JPH088919A - 衛星通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 衛星ＴＤＭＡ回線でＡＴＭ信号を伝送する際
にセル転送タイミングの情報をユーザ情報セルと共に伝
送してセル遅延ゆらぎ（ＣＤＶ）を補償する方式に関
し、衛星ＴＤＭＡ回線で発生するＣＤＶの値を従来より
小さく抑えることを目的とする。 【構成】 送信地球局に入力されるユーザ情報セルの入
力時刻及び上記制御フレーム内に入力されるユーザ情報
セル数を得る手段と、上記のユーザ情報セルの入力時刻
を変数とした評価関数を用いることによりセル遅延ゆら
ぎ分布を評価する手段と、該評価手段により得られた評
価値により上記セル転送間隔情報を補正する手段とを供
えることにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非同期転送モード（Ａ
ＴＭ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
Ｍｏｄｅ）を適用した地上通信網と時分割多元接続方式
（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉ
ｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を適用した衛星通信網とを効率
的に接続する通信方式において、セル遅延ゆらぎ（ＣＤ
Ｖ：Ｃｅｌｌ Ｄｅｌａｙ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）に起
因する伝送品質の劣化を、伝送効率を低下させることな
く防止することのできる制御方式に関する。本発明は、
特に衛星ＴＤＭＡ回線に地上ＡＴＭ通信網を接続する地
球局で利用する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭでは、様々な伝送速度の回線を単
一のネットワークに収容するために、回線毎にセル転送
用の固定タイムスロットを設定せず非同期転送を行って
いる。５３バイトの固定長のセルを用いて様々な伝送速
度に対応するためには、単位時間内に転送される情報
量、つまり情報を含んだユーザ情報セルの転送間隔は回
線の伝送速度に応じて変化する。

【０００３】また、地上ＡＴＭ網では、伝送速度が一定
の固定ビットレート（ＣＢＲ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ）信号と共に、時間的に伝送速度が変
化する可変ビットレート（ＶＢＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ
Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ）信号が提供される予定である。

【０００４】この様に情報転送の柔軟性の高いＡＴＭ通
信においては、交換ノード及び受信端末でのバッファオ
ーバフロー及びアンダフローを防ぐために、適切な回線
設計と品質管理が要求されている。従って、伝送路上で
のトラヒック特性の変化を意味するセル転送間隔の変
動、つまりセル遅延ゆらぎは極力抑えられなければなら
ない。

【０００５】一方、衛星ＴＤＭＡ回線にてＡＴＭセルを
転送する場合には、ユーザ情報セルをピックアップして
ＴＤＭＡバーストにバースト状に収容して転送する為
に、個々のセルの転送間隔は一時的に失われることにな
る。

【０００６】このために発生する送受信地球局間でのセ
ル遅延ゆらぎを補償するための方式が、本願と同一の発
明者により、“特願平５−３４９６６号「衛星通信方
式」”（又は電子情報通信学会１９９３年春季全国大会
Ｂ−１７８、「タイムスタンプを利用したＡＴＭ／ＴＤ
ＭＡ変換方式の検討」）に提案されている。

【０００７】以下、上記“特願平５−３４９６６号「衛
星通信方式」”の内容を従来の技術として位置付け、こ
れについて説明する。図３は、従来のＣＤＶ特性の補償
方式の概略を示す図である。

【０００８】同図において、数字符号３００は送信地球
局側での入力セル列、３１０は衛星ＴＤＭＡ回線にて伝
送されるＴＤＭＡバースト信号、３２０は受信地球局に
てＣＤＶ劣化補償処理後の出力セル列、３０１〜３０５
はユーザ情報セル、３１１，３１２はＴＤＭＡバースト
を表す。

