ａにより移動局４へ送信される。移動局４は通信回線６ａにより測定可情報パケットを受信し、受信回線を周辺の通信エリア２ｂに対応する通信回線６ｂに切り替え、受信信号強度やビット誤り率等の回線品質を測定する。図４には、ゲートウェイ局３から通信回線５ｂに対しても測定可情報パケット１０を送信しており、移動局４は通信回線６ｂにおいて、これを受信することができる。この回線品質の測定により、通信回線６ｂの方の品質が良いとの事象、あるいは通信回線６ｂの品質が上昇し、通信回線６ａの品質が下降しているとの事象等によって、回線評価を行い通信回線を切り替えるかどうか判定する。なお、通信回線６ｂに測定可情報パケット１０を送信しているが、送信する内容は測定可情報パケット１０以外のデータパケット（例えば直前に送信したデータパケットＰ２）であっても良く、また送信する通信回線として、通信エリア２ｂにおいて共通の回線品質の測定用回線を設けても良く、この場合、移動局４は測定可情報データ１０を受信すると測定用回線に切り替えて受信することによって、周辺の通信エリアの通信回線の測定を行う。
【００２３】
地上局４において上記の回線品質の測定及び評価の結果、通信回線２ｂへの切り替えが必要であると判定した場合、移動局４は切替要求パケット１２をゲートウェイ局３へ送信する（通信回線７ａ）。この切替要求パケット１２には切替先の通信エリアや通信回線の情報を含める。この切替要求パケット１２を受信したゲートウェイ局３は、切替指示パケット１１を通信回線５ａ及び通信回線５ｂに連続して送信する。図４には、期間Ｔ中の前半は通信回線５ａに、後半は通信回線５ｂへ送信するものを記載したが、期間Ｔに亘って通信回線５ａ及び５ｂの双方へ送信するようにしてもよい。移動局４は、切替指示パケット１１を受信すると、そのパケット中の情報に基づき通信回線を切り替えを行うか、又は回線品質評価により切替先とした通信回線への切り替えを行う。即ち、地上局４は、通信回線６ａから通信回線６ｂ（周波数ｆ３）に切り替えて、次のデータパケットＰ４、Ｐ５を受信する。
【００２４】
一方、移動局４から送信を行う通信回線７ａの切替は次のように行う。移動局４は、上記のように受信回線の品質の測定及び評価を行い、切替要求パケット１２を送信しており、送信回線である通信回線７ａについても切替が必要となる。このとき、図４に示すように。移動局４は通信回線７ａにより切替指示パケット１３を送信し、送信回線を通信回線７ｂに切り替え、その後の送信を行う。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は受信回線を通信回線８ｂに切り替えて、その後の移動局４からのデータパケットを受信する。
【００２５】
なお、ゲートウェイ局３は切替指示パケット１１を通信回線５ａと通信回線５ｂの双方に送信するが、移動局４は通信回線６ｂへの切替後に切替指示パケット１１を受信することができる。移動局４は、通信回線の切替直後に切替指示パケット１１を受信した場合には、通信回線の切替期間中にデータパケットの受信欠落がなかったと判断し得る。また移動局４は、測定可情報パケット１０の受信の際に、在圏する通信エリアの通信回線及び周辺の通信エリアの通信回線の受信信号強度が所定のレベル以下である場合や、ビット誤り率が所定のレベル以上にある場合には、遮蔽等の障害により回線品質が劣化していると判定して、回線切替を行わないようにしてもよい。
【００２６】
次にゲートウェイ局の構成について説明する。図５はゲートウェイ局の構成を示す構成図である。図５において、１４は送信アンテナ、１５は受信アンテナである。１６はアンテナ１４を介して通信衛星と通信することによって移動局との間で通信を行う送信部、１７は送信部１６へ送信するデータパケットを送出するパケット送出部、１８は切替指示パケット１１及び測定可情報パケット１０を生成する切替制御パケット生成部である。１９は通信ネットワークとのインタフェースであり、２０は通信ネットワークからの通信データからデータパケットを生成するデータパケット生成部、２１はパケット送出待ちのデータパケットを一時的に蓄積するデータパケット蓄積部である。２２は通信衛星１を介して移動局４からの送信信号を受信する受信部、２３は受信した移動局４からの信号を通信ネットワークのプロトコルに合わせた伝送信号に変換する受信信号処理部である。また、２４は送信部１６及び受信部２２に通信回線の切替を指示する回線切替制御部である。
【００２７】
次にゲートウェイ局３の動作について図５により説明する。各クライアントからの通信データは通信ネットワークを介してネットワークＩ／Ｆ部１９に入力される。ネットワークＩ／Ｆ部１９は、入力された通信データを順次データパケット生成部２０へ出力する。データパケット生成部２０は、受取った通信データからデータパケットを生成して出力する。通信ネットワーク側でのパケット形式と、衛星通信側でのパケット形式が同じである場合には、データパケット生成部２０はスルー出力とすることもできる。また、データパケット生成部２０はストリーム系のデータ等に対して必要に応じてネットワークＩ／Ｆ部１９から入力された通信データを時間軸圧縮してデータパケットを生成する。パケット送出部１７には、データパケット生成部２０からのデータパケットと切替制御パケット生成部１８からの測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１が入力される。パケット送出部１７は、測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１が入力されている間は、それらのパケットを送信部１６へ出力し、データパケット生成部２０からのデータパケットをデータパケット蓄積部２１に出力する。