(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球低軌道衛星ネットワークにおいて、適合的にＬａｙｅｒ２フレームを、アップリンクまたはクロスリンクから別のクロスリンクまたはダウンリンクに、衛星ネットワークペイロードのクロスリンクおよびダウンリンクの障害および輻輳条件に基づいて中継するための方法であって、
前記ペイロードは、地上の計画システムから受信される転送規則に基づいてスイッチングを行い、各転送規則は、クロスリンク／アップリンクで受信されたＬａｙｅｒ２フレームをどのように別のクロスリンク／ダウンリンクに転送すべきかを規定し、前記転送規則は、
＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、．．．、アウトプットリンクｎ＞の形態であり、
デスティネーションは、受信されたＬａｙｅｒ２フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスであり、
インプットリンクは、Ｌａｙｅｒ２フレームが受信される衛星クロスリンク／アップリンクであり、
スタートタイムおよびエンドタイムは、その規則が有効である期間を指定し、
プライオリティは、前記Ｌａｙｅｒ２フレームに割り当てられる優先度レベルであり、
アウトプットリンク１、．．．、アウトプットリンクｎは、受信したフレームを中継すべき、好ましいクロスリンク／ダウンリンクの順序付けしたシーケンスであり、該シーケンスにあるアウトプットリンクは、シーケンス内でそれより前にあるすべてのアウトプットリンクが機能しなくなったかまたは輻輳した場合に、その場合に限って転送先として選択される、方法。
【請求項２】
前記規則が有効である前記期間は、繰り返される期間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記優先度レベルは、ＩＥＥＥ８０２．１ｐＱのタグ標準に従って、０から７の範囲であり、０が最も低く、７が最も高い、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
リンクはトラフィックが所定の閾値を超えた場合に輻輳する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各ペイロードは、前記ペイロードに記憶された前記転送規則の評価、前記フレーム中の宛先アドレス、前記フレームの優先度、ならびに、前記ペイロード内で観察される自身のクロスリンクおよびダウンリンクの障害および輻輳条件に基づいて、自律的にＬａｙｅｒ２フレームの適合型スイッチングを行う、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
時間、障害条件、および、輻輳条件に基づく前記転送規則の評価が、前記フレームに含まれる宛先アドレスおよび前記優先度の情報に基づく基本的なＬａｙｅｒ２スイッチング機能から分離される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
地球低軌道衛星ネットワークにおいて、異なる軌道面にあるペイロード間に動的に、地上の計画システムから受信される構成規則に従って、クロスリンクを確立および解消するための方法であって、
構成規則は、２つのペイロード間にいつ軌道面間クロスリンクを確立すべきか、および、そのクロスリンクの持続時間を規定し、
＜ネイバーペイロード、クロスリンクターミネーション、リンクパラメータ、スタートタイム、エンドタイム＞の形態であり、
ネイバーペイロードは、前記クロスリンクを確立する相手ペイロードを特定し、
クロスリンクターミネーションは、前記ペイロード中の前記クロスリンクの終端であり、
リンクパラメータは、アンテナの向きおよび電力レベル等を含む、クロスリンク確立に必要なパラメータであり、
スタートタイムおよびエンドタイムは、前記クロスリンクの持続時間を指定する、方法。
【請求項８】
前記持続時間は繰り返される期間である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
Ｌａｙｅｒ２フレームを適合的に、アップリンクまたはクロスリンクから別のクロスリンクまたはダウンリンクに、衛星ネットワークペイロードのクロスリンクおよびダウンリンクの障害および輻輳条件に基づいて中継するシステムであって、
転送規則および構成規則を記憶する規則ベースと、
地上の計画システムから転送規則および構成規則を受信し、該規則を前記規則ベースに記憶する構成エージェントと、
