(57)【要約】【課題】概ね天頂方向に順次飛来する通信衛星を介した通信システムにおいて、ハンドオーバ処理を短縮するとともに、ハンドオーバ処理回路規模を小さくすることができる衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を得ることを目的とする。【解決手段】ゲートウェイ局３は、通信中の通信回線５ａを通信衛星１ｂの通信回線５ｂ（周波数ｆ１）に切り替える際に切換指示パケット８を連続して送信する。この切替指示パケット８は通信回線５ａにより送信し、通信衛星１ａを経由して通信回線６ａにより地上局４へ送信される。地上局４は通信回線６ａにより切替指示パケットを受信し、通信回線６ａから通信回線６ｂに切り替える。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね天頂方向に順次飛来する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と地上局との間で通信を行う衛星通信方法において、１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介した通信へ切り替える際に、上記ゲートウェイ局又は上記地上局は上記１の通信衛星を介した送信回線により切替指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替えることを特徴とする衛星通信方法。
【請求項２】
上記ゲートウェイ局又は上記地上局は、上記１の通信衛星を介した送信回線により切替指示パケットを連続して送信するとともに、上記他の１の通信衛星を介した送信回線によっても切替指示情報を連続して送信することを特徴とする請求項１に記載の衛星通信方法。
【請求項３】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星と、この通信衛星を介して通信するゲートウェイ局と地上局とを備え、上記ゲートウェイ局は、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える際に、切換指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替え、上記地上局は上記切替指示情報を受信して上記１の通信衛星を介した通信から上記他の１の通信衛星を介した通信へ切り替えることを特徴とする衛星通信装置。
【請求項４】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介して地上局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記切替指示パケット生成部により生成した上記切替指示情報を含むパケットを上記送信部から連続して送信することを特徴とするゲートウェイ局。
【請求項５】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記切替指示パケット生成部により生成した上記切替指示情報を含むパケットを上記送信部から連続して送信することを特徴とする地上局。
【請求項６】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星と、この通信衛星を介して通信するゲートウェイ局と地上局とを備え、上記ゲートウェイ局は、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える際に、切換指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替え、上記地上局は上記切替指示情報を受信して上記１の通信衛星を介した通信から上記他の１の通信衛星を介した通信へ切り替えるとともに、上記切替指示情報の受信に基づいて自局の送信回線を上記１の通信衛星を介した通信から、上記他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える切替指示情報を送信することを特徴とする衛星通信装置。
【請求項７】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記ゲートウェイ局から切替指示情報を受信したときに、上記衛星切替指示部は、上記切替指示パケット生成部に対して、切替指示情報を含むパケットの生成を指示し、生成された切替指示パケットを上記送信部から連続して送信することを特徴とする地上局。
【請求項８】
上記切替指示パケット生成部は、生成する切替指示パケットのデータ部に、その切替指示パケット送信前のデータパケットのデータを格納することを特徴とする請求項４に記載のゲートウェイ局。
【請求項９】
上記切替指示パケット生成部は、生成する切替指示パケットのデータ部に、その切替指示パケット送信前のデータパケットのデータを格納することを特徴とする請求項５に記載の地上局。
【請求項１０】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局からの送信信号を受信する受信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部とを備え、上記衛星切替指示部は、ハンドオーバ時間を経過しても上記受信部が上記ゲートウェイ局からの切替指示情報を受信しないときに、上記受信部に対して、上記１の通信衛星を介した通信回線から、上記他の１の通信回線に切り替えるよう指示することを特徴とする地上局。
【請求項１１】
