(57)【要約】【課題】他局が決まったプロトコルに明確に違反して送信したり、規格の精神に背くような送信動作があった場合でも、他局との間でスロットの衝突が生じるのを回避して、自局の動作が安定的に推移できるＴＤＭＡ通信装置を提供する。【解決手段】送信のために予約してあるスロットＳ２が他局により奪われて他局のための予約スロットＡになったことをメッセージ送信時に検出した時、その送信時のスロットをＳ０として最終送信を行い、次のフレームのＳＩ区間内で他のスロットを予約しなおしてＳ５とする。これにより他局による予約スロットＡと自局による新たな予約スロットＳ５とが衝突しないようにする。【選択図】図４
2004266770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレームに複数スロットを割当てて各スロットを通信の最小単位とし、メッセージ送信のためのスロットを予め予約してＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
自局の送信のために予約してあるスロットが他局によって重複して予約されていることを検出した場合、予め定めてある期間内で他のスロットを予約し直す送信を行って他局との衝突を回避する衝突回避手段を設けたことを特徴とするＴＤＭＡ通信装置。
【請求項２】
スロット予約が、次のフレーム以降の各フレームの同一スロットを予約するモードで行われる請求項１記載のＴＤＭＡ通信装置において、
前記衝突回避手段は、次のフレームの予約スロットが他局によって重複して予約されていることを検出した場合、そのフレーム内の予め定めてある期間内で他のスロットを予約し直す送信を行うようにしたＴＤＭＡ通信装置。
【請求項３】
スロット予約が、次のフレーム以降の各フレームの同一スロットを予約するモードで行われる請求項１記載のＴＤＭＡ通信装置において、
前記衝突回避手段は、現在のフレーム内の次の予約スロットが他局によって重複して予約されていることを検出した場合、現在のフレーム内の予め定めてある期間内で他のスロットを予約し直す送信を行うようにしたＴＤＭＡ通信装置。
【請求項４】
前記予め定めてある期間は、ＴＤＭＡ通信装置本体が搭載される移動体の速度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項５】
１フレームに複数スロットを割当てて各スロットを通信の最小単位とし、メッセージ送信のためのスロットを予め予約してＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
スロット予約を行う時に、スロット単位で受信信号の強度レベルを判定し、このレベルが一定以下であることが所定のフレーム回数だけ検出されたスロットを、他局との衝突を回避出来る予約可能なフリースロットとして判定する手段を設けたことを特徴とするＴＤＭＡ通信装置。
【請求項６】
１フレームに複数スロットを割当てて各スロットを通信の最小単位とし、メッセージ送信のためのスロットを予め予約してＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、
各局のスロット予約状態を記憶するスロット予約テーブルの内容と受信メッセージとを対比して各局のスロット予約違反、送信違反等の各プロトコル違反を記憶する違反情報メモリを備えたことを特徴とするＴＤＭＡ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１フレームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小単位としてＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＤＭＡ通信方式では、１フレームに複数スロットを割当て、通信を行う局間（船舶等の移動体間）においてＧＰＳ装置等から基準時間を得てスロットの同期を行い、且つ、メッセージ送信のためのスロットを予め予約しながら通信を行う。このような通信方式では、通信ネットワークに加入する局が決められたプロトコルに従って通信を行うことが要請されるため、例えば、西暦２００２年度から導入されているＵＡＩＳ（船舶自動識別システム）では、メッセージ送信のためのスロット予約を行うためのＳＯＴＤＭＡプロトコル等についての詳細な規約、利用方法を定めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ＵＡＩＳに規定されているプロトコルに対する違反等、規格そのものに明確に違反したり、その精神に背くような行為があった場合、システムの運用に重大な支障をきたし、船舶の効率的、安全航行を保証できなくなる問題が生じてくる。
【０００４】