前記ペイロード中の通信機器のステータスをモニタし、機器の障害または出力リンクの輻輳を検出すると、事象ベースの転送規則エバリュエータに通知を送信するモニタエージェントと、
＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞の形態の転送エントリを集めた転送テーブルであって、
デスティネーションは、受信されたＬａｙｅｒ２フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスであり、
インプットリンクは、Ｌａｙｅｒ２フレームが受信される衛星クロスリンク／アップリンクであり、
プライオリティは、Ｌａｙｅｒ２フレームに割り当てられる優先度レベルであり、
アウトプットリンクは、受信したフレームを中継すべきクロスリンク／ダウンリンクである、転送テーブルと、
該送テーブルのエントリに従って、入力リンクで受信されたＬａｙｅｒ２フレームを出力リンクに中継するスイッチングファブリックと、
時間のトリガに基づいて前記規則ベースの構成規則を評価する構成規則エバリュエータであって、前記ペイロードに構成指示を発し、リンク管理プロトコルの実行を制御することによって隣接ペイロードとのクロスリンクを確立および解消し、それにより、クロスリンクを確立することができなかった場合は前記規則ベースにそのステータスを記録する構成規則エバリュエータと、
時間のトリガに基づいて前記規則ベースの転送規則を評価する時間ベースの転送規則エバリュエータであって、
時間のトリガを受け取ると、どの転送規則が新たに有効になったのかを判定し、そのような転送規則ごとに転送エントリを導出し、該転送エントリを前記転送テーブルに取り込み、前記転送エントリの導出は、転送規則＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、．．．、アウトプットリンクｎ＞の場合に、該導出される転送エントリが＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞となるように行われ、ここでアウトプットリンクは、アウトプットリンクのシーケンス中で、機能停止も輻輳も発生していない最初のアウトプットリンクであり、
時間のトリガを受け取ると、どの転送規則がもはや有効でなくなったのかを判定し、そのような有効でなくなった転送規則ごとに、前記転送規則から導出された前記転送エントリを前記転送テーブルから削除する
ようにして前記転送テーブルを更新する時間ベースの転送規則エバリュエータと、
前記モニタエージェントから受け取られるリンク障害または輻輳ステータスの通知に基づいて前記規則ベースの転送規則を評価する事象ベースの転送規則エバリュエータであって、
報告されたリンクステータスを前記規則ベースに記録し、
報告されたリンクが前記アウトプットリンクシーケンスに含まれる転送規則ごとに、転送規則＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、アウトプットリンクｎ＞の場合に、導出される転送エントリが＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞となるように新しい転送エントリを導出し、アウトプットリンクは、アウトプットリンクのシーケンス中で、機能停止も輻輳も発生していない最初のアウトプットリンクであり、
前記転送テーブルの古い導出転送エントリを、該新しく導出された転送エントリに置き換える
動作を行う事象ベースの転送規則エバリュエータと
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年５月２８日に出願された米国仮出願第６１／３４９、３６８号の恩典を請求するものであり、同出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般には、地球低軌道（ＬＥＯ）衛星ネットワークに関し、詳細には、ＬＥＯ衛星ネットワークのための適応型Ｌａｙｅｒ２のスイッチング方法およびシステムアーキテクチャに関する。より詳細には、地上のネットワークオペレーションセンターから受信される、時間ベースのネットワーク構成とデータ転送規則を使用して、ペイロードが、ネットワーク内の障害点および輻輳点を迂回して軌道面間に動的にクロスリンクを確立し、ＬＥＯ衛星ネットワークを介してＬａｙｅｒ２フレームを中継する。
【背景技術】
【０００３】