また、パケット送出部１７は、測定可情報パケット１０及び切替指示パケット１１が入力されていない間は、データパケット生成部２０からのデータパケットを送信部１６へ出力するが、データパケット蓄積部２１にデータパケットが蓄積されている場合には、そのデータパケットを優先して送信部１６へ出力する。送信部１６はデータパケットを順次送信するが、測定可情報パケット１０及び切替指示パケット１１については連続して複数回送信する。また、図４において説明したように測定可情報パケット１０と切替指示パケット１１は通信回線５ａ及び５ｂに対して送信しており、切替指示パケット１１については、期間Ｔ中の前半を通信回線５ａへ、後半を通信回線５ｂに送信したり、期間Ｔに亘って双方に送信するようにしてもよい。この通信回線の切替は回線切替制御部２４において判断し、送信部１６へ、通信回線の切替指示を送るとともに、切替制御パケット生成部１８に対して測定可情報パケット１０又は切替指示パケット１１の生成と出力を指示する。回線切替制御部２４は、測定可情報パケット１０を周期的に生成し出力するようを指示する。一方、切替指示パケット１１については、受信信号処理部２３が受信して出力する切替要求パケット１２に基づいて、生成と出力を指示する。
【００２８】
また、ゲートウェイ局３は受信アンテナ１５を介して、移動局４からの送信信号を受信部２２により受信する。受信部２２はＲＦ信号を低周波変換して受信信号処理部２３に出力する。受信信号処理部２３は、低周波変換後の信号からデータパケット、切替要求パケット１２、切替指示パケット１３とを区別し、データパケットについてはネットワークＩ／Ｆ部１９へ、切替要求パケット１２及び切替指示パケット１３については回線切替制御部２４へ出力する。また、受信信号処理部２３は、ストリーム系のデータ等に対して必要に応じて時間軸伸長して再生しネットワークＩ／Ｆ部１９へ出力する。一方、回線切替制御部２４は、切替要求パケット１２を受信信号処理部２３から受け取ると、上記のように切替指示パケット１１の生成を切替制御パケット生成部１８に指示し、送信部１６に対して切替指示パケット１１の送信を指示する。また回線切替制御部２４は、切替指示パケット１３を受け取ると、通信回線の切替を受信部２２に指示する。
【００２９】
次に移動局４の構成について説明する。図６は移動局４の構成を示す構成図である。図６において、２５は切替要求パケット１２及び切替指示パケット１３を生成する切替制御パケット生成部である。２６は受信したゲートウェイ局３からの信号を通信ネットワークのプロトコルに合わせた伝送信号に変換する受信信号処理部であり、ストリーム系データ等について時間軸伸長処理も行う。２７は送信部１６及び受信部２２に通信回線の切替を指示する回線切替制御部である。２８は移動局３内の音声・映像データや、制御データを入出力する入出力Ｉ／Ｆ部である。図６において、図５と同一の符号を付した回路部は、図５のそれらと同一又は相当な回路部を示す。
【００３０】
地上局４の動作について、図６により説明する。受信部２２は通信回線６ａによりゲートウェイ局３からのデータパケットＰ１、Ｐ２を受信し、さらに測定可情報パケット１０を受信する。この測定可情報パケット１０は受信信号処理部２６において識別され、回線切替制御部２７へ出力される。回線切替制御部２７は、在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線に切り替えて受信するように受信部２２に対して指示する。受信部２２は、受信信号強度やビット誤り率等の回線品質を測定し、回線切替制御部２７へ出力する。回線切替制御部２７は、回線品質測定の結果に基づき通信回線を切り替えるかどうか判定する。切り替える場合には図４において説明したように、切替制御パケット生成部２５に対して切替要求パケット１２の生成と出力を指示し、送信部１６に対して切替要求パケット１２の出力を指示する。この切替要求パケット１２に対してゲートウェイ局３から切替指示パケット１１が送信され、これを受信部２２において受信する。この切替指示パケット１１は受信信号処理部２６において識別され、回線切替制御部２７へ出力される。回線切替制御部２７は、この切替指示パケット１１の受信に基づいて、受信部２２に対して通信回線６ｂへの切替を指示する。
【００３１】
次に移動局４における送信回線の切替動作について説明する。移動局４は、上記のように受信回線の品質の測定及び評価を行い、切替要求パケット１２を送信しており、送信回線である通信回線７ａについても切替が必要となる。このとき、回線切替制御部２７は切替制御パケット生成部２５に対して切替指示パケット１３の生成と出力を指示し、送信部１６に対して、通信回線７ａにより切替指示パケット１３を送信するよう指示する。この切替指示パケット１３送信後、送信部１６の回線を通信回線７ｂに切り替え、その後の送信を行う。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は受信回線を通信回線８ｂに切り替えて、その後の移動局４からのデータパケットを受信する。
【００３２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局について説明する。図７は実施の形態２に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。実施の形態１において、移動局４は切替要求パケット１２と切替指示パケット１３とを送信するものであるのに対し（図４参照）、実施の形態２に係る移動局４は切替要求パケット１２を省略し、切替指示パケット１３を送信するものである。図７において、図４と同一の符号を付した部分は、図７のそれらの部分と同一又は相当する部分を示す。
