(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星による遠隔通信システムのためのリソース管理装置であって、このシステムが、複数のユーザ局（ＵＥＳ）と、少なくとも一つの衛星とを含み、前記管理装置が、ダウンリンクにリソースを割り当てる輻輳制御装置と、アップリンクにリソースを割り当てるオンデマンドリソース割り当て装置と、各衛星に対して、中央エンティティ（ＣＥ；ＯＢＭＣ）とを含み、前記輻輳制御装置が、各ユーザ局（ＵＥＳ）に含まれる第１のサブシステム（ＢＡＣＳ）と中央エンティティ（ＣＥ；ＯＢＭＣ）に含まれる第２のサブシステム（ＢＡＣＤ）とを含み、前記第１のサブシステムが、ビットレート割り当て要求（ＲＢＣＲ）を送るように構成され、また前記オンデマンドリソース割り当て装置が、前記中央エンティティ（ＣＥ；ＯＢＭＣ）に含まれるコントローラ（ＤＡＭＡＣ）を含み、
輻輳制御装置の第２のサブシステム（ＢＡＣＤ）が、
前記衛星のユーザ局（ＵＥＳ）から送られる要求（ＲＢＣＲ）を受信し、各要求が、ユーザ局と、前記衛星からの同一ダウンリンクとによりサポートされる接続群に必要なビットレートを表すとともに、
前記接続群に対して許可されるビットレートを決定するように構成され、
また、オンデマンドリソース割り当て装置のコントローラ（ＤＡＭＡＣ）が、前記輻輳制御装置の第２のサブシステム（ＢＡＣＤ）により許可された前記ビットレートに応じて、各ユーザ局（ＵＥＳ）で、前記ユーザ局によりサポートされる接続セット全体に対し、アップリンクにリソースを割り当てるように構成されることを特徴とするリソース管理装置。
【請求項２】
各ユーザ局（ＵＥＳ）に対して、中央エンティティ（ＣＥ；ＯＢＭＣ）に配置される前記輻輳制御装置の前記第２のサブシステムが、
ユーザ局（ＵＥＳ）が、最小ビットレート（ＭＢＲ）を割り当てられている一方で、非リアルタイムで可変のビットレートを有するトラヒック用バッファメモリ（ＮＲＴ）の使用率の閾値（ＬＯ）を越えたことを検出した場合、追加ビットレートの割り当て要求（Ｒ１）を送信し、この要求を受信し、
より大きいビットレートを許可するビットレート割り当てメッセージ（ＢＦＴＰ（ＮＢＲ））をユーザ局に送信し、
使用率が減少し始めたことを示し、また、この使用率のレベル（Ｌ２）を示す要求（Ｒ２）をユーザ局から受信し、
この使用率がゼロになる瞬間（ｔ１１）を予想により決定し、
そこから、最小ビットレートを再び割り当てるビットレート割り当てメッセージ（ＢＦＴＰ（ＭＢＲ））をユーザ局に送信できる瞬間（ｔ９）を推定するように構成され、この瞬間（ｔ９）は、使用率がゼロになる瞬間（ｔ１１）に近い瞬間（ｔ１２）にユーザ局にメッセージが到達するように選択されることを特徴とする請求項１に記載のリソース管理装置。
【請求項３】
各ユーザ局（ＵＥＳ）に対して、前記中央エンティティ（ＯＢＭＣ）に配置される前記輻輳制御装置の前記第２のサブシステム（ＢＡＣＤ）が、同一ダウンリンクでサポートされる異なる接続に割り当てられるビットレートの和が、常に、このリンクにより許可される最大ビットレート未満となるようにすることによってダウンリンクで輻輳を回避するように、オンデマンドにより前記ダウンリンクにリソースを割り当てるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星による遠隔通信システムのためのリソース管理装置に関し、特に、パケットによりデータを伝送して、衛星のオンボードパケット交換機により交換されるシステムに関する。この衛星は、静止軌道上にあってもなくてもよい。パケットは、非同期転送モード（ＡＴＭ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）のセルとすることができる。しかし、この装置は、長さが固定または可変のあらゆるタイプのパケットに適合することができる。
【０００２】
【従来の技術】
このような遠隔通信システムは、少なくとも一つの衛星を介して相互通信する複数の地上局、いわゆるユーザ局を含む。各衛星に対して、このようなシステムは、各無線アップリンクの通過帯域、各無線ダウンリンクの通過帯域、オンボード交換機のリソースといった衛星のリソースを管理するための管理装置を含む。
【０００３】
オンボード交換機は、複数のアップリンクに到着するデータパケットを、ルーティングデータに応じて複数のダウンリンクに供給する。このような遠隔通信システムは、アップリンク（ユーザ局から衛星へ）の時間および周波数リソースを割り当てる手段を含む。しかし、それだけでは十分ではない。交換機は、その各出力で統計的な多重化を実施する。データパケットのビットレートは、一般に一定ではなく、どちらかというとバースト的に伝送される。多くのパケットが、同じ瞬間に同じ出力に向かう場合（すなわち、衛星から一つまたは複数のユーザ局へ向かう同一のダウンリンクによりサポートされなければならない場合）、衝突が生じる。この衝突は、バッファメモリによって解消される。バッファメモリは、一般に、各出力につき１個である。しかし、こうしたバッファメモリの容量は限られている。バッファメモリの輻輳はデータパケットの損失を引き起こす。
【０００４】
