JPH01188039A - パケット送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スロット付きアロハ方式と称する多元接続
方式を基本とした衛星パケット通信に用いて、各地球局
の伝送量の増減に間接的に応じて自動的にパケットの送
信手順を変更しパケット伝送のサービス品質の低下を・
防止すると共に、衛星回線の効率的な使用を可能にする
パケット送信装置に関するものである。

（従来の技術） 第２図にスロット付きアロハ方式と称する多元接続方式
によって運用される衛星パケット通信網を構成する地球
局のパケット送信装置の従来の構成例を示す。図におい
て、（１）はデータをパケットとして入力するパケット
入力端子、（２）は該パケット入力端子（１）から入力
されるパケットを一時蓄積するパケットバッファ、　（
３）はこの構成を説明するための論理的なスイッチ、（
４）は後述するバースト送信機　（５）に設けられた第
１の送（Ｈパケット入力端子、　（５）はパケットをバ
ーストに形成するバースト送信機、　（６）は送信パケ
ットバッファ、　（７）はランダム遅延発生器、　（８
）はバースト送信機　（５）に設けられた第２の送信パ
ケット入力端子、　（９）は受信確認信号（ＡＣＫ／Ａ
ＣＫ）入力端子である。

第３図は第２図構成のパケット送信装置を有する地球局
によって運用される衛星パケット通信網の一例を示し、
この通信網はｎ局の子局と、１局の親局と通信衛星から
構成される。同図において、（１０）、（１１）、（１
２）はそれぞれ子局Ｓｌ、　Ｓ２、Ｓｎである。図では
省略するがこのような子局はｎ局あるものとしこれらの
全体を子局群と称することにする。また、（１３）は親
局Ｍ、　（１４）は通信衛星である。

今、説明を容易にするため子局群が衛星上のトランスポ
ンダに向けて送信する周波数と親局が送信する周波数は
別であるものとする。すなわち、子局群はトランスポン
ダ上の一つの周波数領域を共用する（トランスポンダに
多元接続する）。そしてこの多元接続方式としてスロッ
ト付きアロハ方式が使用されるものとして従来例第２図
の説明を行う。なお、この場合の親局の送信についての
説明は本発明を説明する上でその要旨に関わらないため
に省略する。

スロット付きアロハ方式はトランスポンダを時間軸上で
区分し同じ送信周波数を使用する子局群からの電波を中
継しようとする時分割多元接続方式の一種である。この
ため共通使用するトランスホンダ上において一定周期の
時間区分が設定される。この２周期分をスロットと称す
る。第４図中にその概念図を示す。図では説明のために
トランスポンダ上のスロットに番号を表示したが実際に
は個々のスロットを区別するこのような番号の設定はな
い。各子局はスロットの区切りだけを確認することがで
きる。

次に、各子局がこのトランスポンダに送出する信号につ
いて説明する。各子局においては送信したい信号（デー
タ列）がブロック的に発生する。

この１ブロツクをパケットと称する。このパケットは各
子局が他の部分、例えば子局が接続する地上側の他の装
置から送られてくるものとしてもよいし、また、子局自
体が発生するものと考えてもよい、このパケットには本
来送信したいデータ（以下メツセージと称する）の他に
このパケットの発信元や相手先を表示するアドレスデー
タやパケットの伝送を正しく行なうための制御ゲータな
どが含まれている。このようなパケットを構成するビッ
ト列は例えば位相偏移変調され子局より送信されるが、
この際、受信局におけるビット列の復調・再生を正確に
行うなどのためにパケットの前縁に更にプリアンプルと
称する補助ビット列を付加する。このように最終的に子
局がその送信機から送信する電波の１単位をバーストと
称する。

