JPS6324331B2 - - Google Patents

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JPS6324331B2
JPS6324331B2 JP55110454A JP11045480A JPS6324331B2 JP S6324331 B2 JPS6324331 B2 JP S6324331B2 JP 55110454 A JP55110454 A JP 55110454A JP 11045480 A JP11045480 A JP 11045480A JP S6324331 B2 JPS6324331 B2 JP S6324331B2
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JP55110454A
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Daburyuu Fueneru Junia Jon
Jii Oburonsukii Jan
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS5648736A publication Critical patent/JPS5648736A/ja
Publication of JPS6324331B2 publication Critical patent/JPS6324331B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
    • H04B7/2121—Channels assignment to the different stations
    • H04B7/2123—Variable assignment, e.g. demand assignment

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は広義には衛星通信に関し、さらに具体
的には衛星通信回路のための接続要求割当（デマ
ンドアサイメント）方式の改良に関連する。
〔従来の技術〕
通常の時分割多元接続（TDMA）衛星通信回
路は衛星のレピータを介して時間同期されたバー
ストを伝送する事によつて通信し且つレピータか
らの対応する変調情報を含むバーストの時間多重
合成信号を受信する多くの無線局を使用してい
る。TDMA動作において無線信号節点（ノード）
に関連する多くの地上局は共有搬送波周波スペク
トルで時間集中情報信号のバーストを送信し、そ
の情報信号のバーストをシフトされた搬送波周波
数スペクトラムで、衛星レピータによる反復後に
受取る。各地上局はそのバーストを送信し、それ
自身のバースト及び他の局のバーストを受取るた
めに反復フレームの連続体中に特定の時間スロツ
トが割当てられる。すべてのバーストは重なり合
うことなく近接した時間編成で衛星においてイン
ターリーブされる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術の接続要求割当と動作においては、割
当てスロツトの長さは種々の地上局信号節点にお
ける接続要求の相対的分布に従つて変化され得
る。従来の接続要求割当て技法は第１のチヤンネ
ル割当てから第２の組のチヤンネル割当てへ遷移
するのにかなりな時間を要する事がわかつてい
る。チヤンネル割当て中にシフトを実行する従来
の接続要求割当て技法のために必要な余分の時間
は、新再割当て期間中に新しい呼がブロツクされ
る確率を高くする。
本発明の目的はTDMA衛星通信回路中でなさ
れ得るチヤンネル割当ての変更の際の動作効率を
増大させる事にある。
本発明の他の目的はTDMA衛星通信回路中で
新しい呼がブロツクされる可能性を最小にする事
にある。
本発明のさらに他の目的はTDMA衛星通信回
路網の接続要求割当て動作中の遷移時間を短縮す
る事にある。
〔問題点を解決するための手段〕
これ等の目的は本発明の改良された接続要求割
当てによつて達成される。時分割多元接続衛星通
信システムにおいて、基準局はチヤンネル容量の
割当てを行なうばかりでなくすべての地上局の容
量の要求の調整をも行なう。調整は、制限メツセ
ージ、ブロツク・メツセージ及び取消しメツセー
ジを地上局に伝送するための基準局側の手段、及
びこれらのメツセージに応答して入力サービス要
求の処理を調整する地上局側の手段によつて達成
される。制限メツセージは地上局に対し、そのチ
ヤンネルの使用量を送信された最後のチヤンネル
要求メツセージで要求されたチヤンネル数に制限
すると共に最後のチヤンネル割当てを越えない様
通告する。ブロツク・メツセージは地上局に対し
てそれ等の入力ポート上の新しい接続要求を、接
続要求の増加として数えるのでなく無条件にブロ
ツクする（阻止する）様に命令し、これによつて
システム中に於ける接続要求の集中を効果的に減
少する。チヤンネル要求が減少しその結果容量に
余裕ができたとき、基準局は前に伝えられたブロ
ツク・メツセージを取消しメツセージによつて取
消す。この結果本発明の接続要求割当方法は
TDMA回路網中の通信チヤンネルを再割当てす
るためのより効率的な装置を与え再割当て期間中
に新しい呼がブロツクされる確率を減少する。
〔実施例〕
時分割多元接続（TDMA）は、時分割ベース
で２つもしくはそれ以上の地上局による衛星トラ
ンスポンダの全帯域幅共用を意味する。衛星には
少くとも１つのトランスポンダを含むが、以下ト
ランスポンダを含めて衛星と表記する。第１図は
地球４の表面上凡そ36000Kmの軌道をまわる静止
衛星５に対する地球４の表面上の地上局１及び２
並びに基準局３の相対的位置を示す。各地上局は
地上の信号源から入力されるデイジタル線及び音
声線への接続を含む。これ等の入力線は衛星通信