パケット損失を最大限、回避するために、このようなシステムは、パケットを送信するユーザ局に作用して、伝送中、パケットの流入をダイナミックに減速する輻輳制御装置を含む。一方で、このシステムは、考慮された瞬間に利用可能なリソースが十分である場合のみ新しい接続の設定を受け入れる、接続許可装置を含む。これらの装置のアセンブリが、衛星のためのリソース管理装置を構成する。こうした装置のアセンブリは、地上に配置してもよいし、地上と衛星とに分けてもよい。
【０００５】
このようなリソース管理装置は、以下の制約を満たさなければならない。
・アップリンクでもダウンリンクでも無線リソースの使用を最適化する。
・特にバッファメモリの容量が少ししかない場合でも、オンボード交換機で許容可能な損失率を保証する。
・オンボード交換機の制御要素の複雑性を制限する。
・最大の柔軟性および再構成の可能性を提供する。
・非常に大きくて変化するトラヒックのタイプのスペクトルをサポートする。
・様々なサービス品質を提供し、保証することができる。
・ＡＴＭ層に関する原理および規格と一貫性があり、リソース管理プロトコルが、ＡＴＭ層および物理層の間に配置される媒体へのアクセス層（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、メディアアクセス制御）に配置される。
【０００６】
オンボード交換機なしで衛星の無線リソースの使用を最適化するには、リソース管理装置において、ＤＡＭＡ（Ｄｅｍａｎｄ  Ａｓｓｉｇｎｅｍｅｎｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓ、要求割り当て多重アクセス）と呼ばれるオンデマンドリソースのダイナミック割り当てプロトコルをパケット方式で使用することが知られている。ＤＡＭＡコントローラは、ＣＡＣ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、接続許可制御）と呼ばれる接続許可装置と協働して、ユーザ局に対し、これらのユーザ局が明白に、あるいは暗黙のうちに表明する要求に応じて、アップリンク（ダウンリンクも共に）で周波数とタイムスロットとをそれぞれ割り当てる。所定の衛星を使用するあらゆる局の要求は、この衛星のリソースを管理するＤＡＭＡコントローラに送られ、これらは、最初に到着したものが最初に使用されるというタイプの規則に従ってサービスされる。オンデマンド割り当てを実施するために使用されるアルゴリズムが異なる複数のＤＡＭＡプロトコルが知られている。
【０００７】
たとえば、文献「Ｑｕａｌｉｔｙ−ｏｆ−ｓｅｒｖｉｃｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄｐｒｏｔｏｃｏｌｓ  ｆｏｒ  ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｉｎ  ｐａｃｋｅｔ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ：パケット交換衛星におけるリソース管理のためのサービス品質向きプロトコル」（ＥＭＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、４ｔｈ  Ｋａ  ｂａｎｄ  ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＥＭＳ技術、第４回Kaバンド利用会議１９９８年）は、ＣＦＤＡＭＡ（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｆｒｅｅ  ａｎｄ  Ｄｅｍａｎｄ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：自由および要求割り当て結合多重アクセス）と呼ばれるＤＡＭＡタイプのプロトコルを記載している。このプロトコルは、リソースを次の４つの部分に分けて管理する。
・要求を必要とせず、一定のビットレートを有するタイプか、ダイナミック割り当てによる潜伏期間が許されないタイプか（いわゆる一定のビットレートＣＢＲ：「Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ」を有するトラヒック）か、あるいは、リアルタイムで可変のビットレート（ＶＢＲｒｔ：「Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ  ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ」）を有するタイプといった、あらゆるタイプのトラヒックに対して使用される（常時、割り当てられる）予約部分。
・要求がビットレートで表されるとき、要求／割り当ての原則に基づいて動作するビットレート割り当てダイナミック部分（いわゆるＲＢＤＣ：「Ｒａｔｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔｙ」）。
・要求がボリュームで表されるとき、要求／割り当ての原則に基づいて動作するボリューム割り当てダイナミック部分（いわゆるＶＢＤＣ：「Ｖｏｌｕｍｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔｙ」）。
・上記の容量の割り当て後に残る容量である自由部分。
【０００８】