【００３３】
図７において、移動局４は回線測定の結果、回線切替が必要であると判定したとき、切替指示パケット１３をゲートウェイ局３へ送信する。この切替指示パケット１３を受信したゲートウェイ局３は、受信回線を通信回線８ａから通信回線８ｂに切り替え、さらに切替指示パケット１１を送信する。この切替指示パケット１１にする処理内容については実施の形態１に示したとおりである。移動局４は、上記のように切替指示パケット１３を送信した後、送信回線を通信回線７ａから通信回線７ｂに切り替え、その後のデータパケットの送信を行う。なお、これらの各局内での処理は、図５に示すゲートウェイ局３の回線切替制御部２４、及び図６に示す移動局４の回線切替制御部２７により行う。
【００３４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法、その方法に用いる移動局及びゲートウェイ局について説明する。図８は実施の形態３に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。実施の形態１において、移動局４は測定可情報パケット１０を受信して、通信回線の品質測定を行い、回線切替の要否を判定したが、実施の形態２においては、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて在圏する通信エリアを特定し、回線切替の要否を判定する。この場合、図８に示すように測定可情報パケットの送信は省略され、回線切替が必要である場合には切替要求パケット１２を送信し、その後の移動局４及びゲートウェイ局３での処理内容は図４において説明したとおりである。また、移動局４及びゲートウェイ局３のそれぞれの構成は図５及び図６に示す構成と同様であるが、ゲートウェイ局３における測定可情報パケットの送信のための処理と、その測定可情報パケットを受信して移動局４が行う回線品質の測定処理は省略される。なお、移動局４は、ＧＰＳ衛星からの位置情報と、通信エリア（例えばエリア中央点の緯度・経度と、エリア半径などにより確定する）との位置関係により在圏エリアを特定することができる。
【００３５】
また、実施の形態２において切替要求パケット１２を省略する場合について説明したが、実施の形態３においても、同様に切替要求パケット１２を省略し、回線切替が必要であると判定した後に、切替指示パケット１３を送信するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項６に係る発明によれば、ゲートウェイ局から切替指示パケットが送信されている期間中に、移動局が受信する通信回線の切替を行うので、データパケットの受信欠落がなく、また、周辺エリアでの通信回線品質をもとに判定するので、回線切替後に確実に当該周辺エリアの通信回線の捕捉することができる。
【００３７】
この発明の請求項７乃至請求項９に係る発明によれば、移動局側受信回線の切替要求の際に移動局からゲートウェイ局に対して送信される切替指示パケットによって、移動局からのデータパケットを受信するゲートウェイ局側の受信回線の切替を行うので、回線切替の際の処理が短縮することができる。
【００３８】
この発明の請求項１０に係る発明によれば、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて移動局が在圏する通信エリアを特定するため、移動局側での周辺エリアの回線測定を省略するので、切替のための処理を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、ゲートウェイ局から移動局への通信回線の構成を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、移動局からゲートウェイ局への通信回線の構成を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る衛星放送方法における、通信衛星が地表面上に描く軌跡の一例を示す模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において、通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係るゲートウェイ局の構成を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法における通信回線の切替の際の送受信内容を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 通信衛星
２ａ、２ｂ 通信エリア
３ ゲートウェイ局
４ 移動局
５ａ、５ｂ 通信回線
６ａ、６ｂ 通信回線
７ａ、７ｂ 通信回線
８ａ、８ｂ 通信回線
９ データパケット
１０ 測定可情報パケット
１１ 切替指示パケット
１２ 切替要求パケット
１３ 切替指示パケット
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ 送信部
１７ パケット送出部
１８ 切替制御パケット生成部
２０ データパケット生成部
２１ データパケット蓄積部
２２ 受信部
２３ 受信信号処理部
２４ 回線切替制御部
２５ 切替制御パケット生成部
２６ 受信信号処理部
２７ 回線切替制御部
Claims (10)
