(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と、
前記親局と所定の第１の伝送帯域を有する下り無線回線と前記下り無線回線よりも狭帯域の第２の伝送帯域を有する複数の上り無線回線とを介してスター形に接続された複数の子局と、
前記親局から複数の子局へ前記下り無線回線を介して所望のシステムアプリケーションによる下りデータを伝送する際に、このシステムアプリケーションに応じて下り伝送方式として時分割多重伝送方式が適当であるか同報伝送方式が適当であるかを判定するための判定手段と、
この判定手段により適当と判定された下り伝送方式に対応する伝送路を、前記親局と子局との間の前記下り無線回線上に設定するための下り回線制御手段と、
子局毎にランダムアクセス方式、ポーリング方式および回線割当方式を含む複数のアクセス方式の１つのアクセス方式を選択して、前記複数の子局と親局との間で上り無線回線のアクセス制御を行なう上り回線制御手段と、
前記各子局からの回線割当要求の到来を監視する手段と、を備え、
前記上り回線制御手段は、前記回線割当要求が到来する以前には、各子局に対し前記複数の上り無線回線のうち共通回線を割当ててランダムアクセス方式またはポーリング方式による上りデータの送出を行なわせ、前記回線割当要求の到来後には、当該要求の送出元の子局に対し前記共通回線以外の空きの上り無線回線を割り当てて上りデータの送出を行なわせることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記判定手段は、前記システムアプリケーションが遠隔教育システム、テレビ会議システム、及び防災システムの場合には、同報伝送方式が適当であると判定し、インフォメーション・オン・デマンド及び個別電話／ファクシミリ通信システムの場合には、時分割多重伝送方式が適当であると判定することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線ネットワークシステムにおいて、
前記複数の子局から親局へ前記上り無線回線を介して所望のシステムアプリケーションによる上りデータを伝送する際に、このシステムアプリケーションが必要とする通信容量に応じて前記上り無線回線のアクセス方式として適当な方式を前記複数のアクセス方式の中から選択するための選択手段を更に備え、
前記上り回線制御手段は、前記選択手段により選択されたアクセス方式を用いて、前記複数の子局と親局との間で上り無線回線のアクセス制御を行なうことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項４】
請求項３記載の無線ネットワークシステムにおいて、
前記選択手段は、前記複数の上り無線回線のうち各子局が共通にアクセス可能な共通回線のアクセス方式として、システムアプリケーションが必要とする通信容量が所定量以下の場合にはランダムアクセス方式またはポーリング方式を選択し、システムアプリケーションが必要とする通信容量が前記所定量を越えた場合には回線割当方式を選択し、
前記上り回線制御手段は、前記選択手段により回線割当方式が選択された場合に、子局から親局に対し回線割当要求を送り、この要求を受けて親局が要求元の子局に対し前記共通回線以外の空きの上り無線回線を割り当てることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項５】
請求項１又は請求項４記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記システムアプリケーションが遠隔教育システムの場合には、前記アクセス方式としてポーリング方式が選択されることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１又は請求項４記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記システムアプリケーションがテレビ会議システムの場合には、前記アクセス方式として回線割り当て方式が選択されることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項７】
請求項１又は請求項４記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記システムアプリケーションがインフォメーションオンデマンドシステムの場合には、データ量に応じて前記アクセス方式としてポーリング方式或いはランダムアクセス方式が選択されることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項８】
請求項１又は請求項４記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記システムアプリケーションが防災システムの場合には、前記アクセス方式としてポーリング方式が選択されることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項９】
請求項１又は請求項４記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記システムアプリケーションが電話・ＦＡＸ通信システムの場合には、前記アクセス方式として回線割り当て方式が選択されることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記複数の上り無線回線のうち各子局に共通に割り当てられた共通回線のトラヒック量を監視する手段を更に備え、
前記上り回線制御手段は、前記共通回線のアクセス量が所定量を超えた場合には、各子局に対し指令を与えて前記共通回線以外の空きの上り無線回線を新たな共通回線として各子局に割り当てることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１１】
