JP2014072560A - 超小型地球局の節電装置及び節電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信衛星を介してセンター局と複数の超小型地球局との間で通信を行う衛星通信システムの系において、受信待機中における間欠受信での節電が可能な超小型地球局の節電装置及び節電方法を提供すること。
【解決手段】 センター局から複数の超小型地球局に対して送信された監視制御データを受信して、当該監視制御データからマルチフレーム長を算出する監視制御データ受信部と、超小型地球局に搭載されているバッテリの残量を監視してバッテリ残量を示す信号を出力する電源監視部と、トラフィック量を監視してトラフィック量を示す信号を出力するトラフィック監視部と、超小型地球局がモード遷移する際に、バッテリ残量に応じた時間間隔またはトラフィック量に応じた時間間隔またはその両方を加味した時間間隔で、かつ、マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で、電源供給を行って自局宛のフレームを受信する受信モード制御部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超小型地球局の節電装置及び節電方法に関する。

衛星通信システムにおいては、通信衛星経由でセンター局と複数の超小型地球局との間でＤＡＭＡ（Ｄｅｍａｎｄ Ａｓｓｉｇｎｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の通信を行うことがある。このようなＤＡＭＡ方式の衛星通信システムは、図８に示すような概略構成となっている。

ＤＡＭＡ方式の衛星通信システムの構成は、超小型地球局（ＶＳＡＴ： Ｖｅｒｙ Ｓｍａｌｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１１０（１１０ａ〜１１０ｎ：ｎは正の整数）とセンター局１２０、通信衛星１３０、センター局１２０からＶＳＡＴ１１０への下り回線１４０、ＶＳＡＴ１１０からセンター局１２０への上り回線１４１、ＶＳＡＴ１１０の間での通話に使用する回線１４２からなる。

センター局１２０はＤＡＭＡ制御部を備えて、各ＶＳＡＴ１１０の状態情報の監視や制御を行うため、下り回線１４０を用いて通信衛星１３０を経由することで、常時、定期的にＶＳＡＴ１１０に対して監視／制御データを送信している。

このとき、受信待機中の全てのＶＳＡＴ１１０が、監視／制御データを同報的に受信し、受信した監視／制御データの識別番号が、自局宛であるＶＳＡＴ１１０のみ応答信号を生成する。この応答信号は、上り回線１４１を用いて通信衛星１３０を経由してセンター局１２０に送信される。

従って、ＶＳＡＴ１１０は、受信待機状態において、常時、センター局１２０からの監視／制御データを受信しており、自局宛以外の監視／制御データも常に受信することになる。

災害発生時に大規模な停電が生じた場合、ＶＳＡＴ１１０への電源供給は、ＵＰＳや発動発電機などで行われ、ＶＳＡＴ１１０は電源容量が限られた状況で使用が求められる。一方で、ＶＳＡＴは、災害時における通信確保の役割として期待されるため、たとえ電源容量が限られた状況であっても、より長い動作時間の確保が要求される。しかし、省電力化が考慮されていないＶＳＡＴでは、電力の不足により、長時間の運用が困難となる。

そこで、省電力運転を行うことが考えられるが、例えば特開２００４−１１２８９４９号公報においては、バッテリ残量や使用するアプリケーションの種類に応じて省電力モードに移行する提案がなされている。

特開２００４−１１２８９４９号公報

しかしながら、特開２００４−１２８９４９号公報にかかる構成は、LANまたはWAN回線に接続する基地局と移動端末に関するため、通信衛星を介してセンター局と複数の超小型地球局との間で通信を行う衛星通信システムの系における超小型地球局には適用出来ない。

また、当該特開２００４−１２８９４９号公報に開示されている間欠受信は、アプリケーションでの通信中・データ送受信中に関するものであり、データ通信が開始されるまでの待ち受け中における間欠受信についての技術ではない。

そこで、本発明の主目的は、通信衛星を介してセンター局と複数の超小型地球局との間で通信を行う衛星通信システムの系において、データ通信が開始されるまでの待ち受け中における間欠受信での節電が可能な超小型地球局の節電装置及び節電方法を提供することである。

上記課題を解決するため、受信待機状態において、通常の常時受信モードと所定時間毎に電源供給が行われて受信を行う間欠受信モードとにモード遷移し、通信衛星を介してセンター局及び他の超小型地球局と通信する超小型地球局に設けられた節電装置は、センター局から複数の超小型地球局に対して送信される監視制御データを受信して当該監視制御データからマルチフレーム長を算出しマルチフレーム長を示す信号を受信モード制御部に対して出力する監視制御データ受信部と、超小型地球局に搭載されているバッテリの残量を監視してバッテリ残量を示す信号を受信モード制御部に対して出力する電源監視部と、衛星経由で送受信するデータのトラフィック量を監視しトラフィック量を示す信号を受信モード制御部に対して出力するトラフィック監視部と、バッテリ残量またはトラフィック量あるいはその両方に応じて間欠受信の時間間隔を設定し、連続受信モードと間欠受信モードのモード遷移の制御を行う受信モード制御部、を備えることを特徴とする。