そこで、本発明は、他局が決まったプロトコルに明確に違反して送信したり、規格の精神に背くような送信動作があった場合でも、他局との間でスロットの衝突が生じるのを回避して、自局の動作が安定的に推移できるＴＤＭＡ通信装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ＵＡＩＳでのスロット予約には、システムが安定的に動作している自動連続モードにおいて、現在のフレームから未来の数フレームに渡って同一位置の空のスロットをタイムアウトの分だけ予約することのできるＳＯＴＤＭＡプロトコル（以下、ＳＯＴＤＭＡという）が使用される（実際には、送信メッセージ欄にＭＳＧ１（メッセージ１）と書かれる）。タイムアウトとは、予約できるスロット数を意味し、予約した全てのスロットを使い終えると、新たなタイムアウトの分だけスロット予約ができる。自動連続モードにおいては、このＳＯＴＤＭＡによりスロット予約を順次行って送信を行っていくが、他局がこのプロトコルに違反して、既に自局が予約したスロットに対し重複して予約を行う可能性がある。すなわち、自局が予約したスロットを他局が奪ってしまう可能性がある。この状態を放置すれば、当然、そのスロットでは送信の衝突が発生する。
【０００６】
本発明では、上記のような状況が生じた時、他局との衝突を回避するために、メッセージ送信時に次のフレームのスロット予約が他局によって奪われていることを検出した場合、予め定めてある期間内で他のスロットを予約しなおす。予め定めてある期間は、他局により奪われているスロットが含まれる所定スロット期間である。ＵＡＩＳでは、この期間をＳＩ（Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）区間と称し、移動体の速度等に基づいて予め設定される。通常は、１フレーム内に複数のＳＩ区画が設定され、各ＳＩ区間毎に１つのスロットが予約される。したがって、本発明では、事前にスロット予約しなおす送信を行うことによって、他局との送信の衝突を回避することができる。
【０００７】
本発明では、奪われたスロットを検出したタイミングにより、スロット予約をしなおすプロトコルを変えている。
【０００８】
まず、衝突回避手段が、次のフレームの予約スロットが他局により奪われていることを検出した場合においては、そのフレーム（該次のフレーム）内の予め定めてある期間内で他のスロットを予約しなおす送信を行う。この動作は、ＳＯＴＤＭＡによって行われる。
【０００９】
次に、衝突回避手段が、現在のフレーム内の次の予約スロットが他局により奪われていることを検出した場合においては、現在のフレーム内の予め定めてある期間内で他のスロットを予約しなおす送信を行う。この予約には、ＩＴＤＭＡプロトコル（以下、ＩＴＤＭＡという）が使用される。ＩＴＤＭＡは、ＳＯＴＤＭＡとほとんど同一であるが、ＳＯＴＤＭＡの機能に加えて、さらに、同一フレーム上でインクリメンタルなスロット予約を可能とする。すなわち、現在のフレーム内の次の予約スロット（同一フレーム内の次のＳＩ区画内の予約スロット）が他局により奪われていることを検出した場合には、ＩＴＤＭＡによって、当該区画内の他の空きスロットを予約する送信を行うとともに、ＳＯＴＤＭＡのように次のフレームの同一スロットの予約のための送信をも行う。
【００１０】
上記のように、本発明では、次のフレームの予約スロットが他局より奪われていることを検出した場合、すなわち、他局により奪われているスロットの検出が時間的に十分余裕を持って検出した場合には、ＳＯＴＤＭＡによって当該次のフレーム内のＳＩ区間内で他のスロット（空きスロット）を予約しなおすことができ、現在のフレーム内の次のスロットが他局により奪われていることを検出した場合、すなわち、次の予約スロットが他局により奪われていることを直前に検出した場合には、ＩＴＤＭＡによって、その予約スロットが含まれるＳＩ区間内で他のスロット（空きスロット）を予約しなおすことができる。以上により、どのような場合であってもスロットの予約しなおしを行うことができるから、他局との２重スロット予約による送信の衝突を未然に防止することができる。さらに、上記のようにＩＴＤＭＡによってスロット予約をしなおす場合は、衝突スロットのあるＳＩ区画での送信欠落を防ぐことができるため、レポートレート（メッセージ送信レート）の低下を防ぐことができる。
【００１１】
ＵＡＩＳの規格では、他局が予約したスロットであっても予定通り受信することができなくて、その状態が３分間続けば自由に使用することができる空きスロットとして認識出来ることになっている。このスロットをフリースロットと称する。しかし、受信できない原因が、複数局の衝突による場合等は、このスロットはフリースロットとは認められない。そこで、本発明では、スロット予約を行う時に、スロット単位で受信信号の強度レベルを判定し、このレベルが一定以下であることが所定のフレーム回数だけ検出された時に、このスロットを他局との衝突を回避できる予約可能スロット、つまりフリースロットとして判定する手段を設けている。予約可能フロットとして判定されると、このスロットに対する予約が行われる。
【００１２】
本発明では、上記衝突の回避とともに、スロット予約違反、送信違反等の各プロトコル違反を起こした事実を局識別情報等ともに違反履歴として記憶するメモリを備えることも可能である。すなわち、１フレームに複数スロットを割当てて各スロットを通信の最小単位とし、メッセージ送信のためのスロットを予め予約してＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、各局のスロット予約状態を記憶するスロット予約テーブルの内容と受信メッセージとを対比して各局のスロット予約違反、送信違反等の各プロトコル違反を記憶する違反情報メモリを備えることが可能である。プロトコル違反には、完全な規約違反とともに、違反に相当する行為（規約の精神を害するような行為）が含まれることが望ましい。本発明のように、ＴＤＭＡ通信装置にこのような違反情報メモリを設けることによって、違反情報メモリのオフラインレポートを参照して違反行為のあった局に搭載されるＴＤＭＡ通信装置の機能や性能の改善を促すことが期待できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置の概略ブロック図である。また、図２は、このＴＤＭＡ通信装置に適用されるＵＡＩＳの規格の一部であるフレーム構成図を示している。