【０００９】送信地球局に入力された入力セル列３００
は、制御フレームの周期、Ｔｃ毎に、最初に入力された
ユーザ情報セル３０１及び３０４の入力時刻情報Ｔｂ_#1
＝２，Ｔｂ_#2＝５、及び最後に入力されたユーザ情報セ
ル３０３及び３０５の入力時刻情報Ｔｅ_#1＝１４，Ｔｅ
_#2＝１１を記録すると共に、Ｔｃ毎の入力ユーザ情報セ
ル数をカウント（Ｎ_#1＝３，Ｎ_#2＝２）する。

【００１０】ＴＤＭＡバースト信号３１０では、ユーザ
情報セル３０１〜３０５と共に、入力時刻情報Ｔｂ及び
Ｔｅと入力セル数情報ＮをＴＤＭＡバースト３１１，３
１２に収容し伝送する。受信地球局においては、受信し
た入力時刻情報及び入力セル数情報を基に、制御フレー
ム内でｋ番目のユーザ情報セルの送出位置Ｔ（ｋ）を
“数１”により決定する。

【００１１】

【数１】

【００１２】出力セル列３２０の場合、ユーザ情報セル
３０１〜３０３及びユーザ情報セル３０４〜３０５のセ
ル転送間隔は計算により、両制御フレーム共に６セルと
なる。Ｔｃ毎の先頭のユーザ情報セル３０１及び３０４
の送出位置は、入力時刻情報Ｔｂ_#1，Ｔｂ_#2により決定
される。この様にして、入力時のユーザ情報セルの転送
間隔を受信地球局にて近似的に再現することが出来る。

【００１３】図４は従来の技術における送信地球局での
処理フローを示している。同図において送信地球局側に
セルが入力された場合、まずセルの入力時刻を更新し、
ユーザ情報セルと空きセルを分離し、ユーザ情報セルに
対してのみセル間隔情報の収集処理を行う。

【００１４】セル間隔情報は回線毎に収集されるため、
アドレスフィルタにより回線の識別を行い、回線毎に制
御フレーム内の入力セル数Ｎ、最初と最後のユーザ情報
セルＴｂ，Ｔｅを収集する。セル受信時に制御フレーム
の更新が行なわれる際には、セル間隔情報をＴＤＭＡ装
置に転送すると共に、入力セル数に関するメモリのリセ
ットを行う。なお、一連の処理はセル間隔情報の収集フ
ローであり、上記処理と共にユーザ情報セルのＲＡＭメ
モリへの蓄積、及びＴＤＭＡ装置への出力管理制御も平
行して行われている。

【００１５】図５は従来の技術における受信地球局での
処理フローを示している。図図において、受信したＴＤ
ＭＡバースト信号は、ＴＤＭＡ装置にてユーザ情報セル
とセル間隔情報とに分離される。ユーザ情報セルはＲＡ
Ｍメモリに蓄積され、一方で回線毎のセル間隔情報Ｎ，
Ｔｂ，Ｔｅを用いて、回線毎に制御フレーム内のｋ番目
に入力されたセルの出力タイミングを前記“数１”を用
いて決定する。

【００１６】そして、あらゆる回線に対して行われたセ
ル送出タイミングの計算結果を取りまとめ、全回線に対
するセル出力プランを作成し、これを基にＲＡＭメモリ
からのセル出力の管理を行う。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述したような、従来
の方式においては、制御フレーム長により若干の違いは
あるが、ＣＤＶ分布幅は概ね制御フレーム長の２倍程度
の範囲となる。ＣＤＶ分布幅を小さな値に抑えるために
は、制御フレーム長を短くとれば良いが、これは、処理
に伴う負荷の増大をもたらすと共に、送受信地球局間で
転送すべき情報量を増大させることになる。周波数資源
が有限である衛星通信においては伝送効率の向上は必須
であり、伝送効率を低下させずに、ＣＤＶ分布幅を抑え
る必要がある。