地球低軌道（ＬＥＯ）衛星ネットワークは、静止（ＧＥＯ）衛星に比べて遅延とビット誤り特性が低いことから、世界規模のデータ通信（広帯域を含む）のための方式として有望である。さらに、ＬＥＯ衛星は、地上との距離が近いため、地上の端末に高性能のアンテナを必要としない。しかし、軌道のために、地上端末とＬＥＯ衛星との間の通信リンクは、周期的に一度に数分間しか利用することができない。地上端末間に継続した通信を提供するために、ＬＥＯ衛星は衛星間リンク（クロスリンクと呼ぶ）を介して相互に接続する必要があり、端末間のデータトラフィックは、それらのクロスリンクを使用して複数個の衛星を介して伝送される。通例、ＬＥＯ衛星ネットワークは複数個の軌道面で構成され、各軌道面は複数個の衛星で構成される。１つの軌道面内の衛星トポロジ（隣接関係）は変化しないのに対し、軌道面間のトポロジは常に変化する。軌道面間のクロスリンクは動的に設定および解消される。端末と衛星の関連付け（アップリンクおよびダウンリンクの接続性）も常に変化する。ユーザトラフィックのサービス品質（ＱｏＳ）要件、ネットワーク障害、および、ネットワークの輻輳を考慮して、そのような動的に変化するネットワーク内でトラフィックを伝送することは複雑な問題である。地上ネットワークのネットワーク機器と異なり、衛星内のネットワーク機器の大きさ、重量、および、電力（ＳＷａＰ）要件は非常に制限され、厳しい。この制約にも関わらず、ＬＥＯ衛星の通信ペイロードは、信頼性が高く、要求されるＱｏＳを提供し、ネットワーク条件の変化に適応するネットワークサービスを提供する必要がある。
【０００４】
従来の解決法の１つは、タグスイッチングを利用してＬＥＯ衛星ネットワーク内でデータを伝送する仮想接続指向の手法を提案する（非特許文献１参照）。地上局でルーティングテーブルを計算し、所定の間隔で衛星にアップロードする。異なるネットワークスナップショットについて地上局で経路が計算される。限られたスナップショットのセットについての転送テーブルのみがＬＥＯ衛星にアップロードされる。ペイロードスイッチは、経路の適合機能は一切備えない。すべての再ルーティングの計算と決定は地上局のみで行われる。
【０００５】
このネットワーキングの解決法では、衛星ペイロードでネットワークの障害および輻輳条件に自動的に適合することができない。地上のネットワークオペレーションセンターがそのような条件を受け取り、ネットワーク経路の変化を再計算し、新しい転送テーブルをペイロードにアップロードする。この解決法にはネットワーク問題と異常に応答するのにより長い時間がかかるという欠点がある。これは、すべての応答に地上センターにおける処理と地上センターと衛星間の通信が伴い、衛星に自律性がないためである。地上センターと衛星ネットワーク間の接続が機能しなくなると、ペイロードによってデータ転送を適合することができない。
【０００６】
別の従来の解決法は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の仮想ＬＡＮスイッチングを利用した、ＬＥＯ衛星のためのネットワーキング解決法を提案する（非特許文献２参照）。ＬＥＯネットワークを介して１対の地上端末間を結ぶ可能な各経路を個別のＶＬＡＮと見なす。地上のネットワークオペレーションセンターがすべてのＶＬＡＮを決定し、ＶＬＡＮメンバーシップ情報をすべてのペイロードにアップロードする。地上の送信元端末で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにＶＬＡＮ  ＩＤをタグ付けし、それらの端末の衛星との接続が変化すると１つのタグから別のタグに切り替える。ペイロードのスイッチが、標準的なスパニングツリープロトコルを使用して各ＶＬＡＮにスパニングツリーを構築する。
【０００７】
この解決法では、ペイロードがスパニングツリープロトコルを内蔵することが必要となり、したがってペイロードにより高い処理能力と記憶能力が必要とされる。さらに、この解決法では、障害および輻輳条件へのネットワークの適合を扱わない。
【０００８】