また、通常の常時受信モードと所定時間毎に電源供給が行われて受信を行う間欠受信モードに遷移させて消費電力を抑制する節電方法は、センター局から複数の超小型地球局に対して送信された監視制御データを受信して、当該監視制御データからマルチフレーム長を算出し、算出したマルチフレーム長を示す信号を受信モード制御部に通知する監視制御データ受信手順と、超小型地球局に搭載されているバッテリの残量を監視してバッテリ残量を示す信号を受信モード制御部に出力する電源監視手順と、衛星経由で送受信するデータのトラフィック量を監視しトラフィック量を示す信号を受信モード制御部に対して出力するトラフィック監視手順と、受信モード制御部において、バッテリ残量または事前のトラフィック量またはその両方を加味した時間間隔で、かつ、マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で間欠受信の間隔を設定する間欠受信時間設定手順と、連続受信モードと間欠受信モードとの間のモード変更を制御する受信モード制御手順と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、通信衛星を介してセンター局と複数の超小型地球局との間で通信を行う衛星通信システムの系において、データ通信が開始されるまでの待ち受け中に間欠受信を行うことで節電が可能となる。更に、バッテリ残量または事前のトラフィック量またはその両方に応じて、間欠受信の間隔を最適に設定することが出来るため、超小型地球局の状態に応じた最適な節電が可能となる。

本実施形態にかかるＤＡＭＡ方式の通信衛星通信システムのブロック図である。 センター局から各ＶＳＡＴに送信される監視／制御データを例示した図である。 監視／制御データを用いてＶＳＡＴが連続受信モードから間欠受信モードに遷移する際のタイミングチャートである。 ＶＳＡＴが受信待機中での間欠受信のタイミングチャートである。 バッテリ残量に応じて間欠受信モードを遷移させる際のタイミングチャートである。 トラフィック量に応じて間欠受信モードを遷移させる際のタイミングチャートである。 ＶＳＡＴにおける間欠受信モード中にセンター局から監視／制御データを受信した際のタイミングチャートである。 関連技術の説明に適用されるＤＡＭＡ方式の衛星通信システム図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるＤＡＭＡ方式の通信衛星通信システムのブロック図である。この衛星通信システム２は、複数の超小型地球局（ＶＳＡＴ： Ｖｅｒｙ Ｓｍａｌｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１０（１０ａ〜１０ｎ）、センター局２０、通信衛星３０を主要構成としている。そして、センター局２０とＶＳＡＴ１０とは回線４０を介して情報の伝達を行う。また、各ＶＳＡＴ１０の間では、回線４２を介して情報伝達を行う。なお、ｎは正の整数である。

センター局２０は、無線部２１、ＤＡＭＡ制御部２２、表示部２３を主要構成とする。また、ＶＳＡＴ１０は、無線部１１、送信機１２、受信機１３、バッテリ１８、電源部１９を主要構成としている。受信機１３は、監視制御データ受信部１４、受信モード制御部１５、トラフィック監視部１６、電源監視部１７を含んでいる。

そして、センター局２０は、ＶＳＡＴ１０の状態監視や状態制御を行うために、下り回線４０を用いて、通信衛星３０を介して監視／制御データをフレーム単位で各ＶＳＡＴ１０に順次送信する。

図２は、センター局２０から各ＶＳＡＴ１０に送信される監視／制御データを例示した図である。監視／制御データは、各ＶＳＡＴ１０宛のフレームＤから構成され、各フレームＤは同期語Ｄ１とデータ部Ｄ２とを含んでいる。同期語Ｄ１は、ＶＳＡＴ１０の受信機１３において監視／制御データのフレームとの同期をとるための固定データを格納するデータ領域である。また、データ部Ｄ２は、ＶＳＡＴ１０の局識別情報、制御識別情報、マルチフレーム開始位置情報を含むデータ領域である。

そして、図２では、１フレームの時間（フレーム長）をＴｆ、監視／制御データの周期（マルチフレーム長）をＴｍｆとしている。このマルチフレーム長Ｔｍｆは、自局宛のフレームを受信してから次の自局宛のフレームを受信するまでの時間である。従って、ｎフレームが送信される場合（ｎ個のＶＳＡＴ１０がある場合）には、マルチフレーム長は、Ｔｍｆ＝Ｔｆ×ｎとなる。但し、ｎは正の整数である。

