JP7745816B1 - 制御局、制御方法、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局（１）および複数の地上局（２）を備え、複数の衛星局（１）の一部が地上局（２）と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局（３）は、地上局（２）との直接通信で衛星局（１）が使用する通信回線（１２）の回線品質に基づいて、複数の衛星局（１）それぞれがダウンリンクデータを送信する際に通信する地上局（２）である宛先地上局を決定する宛先制御部（３４）、を備える。

Description

本開示は、複数の衛星局および複数の地上局で構成されるコンステレーションネットワークを制御する制御局、制御方法、制御回路および記憶媒体に関する。

複数の低軌道衛星によって構築される衛星コンステレーションは、従来利用されてきた静止衛星と比較して遅延を大きく低減可能であるため、地上通信網の整備が難しい地域への通信手段として期待されている。また、静止衛星と比較して高度が低い低軌道衛星や中軌道衛星は、観測用途においても静止衛星と比較して詳細な観測が可能であるため、様々な観測への活用が期待されている。

光通信は電波を用いた通信と比較して大気減衰や降雨減衰の影響を受けやすいものの、大容量通信が可能であることから宇宙空間における衛星間リンクとしての利用が検討されている。しかし、衛星から地上局にデータを送信する衛星－地上局間リンクは、必ず大気減衰や降雨減衰の影響を受けることになる。このため、衛星－地上局間リンクを光通信とした場合、降雨の影響が大きく地上局の天候によっては通信ができなくなる。一方、衛星－地上局間リンクを電波による通信とした場合、光通信とした場合と比較して大気減衰や降雨減衰の影響が小さいが、通信容量も小さいため、衛星上で発生した大容量データは衛星間においては高速通信が可能であっても、衛星－地上局間リンクがボトルネックとなる。そのため、複数の地上局を用意することによって衛星－地上局間通信の大容量化を図る必要がある。衛星上で大容量データが発生するような衛星コンステレーションネットワークシステムにおいては、この複数の衛星－地上局間リンクを有効利用することが重要となる。

例えば、特許文献１には、衛星－地上局間の大気減衰をモデル化して衛星のパラメータを最適化することで衛星－地上局間リンクの有効利用を実現する技術が記載されている。

米国特許第６５８７６８７号明細書

衛星と地上局との間の回線として光を利用している場合は天候の影響などによって容量が大きく変化、もしくは使用できなくなる。また、衛星と地上局との間の回線として電波を利用している場合でも、衛星と地上局との間の仰角の変化等によって回線の状態が変化し、通信容量が変化する。このように、状況によって通信容量が変化する衛星－地上局間リンクを用いて低軌道衛星および中軌道衛星といった周回衛星で取得したデータを地上にダウンリンクする場合、衛星と地上局との間の通信容量が小さい地上局にデータが集中すると、衛星から地上局へのデータのダウンリンクに長時間を要することになり遅延の増大を招く。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、コンステレーションネットワークにおいて、衛星と地上局との間のデータ伝送遅延の増大を抑制可能な制御局を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局および複数の地上局を備え、複数の衛星局の一部が地上局と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局であって、地上局との直接通信で衛星局が使用する通信回線の回線品質に基づいて、複数の衛星局それぞれからのデータがダウンリンクデータとして送信される際に通信する地上局である宛先地上局を決定する宛先制御部、を備え、宛先制御部は、通信回線それぞれで伝送されるデータ量の比が通信回線それぞれの通信容量の比に近づくよう、宛先地上局を決定する、ことを特徴とする。

本開示にかかる制御局は、コンステレーションネットワークにおいて、衛星と地上局との間のデータ伝送遅延の増大を抑制できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる衛星通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御局の構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御局の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる衛星通信システムを構成する各機器の間で交換する情報を示す図 実施の形態１にかかる制御局を実現するハードウェアの一例を示す図 実施の形態１にかかる制御局が通信を行う衛星局と地上局との組み合わせを決定する方法を説明するための第１の図 実施の形態１にかかる制御局が通信を行う衛星局と地上局との組み合わせを決定する方法を説明するための第２の図 実施の形態２にかかる制御局の構成例を示す図 実施の形態２にかかる制御局による通信経路の決定方法を説明するための図 実施の形態２にかかる制御局による通信経路の決定方法の一例を示す図 実施の形態２にかかる制御局による通信経路の決定方法の他の例を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかる制御局、制御方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる衛星通信システム１００の構成例を示す図である。