２００２年６月１１日発行の発明者Ｖｉｊａｙ  Ｋａｐｏｏｒによる特許文献１、発明の名称「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｐａｃｋｅｔｓ  ｉｎ  ａ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」に記載されるさらに別の従来の解決法は、複数個の軌道面からなる衛星コンステレーション（constellation）を介してパケットを伝送する方法を提案し、各軌道面は、その軌道面内に等間隔で位置する複数個の衛星を持つ。同じ軌道面の衛星同士は、南北方向のクロスリンクを介して接続される。異なる軌道面の衛星同士は、東西方向のクロスリンクを介して接続される。異なる軌道面にある２つの衛星間の接続が必要とされる時は、地上のコントローラ局が様々なクロスリンクのトラフィック負荷を考慮してその接続の経路を決定する。そのようにして決定された経路は、軌道面に直交するコンステレーション内の論理領域を意味する「バンド（band）」から構成される。コントローラは、バンド情報、行き先の軌道面、および、行き先の衛星のＩＤを含むその経路情報を送信元の衛星に提供し、送信元の衛星は、その情報をその接続に属するすべてのパケットに含める。衛星はその情報を使用して、指定されたバンドに到達するまで送信元軌道面でパケットを転送し、次いでそのバンドで行き先の軌道面に向けて転送し、最後に行き先軌道面で行き先の衛星に向けて転送することにより、パケットを転送する。この方法では、衛星は経路適合能力を全く持たない。すべてのルーティングの決定は地上のコントローラのみによって行われる。
【０００９】
このルーティングの解決法は、衛星ネットワークのトポロジが固定されていることを前提とする。比較として、本発明に記載される適応型転送の発想にはこの限定はなく、トポロジが動的に変化する衛星ネットワークに適用することができる。また、本発明に記載される転送方法は、地上コントローラで使用されるルーティング方式に依存しない。例えば、本発明は、すぐ上で述べたルーティングの解決法だけでなく、動的に変化する衛星ネットワークトポロジを考慮する他のルーティング方式にも対応することができる。本発明は固有のルーティング方法は全く含まない。
【００１０】
ＬＥＯ衛星ネットワークにおける分散ルーティング、すなわち各ペイロードルータがパケットごとに独立してルーティングの決定を行うためのいくつかの提案が文献になされている。特定の解決法は、輻輳したネットワーク領域を回避することができると共に、障害地点を回避してパケットを再ルーティングすることができ、性能の低下が低い分散ルーティングアルゴリズムを提案する（非特許文献３参照）。
【００１１】
さらに別の従来の解決法は、パケットヘッダのアドレスフィールド中に符号化された地理情報を利用し、経路の地理的距離が最小になるように衛星経路を計算する分散ルーティングアルゴリズムを提案する（非特許文献４参照）。
【００１２】
これらの解決法と異なり、本発明はペイロードによる分散ルーティングを用いずにＳＷａＰ要件を最小にする。ペイロードは、地上のネットワークオペレーションセンターで計算された経路に基づくスイッチングだけを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６４０４７６９号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】V.V.Gounder, R. Prakash, H. Abu-Amara, Routing in LEO-Based Satellite Networks, IEEE Symposium on Wireless Communications and Systems, April 1999
【非特許文献２】V. Mancuso, G. Bianchi, N. B. Melazzi, U. Bimbacher, Switched Ethernet Networking Over LEO Satellite, Proc. of IEEE IWSSC ’05, September 2005
【非特許文献３】E. Ekici, I. F. Akyildiz, M. D. Bender, A Distributed Routing Algorithm for Datagram Traffic in LEO Satellite Networks, IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.9, No.2, April 2001
【非特許文献４】T. R. Henderson, R. H. Katz, On Distributed, Geographic-Based Packet Routing for LEO Satellite Networks, Proc. of IEEE Globecom 2000, December 2000
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ＬＥＯ衛星のためのリンク層（ＩＳＯおよびＩＥＴＦプロトコル標準におけるＬａｙｅｒ２）のスイッチングの概念およびシステムアーキテクチャを提示する。本発明は以下の革新的な特徴を有する。