概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局からの送信信号を受信する受信部と、上記ゲートウェイ局に対して送信信号を送信する送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部とを備え、上記衛星切替指示部は、ハンドオーバ時間を経過しても上記受信部が上記ゲートウェイ局からの切替指示情報を受信しないときに、上記ゲートウェイ局に対して、切替指示情報の送信を要求する要求信号を送信するよう上記送信部に指示することを特徴とする地上局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局と地上局との間で衛星通信を行う際の衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軌道上の通信衛星群を利用して通信を行うシステムには、例えばイリジウムやグローバルスター等の通信システムがある。イリジウムシステムの場合、低軌道上に合計６６基の通信衛星を周回させ、それぞれの衛星自身に交換機能と衛星間通信機能を備え、複数の隣接した衛星間での通信を経由して、互いに遠方に離れた端末間での通信を可能としている。即ち、地上の各通信端末は、通信可能な通信衛星と通信リンクし、通信衛星間での通信を経て、他の通信衛星と通信リンクする遠方の端末と通信することが可能となる。
【０００３】
通信衛星が軌道上を周回するために、地上の各通信端末から通信リンクする通信衛星は常時同一ではなく、一の通信衛星のカバーエリア内から外れて、別の通信衛星のカバーエリアに移動していく。この際、地上の各通信端末は、一の通信衛星との通信リンクを切断し、別の衛星との通信リンクを確立する。この動作を衛星間ハンドオーバと称している。
【０００４】
このような衛星通信システムにおける衛星間ハンドオーバにおいては、例えば、地上の通信端末が通信衛星からの受信電波をモニターし、受信電波が所定値以下となったときに、地上の通信端末からハンドオーバ要求信号を通信衛星に送信し、この要求信号に対して１の通信衛星リンクからの切断と、他の通信衛星との通信リンクの確立とを行う処理が行われる。
【０００５】
図１３は、例えば特開２０００−３１５９７２号公報に開示された衛星間ハンドオーバ処理を示すシーケンス図である。図１３は、軌道上を周回する第１の通信衛星から第２の通信衛星へのハンドオーバを説明するものであり、地上の通信端末である加入者が対象である。図１３においては、まずＮＯＣ（地上局）から全ての通信衛星に対して、その通信衛星が航行する直下の物理的位置（緯度、経度）、その時刻を示すスケジュール、さらにその通信衛星の前段及び後段に位置する通信衛星が航行する直下の物理的位置（緯度、経度）、その時刻を示すスケジュール、またその通信衛星に隣接する通信衛星が航行する直下の物理的位置（緯度、経度）、その時刻を示すスケジュールを送信し、これらの情報は、全ての通信衛星において登録される（Ａ１、Ａ２）。
【０００６】
上記の通信衛星に関する情報をもとに、第１の通信衛星は、ハンドオーバ開始時間を算出するとともに、ハンドオーバ完了時間を算出し、制御信号に付加してハンドオーバ先となる第２の通信衛星へ送信する。第２の通信衛星が制御信号及び付加情報を受信すると、第１の通信衛星と第２の通信衛星との間のハンドオーバが開始される（Ａ３）。さらに第１の通信衛星から第２の通信衛星に対して、加入者へのダウンリンクメッセージが送信される（Ａ４）。第１の通信衛星は、加入者との間で確立している通信リンクにおいて加入者への最後の通信データを送信し（Ａ５）、その後、第２の通信衛星は、新たに加入者との間で確立された通信リンクで加入者への最初の通信データを送信する（Ａ６）。この後、加入者から通信衛星への上り通信リンクを準備し、第１の通信衛星に対しては最後のアップリンク（Ａ７）を、第２の通信衛星に対しては最初のアップリンク（Ａ８）を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の衛星通信システムにおいては、地上の通信端末が通信衛星からの受信電波をモニターし、受信電波が所定値以下となったときに、地上の通信端末からハンドオーバ要求信号を通信衛星に送信し、この要求信号に対して通信衛星間で通信リンクし、通信衛星間でのハンドオーバ制御を行った後、地上の通信端末に対して通信データを送信して完了するものであり、一連のハンドオーバ処理には大量のデータの送受信が必要であるという問題点があった。また、通信衛星間でハンドオーバ処理を行うことから、各通信衛星には、通信衛星間の通信リンク用の送受信装置や、このハンドオーバ処理用の計算装置と処理情報を蓄える記憶装置が必要となるために、通信衛星の装置規模が大きくなり、通信衛星の信頼性が低下するという問題点もあった。また、特開２０００−３１５９７２号公報に開示された衛星間ハンドオーバ方法においては、ハンドオーバ開始時間を通信衛星の位置情報をもとに予測することによって、地上の通信端末からのハンドオーバ処理要求の手順を省略することができるものの、通信衛星におけるハンドオーバ処理開始時間の計算が時々刻々必要となり、衛星側での処理規模の増大を招くという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、概ね天頂方向に順次飛来する通信衛星を介した通信システムにおいて、ハンドオーバ処理を短縮するとともに、ハンドオーバ処理回路規模を小さくすることができる衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る衛星通信方法は、概ね天頂方向に順次飛来する通信衛星を介して、ゲートウェイ局と地上局との間で通信を行う衛星通信方法において、１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介した通信へ切り替える際に、上記ゲートウェイ局又は上記地上局は上記１の通信衛星を介した送信回線により切替指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替えるものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る衛星通信方法は、請求項１の発明に係る衛星通信方法において、上記ゲートウェイ局又は上記地上局は、上記１の通信衛星を介した送信回線により切替指示パケットを連続して送信するとともに、上記他の１の通信衛星を介した送信回線によっても切替指示情報を連続して送信するものである。