請求項１記載の無線ネットワークシステムにおいて、前記ネットワークシステムは、一定の周波数帯幅を利用し、前記上り無線回線と前記下り無線回線のトラヒック量に見合ったそれぞれの周波数帯幅を設定できるようにするために、前記親局から前記複数の子局への前記下り無線回線の周波数帯幅を段階的に変更すると共に、前記複数の子局から前記親局への前記上り回線が使用する周波数チャネル数も増減させることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば親局と複数の子局との間で通信衛星を介してデータの双方向伝送を行なう無線ネットワークシステムと、このシステムで親局として使用される無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星通信システムにおいて、複数の地球局間を多元接続する際の接続形態にはメッシュ形とスター形がある。
メッシュ形のシステムは、例えば図８に示すように複数の子局Ｂ１〜Ｂｎのうちアイドル状態の子局Ｂ３，Ｂｎを親局Ａに対し共通線Ｃを介して接続し、一方情報通信中の子局Ｂ１，Ｂ２を通信相手の子局Ｂ５，Ｂ４に対し通信回線Ｔを介して直接接続する。
【０００３】
子局間の接続は、親局Ａに設けられた回線制御装置により制御される。図９はその接続シーケンスの一例を示すものである。すなわち、通信を行なおうとする子局（発信局）は、共通回線Ｃを介して親局Ａに通信要求信号を送る。親局Ａは、上記通信要求信号を受けとると通信相手側の子局（着信局）に対し共通回線Ｃを介して着信指示信号を送り、この着信局からの着信応答信号の返送を待つ。そして、着信応答信号が返送されると発信局および着信局に対し共通回線Ｃを介して回線指定信号を送る。発信局および着信局は、この回線指定信号により指定された通信回線を捕捉し、以後通信状態となる。通信が終了すると、発信局および着信局から親局Ａへそれぞれ共通回線Ｃを介して回線解放報告信号が送られ、親局Ａはこの信号により回線の解放を確認し、発信側および着信側の各子局へ解放確認信号を送る。すなわち、アクセス方式として回線要求割当（ＤＡＭＡ：Demand Assigned Multiple Access ）方式が採用されている。
【０００４】
このメッシュ形のシステムは、子局間で直接通信を行なえるという利点を有する反面、各子局がシステム中の最も規模の小さい子局と通信を行なえる送受信設備を備えなければならないため子局の大形化を招き、経済的なシステムを構築することが難しいという欠点を有する。また、同報通信を行なう場合には共通回線以外に同報専用の回線を用意する必要がある。
【０００５】
これに対しスター形のシステムは、例えば図１０に示すように各子局Ｂ１〜Ｂｎを親局Ａにそれぞれ接続し、子局間の通信をすべて親局Ａを経由して行なうものである。このため、各子局Ｂ１〜Ｂｎは親局Ａとの間の通信さえ行なえればよく、通信設備の主要部を親局Ａに負担させることで子局の規模を簡単小形化することができ、これによりメッシュ形のシステムに比べ経済的なシステムを構築できる。
【０００６】
ところで、従来のスター形システムでは、親局Ａと各子局Ｂ１〜Ｂｎとの間を接続するための回線として、周波数の異なる上り回線（インバウンド回線）と下り回線（アウトバウンド回線）とが用意されている。このうちアウトバウンド回線は、親局Ａが子局Ｂ１〜Ｂｎへデータを伝送する場合に使用される。この伝送は親局Ａの制御の下に行なわれるので、競合や衝突が発生することはない。
【０００７】
一方インバウンド回線は、複数の子局Ｂ１〜Ｂｎが共通の無線周波数を個別に使用するため、競合や衝突が発生することがある。そこで、従来では例えば次のようなアクセス方式が採用されている。
【０００８】
ａ．ランダムアクセス方式
各子局が早いもの勝ちで回線を使用する方式であり、制御シーケンスが簡単である。しかし、回線の使用効率（スループット）として物理的に１／ｅ（ｅは自然対数の底）程度までしか利用できず、無駄が多い。またトラヒックが増大した場合に輻輳状態に陥るため、システム設計の段階から十分に輻輳に対する考慮が必要である。
【０００９】
ｂ．ランダムアクセス＋回線予約方式
伝送データの容量が少ない場合にはランダムアクセス方式のみを使用する。一方、比較的大きな容量のデータを伝送する場合には、ランダムアクセス方式を使用して通信を開始した後その周波数チャネルを共用している他のすべての子局の信号送信を停止させ、特定の子局に当該周波数チャネルの使用権を占有させる方式である。このため、トラヒック量の増大に対し通信の即時性が追従できなくなる場合がある。
【００１０】
ｃ．ポーリング方式
親局から各子局に対し定期的にポーリングを行ない、各子局はこのポーリングにしたがって信号を送出するシステムであり、回線の使用効率を高めることができる。しかし、子局から親局へのデータの伝送遅延が大きくなるという欠点を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の無線ネットワークシステムには次のような問題点があった。すなわち、メッシュ形のシステムでは、システム内で最も条件の悪い子局との間の通信を確保する必要から子局の送受信設備の大形化が避けられず、経済的なシステムを構築できない。一方スター形のシステムでは、上り無線回線をアクセスする際に、スループットが不十分、トラヒック量の変動に対する柔軟性が乏しい、伝送遅延が大きいなどの問題が発生する。
【００１２】
本発明の目的は、システムアプリケーションに応じた上り及び下りデータ伝送を可能とすると共に、トラヒック変動に対し柔軟性を有するデータ伝送を可能とする無線ネットワークシステムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じた。