【００１６】
ペイロードはＬａｙｅｒ２のスイッチング（転送）機能のみを行う。ネットワーク経路は地上のネットワークオペレーションセンターで計算され、ペイロードにアップロードされる。それによりペイロードの処理および記憶要件を最小にする。
【００１７】
本発明は、ＬＥＯ衛星コンステレーションを介して地上端末間に複数のデータ経路を設定することを可能にする。それらの複数の衛星経路を使用して、ネットワーク障害およびネットワーク輻輳時に自動的な再ルーティングを支援することができる。
【００１８】
それらの経路は、周期的な時間スケジュールで設定および解消される軌道面内クロスリンクおよび軌道面間クロスリンクを横断することができる。２つの地上端末間のデータは、異なる時に異なる経路を介して伝送することができる。
【００１９】
本発明は、優先度に基づくトラフィック設計を可能にする。１対の地上端末間の優先度が異なるトラフィックを、異なる衛星経路を介して伝送することができる。例えば、高優先度のトラフィックを衛星ホップが少ない経路を介して伝送することができ、低優先度のトラフィックを衛星ホップが多い経路を介して伝送することができる。
【００２０】
本発明は、地上端末間のフレキシブルなデータルーティングを容易にする。異なる送信元地上端末から同じ送信先端末への経路は、互いに素のクロスリンクの集合を横断するか、またはいくつかの共有されるクロスリンクを横断することができる。
【００２１】
本発明は、添付図面と併せて以下の説明を読むと、よりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ペイロードスイッチングのアーキテクチャを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図を参照すると、図１にペイロードスイッチングアーキテクチャ１００を示す。
【００２４】
以下は、図１に示す機能要素の説明である。
【００２５】
構成エージェント１０２は、外部マネージャから構成規則および転送規則を受け取り、それに従って規則ベース１０４を更新する。
【００２６】
構成規則は、（異なる軌道面にある）２つのペイロード間にいつ動的にクロスリンクを確立すべきか、および、そのクロスリンクの持続時間を規定する。持続時間が経過すると、クロスリンクは自動的に解消される。クロスリンク確立および解消のプロトコルは、当業者によく知られており、そのためここでは説明しない。
【００２７】
構成規則は、
＜ネイバーペイロード、クロスリンクターミネーション、リンクパラメータ、スタートタイム、エンドタイム＞
の形態であり、
ネイバーペイロード（Neighbor Payload)は、クロスリンクを確立する相手ペイロードを特定し、
クロスリンクターミネーション（Crosslink Termination)は、ペイロード中のクロスリンクの終端であり、
リンクパラメータ（Link parameters)は、アンテナの向き、電力レベル等を含む、クロスリンク確立に必要なパラメータであり、
スタートタイム（Start Time)およびエンドタイム（End Time)はクロスリンクの持続時間を指定し、持続時間は、通例は繰り返される期間である。
【００２８】
転送規則は、クロスリンク／アップリンクで受信したＬａｙｅｒ２フレームをどのようにして別のクロスリンクダウンリンクに転送するかを規定する。
【００２９】
転送規則は、
＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、．．．、アウトプットリンクｎ＞の形態であり、
デスティネーション（Destination)は、受信されたＬａｙｅｒ２フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスであり、
インプットリンク（Input Link)は、Ｌａｙｅｒ２フレームが受信される衛星クロスリンク／アップリンクであり、
スタートタイム（Start Time)およびエンドタイム（End Time)は、その規則が有効である期間を指定し、この期間は通例は繰り返される一定期間である。
【００３０】
プライオリティ（Priority)はＩＥＥＥ８０２．１ｐＱのタグ標準に従ってＬａｙｅｒ２フレームに割り当てられる優先度レベルであり（０〜７の範囲。０が最も低く、７が最も高い優先度）、
