TW532014B - A distributed asynchronous transfer mode (ATM) switch architecture for satellites - Google Patents

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532014 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明之背景·· 本發明之領域·· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一般的通訊網路系統，尤指一種使用衛 星系統來做資料傳輸的通訊網路系統。 相關技術之說明： 因爲在1 9 6 0年代早期，當封包交換被發明用於軍 事用途時，通訊系統科技之發展已經涉及了廣泛的甚至未 被許多先驅者所擬想到之技術及科技的出現，在同一時期 ，通訊衛星科技發展的非常快速。這兩種科技由於軍事的 需要而成長，他們現在正在結合以強調對快速安裝、可組 構、按需式頻寬之平台及存取裝置的緊急需求，以使散佈 在各地之消費者與商業集團市場站互連。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A T Μ讓聲頻、資料、視頻以改變的速度，使用5 3 -位元組的封包（被稱爲單元），傳輸於相同的通訊頻道 上，A Τ Μ標準被發展，以便使用晶格交換及多工來提供 連接導向服務，以容納高頻寬操作，A Τ Μ讓可變-位元 率及最有效的服務能夠被傳輸於相同的介質上，如果其爲 電纜線、光纖、或者經由無線頻道的話，當作低-需求-延遲的即時服務，A Τ Μ藉由致能統計多工來完成此，其 中，在頻寬管理系統（並非標準的一部分）的控制下，多 工源被配置在單元槽中。 各ATM單元具有一5-位元組的標頭，其包含一被 稱爲V P I / V C I (虛擬路徑辨識碼/虛擬頻道辨識碼 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 532014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7五、發明説明（2 ) )之欄位，這些是具有區域有效性的標記，一開關根據開 關輸入與輸出間之V P I / V C I連接圖以將輸入虛擬路 徑/虛擬電路映射至輸出虛擬路徑/虛擬電路。在大部分 的開關實施中，內部路由資訊被加到單元以實施映射，但 是這些並不能夠被此標準所涵蓋，所有的末端位址資訊及 此資訊沿著開關間之路徑到V p I / v C I標記的映射藉 由A T Μ控制層來予以實施。 A Τ Μ系統一般已被使用於語音通訊用的陸上系統中 。相反地，習知衛星通訊系統已被使用於典型上用作”訊 號增益器”之人造衛星的通訊，用以將來自一基地站之地 面訊號傳送到第二基地站。這些習知的衛星通訊系統並不 處理所接收之訊號，而是利用人造衛星的能力，以便跨越 遙遠的距離來傳送訊號。 本發明之槪述： 因此，本發明提供一種通訊網路，其利用一多重-光 束輸入/多重-光束輸出之固定-尺寸-封包的開關，此 開關具有位於一人造衛星中之可組構的輸出封包緩衝，此 開關使用施加於封包之固定尺寸位址欄位的位址切換而將 進來的封包切換至出去的封包，衛星開關致能在掛接至地 面使用者終端之應用間的網目拓樸。來自使用者終端之多 個邏輯（通常稱爲虛擬）電路，被多工成爲進來的光束， 經由衛星開關而被切換，而後被再多工成爲出去的光束， 並且藉由地面使用者終端而被解多工的使用，致能在使用 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 532014 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 者應用之間的邏輯網目拓樸，其中，各使用者終端充當一 用於到與各使用者終端掛接之應用的資料及來自與各使用 者終端掛接之應用的資料之交換的平台，因爲所有的虛擬 電路在使用者應用資料傳送之前就被建立，所以此網路係 連接導向的。 本發明也提供一種中央地面站或網路控制中心（ N C C )，用以經由來自各進來與出去光束中之使用者終 端，載運於虛擬電路上之協定的分布輔助來控制切換處理 及相關之進來光束處理以及出去光束處理。 依據這些特色，本發明提供一種衛星通訊網路系統， 用以處理固定尺寸之資料封包，其包含地面站（終端）， 用以發送代表固定尺寸之資料封包的上行鏈路通訊訊號， 及用以接收控制訊號；一人造衛星，用以接收來自地面站 之上行鏈路通訊訊號，及用以發送下行鏈路通訊訊號；以 及一地面控制站，用以發送及接收來自人造衛星之訊號， 其中，該人造衛星接收及發送該等控制訊號至地面站。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 附圖之簡略說明： 本發明參照下面的圖形來做說明，其中，相同的參考 符號係指相同的元件，且其中： Η 1顯示一依據本發明之實施例的衛星網路通訊系統 Η 2顯示一依據本發明之實施例之網路控制中心的邏 輯圖； 本紙張尺度適财酬家標準（CNS ) Μ規格（別心7公餐） -6- 532014 A7 B7 五、發明説明（4 ) 圖3顯不用於圖1中所示之衛星網路通訊系統之終端 的方塊圖；以及 C請先閱讀背面之注意事¾再填寫本頁 圖4顯示一能夠被本發明之網路控制中心所控制的代 表性頻道化圖。 