実施の形態１にかかる衛星通信システム１００は、コンステレーションネットワークを構成する複数の衛星局１および複数の地上局２と、コンステレーションネットワークを制御する制御局３とを含んで構成される。

衛星局１は、周回衛星に搭載された通信装置であり、隣接の他の衛星局１と光リンクである衛星間リンク１１によって接続されている。複数の衛星局１は衛星コンステレーションネットワークを構成し、一部の衛星局１が、地上５に設置された通信装置である地上局２に接続される。地上局２に接続されている衛星局１は、通信回線１２を介して、地上局２と直接通信する。地上局２に接続されていない衛星局１は、地上局２に接続されている他の衛星局１および通信回線１２を介して地上局２と通信する。また、各衛星局１は時間的に移動し、地上局２と直接通信する衛星局１も時間的に切り替わる。なお、地上局２の配置は十分離れており特定の衛星局１がすべての地上局２と同時に通信することはできない。

各地上局２は地上ネットワーク５１を介して接続されており、各衛星局１はどの地上局２にデータを送信してもよい。また、地上ネットワーク５１には制御局３が接続されている。制御局３は、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する。なお、図１では制御局３が地上ネットワーク５１に接続されている構成例を示したが制御局３が特定の衛星局１に搭載された構成としてもよい。すなわち、制御局３は、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを衛星上で決定し、決定結果に従って各衛星局１および各地上局２を制御してもよい。制御局３は、コンステレーションネットワークを構成する複数の衛星局１および複数の地上局２の位置関係に関する情報、衛星局１同士の接続関係に関する情報などを保持しているものとする。

図２は、実施の形態１にかかる制御局３の構成例を示す図である。制御局３は、各地上局２から送信される信号を受信する受信部３１と、各地上局２へ信号を送信する送信部３２と、各地上局２と衛星局１との間の通信回線１２の品質情報を収集する回線品質情報収集部３３と、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを決定し、各衛星局１が送信する信号の宛先の地上局２を各衛星局１に通知する宛先制御部３４とを備える。

つづいて、制御局３の動作について説明する。図３は、実施の形態１にかかる制御局３の動作の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、制御局３は、まず、回線品質情報を収集する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、回線品質情報収集部３３が、各地上局２が周期的にモニタリングしている衛星局１と地上局２との間の回線品質の情報を受信部３１経由で各地上局２から収集する。衛星局１と地上局２との間の回線品質情報は、地上局２と、この地上局２が直接通信する衛星局１との間の通信回線１２の品質を示す情報である。通信回線１２の回線品質は、衛星局１と地上局２との間の大気の状態が変化したり、衛星局１が搭載されている周回衛星の姿勢変化により地上局２との間の仰角等が変化したりすると、変動する。このため、通信回線１２の回線品質として、衛星局１と地上局２との間の大気の状態および周回衛星の姿勢の一方または両方を用いてもよい。

制御局３は、次に、各地上局２と通信する衛星局１の組み合わせを決定する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２では、宛先制御部３４が、ステップＳ１１で回線品質情報収集部３３が収集した回線品質情報に基づいて、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する。具体的には、宛先制御部３４は、全ての衛星局１について、各衛星局１が送信するデータの宛先とする地上局２を決定する。宛先制御部３４による組み合わせの決定方法の詳細については後述する。

制御局３は、次に、決定した組み合わせを各衛星局１に通知する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３では、宛先制御部３４が、ステップＳ１２で決定した、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせ、すなわち、各衛星局１が送信するデータの宛先とする地上局２の情報（以下、宛先地上局情報と称する）を、送信部３２から地上局２経由で各衛星局１に送信する。地上局２と直接通信できない衛星局１に対しては、衛星間リンク１１を介して宛先地上局情報が伝送される。各衛星局１は、制御局３から受信した宛先地上局情報に基づいて、ダウンリンクデータである送信データの宛先の地上局２（以下、宛先地上局と称する）を変更する。ステップＳ１３において、制御局３の宛先制御部３４は、宛先地上局の変更が不要な衛星局１に対しては、宛先地上局情報を送信しなくてもよい。