アウトプットリンク１、．．．、アウトプットリンクｎ（Output Link 1, Output Link 2, ...,Output Link n)は、受信したフレームを中継すべき、好ましいクロスリンク／ダウンリンクの順序付けしたシーケンスであり、このシーケンスにあるアウトプットリンクは、シーケンス内でそれより前にあるすべてのアウトプットリンクが機能しなくなるか、または輻輳した場合（所定の閾値で判定される）に、その場合に限って選択される。
【００３１】
転送規則は、以下の転送の振る舞いを規定する。インプットリンクのクロスリンク／アップリンクからスタートタイムとエンドタイムの間の期間に受信され、宛先ＭＡＣアドレスがデスティネーションに設定されプライオリティの優先度レベルを有するフレームは、機能停止も輻輳も発生していないクロスリンク／ダウンリンクが指定されたアウトプットリンクのシーケンスにあれば、最初に見つかるそのようなクロスリンク／ダウンリンクに中継される。そのようなクロスリンク／ダウンリンクが見つからない場合、そのフレームは破棄される。
【００３２】
規則ベース１０４は、構成規則および転送規則、ならびに、リンク障害および性能のステータス情報を記憶する。
【００３３】
モニタエージェント１０６は、スイッチングファブリック１０８、Ｒ／Ｆまたはレーザ機器１１０、および、モデム１１２を含むペイロードの通信機器の状態と性能ステータスをモニタする。モニタエージェント１０６は、出力リンク（クロスリンク／ダウンリンク）内に機器の障害や輻輳を検出すると、事象ベースの転送規則エバリュエータ（evaluator）１１４に通知を送信する。輻輳は、出力キューの長さが事前に設定された閾値を超えると検出される。
【００３４】
転送テーブル１２０は転送エントリの集まりであり、
＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞の形態をとり、
デスティネーション（Destination)は、受信されたＬａｙｅｒ２フレーム中の宛先ＭＡＣアドレスであり、
インプットリンク（Input Link)は、Ｌａｙｅｒ２フレームが受信される衛星クロスリンク／アップリンクであり、
プライオリティ（Priority)はＩＥＥＥ８０２．１ｐＱのタグ標準に従ってＬａｙｅｒ２フレームに割り当てられる優先度レベルであり（０〜７の範囲。０が最も低く、７が最も高い優先度）、
アウトプットリンク（Output Link)は受信したフレームを中継すべきクロスリンク／ダウンリンクである。
【００３５】
スイッチングファブリック１０８は、入力リンクで受信されたＬａｙｅｒ２フレームを転送テーブルのエントリに従って出力リンクに転送する。スイッチングファブリック１０８は厳密な優先度のスケジューリングを実施し、すなわち、高優先度のキューは低優先度のキューより前に対応される。受信フレーム中のヘッダのデスティネーションフィールドとプライオリティフィールド、および、そのフレームが受信された入力リンクに一致する転送エントリがテーブルにない場合、そのフレームは破棄される。
【００３６】
モデム１１２は変調および復調機能を行う。デジタル信号のためにＬａｙｅｒ２フレームを抽出し、Ｌａｙｅｒ２フレームからデジタル信号を生成する。
【００３７】
ＲＦ／レーザ機器１１０は、ＲＦまたは光学形式でクロスリンク／ダウンリンク／アップリンクを通じてデジタル信号を送受信する。
【００３８】
構成規則エバリュエータ１１６は、時間のトリガに基づいて規則ベースの構成規則を常時評価する。ペイロード中の該当する機器に必要な構成指示を発行し、リンク管理プロトコルの実行を制御することにより、隣接ペイロードとのクロスリンクを動的に確立および解消する。クロスリンクを確立することができなかった場合は、規則ベースにそのステータスを記録する。
【００３９】
時間ベースの転送規則エバリュエータ１１８は、時間のトリガに基づいて規則ベースの転送規則を常時評価し、以下の要領で転送テーブル１２０を更新する。
【００４０】
時間のトリガを受け取ると、時間ベースの転送規則エバリュエータは、どの転送規則が新たに有効になったのかを判定する。そのような転送規則ごとに、転送エントリを導出し、そのエントリを転送テーブル１２０に取り込む。転送エントリの導出は次のように行う。転送規則＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、．．．、アウトプットリンクｎ＞の場合、導出される転送エントリは＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞となり、ここでアウトプットリンクは、アウトプットリンクのシーケンス中で、機能停止も輻輳も発生していない最初のアウトプットリンクである。
