JP4439923B2 - 直接デジタル衛星放送多重化システムを介して広域監視、測定またはデータ収集システムの要素をリアルタイムに相互接続するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、搭載された多重化性能を有する衛星システム、たとえば、直接デジタル放送衛星システム（ＤＤＢＳ）などにおける多重化によって、広範囲に及ぶ監視、測定、またはデータ収集（ＭＭＤＣ）システムの要素を相互接続するシステムおよび方法に関する。本発明は、詳細には、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、またはＧａｌｉｌｅｏとして知られているシステムなどの、ナビゲーション衛星一団の具体的な特徴の決定を典型的に担当する、ナビゲーションまたは位置発見衛星に基づくオーグメンテーションシステムなど、広範囲に及ぶ監視、測定、またはデータ収集システムに適用可能であるが、それに限定されない。本発明は、このような衛星システムの、伝送されるデータのバースト性および搭載された多重化特徴両方の恩恵を受ける。したがって、本発明は、多数の遠隔測定または監視局から発信されるデータを集め、単一のダウンリンクストリームに多重化し、おそらくホットリダンダンシーを並列に作動させる１つまたは複数の計算センタに向けてブロードキャストすることを可能にし、データを再経路指定することなく、エンドツーエンドの全伝送時間を保証する。後でさらに詳しく説明されるように、本発明によって提供される解決策によって、データ収集システムの、遠隔監視局と計算センタの間の相互接続が、当該分野において知られている従来の解決策と比較して効率的な、複雑でないやり方で実現されるとともに、決定論的であり保証された伝送時間をすべての計算センタに同時にもたらす。

普及している典型的な監視、測定、またはデータ収集システム、たとえば衛星ナビゲーションオーグメンテーションシステムは、そのサービスエリア上に地理的に広がるいくつかの地上遠隔監視局を使用する。こうした局は、人工衛星群ナビゲーション信号を監視し、局が衛星の現地時間および座標をグローバルデータとして計算することを可能にするデータを受信し、監視される衛星または衛星信号の具体的な特徴の決定を担当する１つまたは複数の計算センタにデータを提供する。サービスのデータ可用性、継続性、および保全性に要求される、挑戦的に多い数のため、このようなシステムは通常、並列に動作するが、いくつかの国に分散され得る異なる場所に置かれたいくつかの計算センタを使用する。

その結果、このようなシステムにおける相互接続の間の通信は、同期するように維持されること、および伝送遅延が保証され、同時に通信コストが最低限まで削減されることが望ましい。前記動作は、おそらく不確定なサービス品質レベルにある、営利的な第三者による世界規模のデータ通信ネットワークに依拠することなく実施されることも望ましい。知られているシステムの一部は、民間航空ナビゲーション案内要素またはシステムなどの、時間に厳密な、または人間の安全性に対しても重大なアプリケーションを有する可能性もある。

さらに、一般に普及している既存のサービス品質保証制度の一部は、伝送時間を保証する目的で特に設計されない限り、そのアーキテクチャにおいて、伝送時間を、保証されない特徴にする様々なトレードオフを促し、または、最終的にはＶＳＡＴリンクの特性を低下させる複雑な受信ＶＳＡＴハブを必要とするＶＳＡＴシステムを利用する。

上記の欠点を回避するために、データは、地理的エリアに広がった多数の遠隔監視局から収集され、このようなデータが処理されるとき、好ましくはいくつかの計算センタすべてに対して同様に保証された引渡し時間で、そうしたセンタに対して直接利用可能にされることが望ましい。ナビゲーションシステムのような一部のシステムにとって、完全性および警告時間性能は重要なパラメータであり、商用遠隔通信搬送波技術において利用可能な従来の解決策は、このようなネットワーク同期性能を妥当なコストで十分に提供することができるとは思われない。このようなシステムの使用は、地上データ通信ネットワークに対して、その動作コストを上げるとともにその設計を非常に複雑で、かつ十分に制御下にない破損または停止に対して敏感にする、保証された可用性、継続性、ビットエラーレート、および伝送遅延などの非常に厳しい要件を課すことを必要とした。

当該分野において知られている別の解決策は、比較的小型のダイアメータアンテナを使用するコンパクトな地球局の使用である。こうした局は、超小型衛星通信地球局（ＶＳＡＴ）として知られる。ＶＳＡＴによって提供される解決策は、陸線の回避を可能にするが、アーキテクチャにおいて送信側または受信側での多重化を必要とする。このような多重化ハブは通常、より大きいアンテナを有する地上インフラストラクチャを必要とし、特にアプリケーションのために、商用衛星通信トランスポンダの一部の帯域幅を借りることも必要とする。また、従来のＶＳＡＴによる解決策は通常、異なる位置に地理的に分散された並列コンピュータを有するという問題を解決せず、遅延させられて他のセンタに再ブロードキャストされるデータを有するが、こうしたデータは、並列に処理される必要があり、これは、ＶＳＡＴシステムは通常、何らかの地点にある１つの位置から調整されることを必要とし、この調整が、システム単一点障害となり、全システム可用性にとって有害となるからである。

さらに、一部のアプリケーションは、単方向の商用ＶＳＡＴシステムを使用した場合は容易に遂行されることができない、データのエンドツーエンドな肯定応答またはラウンドトリップ遅延評価を必要とする。