コントローラ（SCC）上のデイジタル・データ・
ポート及び音声ポートに夫々接続されている。
SCCは時分割多元接続フオーマツトのデイジタル
伝送技法を使用する計算機で制御される通信スイ
ツチング・システムである。第３図に示されるこ
のフオーマツトがバースト・モデムに対する出力
である。実時間ベースにおいて、バースト・モデ
ムは衛星通信コントローラから受取られるベー
ス・バンド信号を符号化し、中間周波数で無線周
波数の装置とインターフエイスしている。受信
中、バースト・モデムはRF装置から受取られる
信号を解読し、ベース・バンド周波数において
SCCとインターフエースされている。バースト・
モデムはSCCによつて転送中にオン及びオフにゲ
ートされる。バースト・モデムは低いデユーテ
イ・サイクルを有し、オン期間バーストが
TDMA動作モードと一致する様に同一搬送波周
波数による時分割ベースで他の地上局とインター
リーブする。
第３図のフオーマツト中に示された如く、衛星
５における時間はフレームと呼ばれる15ミリ秒
（1260チヤンネル）の単位に分割される。衛星５
に於いて各地上局は基準局３によつてそのトラフ
イツク・バーストを転送するためフレームの１部
が割当てられる。各地上局に対して割当てられる
時間長は各地上局に対して同じではなく、時間と
共に変化し得る。各地上局に対して割当てられる
時間長は本明細書に開示された接続要求割当て機
構によつて決定される。この機構は各地上局及び
全回路網を考慮して各地上局がフレーム中に割当
てられる時間長を決定する。
第３図中に示される如く、フレームは回路網中
の能動地上局から回路網中の１乃至それ以上の他
の局に至る、回路網制御兼同期情報及びトラツク
の伝送のために割当てられた固定時間間隔より成
る。15ミリ（1260チヤンネル）のフレームは２つ
の部分、即ち制御フイールド及びトラフイツク・
フイールドに分割される。各地上局の各々からの
情報のバーストは各フレーム中で時分割多元接続
技法を基にして、伝送される。各バーストは夫々
512個の２進ビツトより成るチヤンネルと呼ばれ
る情報の単位より成る。
フレームの最初の部分は制御フイールドと呼ば
れる。制御フイールドは長さが10.5チヤンネルで
ある。制御フイールドはフレーム基準バースト
（FRB）及び５個の伝送基準バースト（XRB）
より成る。FRBは2.5個のチヤンネル・バースト
及び1/2チヤンネルのガード時間（GRD）の計３
チヤンネルより成り、基準局によりフレーム毎に
１回送られる。これは21個の地上局のための割当
て情報を収容し、各フレームの開始をマークす
る。FRBはフレームの同期を保つため各地上局
のSCCによつて使用される。
伝送基準バースト（XRB）は１チヤンネル・
バーストに1/2チヤンネルのガード時間を加えた
長さを有し第３図に示された如く超フレーム（例
えば４フレーム群×５フレーム＝20フレーム）毎
に一度各地上局によつて伝送される。各地上局の
伝送基準バーストに対して、フレーム制御フイー
ルドの中の特定の１つの位置が割当てられる。各
地上局における各SCCはその伝送基準バーストを
使用して、伝送のクロツク同期を保持する。各
SCCは同様にその伝送基準バーストを使用して、
基準局に対して衛星のトランスポンダ容量のため
の要求のリクエストを伝送する。
第１図の地上局２からのチヤンネル容量を求め
る要求６、地上局１からのチヤンネル容量を求め
る要求７の情報の流れの方向を示す。衛星５でこ
の要求はTDMAフオーマツト８に組合されて基
準局３に伝送される。
第２図は基準局３の応答を示すものであつて、
チヤンネル割当て９を衛星５へ伝送し地上局１及
び２に伝送されるTDMAフオーマツト１０中に
割当てを与える応答を図示したものである。
第３図のフオーマツトを参照するに、1260チヤ
ンネルのフレームのうちの制御フイールドの後の
残りの部分はトラフイツク・フイールドである。
トラフイツク・フイールドはトランスポンダ中で
アクテイブな各地上局から１つ宛送られたトラフ
イツク・バーストで構成される。トラフイツク・
バーストの長さは可変である。その長さ及び位置
は基準局によつて、フレーム基準バースト中に割
当てられる。トラフイツク・バーストは地上局に
よつてトラフイツク及び信号情報を転送するため
に使用される。初期伝送情報捕捉中、伝送基準信
号はトラフイツク・フイールド中に送られ、範囲
が決定される。地上局のすべてがバーストに割当
てられた後に残されるトラフイツク・フイールド
の部分は非割当てフイールドと呼ばれる。
１つのフレーム群は５個のフレームより成り75
ミリ秒の期間を有する。フレーム群はすべての地
上局にバースト割当てを伝送するための衛星５に
おけるタイミングのベースである。フレーム群は
105個のバースト割当てを含む５個のフレーム基
準バースト（FRB）を含む。フレーム群は同様
に夫々25の地上局から基準局へ送られる25個の伝
送基準バースト（XRB）のためのスロツトを含
む。
第３図に示された如く、超フレームは５つのフ
レーム群より成り、300ミリ秒の時間間隔を有す
る。超フレームは伝送基準バーストのための時間
ベースとして、且つトラフイツク・バースト割当
ての変更のための時間ベースとして使用される。
各地上局はその伝送基準バーストを夫々の超フレ
ーム毎に１回伝送する。基準局は超フレーム中に
４回繰返される割当て全体を伝送する。新しい割
当てはその伝送後に２つの超フレーム間の超フレ
ーム境界で有効となる。第１図は衛星５、基準局
３及び複数個の地上局１及び２を含むTDMA衛
星通信システムを示す。
第５図は各地上局１及び２が地上回路網から衛
星５へ至る音声伝送線１８もしくはデータ伝送線
１２のための非同期接続要求を入力するための入
力ポート１２及び１８を有することを示す。
第３図はチヤンネル容量を求めて夫々の地上局