最後の三つの機構は、最初の場合よりも長い遅延を許容する非リアルタイムのトラヒックに用いることができる。
【０００９】
パケット交換機を含む衛星の場合、アップリンクおよびダウンリンクのリソースを管理するだけでは十分ではなく、バッファメモリの容量を増加しなくても済むように、あるいは、オンボード交換機のバッファメモリ内の輻輳による高いパケット損失率を受け入れなくても済むように、輻輳制御を行うためのアクセスプロトコルを適合させることがさらに必要である。
【００１０】
図１に示した既知の第一の管理装置は、リソース割り当てプロトコルとは独立した輻輳制御を行っている。この既知の装置は、中央エンティティＯＢＭＣ１を含み、中央エンティティは、ＤＡＭＡタイプのリソース割り当てコントローラＤＡＭＡＣ１と、第一の輻輳コントローラのサブセットＤＣＣ１とを備える。これらのコントローラは、衛星に搭載されるが、接続許可コントローラとともに地上の中央局にまとめることもできる。
【００１１】
図１に示した装置では、ユーザ局ＵＥＳ１が、ＤＡＭＡエージェントＤＡＭＡＡ１と、輻輳コントローラの第二のサブセットＳＣＣとを含む。
【００１２】
所定のビットレートが必要であることを知ると、サブセットＳＣＣは、輻輳コントローラのサブセットＤＣＣ１に、必要なビットレートを示す要求ＲＲを送る。サブセットＤＣＣ１は、許可されるビットレートＡＲを示すことによって応答するか、あるいは、対象とされる出力に対して実際にバッファメモリの輻輳がある場合は、拒絶ＣＯを示すことによって応答する。エージェントＤＡＭＡＡ１は、独立して、コントローラＤＡＭＡＣ１に、幾つかのリソースの割り当てを求める要求ＲＱを送る。コントローラＤＡＭＡＣ１は、リソース割り当てメッセージＢＦＴＰ（Ｂｕｒｓｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｔｉｍｅ  Ｐｌａｎ、バースト周波数時間計画）によって応答する。
【００１３】
割り当てコントローラＤＡＭＡＣ１は、アップリンクの負荷を最大化する。輻輳コントローラのサブセットＤＣＣ１は、ユーザ局ＵＥＳ１のＭＡＣ層におけるトラヒックの到着を制限することにより（たとえば従来のフロー制御により）、オンボード交換機（図示せず）のバッファメモリの輻輳を最小化する。かくして、エージェントＤＡＭＡＡ１により送信されるリソース割り当て要求を間接的に調整することができる。しかし、割り当てコントローラＤＡＭＡＣ１と輻輳コントローラのサブセットＤＣＣ１との個々の動作が非同期であるため、割り当てコントローラＤＡＭＡＣ１により割り当てられたリソースの容量が、輻輳コントローラのサブセットＤＣＣ１により許可された容量に常に対応するわけではない。そのため、この解決方法は、あまり有効ではない。従って、オンボード交換機では、容量の大きいバッファメモリが必要になる。
【００１４】
第二の既知の管理装置を図２に示した。この装置では、輻輳コントローラが、１個のサブセットを含む。これは、衛星に搭載される中央エンティティＯＭＢＣ２にあるサブセットＤＣＣ２である。ユーザ局ＵＥＳ２は、もはやサブセットＳＣＣを含んでいない。割り当てエージェントＤＡＭＡＡ２の要求ＲＱ’は、割り当てコントローラＤＡＭＡＣ２と、輻輳コントローラＤＣＣ２とに、同時に送られる。割り当てコントローラＤＡＭＡＣ２は、割り当てメッセージＢＦＴＰをエージェントＤＡＭＡＡ２に送る。輻輳コントローラＤＣＣ２は、エージェントＤＡＭＡＡ２に対し、許可されたビットレートＡＲ’を示すか、あるいは、対象とされる出力に対して実際にバッファメモリの輻輳がある場合は、拒絶ＣＯ’を示すことによって応答する。従って、輻輳コントローラＤＣＣ２から送られる情報は、ユーザ局ＵＥＳ２の媒体アクセス制御層ＭＡＣの位置で、エージェントＤＡＭＡＡ２により直接解釈される。これらの情報により、エージェントＤＡＭＡＡ２は、使用を望む各ダウンリンクの輻輳状態を考慮するために調整された割り当て要求ＲＱ’を送る。これによって、前述の解決方法に反して、各アップリンクの使用を最大化することができる。
【００１５】
図３は、第三の既知の管理装置を示している。この装置では、第二の装置と同様に、ユーザ局ＵＥＳ３が、輻輳コントローラのサブセットＳＣＣを含まない。割り当てエージェントＤＡＭＡＣ３の要求ＲＱ’’は、衛星に搭載される中央エンティティＯＢＭＣ３の割り当てコントローラＤＡＭＡＣ３に送られるだけである。割り当てコントローラＤＡＭＡＣ３は、エージェントＤＡＭＡＡ３に割り当てメッセージＢＦＴＰを送る。輻輳コントローラＤＣＣ３は、コントローラＤＡＭＡＣ３に対し、許可されたビットレートＡＲ’’を示すか、あるいは、対象とされる出力に実際にバッファメモリの輻輳がある場合は、拒絶ＣＯ’’を送る。これらのメッセージは、ユーザ局ＵＥＳ３にリソースを割り当てるために、そうしたメッセージを考慮するコントローラＤＡＭＡＣ３により直接解釈される。この既知の装置は、前記の二つの装置よりも反応時間が短い。何故なら、輻輳コントローラＤＣＣ３の動作は、衛星−地上−衛星の往復による遅延を受けないからである。
【００１６】
第二の既知の装置の場合は、いわゆる「使用可能なビットレートを有する」、二つのタイプの輻輳制御アルゴリズムを交互に使用可能である。
【００１７】