【００１４】
ＴＤＭＡ通信は、１フレームを複数スロットに分割し、各スロットを通信の最小単位として移動局（船舶等）と固定局（基地局）間、または移動局と移動局間で通信を行う方式である。ＵＡＩＳでは、図２に示すように、１フレームを１分として、２２５０個のスロットを割り当てる。各スロットは２６．７ｍｓであり、１スロット内のビット数は２５６に設定される。フレームの最初のタイミングでＧＰＳ装置から出力される毎正分００秒の信号でフレーム同期が行われ、スロット０，スロット１，・・・スロット２２４９の順にスロット割当てが行われる。
【００１５】
図１において、１６０ＭＨｚのＧＭＳＫ／ＦＭ変調された信号は、アンテナ１で受信され、切換器２を介して受信部３に入力される。受信信号はミキサ３１において、中間周波数キャリアを持つＩＦ信号にダウンコンバートされ、中間周波数増幅器３２にて増幅された後、検波回路３３でベースバンド信号３７に変換される。検波されたベースバント信号は、復調器３４で復調され、復調ビット系列３８としてＣＰＵ４に入力する。また、検波回路３３でＲＳＳＩ信号（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）３６が抽出され、Ａ／Ｄコンバータ３５でＡ／Ｄ変換されて信号レベル３９としてＣＰＵ４に出力される。
【００１６】
ＣＰＵ４は、上記復調ビット系列３８から、受信タスクにおいてメッセージ解析等を行ってメモリ５に記憶する。また、他局との衝突を回避するためにスロットを予約し直したりするための衝突回避動作を制御する。メモリ５にはスロット予約テーブル５０が設定されている。このスロット予約テーブル５０は、各局が送信予約しているスロットを記憶するテーブルである。同一ネットワーク内の各ＴＤＭＡ通信装置が正常に動作している限り、それらのＴＤＭＡ通信装置のスロット予約テーブル５０は全て同一の予約内容となっている。
【００１７】
送信部６は、特定のスロットタイミングでＣＰＵ４からバイナリビットデータを受取り、搬送波をＧＭＳＫ／ＦＭ変調して増幅した後アンテナ１へ供給する。ＣＰＵ４から送信部６に送られるバイナリビットデータは、図３に示すフォーマットのメッセージデータである。このメッセージデータは、局番号（ＭＭＳＩ）や位置情報を含むメッセージ本体と、送信スロット番号と次の予約情報を含んでいる。次の予約情報は、ＳＯＴＤＭＡやＩＴＤＭＡのプロトコルを示すメッセージデータ（ＳＯＴＤＭＡ→ＭＳＧ１、ＩＴＤＭＡ→ＭＳＧ３）とそれぞれのプロトコルに従った情報を含んでいる。
【００１８】
次に、ＳＯＴＤＭＡによって予約されたスロット（以下、このスロットを便宜上Ｓスロットという）が他局によって奪われた時の衝突回避動作について下記（１）、（２）において説明する。
【００１９】
（１）次のフレームの自局予約スロットが他局により奪われていることを検出した場合の衝突回避動作
ＴＤＭＡ通信装置が安定動作している自動連続モードでは、予約はＳＯＴＤＭＡによって行われる。
【００２０】
ＳＯＴＤＭＡは、現在のフレームから未来の数フレームに渡ってタイムアウトの分だけ同一スロットを予約できるプロトコルをいう。たとえば、タイムアウトが４（この値は通常、４〜７から選ばれる）の場合、現在のフレームの当該スロットをＳ４とし、次以降の４フレームの同一スロットに対し、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ０の予約を行う（厳密には予約のための送信を行う。以下、同じ）。このようにして予約した後、たとえば、次のフレームのＳ３のスロットで送信する時には次のフレームのＳ２のスロットに対して正式な予約を行う。さらに、次のフレームのＳ２のスロットで送信する時には、Ｓ１のスロットの予約を行う。このようにして、ＳＯＴＤＭＡでは、最初にタイムアウト分の複数フレームの同一スロットの予約を行い、各フレームの当該スロットに来るたびにタイムアウトを１つ減じて予約していく。この予約に際しては、タイムアウトを１つづつ減らしていくことになるために、他局は、そのタイムアウト数を見て後幾つ分のスロット数の予約を控えるべきかを知ることができる（たとえば、Ｓ３であれば、そのフレームを含めて４フレーム分の当該スロットの予約を控えるべきである）。
【００２１】
図４（Ａ）は、ＳＯＴＤＭＡによって、最初にタイムアウト数４として自局スロット予約をした時の状態を示している。なお、ＣＳはシステムに同期しているスロット（カレントスロット）である。カレントスロットＣＳでＳ４のスロットの送信編集処理を行い、ＣＳから３スロットを経過したＳ４スロットにきた時に実際の送信が行われる。カレントスロットＣＳの位置と実際に送信処理が行われるスロットの位置の差の３スロットが、送信編集処理を行うのに要する時間を確保する期間となる。