【００４１】
時間のトリガを受け取ると、時間ベースの転送規則エバリュエータは、どの転送規則が有効でなくなったのかを判定する。そのような転送規則ごとに、その転送規則から導出される転送エントリを転送テーブルから削除する。
【００４２】
事象ベースの転送規則エバリュエータ１１４は、モニタエージェント１０６から受け取るリンク障害または輻輳ステータスの通知に基づいて、規則ベース１０４の転送規則を常時評価し、以下の動作を行う。
【００４３】
事象ベースの転送規則エバリュエータは、報告されたリンクステータスを規則ベースに記録する。
【００４４】
報告されたリンクがアウトプットリンクのシーケンスに含まれる転送規則ごとに、次のようにして新しい転送エントリを導出する。転送規則＜デスティネーション、インプットリンク、スタートタイム、エンドタイム、プライオリティ、アウトプットリンク１、アウトプットリンク２、アウトプットリンクｎ＞の場合、導出される転送エントリは＜デスティネーション、インプットリンク、プライオリティ、アウトプットリンク＞となり、アウトプットリンクは、アウトプットリンクのシーケンス中で、機能停止も輻輳も発生していない最初のアウトプットリンクである。転送テーブルの古い導出転送エントリを、新しく導出された転送エントリに置き換える。
【００４５】
このペイロードスイッチングアーキテクチャにはいくつかの利点がある。
【００４６】
本発明では、衛星ネットワークはデータ転送機能のみを行う。ペイロードで複雑な経路計算は行われない。それにより、ペイロードのＳＷａＰ要件が最小になる。
【００４７】
本発明のアーキテクチャは衛星の自律性を支援する。衛星ネットワークは、地上のネットワークオペレーションセンターとの接続性が失われても、または地上センターが機能しなくなっても、ネットワーク条件に適合してデータ転送を行う。
【００４８】
このペイロードスイッチングアーキテクチャで、ＬＥＯ衛星コンステレーションを介して地上端末間に複数個のデータ経路を設定することが可能になる。それらの複数個の衛星経路を使用して、ネットワーク障害およびネットワーク輻輳時に自動的な再ルーティングを支援することができる。それらの経路は、周期的な時間スケジュールで設定および解消される軌道面内クロスリンクおよび軌道面間クロスリンクを横断することができる。２つの地上端末間のデータは、異なる時に異なる経路を介して伝送することができる。
【００４９】
ある経路に沿ったクロスリンクが機能しなくなった、または輻輳しているとペイロードが判定すると、ペイロードは、計画システムによって事前に決められた代替経路に沿ってトラフィックを自律的に再伝送する。それにより、ペイロード中のバッファリングと終端間通信の待ち時間が低減する。ペイロードは、ネットワーク全体のトポロジやステータスの知識を必要とすることなく、適合型の再ルーティングを達成する。クロスリンク障害または輻輳の発生時に、ペイロードは、適合型再ルーティングを行うために自身のクロスリンクの障害または輻輳ステータスのみが分かればよい。
【００５０】
このアーキテクチャでは、適合型のスイッチングコンポーネントを、基本的なスイッチングコンポーネント、すなわちスイッチングファブリック１０８および転送テーブル１２０から明確に分離する。
【００５１】
このアーキテクチャにより、優先度に基づくトラフィック設計が可能になる。１対の地上端末間の優先度が異なるトラフィックを、異なる衛星経路を介して伝送することができる。例えば、高優先度のトラフィックは衛星ホップが少ない経路を介して伝送することができ、低優先度のトラフィックは衛星ホップが多い経路を介して伝送することができる。
【００５２】
このアーキテクチャにより、地上端末間のフレキシブルなデータのルーティングが容易になる。異なる送信元地上端末から同じ送信先端末への経路は、互いに素のクロスリンクの集合を横断するか、またはいくつかの共有されるクロスリンクを横断することができる。
【００５３】
当業者には理解されるように、本発明は、システム、方法またはコンピュータプログラム製品として実施することができる。したがって、本発明は、完全にハードウェアによる実施形態、完全にソフトウェアによる実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、またはソフトウェア態様とハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形をとることができ、そのような態様すべてを本明細書では一般に「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ぶことができる。