元件對 眧 表 1 0 0 衛 星網路通 訊 系 統 1 0 2 人 造衛星 1 0 4 第 一地面站 ( 終 端 ) 1 0 6 網 路控制中 心 ( Ν C C ) 1 0 8 天 線及R F 接 收 器 1 1 0 第 一訊號處 理 器 1 1 2 A T Μ開關 1 1 4 輸 出緩衝器 1 1 5 第 二訊號處 理 器 1 1 6 發 送器 1 1 8 控 制器 1 2 〇 第 二地面站 2 1 〇 控 制/管理 隧 道 終 端模組 2 2 〇 資 源管理模 組 2 3 0 網 路管理模 組 2 4 〇 呼 叫控制模 組 3 0 2 接 收器 3 0 4 進 來訊號 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ297公釐） -7- 532014 A7 — ___B7 五、發明説明（5 ) 3 0 8 對 V C — 映射 的 源 應用 3 1 〇 第 一每 — V C 緩 衝 器 3 1 2 多 工器 3 1 4 每 -V C its 頻 寬 管 理 器 3 1 6 使 用者 參 數 控 制 裝 置（u P c ) 3 1 8 發 送器 3 2 0 解 多工 器 3 2 2 所 接收 之 應 用 3 2 4 通 訊訊 號 3 2 6 控 制訊 號 3 2 8 第 二每 — V C 緩 衝 器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳實施例之詳細說明： 現在將詳細地參照本發明之實施例，其實例被例舉於 伴隨之圖形中。 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 如上所述，依據本發明之衛星網路通訊系統涉及固定 尺寸之資料封包的通訊，更明確地說，爲A τ Μ (非同步 傳送ί吴式）#彳包或單兀。爲了例舉本發明，下面的實施例 敘述了載運A Τ Μ封包之訊號的傳輸，但是，本發明也能 夠被用來處理其他的固定尺寸之資料封包。 圖1顯示一依據本發明之實施例的衛星網路通訊系統 1 0 0，此衛星網路通訊系統1 〇 〇包含一人造衛星 1〇2、一第一地面站或終端1 〇 4、一網路控制中心 10 6 ( N C C )、及一第二地面站或終端120，第~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公楚） -8- 532014 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 __ B7五、發明説明（6 ) 地面站1 〇 4經由人造衛星1 0 2而與網路控制中心 106及/或第二地面站120通訊，ATM封包具有固 定的長度，並具有路由碼，我們也稱之爲位址，雖然他們 僅具有每一鏈路之有效性，使得具有相同最終目的地及路 由碼之A T Μ封包經由一共同的虛擬電路而被送出。在 ATM中，藉由在傳送封包於虛擬電路上之前，先控制發 訊至N C C來判定端對端的目的地對，路由碼讓封包之處 理及切換於第一地面站1 〇 4、於A T Μ開關1 1 2以及 於第二地面站1 2 0，路由碼也指示A Τ Μ封包之優先權 等級，使得具有較高優先權之封包較早被傳送，但是，在 此方式下，沒有任何一個虛擬電路渴望頻寬。 如圖1所示，衛星網路通訊系統1 0 0之人造衛星 1 0 2包含一天線及R F接收器1 〇 8、一第一訊號處理 裝置1 1 0、一 Α 丁 Μ開關1 1 2、一輸出緩衝器1 1 4 、一弟一訊號處理裝置1 1 5、一^發送器1 1 6、及一*控 制器1 1 8。天線及R F接收器1 〇 8接收來自第一地面 站1 0 4之載運A Τ Μ封包的訊號，並將此訊號送至第一 訊號處理裝置1 1 0，用於A Τ Μ封包之處理及恢復。來 自第一地面站1 0 4之ATM封包與和第一地面站1〇4 相同的光束中之許多其他類似終端的封包被多工，第一訊 號處理裝置1 1 0操作爲一解多工器，輸出自第一訊號處 理裝置1 1 0之A Τ Μ封包然後根據封包中之位址，藉由 A Τ Μ開關1 1 2而被切換至輸出緩衝器1 1 4，輸出緩 衝器1 1 4含有到第二地面站1 2 0之虛擬電路的封包， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -9 - 532014 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（7 ) 藉由此開關1 1 2 ,以有效於開關1 1 2與第二地面站 1 2 0間之鏈路的位址來代替輸入封包之位址，亦即路由 碼。 在藉由發送器1 1 6發送到各種目的地（例如，第二 地面站1 2 0或網路控制中心1 〇 6 )之前，固定尺寸之 資料封包首先被儲存於機載輸出緩衝器1 1 4，緩衝器 1 1 4被設計來將封包輸出至第二訊號處理裝置1 1 5， 其係以使即時通信量之延遲達最小，並且當可能時，緩衝 及傳送來自非即時源之叢發的封包這樣的方式來於以實施 。依據本發明之實施例，緩衝器可以包含許多子緩衝器（ 未顯示出），以儲存具有不同的優先權及/或不同的服務 品質（Q 〇 S)之ATM封包。第二訊號處理裝置1 1 5 操作爲一多工器，用以使即將被傳送之訊號調變及編碼， 在傳送之前，ATM封包藉由第二訊號處理裝置1 1 5而 被多工成爲一串，其在一傳輸用載波上被調變成第二地面 站1 2 0用的光束。 