【００１８】本発明は衛星ＴＤＭＡ回線にてＡＴＭ信号
を伝送する際に、セル転送タイミングに関する情報とし
て制御フレーム内に入力されるセル数Ｎと、制御フレー
ム内の最初と最後に入力されたユーザ情報セルの入力時
刻Ｔｂ，Ｔｅを用いる上述の様な方式において、最初と
最後のユーザ情報セルの入力時刻Ｔｂ，Ｔｅを適切な値
に変換することにより、衛星ＴＤＭＡ回線にて発生する
ＣＤＶの値をより小さな値に抑えることのできる手段を
提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は、前記「特許請求の範囲」に記載した手段により
達成される。

【００２０】すなわち、本発明は、非同期転送モードを
適用した地上通信網に接続され、連続的に入力される非
同期転送モードの伝送単位となる固定長バケット即ち
“セルの集団”の中から加入者の情報を含んだセル即ち
“ユーザ情報セル”を取り出し複数個まとめてＴＤＭＡ
バースト信号を構成して通信衛星に送信する送信地球局
と、該通信衛星を介して受信したＴＤＭＡバースト信号
から“ユーザ情報セル”を取り出して地上通信網に転送
する受信地球局とを備え、

【００２１】一連の周期的な制御の単位時間即ち“制御
フレーム”を単位とし、上記送信地球局はユーザ情報セ
ルの入力時の転送セル間隔に関する情報即ち“セル間隔
情報”をユーザ情報セルと共に上記受信地球局に転送す
る手段を持ち、上記受信地球局は該セル間隔情報を用い
て入力時のセル転送間隔を近似的に再現する転送タイミ
ングを求める手段を持ち、受信したユーザ情報セルを上
記転送タイミングに従い送出する衛星通信方式におい
て、

【００２２】送信地球局に、入力されるユーザ情報セル
の入力時刻及び上記制御フレーム内に入力されるユーザ
情報セル数を得る手段と、上記のユーザ情報セルの入力
時刻を変数とした評価関数を用いることによりセル遅延
ゆらぎ分布を評価する手段と、該評価手段により得られ
た評価値により上記セル転送間隔情報を補正する手段と
を備えた衛星通信方式である。

【００２３】

【作用】前述した従来の技術においては、セル間隔情報
として転送すべき情報は、制御フレーム内の最初と最後
のユーザ情報セルの入力時刻Ｔｂ及びＴｅと、制御フレ
ーム内に入力されたユーザ情報セルの数Ｎであった。Ｔ
ｂ及びＴｅに係る情報により、制御フレーム内の平均伝
送速度を、それ以前より正確に表現することが可能とな
った。

【００２４】しかし、ＴｂからＴｅまでの区間内にどの
様に分布しているかという情報はセル間隔情報内には反
映されていなかった。そこで、本発明では入力されるユ
ーザ情報セルの個々の入力時刻を変数とする評価関数を
設定し、その評価関数値を最良にするようにＴｂとＴｅ
を変換することにより、発生するＣＤＶを小さな値に抑
え伝送品質の向上を図る。

【００２５】評価関数の例としては、前記“数１”によ
り求まるタイミングで送出される制御フレーム内の全て
のユーザ情報セルのＣＤＶ値の最大値を選ぶことが理想
的であるが、このＣＤＶ値の最大値を最小にするＴｂ及
びＴｅの決定処理に要する負荷を低減するために、その
他の簡易な評価関数を用いることも可能である。簡易な
評価関数の例としては、ＣＤＶのＮ次のモーメントの総
和を制御フレーム毎に最小化する方式などがあげられ
る。

【００２６】以上の手法により、転送すべきセル間隔情
報量を増やすことなく従来方式よりもＣＤＶを低く抑え
ることが可能になる。また、これは、従来方式と同程度
のＣＤＶを認めるならば、転送すべきセル間隔情報量を
減らす効果を与えることになる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例における送信地球
局側でのＴｂ及びＴｅを最適化するための処理の概略を
示すフローチャートである。本実施例では、評価関数と
してユーザ情報セルのＣＤＶ値の２次のモーメントの総
和を選んだ。具体的な評価関数を“数２”に示す。