１及び２の各々によつてなされる要求に基づいて
各地上局１及び２に対する複数個（NT個）の時
分割チヤンネルから、より少ない複数個のチヤン
ネルNIを割当てるTDMAフオーマツトを示す。
第５図は地上局１及び２のための接続要求割当
て機構を示す。デイジタル・ポート接続要求１２
は先入先出（FIFO）スタツク１４への入力であ
り、接続進行（GO AHEAD）論理ブロツク１６
に対する入力及び出力接続を有する。論理ブロツ
ク１６の出力はチヤンネル要求論理装置２８へ接
続されている。音声ポート接続要求１８はポート
要求ブロツク論理装置２０への入力であり、その
出力は接続ポート配列体ゲート２４によつてゲー
トされて、チヤンネル要求論理装置２８に進む。
ポート切断要求２２も接続ポート配列体ゲート２
４へ入力される。チヤンネル要求論理装置２８は
ポート要求に基づきチヤンネル要求を計算する。
第５図は同様に例えば上述の如きバースト・モ
デムである送信ブロツク３４を示す。送信器ブロ
ツク３４の出力はRF端末装置３６に接続され、
端末装置３６によつてチヤンネル要求論理装置２
８によつて計算されたチヤンネル要求を衛星５に
転送する 第７図は基準SCC地上局３中の要求割当て機構
を示す。第５図に示された地上局SCC１における
要求割当て機構からのチヤンネル要求は衛星５を
介して周波数変換されて、第７図に示された如き
基準SCC３のRF端末４０によつて受信される。
地上局SCC１及び２のすべてからのチヤンネル要
求は第７図中の受信器ブロツク４２を介して送ら
れる。受信器４２の出力に接続されたチヤンネル
要求配列体４６は回路網に属する地上局１及び２
からの新規のチヤンネル容量割当て要求を記憶す
る。現行チヤンネル割当て配列体４８は回路網中
の地上局のすべてのための現在のチヤンネル配列
体を含む。この現行チヤンネル割当て配列体にお
いて、回路網の総容量が関係局の過去の要求実績
に比例して分配される。全回路網要求が全回路網
容量以下である限り、各局はその過去の要求以上
のチヤンネルが割当てられる。従つてトラフイツ
ク中の小さな変動は新しいチヤンネル割当てを待
つ事なく直ちに局によつて解消される。比較器５
２は各地上局からの新しいチヤンネル要求とその
対応する現在のチヤンネル割当てとを比較する。
特定の地上局のための新しいチヤンネル要求が現
在のチヤンネル容量以上であるならば、出力信号
が比較器５２からANDゲート５６に供給され、
ANDゲート５６は制御論理装置５４による制限
指令の送信を開始する。この場合、制限指令は送
信器４４及びRF端末４０によつて衛星５を介し
て地上局１及び２のすべてに送られる。制限指令
はすべてのSCC１及び２に対して伝送される最後
の要求メツセージに必要とされるチヤンネル＋１
チヤンネル、ただし最後のチヤンネル割当てを越
えないチヤンネル数に制限する様に命令する。こ
の制限内で音声及びデータの呼びが接続され得
る。地上局１及び２からの次の組のチヤンネル要
求が基準局３によつて受取られる時、基準局３は
これがその最大の使用量を表現している事を知
る。この時点で新しいチヤンネル割当てが達成さ
れる。制限メツセージは総チヤンネル容量NTが
チヤンネル容量の新しい要求よりも大きい時にの
み送られる。これは新しいチヤンネル要求の和の
通算値を保持するアキユムレータ５０によつて決
定される。これは比較器６０中に於てレジスタ５
８中に記憶されたNTの値と比較される。NTが新
しいチヤンネル要求の和よりも大きいと、出力は
ANDゲート５６に送られ、比較器５２からの信
号が送信制限論理装置５４に到達する事が可能に
なる。
第５図は基準局３から衛星５によつて周波数変
調される制限指令を受取るRF端末３６に接続さ
れた地上局１もしくは２中の受信器ブロツク３８
を示している。受信器３８に接続されたチヤンネ
ル要求論理装置２８は現行割当てレジスタ２６か
ら現在の割当てを決定し、ポート要求ブロツク論
理装置２０と関連して、伝送された最後の要求メ
ツセージ＋１チヤンネルの量よりも多い量の場合
に新しい音声ポート接続要求１８をブロツクす
る。この制限内で、音声及びデータ呼が接続され
得る。チヤンネル要求の次の組がチヤンネル要求
論理装置２８によつてコンパイルされ、送信器３
４によつて基準局３に送られる時、基準局はこれ
が最大の現在の使用量を表わしている事を知る。
第７図において、基準局３中の要求割当て機構
は新しいチヤンネル要求配列体４６に接続された
チヤンネル割当て論理装置６８を含む。チヤンネ
ル割当て論理装置６８は全回路網の全チヤンネル
要求に関連して夫々地上局の相対要求に比例し
て、対応するチヤンネル要求＋余分チヤンネルの
１部（NTからチヤンネル要求の和を引いたもの）
×（全回路網中の総チヤンネル要求に対する夫々
の地上局の相対的要求）に等しい新しいチヤンネ
ルを地上局１及び２に割当てる。新しいチヤンネ
ル割当ては送信器４４及びRF端末装置４０を介
してチヤンネル割当て論理装置６８から、衛星５
を介して地上局１及び２に出力される。
比較器６０が回路網のための新しいチヤンネル
要求のすべての和が量において全回路網チヤンネ
ル容量中の量よりも多い事を決定する時、イネー
ブル信号がANDゲート６２に送られ、ANDゲー
ト６２は追加のチヤンネル容量を求める任意の地
上局からの要求とを組合せて送信ブロツク論理装
置６４からブロツク・メツセージの送信を開始す
る。ブロツク・メツセージは論理装置６４から、
送信器４４及びRF端末装置４０次いで衛星５を
介して地上局１及び２のすべてに向けて発せられ
る。ブロツク・メツセージはすべての回路網の局
１及び２に対し導入される音声呼を拒否する様に
命令する。導入されるデイジタル呼びはFIFOス
タツク１４によつて各地上局SCC１及び２におい
て待ち行列にされる。この様にして現在の音声及
びデイジタル呼び切れる時、容量が利用可能とな