控制器1 1 8接收來自網路控制中心1 0 6之控制訊 號，用以控制輸出自緩衝器1 1 4之各個可組構子緩衝器 之封包的排程。依據本發明之實施例，這些子緩衝器爲優 先權緩衝器，其區別各種類型的即時與非即時封包通信量 ，藉由網路控制中心1 0 6來支配封包及封包被放進前述 串之速率的分布，依據本發明之此實施例，某些A T Μ封 包要求即時傳送，而因此那些訊號被指定爲具有較高的傳 送優先權，如同更詳細地敘述於下，N C C 1 0 6控制 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 532014 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 用於即時A T Μ訊號之優先權等級。 在操作上，第一地面站1 〇 4藉由透過人造衛星 1 0 2來送出ATM封包而與第二地面站1 2 0及/或網 路控制中心1 0 6通訊，通常，由第一地面站1 〇 4所傳 送的訊號包含載運訊息到第二地面站1 2 0以外的地面站 之封包，並且也含有載運發訊訊息到網路控制中心1〇6 之封包，如同由圖1之實線箭號所示，在任何一種情況中 ，含有路由碼及優先權碼之A T Μ封包首先被傳送至人造 衛星1 0 2。訊號然後被第一訊號處理裝置1 1 〇所處理 ，第一訊號處理裝置1 1 〇根本就是一解多工器，並且可 以，舉例來說，包含解多工及解碼功能性，因此，光束之 組合訊號，其含有來自第一地面站1 0 4之訊號以及來自 許多其他類似的地面站之訊號，在第一訊號處理裝置 1 1 0中被解多工。 在處理之後，依據A Τ Μ封包之路由碼，封包藉由開 關1 1 2而被切換到輸出緩衝器1 1 4之適當的子緩衝器 ，緩衝器可以被組構而具有分配給各下行鏈路光束之固定 量的緩衝容量，緩衝容量可以和標準的A Τ Μ服務品質（ QoS)相符，NCC 106能夠改變對Q〇S優先權 之緩衝空間的預定分配，以便讓通信量上的變化成爲時間 的函數。依據本發明之實施例，可以有多個緩衝器，在此 情況中，緩衝輸出能夠以循環（r 〇 u n d r 〇 b i η )方式而被排出 自個別的緩衝器。 接著緩衝之後，A Τ Μ封包藉由第二訊號處理裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -11 - 532014 A7 __ _B7_ 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 115而被多工成爲一串，對應於個別輸出光束之各串的 封包被輸入至發送器1 1 6，發送器1 1 6發送組合訊號 ，其含有到許多其他類似的地面站之封包，以及以第二地 面站1 2 0爲目的地之封包。 網路控制中心1 0 6根據人造衛星1 〇 2之緩衝器 1 1 4的擁塞、在地面站1 0 4與其他類似的地面站間所 使用之頻寬的量、來自地面站1 0 4及1 2 0之請求、及 天候狀況（例如雨衰減），以控制由地面站1 0 4及 1 2 0所使用之通訊通信量、傳輸頻寬及傳輸頻道。 依據本發明，如由實傳輸線1 3 0所示，N C C 1 0 6將控制訊號邏輯地送到控制器1 1 8。在被控制器 1 1 8處理之後，如由虛線1 3 5及1 4 0所示，控制訊 號被送到地面站1 0 4及1 2 0。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，網路控制中心1 0 6將會根據接收自地面站 1 0 4及/或1 2 0以及其他類似的地面站之控制資訊、 緩衝器1 1 4的擁塞、及/或天候狀況（例如雨衰減因素 )，將控制訊號傳送到人造衛星1 0 2，控制訊號被控制 器1 1 8所處理，以控制A T Μ封包之傳輸速率，及/或 改變指定給緩衝器1 1 4之子緩衝器的虛擬電路。 在某些情況中，舉例來說，當地面站1 〇 4及1 2 0 需要傳送優先權訊息或者比平常還大量的封包時，地面站 1〇4及1 2 0也能夠將請求訊號送到網路控制中心 1 0 6。網路控制中心1 〇 6然後根據公平性準則而准許 或拒絕請求，此公平性準則涉及了所有地面站之要求及地 木纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12- 532014 A7 _ ___B7_ 五、發明説明（10 ) 面站之個別虛擬電路的優先權等級，其將敘述於後。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2係更詳細地顯示N C C 1 0 6之操作的邏輯圖 ，在圖2中，第一地面站1 0 4被通訊地連接至人造衛星 102及NCC 106，第二地面站120也被通訊地 連接至人造衛星102及NCC 106。如圖2所示， N C C 1 0 6包含一控制/管理隧道終端模組2 1〇， 其連接至一資源管理模組2 2 0、一網路管理模組2 3 0 及一呼叫控制模組2 4 0。網路管理模組2 3 0也被連接 至資源管理模組2 2 0 ·及呼叫控制模組2 4 0。 控制/管理隧道終端模組2 1 0接收進來的訊號，並 且發送出去的訊號，控制/管理隧道終端模組2 1 0提供 一用於NCC 106與地面站104及120間之發訊 頻道的安全特色。