【００２２】
上記図４（Ａ）に示すように自局スロットの予約が行われた後、他局によってＳ２の予約スロットが奪われた状態を図４（Ｂ）に示す。Ｓ２の予約スロットが他局により奪われることによって、同図に示すように、Ｓ２スロットが他局による予約スロットＡとして上書きされる。なお、他局によって予約スロットが奪われる原因には、（ａ）他局が明確に規則違反をして奪う（ｂ）基地局がそのスロットを優先的に使いたいために奪う（ｃ）遠方の他局がこのスロット予約のメッセージ受信ができなかったためにフリースロットと見なし奪う、等がある。
【００２３】
自局は、上記のように自局予約スロットが他局によって奪われたことを検知した時に、他のスロットを予約しなおすことによって衝突を回避する動作を行う。すなわち、図４（Ｃ）に示すように、スロットＡの１フレーム前のＳ３の予約スロットの位置にきた時に、次フレームの同一スロットが奪われていることをスロット予約テーブル５０を見て検出すると、タイムアウトを０にして（Ｓ０とする）、次フレームの他のフリースロットをＳＩ区間から選び直して予約する。図に示す例では、ＳＩ区間においてＳ５で示される位置のスロットがフリースロット（他局が予約していない空きスロット）と判定されたために、このスロット以下、タイムアウトの分だけ新たに予約しなおす。なお、図４（Ｃ）に示すように、以上の処理を行う時には、図４（Ｂ）の予約スロットＳ３をタイムアウトが０のＳ０に変更し、次のフレームから再度最初からの予約を行う（図４（Ｃ）では、新たに予約されるスロットのタイムアウトが５とされる）。
【００２４】
以上により、次のフレームの予約スロットが他局により奪われていることが検出された時には、現在のスロットのタイムアウトを０にするとともに、次のフレーム内のＳＩ期間内で他のフリースロットを検出し、このスロットからタイムアウトの数だけスロットの予約をしなおす。以上の処理を、ここではＳスロット処理と称する。
【００２５】
図５は、上記Ｓスロット処理を実現するためのフローチャートを示している。
【００２６】
最初に、予約スロットのタイムアウトが０かどうかの判定を行う。０であれば、タイムアウトを０にして送信処理を行い（ＳＴ５）、現在のＳＩ区間においてスロット予約をやり直す（ＳＴ６）。また、ＳＴ１において予約スロットのタイムアウトが０でなければ、次フレームの同一スロットが自局用スロット又はフリースロットかそうでないかを判定し、後者であればＳＴ５に進んでタイムアウトを０に変更して送信処理を行う（ＳＴ５）。このＳＴ２→ＳＴ５の処理が、図４（Ｃ）に対応している。また、ＳＴ２において次フレームの同一スロットが自局用スロット又はフリースロットの場合には、タイムアウト値を１つ減じて送信処理を行い（ＳＴ３）、次フレーム同一スロットの予約処理を１つ減じたタイムアウト値で行う（ＳＴ４）。
【００２７】
（２）現在のフレーム内の次の予約スロットが他局より奪われていることを検出した場合の衝突回避動作
上記（１）の衝突回避動作は、他局により予約スロットが奪われていることを１フレーム前に検出できた場合の動作であり、このように１フレーム前に他局により予約スロットが奪われていることを検出できる場合には、ＳＯＴＤＭＡによって衝突回避を行うことが可能である。しかし、予約スロットが他局によって奪われている状況を１フレーム前に検出できず、その１フレーム前の時点以降に初めて検出できた場合には、ＳＯＴＤＭＡを使用してスロットの予約しなおしをすることができなくなる。そこで、この場合には、ＩＴＤＭＡを使用して他のスロットの予約し直し処理を行う。
【００２８】
図６は、この衝突回避動作を示す図である。自動連続モードにおいては、図６（Ａ）に示すように、自局用の予約スロット（符号Ｓで示す）が各ＳＩ区間毎に１つづつ存在している。通常の運用に従えば、このＳスロットはタイムアウトが０でない間は将来のフレームに渡って同一スロット位置に設定されていく。タイムアウトが０になると、それぞれのＳＩ区間において、再度自局スロットが選択され直す。したがって、結果的に、１フレーム当たりのＳスロット数が常に一定となるように保持され、これにより、レポート出力（送信メッセージ出力）のレートが一定に制御される。これを、レポートレートが一定であるという。
【００２９】
図６（Ｂ）は、各ＳＩ区間において自局用の予約スロットが１つづつ設定されている状態で、他局によりその内の１つの予約スロットが奪われた状態を示している。また、その状態が、同一スロット上で検出された場合を示している。この場合、上記（１）で説明したように、ＳＯＴＤＭＡを使用することができないために、図６（Ｃ）に示すようにＩＴＤＭＡを使用する。ＩＴＤＭＡは、インクリメンタルに予約スロットの位置を指定出来るため、同一フレーム内のスロット予約を行うことが出来る。すなわち、カレントスロットで次のＳＩ区間での自局用予約スロットが奪われたことを検出した場合には、現在のＳスロット（ＳＯＴＤＭＡによって予約されたスロット）において、ＩＴＤＭＡによる送信を行う。つまり、奪われたスロットの存在する次のＳＩ区間において、フリースロットを検出し、そのスロットへのオフセットをメッセージにて指定してＩＴＤＭＡによる送信を行う。ＩＴＤＭＡの仕様によれば、図６（Ｃ）に示すように、同一フレーム上の他のスロットを予約スロットとして予約しなおす機能の他は、ＳＯＴＤＭＡと似た機能を持つ。したがって、図６（Ｃ）に示すフレームの次のフレームについては、Ｉスロットと同じ位置のスロットについて自局用スロットが予約される。このようにして、あるＳＩ区間において予約スロットが他局によって奪われて衝突しそうになった時には、ＩＴＤＭＡによって、当該ＳＩ区間において他のスロットを予約しなおすことにより衝突を防ぐことができる。また、同時に、全てのＳＩ区間においての１つの予約スロットを確保できる。そこで、この処理を、レポートレート回復機能を持つＳスロット処理という。