る。
第５図において、ブロツク・メツセージはRF
端末装置３６を介して受信器３８で受信され、こ
こでポート要求ブロツク論理装置２０に向けられ
る。論理装置２０は接続されたポート配列体論理
装置２４と関連して、すべての新しい音声ポート
要求をブロツクし、FIFOスタツク１４中のデイ
ジタル・ポート接続部１２からのすべて新しいデ
イジタル呼を待ち行列にする。ブロツク指令が各
地上局SCC１及び２中で動作している時、チヤン
ネル指令論理装置２８は定期的に送信器３４を介
して基準局３に新しいチヤンネル要求を発生す
る。現在の音声及びデイジタル呼が切れる時、容
量が利用可能となる。
第７図において、基準SCC３にある要求割当て
機構はアキユムレータ５０を有し、地上局SCC１
及び２からの新しいチヤンネル要求を連続的に合
計する。チヤンネル割当て論理装置６８はすべて
の地上局からのすべての新しいチヤンネル要求の
和NIが回路網の総チヤンネル容量NTに達しない
とき、追加のチヤンネル容量を必要としている地
上局に要求通り新しいチヤンネルNIを割当てる。
基準局３はトランスミツタ４４及びRF端末装置
４０、並びに衛星５を介して新しいチヤンネル割
当てを地上局１及び２に伝送する。さらにブロツ
ク・メツセージの効果を適格に撤回するために特
定の取消しメツセージが送られ得る。
第６図は地上局のためのチヤンネル要求を決定
する際に使用する音声アクテイビテイ比（AV）
を計算するための地上局１及び２の論理装置のさ
らに詳細部分を示す。すべてのユーザのSCC１及
び２は定期的に基準SCC３にその現在のチヤンネ
ル要求を送信する。第９図はこの過程の梗概を示
す。接続された音声オフ・フツクは第９図の８４
に概略的に示されたテーブル・ルツク・アツプ中
に使用される独立変数である。この表はこの音声
呼を支持するのに必要とされるチヤンネルの数を
生じる。この表は第１１図に示された如きグラフ
と類似の方法で必要とされるチヤンネル対音声オ
フ・フツクの関係を示す。使用される特定の表は
第５図に示された論理装置３０によつて地上局
SCCもしくは２において計算される音声アクテイ
ビテイ比（AV）によつて決定される。
第６図は入力として１フレーム当りに接続され
る音声ポートの数を有するアキユムレータ７０を
有する。比較器７６はアキユムレータ７０中の和
をレジスタ７４中に記憶された定数と比較し、も
しアキユムレータ７０からの和が定数よりも大き
ければ、除算器論理装置７８がイネーブルされ
て、１フレーム当りに発生された音声のブロツク
の数が１フレーム当りの接続された話し手の数の
和によつて除算される。この商は音声アクテイビ
テイ比（AV）の大きさを表わし、必要とされる
実際の数を生ずるテーブル・ルツク・アツプ８４
中において特定の表のエントリを選択するのに使
用されて、要求されたチヤンネルの実数を教え
る。このAV値が地上局SCC１もしくは２によつ
て基準局３に送られる要求の量である。
〔動作説明〕
次に本発明の動作について説明する。
本発明のシステムの機能は回路網チヤンネル容
量を適切に管理する事にある。チヤンネル要求は
回路網中のユーザのSCCによつて計算され、
XRBチヤンネルを介して基準SCCに転送される。
これ等の要求に基づいて、チヤンネル割当てを計
算した後、割当てが第４図に示された如くFRB
チヤンネルを介してなされる。
回路網チヤンネル容量（NT）は一定数である
ものと仮定される。一般的に、回路網の全容量が
ユーザの局に分配される。全回路網の要求が回路
網の容量を越える。すなわちわずかに越える時、
もし承認されているならばトランスポンダ、チヤ
ンネル・プールが使用される。もしプールが呼び
出されるならば、プールからの多数のチヤンネル
はこの回路網に一時的に利用可能にされる。
第８図に示された如く、音声の品質の保持、即
ちSCCのユーザがうける凍結の或るレベル迄の制
限はユーザSCCによつて行われる。チヤンネル割
当てが与えられたものとしてユーザSCCはこの様
に接続された音声呼の数を制限して、凍結の基準
が破られない様にされなければならない。この事
はチヤンネル要求技法によつて行われる。同様に
ユーザSCCは接続された音声のためのチヤンネル
要求（CRV）接続されたデイジタル呼に必要とさ
れるチヤンネル（CRD）及び最も古い待ち行列に
されたデイジタル呼に対する要求容量（CDQ）を
計算する。
サービス品質の管理は基準SCC３によつてなさ
れる。管理は呼ブロツキングの確率が回路網にわ
たつて一定である様にユーザSCC１，２の間にチ
ヤンネル容量を分配しなければならない。これは
チヤンネル分配技法によつて行われる。基準SCC
３は回路網中のすべてのユーザSCCをして導入す
る音声呼をブロツクせしめる指令を有する。この
指令は例えばデイジタル・データ呼のためにチヤ
ンネルを集めるようなときに使用される。
周期的に、すべてのユーザSCC１及び２は基準
SCC３に、それ等の現在のチヤンネル要求を送
る。第９図はこのプロセスの梗概を示す。接続さ
れた音声オフ・フツクはテーブル・ルツク・アツ
プをキイし音声呼を支持するために必要とされる
チヤンネルを生じる。この表は必要とされるチヤ
ンネル対音声オフ・フツクをリストしている。使
用される特定の表エントリはこのSCCにおいて計
算される音声アクテイビテイ比（AV）によつて
決定される。最後に、SCC中の表の組がこのSCC
において望まれる最大凍結レベルに従つて選択さ
れる。
デイジタル・データ要求は別個に表示される。
接続されるデータ・ポート（CRD）に対するチヤ
ンネル要求は音声チヤンネル要件が著しく変化す
る時、もしくは新しいデイジタル呼が接続される
かもしくは遮断される時に計算される。同様にデ
イジタル呼が接続される前に、この呼が接続され
得るか、SCC１において待ち行列にされなければ