除此之外，控制/管理隧道終端模組 210也提供一地面站1〇4及12〇到NCC 106 的鑒認，以便消除頻寬盜竊之危險或服務的瓦解。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 資源管理模組2 2 0在呼叫建立期間爲資源實施呼叫 許可檢查，而呼叫建立發生於當地面站1 0 4及/或 1 2 0想要傳送訊號時，資源管理模組2 2 0也分配、解 除分配、及控制頻寬資源。此外，資源管理模組2 2 0提 供A T Μ開關1 1 2資源之控制，以及人造衛星1 0 2之 輸出緩衝器1 1 4擁塞的控制。 呼叫控制模組2 4 0建立、維持及終止切換虛擬電路 (S V C s )，呼叫控制模組2 4 0也提供位址分析及路 由、V Ρ I / V C I (路由碼或位址）分配及解除分配、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -13- 532014 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（11 ) 和與資源管理模組2 2 0之頻寬資源分配的協調，網路管 理模組2 3 0提供永久虛擬電路（P V C )連接。 網路管理模組2 3 0提供故障管理、組態管理、會計 管理、性能管理、安全管理、及服務管理。 在操作上，N C C 1 0 6經由一用於使用者所請求 之虛擬電路的網路管理功能，控制虛擬電路之資源管理、 對虛擬電路之資源分配、及虛擬電路之建立，使用者所請 求之虛擬電路可以包含永久虛擬電路（PVC s )，其係 藉由N C C 1 0 6而被永久分配在特定地面站之間，或 者包含地面站所請求之切換虛擬電路（SV C s )，其係 經由連接控制發訊而被建立。各地面站1 0 4及1 2 0具 有一相關聯之S V C連接控制功能，其根據應用需求及可 用之終端資源而透過N C C 1 0 6請求連接到其他的地 面站，並且根據應用可用性及終端資源可用性而透過 N C C 1 〇 6回應來自其他的地面站之連接請求， S V C連接控制功能能夠實現一僅受限於發訊延遲及地面 站1 0 4及/或1 2 0之處理功率的按需式動態頻寬能力 。N C C 1 〇 6也控制由動態S V C連接控制所致能之 上面及超越那個以外的按需式頻寬能力，NCC 106 經由一請求/回應、客戶/伺服器協定，動態地將頻寬分 配給地面站之已經建立的虛擬電路，而地面站1 0 4及 1 2 0和其他類似的地面站當作客戶，且N C C 1 0 6 當作伺服器。在此方案中，有些保證頻寬被分配給 PVCs及SVCs，並且由NCC 106所管理之每 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 532014 A7 B7___._ 五、發明説明（12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一進來光束頻寬堆之過剩部分被用來服務要求超過保證率 之頻寬的地面站，過剩頻寬係由於進來光束頻寬相對於光 束頻寬之過大。在簡單的情況中，其中，所有進來光束具 有相同的頻寬，且所有出去光束具有相同的頻寬，進來光 束頻寬對出去光束頻寬之比値，及每一出去光束之輸出緩 衝的量決定可以由衛星開關所達成之量統計多工增益，進 一步的統計多工也能夠被實現於各使用者終端之內。 圖3詳細地顯示地面站104之方塊圖，通常，地面 站1 0 4中的訊號傳輸涉及了出去與進來訊號處理及傳輸 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖3中，地面站104包含一接收器3 0 2，用以 接收來自訊號源（例如人造衛星1 0 2 )之進來訊號 3 0 4、第二地面站1 2 0或網路控制中心1 0 6，地面 站1 0 4也產生一即將被傳送至人造衛星1 0 2之對V C 一映射的源應用3 0 8 ,地面站1 0 4也包含一多工器 3 12，用以處理對VC —映射的源應用3 0 8，及包含 一解多工器3 2 0,用以處理及組合進來訊號3 04，地 面站1 0 4也包含一第一每一 VC緩衝器3 1 0及一第二 每—V C緩衝器3 2 8，以儲存所處理之對V C -映射的 源應用及進來訊號3 0 4。 依據本發明之實施例，接收器3 0 2接收進來訊號 3 0 4，其包含來自地面站1 2 0之通訊訊號及來自網路 控制中心1 0 6之控制訊號。解多工器3 2 0然後解調變 及解碼所接收之進來訊號3 0 4，在進來訊號3 0 4爲來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — " -15- 532014 A7 __B7 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 自地面站1 2 0之通訊訊號（如由箭號3 2 4所示）的情 況中，通訊訊號然後被分類成爲所接收之應用3 2 4，並 且被儲存於第二每一 VC緩衝器3 2 8中。在進來訊號 3 0 4爲來自網路控制中心1 〇 6之控制訊號（如由箭號 3 2 6所示）的情況中，訊號3 2 6被進一步處理。 