【００３０】
図７は、レポートレート回復機能を持つＳスロット処理を実現するためのフローチャートを示している。
【００３１】
まず、ＳＴ１０において、次のＳＩ区画に自局用のＳスロットがあるかどうかの判定を行う。もしあれば、ＳＴ１３において従来通りのＳＯＴＤＭＡによる送信処理と次フレーム処理（次のフレームの同一スロットの予約）を行う。
【００３２】
上記ＳＴ１０において、次のＳＩ区間に自局用Ｓスロットがあるかどうかを判定する。ネットワークエントリー時にＳＩ区間内に自局用スロットが予約出来なかった場合、若しくはＳＯＴＤＭＡでタイムアウトが０で新たなスロットが確保出来なかった場合、又は他局によってそのスロットが奪われている場合は、ＳＩ区間に自局用Ｓスロットがないという事態が起こりうる。その場合には、そのＳＩ区間の中から、１つのフリースロットをランダムに選択し（ＳＴ１１）、選択したスロットまでのオフセット（インクリメンタルな数）を計算してＩＴＤＭＡ送信処理を行う（ＳＴ１２）。これにより、上記選択されたスロットが自局用スロットとして予約しなおされる。また、同時に次フレーム保持フラグをオンにしておくことにより（キープフラグ保持）、ＳＯＴＤＭＡと同様に、次のフレームの同一スロットに対する予約も行われる（ＳＴ１２）。
【００３３】
以上の処理で、フレーム内の任意のＳＩ区間内で自局用スロットが確保出来なかった場合でも、トラフィックの状態が改善された時点でレポートレートを回復することが出来る。なお、図６（Ｃ）において、今回の送信スロットのＩスロットとＩＴＤＭＡによって新たに選択して予約しなおされた自局用スロットは、通常のスロットと同じ扱いとなるために、これ以降のスロットでは、ＳＯＴＤＭＡによる予約が行われる。
【００３４】
本実施形態のＴＤＭＡ通信装置では、上記のように、図４に示すＳスロット処理と、図６に示すレポートレート回復機能を持つＳスロット処理において、スロットの予約しなおしを行って衝突回避することができるが、さらに、フリースロットを正しく検出することによって他局との衝突を回避する機能を持っている。以下、これについて下記（３）において説明する。
【００３５】
（３）ＵＡＩＳの規格では、他局が予約したスロットであっても予定通り受信できなければそのスロットは３分間たてば自由に使用することができるフリースロットと見なされることになっている。受信できないという意味は、（ａ）そのスロットにおいて全く信号がない場合、（ｂ）遠方にあって正しく復調できない場合、（ｃ）チェックバイトの計算を間違えて送信されたきたメッセージを受信する場合、（ｄ）複数局が衝突して正しく復調できない場合のいずれかの状態にあることをいう。これらのいずれのケースであっても、復調したデータから計算されるＣＲＣ計算値はＢＣＣ（チェック用バイト）と一致しないためにエラーと見なされ、データは捨てられることになる。しかし、常識的に判断すれば、上記「受信できない場合」であっても、上記（ｂ）〜（ｄ）の場合は、そのスロットは「使用されている」ことに違いはなく、これを無信号状態と同一視してフリースロットと見なすことは更なる混信を起こす原因となる。そこで、本実施形態では、スロットの受信信号に十分な電界強度があるかどうかを検出して、フリースロットを正しく判定しこれにより他局との衝突を回避する機能を持たせる。この機能を、ここでは、衝突によるエラー検出機能を持つエラースロット処理という。
【００３６】
図８は、このエラースロット処理を実現するためのフローチャートを示す。
ＳＴ２０では、ＢＣＣエラーを生じて受信できなかったスロットについてＲＳＳＩ（図１参照）を調べる。ＲＳＳＩをサンプルするタイミングは特に指定しないが、１回であればスロットの中央位置でもいいし、何度もサンプリングできるのであればスロット全体に渡って変換し、平均をとった値であってもよい。得られたレベルと一定のしきい値とを比較して、そのスロットにおけるこの帯域での電波信号の有無を判定する。ＲＳＳＩが一定レベル以上でなければ、すなわち電波信号がないと判定できれば、ＳＴ２１で、規格に基づくエラースロット処理を行う。この規格に基づくエラースロット処理は、カウントを１つ進め、カウント値が３を超えた時にそのスロットをフリースロットと見なす処理である。したがって、あるスロットについてＳＴ２０→ＳＴ２１の動作が３回連続すればそのスロットについては予約可能なフリースロットと見なされる。一方、ＳＴ２０で、ＲＳＳＩが一定レベル以上にあれば、そのスロットは他局によって使用されている可能性が高いために、フリースロットとはしない。
【００３７】
これにより、他局との衝突を回避できる予約可能なフリースロットを正しく判定することが可能になる。
【００３８】