なお、地上側から衛星局１へアップリンクデータを送信する場合も、ステップＳ１２で決定した組み合わせに従う。すなわち、地上側から各衛星局１へのアップリンクデータは、制御局３が上記のステップＳ１２で決定した組み合わせに基づく経路で、宛先の衛星局１まで伝送される。

図４は、実施の形態１にかかる衛星通信システム１００を構成する各機器の間で交換する情報を示す図である。図４に示すように、地上局２は、直接通信する衛星局１との間の回線品質を周期的にモニタリングし、取得した回線品質情報を制御局３に送信する。制御局３で決定した組み合わせを示す組み合わせ情報、すなわち、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを示す情報は、制御局３から各地上局２に送信され、各地上局２から各衛星局１に送信される。組み合わせ情報には、衛星局１の宛先地上局情報が含まれる。なお、図４では、衛星局１間における組み合わせ情報の伝達については省略しているが、地上局２から送信される組み合わせ情報は、衛星間リンク１１を介して全衛星局１に送信される。

ここで、図２に示す構成の制御局３は、各機能部が単独の回路または装置として構成されてもよいし、複数の機能部が１つの回路または装置として構成されてもよい。また、各機能部を、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサを含む制御回路で実現してもよいし、専用のハードウェアで実現してもよい。

図５は、実施の形態１にかかる制御局３を実現するハードウェアの一例を示す図である。図５では、制御局３を制御回路で実現する場合の例を示している。制御局３を実現する制御回路は、入力部９１と、プロセッサ９２と、メモリ９３と、出力部９４とを備える。

入力部９１は、外部からの信号を受け付ける。出力部９４は、制御回路からの信号を外部に出力する。プロセッサ９２とは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などである。メモリ９３とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などである。

図５に示すハードウェアで制御局３を実現する場合、制御局３の受信部３１、送信部３２、回線品質情報収集部３３および宛先制御部３４として動作するためのプログラムをメモリ９３に格納しておき、このプログラムをプロセッサ９２が読み出して実行することにより、受信部３１、送信部３２、回線品質情報収集部３３および宛先制御部３４が実現される。メモリ９３に格納される上記のプログラムは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭなどの記憶媒体に書き込まれた状態でユーザ等に提供される形態であってもよいし、ネットワークを介して提供される形態であってもよい。

また、制御局３が専用のハードウェアで実現される場合、専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。

つづいて、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを制御局３の宛先制御部３４が決定する方法の詳細について、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、実施の形態１にかかる制御局３が通信を行う衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する方法を説明するための第１の図、図７は、実施の形態１にかかる制御局３が通信を行う衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する方法を説明するための第２の図である。

図６および図７は、衛星局１が６台、各衛星局１が直接または間接的に通信可能な地上局２が地上局＃Ａおよび地上局＃Ｂの２台である場合の組み合わせの決定方法の例を示している。

図６は、衛星側と地上局＃Ａとの間の回線品質、および、衛星側と地上局＃Ｂとの間の回線品質がどちらも良いケースを示している。このような場合は、地上局＃Ａ側を経由する回線および地上局＃Ｂを経由する回線のどちらも同等の通信容量となる。このため、宛先制御部３４は、地上局＃Ａ側を経由する回線および地上局＃Ｂを経由する回線のそれぞれで、３台の衛星局１からのデータをダウンリンクするように組み合わせを決定する。なお、図６に示す例では、各衛星局１で発生し、地上局＃Ａまたは地上局＃Ｂに向けて送信されるデータの量は各衛星局１の間で差が無く、同等である場合を想定している。図７に示す例でも同様である。

宛先制御部３４は、回線品質情報収集部３３で収集された回線品質情報が変化した場合、すなわち、回線品質が変化した場合、変化後の回線品質情報に基づいて衛星局１の宛先地上局を変更し、各地上局２へデータを送信する衛星局１の台数を変更する。

例えば、図７は、地上局＃Ａ側を経由する回線品質が悪く、地上局＃Ｂ側を経由する回線品質が良いケースを示している。このような場合、宛先制御部３４は、地上局＃Ａを経由する回線でダウンリンクするデータの量を少なくし、地上局＃Ｂを経由する回線でダウンリンクするデータの量を多くすることで、ダウンリンク容量の有効利用を実現する。図７に示す例では、地上局＃Ａを宛先地上局としてデータを送信する衛星局１を２台とし、地上局＃Ｂを宛先地上局としてデータを送信する衛星局１を４台に増やすことで、ダウンリンク容量の有効利用を図っている。