第５図にバーストのビット構成例を示す。

さて、以下第２図にそってスロット付きアロハ方式によ
るバースト送信手順を実行する従来のパケット送信装置
について順に説明する。まず、送信パケットはパケット
入力端子（１）を通じてパケットバッファ　（２）に入
力される。このパケットバッファ　（２）はパケット入
力端子（１）から人力されるパケットを直ちにバースト
送信機　（５）に送り込むことができない場合にこれを
一時蓄積しておく部分である。パケットバッファ　（２
）に人力されたパケットはパケットバッファ　（２）が
空（パケットが蓄積されていない状態）で、かつスイッ
チ（３）が閉じている場合にはバースト送信機　（５）
の第１の送信パケット入力端子（４）と送信パケットバ
ッファ　（６）に人力される。一方、スイッチ　（３）
が開いている場合か、または、既にバッファ内にパケッ
トが蓄積されている場合には当該パケットも構築される
。バースト送信機　（５）は変調部やＲＦ部、アンテナ
などから構成されており、その第１の送信パケット入力
端子（４）に入力されるパケットを第５図に示し、この
パケットにプリアンプルが付加され直ちに通信衛星（１
４）に向けて送信される。但し、バースト送信機　（５
）はバーストの送信タイミングを（最高１スロット時間
分）微調整する機能を有しており、バーストが第４図で
示した衛星トランスポンダ上のスロットに丁度納まるよ
うにこれを制御して送信する。例えば、第４図に示すよ
うに子局５ｌ（１Ｇ）から送信されたバーストａはトラ
ンスポンダ上のスロット６に丁度納まる。図中、バース
トａの送信の開始時刻からスロット６の前縁までの時間
は子局５ｌ（１０）からトランスポンダまで電波が到達
するために要する伝搬遅延時間である。この伝搬遅延時
間は地球局と衛星間の距離に対応するための子局毎に少
しづつ異なり（だいたい１３０ｍ５ｅｃ程度である）、
各局はそれぞれの伝搬遅延時間に応じてバーストの送信
タイミングを微調整しこれを送信するが、このようなバ
ースト同期技術の説明については本発明を説明する上で
は必要ではないために、これを省略し、各地球局はトラ
ンスポンダ上の所定の位置にバーストを配置する機能を
持ち備えているものとする。

さて、第２図の構成及び動作は子局に共通である。今、
子局Ｓｌ　（１０）のパケット入力端子（１）にパケッ
トが入力されスロット６にこれに対応するバーストが送
信されたと同様に、子局５２（１１）のパケット入力端
子（１）にもほぼ同時刻にパケットが入力され、その結
果、子局５２（１１）もスロット６にそのバーストが納
まるようにバーストｂを送信したとすると、これらのバ
ーストはトランスポンダ上において衝突する。すなわち
、スロット付きアロハ方式では各局がバーストを送信す
るにあたって、トランスポンダ上のスロットのどれかに
バーストを納めるという制限条件があるだけで、使用す
るスロットにっては特定されないため、たまたま１つの
バーストだけがスロットに到着するとそのバーストは正
常に中継され親局Ｍ　（１３）に受信されるが、２つ以
上のバーストが同一スロットに到着し衝突が起こるとそ
れらのバーストの送信は失敗したことになる。そして、
送信を失敗したこれらのバーストは再度送信が試みられ
る。これをバーストの再送と称する。次に、再送の手順
について説明する。

まず、再送を行うためには送信した当該バーストが送信
に成功したか失敗したかを知る必要がある。第３図のよ
うな衛星通信網においては、通常、親局Ｍ　（１３）に
おいてバーストの正常な受信が確認されると、親局Ｍ　
（１３）から子局群５１〜５ｎ（ｔｏ）〜（１２）への
回線によってこれが連絡される−０すなわち、正常に受
信されたバーストはそれが含むパケットのアドレスデー
タや制御データを調べることによって送信元の子局など
を特定することがでる。親局Ｍ　（１３）はこれをもと
に子局に当該バーストの受信確認情報（以後ＡＣＫと称
する）を送り返す。それぞれの子局はＡＣＫ信号によっ
て、先に送信したバーストの伝送が成功したかどうかを
知ることができる。逆に、送信が失敗した場合には、所
定の時間内に期待するＡＣＫ信号が受信できないことに
よってこれを知ることが可能である。これをここではＡ
ＣＫと表現することにする。Ａ　ＣＫ／Ａ　ＣＫ信号は
受信確認信号端子　（９）を通じて、送信パケットバッ
ファ　（６）に入力される。

