JP4238404B2 - 通信方法及び通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星を利用して受信基地局に設置されたルータやホストなどの通信を実現するために、ルータからのデータを処理するための通信方法及び通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術においては、衛星通信は一方向の通信であるとみなされており、アプリケーションや通信プロトコルは衛星ネットワークの一方向性のトポロジを考慮して設計されていた。しかしながら、インターネットの普及に伴い、衛星回線にインターネット用のデータ（IP datagram ）を流す試みが行われるようになってきた。ここで、インターネット上のアプリケーションは、通常のイーサネットやFDDI（Fiber Distributed Data Interface）などの双方向通信メディアのみを考慮してきたため、衛星回線のような一方向のトポロジを意識せずに設計されているということが問題になってきた。そのため、衛星環境下においてインターネットで使用されているアプリケーションを使用すると通信がうまく行えないなどの問題が発生する。
【０００３】
特にルータが衛星回線に接続される場合は、問題が発生する。これは、現在のルータで動作している経路制御プログラムは、そのルータが接続されている回線が双方向の通信媒体であるということ前提に設計されているため、あるルータが送信したデータは、回線に接続された隣接のルータに必ず届かなければならない。しかしながら、衛星を利用した場合においては、送信側から受信側に対しては、衛星回線を経由してデータを送ることはできるが、受信側から衛星回線を経由してデータを送信側に対して送信することはできない。ルータは、衛星回線を経由して双方向に通信できない場合には、衛星回線を利用した通信が正しく行えなくなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように衛星などの一方向の通信媒体を利用した場合、経路制御プログラムが動作するルータやノードの通信において問題が発生することがある。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、衛星などの一方向の通信回線を利用した通信環境下において経路制御プログラムが動作するルータやノードが衛星回線を経由して仮想的に双方向に送受信の通信を行うような通信方法及び通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、衛星回線を双方向の通信回線としてみせかけるための通信手段を利用した送信器と受信器とを衛星回線で接続するとともに、前記送信器，前記受信器をそれぞれ第１のルータ，第２のルータを経由して地上回線で接続し、前記第２のルータから前記第１のルータにパケットを送る場合に、
前記第２のルータが、前記受信器に前記パケットを送るステップと、
前記受信器が、パケットを受信した場合に次に転送するルータの MAC アドレスを記憶しておき、前記第２のルータから受信した前記パケットに前記記憶した MAC アドレスを付加して前記第２のルータに送るステップと、
前記第２のルータが、前記受信器から送られた前記パケットを前記地上回線で前記送信器に送るステップと、
前記送信器が、前記パケットを前記第１のルータに送るステップと
を有する、衛星回線を利用したインターネットの通信方法である。
【０００７】
また本発明は、衛星回線を双方向の通信回線としてみせかけるための通信手段を利用した送信器と受信器とが衛星回線で接続されるとともに、前記送信器，前記受信器がそれぞれ第１のルータ，第２のルータを経由して地上回線で接続されており、
前記受信器は、
パケットを受信した場合に次に転送するルータの MAC アドレスを記憶し、前記第２のルータから前記第１のルータ宛のパケットを受信した場合に、前記パケットに前記記憶した MAC アドレスを付加して前記第２のルータに送る手段
を備えた、衛星回線を利用したインターネットの通信装置である。
【００１１】
これらの処理を行うことで、一方向の特性を持つ衛星回線をインターネット上の１つの通信媒体として意識することなく利用することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下では、本発明の好適な実施の形態として受信装置について説明する。
【００１３】
まず、本実施の形態としてのネットワークのトポロジについて説明する。図１に示すように、通信媒体は、衛星回線１７と地上回線１８から構成される。このネットワークに送信器（Feed）１１と受信器（Receiver）１２，１３と、地上回線のパケット中継を行うルータ（Router）１４，１５，１６が接続される。送信器１１と受信器１２，１３は衛星回線１７で接続されており、この衛星回線は送信器１１からの一方向通信のみが行える。また、送信器１１と受信器１２，１３は、ルータ１３，１４，１５を経由した地上回線１５で接続されており、少なくとも受信器１２，１３側から送信器１１側への通信（又は双方向の通信）が行える。