【００２８】

【数２】

【００２９】ここで、ｔ（ｋ）及びＴ（ｋ）は制御フレ
ーム内に入力されたｋ番目のユーザ情報セルの入力時刻
及び“数１”にて求まる出力時刻を表す。図１におい
て、全体の処理の流れは、大きく分けてセルの入力毎に
行うセル個別の処理と、制御フレーム終了後に一括して
行う制御フレーム毎の処理に分かれる。

【００３０】セル個別の処理としては、まずユーザ情報
セルの入力毎に回線の識別を行い、該当する回線毎に制
御フレーム内の入力セル数（Ｎ）、入力時刻の総和（Ｓ
ｕｍ（ｔ））、入力時刻（ｔ）と既に入力されているセ
ル数（ｋ）の総和（Ｓｕｍ（ｋｔ））、及び制御フレー
ムの最初と最後の入力時刻（ｔｂ及びｔｅ）のデータを
収集する。

【００３１】そして、制御フレームが切り替わった後
に、制御フレーム毎の処理として、上記情報を用いて全
回線のセル間隔情報の最適化を行う。回線毎の最適化処
理の手順を以下に示す。

【００３２】まず、制御フレーム内の入力セル数が０〜
２セルの場合には、タイムスタンプ情報のみで完全に基
の状態を再現可能なので、そのままの値をセル間隔情報
として用いる。入力セル数が３セル以上の場合には、ま
ず、“数３”，“数４”により暫定的なＴｂ及びＴｅの
最適値を求める。

【００３３】

【数３】

【００３４】

【数４】

【００３５】ここでΣの項はそれぞれＳｕｍ（ｋｔ）及
びＳｕｍ（ｔ）によりユーザ情報セルの入力毎に逐次加
算したメモリ値を用いる。このＴｂ及びＴｅの暫定値に
対し、システムの安定性を考慮して“数５”，“数６”
の条件を満たす範囲にＴｂおよびＴｅを制限する。

【００３６】

【数５】

【００３７】

【数６】

【００３８】従って、Ｔｂ及びＴｅがこの範囲外であっ
た場合には、この範囲内の最も近い値への置き換えを行
う。これは入力時のセルの分布に大きな片寄りがあった
場合でも、システムの安定動作とＣＤＶ補償特性を向上
させることを目的として与えた条件である。以上の処理
によりセル間隔情報の最適値を決定し、新たな制御フレ
ームの開始と共にメモリのリセットを行う。

【００３９】なお、上記実施例にて説明した一連の処理
は、従来の方式（特願平５−３４９６６号「衛星通信方
式」）における送信地球側の処理に加えられるものであ
り、受信地球側の処理には変更点はない。また、ここで
は、“数２”で表される評価関数、及び条件式“数３”
〜“数６”として、比較的簡易なものを紹介したが、同
様の効果を得ることを目的として、その他の評価関数、
及び条件式を用いることも可能である。

【００４０】さらに、本願発明者の提案に成る“特願平
５−２２４３４３号「衛星通信方式」”には、制御フレ
ーム内の入力セル数Ｎの値を直接送受信地球局間で転送
する代わりに、制御フレームの終了時までの入力セル数
の累積値Ｍを転送する手段を有するものが開示されてい
る。

【００４１】前記“数１”〜“数４”の計算には、制御
フレーム毎の入力セル数Ｎが必要となるが、入力セルの
数の累積値Ｍを用いた場合でも、入力セル数の累積値Ｍ
の差分を連続した制御フレーム間で求めることにより、
容易に制御フレーム内の入力セル数Ｎを算出することが
可能である。

【００４２】従って“特願平５−２２４３４３号「衛星
通信方式」”のような入力セル数の累積値を転送する方
式に対しても入力セル数を得る手段を講ずることができ
るから、本発明を適用することが可能である。