図３は、監視／制御データを用いてＶＳＡＴ１０が連続受信モードから間欠受信モードに遷移する際のタイミングチャートである。ＶＳＡＴ１０は起動すると、全ての下り信号を常時受信する連続受信モードとして動作する。これは、起動直後においては、ＶＳＡＴ１０は、センター局２０から送信される自局宛の下り信号の受信タイミングが把握出来ないためである。そして、ＶＳＡＴ１０は起動すると、監視制御データ受信部１４は、監視／制御データから同期語を検出する処理を開始する。

監視制御データ受信部１４は、同期語を検出すると、その検出回数をカウントする。この結果、同期語がｎ回検出されると、監視制御データ受信部１４は同期が確立したと判断して、受信モード制御部１５に対して同期確立信号を出力する。

また、監視制御データ受信部１４は、連続受信モード中に受信したデータ部Ｄ２に含まれるマルチフレーム開始位置情報と自局宛フレームの受信タイミングとからマルチフレーム長Ｔｍｆを計算する。そして、監視制御データ受信部１４は、マルチフレーム長Ｔｍｆの算出が完了すると、受信モード制御部１５にマルチフレーム長算出完了信号を出力する。即ち、監視制御データ受信部１４は、同期確立信号とマルチフレーム長算出完了信号を受信モード制御部１５に出力する。

受信モード制御部１５は、監視制御データ受信部１４からの同期確立信号とマルチフレーム長算出完了信号を受信すると、制御を連続受信モードから間欠受信モードに切替えて、受信機１３を間欠受信状態に制御する。

なお、本実施形態にかかる方法は、マルチフレームを多重化して、更に上位フレームが存在する場合でも適用可能である。

次に、図４を参照してＶＳＡＴ１０が受信待機中での間欠受信（間欠受信モードでの受信）について説明する。各ＶＳＡＴ１０は、受信待機中においては自局宛の監視／制御データフレームのみ受信すればよい。そこで、自局宛の下り信号を受信しているとき以外は、受信モード制御部１５は、監視制御データ受信部１４及びトラフィック監視部１６及び電源監視部１７への電源供給を切断して、消費電力の低減を図る（間欠受信モードに遷移する）。

即ち、各ＶＳＡＴ１０は、受信モード制御部１５にて同期確立信号とマルチフレーム長算出完了信号を受信すると、受信モード制御部１５によって、監視制御データ受信部１４及びトラフィック監視部１６及び電源監視部１７への電源供給をＯＦＦ状態に設定する。この電源ＯＦＦ状態は、Ｔｆ×（ｎ−１）−Δｔの時間だけ継続する。ここで時間Δｔは、監視制御データ受信部１４及びトラフィック監視部１６及び電源監視部１７が電源を供給されてから立ち上がるまでの時間である。以下、この時間Δｔを立ち上がり時間と記載する。従って、自局宛の下り信号を受信する時間Ｔｆ×（ｎ−１）より立ち上がり時間Δｔだけ前に、監視制御データ受信部１４及びトラフィック監視部１６及び電源監視部１７への電源供給が開始される。

一方、受信モード制御部１５は、マルチフレーム長Tmfを管理し、このマルチフレーム長Tmfに応じて監視制御データ受信部１４、トラフィック監視部１６、電源監視部１７の電源ＯＦＦ/ＯＮの制御を行う必要があるので、間欠受信モードの期間においても常時電源が供給されている。

なお、電源ＯＦＦ時は、トラフィック監視部１６及び電源監視部１７は、トラフィック監視及び電源監視は出来ないが、間欠受信の間隔Tmfで電源ＯＮとなるので、電源ＯＮの最中にこれらの監視を行い、監視結果が受信モード制御部１５に通知される。

電源監視部１７は、自局のバッテリ残量を監視し、その監視データを受信モード制御部１５に送信する。また、トラフィック監視部１６は、監視制御データ受信部１４で受信されたデータからトラフィック量を監視し、その監視データを受信モード制御部１５に送信する。そして、受信モード制御部１５は、電源監視部１７及びトラフィック監視部１６からの信号に基づき間欠受信モードを遷移させる。

上述したように、受信モード制御部１５は、監視制御データ受信部１４からの同期確立信号とマルチフレーム長算出完了信号を受信すると、制御を連続受信モードから間欠受信モードに切替えて、受信機１３を間欠受信状態に制御する。このとき、間欠受信モードには受信間隔の異なる複数のモードが設定されて、所定のモード遷移基準に従いモード遷移が行われる。