【００１４】
衛星回線と地上回線が混在する場合には、衛星が一方向の回線であるためにルータ１５で動作する経路制御プログラムが正しく動作しなくなることを上述した。そこで衛星回線を双方向の通信にみせかけるための方式としてUDLR（Uni-Directional Link Routing）という方法が存在する。UDLRは、図２に示すようなネットワークにおいて、衛星回線を利用するルータが衛星回線を経由して双方向に経路制御情報を交換するために利用される。この時の動作を以下に示す。ルータ２４，２５，２６は、経路制御プログラムが動作しており、隣接するルータと経路制御情報の交換を行う。送信器２１に接続されたルータ２４は、ルータ２５，２６に対して衛星回線を経由して経路制御情報を転送する。
【００１５】
一般的に経路制御プログラムは回線が双方向であることを前提に設計されているため、ルータ２５とルータ２６からも衛星回線側に経路制御情報が送出される（Ｓ１１）。ルータ２５から送出された経路制御情報は受信器２２で受信される。受信器２２は、衛星回線側にこのパケットを送出することができないため、この経路制御情報パケットをIPデータグラムにカプセル化し、地上回線２８を経由して送信器２１に対して送出する（Ｓ１２）。送信器２１は、このデータを受信すると、IPデータグラムをデカプセル化し、経路制御パケットを取り出して、ルータ２４に送出する（Ｓ１３）。ルータ２４は、このパケットを受信すると、あたかもルータ２５からの経路制御情報が衛星回線を経由して来たかのように処理する。また、送信器２１は、受信器２２からのカプセル化されたパケットをデカプセル化した際に、取り出された経路制御情報を衛星回線にも送出する（Ｓ１４）。受信器２３は、このパケットを受信すると、そのままルータ２６に対してパケットを転送する（Ｓ１５）。ルータ２６は、このパケットを受信すると、あたかもルータ３５からの経路制御情報が衛星回線を経由して来たかのように処理する。
【００１６】
図３は、各パケット転送状態における経路制御情報のデータフォーマットの例を示す。図３のＡ〜Ｅに示すように、イーサネットヘッダ，ＡＴＭヘッダなどの物理媒体に依存したヘッダがＭＡＣヘッダとして付加され、インターネットのプロトコルであるＩＰプロトコルのデータがＩＰヘッダとして付加され、続いて経路制御情報がパケット化されて付加される。ここで、図２の受信器２２から地上回線を経由して送信器２１に伝送するＳ１２の伝送の場合のようなときには、図３のＢに示すように、さらに受信器２２でＩＰヘッダとして、受信器２２から送信器２１へのヘッダを付加する。その他の場合には、ＭＡＣヘッダとＩＰプロトコルと経路制御情報で構成される。
【００１７】
以上に説明したようにUDLRというカプセル化による地上回線経由のデータ通信により、ルータ上の経路制御プログラムのようなネットワークアプリケーションは、衛星回線を双方向の通信媒体としてそのまま利用することができるようになる。
【００１８】
次に、本発明の具体的な実施の形態について図４を使用して説明する。送信器４１は、衛星回線の送出装置であり、受信器４２，４３は衛星回線の受信装置であり、地上回線にも接続してある。ルータ４４，４５，４６は、ネットワーク上のパケットを中継する装置である。ノード（Node）４７，４８，４９は、データを送受信するコンピュータであり、データの送信元や受信先である。ノード４７からデータをノード４８に送信する場合を考える。
【００１９】
まずノード４７が、データを送信すると、IPデータグラムは経路制御により送信器４１まで到達する（Ｓ２１）。送信器４１は、このパケットを受信すると、次に中継するルータのMAC(Media Access Control) アドレスを宛て先MAC アドレスとして付加し、衛星回線に送出する（Ｓ２２）。受信器４２と受信器４３は、このパケットを受信する。受信器４２と受信器４３は、それぞれルータ４５とルータ４６から送出されるデータリンクのパケットに付加されている送り元MACアドレスを見て、それぞれの受信器に直接接続されているルータまたはノードのMACアドレスを認識し、受信器内部の記憶媒体（MACアドレスリスト）に記録しておく。このため、衛星回線からデータリンクのパケットを受信すると、その宛て先MACアドレスを見て、受信するかどうかを判断する。
【００２０】
すなわち、自分に直接接続されているルータまたはノード宛てのパケットである場合には、受信と中継を行い、接続されているルータまたはノード宛てでない場合には、パケットを受信した後、破棄を行う。この例では、宛て先はノード４８であるため、送信器４１が衛星回線にパケットを中継する際には、ルータ４５のMACアドレスが宛て先アドレスに付加されて送出され、受信器４５のみがこのパケットを受信しルータ４５に中継する。ルータ４５は、このパケットを受信すると、ノード４８に中継する（Ｓ２３）。このようにMACアドレスリストを保持することにより、不要なパケットをネットワークに流さないようにすることができる。なお、このMACアドレスリストは、複数のルータまたはノードが接続されることを考慮し、複数の記憶エリアを持つ。