【００４３】図２は、本実施例におけるＡＴＭ／ＴＤＭ
Ａ変換装置の構成の例を示している。同図において、２
０１は地上網インタフェース部、２０２はセル入力管理
回路、２０３はＶＰＩ／ＶＣＩテーブル、２０４はＲＡ
Ｍメモリ、２０５はセル数カウンタ、２０６は入力時刻
カウンタ、２０７はセル出力管理回路、２０８はセル間
隔情報補正回路、２０９はＴＤＭＡ装置、２１０はセル
入力管理回路、２１１はＶＰＩ／ＶＣＩテーブル、２１
２はＲＡＭメモリ、２１３はセル出力管理回路を示して
いる。

【００４４】地上網より入力されたＡＴＭ信号は、地上
網インタフェース部２０１にてＡＴＭセル列に変換さ
れ、セル入力管理回路２０２に入力される。ＶＰＩ／Ｖ
ＣＩテーブル２０３ではＴＤＭＡ装置２０９より得られ
た送信側回線設定情報を基に、ＡＴＭセルのヘッダ情報
内のＶＰＩ／ＶＣＩ値と、割り当てＴＤＭＡバーストと
の対応を管理する。

【００４５】このＶＰＩ／ＶＣＩテーブル２０３の情報
を基に、セル入力管理回路２０２では、入力されたユー
ザ情報セルの回線識別を行い、ユーザ情報セルをＲＡＭ
メモリ２０４に入力する。この際、回線毎のセルの入力
情報は、セル数カウンタ２０５、入力時刻カウンタ２０
６に送られ、入力セル数及び入力時刻に関する情報をセ
ル間隔情報補正回路２０８にて収集する。

【００４６】セル間隔情報補正回路２０８では、入力セ
ル数及び入力時刻に関する情報に対し、所定の評価関数
により前記図１に示した様なＴｂ及びＴｅの最適化処理
を行う。この最適化されたセル間隔情報はＴＤＭＡ装置
２０９に送られる。

【００４７】そして、所定のＴＤＭＡバーストにユーザ
情報セルと共に収容される。また、ＲＡＭメモリ２０４
に一旦収容されていたユーザ情報セルは、セル出力管理
回路２０７にて出力制御され、収容されるＴＤＭＡバー
スト毎にＴＤＭＡ装置２０９に送られ、衛星回線に送出
される。

【００４８】一方、衛星回線より受信した信号は、ＴＤ
ＭＡ装置２０９にてユーザ情報セルとセル間隔情報に分
離され、それぞれセル入力管理回路２１０、セル出力管
理回路２１３に入力される。

【００４９】セル入力管理回路２１０では、ＴＤＭＡ装
置２０９より指示された受信回線設定情報をもとに作成
されるＶＰＩ／ＶＣＩテーブル２１１を参照し、ユーザ
情報セルの回線毎の識別を行いながら、ＲＡＭメモリ２
１２への書き込みのアドレス管理を行う。

【００５０】セル出力管理回路２１３では、セル間隔情
報を基にセル送出タイミングを決定し、このタイミング
に従いＲＡＭメモリ２１２よりのセルの送出を管理す
る。送出されるセルは、地上網インタフェース部２０１
にて再度ＳＤＨフレームに組まれ、地上網に送出され
る。

【００５１】

【発明の効果】図６に本発明によるＣＤＶ補償特性の改
善効果を示す。同図には、従来方式を適用した場合のＣ
ＤＶ分布幅の最悪値を（ａ）、上記本発明の実施例の適
用によるＣＤＶ分布幅の最悪値を（ｂ）、評価関数とし
て前記“数１”より求まるタイミングで送出される制御
フレーム内の全てのユーザ情報セルのＣＤＶ値の最大値
を最小にするＴｂ，Ｔｅを全パターン検索して求めた場
合のＣＤＶ分布幅の最悪値を（ｃ）として、制御フレー
ム周期Ｔｃ依存性として示している。