なお、図７では、地上局＃Ａおよび地上局＃Ｂのそれぞれを宛先地上局とする衛星局１を２台と４台としたが、回線の状態に応じて１台と５台としてもよい。各回線を使用する衛星局１の数は、地上局と直接通信する衛星局と地上局との間の通信回線それぞれの通信容量の比に基づいて決定する。例えば、地上局＃Ａとの通信で用いられる通信回線を通信回線＃Ａ、地上局＃Ｂとの通信で用いられる通信回線を通信回線＃Ｂとし、通信回線＃Ａと通信回線＃Ｂとの通信容量の比が２：３である場合、宛先制御部３４は、地上局＃Ａを宛先としてデータを送信する衛星局１の台数と地上局＃Ｂを宛先としてデータを送信する衛星局１の台数との比が２：３に近づくように、各地上局を宛先とする衛星局の台数を決定する。

図６および図７に示す例では、各衛星局１で発生するデータ量が同等であるものとしたが、衛星局１ごとに発生するデータ量が異なる場合、制御局３は、発生するデータ量によって、組み合わせる衛星局１の数に重みづけを行う。すなわち、制御局３は、各衛星局１で発生するデータ量の比率を考慮し、各回線における伝送遅延が小さくなるように、衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する。

例えば、図６に示したケースのような、地上局＃Ａ側を経由する回線の品質と地上局＃Ｂを経由する回線の品質とが共に良好で、これら２つの回線の通信容量が同等である場合、制御局３は、各回線で伝送されるダウンリンクデータの量が同等となるように、衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する。このように決定することで、各回線におけるデータの伝送遅延量の差が小さくなり、衛星通信システム１００全体として、衛星局１側と地上局２側との間で送受信されるデータの伝送遅延を小さくすることができる。すなわち、衛星局１側と地上局２側との間で送受信されるデータの伝送遅延の増大を抑制できる。

また、衛星局１ごとに発生するデータ量が異なり、かつ、図７に示したケースのような、地上局＃Ａ側を経由する回線（通信回線＃Ａ）の品質と地上局＃Ｂを経由する回線（通信回線＃Ｂ）の品質とが異なる場合、制御局３は、通信回線＃Ａで伝送されるデータ量と通信回線＃Ｂで伝送されるデータ量との比が、通信回線＃Ａの通信容量と通信回線＃Ｂの通信容量との比に近づくように、衛星局１と地上局２との組み合わせを決定すればよい。

以上説明したように、本実施の形態にかかる衛星通信システム１００は、衛星局１側と地上局２との間の各通信回線１２の状態に応じて、衛星局１で発生するダウンリンクデータの宛先地上局を変更する。これにより、衛星局１側と地上局２との間の通信回線１２を有効利用し、各衛星局１で発生したダウンリンクデータが地上局２側に到達するまでの遅延を低減できるという効果を奏する。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２にかかる衛星通信システムについて説明する。実施の形態２にかかる衛星通信システムは、図１に示した実施の形態１にかかる衛星通信システム１００と同様である。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分について説明を行う。実施の形態２にかかる衛星通信システムは、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせに加えて、各衛星局１から宛先地上局までの通信経路を決定する。本実施の形態において通信する衛星局１と地上局２との組み合わせ、および通信経路を決定する制御局を制御局３ａと称する。実施の形態２にかかる制御局３ａは、実施の形態１で説明した回線品質情報に加え、通信経路の決定で使用する、各衛星間リンク１１の障害情報についても収集し、収集した回線品質情報および障害情報に基づいて、各衛星局１の宛先地上局と、各衛星局１から宛先地上局までの通信経路とを決定する。

図８は、実施の形態２にかかる制御局３ａの構成例を示す図である。図８では、図２に示した実施の形態１にかかる制御局３と共通の構成要素に同一の符号を付している。図２と同一の符号を付した構成要素については説明を省略する。

制御局３ａは、実施の形態１にかかる制御局３に対し、リンク障害情報収集部３５および経路制御部３６が追加された構成である。

リンク障害情報収集部３５は、各衛星間リンク１１での障害発生状況を示すリンク障害情報を衛星局１から収集する。リンク障害情報は、衛星間リンク１１の障害を検知した衛星局１から、地上局２を介して制御局３ａに送信される。