なお、上記のＴＤＭＡ通信装置において、ＳＩ区間はＴＤＭＡ通信装置本体が搭載される船舶等の移動体の速度に基づいて設定される。移動体の速度が速い時には、移動体の位置変化が大きいために予約スロット数を多くする必要がある。このためＳＩ区間が短くなり、１フレーム当たりのＳＩ区間数が多くなる。反対に、速度が低速の移動体についてはＳＩ区間が長くなり、１フレーム当たりのＳＩ区間数も少なくなる。
【００３９】
本発明のＴＤＭＡ通信装置は、さらに、他局の送信の違反行為を検出する機能を持っている。ＵＡＩＳの規格書には、違反行為の明確なものについては記述があるが、規格の精神に反すると思われる行為についての詳細な取り決めについては記述されていない。また、そのような違反行為をどのようにして検出するかについての方法や手段についての記述もされていない。本発明において開示するＴＤＭＡ通信装置は、これらの違反行為及び違反行為に相当する行為を監視し、これを検出してオフライン的に抽出可能なように記録する機能を持っている。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置は、以下の違反行為及びそれに相当する行為を監視、検出し、記録する機能を持つ。
【００４１】
▲１▼  スロット予約法の違反監視
▲１▼−ａ  複数スロットを予約しつつ、一部しか利用しない違反
▲１▼−ｂ  予定スロットタイムアウト値をゆえなく変更する違反
▲１▼−ｃ  １フレーム以上遠方のスロットを予約する
▲１▼−ｄ  ＳＩ区間外でスロット予約する違反
▲１▼−ｅ  スロット予約における禁忌、優先順位違反
▲２▼  送信に関する違反監視
▲２▼−ａ  リンクエントリーモードにおける違反
▲２▼−ｂ  自動連続モードにおける違反
▲２▼−ｃ  リンクアボートにおける違反
▲２▼−ｄ  メッセージのアクセススキーム違反
次に、これらの違反行為等を監視・検出する処理方法について概説する。図９は、この処理方法を示す概念図である。
【００４２】
違反検出は、基本的に受信プログラムモジュールによって行う。つまり、他局からのメッセージを受信し、そのメッセージ内容を調査することで数々の違反についても同時に検出する。このために、図９に示すように、受信タスク２０は、スロット予約テーブル５０と状態監視用の全局データベース２１とを使う。スロット予約テーブル５０は、違反検出専用ではなく、本来の、送信に必要な空きスロットを選択するのに利用するテーブルである。一方、全局データベース２１は、違反検出専用のデータベースであり、他局の一部又は全部の状態（速度、距離、レポートレート等）を局番号（ＭＭＳＩ）ｉｄでインデクスづけして記憶している。この内容は、リアルタイムに更新され、且つ、受信タスク２０において矛盾や違反の事実が調査される。もし、違反行為が見つかれば、その内容を記したコメントが別のデータベースである違反情報メモリ２２に記憶されていく。この違反情報メモリ２２も、局番号ｉｄでインデクスづけされている。この違反情報メモリ２２は、バッテリバックアップされていることが望ましい。ユーティリティプログラム２３は、任意の時に、違反情報メモリ２２を読みだして外部機器へ出力する。このＴＤＭＡ通信装置にパソコン等の外部装置が接続されている場合には、違反情報メモリ２２の記憶内容をリアルタイムに出力できるようにしてもよい。以下、各違反例とその検出方法について説明する。
【００４３】
▲１▼−ａ  複数スロットを予約しつつ、一部しか利用しない違反
この違反例を図１０に示す。ＵＡＩＳ規格では、ＳＩ区画当たり連続した最大５スロットまで予約できるが、実際の送信に必要なスロット数よりも多くのスロットを予約するのは、明らかに規格の精神に違背する行為である。または、予約しているスロットの範囲を超えて送信することも明確な違反となる。図１０は、ＩＴＤＭＡプロトコルにより、連続した３スロットを予約した例を示しているが、実際の送信に必要なスロット数が１又は３に示すような２スロットの場合には、１スロット分だけ余分に予約していることになる。また、２に示すように、実際の送信に必要なスロット数が３スロットであった場合でも、予約しているスロットの範囲を超えて送信することも明確な違反である。違反の検出方法は次の手順による。
【００４４】
ある局のメッセージを受信した時に、スロット予約テーブル５０の現在スロットを示す位置付近を参照し、そのスロットを含むその局が連続予約している先頭スロットとスロット数とを調べる。この先頭スロット及びスロット数と、現在スロット及びメッセージで決まる（又はメッセージ内に書かれている）スロット数とを比較することによって、図１０の１〜３のいずれかの違反行為があったかどうかを判定する。
【００４５】
▲１▼−ｂ  予定スロットタイムアウト値をゆえなく変更する違反
図１１に、このタイムアウト予定値違反例を示す。タイムアウト値はＳＯＴＤＭＡの送信によって付けられ、通常は、このタイムアウト値は３〜７から選ばれる。規格によれば、この値はフレームを１つ進むごとに１つ減らされていく。したがって、図１１に示すように、Ｓ３→Ｓ２→Ｓ１とタイムアウト値が１つづつ減っていく。規格では、ネットワークリンクを脱出する時にはこの値をいきなり強制的に０にして最終送信することが認められているが、図１１のように値を、０又は１つ減じた値以外に更新することは規格の精神に違背する行為と考えられる。図１では、Ｓ１→Ｓ０ではなくＳ１→Ｓ４とタイムアウト値が１から４に更新されている。そこでこのような行為については、次の手順によって検出する。