−「輻輳を回避するための明白なビットレート指示」と呼ばれるアルゴリズムＥＲＩＣＡ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  Ｒａｔｅ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）。このアルゴリズムは、要求または指示を伝達するための専用のデータパケットにより、接続ごとにビットレートを制御する。
【００１８】
−「ビットレート制御のための一斉送信割り当て」ＢＲＣＡ：「Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ」と呼ばれるアルゴリズムは、上記のアルゴリズムの簡単な変形実施形態であり、輻輳制御を接続毎に行う代わりにアップリンクとダウンリンクの対で行うものである。
【００１９】
アルゴリズムＥＲＩＣＡは、第一および第二の既知の装置（図１、図２）にのみ適用される。
【００２０】
第二および第三の装置は、第一の装置よりも優れているが、次のような複数の欠陥がある。
・複雑性が大きい（輻輳を検出するためにオンボード交換機のバッファメモリの使用状態を連続監視する必要性）。
・輻輳制御が、実際に輻輳開始を確認した後でしか対処できないので、バッファメモリのサイズは、少なくとも平均的なものである。
・アルゴリズムＥＲＩＣＡの接続ごとの処理は、大きな信号負荷（専用パケット）を引き起こし、これが、割り当てコントローラＤＡＭＡＣが生成する信号負荷に加わる。
・アルゴリズムＢＲＣＡのアップリンクおよびダウンリンク対による処理は、ユーザ局の特定の要求を考慮しないため、各ユーザ局にリソースを公平に分割することができない。
・それぞれのインプリメントは、バッファメモリの使用状態を監視しなければならないため、また反応時間を短縮するために、衛星に搭載された状態でしか行うことができない。
【００２１】
しかも、第一および第二の装置のインプリメントでは（アルゴリズムＥＲＩＣＡによる）、ＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ：利用可能なビットレート）型のトラフィックしか、輻輳制御に従わない。他の全てのトラヒックは、非リアルタイムであってもバーストであっても、輻輳制御が行われない（たとえばＶＢＲ−ｎＲＴ：「Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ、Ｎｏｎ  Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ：可変ビットレートー非リアルタイム」、ＧＦＲ：「Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ  Ｆｒａｍｅ  Ｒａｔｅ）：フレームレート保証」、ＵＢＲ：「Ｕｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ：ビットレート非指定」タイプのＡＴＭトラヒック）。
【００２２】
これは、オンボード交換機で必要なバッファメモリのサイズに関して、次のような非常に大きな制約を形成する。
【００２３】
−たとえば、ＶＢＲ−ｎＲＴ接続と同等の通過帯域（接続許可コントローラにより計算され、考慮されたダウンリンクに予約する代表的通過帯域）を減らす場合、各出力に対してＶＢＲ−ｎＲＴトラヒック専用の平均的な容量のメモリが必要である。
【００２４】
−たとえば、ＧＦＲまたはＵＢＲバーストの非制御到着を吸収する場合、各出力に対して、これらのトラヒックに専用の大容量メモリが必要である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、こうした既知の管理装置の不都合を持たない管理装置を提案することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、衛星による遠隔通信システム用のリソース管理装置にあり、このシステムが、複数のユーザ局と、少なくとも一つの衛星とを含み、管理装置が、アップリンクにリソースを割り当てる輻輳制御装置と、アップリンクにリソースを割り当てるオンデマンドリソース割り当て装置とを含み、
各衛星に対して、中央エンティティを含み、この中央エンティティが、
輻輳制御装置サブセットを含み、このサブセットが、
考慮された衛星ユーザ局から送られる要求を受信し、各要求が、ユーザ局と、考慮された衛星からの同一ダウンリンクとによりサポートされる接続群に必要なビットレートを表すとともに、
このような接続群に対して許可されるビットレートを決定するための手段を含んでおり、
また、オンデマンドリソース割り当て装置のサブセットを含み、このサブセットが、各ユーザ局において、輻輳制御装置のサブセットにより許可されたビットレートに応じて、このユーザ局によりサポートされる接続セット全体に対して、アップリンクにリソースを割り当てる手段を含むことを特徴とする。
【００２７】
こうした管理装置により、コントローラＤＡＭＡが、これらの要求を受け取って輻輳が現れるのを受け身的に待ち、既に始まった輻輳に対応するのではなく、輻輳コントローラ自体がビットレート割り当て要求を受け取るので、輻輳危険性を予防するように、すなわち輻輳開始よりずっと前に対応するため、小型のバッファメモリが使用可能になる。
【００２８】