経路制御部３６は、リンク障害情報収集部３５で収集されたリンク障害情報に基づいて、各衛星局１から、各衛星局１が通信する地上局２までの通信経路を決定する。

宛先制御部３４および経路制御部３６が、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせを決定する方法、および、各衛星局１から通信する地上局２までの通信経路を決定する方法の詳細については後述するが、通信経路の決定結果によっては衛星局１の宛先地上局を変更する場合もある。

宛先制御部３４で決定した組み合わせを示す組み合わせ情報、および、経路制御部３６で決定した各衛星局１から通信する地上局２までの通信経路を示す通信経路情報は、送信部３２から地上局２経由で各衛星局１に送信される。各衛星局１は、制御局３ａから受信した組み合わせ情報に含まれる宛先地上局情報に基づいて宛先地上局を変更し、通信経路情報に基づいて宛先地上局までの通信経路を変更する。なお、通信経路情報にはダウンリンクデータの宛先となる地上局２の情報も含まれるため、制御局３ａは、組み合わせ情報の送信を省略し、各衛星局１は、通信経路情報に基づいて宛先地上局の変更、および宛先地上局までの通信経路の変更を行うようにしてもよい。

図９は、実施の形態２にかかる制御局３ａによる通信経路の決定方法を説明するための図である。図９は、衛星局１が１２台である場合の通信経路の決定方法の例を示し、これら１２台の衛星局１を衛星局＃１～＃１２としている。また、本実施の形態では、地上局２と直接通信する衛星局１を宛先衛星局と称し、図９に示す例では、衛星局＃６および衛星局＃８が宛先衛星局である。衛星局＃６および衛星局＃８のそれぞれが地上局２との直接通信で使用する通信回線の回線品質が同等であり、各通信回線の通信容量も同等であるものとする。

図９に示す構成では、衛星局＃２から衛星局＃６までは１ホップでデータ送信が可能であるが、衛星局＃８までは衛星局＃３、衛星局＃４を経由して３ホップのデータ送信が必要である。経由する衛星局数が多い場合、衛星間リンクの帯域を消費してしまうため、衛星局＃２の宛先衛星局としては衛星局＃６とするべきである。そのため、制御局３ａは、図１０に示すように、通信経路、すなわち、各衛星局に対する宛先衛星局を決定する。図１０は、実施の形態２にかかる制御局３ａによる通信経路の決定方法の一例を示す図である。図１０に示す例では、制御局３ａは、各衛星局から宛先衛星局までのホップ数が少なくなるように、衛星局＃６に送信する衛星局と衛星局＃８に送信する衛星局とを決定する。なお、本実施の形態ではメトリックとしてホップ数を使用して通信経路を決定する場合の例を説明したが、メトリックとして、物理的距離、伝送遅延などを使用して通信経路を決定してもよい。また、これらのホップ数、物理的距離、伝送遅延といった各指標を組み合わせたものをメトリックとして使用してもよい。

図１１は、実施の形態２にかかる制御局３ａによる通信経路の決定方法の他の例を示す図である。図１１は、衛星間リンクで障害が発生している場合の通信経路の決定方法の例を示す。図１１は、一例として、衛星局＃３と衛星局＃４とを接続する衛星間リンク、および、衛星局＃３と衛星局＃７とを接続する衛星間リンクで障害が発生している状態での通信経路の決定方法を示している。

図１０に示した通信経路の決定方法では衛星局＃３の宛先衛星局として衛星局＃８を選択していたが、図１１に示すように、衛星局＃３と衛星局＃４とを接続する衛星間リンク、および、衛星局＃３と衛星局＃７とを接続する衛星間リンクが、衛星局に設けられた光通信ターミナルの故障や、衛星局が搭載された周回衛星の姿勢制御の影響などによる通信障害によって使用できない場合、衛星局＃３から衛星局＃８にデータ送信するためには衛星局＃２を経由して最低でも４ホップのデータ送信が必要となる。一方、衛星局＃６を衛星局＃３の宛先衛星局とした場合、２ホップでデータ送信が可能であるため、このような場合には、衛星局＃３の宛先衛星局を衛星局＃６に変更する。こうした場合、衛星局＃６に送信されるデータ量が衛星局＃８に送信されるデータ量よりも多くなるため、ダウンリンク容量を有効利用して伝送遅延を抑制するにはデータ量を調整する必要がある。この場合、衛星局＃１０から衛星局＃８へは３ホップで送信できるため、衛星局＃１０の宛先衛星局を衛星局＃８に変更する。このように、宛先衛星局を変更する場合には、各衛星局から宛先衛星局までのホップ数を宛先衛星局ごとに合計した値が、宛先衛星局の変更前と変更後とで大きく変わらないように、変更後の宛先衛星局を決定する。すなわち、宛先衛星局の変更が必要な場合、変更に伴い発生する、各衛星局から宛先衛星局までのホップ数の宛先衛星局ごとの合計値の変化が小さくなるように、変更後の宛先衛星局を決定する。なお、宛先衛星局を変更すると、これに伴い宛先地上局も変更となる。