上記の目的を達成するために本発明の第１局面に係る無線ネットワークシステムは、親局と、前記親局と所定の第１の伝送帯域を有する下り無線回線と前記下り無線回線よりも狭帯域の第２の伝送帯域を有する複数の上り無線回線とを介してスター形に接続された複数の子局と、前記親局から複数の子局へ前記下り無線回線を介して所望のシステムアプリケーションによる下りデータを伝送する際に、このシステムアプリケーションに応じて下り伝送方式として時分割多重伝送方式が適当であるか同報伝送方式が適当であるかを判定するための判定手段と、この判定手段により適当と判定された下り伝送方式に対応する伝送路を、前記親局と子局との間の前記下り無線回線上に設定するための下り回線制御手段と、子局毎にランダムアクセス方式、ポーリング方式および回線割当方式を含む複数のアクセス方式の１つのアクセス方式を選択して、前記複数の子局と親局との間で上り無線回線のアクセス制御を行なう上り回線制御手段と、前記各子局からの回線割当要求の到来を監視する手段と、を備え、前記上り回線制御手段は、前記回線割当要求が到来する以前には、各子局に対し前記複数の上り無線回線のうち共通回線を割当ててランダムアクセス方式またはポーリング方式による上りデータの送出を行なわせ、前記回線割当要求の到来後には、当該要求の送出元の子局に対し前記共通回線以外の空きの上り無線回線を割り当てて上りデータの送出を行なわせることを特徴とする。ここにおいて、前記判定手段は、前記システムアプリケーションが遠隔教育システム、テレビ会議システム、及び防災システムの場合には、同報伝送方式が適当であると判定し、インフォメーション・オン・デマンド及び個別電話／ファクシミリ通信システムの場合には、時分割多重伝送方式が適当であると判定することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、下り無線回線の伝送帯域を大容量のものに設定することで、システムアプリケーションが同報伝送を必要とする場合でも、また子局ごとの個別時分割多重伝送を必要とする場合でも、その両方の伝送方式に対応することができる。またシステム構成をスター形としたことで、多数の子局の送受信設備をそれぞれ簡単なものにすることができ、これによりシステムを安価なものにすることができる。
【００１５】
このように、上記下り無線回線を介して所望のシステムアプリケーションによる下りデータを伝送する際に、このシステムアプリケーションに応じて下り伝送方式として時分割多重伝送方式が適当であるか同報伝送方式が適当であるかを判定して、適当と判定された下り伝送方式に対応する伝送路を上記親局と子局との間の上記下り無線回線上に設定するようにしたので、システムアプリケーションに応じた下りデータ伝送が可能な無線ネットワークシステムを提供することができる。
【００１６】
本発明の第２局面に係る無線ネットワークシステムは、第１の局面において、前記複数の子局から親局へ前記上り無線回線を介して所望のシステムアプリケーションによる上りデータを伝送する際に、このシステムアプリケーションが必要とする通信容量に応じて前記上り無線回線のアクセス方式として適当な方式を前記複数のアクセス方式の中から選択するための選択手段を更に備え、前記上り回線制御手段は、前記選択手段により選択されたアクセス方式を用いて、前記複数の子局と親局との間で上り無線回線のアクセス制御を行なうことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、使用するシステムアプリケーションが必要とする通信容量に応じて、ランダムアクセス方式、ポーリング方式および回線割当方式の中から最適な上り回線のアクセス方式が選択される。このため、アクセス方式を予め固定したシステムに比べて、上り無線回線を効率的に運用することができる。
【００１８】
特に、前記選択手段は、前記複数の上り無線回線のうち各子局が共通にアクセス可能な共通回線のアクセス方式として、システムアプリケーションが必要とする通信容量が所定量以下の場合にはランダムアクセス方式またはポーリング方式を選択し、システムアプリケーションが必要とする通信容量が前記所定量を越えた場合には回線割当方式を選択し、前記上り回線制御手段は、前記選択手段により回線割当方式が選択された場合に、子局から親局に対し回線割当要求を送り、この要求を受けて親局が要求元の子局に対し前記共通回線以外の空きの上り無線回線を割り当てることを特徴とする。
【００２０】
上記において、好ましい実施態様は以下の通りである。
（１）前記システムアプリケーションが遠隔教育システムの場合には、前記アクセス方式としてポーリング方式が選択されること。
（２）前記システムアプリケーションがテレビ会議システムの場合には、前記アクセス方式として回線割り当て方式が選択されること。
（３）前記システムアプリケーションがインフォメーションオンデマンドシステムの場合には、データ量に応じて前記アクセス方式としてポーリング方式或いはランダムアクセス方式が選択されること。
（４）前記システムアプリケーションが防災システムの場合には、前記アクセス方式としてポーリング方式が選択されること。
（５）前記システムアプリケーションが電話・ＦＡＸ通信システムの場合には、前記アクセス方式として回線割り当て方式が選択されること。
【００２１】
このようにすると、例えば特定の子局がファイル転送や静止画伝送などの大容量のデータ伝送を行なう場合には、アクセス方式として回線割当方式が選択されて、子局の要求に応じて共通回線以外の空きの上り無線回線が割当られる。このため、ランダムアクセス方式またはポーリング方式を固定的に使用する場合に比べて、高スループットで伝送遅延のない上りデータ伝送が可能となる。
【００２２】
また上記選択手段において、上記複数の上り無線回線のうち各子局が共通にアクセス可能な共通回線のトラヒック量を監視し、当該共通回線のトラヒック量が所定量以下の場合にはランダムアクセス方式もしくはポーリング方式を選択し、上記共通回線のアクセス頻度が上記所定量を超えた場合には、親局から各子局に対し指令を与えて共通回線の割当てを増やすようにする。