【００１１】
請求項３の発明に係る衛星通信装置は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星と、この通信衛星を介して通信するゲートウェイ局と地上局とを備え、上記ゲートウェイ局は、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える際に、切換指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替え、上記地上局は上記切替指示情報を受信して上記１の通信衛星を介した通信から上記他の１の通信衛星を介した通信へ切り替えるものである。
【００１２】
請求項４の発明に係るゲートウェイ局は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介して地上局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記切替指示パケット生成部により生成した上記切替指示情報を含むパケットを上記送信部から連続して送信するものである。
【００１３】
請求項５の発明に係る地上局は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記切替指示パケット生成部により生成した上記切替指示情報を含むパケットを上記送信部から連続して送信するものである。
【００１４】
請求項６の発明に係る衛星通信装置は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星と、この通信衛星を介して通信するゲートウェイ局と地上局とを備え、上記ゲートウェイ局は、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える際に、切換指示情報を連続して送信して上記他の１の通信衛星を介する通信に切り替え、上記地上局は上記切替指示情報を受信して上記１の通信衛星を介した通信から上記他の１の通信衛星を介した通信へ切り替えるとともに、上記切替指示情報の受信に基づいて自局の送信回線を上記１の通信衛星を介した通信から、上記他の１の通信衛星を介する通信へ切り替える切替指示情報を送信するものである。
【００１５】
請求項７の発明に係る地上局は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局と通信を行う送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部と、この衛星切替指示部からの指示に基づいて、切替指示情報を含むパケットを生成する切替指示パケット生成部とを備え、上記ゲートウェイ局から切替指示情報を受信したときに、上記衛星切替指示部は、上記切替指示パケット生成部に対して、切替指示情報を含むパケットの生成を指示し、生成された切替指示パケットを上記送信部から連続して送信するものである。
【００１６】
請求項８の発明に係るゲートウェイ局は、請求項４の発明に係るゲートウェイ局において、上記切替指示パケット生成部は、生成する切替指示パケットのデータ部に、その切替指示パケット送信前のデータパケットのデータを格納するものである。
【００１７】
請求項９の発明に係る地上局は、請求項５の発明に係る地上局において、上記切替指示パケット生成部は、生成する切替指示パケットのデータ部に、その切替指示パケット送信前のデータパケットのデータを格納するものである。
【００１８】
請求項１０の発明に係る地上局は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局からの送信信号を受信する受信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部とを備え、上記衛星切替指示部は、ハンドオーバ時間を経過しても上記受信部が上記ゲートウェイ局からの切替指示情報を受信しないときに、上記受信部に対して、上記１の通信衛星を介した通信回線から、上記他の１の通信回線に切り替えるよう指示するものである。
【００１９】
請求項１１の発明に係る地上局は、概ね天頂方向に順次飛来する複数の通信衛星を介してゲートウェイ局からの送信信号を受信する受信部と、上記ゲートウェイ局に対して送信信号を送信する送信部と、上記通信衛星のうち１の通信衛星を介した通信から、次に飛来してくる他の１の通信衛星を介する通信への切り替えを指示する衛星切替指示部とを備え、上記衛星切替指示部は、ハンドオーバ時間を経過しても上記受信部が上記ゲートウェイ局からの切替指示情報を受信しないときに、上記ゲートウェイ局に対して、切替指示情報の送信を要求する要求信号を送信するよう上記送信部に指示するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を図１〜図７によって説明する。図１は実施の形態１に係る衛星通信方法における衛星通信システムの全体構成を示す構成図である。図１において、１ａ〜１ｃは通信衛星、２は通信衛星１ａによる通信エリア、３ａ〜３ｃはゲートウェイ局、４ａ〜４ｅは地上局である。地上局４ａ〜４ｅは、地上に固定された固定局や、車両あるいは船舶、航空機等に搭載する移動局を含むものとする。