以上説明したように、制御局３ａは、リンク障害情報まで含めて、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせと、各衛星局１から地上局２までの通信経路とを決定し、決定結果に従ってデータ伝送を行うよう、各衛星局１および各地上局２を制御する。各衛星局１で同等の量のデータが発生する場合、制御局３ａにおいては、例えば、回線品質情報収集部３３が収集した回線品質情報に基づいて、宛先制御部３４が、複数の地上局２のそれぞれと通信する衛星局１の台数を決定する。経路制御部３６は、リンク障害情報収集部３５が収集した障害情報と、宛先制御部３４で決定された複数の地上局２のそれぞれと通信する衛星局１の台数とに基づいて、各衛星局１から各地上局２までのホップ数の地上局２ごとの合計が同等となるように、通信経路を決定する。なお、この処理で用いるホップ数は、地上局２と直接通信する衛星局１（上述した宛先衛星局に相当）までのホップ数でもよい。

例えば、衛星通信システム１００を構成する地上局２が２台であり、これらを地上局＃Ａおよび地上局＃Ｂとし、地上局＃Ａおよび地上局＃Ｂのそれぞれと通信する衛星局１の台数が同じ場合、経路制御部３６は、地上局＃Ａと通信する各衛星局１から地上局＃Ａまでのホップ数の合計と、地上局＃Ｂと通信する各衛星局１から地上局＃Ｂまでのホップ数の合計とが同等となるように、各衛星局１から宛先衛星局までの通信経路を決定する。このとき、経路制御部３６は、必要に応じて、宛先制御部３４で決定済みの各衛星局１の宛先地上局を変更する。

また、地上局＃Ａおよび地上局＃Ｂのそれぞれと通信する衛星局１の台数が異なる場合、経路制御部３６は、地上局＃Ａと通信する各衛星局１から地上局＃Ａまでのホップ数の合計と、地上局＃Ｂと通信する各衛星局１から地上局＃Ｂまでのホップ数の合計との比が、地上局＃Ａと通信する衛星局１の台数と地上局＃Ａと通信する衛星局１の台数との比に近づくように、各衛星局１から宛先衛星局までの通信経路を決定する。地上局＃Ａと通信する衛星局１の台数と地上局＃Ａと通信する衛星局１の台数との比の代わりに、地上局＃Ａと衛星局１との間の通信容量と、地上局＃Ｂと衛星局１との間の通信容量との比を用いてもよい。また、地上局＃Ａと衛星局１との間の回線品質と、地上局＃Ｂと衛星局１との間の回線品質との比を用いてもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、制御局３ａが、通信する衛星局１と地上局２との組み合わせと、通信経路とを決定することで、衛星局１と地上局２との間の各通信回線１２の状態に応じて各通信回線１２の利用容量を調整する。各通信回線１２の状態に合わせて利用容量を調整することによって、各衛星局１で発生したダウンリンクデータが地上局２側に到達するまでの遅延を低減できるという効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 衛星局、２ 地上局、３，３ａ 制御局、１１ 衛星間リンク、１２ 通信回線、３１ 受信部、３２ 送信部、３３ 回線品質情報収集部、３４ 宛先制御部、３５ リンク障害情報収集部、３６ 経路制御部、５１ 地上ネットワーク、１００ 衛星通信システム。

Claims (13)

1. それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局および複数の地上局を備え、複数の前記衛星局の一部が前記地上局と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局であって、
   前記地上局との直接通信で前記衛星局が使用する通信回線の回線品質に基づいて、複数の前記衛星局それぞれからのデータがダウンリンクデータとして送信される際に通信する地上局である宛先地上局を決定する宛先制御部、
   を備え、
   前記宛先制御部は、前記通信回線それぞれで伝送されるデータ量の比が前記通信回線それぞれの通信容量の比に近づくよう、前記宛先地上局を決定する、
   ことを特徴とする制御局。
2. 前記回線品質として、前記地上局と直接通信する前記衛星局と前記地上局との間の大気状態の情報、および、前記地上局と直接通信する前記衛星局が搭載された周回衛星の姿勢の情報の一方または両方を使用する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御局。
3. 前記宛先制御部は、前記通信回線の回線品質が変化した場合、変化後の回線品質に基づいて、前記宛先地上局を変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御局。
4. 前記制御局は、前記宛先地上局の決定結果を前記衛星局に通知し、前記ダウンリンクデータの送信先の地上局を変更させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御局。
5. 複数の前記衛星局それぞれと複数の前記地上局それぞれとの間のメトリックに基づいて、複数の前記衛星局のそれぞれから前記宛先地上局までの通信経路を決定する経路制御部、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の制御局。
6. 前記メトリックを、ホップ数、物理的距離および伝送遅延のいずれか一つ、または、これらの２つ以上を組み合わせたものとする、
   ことを特徴とする請求項５に記載の制御局。
7. 前記経路制御部は、前記メトリックと、衛星局同士を接続する衛星間リンクでの障害発生状況とに基づいて前記通信経路を決定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の制御局。
8. 前記経路制御部は、前記通信経路を決定する際、前記宛先制御部で決定された前記宛先地上局を必要に応じて変更する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の制御局。
9. 前記経路制御部は、前記宛先地上局を変更する際、変更に伴い発生する、前記衛星局から前記宛先地上局までのホップ数の前記宛先地上局ごとの合計値の変化が小さくなるよう、前記宛先地上局を変更する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の制御局。
10. 前記経路制御部は、前記通信経路の決定結果を前記衛星局に通知し、前記ダウンリンクデータの送信で使用する通信経路を変更させる、
    ことを特徴とする請求項５に記載の制御局。
11. それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局および複数の地上局を備え、複数の前記衛星局の一部が前記地上局と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局が実行する制御方法であって、
    前記地上局との直接通信で前記衛星局が使用する通信回線の回線品質を示す回線品質情報を収集する第１ステップと、
    前記回線品質に基づいて、複数の前記衛星局それぞれからのデータがダウンリンクデータとして送信される際に通信する地上局である宛先地上局を決定する第２ステップと、
    を含み、
    前記第２ステップでは前記通信回線それぞれで伝送されるデータ量の比が前記通信回線それぞれの通信容量の比に近づくよう、前記宛先地上局を決定する、
    ことを特徴とする制御方法。
12. それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局および複数の地上局を備え、複数の前記衛星局の一部が前記地上局と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局を実現する制御回路であって、
    前記地上局との直接通信で前記衛星局が使用する通信回線の回線品質を示す回線品質情報を収集する第１ステップと、
    前記回線品質に基づいて、複数の前記衛星局それぞれからのデータがダウンリンクデータとして送信される際に通信する地上局である宛先地上局を決定する第２ステップと、
    を含む処理を実行し、
    前記第２ステップでは前記通信回線それぞれで伝送されるデータ量の比が前記通信回線それぞれの通信容量の比に近づくよう、前記宛先地上局を決定する、
    ことを特徴とする制御回路。
13. それぞれが周回衛星に搭載された複数の衛星局および複数の地上局を備え、複数の前記衛星局の一部が前記地上局と直接通信を行うコンステレーションネットワークを制御する制御局を実現するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    前記プログラムは、
    前記地上局との直接通信で前記衛星局が使用する通信回線の回線品質を示す回線品質情報を収集する第１ステップと、
    前記回線品質に基づいて、複数の前記衛星局それぞれからのデータがダウンリンクデータとして送信される際に通信する地上局である宛先地上局を決定する第２ステップと、
    を含む処理を前記制御局に実行させ、
    前記第２ステップでは前記通信回線それぞれで伝送されるデータ量の比が前記通信回線それぞれの通信容量の比に近づくよう、前記宛先地上局を決定する、
    ことを特徴とする記憶媒体。