【００２１】
次に受信側から送信側にパケットを送信する際の実施の形態について図５を使用して説明する。送信器５１は、衛星回線の送出装置であり、受信器５２は衛星回線の受信装置であり、地上回線にも接続してある。ルータ５３とルータ５４はパケットを中継する装置である。受信器５２は、内部に記憶媒体を有しており、パケットを受信した場合に次に転送するルータのMACアドレスを記憶する空間を確保する。
【００２２】
ここでルータ５４がルータ５３にパケットを送ることを考える。ルータ５３は、衛星側にパケットを送出する（Ｓ３１）。受信器５２は、パケットを受信すると、まず上述したMACアドレスリストを見て、このネットワークに接続された他のルータまたはノード宛てのパケットでないことを確認する。同じネットワーク宛てのものの場合には、そのパケットを破棄する。他のネットワーク宛てであると認識すると、IPデータグラムにカプセル化し、あらかじめ記憶していた次に転送するべきルータのMACアドレスを付加し、送出する。この例では、ルータ５４に送出する（Ｓ３２）。ルータ５４は、パケットを地上回線５６で送信器５１に送信し（Ｓ３３）、最終的には、送信器５１からルータ５３に到達する（Ｓ３４）。このように受信側から仮想的に衛星回線を使って送信側にパケット送出するように見せかけるために、受信器５２に次にパケットを送出するMACアドレスを登録することが必要である。
【００２３】
次に受信側からブロードキャストまたはマルチキャストパケットを送信する際の実施の形態について図６を使用して説明する。送信器６１は、衛星回線の送出装置であり、受信器６２，６３は衛星回線の受信装置であり、地上回線にも接続してある。ルータ６４，６５，６６は、ネットワーク上のパケットを中継する装置である。ルータ６５からブロードキャストパケットまたはマルチキャストパケットを送信する場合を動作は以下のようになる。ルータ６５がパケットを送出すると（Ｓ４１）、受信器６２はパケットを受信し、IPカプセル化した後、地上回線を経由して送信器６１にパケットを送出する（Ｓ４２）。送信器６１はこのパケットを衛星回線側に転送する（Ｓ４３）。受信器６２と受信器６３には、上述した通り、直接接続されているルータまたはノードのデータリンクMACアドレスを記憶する記憶媒体（MACアドレスリスト）が装備されている。これにより受信器６２と受信器６３の両方共に衛星回線よりこのデータリンクパケットを受信することができるが、受信器６２は、このパケットが受信器６２に直接接続されたから送出されたものであることをデータリンクパケットの送り元MACアドレスを記憶しているMACアドレスリストから検索し、再び同じパケットがネットワークに流れることを防ぐ。受信器６３は、自分に直接接続されているルータ６６から送出されたパケットでないことを検知し、そのままパケットをルータ６６に転送する（Ｓ４４）。
【００２４】
このようにMACアドレスリストを保持することにより、不要なパケットをネットワークに流さないようにすることができる。なお、このMACアドレスリストは、複数のルータまたはノードが接続されることを考慮し、複数の記憶エリアを持つ。
【００２５】
次にマルチキャストパケットを受信する際の実施形態について図７を使用して説明する。送信器７１は、衛星回線の送出装置であり、受信器７２，７３は衛星回線の受信装置であり、地上回線にも接続してある。ノード７４は、マルチキャストパケットを送出するコンピュータ、ノード７５はマルチキャストパケットを最終的に受信するコンピュータである。ルータ７６とルータ７７はパケットを中継する装置である。
【００２６】
マルチキャストは、多地点への配送を行うための通信方式である。受信者はマルチキャストの受信意志を上流のルータに対して伝えることにより、ルータがマルチキャストパケットを中継するようになり、データを受信できるようなる。この例では、まず最終的なデータの受信者であるノード７５がIGMP（Internet Group Management Protocol）と呼ばれるマルチキャストデータのリクエストパケットを送出する（Ｓ５１）。受信器７２は、このIGMPを受信し、自分の下流にマルチキャストパケットを受信したいルータまたはノードがいることを認識する。そして、リクエストされたマルチキャストアドレスを受信器７２内に装備された記憶媒体の領域（マルチキャストアドレスリスト）に保存する。
【００２７】