【００２３】
このようにすると、データ伝送中にシステムのアクセス頻度が増大して当初の上り共通回線では処理し切れなくなった場合には、上り共通回線が増設される。このため、トラヒックの増加に対し的確かつ速やかに対応することが可能となり、トラヒック量の変動に対し柔軟性の高い運用を行なうことができる。
【００２４】
更に、本発明の第３局面に係る無線ネットワークシステムは、第１局面において、前記ネットワークシステムは、一定の周波数帯幅を利用し、前記上り無線回線と前記下り無線回線のトラヒック量に見合ったそれぞれの周波数帯幅を設定できるようにするために、前記親局から前記複数の子局への前記下り無線回線の周波数帯幅を段階的に変更すると共に、前記複数の子局から前記親局への前記上り回線が使用する周波数チャネル数も増減させることを特徴とする。
【００２５】
このように下り回線と上り回線の容量をそれぞれのトラヒック量に応じて変更可能とすることにより、通信回線の容量を増やすことなく効率的な利用が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
以下、本発明に係わる無線ネットワークシステムの一実施形態を説明する。この実施形態のシステムは、親局（ＨＵＢ局）に対し複数の子局（ＶＳＡＴ局）を、通信衛星に搭載されたトランスポンダを中継媒体とする無線回線を介してスター状に接続したものである。
【００２７】
このシステムの無線回線は次のように構成される。図１はその構成を示す概略図である。
無線回線は、親局１０から各子局２１〜２ｎへ下りデータを伝送するための１チャネルの下り無線回線（アウトバウンド回線）ＤＣＨと、各子局２１〜２ｎから親局１０へ上りデータを伝送するための複数チャネルの上り無線回線（インバウンド回線）ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍとから構成される。アウトバウンド回線ＤＣＨは、６Ｍbps の連続データを伝送可能な広帯域の伝送路からなる。
【００２８】
これに対し各インバウンド回線ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍは、それぞれ６４Ｋbps のパケットあるいは連続データを伝送する狭帯域の伝送路からなる。そして、これらのインバウンド回線ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍのうちの一部の回線（例えば１回線）はすべての子局２１〜２ｎが共通にアクセス可能な共通回線として使用され、そのアクセス方式としてはデータ伝送容量が小容量のときにはスロット付ランダムアクセス方式あるいはポーリング方式が使用され、特定の子局からの情報伝送量が大容量の場合には上記共通回線を介して別の回線の割当てを要求する回線要求割当（ＤＡＭＡ）方式が使用される。
【００２９】
本実施形態のシステムは次のように構成される。図２はその構成を示す回路ブロック図である。図２において、例えばサーバとしての機能を有する図示しないホストコンピュータから出力された大容量データは、親局１０のデータ折返装置１１に入力される。データ折返装置１１は、上記ホストコンピュータからの大容量データを、分配器１１１〜１１ｍで抽出された折返データと合成器１１ａで合成し、端局装置１２のアウトバウンド用変調器１２ａに供給する。この変調器１２ａは６Ｍbps の伝送速度に対応する大容量のアウトバウンド用変調器であり、上記合成器１１ａから供給されたアウトバウンドデータをＱＰＳＫ変調波信号に変換して送受信装置１３に供給する。送受信装置１３は、上記ＱＰＳＫ変調波信号を周波数アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１３ａでアウトバウンド帯域の搬送波信号に周波数変換したのち、大電力増幅器（ＨＰＡ）１３ａで例えば所定の送信電力（例えば、１００Ｗ）に電力増幅し、しかるのち空中線１５に給電して通信衛星３０に向け送信する。
【００３０】
上記親局１０から送信されたアウトバウンドの無線送信信号は、通信衛星３０のトランスポンダで中継されて各子局２１〜２ｎに向け送信される。各子局２１〜２ｎはそれぞれ空中線２２ｅと屋内装置（ＩＤＵ）とを備えている。そして、上記通信衛星３０から到来したアウトバウンドの無線送信信号を、アンテナ２２ｅで受信したのちＩＤＵのアウトバウンド用復調器２２ａに入力し、ここで６Ｍbps のアウトバウンド受信データに復調する。そして、この復調データをベースバンド処理部２２ｄに入力し、ここで例えば誤り訂正復号処理などを施して伝送データを再生したのち、システムの制御情報とアプリケーションデータとを識別する。そして、アプリケーションデータを例えばパーソナル・コンピュータからなる図示しない端末装置へ出力する。なお、システムの制御情報はアクセス制御部２２ｃに入力される。
【００３１】
一方、各子局２１〜２ｎにおいて、端末装置から出力された上りデータは、ＩＤＵのベースバンド処理部２２ｄに入力され、ここで誤り訂正符号化処理等が施されたのち、インバウンド用変調器２２ｂに入力される。インバウンド用変調器２２ｂは、上記上りデータをインバウンド用の６４Ｋbps ＱＰＳＫ方式により変調波信号に変換し、さらにこの変調波信号を所定の送信出力レベル（例えば０．２Ｗ）に電力増幅したのち空中線２２ｅに供給し、この空中線２２ｅから通信衛星３０に向け送信する。
【００３２】