ならないかが計算される。デイジタル接続の組を
支持するために使用されるチヤンネルの数は次の
如く決定される。第１のポートは２つのカテゴリ
ー、即ち高速及び低速に分離される。この高速ポ
ートの場合に、チヤンネル要求はテーブル・ルツ
ク・アツプ８６から決定される。表エントリはポ
ートが１フレーム中で送り得るチヤンネルの最大
数に通常等しい。１つのポートに対してより少な
い数のチヤンネルを割当てる事はデータ凍結が許
容可能であり、ポートのアクテイビテイ因子が知
られている場合に将来応用可能となろう。テーブ
ル８６はこの可能性を含む。
低速度ポートの場合、チヤンネル要求はポート
速度及び音声チヤンネル要求の関数である。例え
ば、もしSCC１が音声呼のため５個のチヤンネル
を使用しているものとすると、10−19.2k BPSデ
ータ・ポートを支持するためには３つのチヤンネ
ルを必要とすることがシミユレーシヨンによりわ
かる。しかしながら、もし25個のチヤンネルが音
声呼のために使用されるならば、10−19.2k BPS
データ・ポートを支持するのに唯一つのチヤンネ
ルを追加するだけでよい。
第１０図に示された如く、音声呼を制限するこ
とにより新しい呼に対して十分な容量を与えられ
るようになる。与えられたチヤンネル割当てに対
して最大数のオフ・フツクが表84によつて決定さ
れる。もし新しいオフ・フツク＋現行の接続され
たオフ・フツクが全オフ・フツクの最大値を越え
るならば、新しい呼は88によつてブロツクされる 新しいデータ呼は同様に利用可能な容量を超え
ない様に制限されなければならない。しかしなが
ら、接続され及び行列にされた容量の和が最大の
SCCの制限を超える時、接続不能のデータ呼は第
５図のスタツク１４で待ち行列化され、この場合
は新しいデータ呼がブロツクされる。基準局３へ
の指令メツセージは、古い待ち行列データ呼
（CQD）に対して要求される容量と、いつ回路網が
ブロツクされたかに関する最も古い待ち行列呼の
到着時間の表示とを含む。一般に、チヤンネル容
量が利用可能となる時、SCC１において待ち行列
にされたデータ呼が１４においてFIFOの順序に
接続される。
音声チヤンネル要求 回路網中のチヤンネルの容量の多くは音声トラ
フイツクのために使用される。高効率の音声動作
は良好な回路網の効率のために不可欠である。音
声動作のための効率の程度は、音声圧縮技法を使
用して得られる音声アクテイビテイ圧縮（VAC）
値で与えられる。
VAC値は音声アクテイビテイ比（AV）の関数
である。いくつかの因子、たとえば音声アクテイ
ビテイ閾値、適用されるトークスパート・オーバ
ーハング、回線雑音、オフイスの背景雑音、ビジ
ネスの型、地域的音声特性及びアナログ・モデム
の使用のような因子が、比（AV）に影響を与え
る。
SCC中で最大のVAC良好度を達成するため、
動的に（AV）を測定する第６図のシステム３０
が使用される。これは転送のために１フレーム当
りの発生されたチヤンネルと、１フレーム当りの
接続された音声ポートの数に対する比を決定す
る。
この比（AV）は第１１図に示された如き曲線
の群から適切な曲線を選択するのに使用される。
第１１図は必要とされるチヤンネルと音声ポート
のオフ・フツクを関連付けるものである。説明の
目的のために、第１１図は0.001％乃至１％であ
るフレーズ・アウト（凍結）（FO）百分率を仮定
して、Ａ＝0.4及びＡ＝0.3の場合に接続される音
声ポート（Ｎ）を対必要とされるチヤンネルを示
す。この曲線を発生するのに使用される式は次の
如く与えられる。
フリーズ・アウト百分率の計算 Ｘ＝１フレーム中に発生されたスピーチのブロツ
クの数 Ｎ＝ヒジイ・ポート（スピーチ発生器）の数 Ｃ＝利用可能なチヤンネルの数 AV＝アクテイビイテイ・フアクタ（平均） FO％＝フリーズ・アウトのブロツクの数／発生されたブ
ロツクの数×100 従つて （ランダムな独立なスピーチ発生器が仮定され
た） もしくは、第１３図に示された如きフリーズ・
アウトの確率を表わす曲線が使用される。種々の
（AV）の曲線群がフリーズ・アウトの特定の確率
毎に描かれる。上記の如き同一の機構を使つて
SCCのVAC利得曲線群を具体的に示すことが出
来る。
第１１図中のVAC利得曲線群の有効的利用を
アクテイビテイ（AV）の計算を必要とする。AV
を計算するために、一つの比が形成される。分子
は時間Ｔ中の１フレーム当りに発生されたスピー
チのブロツクの数の和である。分母は時間Ｔ中に
１フレーム当りに接続されたスピーカの数の和で
ある。即ち、 AV＝ΣT（発生されたスピーカの数／フレーム）／ΣT（
接続されたスピーカの数／フレーム） （AV）の推定値の精度は考察されるサンプル
数の関数であり、即ちサンプルの数が大きい程
（AV）の推定値はより正確になる。任意の規模の
SCCでの精度を一定に維持するために（AV）は
一度だけ計算される。分母の値はセツト可能な閾
値よりも大きくなる。与えられた正確さに対して
（AV）を推定するための時間は Ｔ4AV（１−AV）2×Ｌ／NσA 2である。
ここでＬは平均会話の一つづき（トークスパー
ト）の長さであり、A 2は（AV）の分散で、Ｎは
スピーカの数である。Ｔ中の１フレーム当りスピ
ーカの数の和は（Ｔ）×（Ｎ）×１／0.015である。こ こで毎秒１／0.015フレームが存在するものと仮定さ れる。従つて ΣT（スピーカの数／フレーム）＝4AV（１−AV
）2×Ｌ／0.015σA 2 となる。
AV＝0.3、A＝0.01及びＬ＝１秒と仮定すると、
ΣT（スピーカの数／フレーム）＝４×105となる。
このセツト可能な閾値（220＞106）を表わすため
に20ビツトの数を使用するのが適当である。
回路網チヤンネル分布方法 この方法の機能は回路網のチヤンネルの容量を
適切に管理する事にある。一般に回路網の容量は