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は、在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して回線を切り替えるための切替要求パケットを送信し、この切替要求パケットに基づいて上記ゲートウェイ局から切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に上記移動局が通信回線を切り替えることを特徴とする衛星通信方法。
- 上記移動局は上記切替要求パケットを送信した後にさらに上記移動局からの送信回線を切り替えるための切替指示パケットを上記ゲートウェイ局に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の衛星通信方法。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの切替要求パケットを受信したときに、上記パケット送出部に対して、上記切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたことを特徴とするゲートウェイ局。
- 上記回線切替制御部は、上記移動局が回線の品質を測定するための測定可情報パケットを周期的に送出するように上記パケット送出部に対して指示することを特徴とする請求項３に記載のゲートウェイ局。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定して、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の回線切替を行うことを特徴とする移動局。
- 上記回線切替制御部は、上記ゲートウェイ局から測定可情報パケットが送信されている期間中に、上記受信部に対して周辺の通信エリアの通信回線品質を測定するように指示し、この測定結果に基づいて回線切替を行うかどうか判定することを特徴とする請求項５に記載の移動局。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と移動局との間で通信を行う衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局から上記移動局に対して測定可情報パケットを送信し、この測定可情報パケットを受信した上記移動局は在圏する通信エリアの周辺エリアの通信回線を受信して品質を測定し、この測定結果に基づいて、上記移動局から上記ゲートウェイ局に対して切替指示パケットを送信し、この切替指示パケットに基づいて、上記ゲートウェイ局は、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えるとともに、上記移動局に対して切替指示パケットを連続して送信し、この切替指示パケットの連送中に、上記移動局は、上記ゲートウェイ局からのデータパケットを受信する受信回線を切り替えることを特徴とする衛星通信方法。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介して移動局と通信を行う送信部と、入力されたコンテンツデータからデータパケットを生成するデータパケット生成部と、このデータパケット生成部により生成したデータパケット、又は連続した切替指示パケットであって、その連送中に上記移動局が通信回線を切り替える第１の切替指示パケットを上記送信部に送出するパケット送出部と、上記移動局からの第２の切替指示パケットを受信したときに、上記移動局からのデータパケットを受信する受信回線を切替るとともに、上記パケット送出部に対して、上記第１の切替指示パケットの送出を指示する回線切替制御部とを備えたことを特徴とするゲートウェイ局。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される第１の切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部が回線切替を行うと判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する第２の切替指示パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記第１の切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記第１の切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うことを特徴とする移動局。
- 地上にマルチビームを形成する通信衛星を介してゲートウェイ局から送信されるデータパケットの受信を行う受信部と、この受信部により受信した信号からコンテンツデータを再生出力するとともに、上記ゲートウェイ局から連続して送信される切替指示パケットを検知する受信信号処理部と、在圏する通信エリアから周辺の通信エリアへの移動に基づく回線切替の制御を行う回線切替制御部とを備え、上記回線切替制御部は、ＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて在圏する通信エリアを特定して回線切替を行うかどうかを判定し、上記ゲートウェイ局に対して送信する切替要求パケットに対して、上記ゲートウェイ局から送信される上記切替指示パケットを上記受信部により受信し、上記切替指示パケットが送信されている期間中に上記受信部の受信回線の切替を行うことを特徴とする移動局。
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