さて、第２図において送信パケットバッファ（６）から
の指令によるスイッチ　（３）を通じてバースト送信機
　（５）と送信パケットバッファ　（６）にパケットを
人力した子局は、スイッチ　（３）を開き、パケットの
バースト送信機　（５）と送信パケットバッファ　（６
）への入力を断にする。もちろん、先に述べたようにこ
の間にパケット入力端子（１）より入力されるパケット
はパケットバッファ　（２）に蓄積される。スイッチ　
（３）を開く理由は、バースト送信機　（５）が送信し
たバーストが正しく伝送されたことが確認されるまでは
次のバーストの送信を停止するためである。バーストの
送信後そのバーストに対するＡＣＫ信号が受信されると
、スイッチ　（３）が閉じ再び新しいパケットの送信が
可能となる。一方、所定の時間内にＡＣＫ信号が受信で
きなかった場合、すなわち、ＡＣＫの場合には送信に失
敗したパケットと同じパケットを再送することになる。

このパケットは送信パケットバッファ　（６）内に蓄積
されているため、これをバースト送信機　（５）の第２
の入力端子　（８）に入力することによって行われる。

この際、送信パゲットバッファ　（６）に蓄積された再
送パケットはＡＣにの確定時点から乱数によって発生さ
れる適当な遅延の抜気２の入力端子　（８）に入力され
る。

遅延を付加する理由は、衝突したバースト同士がそれぞ
れの子局から再び同じ時刻に再送されることによる再衝
突の可能性を低くするためである。

このランダム遅延の付加はランダム遅延発生器（７）に
よって行われ、また各子局が発生する乱数は独立である
。もちろん、再送に対してもＡＣＫかＡＣＫの確認が行
われＡＣＫ信号が受信できるまで再送は繰り返し行われ
る。なお、送信パケットバッファ　（６）内のパケット
はＡＣＫ信号が受信されるまでバースト送信機　（５）
が送信したパケットと同じパケットを蓄積している。

以上の様子を第４図中に示す。例えばスロット６で子局
５１　（１０）からのバーストａと、子局５２（１１）
からのバーストｂが衝突し、その結果所定の時間後にＳ
ｌはＡＣＫａ、Ｓ２はＡＣＫｂを確認したとする。子局
Ｓ１、Ｓ２　（１０）　、　（１１）はそれぞれ乱数の
発生によってＲ１とＲｂの遅延後にａ′、ｂ′の再送を
行い、これに成功する。この成功はＡＣＫａ　’、ＡＣ
Ｋｂ　’によってそれぞれ確認される。

以上が、スロット付アロハ方式によるバースト送信手順
の方法と、これを達成する地球局のパケット送信装置の
従来例の動作の説明である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパケット送信装置は以上のように構成されている
ので、スロット付アロハ方式における子局総合の単位ス
ロット当たりのパケット送信数が小さい場合にはバース
ト同士の衝突の確率が低いため、はとんどのパケットが
最初の送信でこれに成功するが、単位スロット当たりの
パケット送信数が増加するに伴い衝突の可能性が大きく
なる。

この衝突が生じると再送に成功するまで新しいパケット
の送信が停止されるため、この間に入力されるパケット
は次々にパケットバッファに蓄積され、パケットバッフ
ァ内に蓄積パケットがある場合には、再送の成功を確認
すると同時に次のパケットを送信することになる。すな
わち、バーストの衝突によって再送を含めたパケットの
送信密度の増加が助長され、子局群がますますバースト
の送信に成功することが困難になる状態に陥るこ゛とが
あるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、スロット付アロハ方式を基本とした多元接続方
式で運用される衛星通信網内に用いられてパケットの伝
送をより円滑に行うことのできるパケット送信装置を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るパケット送信装置は、パケット入力端子
から人力されるパケットをパケットバッファに一時蓄積
し、該蓄積されたパケット蓄積量に対応する送信予約要
求信号をバースト送信機のバースト再送に付加して送信
予約要求信号をパケット再送時にバースト送信機から送
信し、この送信予約要求信号に対して割当てられた予約
スロット情報の信号及びバースト送信機のバースト出力
に対する受信確認信号を受け取り、上記予約スロット情
報の信号及び受信確認信号に基いて順次パケットの送信
を行なう構成である。