回路網中の局の必要性を満足するために割当てら
れる。基準局３は回路網中のすべてのSCC１及び
２のためのチヤンネルの要求を受取る。音声のた
めのチヤンネル要求（CRV）、データのためのチヤ
ンネル要求（CRD）並びに最も古い行列にされた
データの呼（CQD）に対するチヤンネル要求及び
相対的到着時間は各ユーザの局１及び２から伝送
基準バースト（XRB）中に現われる。（CRV）は
進行中の音声の呼のための実際の要求を示す。
（CRD）は接続されたデータ呼を支持するために必
要とされるチヤンネルを指定する。もし回路網容
量が要求の総和に対して十分な大きさであるなら
ば、すべての要求は満足されて、余りは（CRV）
の関数として分配される。第１４図はプロセス中
の段階を示す。
第１４図に関連して、次の関係式が確立され
る。
(1) Σ要求＝〓 ＮCRV＋〓 ＮCRD＋〓 ＮCQD (2) プールの必要容量＝NT−Σ要求＜PT ここでPTはプールへのアクセスを開始させ
るのに使う閾値（チヤンネルの数）である。
(3) プールの使用可能量＝（承認されているプー
ルの使用量）・（プールの利用可能な増加分）・
〓 ＮCRD＋〓 ＮCQDプールからの借りの総量） (4) プールへ返す必要量＝〓 ＮCRD＋〓 ＮCQD＜借りの
総容量）＋（NT−Σ要求＞PR） ここでPRはプールに対するチヤンネルの返
却を開始するために使用される閾値（チヤンネ
ルの数）である。
(5) 個々の余分の容量 ＝或SCCにおける余分の容量／そのSCCにおける割
当て容量＞Ｋ ここではＫは０と１の間の定数である。
Ｎ＝回路網 NT＝全回路網容量 ・＝アンド論理 ＋＝オア論理 ユーザ・チヤンネル要求が受取られ（段階100）
プールの容量が必要とされず（段階102）、及びブ
ロツク（段階104）及び制限（段階106）がオフ
（解放されている）であるものと仮定する。もし
任意のデイジタル・データ呼が待ち行列にされて
いる（段階108）か、もしくはユーザの現在の割
当てを越えるかもしくは等しい（段階110）なら
ば再割当てが必要となり、余分の容量を利用する
必要に迫られる（段階112）。再割当てが待ち行列
にされた呼のために必要とされるものと仮定す
る。段階110において音声要求（CRV）の和とデー
タの要求の和（CRD＋CQD）との合計が回路網チヤ
ンネル容量（NT）を越えるかどうかのテストが
なされる。もしyesならばブロツク（段階114）が
セツトされ、これはすべての回路網の局１及び２
に対して導入される音声の呼を拒否する事を命令
する。導入デイジタル呼は１４によつてSCC１及
び２において待ち行列にされる。現在の音声及び
デイジタル呼がなくなる事により、容量が利用可
能となる。XRBを介して局所SCC１及び２から
基準局SCC３に至るチヤンネル要求メツセージは
チヤンネル利用度の減少を示す。ブロツク（段階
114）がオンであるので、各時間にチヤンネル要
求が受取られ（段階104）この和がNTと比較され
る（段階116）。和がNTより小さいか等しい時、
新しい割当てが計算され（段階118）、転送され
る。次いでブロツキングが取消される（段階
120）。この動作は例えばデイジタル・データ呼が
発生されたのに、回路網の容量がこれを不十分で
対応できない時に生ずる。
制限（段階106）及びブロツク（段階104）がオ
フであると仮定すると、再割当てが必要とされ、
段階112のＮ側に出力を出す。ここで制限が送ら
れ（段階122）、すべてのSCC１及び２に対してそ
のチヤンネルの使用量は送信された最新の要求メ
ツセージにおいて要求されたチヤンネルの数＋１
チヤンネル（１＋CRV＋CRD）に、ただし最後のチ
ヤンネル割当て量を越えない様に制限される。こ
の制限内において、音声及びデータ呼が接続され
得る。次のチヤンネル要求の組が基準局３によつ
て受信される時、基準局３はこれが最大の使用量
を表わしている事を知る。そし段階116の全部の
要求がNT以下であるか、NTに等しい事を示すな
らば、新しい割当てが計算され（段階118）、実際
に割当てが行なわれる。この動作は例えば回路網
の容量が全要求を超えるが特定のユーザの増大す
る要求を満足させるのに再割当てが必要とされる
場合に生ずる。しかしながら、もし段階116にお
いて出力がYESならば、余分の容量を使つてい
たユーザがあつたことになる。そこでブロツク
（阻止）がセツトされる（段階124）。ブロツク及
び制限は回路網の指令であり、使用される時は回
路網中のすべてのSCC１，２及び３に適用される
事に注意されたい。
再割当ての必要性が段階110によつて示される
場合には、幾らか余分の容量が利用可能でなけれ
ばならず（段階126）、もしも利用可能でないなら
ば再割当てができない。この動作は過重なロード
の下における音声の要求にばらつきがある場合に
過度の再割当てを防止する様になされる。この余
分の再割当ては特定の１つのユーザのSCCもしく
は回路網中で生じ得る（例えばプールから唯単に
借りて来るのみである）もし余分がなければ、再
割当てはなされない。
新しいチヤンネル割当てセツト（Cai）がSCCi
に対し計算される時は、次の規則が使用される。
ここでＥは余分の回路網の容量である。
Ｅ＝NT−o 〓i=1 CRV＋o 〓i=1 CRD この様にして、余分のチヤンネルの容量がユー
ザの局に分配される。非線型の分布は回路網を通
してブロツクの確率を均等化し、従つて第８図に
示された如くサービスの品質を均等化する。図示
された平方根関数の実際の具体化はテーブル・ル
ツク・アツプの形を取り得る。
トランスポンダ・チヤンネル・プール 回路網が過負荷で、承認されている時、基準局
３はトランスポンダ・プールから回路網のための
チヤンネルを借りる事が出来る。第１４図に示さ
れた如く段階102は回路網の負荷を検査する。も
し回路網の総容量に対する超過分（NT−総要求）