如圖3所示，除了多工器306及解多工器320和 第一每—VC緩衝器3 1 0以及第二每一 VC緩衝器 3 2 8以外，地面站另包含一每—V C頻寬管理器3 1 4 ，用以管理各虛擬電路之頻寬，其用於回應由接收器 3 ◦ 2所接收之控制訊號3 2 6的傳輸，且包含一發送器 3 1 8，用以發送對VC —映射的源應用3 0 8。在本發 明之實施例中，控制訊號可以包含指示人造衛星1 0 2之 機載輸出緩衝器1 1 4中的擁塞、雨衰減之訊號及來自網 路控制中心1 0 6的回應訊號，在另一實施例中，發送器 3 1 6及接收器3 0 2能夠被具體化於單一裝置中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 每-VC頻寬管理器314可以另包含一使用者參數 控制（UPC)裝置316, UP 316也可以是一與 每—VC頻寬管理器3 1 4分離的裝置，UP 3 1 6偵 測及控制對V C -映射的源應用3 0 8，以防止第二訊號 傳輸中斷持續之第一訊號傳輸，U P C 3 1 6也實施頻 寬整形。回應人造衛星1 0 2之緩衝器1 1 4的擁塞訊號 ，UPC 3 1 6進一步減少分攤於虛擬電路之頻寬，其 造成人造衛星1 0 2之緩衝器1 1 4的擁塞。 在操作上，由地面站1 0 4所產生之對V C -映射的 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） 532014 Α7 Β7 五、發明説明（14) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 源應用3 0 8藉由多工器3 1 2而被處理成爲ATM封包 ，多工器3 1 2將相同的路由碼指定給具有相同目的地的 那些ATM封包，使得這些ATM封包經由一共同虛擬電 路而被傳送至目的地，這些外出的A T Μ封包然後被儲存 在緩衝器中，用於稍後的傳輸。 接收器3 0 2可以接收來自人造衛星1 〇 2之進來訊 號304，進來訊號30 4然後被處理於解多工器320 中，以決定進來訊號3 0 4是否爲通訊訊號3 2 4或控制 訊號3 2 6。如上所述，如果進來訊號3 0 4爲通訊訊號 3 2 4，則訊號被儲存於所接收之應用3 2 2的第二每- V C緩衝器3 2 8中，否則，進來的控制訊號3 2 6被引 導至每—VC頻寬管理器3 1 4。每—VC頻寬管理器 3 1 4根據由接收器3 0 2所接收之來自網路控制中心 1 0 6的控制訊號3 2 6，將一頻寬指定給被用來傳送外 出之封包的各虛擬電路。UPC 3 1 6整形頻寬，並且 磋商各種虛擬電路中之間的通信量控制，訊號然後被引導 至發送器318，用於傳輸。 經濟部智1財產局員工消費合作社印製 在另一實施例中，地面站1 0 4根據儲存在第一每- V C緩衝器3 1 0中之封包的數目，將請求封包送到網路 控制中心1 0 6，以請求虛擬電路之頻寬的更新。網路控 制中心1 0 6然後根據公平性準則而准許或拒絕請求，此 公平性準則涉及了所有使用者終端之要求及個別虛擬電路 的優先權等級。 各地面站1 0 4及1 2 0和系統中之所有類似的地面 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -17- 532014 Μ Β7 五、發明説明（15 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 站控制其頻寬管理系統的組態，此組態動態地改變於時間 上，以回應其應用之即時需求，並回應P V C S之網路管 理調用建立的要求，地面站1 0 4及1 2 0之頻寬管理系 統將應用資料組織成爲封包，將封包映射成爲適當的虛擬 電路，並且將虛擬電路多工成爲地面站1 〇 4及1 2 0之 進來的衛星光束。各地面站1 0 4及1 2 0和所有類似的 地面站根據其應用之需求來決定其進來光束頻寬的需要部 分，並且爲一保證分配而經由呼叫控制發訊與N C C磋商 ，各地面站1 0 4及1 2 0和所有類似的地面站磋商在其 需要超越其保證速率之進來光束頻寬上的改變，此係其虛 擬電路之保證速率的總和，各地面站1 〇 4及1 2 0和所 有類似的地面站統計地逾額認購其藉由優先權佇列虛擬電 路所磋商之頻寬，並且根據優先權而將他們多工成爲進來 光束，能夠使用各種的最佳化技術來實施優先權佇列及多 工。 經濟部智S財產局員工消費合作钍印製 依據本發明之一或多個實施例，網路控制中心1 ◦ 6 ，或者特別是資源管理模組2 2 0之功能爲控制在各進來 光束增益中之地面站如何根據終端數量、日、月、或年等 時間，藉由改變與各進來光束相關聯之頻率及時間槽的組 態來對他們的光束存取，這決定了解多工器1 1 8如何解 多工進來光束。 圖4係顯示依據本發明實施例之上行鏈路頻率頻道化 的代表性圖，舉例來說，圖4例舉頻率頻道化，其能夠被 使用於衛星系統，例如在由Lockheed Martin於1 9 9 5年 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 532014 A7 ____B7_ 五、發明説明（16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9月2 7日所提出之Astrolink FCC申請案中的衛星系統， 並且在此被倂入當作參考資料。注意頻道化係依據本發明 之實施例而由N C C 1 0 6來予以控制係重要的，在此 情況中，衛星操作於上行鏈路頻寬1 · 0 G Η z及下行鏈 路頻寬1 . 