【００４６】
すなわち、ある局のメッセージを受信した時に、ＳＯＴＤＭＡのメッセージであればそのメッセージ内に含まれる予定タイムアウト値（図３の「次の予約情報」に記述されている）と、スロット予約テーブル５０上の対応するスロット位置に記憶されているタイムアウト値とを比較する。両者が不一致で、且つ今回受信したメッセージ内のタイムアウト値が０以外であれば違反行為として検出する。
【００４７】
▲１▼−ｃ  １フレーム以上遠方のスロットをＩＴＤＭＡによって予約すること
この違反行為については図１２に示す。ＩＴＤＭＡによってメッセージ送信する際には、インクリメンタルにスロット予約を行うことができる。すなわち、現在のスロットからの距離（オフセット）を指定することによってスロット予約を行う。しかし、このオフセットが２２５０（１フレーム）以上である場合には規格の精神に反する。この違反検出は次の手順によって行う。
【００４８】
すなわち、ＩＴＤＭＡメッセージを受信した時のオフセットを調べ、その値が２２５０よりも大きければ違反であると見なす。
【００４９】
なお、ＵＡＩＳではスロット予約テーブルを完成させてからネットワークリンクに参加することを求めている。つまり、１フレームのモニター期間（ワッチ期間）を設けてその後に送信することを義務付けている。この意図は、どのスロットが誰のものであるかを調べてから、つまり、自局が取っては（予約しては）いけないスロットを見極めてからネットワークに参加せよということである。ところが、１フレーム以上遠方のスロットを予約するという行為が許されれば、上記モニター期間を過ぎたときに正確なスロットマップを完成できない恐れがあり、この場合スロットの衝突が起こりうる。このような理由から、１フレーム以上遠方のスロットを予約することは、違反として判定することが必要になる訳である。
【００５０】
▲１▼−ｄ  ＳＩ区間外でスロット予約する違反
図１３は、この違反を示している。
【００５１】
自動連続モードで定期送信するには、自局送信用のスロット位置（スロット番号）をある範囲の中でランダムに変えていくことが求められている。たとえば、最初にスロット番号２を予約した時、スロット番号２をタイムアウト分だけ予約した後以降のフレームでは、スロット番号２以外の番号を予約する等の制御が必要である。スロット番号をランダムに変えていく区間がＳＩ区間である。このＳＩ区間は、自局がネットワークエントリーした時に速度等に基づいて決定されるものであり、このＳＩ区間内でスロットを予約しなければならない。他局のＳＩ区間は、全局データベース２１に記憶されている当該他局の情報、すなわち、当該他局がネットワークエントリーしてきた時の最初のスロット、速度、レポートレート等の属性を参照することによってある程度把握することができる。そして、受信タスクにおいて、上記局が定期送信してきた時に予約するスロット（ＩＴＤＭＡの場合は現在のフレーム内の次のスロット、ＳＯＴＤＭＡの場合は次フレームでのスロット）がＳＩ区画に含まれているかどうかを調べ、含まれていなければ違反行為として検出する。
【００５２】
▲１▼−ｅ  スロット予約における禁忌、優先順位違反
図１４に、優先順位と禁忌パターンを示している。まず、スロット予約法について説明すると、ＳＩ区間の中で４つ以上の候補をスロット予約テーブル５０から見つけてくる。優先順位は、図１４に示すように１〜６まである。なお、ＴＤＭＡ通信装置は、周波数を異にした２チャネル（ＣＨ）で送受信を行うように構成されている。ここでは、一方のチャネル（ＣＨ）を仮に表ＣＨ（とりたいＣＨ）とし、他方のチャネルを仮に裏ＣＨとしている。送信器は、表ＣＨ→裏ＣＨ→表ＣＨ→・・・と順次ＣＨ（周波数）を切り換えながら送信動作を行っていく（図１５参照）。
【００５３】
図１４において、優先順位１は、表ＣＨと裏ＣＨの同一位置の属性が空きスロット（Ｆ：フリースロット）の場合である。ＳＩ区間の中での４つ以上の候補を選ぶには、優先順位１から順次行っていき、候補が４つに達した時点で候補スロットを確定し、その中から１つをランダムに選ぶ。こうすることで、優先順位に基づいたランダム選択を実現できるようになる。
【００５４】
優先順位違反行為は、上記の候補以外からスロットが選ばれる場合である。たとえば、優先順位１のパターンに５つの候補があるにも係わらず、優先順位３のパターンに相当するスロットが予約スロットとして送信されてきたら、違反と見なす。
【００５５】
禁忌パターンについて説明する。このパターンは絶対に予約してはいけないパターンである。図１４では、×印で示してあるスロットを選択することが禁忌となる。禁忌の典型例は、予約しようとするスロットと同じ位置の裏ＣＨスロットが自局で予約している場合である（ａ）。同様に、裏ＣＨ同一スロットの隣のスロット（ｂ、ｃ）で予約している場合も禁忌である。
【００５６】
以上の禁忌、優先順位違反についても受信タスクにおいてスロット予約テーブル５０及び全局データベース２１を参照することによって検出可能である。
【００５７】
▲２▼送信に関する違反監視
▲２▼−ａ  リンクエントリーモードにおける違反
▲２▼−ｂ  自動連続モードにおける違反