上記各子局２１〜２ｎから送信されたインバウンドの無線送信信号は、通信衛星３０のトランスポンダで中継されたのち親局１０へ向け送信される。親局１０は、上記通信衛星３０から到来したインバウンドの無線送信信号を空中線１５で受信したのち送受信装置１３の低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３ｃに入力し、ここで低雑音増幅したのち周波数ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１３ｄで中間周波信号に周波数変換する。この受信中間周波信号は端局装置１２の中間周波分配器（ＩＦ分配器）１２０に入力され、ここで各インバウンド回線ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍごとに周波数分割されて、対応するインバウンド用復調器１２１〜１２ｍに分配される。これらのインバウンド用復調器１２１〜１２ｍは、上記入力された受信上りチャネル信号を６４Ｋbps のベースバンド受信データに復調し、このベースバンドのインバウンド受信データをそれぞれデータ折返装置１１の分配器１１１〜１１ｍに供給する。これらの分配器１１１〜１１ｍは、上記インバウンド受信データの中から子局へ折返すべきデータを抽出して、この折返データを合成器１１ａに供給する。
【００３３】
ところで、親局１０は衛星回線制御装置１４を備えている。この衛星回線制御装置１４はシステムの回線接続を統括的に制御するもので、その制御機能はアウトバウンド回線ＤＣＨに対する第１の制御手段と、インバウンド回線に対する第２の制御手段とに分けられる。
【００３４】
第１の制御手段は、ホストコンピュータが要求するシステムアプリケーションに応じて、最適なアウトバウンド伝送方式が同報伝送方式であるか時分割多重方式であるかを判定する。そして、その判定結果に応じてデータ折返装置１１、端局装置１２および送受信装置１３を制御することにより、アウトバウンド回線ＤＣＨ上に同報伝送路または時分割多重伝送路を設定する。
【００３５】
第２の制御手段は、各インバウンド回線ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍのうちの共通回線のトラヒック量を監視し、トラヒック量が所定量以下のときには各子局２１〜２ｎに対し共通回線のアクセス方式としてランダムアクセス方式またはポーリング方式を指定して上りデータの伝送を行なわせ、また共通回線のトラヒック量が所定量を越えた場合には共通回線を増やすように制御する。また、特定の子局からの回線割当要求が到来した場合に、この要求元の子局に対し共通回線以外の空きの上り無線回線を割り当てる制御を行なう。
【００３６】
一方、各子局２１〜２ｎのＩＤＵにはアクセス制御部２２ｃが備えられている。このアクセス制御部２２ｃは、前記親局１０から指定されたインバウンド回線のアクセス方式に応じて、インバウンド回線の共通回線に対するアクセス制御を行なう。また、上りデータの送信時にはインバウンド用変調器２２ｂの送信タイミング等の制御を行なう。
【００３７】
次に、以上のように構成されたシステムの動作を、インターラクティブな遠隔教育を行なう場合を例にとって説明する。本例は、親局から各子局への通信が同報通信方式である場合の例である。なお、各子局から親局への通信方式は通信容量等に応じて適当に選択可能である。図３は、その概略構成を示す図である。なお、図３において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
図３において、親局側では、データ折返装置１１には、講師の講義の映像を映すカメラ１５ａ１と講師の音声を入力するマイク１５ａ２とに接続されこの映像と音声を圧縮して符号化するＭＰＥＧエンコーダ１５ａと、受講者の理解度をチェックする理解度チェッカ１５ｂと、受講者からの音声を出力するスピーカ１５ｃとが接続されている。また、各子局２１〜２ｎには、子局機器２２に講師の映像及び音声を視聴するためのモニタＴＶ２３ａと、受講者の質問等の音声を入力するマイク２３ｂと、質問要求・理解度応答の入力を行う入力部２３ｃが接続されている。
【００３９】
上記のように構成された遠隔教育システムの動作を説明する。
本遠隔教育システムは、講師が各受講者へ、例えばＭＰＥＧ２（Moving Picture image coding Experts Group 2 ）などにより圧縮符号化された大容量の講義画像データをアウトバウンド回線ＤＣＨを介して同報伝送し、これに対し各受講者が理解度を表わす情報などをインバウンド回線の共通回線を使用して共通回線のアクセス方式としてポーリング方式で講師へ返送する。またそれとともに、各受講者の質問を回線要求により割り当てた別のインバウンド回線を介して講師に送り、その内容をアウトバウンド回線ＤＣＨを用いて全受講者に配信することにより、全受講者が他の受講者の質問の内容を知ることを可能としている。このシステムを実現するシステムは、具体的には、以下の通りである。
【００４０】
上記の構成において、本遠隔教育システムを実行する場合には、親局１０の衛星回線制御装置１４は初期設定としてアウトバウンド回線ＤＣＨの伝送方式として同報伝送方式を選択し、その伝送路を各子局２１〜２ｎとの間のアウトバウンド回線ＤＣＨ上に設定する。また、それとともに衛星回線制御装置１４はインバウンド回線ＵＣＨ１〜ＵＣＨｍのうちの所定のチャネル（例えばＵＣＨ１）を共通回線として設定し、この設定した共通回線のチャネル番号を共通回線のアクセス方式がポーリング方式とすることを各子局２１〜２ｎに通知する。
【００４１】
この状態で講師が講義を開始すると、ＭＰＥＧエンコーダ１５ａで処理された講義内容を示す大容量の画像データおよび音声データが親局１０からアウトバウンド回線ＤＣＨを介して通信衛星３０に向け送信される。そして、この画像データおよび音声データは通信衛星３０で中継されたのち各子局２１〜２ｎに向け伝送される。各子局２１〜２ｎではそれぞれ上記画像データが受信復調されて受講者の端末装置のモニタＴＶ２３ａに表示される。また同時に講師の音声データは復号されたのち画像データと同様に端末装置のモニタＴＶ２３ａから拡声出力される。
【００４２】