0 GHz中，與多重一光束天線之各上行鏈路 天線光束相關聯的上行鏈路頻寬能夠被分裂成爲多達某些 數目的頻道，其各自被頻道化，如圖4中所代表性的，在 此例中，藉由終端來實施上行鏈路衛星光束多重存取，其 導致可以用多重一頻率分時多重存取（MF - T DMA或 FDMA/TDMA)來實施經多工的上行鏈路光束（亦 即組合的訊號），其他的技術也能夠被使用，例如分碼多 重存取（CDMA)，或分頻多重存取（FDMA)，或 者這些技術的組合。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 F D Μ A非常類似於M F — T D Μ A，這兩種技術間 之差異在於一預定終端被分時多工成爲單一頻率，況且， 因爲TDMA沒有被使用於單一頻率上，就像在TDMA 中，此終端必須連續地使用頻率。因此，在F D Μ A中， 終端在需要-指派多重存取（D A Μ A )演算法的控制下 ，不能夠在呼叫的路線上從一頻率移動到另一頻率，以致 能按需式頻寬，如配合圖3所述的。

在CDMA中，單一頻率被許多終端所使用，其典型 上能夠隨意地存取頻率，値得注意地，在C D Μ A中，終 端之傳輸基本上藉由一相關偵測器而被儲存在人造衛星上 ，相關偵測器知道和被終端所使用之碼序列相同的碼序歹U 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 532014 A7 _____ _B7 五、發明説明（17 ) 。多重頻率能夠與CDMA—起被使用，產生一多重頻率 CDMA系統（MF — TDMA)，注意，按需式頻寬與 CDMA基本上是自動的，雖然爲了干擾理由，必須使用 一紀律來控制單一頻率上之終端的數目。 在本發明之特定實施例已被敘述於此的同時，對於習 於此技者而言，可以做成各種的修正，但沒有違離本發明 之精神及範疇將會是明顯的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -20-

Claims (1)

1. 532014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ___ D8六、申請專利範圍 1·—種衛星通訊網路系統，用以處理固定尺寸之資 料封包，其包括： 至少地面站，用以發送代表固定尺寸之資料封包的 上行鏈路通訊訊號，及用以接收控制訊號； 至少一人造衛星，用以接收來自至少一地面站之上行 鏈路通訊訊號，及用以發送下行鏈路通訊訊號；以及 至少一地面控制站，用以發送及接收來自人造衛星之 訊號，其中，該人造衛星接收及發送控制訊號到至少一地 面站。 . 2 _如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統，其 中該等固定尺寸之資料封包係經由至少一虛擬電路來予以 傳送，並且各固定尺寸之資料封包包含一目的地碼及一路 由碼，且其中，具有相同之目的地及路由碼的固定尺寸資 料封包係經由一相同的虛擬電路來予以傳送。 3 ·如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統，其 中該等固定尺寸之資料封包爲非同步傳送模式（A T Μ ) 資料封包。 4 ·如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統，其 中該至少一地面站包含： 一訊號產生器，用以產生固定尺寸之資料封包； 一虛擬電路產生器，連接至訊號產生器，用以建立被 用來傳送固定尺寸之資料封包的虛擬電路；. 一預-虛擬電路頻寬管理器，連接至虛擬電路產生器 ，用以管理由虛擬電路產生器所產生之各虛擬電路；以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 532014 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一發送單元，用以經由虛擬電路而將固定尺寸之資料 封包發送至衛星。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 .如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統，其 中由虛擬電路產生器所建立之虛擬電路包含至少一永久虛 擬電路（PVC)及至少一切換虛擬電路（SVC)。 6 .如申請專利範圍第5項之衛星通訊網路系統，其 中該等切換虛擬電路被暫時建立於當至少一地面站經由至 少一地面控制站而與一第二地面站連接時。 7 .如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統，其 中該至少一地面站包含： 一接收單元，用以接收來自衛星之下行鏈路訊號；以 及 一緩衝器，用以在傳輸之前先緩衝固定尺寸之資料封 包。 . 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 8 .如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統，其 中該預-虛擬電路頻寬管理器另包含一使用者參數控制裝 置，連接至虛擬電路產生器，用以在固定尺寸之資料封包 被傳送之前，整形各虛擬電路之頻寬。 