この管理装置は、ＤＡＭＡタイプのアルゴリズムを持つあらゆる既知の装置と両立する。この装置の構成は、既知の管理装置よりもずっと簡単であり、場合によっては、全て地上に設置することもできる。何故なら、衛星に搭載されるオンボード交換機のバッファメモリの使用率を監視する必要がないからである。
【００２９】
この装置は、ＶＢＲｎＲＴトラヒックを含めて、非リアルタイムで、予測可能または予測不能なあらゆるタイプのトラヒック、特にＡＢＲ、ＧＦＲ、ＵＢＲに使用することができる。
【００３０】
好適な実施形態によれば、各ユーザ局に対して、中央エンティティに配置されるオンデマンドリソース割り当て装置のサブセットは、
ユーザ局が、最小ビットレートを割り当てられている一方で、非リアルタイムで可変のビットレートを有するトラヒック用バッファメモリの使用率の閾値を越えたことを検出した場合、追加ビットレートの割り当て要求を送信し、この要求を受信する手段と、
より大きいビットレートを許可するビットレート割り当てメッセージをユーザ局に送信する手段と、
使用率が減少し始めたことを示し、また、この使用率のレベルを示す要求をユーザ局から受信する手段と、
この使用率がゼロになる瞬間の予想決定手段と、
そこから、最小ビットレートを再び割り当てるビットレート割り当てメッセージをユーザ局に送信できる瞬間を推定する手段とを含み、この瞬間は、使用率がゼロになる瞬間に近い瞬間にユーザ局にメッセージが到達するように選択される。
【００３１】
このような特徴を持つ管理装置は、上記の特徴を持つ非リアルタイムのトラヒックに対してリソースの割り当てを最適化できる予想割り当て機構を使用する。
【００３２】
本発明、ならびに他の特徴は、以下の説明および添付図面から、いっそう理解され、明らかになるであろう。この説明は、ＡＴＭセルと、ＡＴＭ規格で規定されるタイプのサービスとに関するものであるが、本発明による装置は、あらゆるタイプのパケットに対して使用可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図４は、輻輳を予防制御するための主要手段だけを示した、本発明による装置の実施例のブロック図である。管理装置は、
−各ユーザ局ＵＥＳに固有で、ユーザ局に配置される部分と、
−全ての局に共通（すなわちユーザ局に所定の衛星を接続する全てのリンクに対して共通）な、あるいは、局のサブセット（アクセスプロバイダまたはネットワークプロバイダ）に共通な中央エンティティＣＥとを含む。
【００３４】
第一の変形実施形態によれば、中央エンティティＣＥは、衛星に搭載されている。第二の変形実施形態によれば、中央エンティティＣＥは、地上、たとえばユーザ局の一つに配置されており、あるいは複数の制御局に配分することができる。その場合、動作原理は不変である。地上に配置される変形実施形態は、衛星を軽量化するという長所があるが、地上と衛星との間で信号メッセージを追加しなければならないという欠点がある。
【００３５】
二つの変形実施形態では、呼び制御機能と呼び許可機能ＣＡＣが、地上の共通センタにある。これらの機能はまた、同一の衛星に対して複数個ある場合、様々なアクセスプロバイダで分散してもよい。
【００３６】
各ユーザ局ＵＥＳは、本発明により修正されたＤＡＭＡエージェントＤＡＭＡＡを含み、ＤＡＭＡＡは、ブロック許可コントローラと称される装置の第一のサブセットである装置ＢＡＣＳを含む。中央エンティティＣＥは、ＤＡＭＡコントローラＤＡＭＡＣと、ブロック許可コントローラの第二のサブセットＢＡＣＤとを含む。コントローラＤＡＭＡＡとクライアントＤＡＭＡＡＣとは、原則として、アップリンクのリソースを管理する機能を持つ。ブロック許可コントローラの２個のサブセットＢＡＣＳおよびＢＡＣＤは、さらに、ダウンリンクのリソースを管理する役目を果たし、オンボード交換機の出口の輻輳をできるだけ回避する。
【００３７】
サブセットＢＡＣＳは、所定のユーザ局ＵＥＳに入るトラヒックに応じて、このユーザ局ＵＥＳに対して各ダウンリンクに対する累積需要を示す、データビット割り当て要求ＲＢＣＲを送信する。そのため、各割り当て要求ＲＢＣＲは、個々に考慮された接続にも、全体として考慮されたダウンリンクにも対応せず、このユーザ局ＵＥＳと、オンボード交換機の同一出力とを通る接続群に対応する。
【００３８】
サブセットＢＡＣＤは、各ユーザ局ＵＥＳから送信されるビットレート割り当て要求ＲＢＣＲを受信する。これらの要求は、サブセットＢＡＣＤにより直接使用され、各接続群に対して、また、オンボード交換機の各出力に対して、これらの各出力で個々に許可される最大ビットレートを考慮して、許可されるビットレートを決定する。前述の第三の既知の装置と同様に、サブセットＢＡＣＤは、コントローラＤＡＭＡＣに直接接続される。しかし、この直接接続は、各接続群に対して、またオンボード交換機の各出力に対して、許可されるビットレートＡＢＣＲを示すために使用される。コントローラＤＡＭＡＣは、そこから、各アップリンクに対して、各接続群に割り当て可能なビットレートを推定する。コントローラＤＡＭＡＣは、各ユーザ局ＵＥＳに時間および周波数割り当てメッセージＢＦＴＰを周期的に送り、各接続群に対して、ユーザ局を衛星に接続するアップリンクに割り当てられるビットレートを示す。
【００３９】