この講義を視聴した各受講者がその内容の理解度を表わす回答を自身の端末装置において入力部２３Ｃからキー入力すると、各子局２１〜２ｎにおいてインバウンド回線の共通回線がポーリングされ、これにより共通回線が捕捉された子局から順に親局１０に向け上記回答情報が返送される。そして、この回答情報は通信衛星３０を介して親局１０で受信再生され、この親局１０から講師の理解度チェッカ１５ｂ（例えば、パーソナル・コンピュータ）に転送されて集計処理され、表示される。したがって、講師はこの集計結果から各受講者の理解度を把握することができる。
【００４３】
また、このシステムでは受講者は子局２１〜２ｎに用意されたマイク２３によって、音声による質問を送信し、その質問を講師はスピーカ１５ｃで聞くことができる。
【００４４】
一方、任意の受講者が端末装置において講師に対する質問を入力したとする。そうすると、この受講者に対応する子局から親局１０に対し親局１０から予め指定されている共通回線（例えば、ＵＨＣ１）を介して回線割当要求が送信される。この回線割当要求を受けると、親局１０は衛星回線制御装置１４により空きのインバウンド回線を検索し、空きのインバウンド回線が見付かるとこのインバウンド回線を指定する情報をアウトバウンド回線ＤＣＨを介して要求元の子局へ送出する。この回線指定情報を受け取ると子局は、アクセス制御部２２ｃが上記指定されたインバウンド回線をアクセスし、このインバウンド回線が捕捉されると、このインバウンド回線を介して上記質問情報を親局１０に向け送信する。
【００４５】
親局１０は、上記指定したインバウンド回線により送られた質問情報を講師の理解度チェッカ１５ｂへ転送するとともに、データ折返装置１１において合成器１１ａに入力し、これによりこの質問情報をアウトバウンド回線ＤＣＨにより各子局２１〜２ｎに向け送信する。各子局２１〜２ｎは上記質問情報を受信再生して端末装置に転送し表示させる。このため、各受講者は他の受講者の質問内容をほぼリアルタイムで知ることができ、これにより教室で講義を受けている場合と同じ雰囲気で臨場感のある遠隔教育を受けることができる。
【００４６】
また、上記回答情報の返送のための共通回線に対するアクセスが短期間に集中したとする。この場合親局１０は、上記共通回線のトラヒック量が所定量を越えた時点で、複数のインバウンド回線の中から空きの回線を選択し、この回線を新たな共通回線として割り当てるべくアウトバウンド回線ＤＣＨを介して各子局２１〜２ｎに指示を送る。この結果、以後各子局２１〜２ｎがアクセス可能な共通回線は増えることになり、これにより多数の子局２１〜２ｎからの回答情報の返送が集中しても、この返送要求の集中は短期間のうちに解消される。
【００４７】
以上のようにこの実施形態のシステムでは、アウトバウンド回線ＤＣＨを６Ｍbps の連続データの伝送が可能な広帯域の伝送路とし、このアウトバウンド回線ＤＣＨをシステムアプリケーションに応じて同報伝送路として使用して下りデータを同報伝送するようにしている。このため、講義用画像データのような大容量の下りデータを各子局２１〜２ｎへ高速に伝送することができる。
【００４８】
また本実施形態のシステムでは、通常時にはインバウンド回線の共通回線を各子局２１〜２ｎがランダムアクセス方式によりアクセスして上りデータを伝送し、上記共通回線のトラヒック量が所定量を越えた場合には親局１０が他の空きのインバウンド回線を探してこの回線を新たな共通回線として各子局２１〜２ｎに追加割り当てるようにしている。したがって、多数の受講者による回答情報の返送が短期間に集中し、これによりインバウンドの共通回線のトラヒック量が増加した場合にも、このトラヒック量の増加に確実かつ迅速に対応して輻輳の発生を防止することができる。
【００４９】
さらにデータ量の多い上りデータの送信要求が発生した場合には、子局２１〜２ｎが親局１０に対し回線割当要求を送出し、この要求に応じて親局１０が空きのインバウンド回線を見付けて要求元の子局に専用に割り当てるようにしている。したがって、任意の子局がデータ量の多い上りデータを送信しようとする場合でも、共通回線のトラヒックの状態に拘らず上りデータを連続伝送することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、システムアプリケーションとしては、先に述べたインターラクティブな遠隔教育の他に次のようなものが考えられる。
【００５１】
（１）多地点テレビジョン会議
図４に、多地点テレビジョン会議を行うためのシステムの概略構成を示す。ここで、上記の実施形態に係る図と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。本システムは、複数の子局がテレビジョン会議に参加するシステムである。図４において、データの折返装置１１には、司会者や参加者の音声及び画像を合成編集する画像編集機１６ｃ及びこの画像編集機１６ｃからの音声及び画像を圧縮・符号化するＭＰＥＧエンコーダ１６ａと子局２１〜２ｎから送信された圧縮画像（音声を含む）をデコードするＭＰＥＧ４デコーダ１６ｂが接続されている。これにより臨場感のあるテレビ会議システムを構築することができる。なお、画像編集機１６ｃには、司会者の音声及び画像をそれぞれ入力するマイク１５ａ２及びカメラ１５ａ１と画像編集用の司会卓１６ｄが接続されている。また、子局機器２２にはそれぞれ前記画像編集機１６ｃで編集された画像（音声含む）を表示するためのモニタＴＶ２３ａと参加者の音声及び画像を入力するマイク２４ａ２及び２４ａ１の接続された参加者の画像を圧縮するためのＭＰＥＧ４コーデック２４ａとが接続されている。本システム例では、上りデータ伝送容量が大きくなるので、各子局の上りデータを効率良く親局へ伝送するために、アクセス方式として回線割り当て方式が採用されている。
【００５２】
上記のように構成されたシステムの動作を説明する。