【００２１】
通信衛星１ａ〜１ｃは、特定地域の概ね天頂方向に順次飛来する非静止型の通信衛星であり、この特定地域を包含する通信エリア２に対して通信ビームを形成するものである。図１は、日本を特定地域とするものである。この通信衛星群は、例えば通信衛星１ａが特定地域の所定仰角範囲に８時間滞留し、通信衛星１ａがこの所定仰角範囲から外れる際に、次の通信衛星１ｂが所定仰角範囲に入り、８時間滞留し、さらに通信衛星１ｂが所定仰角範囲から外れる際に、次の通信衛星１ｃが所定仰角範囲に入り、８時間滞留するというように、通信衛星１ａ〜１ｃが順次通信サービスを提供することによって、常時、通信を確保するものである。上記の所定仰角範囲とは、例えば仰角７０度〜９０度（天頂）のような仰角範囲をいうが、この仰角範囲は個々の通信衛星システムによって設定されるものである。また、通信衛星１ａ〜１ｃのような概ね天頂方向に飛来する衛星は、例えば、周期２４時間、軌道傾斜角４５度、離心率０．１３９、アポジ高度４１６５０ｋｍ、ペリジ高度２９９３０ｋｍを軌道に有する楕円軌道衛星が挙げられる。図２には、このような軌道を航行する衛星の直下点が地表面上に描く軌跡の一例を示しており、準天頂衛星と呼ばれることがある。また、通信衛星の台数は図１の場合は３台であるが、この台数の多少は、それぞれの通信衛星システムにおいて設定されるものである。
【００２２】
図１において、ゲートウェイ局３ａ〜３ｃは、それぞれネットワークを介してクライアントと通信リンクしており、通信衛星１ａ〜１ｃを介して、地上局４ａ〜４ｅと通信する。このような通信システムの利用形態としては、例えば、クライアントが放送事業者であり、地上局４ａ〜４ｅが車載地上局（ＳＮＧ局：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｎｅｗｓ　Ｇａｔｈｅｒｉｎｇ）であるような場合に、車載地上局からの映像音声データを通信衛星１ａ〜１ｃを介した後にゲートウェイ局を経由して放送事業者に送信したり、同じくクライアントが放送事業者であり、地上局４ａ〜４ｅが一般車両搭載の受信アンテナ局である場合に、音楽や映像データを放送事業者からゲートウェイ局３ａ〜３ｃを経由し、通信衛星１ａから１ｃを介して各地上局に放送するような場合がある。また、他の利用形態としては、クライアントが病院であり、地上局４ａ〜４ｅが救急車両であるような場合に、地上局である救急車両からの映像音声データを、通信衛星１ａ〜１ｃを介した後にゲートウェイ局を経由して病院に送信したりするような場合等、様々な利用形態を考えることができる。
【００２３】
図３は、ゲートウェイ局３から地上局４に対する送信回線について、通信衛星を切り替える際のハンドオーバを説明する模式図である。図３において、５ａ及び５ｂは、それぞれゲートウェイ局３から通信衛星１ａ及び１ｂへの送信に用いる通信回線であり、６ａ及び６ｂは、それぞれ通信衛星１ａ及び１ｂから地上局４への送信に用いる通信回線である。
【００２４】
通信衛星１ａの通信サービス期間中（通信衛星１ａが特定地域上の所定仰角範囲に滞留している期間中）、ゲートウェイ局３はデータパケットをキャリア周波数ｆ１で変調し、通信衛星１ａに対して通信回線５ａにより送信する。この通信回線５ａにより通信衛星１ａはゲートウェイ局３からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットをキャリア周波数ｆ２で変調し、通信回線６ａにより送信する。地上局４は通信回線６ａによりデータパケットを受信する。通信衛星１ａの通信サービス期間が終了し、次の通信衛星１ｂの通信サービス期間に入ると、ゲートウェイ局３はデータパケットをキャリア周波数ｆ１で変調し、通信衛星１ｂに対して通信回線５ｂにより送信する。この通信回線５ｂにより通信衛星１ｂはゲートウェイ局３からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットをキャリア周波数ｆ３で変調し、通信回線６ｂにより送信する。地上局４は通信回線６ｂによりデータパケットを受信する。
【００２５】
次に、この通信衛星１ａによる通信から通信衛星１ｂによる通信への切り替えの際のハンドオーバ処理について、図４により説明する。図４は通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。図４において、７は映像や音声等のデータパケットであり、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・の順にゲートウェイ局から送信する。８は受信側である地上局４へ通信回線の切り替えを指示する切替指示パケットである。ゲートウェイ局（図中ＧＷ局と表記）３はデータパケットＰ１、Ｐ２、Ｐ３を通信回線５ａ（周波数ｆ１）により送信し、通信衛星１ａによって通信回線６ａ（周波数ｆ２）により、地上局４へ送信される。ゲートウェイ局３は、通信衛星１ｂが所定仰角範囲内に入り、通信サービスを開始する時間を通信衛星管理局からの通知により蓄積しており、又はゲートウェイ局３内において、通信衛星１ｂの軌道情報に基づいて算出、若しくは通信衛星１ｂが飛来する絶対時間や周期により把握する。ゲートウェイ局３は、通信中の通信回線５ａを通信衛星１ｂの通信回線５ｂ（周波数ｆ１）に切り替える際に切替指示パケット８を連続して送信する。この切替指示パケット８は通信回線５ａにより送信され、通信衛星１ａを経由して通信回線６ａにより地上局４へ送信される。地上局４は通信回線６ａにより切替指示パケット８を受信する。地上局４は切替指示パケット８を受信すると、そのパケット中の情報に基づき通信回線を変更（周波数の切替）するか、又は予め定められた通信回線への変更（例えば、１ｃｈ分シフトするなど）する。即ち、地上局４は、通信回線６ａから通信回線６ｂ（周波数ｆ３）に切り替えて受信する。