サブセットＢＡＣＤとコントローラＤＡＭＡＣとの直接接続により、輻輳制御は、中央エンティティＣＥと局との間の伝送遅延を関知しなくて良くなる。すなわち、コントローラＤＡＭＡＣによって割り当てられるビットレートを遅延なく、すなわち最適反応性で、修正することができる。一方で、ビットレート割り当て要求ＲＢＣＲは、サブセットＢＡＣＤにより処理されて、アップリンクのリソース管理とダウンリンクのリソース管理とを適合させ、従って、双方の適正な管理効率を得ることを許可するようにビットレートを修正する。
【００４０】
ユーザ局ＵＥＳでは、ＤＡＭＡＡエージェントが、中央エンティティＣＥから、ユーザ局ＵＥＳにより使用されるアップリンクのためのビットレート割り当てメッセージＢＦＴＰを受信する。アップリンクへの時間および周波数リソースの割り当ては、サブセットＢＡＣＥにより許可されるビットレートに応じて、コントローラＤＡＭＡＣにより計算される。許可されたこれらのビットレートは、輻輳を回避するべく決定され、その結果、アップリンクへの有効なリソース割り当てによって、輻輳が予防される。こうしたダイナミックで予防的な輻輳制御が、各接続の設定時に実施される静的輻輳制御を完全なものにする。最終的には、所定のパケット損失率に対して、より少容量のバッファメモリを使用することができる。
【００４１】
次に、様々なタイプのトラヒックの管理を区別する。
【００４２】
−−優先性の高いトラヒックと、リアルタイムトラヒックとは、輻輳制御を受けない。何故なら、伝送遅延を延長することは問題にならないからである。呼び許可レベルにおける予防制御ＣＡＣで十分である。
【００４３】
−−非リアルタイムのトラヒックは、伝送遅延の延長をサポート可能であり、予測可能であるときに（いわゆる維持できるビットレート値により）かなりはっきりと特徴付けられるので、呼び許可制御ＣＡＣのレベルで輻輳の予測制御機構を使用することができる。これについては、後述する。また、輻輳制御機構ＢＡＣを使用することもできる。
【００４４】
−−非リアルタイムで予測不能なトラヒック（ＡＢＲ、ＵＢＲ、ＧＦＲ）は、伝送遅延の延長をサポートでき、従って、輻輳制御を受けるが、はっきりと特徴付けられていないので、輻輳の予測制御機構を享受しない。
【００４５】
各ダウンリンクに対して、リソースは、ブロック許可コントローラＢＡＣＳ−ＢＡＣＤにより、次の三つの部分に分けて割り当てられる。
【００４６】
−リソースの一部は、はっきりと特徴付けられるトラヒックに連続的に予約され、コントローラＢＡＣＤが実行する輻輳管理の影響を受けない。この部分は、接続の設定毎もしくは解除毎に決定されるものであり、接続許可装置ＣＡＣにより計算される同等の帯域の和に等しい。この同等帯域は、次のようなビットレートの保証に必要である。
【００４７】
−−リアルタイム接続のピークビットレート（ＰＣＲ）
−−輻輳管理機構ＢＡＣが適用されない場合の、非リアルタイム接続の持続的なビットレート（ＳＣＲ）
−−場合によっては、他のタイプのトラヒック（ＡＢＲ、ＧＦＲ、ＵＢＲ、．．．）に対して保証される最小ビットレート（ＭＣＲ）
−リソースの一部は、コントローラＢＡＣＤによりダイナミックに許可される全てのビットレートの和である。
【００４８】
−残りの部分は、ゼロではない場合、コントローラＢＡＣＤによりアップリンク間で等しく分けられる。
【００４９】
図５は、本発明による装置の実施例をより詳細に示すブロック図である。中央エンティティＯＢＭＣ（Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：オンボードマルチメディアコントローラ）は、衛星に搭載されていると仮定されている。図４に比べて、図５は、特に、エージェントＤＡＭＡＡのブロック図のなかで、非リアルタイムトラヒック専用の信号装置ＮＲＴＳと、ユーザ局ＵＥＳを衛星に接続するアップリンクへのアクセスコントローラＡＣとを示している。一方、この図は、呼び許可コントローラＣＡＣを示しており、このコントローラは、地上でセンタＮＣＣに配置される（前述のように、他の実施例において、中央エンティティは、地上に配置しても、このセンタＮＣＣに組み込んでもよい）。
【００５０】
コントローラＣＡＣは、各ユーザ局ＵＥＳのアクセスコントローラＡＣと、サブセットＢＡＣＤ（この例では衛星に搭載されている）とに、メッセージＮＣ／ＣＲにより、接続の設定および解除を通報。信号装置ＮＲＴＳは、ビットレート割り当て要求Ｒ１を送信することによって、また、先行するビットレート割り当て要求によって要求されたビットレートがもはや正当化されないときに（すなわち、データパケットのバースト終了時）ビットレート開放メッセージＲ２を送信することによって、非リアルタイムのトラヒックを管理する。
【００５１】
図６は、図４、５に示したユーザ局ＵＥＳの例でエージェントＤＡＭＡＡをより詳しく示すブロック図である。エージェントＤＡＭＡＡは、
−衛星に向かって送信待機中であり、いわゆる優先性の高いトラヒックのセルを格納するための、入った順に出るタイプのメモリＨＰと、
−衛星に向かって送信待機中であり、いわゆるリアルタイムトラヒックのセルを格納するための、入った順に出るタイプのメモリＲＴと、
−衛星に向かって送信待機中であり、いわゆる非リアルタイムトラヒックのセルを格納するための、入った順に出るタイプのメモリｎＲＴと、