本システムでは、上記のように、実行しようとするアプリケーションがテレビジョン会議の場合には、上りデータ伝送容量が大きくなるのでインバウンド回線のアクセス方式として回線割当方式が選択され、この回線割当方式により各子局に共通回線以外のインバウンド回線がそれぞれ専用に割当られる。会議に参加する各子局２１〜２ｎ（参加者）は共通回線を介して親局１０に対し回線割当要求をそれぞれ送出し、司会となる親局１０からそれぞれ専用のインバウンド回線の割当てを受ける。そして各子局２１〜２ｎはそれぞれこの割当られたインバウンド回線を使用して、例えば、カメラ２４ａ１及びマイク２４ａ２から入力された参加者の画像及び音声データをＭＰＥＧ４コーデック２４ａにより比較的低速に画像圧縮し、この圧縮された画像及び音声データを親局１０に向けて送信する。親局１０は、上記各子局２１〜２ｎから送られた画像及び音声データを画像編集機１６ｃで他の子局２１〜２ｎ及び親局１０の画像及び音声データと編集合成して、ＭＰＥＧエンコーダ１６ａで圧縮した後、圧縮後のデータをアウトバウンド回線を介して各子局２１〜２ｎへ返送する。各子局２１〜２ｎは、上記親局１０から送られた下りデータをそれぞれ受信して、モニタＴＶ２３ａに表示させる。
【００５３】
したがって、各子局の上りデータはそれぞれ効率良く親局へ伝送され、さらにこの親局から各子局へ編集画像データが同報伝送されることになる。これにより、多地点でのテレビジョン会議が容易に実現できる。
【００５４】
（２）インフォメーション・オン・デマンド（静止画検索・データ検索）
本システムの概略構成を、図５に示す。図５において、先の実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。本システムでは、各子局２１〜２ｎからの例えばデータ検索要求等を受け付けて親局１０から検索結果を返すサービスを行う。図５において、データ折返装置１１には、ＬＡＮＩＮＴ１７ａを介してＬＡＮ１７等の伝送路に接続されておりその先には各種の情報が格納されたインフォメーションサーバ１７ｂが接続されている。また、子局機器２２には、それぞれ情報検索要求入力及び検索結果表示装置としてのパソコン２５等が接続されている。
【００５５】
上記のように構成された本システムの動作を説明する。
このアプリケーションを実行する場合には、一般には情報検索のトラヒック量が少ないので、インバウンド回線の共通回線に対するアクセス方式としてはランダムアクセス方式が使用される。しかし、トラヒック量が所定量以上に増加した場合には、共通回線の数を増やす。
【００５６】
子局２１〜２ｎにおいてパソコン２５から入力された情報検索要求はインバウンド回線を使用して親局１０に情報検索情報として伝送される。この情報検索情報により親局１０内もしくは親局１０に付設されたビデオサーバやメールサーバ等のインフォメーションサーバ１７ｂをＬＡＮ１７ａ等の伝送路を介してアクセスする。そして、前記情報検索情報に基づいたサーバへのアクセスにより検索された静止画情報やデータを、親局１０からアウトバウンド回線を使用して検索元の子局２１〜２ｎへ向け伝送し、子局２１〜２ｎはパーソナルコンピュータ２５などで検索情報の内容を確認する。
【００５７】
（３）防災システム及び電話／ＦＡＸ通信
図６に、防災システム及び電話／ＦＡＸ通信システムの概略構成を示す。図６において、先の実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５８】
防災システムを実現する場合には、（ａ）音声またはファクシミリによる一斉指令、（ｂ）テレビジョン画像伝送、（ｃ）個別の電話／ファクシミリ通信といった複数のアプリケーションが必要となる。
【００５９】
図６において、データ折返装置１１には一斉指令を行うための一斉指令制御部１８ｂに接続され、一斉指令制御部１８ｂからのデータは多重化部１８ａにおいて、交換機インターフェース変換部１８ｃからのデータと多重化される。また、一斉指令制御部１８ｂには、マイク１８ｂ１及びＦＡＸ１８ｂ２が接続されており音声及び画像データを入力する。また、交換機インターフェース変換部１８ｃには交換機１８ｄを介して複数の電話１８ｄ１〜１８ｄｎに接続されている。次に、子局機器２２にはそれぞれ被一斉指令制御部２６ａと交換機インターフェース変換部２６ｂが接続されており、被一斉指令制御部２６ａには、受令器２６ａ１とＦＡＸ２６ａ２が接続されている。また、交換機インターフェース変換部２６ｂには交換機２６ｃを介して複数の電話２６ｃ１〜２６ｃｎが接続されている。
【００６０】
以下、上記のように構成されたシステムにおいて、個々の例についてそれぞれ説明する。
（ａ）音声またはファクシミリによる一斉指令
親局１０から各子局２１〜２ｎに対し一斉指令を行なう場合には、単にアウトバウンド回線を使用してマイク１８ｂ１又はＦＡＸ１８ｂ２による音声またはファクシミリにより、一斉指令制御部１８ｂ及び多重化部１８ａを介して、指令情報を一斉に各子局２１〜２ｎに伝送し、子局２１〜２ｎは、被一斉指令制御部２６ａを介して、前記指令情報を受令器２６ａ１又はＦＡＸ２６ａ２により指令情報を受け取る。一方、この指令情報に対する各子局２１〜２ｎの受令確認情報は被一斉指令制御部２６ａを介してポーリング方式を使用して対象となる子局から親局１０に収集する。このようにすることで、指令情報の伝達を正確にしかも能率良く行なうことができる。
【００６１】
また、例えば、特定の子局２１から他の子局２２〜２ｎへ一斉指令を行なう場合を説明する。
この場合には、特定の子局２１から親局１０へ回線割当要求を送信して専用のインバウンド回線の割り当てを受ける。特定の子局２１はこの割り当てられたインバウンド回線を使用して一斉指令情報を送出する。親局１０はこの一斉指令情報を収集してアウトバウンド回線を使用して他の各子局２２〜２ｎに対し送出する。なお、上記一斉指令を受信した各子局２２〜２ｎの受令確認情報については、先に述べた親局１０からの一斉指令の場合と同様にポーリング方式を使用して各子局２２〜２ｎから親局１０にそれぞれ収集する。そして、すべての子局２２〜２ｎからの受令確認情報を親局１０が受信すると、その旨の情報を親局１０からアウトバウンド回線を使用して上記特定の子局２１へ伝送する。