この状態において、ノード７３がマルチキャストパケットを送出すると（Ｓ５２）、まず、送信器７１がパケットを衛星回線側に中継する（Ｓ５３）。受信器７２と受信器７３は共に衛星回線よりマルチキャストパケットを受信することができるが、ここで自分のマルチキャストアドレスリストを検索し、受信するべきマルチキャストパケットであるかどうか確認する。この結果、受信器７２においてはこのマルチキャストパケットが下流よりリクエストを受けているため、マルチキャストアドレスリストには、このパケットのエントリがすでにあることから、このパケットを下流に中継することを決定する。
【００２８】
一方受信器７３は、マルチキャストパケットのリクエストを受けていないため、マルチキャストアドレスリストには、エントリがなく、パケットが不要であると判断し、このパケットを破棄する。このようにマルチキャストアドレスリストを保持することにより、不要なパケットをネットワークに流さないようにすることができる。なお、このマルチキャストアドレスリストは、複数のマルチキャストパケットがリクエストされることを考慮し、複数の記憶エリアを持つ。
【００２９】
なお、本発明は衛星に限らず、一部のCATVやデジタル地上波放送、その他の無線通信などにも流用できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、一方向の特性を持つ衛星回線をインターネット上の１つの通信媒体として意識することなく利用することが可能になる。これにより従来インターネットで開発されてきたアプリケーションソフトやオーサリングされたコンテンツがそのまま流用できる。また、衛星を利用した通信サービスやデジタル衛星放送の延長線上にあるインタラクティブサービスにおいても有効であると考える。特に受信装置の機能は既存の衛星放送受信装置であるSTB(Set Top Box)に組み込むことで、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星回線を利用したシステムのネットワーク構成を示した構成図である。
【図２】経路制御情報の交換について示す構成図である。
【図３】経路制御情報の交換時に利用されるパケットフォーマットを示す説明図である。
【図４】送信側から受信側へのデータ転送を示す構成図である。
【図５】受信側から送信側へのデータ転送を示す構成図である。
【図６】受信側からブロードキャスト、マルチキャストパケットの転送を示す構成図である。
【図７】マルチキャストパケットの転送を示す構成図である。
【符号の説明】
１１…送信器（Feed）、１２，１３…受信器（eceiver ）、１４，１５，１６…ルータ（Router）、１７…衛星回線、１８…地上回線、２１…送信器（Feed）、２２，２３…受信器（eceiver ）、２４，２５，２６…ルータ（Router）、２７…衛星回線、２８…地上回線、４０…衛星回線、４１…送信器（Feed）、４２，４３…受信器（eceiver ）、４４，４５，４６…ルータ（Router）、４７，４８，４９…ノード（Node）、５１…送信器（Feed）、５２…受信器（eceiver ）、５３，５４…ルータ（Router）、５５…衛星回線、６１…送信器（Feed）、６２，６３…受信器（eceiver ）、６４，６５，６６…ルータ（Router）、６７…衛星回線、６８…地上回線、７１…送信器（Feed）、７２，７３…受信器（eceiver ）、７４，７５…ノード（Node）、７６，７７…ルータ（Router）、７８…衛星回線

Claims (2)

1. 衛星回線を双方向の通信回線としてみせかけるための通信手段を利用した送信器と受信器とを衛星回線で接続するとともに、前記送信器，前記受信器をそれぞれ第１のルータ，第２のルータを経由して地上回線で接続し、前記第２のルータから前記第１のルータにパケットを送る場合に、
   前記第２のルータが、前記受信器に前記パケットを送るステップと、
   前記受信器が、パケットを受信した場合に次に転送するルータのＭＡＣアドレスを記憶しておき、前記第２のルータから受信した前記パケットに前記記憶したＭＡＣアドレスを付加して前記第２のルータに送るステップと、
   前記第２のルータが、前記受信器から送られた前記パケットを前記地上回線で前記送信器に送るステップと、
   前記送信器が、前記パケットを前記第１のルータに送るステップと
   を有する、衛星回線を利用したインターネットの通信方法。
2. 衛星回線を双方向の通信回線としてみせかけるための通信手段を利用した送信器と受信器とが衛星回線で接続されるとともに、前記送信器，前記受信器がそれぞれ第１のルータ，第２のルータを経由して地上回線で接続されており、
   前記受信器は、
   パケットを受信した場合に次に転送するルータのＭＡＣアドレスを記憶し、前記第２のルータから前記第１のルータ宛のパケットを受信した場合に、前記パケットに前記記憶したＭＡＣアドレスを付加して前記第２のルータに送る手段
   を備えた、衛星回線を利用したインターネットの通信装置。

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