〔作用〕

この発明におけるパケット送信装置は、衝突パケットの
再送動作中にパケットが到来すると再送バーストを通じ
て、これらのパケットに対応するバーストを送信するた
めのスロットを予約するため、再送の成功が確認され、
予約スロットが連絡されるとその間に蓄積されたパケッ
トが予約スロットを使用し、衝突なしで効率的に伝送で
き、パケットの長期の滞留を防ぎまた、スロットの効率
的な運用が可能になる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。第１図において、（１）はデータをパケットとして入
力するパケット入力端子、　（２）は該パケット入力端
子（１）にて入力されたパケットを必要に応じて一時蓄
積するバケツバツファ、（３）は該パケットバッファ　
（２）に蓄積されたパケットを送信するために設けられ
、この構成を説明するための論理的なスイッチ、（４）
はバースト送信機　（５）に設けられた第１の送信パケ
ット入力端子、　（５）は上記パケットバッファ　（２
）からのパケットをバーストに形成して送信するバース
ト送信機、　（６）は該バースト送信機　（５）のバー
ストのためにパケットを蓄積する送信パケットバッファ
、　（７）はバースト再送のためのランダムな遅延時間
を発生させるランダム遅延発生器、　（８）は上記バー
スト送信機　（５）に設けられ、バースト再送のための
パケットを人力する第２の送信パケット入力端子、　（
９）はバースト出力によりパケットを受信したか否かを
確認する受信確認信号（ＡＣＫ／ＡＣＫ信号）の入力端
子、（１８）は上記バースト送信機　（５）からバース
ト再送に付加された送信予約要求に対して割当てられた
予約スロット情報の信号を入力する予約スロット情報入
力端子、（１９）はパケットバッファ　（２）に設けら
れたパケット蓄積量をバースト送信機　（５）に連絡す
る信号である。

次に上記構成に基づく本実施例装置の動作について説明
する。バーストの送信に成功するときの動作は第２図の
従来例の場合と同じで次の通りである。

パケット入力端子（１）に人力されたパケットはもしパ
ケットバッファ　（２）が空で、またスイッチ（３）が
閉じている場合には第１の送信パケット入力端子（４）
を通じてバースト送信機　（５）に人力されると共に、
送信パケットバッファ　（６）にも入力されここで蓄積
される。そして、これと同時にスイッチ　（３）を開き
、もしパケットバッファ　（２）が既にパケットを蓄積
しているか、スイッチ　（３）が開いている場合には当
該パケットもパケットバッファ　（２）に蓄積される。

バースト送信機　（５）の第１の送信パケット入力端子
（４）から入力されたパケットはバースト送信機　（５
）内で第５図のようなバーストに形成されてトランスポ
ンダ上のスロットに納まる最も早いタイミングで送信さ
れる。送信が成功するとその受信局（例えば、第３図の
親局Ｍ（１３））より受信確認信号であるＡＣＫ信号が
得られる。このＡＣＫ信号を得ると、送信パケットバッ
ファ　（６）は先に送信したパケットの蓄積をやめると
同時にスイッチ　（３）を閉じる。このとぎ、パケット
バッファ　（２）に既にパケットが蓄積されている場合
には直ちに蓄積されているパケットの内１つが（通常は
、蓄積された順に）スイッチ　（３）を通じて再びバー
スト送信機　（５）と送信パケットバッファ　（６）に
入力され、送信される。