がプール・アクセス閾値（PT）よりも小さけれ
ばプールを利用できる。
プールの使用は、プールの使用が承認されてい
るか、プールの容量が利用可能であるか、もしく
は借りようとする全容量がデイジタル・データに
対して必要とされる全容量以下であるならば可能
である。
プールの容量が利用される時は、この容量が段
階127でNTに加えられる。
もしプールの容量が借用済みであれば、容量の
返却が必要であるかどうかを知るためのチエツク
が段階130で行われる。若しも、回路網過剰が返
却アクセス閾値（PR）よりも大きいか、デイジ
タル・データ容量が借用済み容量よりも小さいな
らば、容量がプールに返却される。
プール容量が返却される時に、容量がNTから
段階132において減算される。
デイジタル呼びの待ち行列比 上述の如く、音声の呼と異なつて、デイジタル
の呼がSCCで接続され得なければこれはFIFO１
４中において待ち行列にされる。このセクシヨン
は第５図及び第１５図に関連してさらに詳細に待
ち行列システムを説明する。
Ａ 地上局SCC１もしくは２： (1) 容量が第１５図の段階154において局所的
に利用可能でないか、もしくはブロツクが段
階152においてオンである時に（SCCの制限
を超えない）データ呼を待ち行列にする
FIFO待ち行列１４が各SCC１，２及び３に
存在する。
(2) もし段階154において容量が局所的に利用
可能であり、ブロツクが段階152においてオ
ンでないならば、データの呼は可能な時には
いつでも156で接続される。
(3) ブロツクは次の条件の場合を除き、任意の
呼の接続を防止する。条件：音声の呼が拒否
され、デイジタル・データ呼が待ち行列にさ
れている。
(4) もし基準局３がSCC１もしくは２の容量割
当てを最も古く待ち行列にされた要求１４′
を満足させるのに必要とされる量だけ増大さ
せたのであれば、この呼は接続され、次に最
も古く待ち行列にされた呼が（もし存在する
ならば）最も古い位置１４′に昇進される。
SCC１によつて送られる次の要求のメツセー
ジは接続された呼を反映し、この“新しい”
最も古い待ち行列にされた容量の要求及び示
された要求の到達の相対的時間を示す。上述
の事はブロツクがオンである時にも遂行され
得、基準局３は特にSCC１及び２において音
声の呼のブロツキングを保持しつつ、特定の
SCC１及び２における個々の待ち行列のデー
タ呼を前進させるのを可能とする。この動作
は待ち行列にされたデイジタル・データ呼に
サービスする時に先入先出サービス原理を遵
守するのに必要である。
(5) 第１５図はデータ呼要求が地上局SCC１及
びSCC２によつて到達する時の全体的動作を
示す。先ず任意の呼が待ち行列中で待たされ
ているかどうかを見るために検査150がなさ
れる。もしそうならば、すべてのその後のデ
ータ呼が待ち行列にされる。同様に、もしブ
ロツクが152でオンならば、呼は待ち行列に
される。もし容量が154において局所的に使
用可能でなければ、呼は待ち行列にされる。
この待ち行列はFIFO１４である。この待ち
行列は160において時間切れになつた呼びを
求めて検査されて、時間切れになつた呼は除
去される。最も古い位置中の呼の容量の要求
は、もし存在すれば、要求メツセージ（CDQ）
中に現われる。もしブロツクが（段階152）
オンでなければ、容量が段階154において利
用可能となり（段階154）、待ち行列にされた
呼がFIFOの順に接続される。
Ｂ 基準SCC３： 再割当てはエントリが待ち行列にされたデー
タの呼を示して現われる時に必要とされる。回
路網が過負荷の場合には、デイジタル呼はいく
つかのSCCで待ち行列にされる。ブロツクが呼
び起された時に、基準局３は最も古く待ち行列
にされたデータ呼の群に対する全要求を満足さ
せようと試みる。この事は第１４図の段階116
がNOの出力を有する時に行われる。NO出力
はブロツクの解放（段階120）と、最も古い待
ち行列にされたデータの呼を接続するためにす
べての地上局SCC１及び２に十分なチヤンネル
の容量を与える新しい割当ての発生を生ずる
（段階118）。
もし追加の呼が或る地上局SCC１及びSCC２
において待ち行列にされると（段階108）、ブロ
ツクが再び呼び起され（段階114）且つ手順が
繰返される。この手順は回路網内のデイジタ
ル・データの呼の接続をFIFOの順に保持する
傾向を有する。要するに、基準局３がデイジタ
ル・データ呼の群にサービスする。
基準局３はSCC１及び２からの要求メツセー
ジに示される夫々の到着時間によつて示された
FIFO順序中の最も古い待ち行列にされたデー
タの呼の群にサービスする。発信端が依然待ち
行列にされている間に呼の宛先端が終了するの
を避けるために、その間には基準局３はどの宛
先接続の要求容量を満足せず、到達時間が等し
い又は早目の発信接続は他のSCC１及び２にお
いて待ち行列状態に残される。
Ｃ デイジタル・データ呼びに対する信号メツセ
ージ条件： いくつかの全二重呼が回路網中のSCC間にお
いて発生されるものと仮定する。通常の信号プ
ロトコールによれば各要求は、容量が各会話の
１者に割当てられ、他者には割当てられない様
にシーケンスをなして基準局SCC３に到着す
る。従つて容量がこれ等の全二重呼の或るもの
を完了するために存在する時には１者が必要と
される容量を得る事が出来ないために、どちら
もが完了されない。
この問題に対する解決法は、呼ばれたSCCが
発信者のSCCにおいて生ずる呼要求と略同時に
信号される高速度デイジタル呼に対して、信号
メツセージ・プロトコールを用意することであ
る。こうするとチヤンネル容量のための両要求
は略同時に基準局３に到達する。
基準局３は要求の群にサービスし、特定のデ
ータ呼に対する両チヤンネル要求の同一群中に
ある確率が高いので、従つて必要とされる容量