以下の説明では、通常の間欠受信モードＡ、長間隔の間欠受信モードＢ、より長間隔（長長間隔）の間欠受信モードＣとして説明する。また、どの間欠受信モードに遷移するかの判断基準（モード遷移基準）は、バッテリ残量とトラフィック量とに基づき行うとして説明する。しかしながら、本発明は、間欠受信モードを３つ（Ａ，Ｂ，Ｃ）に限定するものではなく、またモード遷移基準はバッテリ残量とトラフィック量に限定するものではない。

先ず、モード遷移基準としてバッテリ残量を用いて間欠受信モードへの遷移を行う場合を、図５を参照して説明する。図５は、バッテリ残量に応じて間欠受信モードを遷移させる際のタイミングチャートである。

電源監視部１７は、自局のバッテリ残量を監視し、その監視データを受信モード制御部１５に送信する。受信モード制御部１５は、バッテリ残量（Ｖｃ）がある閾値（Ｖｃ＿１）よりも低下したと判断した場合、電力消費を抑制するために、間欠受信の間隔を、通常の間欠受信モードＡの受信間隔Ｔｍｆ（＝Ｔｆ×ｎ）から、これより受信間隔の長い受信間隔Ｔｍｆ＿１（＝Ｔｍｆ×ｎ）の間欠受信モードＢ（長間隔間欠受信モード）に遷移させる。従って、通常の間欠受信モードＡより受信間隔の長い間欠受信モードＢに遷移して、消費電力の抑制が図られる。

また、間欠受信モードＢにおいて、更にバッテリ残量（Ｖｃ）が予め設定された閾値（Ｖｃ＿２）よりも低下したと判断した場合（Ｖｃ＿１＞Ｖｃ＿２）、受信モード制御部１５は、間欠受信モードＢの受信間隔Ｔｍｆ＿１から、これより受信間隔の長い受信間隔Ｔｍｆ＿２（＝Ｔｍｆ×ｔ）の間欠受信モードＣ（長長間隔間欠受信モード）に遷移させる。従って、間欠受信モードＢより受信間隔の長い間欠受信モードＣに遷移して、消費電力の抑制が図られる。

一方、逆に、バッテリ残量が増加した場合は、受信モード制御部１５は、受信間隔が短いモードに遷移させる。

また、モード遷移基準としてトラフィック量を用いて間欠受信モードへの遷移を行う場合を、図６を参照して説明する。図６は、間欠受信モードに遷移する前のトラフィック量に応じて間欠受信モードを遷移させる際のタイミングチャートである。

トラフィック監視部１６は、トラフィック量を監視し、その監視データを受信モード制御部１５に送信する。受信モード制御部１５は、監視データに基づき間欠受信モードに遷移した場合の間欠受信間隔を決定する。間欠受信モードに遷移する場合、例えば、トラフィック量（Ｔｃ）がある閾値（Ｔｃ＿１）よりも大きいとき、電力消費を抑制するために、間欠受信の間隔を、通常の間欠受信モードＡの受信間隔Ｔｍｆ（＝Ｔｆ×ｎ）から、これより受信間隔の長い受信間隔Ｔｍｆ＿１（＝Ｔｍｆ×ｎ）の間欠受信モードＢ（長間隔間欠受信モード）に遷移させる。従って、通常の間欠受信モードＡより受信間隔の長い間欠受信モードＢに遷移して、受信待機中の消費電力の抑制が図られる。

また、間欠受信モードＢにおいて、更にトラフィック量（Ｔｃ）が予め設定された閾値（Ｔｃ＿２）よりも大きい場合（Ｖ１＞Ｖ２）、受信モード制御部１５は、間欠受信モードＢの受信間隔Ｔｍｆ＿１から、これより受信間隔の長い受信間隔Ｔｍｆ＿２（＝Ｔｍｆ×ｔ）の間欠受信モードＣ（長長間隔間欠受信モード）に遷移させる。従って、間欠受信モードＢより受信間隔の長い間欠受信モードＣに遷移して、受信待機中の消費電力の抑制が図られる。例えば、バッテリ残量が低下している状況でトラフィック量が高い場合は、待ち受け中の間欠受信間隔を通常の間欠受信モードより受信間隔の長い間欠受信モードに遷移することで、運用時間の確保を優先する場合に有効となる。

一方、逆に、トラフィック量が減少した場合は、受信モード制御部１５は、受信間隔が短いモードに遷移させる。
また、上記のモード遷移では、バッテリ残量またはトラフィック量により、間欠受信モードに遷移しないと判断する場合もある。