−衛星に向かって送信待機中であり、いわゆる使用可能なビットレートに応じたトラヒック（使用できるリソースに応じて伝送ネットワークにより各瞬間にビットレートを修正可能なソースにより供給されるトラヒック）のセルを格納するための、入った順に出るタイプのメモリＡＢＲと、
−衛星に向かって送信待機中であり、いわゆる非特定のビットレートを有するトラヒック（使用できる残りのリソースに応じて適切に伝送されるトラヒック）のセルを格納するための、入った順に出るタイプのメモリＵＢＲと、
−上り方向のセルを受信し、それぞれが属するトラヒックタイプに応じてメモリＨＰ、ＲＴ、ｎＲＴ、ＡＢＲ、ＵＢＲに配分する交換機Ｓ１と、
−優先性の高い方から一定の順序で（ＨＰ、ＲＴ、ｎＲＴ、ＡＢＲ、ＵＢＲ）、またＤＡＭＡＣコントローラにより送信されたメッセージＢＦＴＰに含まれるビットレート割り当てに応じて、メモリＨＰ、ＲＴ、ｎＲＴ、ＡＢＲ、ＵＢＲで上り方向のセルを読み取り、次いで、アップリンクＵＬでそれらを時間および周波数多重化するアクセスコントローラＡＣと、
−下り方向のセルを受信し、アクセスコントローラＡＣに供給されるメッセージＢＦＴＰと、地上の伝送ネットワークに送信される有効負荷ＤＤとを抽出する交換機Ｓ２と、
−メモリＮＲＴの使用率レベルを監視し、使用率レベルに応じてビットレートを要求する信号メッセージＲ１を送信し、このメッセージがアクセスコントローラＡＣを介して送られる、非リアルタイムトラヒック専用の信号装置ＮＲＴＳと、
−メモリＵＢＲ、ＡＢＲの使用率レベルを監視し、これらの使用率レベルに応じてビットレートを要求する信号メッセージＲ３を送信し、このメッセージがアクセスコントローラＡＣを介して送られる、非リアルタイムで予測不能なトラヒック（使用可能なビットレートに応じたトラヒックと、不特定ビットレートを有するトラヒック）専用の信号装置ＢＳとを含む。
【００５２】
本発明による装置の好適な実施形態によれば、アップリンクへのリソースの割り当ては、非リアルタイムで可変のビットレートを有するトラヒックに対して、このトラヒックがはっきりと特徴付けられていることを利用して、予測的に行われる。
【００５３】
図７は、非リアルタイムで可変のビットレートを有するトラヒックに対して、アップリンクに予測的にリソースを割り当てる手段の動作を示すタイムチャートである。上部は、エージェントＤＡＭＡＡのメモリＮＲＴの使用率レベルと、このメモリで読み取られるデータの伝送ビットレートとを示し、下部は、サブセットＤＡＭＡＡとＤＡＭＡＣとの間のメッセージ交換のシーケンスを経時的に示している。明確にするために、メッセージＢＦＴＰは、全部を示しているわけではない。事実、これらのメッセージは、コントローラＤＡＭＡＣにより周期的に送信される。
【００５４】
ユーザ局ＵＥＳは、瞬間ｔ０から、伝送セルのバーストを受信する。この瞬間ｔ０では、割り当てられるビットレートは値ＭＢＲであり、考慮されたアップリンクに対して最小値であり、このバーストのビットレート未満である。
【００５５】
瞬間ｔ１では、メモリＮＲＴの使用率レベルが所定の閾値Ｌ０を越える。これは、メモリが、再生するセルよりも多いセルを受信するからである。信号装置ＮＲＴＳは、その場合、正確なビットレート情報を含まないが追加ビットレートの必要性を知らせる要求Ｒ１を送信する。この要求は、データセルのヘッダ、またはＤＡＭＡプロトコルの信号セルに含めることができる。伝送遅延Ｔｐは無視できないので、バーストが続く場合、閾値Ｌ０は、メモリＮＲＴの使用可能な容量が往復遅延２Ｔｐの間に飽和しないように決定される。
【００５６】
瞬間ｔ２では、要求Ｒ１が、この例では衛星に搭載されるコントローラＤＡＭＡＣに到達する。
【００５７】
瞬間ｔ３では、コントローラＤＡＭＡＣが、ビットレートＮＢＲより高い、新しいビットレートＮＢＲを割り当てるメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を送信し、許可されたビットレートの増加が、ピーク値と維持できる値との差に等しくなり、非リアルタイムの接続に対する支持値は、考慮されたユーザ局ＵＥＳに対して最も高いピーク値となる。コントローラＤＡＭＡＣは、ユーザ局のエージェントＤＡＭＡＡからビットレート減少を求める要求Ｒ２を受信するまで、同じビットレートＮＢＲを割り当てる同一メッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を周期的に送信する。
【００５８】
この瞬間ｔ３に、コントローラＤＡＭＡＣは、新しいビットレートＮＢＲを割り当てる回数をカウントするカウンタＬＣを始動し、換言すれば、瞬間ｔ３からの経過時間を決定する。瞬間ｔ６、コントローラＤＡＭＡＣが、ビットレートの減少を求める要求Ｒ２を受信する、までカウントする。伝播時間Ｔｐがゼロである場合、経過時間の測定により、コントローラＤＡＭＡＣは、新しいビットレートＮＢＲで伝送されたセルの数を直接知ることができる。しかし、伝播遅延があるため、新しいビットレートＮＢＲによる伝送は、瞬間ｔ３ではなく、瞬間ｔ５に開始する。、すなわち、コントローラＤＡＭＡＣがビットレートＮＢＲよりも小さいビットレートＭＢＲを新たに割り当てるときには終了しない。遅延Ｔｐを知ることにより、ユーザ局ＵＥＳが新しいビットレートＮＢＲを割り当てる第一のメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を受信する瞬間ｔ５から、このビットレートで送信されたセルの数を推定することができるであろう。