を同時に受取る。
〔発明の効果〕
本発明の接続要求割当て方法はTDMA回路網
中の通信チヤンネルの再割当ての効率を高め、再
割当て期間中に新しい呼がブロツクされるおそれ
を少なくする。
【図面の簡単な説明】
第１図は基準局、地上局及び地球の表面に関連
する衛星の相対的位置並びに地上局がそれ等の要
求を基準局に送る時の要求割当てのための第１の
段階を示した図、第２図は基準局が地上局に対し
てチヤンネルの割当てを送る時の第１図に示され
た地上局の第２の概略図、第３図はTDMA回路
網のための超フレーム・フオーマツトを示した
図、第４図はチヤンネル要求及びチヤンネル割当
てのための情報の流れの概略図、第５図は地上局
のための要求割当て機構の機能ブロツク図、第６
図は地上局中の音声アクテイビテイの確率を計算
するための機械の論理ブロツク図、第７図は基準
局のための要求の割当て機構の機能ブロツク図、
第８図は基準局及び地上局において遂行される動
作を示す機能ブロツク図、第９図は地上局中の容
量の要求を計算するための機構の機能ブロツク
図、第１０図は地上局中の音声の呼び制限機構の
機能ブロツク図、第１１図は地上局中の種々の音
声アクテイビテイの確率に対して音声ポートの関
数に、必要とされるチヤンネルの数を示したグラ
フ、第１２図は代表的なフレーム中で凍結される
会話のブロツク数を示した図、第１３図は凍結さ
れる確率の種々の値に対する、必要とされるチヤ
ンネルの数対スピーカの数のグラフ、第１４図は
回路網のチヤンネル分布動作の流れ図、第１５図
は地上局の動作の流れ図である。 １，２……地上局、３……基準局、４……地
球、５……衛星、１４……FIFOスタツク、１６
……接続進行論理装置、１８……音声ポート接続
要求、２０……ポート要求ブロツク論理装置、２
２……ポート切断要求、２４……接続ポート配列
体、２６……現在の割当てレジスタ、２８……チ
ヤンネル要求の論理装置、３０……AV計算論理
装置、３２……前の要求レジスタ、３４……送信
器、３６……RF端末装置、３８……受信装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 衛星トランスポンダと、基準局と、地上の回
    路網から衛星トランスポンダへ音声もしくはデー
    タを送信するための非同期サービス要求を接続す
    るための入力ポートを夫々有する複数個の地上局
    とを含み、上記基準局は各地上局がチヤンネルの
    容量を求めて行なう接続要求に基づき複数個
    （NT）の時分割チヤンネルのうちそれより少ない
    複数個（NI）のチヤンネルを地上局に対して割
    当てる時分割多元接続（TDMA）衛星通信シス
    テムにおいて、 各地上局において上記ポートの要求に基づいて
    チヤンネル要求を計算する段階と、 各地上局から基準局にそのチヤンネル要求を送
    信する段階と、 上記基準局において各地上局のチヤンネル要求
    とその対応する現在割当てられているチヤンネル
    の数とを比較する段階と、 若しもどれかのチヤンネル要求がその現在割当
    てられているチヤンネル数を越えるならすべての
    上記地上局からのチヤンネル要求を基準局におい
    て加算する段階と、 若しもすべてのチヤンネル要求の和が全容量
    （NT）以下であるならば各地上局において使用さ
    れるチヤンネルの数を最後に割当てられたチヤン
    ネル数に制限するために上記基準局から制限指令
    を送信する段階と、 上記基準局において、各地上局に対し、上記チ
    ヤンネル要求に、上記全容量（NT）から上記チ
    ヤンネル要求の和を引いた数に等しい余剰チヤン
    ネルの上記総要求に対する各地上局の相対的要求
    に比例する部分を加えたものに略等しい新しいチ
    ヤンネル割当てを割付ける段階と、 上記基準局から新しいチヤンネル割当てを送信
    する段階と、 若しも上記チヤンネル要求の和が総チヤンネル
    容量（NT）よりも大きい時には各地上局におけ
    る音声要求をブロツクするために上記基準局から
    ブロツク指令を送信する段階と、 各地上局において上記のブロツク指令に応答し
    て音声要求を阻止し、上記のポートの使用が減少
    するにつれ減少するチヤンネル要求を上記基準局
    へ定期的に送信する段階と、 上記チヤンネル要求を上記基準局中において合
    計する段階と、 チヤンネル要求の和が全チヤンネル容量（NT）
    以下である時は、追加のチヤンネルを必要とする
    地上局に対して新しいチヤンネル（NI）を割当
    てる段階と、 上記ブロツク・メツセージを取消すために取消
    しメツセージを上記基準局から送信する段階とよ
    り成る時分割多元接続衛星通信回路のための要求
    割当て方式。
JP11045480A 1979-09-28 1980-08-13 Request assignment system for time division multiple connection satellite communication circuit Granted JPS5648736A (en)

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Publications (2)

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JPS5648736A JPS5648736A (en) 1981-05-02
JPS6324331B2 true JPS6324331B2 (ja) 1988-05-20

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