【００６２】
（ｂ）テレビジョン画像伝送
図示しない圧縮指令画像データを伝送するシステムについて説明する。この場合も基本的に上記と同様である。
【００６３】
ＭＰＥＧ２などにより圧縮された指令画像データを、親局１０から各子局２１〜２ｎへアウトバウンド回線を使用して同報伝送する。また、子局２１〜２ｎが被災現場の画像データなどを親局に設置された防災センタに伝送する場合には、回線割当方式を用いてインバウンド回線を子局に専用に割り当て、子局２１〜２ｎはこの割り当てられたインバウンド回線を使用して被災現場の画像データや報告者の音声データを親局１０の防災センタに伝送する。
【００６４】
（ｃ）個別電話／ファクシミリ通信
任意のユーザが電話機により発呼要求を行なうと、この電話機が接続された例えば子局２１から親局１０に対し共通回線を介して回線割当要求が送られる。この要求を受信すると親局１０は、空きのインバウンド回線を見付けて要求元の子局２１に対しこの回線の割り当てを指示する。また親局２１は、着呼先となる例えば子局２２に対しアウトバンド回線を介して別のインバウンド回線を割り当てる。
【００６５】
この状態で、一方の子局２２のユーザが送話すると、その音声データは割り当てられたインバウンド回線を介して親局１０に伝送され、親局１０で折り返されてアウトバウンド回線を介して他方の子局２２に伝送され受話される。反対に、他方の子局２２の送話音声データも割り当てられたインバウンド回線を介して親局１０に伝送され、親局１０で折り返されてアウトバウンド回線を介して一方の子局２１に伝送され受話される。なお、親局から各子局への音声データの伝送は時分割多重方式が使用される。このようにして、２つの子局間で双方向通話もしくはファクシミリ通信が行なわれる。
【００６６】
また、通信回線の利用に当たって、上り回線のチャンネル数が足りなくなった場合には、各子局からの送信ができなくなってしまう。この場合に、下り回線の容量に余裕がある場合には、下り回線の一部を上り回線に割り当てることにより、この問題点を解決できる。
【００６７】
図７Ａ及び図７Ｂは、上記の実施形態のように周波数帯幅を固定せず、周波数帯幅を回線の使用状況に応じて変化させた場合の実施形態を示す図である。
図７Ａでは、例えば、下り回線用に６ＭＨｚを使用し、上り回線用には１００ｋＨｚを３０波使用し、合計で９ＭＨｚを利用している。アプリケーションによっては、下り回線の情報量が少なく、上り回線の情報量が多くなる場合には、９ＭＨｚの周波数帯幅の使い方としては、非効率的なものとなってしまう。この問題点を解決するために、図７Ｂに示すように、下り回線用として４ＭＨｚ、上り回線用として１００ＫＨｚを５０波が使えるようにダイナミックに変更することを可能にすると、上り回線の情報量を増やし、同じ９ＭＨｚの周波数帯幅の利用効率を向上させることができる。
【００６８】
なお、以上述べた各実施形態では親局と各子局との間を通信衛星を介して接続する場合を例にとって説明したが、通信衛星を介さずに地上波による直接無線通信を行なうシステムにも本発明は適用可能である。
【００６９】
その他、親局および子局の構成、アウトバウンド回線およびインバウンド回線の構成、データ伝送フォーマットや変調方式、共通回線の数、データ伝送量やトラヒック量の判定しきい値等についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、システムアプリケーションに応じた上り及び下りデータ伝送が可能となると共に、トラヒック変動に対し柔軟性を有するデータ伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる無線ネットワークシステムの無線回線の構造を示す図。
【図２】  本発明に係わる無線ネットワークシステムの一実施形態を示すブロック図。
【図３】  本発明を遠隔教育に適用した場合の概略構成を示す図。
【図４】  本発明を多地点テレビジョン会議に適用した場合の概略構成を示す図。
【図５】  本発明をインフォメーション・オン・デマンドに適用した場合の概略構成を示す図。
【図６】  本発明を防災システム及び電話／ＦＡＸ通信システムに適用した場合の概略構成を示す図。
【図７】  周波数帯幅を回線の使用状況に応じて変化させた場合の実施形態を示す図。
【図８】  メッシュ形無線ネットワークシステムの概略構成図。
【図９】  メッシュ形無線ネットワークシステムの回線接続手順を示すシーケンス図。
【図１０】  スター形無線ネットワークシステムの概略構成図。
【図１１】  スター形無線ネットワークシステムにおける従来の無線回線の構造を示す図。
【符号の説明】
１０…親局（ＨＡＢ局）
１１…データ折返装置
１１ａ…合成器
１１１〜１１ｍ…分配器
１２…端局装置
１２ａ…アウトバウンド用変調器
１２０…中間周波分配器（ＩＦ分配器）
１２１〜１２ｍ…インバウンド用復調器
１３…送受信装置
１３ａ…周波数アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）
１３ｂ…送信電力増幅器（ＨＰＡ）
１３ｃ…低雑音増幅器（ＬＮＣ）
１３ｄ…周波数ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）
１４…衛星回線制御装置
１５…親局の空中線
２１〜２ｎ…子局
２２ａ…アウトバウンド用復調器
２２ｂ…インバウンド用変調器
２２ｃ…アクセス制御部
２２ｄ…ベースバンド制御部
２２ｅ…子局の空中線
３０…通信衛星
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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