【００２６】
衛星間ハンドオーバは基本的には上記のとおり行うが、図４には、さらにゲートウェイ局３が送信通信回線の切り替えの際に通信回線５ａと通信回線５ｂの双方にオーバーラップして切替指示パケット８を送信する場合を示す。この場合、地上局４は通信回線６ｂへの切替後に切替指示パケット８を受信することができる。地上局４は、通信回線の切替直後に切替指示パケット８を受信した場合には、通信回線の切替期間中にデータパケットの受信欠落がなかったと判断し得る。
【００２７】
この図４の場合とは逆に、地上局４が送信側となり、ゲートウェイ局３が受信側となる場合の衛星間ハンドオーバについて説明する。この場合には、図４のゲートウェイ局と地上局とが相互に入れ替わったものであり、この場合の通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図を図５に示す。図５における地上局４は、図４の場合のゲートウェイ局３と同様に、通信衛星１ｂが所定仰角範囲内に入り、通信サービスを開始する時間を通信衛星管理局からの通知により蓄積しており、又は地上局４内において、通信衛星１ｂの軌道情報に基づいて算出、若しくは通信衛星１ｂが飛来する絶対時間や周期により把握する。地上局４からのデータパケットＰ１、Ｐ２、・・・の送信、及び切替指示パケットの送信、さらにデータパケットＰ４、Ｐ５等の送信、並びにゲートウェイ局３におけるこれらの受信については図４における説明と同様である。但し、地上局４とゲートウェイ局３との間で双方向に送受信している場合を考慮して図５においては地上局４と通信衛星との間で通信回線９ａ（周波数ｆ４）及び通信回線９ｂ（周波数ｆ４）を、通信衛星１ａとゲートウェイ局４との間では通信回線１０ａ（周波数ｆ５）を、通信衛星１ｂとゲートウェイ局４との間では通信回線１０ｂ（周波数ｆ６）を使用する。
【００２８】
次にゲートウェイ局の構成について説明する。図６はゲートウェイ局の構成を示す構成図である。図６において、１１は送信アンテナ、１２は受信アンテナである。１３はアンテナ１１を介して通信衛星と通信することによって地上局との間で通信を行う送信部、１４は送信部１３へ送信するデータパケットを送出するパケット送出部、１５は切替指示パケットを生成する切替指示パケット生成部である。１６は通信ネットワークとのインタフェースであり、１７は通信ネットワークからの通信データからデータパケットを生成するデータパケット生成部、１８はパケット送出待ちのデータパケットを一時的に蓄積するデータパケット蓄積部である。１９は地上局４から送信がある場合に通信衛星を介して、地上局４からの送信信号を受信する受信部、２０は受信した地上局４からの信号を通信ネットワークのプロトコルに合わせた伝送信号に変換する受信信号処理部である。また、２１は送信部１３及び受信部１９に衛星の切り替え（通信回線の変更）を指示する衛星切替指示部である。
【００２９】
次にゲートウェイ局３の動作について図６により説明する。各クライアントからの通信データは通信ネットワークを介してネットワークＩ／Ｆ部１６に入力される。ネットワークＩ／Ｆ部１６は、入力された通信データを順次データパケット生成部１７へ出力する。データパケット生成部１７は、受取った通信データからデータパケットを生成して出力する。通信ネットワーク側でのパケット形式と、衛星通信側でのパケット形式が同じである場合には、データパケット生成部１７はスルー出力とすることもできる。また、データパケット生成部１７はストリーム系のデータ等に対して必要に応じてネットワークＩ／Ｆ部１６から入力された通信データを時間軸圧縮してデータパケットを生成する。パケット送出部１４には、データパケット生成部１７からのデータパケットと切替指示パケット生成部１５からの切替指示パケットが入力される。パケット送出部１４は、切替指示パケットが入力されている間は、その切替指示パケットを送信部１３へ出力し、データパケット生成部１７からのデータパケットをデータパケット蓄積部１８に出力する。また、パケット送出部１４は、切替指示パケットが入力されていない間は、データパケット生成部１７からのデータパケットを送信部１３へ出力するが、データパケット蓄積部１８にデータパケットが蓄積されている場合には、そのデータパケットを優先して送信部１３へ出力する。送信部１３はデータパケットを順次送信するが、切替指示パケットについては連続して複数回送信する。また、図４において説明したように通信回線の切替の際に、切替前の通信回線５ａと切替後の通信回線５ｂとの双方に対してオーバラップして切替指示パケットを送信する。この通信回線の切替は衛星切替指示部２１において判断し、送信部１３へ、通信回線の切替指示を送るとともに、切替指示パケット生成部１５に対して切替指示パケットの生成と出力を指示する。なお、衛星切替指示部２１は、次の通信衛星が所定仰角範囲内に入り、通信サービスを開始する時間を通信衛星管理局からの通知により蓄積しており、又は地上局４内において、通信衛星１ｂの軌道情報に基づいて算出、若しくは通信衛星１ｂが飛来する絶対時間や周期により把握し、衛星切替の一連の指示を行う。
【００３０】