▲２▼−ｃ  リンクアボートにおける違反
図１６及び図１７は、これらの違反内容を示す図である。
【００５８】
ＵＡＩＳのプロトコルによれば、フレーム上での定期通報を行うためにリンクエントリーモードと自動連続モードとリンクアボートモードを設けている。
【００５９】
これらのモードにある状態を総称してネットワーク加入状態と呼ぶことにする。この３つのモードには状態遷移に規則があり、図１７に示すようにネットワークを脱出している状態を含めて制限された状態遷移を行う。当然、局が異なればその数だけこのような状態遷移が存在する。ネットワークへは、リンクエントリーモードから入る。リンクエントリーモードでは、図１６に示すようにＩＴＤＭＡによって１分間ＩＴＤＭＡによる送信を行って続いて自動連続モードに入る。自動連続モードではＳＯＴＤＭＡによってＳスロットの予約処理が順次行われていく。ネットワークを脱出する時には自動連続モードからリンクアボートモードを経て脱出する。リンクアボートモードでは、ＳＯＴＤＭＡによって１分間（１フレーム）に渡って最終送信（Ｓ０を送信する）を行ってから脱出完了とする。そして、図１７に示すように、全局データベース２１には、局毎にモードの検出フラグを立てる。
【００６０】
上記のモード違反とは、各モードにおいて、定められたフォーマットと手順に従った送信の仕方をしていないこと、或いは、図１７に示す許容された状態遷移以外を行うメッセージが送信されてきた場合である。
【００６１】
例えば、「▲２▼−ａ  リンクエントリーモードにおける違反」は、ＩＴＤＭＡ予約を行うべきところ、いきなり自動連続のＳＯＴＤＭＡ予約が行われる場合である。「  ▲２▼−ｂ  自動連続モードにおける違反」は、ＳＯＴＤＭＡ予約予約を行うべきところ、ＩＴＤＭＡ予約が行われる場合である。「  ▲２▼−ｃ  リンクアボートにおける違反」は、タイムアウトを０にして退場せず、いきなり送信を停止する場合である。
【００６２】
モード違反の検出方法は、全局データベース２１に記憶されている各局毎のモードと、対応する局から受信されてきたメッセージ内容から推定したモードとを比較して行う。両者が不一致であるならモード違反とする。
【００６３】
▲２▼−ｄ  メッセージのアクセススキーム違反
ＵＡＩＳではスロット予約（確保）の方法（アクセススキーム）が規定されている。つまり、特定のメッセージを送るためにどの方法でスロットを予約してもいい訳ではない。アクセススキームには、（ａ）ＲＡＴＤＭＡによるランダム予約、（ｂ）ＳＯＴＤＭＡによる前フレームからの予約、（ｃ）ＩＴＤＭＡによる相対オフセットによる予約、（ｄ）ＦＡＴＤＭＡによる１フレームに渡るスロット占有宣言等がある。いずれも、メッセージを通してこのようなスロットの予約方法が判明した後、実際の送信内容（メッセージ番号）が受信時に理解される。そこで、スロット予約テーブルにそのスロットがどのようなアクセススキームで予約されているかを示すフイールドを設けることによって、受信時にそのフィールドに書かれているアクセススキームと受信したメッセージ番号（プロトコルを表す）とを比較することによってアクセススキームの違反有無を検出することができる。
【００６４】
以上のように、ＴＤＭＡ通信装置自体で規則に違反する又は違反に相当する行為を監視・判定して、それらを違反ログとして記録できるために、規格の統一化、装置の性能向上等に寄与することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、他局に自局の予約スロットを奪われた場合であっても正常な通信状態を維持することに貢献することができる。
【００６６】
また、レポートレートの低下を防ぐことができる。
【００６７】
また、エラーの原因を区別でき、信号がないことを原因とするエラーの場合だけに当該スロットを予約可能なフリースロットとして判定できるため、無用な衝突の可能性を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置の概略の構成図
【図２】ＵＡＩＳにおけるフレーム構成図
【図３】メッセージデータのフォーマット図
【図４】予約スロットが奪われた時の他のスロットを予約しなおす動作（Ｓスロットの処理）を示す図
【図５】Ｓスロット処理を実現するためのフローチャート
【図６】レポート回数機能を持つＳスロット処理の動作を示す図
【図７】レポート回復機能を持つＳスロット処理を実現するためのフローチャート
【図８】衝突によるエラー検出機能を持つエラースロット処理の動作を実現するフローチャート
【図９】違反の検出と記録処理の概念図
【図１０】複数スロット確保に対する実送信の違反例を示す図
【図１１】タイムアウト予定値違反例を示す図
【図１２】ＩＴＤＭＡで遠くのスロットを予約する違反例を示す図
【図１３】ＳＩ区間外を予約する違反例を示す図
【図１４】スロット予約における禁忌、優先順位違反を説明するための図
【図１５】表ＣＨと裏ＣＨの関係を示す図
【図１６】ネットワーク加入状態の送信モードとプロトコルを示す図
【図１７】ネットワークの状態遷移図
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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