さて、送信されたバーストがトランスポンダ上で他局か
らのバーストと衝突して送信に失敗した場合には所定の
時間後に入力端子　（９）と通してＡＣＫが確定する。

ＡＣＫが確定すると、送信パケットバッファ　（６）内
に蓄積されている送信を失敗したと同じパケットがラン
ダム遅延発生器　（７）によって与えられる時間だけ遅
延された後、バースト送信機　（５）の第２の送信パケ
ット入力端子（８）に人力される。バースト送信機　（
５）は再送パケットに第５図に示すプリアンプルを付加
し直ちにこれをスロットに同期するようなタイミングで
送信するが、このときパケットバッファ　（２）の出力
端子（１９）から得る蓄積パケット数の情報信号によっ
て、蓄積パケット数の連絡を受け、その数の分だけこれ
らを送信するスロットを要求する予約要求情報をプリア
ンプル中の所定のビット部分にデータとして書き込む。

この情報は再送の度、出力端子（１９）からの新しい情
報によって交信される。予約要求情報を含んだバースト
が再送に成功して親局に受信されると親局Ｍ　（１３）
は予約要求情報によりトランスポンダ上の特定のスロッ
トを予約に割り当て、その予約スロット情報を子局群５
ｔ−５ｎ（１０）〜（１２）に連絡する。この割り当て
情報は予約スロット情報端子（１８）を通じてパケット
送信装置に連絡される。そして予約スロットが割当てら
れたパケット送信装置は、そのスロットに納まるように
予約要求時に要求したパケット分をスイッチ　（３）、
バースト送信機（４）を通じて次々にバースト送信機　
（５）より送信する。そして、予約要求時に要求した所
定のパケットの送信を完了すると、パケットバッファ　
（２）内のパケットを任意のスロットに送信する初めの
状態に戻る。

次に、この装置の実行に関わる予約スロットの割当て方
法などについて一例を説明する。

この方法では予約スロットを割り当てるため、従来の方
法とは異なりスロットの特定ができる必要がある。スロ
ットを特定するために通常フレームという概念が用いら
れる。フレームはスロットの集合で構成され一定周期で
繰り返す。第６図にフレームとスロットの関係を示す。

図の例では６４ケのスロットからフレームが構成されて
おり、またフレームの先頭部からスロットには番号が順
に与えられている。一方、図ではフレームにもフレーム
１、フレーム２と名称を与えたがこれは説明のためで、
実際には個々のフレームを特定する必要はない。次に、
予約の要求と割当て方法について一例を示す。

今、第６図のスロット／フレーム図の横軸はトランスポ
ンダ上の時間軸を地球局上に換算して表現したもので、
すなわち、地球局が図のフレーム１のスロット１で電波
を送信するとトランスホンダ上のフレーム１、スロット
１に電波が納まるというように表現されているものとす
る。

例えば、第３図における子局５ｌ（１０）がフレームの
スロット１を使用して再送パケットを送信し、これに伴
なって２スロット分子約スロットの要求を行い、この再
送が成功したものとする。図中、ａで示すこのバースト
はトランスポンダを経て約２６０ｍ５ｅｃ　（通信衛星
までの伝搬遅延時間１３０ｍ５ｅｃの２倍）後に親局Ｍ
　（１３）に到達する。一方、子局５２（１１）はフレ
ーム１のスロット６４をイ吏用して３スロット分の予約
スロットの要求を行ない、これも送信に成功したものと
する。図中すで示すこのバーストも約２６０＋ｎ５ｅｃ
後に親局に到達する。すなわち、フレーム１のスロット
で送信され、送信に成功した分の予約要求情報の全ては
親局Ｍ　（１３）の時刻ｔａまでには到着する。親局Ｍ
　（１３）は時刻ｔａから時刻ｔｂまでの間で受け入れ
たフレーム１で生じた予約要求情報に基づき、これらに
対するスロット割当てを行う。図中Ｔｐは親局Ｍ　（１
３）がこのプロセスに要する時間であるとすると、親局
Ｍ　（１３）は時刻ｔｂから時間Ｔｐ後に子局群にスロ
ットの割当て情報を送信する。これは少なくともフレー
ム３の先頭部までに到着するようにフレーム同期が定め
られているものとする。すなわち、フレーム１で要求し
た予約はフレーム３の先頭部までに割当てが確定され、
それらの情報が子局群に連絡される。例えば、図中では
フレーム３のスロット３、および４とスロット６０．６
１および６２がそれぞれ子局５１．５２（１０）、（１
１）用に予約されたことを示す。