また、ゲートウェイ局３は受信アンテナ１２を介して、地上局４からの送信信号を受信部１９により受信する。受信部１９はＲＦ信号を低周波変換して受信信号処理部２０に出力する。受信信号処理部２０は、低周波変換後の信号からデータパケットと切替指示パケットとを区別し、データパケットについてはネットワークＩ／Ｆ部１６へ、切替指示パケットについては衛星切替指示部２１へ出力する。また、受信信号処理部２０はストリーム系のデータ等に対して必要に応じて時間軸伸長して再生しネットワークＩ／Ｆ部１６へ出力する。ネットワークＩ／Ｆ部１６は、受信信号処理部２０からのデータパケットを通信ネットワーク上のクライアントへ送信する。一方、衛星切替指示部２１は、切替指示パケットを受信信号処理部２０から受け取ると、衛星の切り替え（通信回線の変更）を受信部１９に指示する。
【００３１】
次に地上局４の構成について説明する。図７は地上局４の構成を示す構成図である。図７において、２２は地上局３内の音声・映像データや、制御データを入出力する入出力Ｉ／Ｆ部である。図７において、図６と同一の符号を付した回路部は、図６のそれらと同一又は相当な回路部を示す。
【００３２】
地上局４の構成は、ほぼゲートウェイ局３の構成と同様となる。しかし、ゲートウェイ局３が複数のクライアントとの通信データの送受信を行い、さらにこれらの通信データを複数の地上局４との間で送受信することから、信号処理量が多く、回路規模が大きくなるのに対して、地上局４は、その地上局４において扱う音声・映像データ等に限定されるので、ゲートウェイ局３に比べると回路規模は小さい。また、地上局４が受信のみを行う局である場合には、受信アンテナ１２、受信部１９、受信信号処理部２０、衛星切替指示部２１。入出力Ｉ／Ｆ部２２により構成することができる。
【００３３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を図８によって説明する。図８は実施の形態２に係る通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。図８において、図４及び図５と同一の符号を付した部分は、図４及び図５のそれらの部分と同一又は相当する部分を示す。
【００３４】
図８において、ゲートウェイ局３と地上局４とは双方向に送受信しており、ＧＷ局３送信及び地上局４受信における通信回線の使用と送受信内容は図４において説明したとおりである。図８においては、ゲートウェイ局３から送信するデータパケット７をＰａ１、Ｐａ２、・・・と記載する。地上局４は切替指示パケット８を受信すると、この受信に基づいて通信衛星間ハンドオーバが発生したと判断し、地上局４送信のハンドオーバ処理を開始する。まず、地上局４はデータパケットＰｂ１、Ｐｂ２を通信回線９ａ（周波数ｆ４）により送信し、これらのデータパケットは通信衛星１ａを介して通信回線１０ａ（周波数ｆ５）によりゲートウェイ局３へ送信される。上記のように地上局４が通信衛星間ハンドオーバが発生したと判断した場合、地上局４は、通信中の通信回線９ａを通信衛星１ｂの通信回線９ｂ（周波数ｆ４）に切り替える際に、切替指示パケット８を連続して送信する。この切替指示パケット８は通信回線９ａにより送信され、通信衛星１ａを経由して通信回線１０ａ（周波数ｆ５）によりゲートウェイ局３へ送信される。ゲートウェイ局３は通信回線１０ａにより切替指示パケット８を受信する。ゲートウェイ局３は切替指示パケット８を受信すると、そのパケット中の情報に基づき通信回線を変更（周波数の切替）するか、又は予め定められた通信回線への変更（例えば、１ｃｈ分シフトするなど）する。即ち、ゲートウェイ局３は、通信回線１０ａから通信回線１０ｂ（周波数ｆ６）に切り替えて受信する。
【００３５】
図８には、さらに地上局４が送信通信回線の切り替えの際に通信回線１０ａと通信回線１０ｂの双方にオーバーラップして切替指示パケットを送信する場合を示す。この場合、ゲートウェイ局３は通信回線１０ｂへの切替後に切替指示パケット８を受信することができる。ゲートウェイ局３は、通信回線の切替直後に切替指示パケット８を受信した場合には、通信回線の切替期間中にデータパケットの受信欠落がなかったと判断し得る。
【００３６】
なお、地上局４は切替指示パケットを受信すると、この受信に基づいて通信衛星間ハンドオーバが発生したと判断し、地上局４送信のハンドオーバ処理を開始するが、この処理は図７に示す衛星切替指示部２１において行う。また、実施の形態２におけるゲートウェイ局３及び地上局４の構成は図６及び図７と同様である。
【００３７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を図９から図１１によって説明する。実施の形態３においては、既に送信したデータパケットのデータ部を有し、ヘッダ部分に切替指示情報を設定した切替指示パケットを連続して送信することによって、通信衛星間ハンドオーバを行うものである。図９は実施の形態３に係る通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。図９において、２３は既に送信したデータパケットのデータ部を有し、ヘッダ部分に切替指示情報を設定したパケットである。図９において、図４と同一符号を付した部分は図４におけるそれらの部分と同一又は相当部分を示す。
【００３８】