このように、ＶＳＡＴ１０のバッテリ残量とトラフィック量に応じた最適な間欠受信モードに遷移することが出来、消費電力の削減が可能になる。

次に、間欠受信モードから通常モードに復帰する場合について説明する。図７は、ＶＳＡＴ１０における間欠受信モード中にセンター局２０から監視／制御データを受信した際のタイミングチャートである。なお、図７においては、センター局２０からの監視／制御データの一例として、回線指定信号の場合を例示している。

上述の通り、センター局２０からの監視／制御データが、受信間隔Ｔｍｆで送信されている。そこで、受信モード制御部１５は、同期確立信号に基づき自局宛の下り信号が送信される時間を判断し、この時間より立ち上がり時間だけ前に監視制御データ受信部１４及びトラフィック監視部１６及び電源監視部１７への電源をＯＮ状態に設定する。

このとき、監視／制御データの制御識別情報がヘルスチェック信号（回線の状態を監視するための信号）の場合は、間欠受信モードを継続する。

一方、監視／制御データの制御識別情報が回線指定信号の場合は、監視制御データ受信部１４から受信モード制御部１５に他のＶＳＡＴ１０から通話要求があったことが通知される。この通知により、受信モード制御部１５は、間欠受信モードから連続受信モードに受信モードを復帰させる。

以上説明したように、バッテリ残量やトラフィック量等のモード遷移基準に応じて、複数の間欠受信モードに遷移するため、適切な節電が実現出来る。

２ 衛星通信システム
１０（１０ａ〜１０ｎ） ＶＳＡＴ
１１ 無線部
１２ 送信機
１３ 受信機
１４ 監視制御データ受信部
１５ 受信モード制御部
１６ トラフィック監視部
１７ 電源監視部
１８ バッテリ
１９ 電源部
２０ センター局
３０ 通信衛星

Claims (6)

1. 通常の常時受信モードと所定時間毎に電源供給が行われて受信を行う間欠受信モードとにモード遷移し、通信衛星を介してセンター局及び他の超小型地球局と通信する超小型地球局に設けられた節電装置であって、
   前記センター局から複数の前記超小型地球局に対して送信された監視制御データを受信して、当該監視制御データからマルチフレーム長を算出する監視制御データ受信部と、
   前記超小型地球局に搭載されているバッテリの残量を監視してバッテリ残量を示す信号を出力する電源監視部と、
   前記超小型地球局がモード遷移する際に、かつ、前記バッテリ残量に応じた時間間隔で、かつ、前記マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で、電源供給を行なって自局宛のフレームのみを受信する受信モード制御部と、を備えることを特徴とする超小型地球局の節電装置。
2. 請求項１に記載の超小型地球局の節電装置であって、
   前記受信モード制御部は、前記監視制御データからトラフィック量を算出して、当該トラフィック量に応じた時間間隔で、かつ、前記マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で、電源供給を行って自局宛のフレームを受信することを特徴とする超小型地球局の節電装置。
3. 請求項１又は２に記載の超小型地球局の節電装置であって、
   前記受信モード制御部は、前記マルチフレーム長の時間に達するより所定時間前に受信可能な状態に遷移することを特徴とする超小型地球局の節電装置。
4. 通常の常時受信モードと所定時間毎に電源供給が行われて受信を行う間欠受信モードとにモード遷移させて消費電力を抑制する節電方法であって、
   センター局から複数の超小型地球局に対して送信された監視制御データを受信して、当該監視制御データからマルチフレーム長を算出する監視制御データ受信手順と、
   前記超小型地球局に搭載されているバッテリの残量を監視してバッテリ残量を示す信号を出力する電源監視手順と、
   前記超小型地球局がモード遷移する際に、かつ、前記バッテリ残量に応じた時間間隔で、かつ、前記マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で、電源供給を行わせて自局宛のフレームが受信出来るようにする受信モード制御手順と、を含むことを特徴とする超小型地球局の節電方法。
5. 請求項４に記載の超小型地球局の節電装置であって、
   前記受信モード制御手順は、前記監視制御データからトラフィック量を算出して、当該トラフィック量に応じた時間間隔で、かつ、前記マルチフレーム長の整数倍の時間間隔で、電源供給を行わせて自局宛のフレームが受信出来るようにすることを特徴とする超小型地球局の節電方法。
6. 請求項４又は５に記載の超小型地球局の節電装置であって、
   前記受信モード制御手順は、前記マルチフレーム長の時間に達するより所定時間前に受信可能な状態に遷移させる手順を含むことを特徴とする超小型地球局の節電方法。

Images