9 ·如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統，其 中該使用者參數控制裝置根據經由衛星而傳送自至少一地 面控制站之控制訊號來改變虛擬電路用的頻寬。 1 〇 ·如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統， 其中該至少一地面站另包含一動態統計多工器，用來以分 配給地面站之共有可用的傳輸頻寬傳送固定尺寸之資料封 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " ' -22- 532014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____ D8六、申請專利範圍 包。 1 1 ·如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統， 其中該至少一地面站包含一頻寬管理器，連接至虛擬電路 產生器，用以管理由虛擬電路產生器所產生之各虛擬電路 〇 1 2 ·如申請專利範圍第4項之衛星通訊網路系統， 其中該地面站爲一電腦終端機。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統， 其中該衛星包含： ' 一接收器系統，用以接收來自地面站及地面控制站之 訊號； ： 一開關，連接至一訊號處理器，用以將固定尺寸之資 料封包切換至各種所選擇之目的地； 一輸出緩衝器，連接至開關，用以緩衝固定尺寸之資· 料封包；以及 一發送器，用以將來自輸出緩衝器之固定尺寸的資料 封包調變及傳送至至少一地面站及至少一地面控制站。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 ，另包含： 一第一訊號處理器，連接至接收器，用以處理由接收 器所接收之訊號； 一第二訊號處理器，連接至發送器，用以處理即將由 發送器所發送之固定尺寸的資料封包。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂· -23- 532014 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 A8 B8 C8 _ D8六、申請專利範圍 ，其中該輸出緩衝器包含多個子緩衝器。 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 ，其中當所接收之固定尺寸的資料封包指示一未完成傳輸 時，該開關捨棄一或多個固定尺寸之資料封包。 1 7 _如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 ，另包含一控制器，用以處理傳送自至少一地面控制中心 之控制訊號。 1 8 .如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 ，其中該第一訊號處理器爲一FFT處理器。 · 1 9 ·如申請專利範圍第1 3項之衛星通訊網路系統 ，其中該控制訊號指示輸出緩衝器中固定尺寸之資料封包 的擁塞。 2 〇 ·如申請專利範圍第8項之衛星通訊網路系統， 其中當使用者參數控制裝置監視擁塞時，至少一地面站之· 發送器經由衛星而將請求訊號傳送到至少一地面控制站， 以請求虛擬電路之頻寬的改變。 2 1 ·如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統， 其中該至少一地面控制站包含： 一控制/管理隧道終端模組； 一資源管理模組，連接至控制/管理隧道終端模組； 一呼叫控制模組，連接至控制/管理隧道終端模組； 以及 一網路管理模組，連接至控制/管理隧道終端模組。 2 2 .如申請專利範圍第1項之衛星通訊網路系統， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 532014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 其中該至少一地面控制站包含： 一接收器，用以接收來自衛星之固定尺寸的資料封包 一許可控制管理裝置，用以判定所接收之固定尺寸的 資料封包是否係可接受的； 一頻道化控制器，用以控制多個上行鏈路及下行鏈路 傳輸頻道，使得固定尺寸之資料封包能夠經由多個頻道而 被傳送；以及 一發送器，用以將經由多個頻道及多個虛擬電路之固 定尺寸的資料封包經由衛星而傳送至地面站，其中該許可 控制管理裝置根據公平性準則而將至少一頻寬分配給至少 其中一個虛擬電路。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之衛星通訊網路系統 ，其中該多個頻道各被分割成多個訊框，並且多個訊框各· 被分割成多個存取槽。 2 4 ·如申請專利範圍第2 1項之衛星通訊網路系統 ，其中該公平性準則包含與地面站相關聯之要求及一優先 權等級。 2 5 ·如申請專利範圍第2 1項之衛星通訊網路系統 ，其中該許可控制管理裝置偵測固定尺寸之資料封包的擁 塞，以便重新指定虛擬電路之頻寬。 