次に、この通信衛星１ａによる通信から通信衛星１ｂによる通信への切替えの際のハンドオーバ処理は、図４の場合に準じて行う。即ち、図４における切替指示パケット８が、図９においては切替指示情報をヘッダー部分に設定した切替指示パケット２３となっており、この切替指示パケット２３を受信側である地上局４が受信して通信回線を切り替える。図９には、さらにゲートウェイ局３が送信通信回線の切り替えの際に通信回線５ａと通信回線５ｂの双方にオーバーラップして切替指示パケット２３を送信する場合を示す。この場合、地上局４は通信回線６ｂへの切替後に切替指示パケット２３を受信することができる。地上局４は、通信回線の切替直後に切替指示パケット２３を受信した場合には、通信回線の切替期間中にデータパケットの受信欠落がなかったと判断し得る。また、地上局４が送信側となり、ゲートウェイ局３が受信となる場合にも、図５において切替指示パケット８を切替指示パケット２３によって置き換えて、図５と同様に通信衛星間でのハンドオーバを行う。
【００３９】
図１０は実施の形態３に係る切替指示パケット２３の構成を示す。切替指示パケット２３は、ヘッダ部とデータ部により構成され、ヘッダ部には、パケットの通し番号を示す通番Ｎと、切替指示情報Ｆとを格納する。切替指示パケット２３の通番Ｎは、その切替指示パケット２３が格納するデータを以前に送信したときのデータパケットの通番を設定する。図１０の場合、切替指示パケット２３はデータパケットＰ３のデータを格納するので、切替指示パケット２３の通番は、データパケットＰ３の通番と同じものとする。切替指示情報Ｆに格納する値は、例えば通信回線の切り替えをしない旨の情報として０値を、通信回線の切り替えを行うことを指示する情報として１値を設定する。パケットの通番Ｎは、既に送信したパケットと同じパケットの通番を設定する。これにより、切替指示パケット２３が再送に係わるものであることを受信側で判別できる。データ部には、既に送信したパケットのデータ部の内容を格納する。この切替指示情報Ｆは図６及び図７における受信信号処理部２０により取り出され、衛星切替指示部２１へ出力される。衛星切替指示部２１は切替指示がある場合（上記の例ではＦ＝１の場合）に、通信回線の切替処理を行う。また、受信信号処理部２０は切替指示パケット２３の通番Ｎを既に受信を終えているパケットの通番と比較し、正常に受信したものである場合には、切替指示パケット２３のデータ部に格納されたデータを捨てる。正常に受信できていなかった場合には、切替指示パケット２３のデータ部に格納されたデータを再送データとし、ゲートウェイ局３の場合はネットワークＩ／Ｆ部１６（図６）へ、地上局４の場合は入出力Ｉ／Ｆ部２２（図７）へ出力する。
【００４０】
次に別の例として図１１のパケットの送受信を行う場合について説明する。
図１１において、２４は既に送信したデータパケットのデータ部を有し、ヘッダ部分に切替指示情報を設定した切替指示パケットであるが、図示のとおり、切替指示パケット２３のデータ内容がデータパケットＰ３のものであるのに対し、切替指示パケット２４のデータ内容はデータパケットＰ２のものである。図１１において、図４と同一符号を付した部分は図４におけるそれらの部分と同一又は相当部分を示す。
【００４１】
図９と図１１とを比較し、異なる点は図９が切替指示パケット２３を連続して送信するものであるのに対して、図１１の場合には切替指示パケット２４と切替指示パケット２３とを混在させている点である。このようにパケットデータＰ２、Ｐ３というように複数のデータパケットのデータ部及び連番を切替指示とともに送信することによって、Ｐ３だけでなくＰ２についても再送が可能となる。切替指示パケット２４は切替指示パケット２３と同じ構成（図１０）を有しており、切替指示パケット２３と同様に、通番Ｎと切替指示情報Ｆを設定する。
【００４２】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る衛星通信方法、その方法に用いる衛星通信装置、地上局及びゲートウェイ局を図１２によって説明する。実施の形態４においては、ゲートウェイ局３及び地上局４において、データ及び切替指示情報を時分割フレーム上で扱って処理する方法を説明する。図１２は実施の形態４に係る通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信信号の時分割フレームを示す模式図である。図１２において、２５は有意データを含むフレームであり、このタイプのフレームは白抜き枠で示す。２６は切替指示情報を有するフレームであり、このタイプのフレームを斜線ハッチング枠で示す。また、２７は各フレームに設けた同期ビットであり、２８は各フレームに設けた切替指示ビット、２９は各フレームのデータである。なお、図１２において、送信局がゲートウェイ局で受信局が地上局となる場合と、送信局が地上局で受信局がゲートウェイ局となる場合がある。また、通信回線は図３及び図４と同様である。
【００４３】
この送信局は、まず通信回線５ａにより有意データを格納したフレーム２５を送信しており、衛星間ハンドオーバの際に、フレーム２６を送信する。このフレーム２６を通信回線６ａにより受信した受信局は、通信回線６ｂへの切り替えを行い、その後は通信回線６ｂにより受信する。受信局は、通信回線の切り替えにおいて、受信周波数の切り替えとフレームの再同期を行う。各フレームに設ける切替指示ビットには、例えば通信回線の切り替えをしない旨の情報として０値を、通信回線の切り替えを行うことを指示する情報として１値を設定する。また、切替指示情報を含むフレーム２６には、有意データを格納しない。
【００４４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態４においては、実施の形態１〜４において送信側局からの切替指示パケット、切替指示情報、又は切替指示ビット等の切替情報を何らかの原因によって受信できなかった場合のリカバリー方法について説明する。
【００４５】
受信局（地上局又はゲートウェイ局が受信局となる場合がある。）において、切替情報の受信に失敗する場合としては、受信局の天頂方向の所定仰角範囲内に遮蔽される場合、例えば受信局がトンネルの中に入ったような場合がある。