【００５９】
瞬間ｔ４では、コントローラＤＡＭＡＣが、新しいビットレートＮＢＲを再度割り当てる第二のメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を送信し、カウンタＦＣを始動する。ｔ４の決定については、瞬間ｔ７に関して後述する。
【００６０】
瞬間ｔ５の後、伝送ビットレートは増加し、使用率は安定するか、あるいはゆっくりと減少する。
【００６１】
瞬間ｔ６では、バーストが終了する。ユーザ局のエージェントＤＡＭＡＡは、バーストの終了を確認する。その場合、割り当てビットレートの減少を求めて、使用率レベルＬ２を示す要求Ｒ２を送信する。
【００６２】
瞬間ｔ７では、コントローラＤＡＭＡＣが要求Ｒ２を受信する。コントローラは、カウンタＦＣ、ＬＣを停止するが、メモリＮＲＴを完全に、あるいはほぼ完全に空にするために、一定の期間中、新しいビットレートを割り当てる割り当てメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を送信し続ける。この期間を決定するために、コントローラＤＡＭＡＣは、以下を計算する。
【００６３】
−−バーストが終了する瞬間ｔ６＝ｔ７−Ｔｐ
−−瞬間ｔ７に送信されたメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）がユーザ局に到達する瞬間ｔ８＝ｔ７＋Ｔｐ
−−瞬間ｔ７に送信されたメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）が瞬間ｔ８にユーザ局に到達する時に達する使用率レベルＬ１
このレベルは、使用率レベルＬ２を知り、ｔ７と、ｔ７マイナス最大２Ｔｐの予想期間との間に割り当てられたものを知ることによって、計算可能である。従って、考慮された例では、ｔ７における予想期間は、ｔ４＝ｔ７−２Ｔｐである。カウンタＦＣにより、こうした予想期間を知ることができ、この期間は、もし、タイプＲ２の２個のメッセージが２Ｔｐ少ない期間にコントローラＤＡＭＡＣに到着する場合、２Ｔｐ少なくなる。カウンタは、コントローラＤＡＭＡＣがバーストへのサービスが終了するたびにリセットされるので、所定のユーザ局に対して、経時的に非連続でない複数のバーストを識別することができる。
【００６４】
この例では、計算されたレベルＬ１がＬ０未満であるが、これは無視できない。使用率レベルＬ１を知ることにより、コントローラＤＡＭＡＣは、メモリを完全に空にするために、瞬間ｔ１１までビットレートＮＢＲを保持すべきであると推測する。コントローラは、瞬間ｔ１１を計算し、そこから瞬間ｔ９＝ｔ１１−Ｔｐを推測する。そこから、メッセージＢＦＴＰの定期的な送信を遵守しながら、ビットレートＮＢＲ未満の新しいビットレートＭＢＲを割り当てる第一のメッセージＢＦＴＰ（ＭＢＲ）を送信することができる。コントローラは、瞬間ｔ９になるまで、ビットレートＮＢＲを割り当てるメッセージＢＦＴＰ（ＮＢＲ）を周期的に送信し続ける。瞬間ｔ９に達すると、メッセージＢＦＴＰを送信すべき次の瞬間ｔ１０を待ち、第一のメッセージＢＦＴＰ（ＭＢＲ）を送信する。このメッセージは、使用率がゼロとなる瞬間ｔ１１の後の瞬間ｔ１２にユーザ局に到着する。瞬間ｔ１２は瞬間ｔ１１に近い。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知の第一の装置のブロック図である。
【図２】既知の第二の装置のブロック図である。
【図３】既知の第三の装置のブロック図である。
【図４】輻輳を予防制御するための主要手段だけを示す、本発明による装置の実施形態例のブロック図である。
【図５】幾つかのトラヒックのための予測割り当て機構を備えた、ＤＡＭＡタイプのアクセスプロトコルのための主要手段をさらに示す、本発明による装置のこの実施例の詳細なブロック図である。
【図６】図４、５に示したユーザ局の例でＤＡＭＡエージェントの実施例を示すブロック図である。
【図７】非リアルタイムの可変ビットレートトラヒック（ＶＢＲｎＲＴ）に対して、アップリンクにリソースを予測割り当てをスるために、ＤＡＭＡエージェントに配置される手段の動作を示すグラフである。
【符号の説明】
ＡＣ  アクセスコントローラ
ＢＡＣＤ  輻輳制御装置のサブセット
ＢＡＣＳ  ブロック許可コントローラ
ＢＦＴＰ（ＮＢＲ）  ビットレート割り当てメッセージ
ＢＳ  信号装置
ＣＡＣ  呼び許可コントローラ
ＣＥ、ＯＭＢＣ  中央エンティティ
ＤＡＭＡＡ  エージェント
ＤＡＭＡＣ  オンデマンドリソース割り当て装置のサブセット
ＦＣ、ＬＣ  カウンタ
Ｈｐ、ＲＴ、ｎＲＴ、ＡＢＲ、ＵＢＲ  トラッフィクタイプ対応メモリ
ＭＢＲ  最小ビットレート
ＮＲＴ  バッファメモリ
ＮＲＴＳ  信号装置
ＲＢＣＲ  ビットレート割り当て要求
Ｓ１、Ｓ２  交換機
ＵＥＳ  ユーザ局
【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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