2 6 · —種用於衛星通訊系統之地面站，其包括： 一訊號產生器，用以產生固定尺寸之資料封包； 一虛擬電路產生器，連接至訊號產生器，用以建立被 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁；> 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 532014 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 用來傳送固定尺寸之資料封包的虛擬電路； 一預-虛擬電路頻寬管理器，連接至虛擬電路產生器 ，用以管理由虛擬電路產生器所產生之各虛擬電路.；以及 一發送單元，用以經由虛擬電路而將固定尺寸之資料 封包發送至衛星。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中由虛 擬電路產生器所建立之虛擬電路包含至少一永久虛擬電路 (PVC)及至少一切換虛擬電路（SVC)。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之地面站，其中該等 切換虛擬電路被暫時建立於當至少一地面站經由至少一地 面控制站而與一第二地面站連接時。 2 9 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中該至 少一地面站包含： 一接收單元，用以接收來自衛星之下行鏈路訊號；以· 及 一緩衝器，用以在傳輸之前先緩衝固定尺寸之資料封 包。 3 0 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中該預 -虛擬電路頻寬管理器另包含一使用者參數控制裝置，連 接至虛擬電路產生器，用以在固定尺寸之資料封包被傳送 之前，整形各虛擬電路之頻寬。 3 1 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中該使 用者參數控制裝置根據經由衛星而傳送自至少一地面控制 站之控制訊號來改變虛擬電路用的頻寬。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -26- 532014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 3 2 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中該至 少一地面站另包含一動態統計多工器，用來以分配給地面 站之共有可用的傳輸頻寬傳送固定尺寸之資料封包。 3 3 .如申請專利範圍第2 6項之地面站，其中該至 少一地面站包含一頻寬管理器，連接至虛擬電路產生器， 用以管理由虛擬電路產生器所產生之各虛擬電路。 3 4 . —種用於通訊系統之衛星，其包括： 一接收器系統，用以接收來自地面站及地面控制站之 訊號； ' 一開關，連接至一訊號處理器，用以將固定尺寸之資 料封包切換至各種所選擇之目的地； 一輸出緩衝器，連接至開關，用以緩衝固定尺寸之資 料封包；以及 一發送器，用以將來自輸出緩衝器之固定尺寸的資料· 封包調變及傳送至至少一地面站及至少一地面控制站。 3 5 .如申請專利範圍第3 4項之用於通訊系統之衛 星，另包含： 一第一訊號處理器，連接至接收器，用以處理由接收 器所接收之訊號； 一第二訊號處理器，連接至發送器，用以處理即將由 發送器所發送之固定尺寸的資料封包。 3 6 ·如申請專利範圍第3 5項之用於通訊系統之衛 星，其中當所接收之固定尺寸的資料封包指示一未完成傳 輸時，該開關捨棄一或多個固定尺寸之資料封包。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公董1 " 一 -27- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 532014 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 7 ·如申請專利範圍第3 5項之用於通訊系統之衛 星，另包含一控制器，用以處理傳送自至少一地面控制中 心之控制訊號。 3 8 ·如申請專利範圍第3 5項之用於通訊系統之衛 星，其中該控制訊號指示輸出緩衝器中固定尺寸之資料封 包的擁塞。 3 9 . —種用於衛星通訊系統之地面控制站，其包括 一控制/管理隧道終端模組； ' 一資源管理模組，連接至控制/管理隧道終端模組； 一呼叫控制模組，連接至控制/管理隧道終端模組； 以及 一網路管理模組，連接至控制/管理隧道終端模組。 4 0 . —種用於衛星通訊系統之地面控制站，其包括’ 一接收器，用以接收來自衛星之固定尺寸的資料封包 j 一許可控制管理裝置，用以判定所接收之固定尺寸的 資料封包是否係可接受的； 一頻道化控制器，用以控制多個上行鏈路及下行鏈路 傳輸頻道，使得固定尺寸之資料封包能夠經由多個頻道而 被傳送；以及 一發送器，用以將經由多個頻道及多個虛擬電路之固 定尺寸的資料封包經由衛星而傳送至地面站，其中該許可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公菱1 " -28- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 532014 A8 B8 C8 D8 X'、申請專利乾圍控制管理裝置根據公平性準則而將至少一頻寬分配給至少 其中一個虛擬電路。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29-