【００４６】
受信局は、次に天頂方向に飛来する通信衛星が所定仰角範囲内に入り、通信サービスを開始する時間を、通信衛星管理局からの通知により蓄積し、又は受信局内において、その通信衛星の軌道情報に基づいて算出、若しくはその通信衛星が飛来する絶対時間や周期により把握することが可能である。このように把握している時間が経過しても、送信局側からの切替情報を受信しない場合には、強制的に受信する通信回線を切り替えるようにしてもよい。あるいは、双方向に送受信している場合に、受信局が切替情報を受信できずに把握しているハンドオーバ時間を経過したときに、その受信局は切替情報の再送信要求を送信局に対して送信し、この再送信要求を受けた送信局から再度切替情報を送信するようにしてもよい。このような通信回線の切り替えの処理は、図６及び図７において、衛星切替指示部２１が受信信号処理部２０からハンドオーバ時間を経過しても切替情報を入手できない場合に、受信部１９に対して強制的に通信回線の切替を指示し、あるいは送信部１３に対して、切替情報の再送信要求を送信するように指令して行う。
【００４７】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項５に係る発明によれば、予め算出等して得たハンドオーバのタイミングに、通信回線の切り替えを指示する切替指示情報を送信し、これを受信した局において通信回線を切り替えるようにするので、ハンドオーバの際の処理を短縮できるとともに、この処理に要する回路規模を小さくすることができる。
【００４８】
この発明の請求項６乃至請求項７に係る発明によれば、ゲートウェイ局からの切替指示情報に基づいて、地上局において受信回線の切り替えを行い、さらに送信回線の切り替え指示情報をゲートウェイ局へ送信するため、地上局において、衛星間ハンドオーバ時間の算出等の処理を省略して、ハンドオーバ処理時間の短縮することができる。
【００４９】
この発明の請求項８乃至請求項９に係る発明によれば、切替指示パケットのデータ部に以前に送信したデータを格納するので、通信回線の切替指示パケットの連続送信中に、データ再送を行うことができる。
【００５０】
この発明の請求項１０乃至請求項１１に係る発明によれば、地上局がゲートウェイ局からの切替指示情報を受信できなかった場合に、強制的に通信回線の切り替えを行うか、或いは、切替指示情報の再送を要求するので、地上局上空の遮蔽等の原因による切替指示情報の受信欠落に対しても、衛星間でのハンドオーバ処理をリカバリーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法における衛星通信システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法における通信衛星が地表面上に描く軌跡の一例を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において通信衛星を切り替える際のハンドオーバを説明する模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法に使用するゲートウェイ局の構成を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る衛星通信方法に使用する地上局の構成を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法における切替指示パケットの構成を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信内容を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る衛星通信方法において通信衛星間でのハンドオーバの際の送受信信号の時分割フレームを示す模式図である。
【図１３】従来の衛星通信システムにおけるハンドオーバ処理を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ　通信衛星
２　通信エリア
３ａ、３ｂ、３ｃ　ゲートウェイ局
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ　地上局
５ａ、５ｂ　通信回線
６ａ、６ｂ　通信回線
７　データパケット
８　切替指示パケット
１１　送信アンテナ
１２　受信アンテナ
１３　送信部
１４　パケット送出部
１５　切替指示パケット生成部
１７　データパケット生成部
１８　データパケット蓄積部
１９　受信部
２０　受信信号処理部
２１　衛星切替指示部
２３、２４　切替指示パケット
【図１】
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【図２】
2004128632.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004128632.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004128632.tif 000008
【図７】
2004128632.tif 000009
【図８】
2004128632.tif 000010
【図９】
2004128632.tif 000011
【図１０】
2004128632.tif 000012
【図１１】
2004128632.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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