【００５４】
本明細書で使用される用語は特定の実施形態の説明のみを目的とし、本発明を限定するものではない。明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および、「ｔｈｅ」は、文脈が明確に指示しない限り、複数形も包含するものとする。さらに、本明細書で使用される場合、用語「〜を備える（comprises、comprising）」は、述べられる機能、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたはそれよりも多くの他の機能、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／または、それらの群の存在または追加を除外しないことも理解できよう。
【００５５】
特許請求の範囲中の対応する構造、部材、動作、およびすべての手段またはステッププラスファンクション要素の均等物は、具体的に請求される他のクレーム要素との組み合わせでその機能を行うための構造、部材、または動作を含むものとする。本発明の説明は、例示と説明の目的で提示したが、網羅的なものではなく、またはここに開示された形態の発明に限定されない。当業者には、本発明の範囲および主旨の範囲内で、多くの改変と変形が明らかになろう。実施形態は、本発明の原理と実際的な応用を最もよく説明し、当業者が、企図される特定の使用に適した各種の改変と共に、各種実施形態について本発明を理解できるように選択および説明した。
【００５６】
本開示の各種態様は、コンピュータまたはマシンで使用可能または可読の記憶媒体または装置に記憶された、プログラム、ソフトウェア、またはコンピュータ命令として実施することができ、それらがコンピュータ、プロセッサ、および／またはマシンで実行されると、コンピュータまたはマシンに本発明方法のステップを行わせる。コンピュータ可読記憶媒体または装置は、コンピュータまたはマシンによって読み取り、実行することができるコンピュータコードまたは命令を記憶することが可能な任意の有形の装置を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体または装置の例には、これらに限定されないが、ハードディスク、ディスケット、ランダムアクセスアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等のメモリ装置、光学記憶装置、および、他の記録媒体または記憶媒体が含まれる。
【００５７】
本開示のシステムおよび方法は、汎用コンピュータまたは特殊目的コンピュータシステムで実施し、実行することができる。コンピュータシステムは、現在または今後知られる任意種のシステムでよく、通例は、プロセッサ、メモリ装置、記憶装置、入力／出力装置、内部バス、ならびに／または通信ハードウェアおよびソフトウェアと連携して他のコンピュータシステムと通信するための通信インタフェース等を含むことができる。
【００５８】
本願で使用する場合がある用語「コンピュータシステム」および「コンピュータネットワーク」は、固定型および／または携帯可能なコンピュータハードウェア、ソフトウェア、周辺機器、記憶装置の各種組み合わせを含むことができる。コンピュータシステムは、ネットワーク化されるかその他の方法で互いに結合されて協働して動作する複数の個々の構成要素を含んでも、または１つまたはそれよりも多くの独立型の構成要素を含んでもよい。本願のコンピュータシステムのハードウェアおよびソフトウェア構成要素は、デスクトップ、ラップトップ、サーバ等の固定型および携帯可能装置を含むことができ、そのような装置の内部に含めることができる。モジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、電子回路等として実施することが可能な何らかの「機能」を実施する装置、ソフトウェア、プログラム、またはシステムの構成要素である。
【００５９】
ＬＥＯ衛星ネットワークのための適合型のＬａｙｅｒ２スイッチングの方法およびシステムアーキテクチャについて説明し、例示したが、当業者には、本発明の広範な原理および教示の範囲内で変形および改変が可能であることが明らかであろう。本発明の原理および教示は、特許請求の範囲のみによって限定されるものとする。
【図１】
0005584360.tif 000002