【００５２】条件としては、伝送路のインタフェース速
度として約１５０Ｍｂｐｓを仮定した。本図より、従来
の方式を適用した場合のＣＤＶ分布幅に対し、上記実施
例を適用した場合で約３０％、評価関数を最良に設定し
た場合で約５０％のＣＤＶ分布幅の抑制が可能となるこ
とが分かる。

【００５３】以上説明した様に、本発明は衛星ＴＤＭＡ
回線にてＡＴＭ信号を伝送する際に、セル転送タイミン
グに関する情報を情報セルと共に伝送して、遅延ゆらぎ
を補償可能とした従来の方式において、制御フレーム内
のユーザ情報セルの分布を反映したセル間隔情報を転送
することにより、ＣＤＶに関する伝送品質、及び伝送効
率を向上する効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の送信地球局側でのＴｂおよびＴｅを最
適化するための処理の概略を示すフローチャートであ
る。

【図２】実施例のＡＴＭ／ＴＤＭＡ変換装置の構成の例
を示す図である。

【図３】従来のＣＤＶ補償の方式の概略を示す図であ
る。

【図４】従来の送信地球局での処理の概略を示すフロー
チャートである。

【図５】従来の受信地球局での処理の概略を示すフロー
チャートである。

【図６】本発明によるＣＤＶ補償特性の改善効果につい
て示す図である。

【符号の説明】

２０１ 地上網インタフェース部 ２０２ セル入力管理回路 ２０３ ＶＰＩ／ＶＣＩテーブル ２０４ ＲＡＭメモリ ２０５ セル数カウンタ ２０６ 入力時刻カウンタ ２０７ セル出力管理回路 ２０８ セル間隔情報補正回路 ２０９ ＴＤＭＡ装置 ２１０ セル入力管理回路 ２１１ ＶＰＩ／ＶＣＩテーブル ２１２ ＲＡＭメモリ ２１３ セル出力管理回路 ３００ 送信地球局側での入力セル列 ３０１〜３０５ ユーザ情報セル ３１０ 衛星ＴＤＭＡ回線にて伝送されるＴＤＭＡバ
ースト信号 ３１１〜３１２ ＴＤＭＡバースト ３２０ 受信地球局にてＣＤＶ劣化補償処理後の出力
セル列

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非同期転送モードを適用した地上通信網
   に接続され、連続的に入力される非同期転送モードの伝
   送単位となる固定長バケット即ち“セルの集団”の中か
   ら加入者の情報を含んだセル即ち“ユーザ情報セル”を
   取り出し複数個まとめてＴＤＭＡバースト信号を構成し
   て通信衛星に送信する送信地球局と、 該通信衛星を介して受信したＴＤＭＡバースト信号から
   “ユーザ情報セル”を取り出して地上通信網に転送する
   受信地球局とを備え、 一連の周期的な制御の単位時間即ち“制御フレーム”を
   単位とし、 上記送信地球局はユーザ情報セルの入力時の転送セル間
   隔に関する情報即ち“セル間隔情報”をユーザ情報セル
   と共に上記受信地球局に転送する手段を持ち、 上記受信地球局は該セル間隔情報を用いて入力時のセル
   転送間隔を近似的に再現する転送タイミングを求める手
   段を持ち、受信したユーザ情報セルを上記転送タイミン
   グに従い送出する衛星通信方式において、 上記送信地球局に、入力されるユーザ情報セルの入力時
   刻及び上記制御フレーム内に入力されるユーザ情報セル
   数を得る手段と、 上記ユーザ情報セルの入力時刻を変数とした評価関数を
   用いることによりセル遅延ゆらぎ分布を評価する手段
   と、 該評価手段により得られた評価値により上記セル転送間
   隔情報を補正する手段とを備えたことを特徴とする衛星
   通信方式。