もちろんこれらの予約スロット情報は第１図の予約スロ
ット情報入力端子（１８）よりパケット送信装置に入力
される。そして予約スロットを割当てられた子局（ここ
では子局Ｓ１、Ｓ２　（１０）、（１１））は蓄積パケ
ットの予約対象分をこれらのスロットを使って送信する
。一方、その他の局はフレーム３中で生じたバーストの
送信と予約スロットを除いた上で先の方法に従って実行
する。また、フレーム２において再送パケットの送信ス
ロットをランダム遅延発生器　（７）によって定めた結
果と予約スロットが一致した場合には再送パケットの送
信スロットを変更する。このため、予約スロット情報は
ランダム遅延発生器（７）にも入力される。

以上が、本発明の一例に関する第１図の動作の説明であ
る。

なお、上記実例では、パケット入力端子（１）に入力さ
れるパケットの長さは１バースト長に相当する一定長と
したが、一定長でない場合、すなわち送信時点のみをス
ロットのどれかに同期して送信するが、長いパケットに
対しては数スロットを占有して送信するさまざまな長さ
のパケットを扱うような場合にも同様に適用できる。も
ちろんこの場合の蓄積パケットの予約に関してはパケッ
ト数ではなく占有スロット数を予約要求情報とする必要
がある。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、スロット付きアロハ
方式と称する多元接続方式によって運用される衛星通信
地球局のパケット送信装置において、バーストの再送時
に蓄積パケットがあるかどうかを調べ、それがあるとき
には再送バーストのプリアンプル部を使用して蓄積パケ
ットに対する送信スロットの予約割当てを受けるように
し、再送パケットの送信に成功すると、再送手順実行中
に蓄積したパケットを予約スロットを使ってスムーズに
送信することができるため、スロット当たりのパケット
伝送量が多く衝突が頻繁に起こる状態において効率的な
パケットの送信が行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパケット送信装置を
示すブロック構成図、第２図は従来のパケット送信装置
を示すブロック構成図、第３図は本発明を説明するため
の衛星通信網の一例、第４図はスロット付アロハ方式を
説明するためのスロットの様子を示す図、第５図はパケ
ット送イ８装置が送信するバーストのビット構成側図、
第６図はスロットの予約要求、割当てなどの時間関係を
説明する図である。 （１）はパケット入力端子、 （２）はパケットバッファ、 （５）はバースト送信器、 （δ）は送信パケットバッファ、 （７）はランダム遅延発生器、 （９）は受信確認信号の入力端子、 （１８）は予約スロット情報の入力端子、（１９）は蓄
積パケット量の出力端子である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パケット入力端子から入力されるパケットを必要に応じ
   て一時蓄積するパケットバッファと、該パケットバッフ
   ァからのパケットをバーストに形成して送信するバース
   ト送信機と、該バースト送信機にパケットを入力する際
   に、該パケットを入力されて一時蓄積する送信パケット
   バッファと、上記バースト送信機のバースト再送時に送
   信パケットバッファに蓄積されたパケットをランダムに
   発生された遅延時間後にバースト送信機に対して送出す
   るランダム遅延発生器を備え、上記パケットバッファよ
   りバースト送信機にパケット蓄積量を出力し、該パケッ
   ト蓄積量に対応した送信予約要求信号をバースト再送時
   にバースト送信機から送出し、上記送信予約要求信号に
   対して割当てられた予約スロット情報の信号及びバース
   ト送信機のバースト出力に対する受信確認信号を受け取
   り、上記予約スロット情報の信号及び受信確認信号に基
   づいて順次パケットの送信を行なうことを特徴とするパ
   ケット送信装置。