さらに、そうした遠隔監視局が地上に配置されるだけでなく、海や周回宇宙飛行体内にも行き渡ることを必要とする新しいアプリケーションが出現しつつある。

したがって、上記の欠点すべてを克服することができる、最終的な再経路指定を回避する広域監視、測定、またはデータ収集システムの要素を相互接続する解決策を提供することが望ましい。

上記の目的は、本発明によって提案される解決策を用いることによって達成され、この解決策に従って、搭載された処理特徴を用いる、直接デジタル衛星放送システムなどの衛星システムの多重化特徴が使用されて、多数の遠隔監視局からデータを集め、データを単一の衛星ダウンリンクストリームに組み合わせ、このストリームは次いで、広い領域にブロードキャストされ、この領域には、音声放送など市販のアプリケーションから得られる低コストの受信機の使用によって、おそらく並列にホットリダンダンシーを作動させる計算センタが配置されている。

直接デジタル衛星システムは、搭載された多重化を実施する性能を有する衛星システムの一例である。以下の説明では、直接デジタル衛星放送システムに対して参照が繰り返し行われるが、本発明は、こうしたシステムに限定されると解釈されるべきでなく、搭載された多重化を実施する処理能力を有する、知られている他のどのシステムも、本発明の範囲内であり、本発明によって提案される解決策に適用可能であることを理解されたい。

直接デジタル衛星放送システムは当初、現存しまたは開発中のデジタル無線、画像、または比較的低レートの他のデータを放送するために設計された。こうしたシステムは、いくつかのアップリンク位置から数百万台の低コスト受信機に向けて発信されるデータを直接処理することができ、映像または音楽の伝送を、人間の視点から見て良質であると認知されるようにし、チャネル特性を比較的低レートのデータに適合させるのに必要なほど非常に低いビットエラーレートを保証し、チャネルを十分に費用効果が高いものにする。こうしたシステムの一部は、システムの搭載プロセッサが時間再調整性能を有するので、アップリンクデータの同期を必要としない。

本発明によって提案される解決策によれば、地上ベースの従来のデータ通信ネットワークを使用し、または標準ＶＳＡＴ衛星データリンク地点システムを使用する必要性が排除され、したがって、すべてがネットワークの効率的で安全な動作にとっての欠点である、不必要なラウンドトリップ遅延、時間×帯域幅の浪費、およびセンタ間の再経路指定を回避する。

したがって、本発明の目的の１つは、 遠隔監視、測定、またはデータ収集を行うとともにそれぞれの計算センタにデータを提供する複数の監視局を有する監視、測定、またはデータ収集システムと、
受信したアップリンクデータを多重化する搭載プロセッサを有し、前記多重化されたデータをダウンリンク伝送でブロードキャストする少なくとも１つの衛星を使用する衛星システムとを備える、
衛星に基づく監視、測定、またはデータ収集システムであって、
前記計算センタの少なくとも１つが、前記衛星ダウンリンク伝送から少なくとも１つのデジタルチャネルを抽出するダウンリンクアダプタに接続された少なくとも１つの衛星受信機を有することを特徴とするシステムを提供することである。

本発明の一態様によれば、前記監視局の各々は、アップリンクアダプタを介して衛星アップリンク放送局に接続される。

本発明の別の態様によれば、前記監視局の少なくとも１つは、それに割り振られた、アップリンク伝送からの少なくとも１つのチャネルを有する。

本発明のさらに別の態様によれば、いくつかの遠隔チャネル、またはいくつかの監視局が、前記デジタル直接放送衛星システムのサブチャネル多重化能力を用いてグループ化される。

本発明の別の目的は、本発明によって提案される、ダウンリンク伝送から少なくとも１つのチャネルを抽出するダウンリンクアダプタを提供することである。

本発明の別の態様によれば、前記ダウンリンクアダプタは、データフレーミングを、前記衛星ダウンリンクデータのチャネルレートからメッセージフォーマットに変換し、及び／又はデータレートを、前記監視、測定、またはデータ収集システムの周期的データレートに適合したレートに変換することができる。

本発明の別の目的によれば、監視、測定、またはデータ収集システムの監視局から受信した信号を、本発明によって提案されるデジタルアップリンク伝送に適した信号に変換するアップリンクアダプタが提供される。

本発明の別の態様によれば、前記アップリンクアダプタは、前記監視局からのデータメッセージフォーマットを前記衛星システムのアップリンクフォーマットに変換し、及び／又はデータレートを前記衛星システムに適合したアップリンクレートに変換することができる。

本発明の別の目的は、
複数の監視局により、それぞれの計算センタにデータを提供する遠隔監視、測定、またはデータ収集、および
搭載されたプロセッサによりアップリンクデータを多重化し、前記多重化されたデータをダウンリンク伝送でブロードキャストする前記システムの少なくとも１つの衛星を含む、衛星システムを用いる監視、測定、またはデータ収集の要素を相互接続する方法であって、
前記計算センタの少なくとも１つが、少なくとも１つの衛星受信機に接続されたダウンリンクアダプタを介して、前記衛星ダウンリンク伝送から少なくとも１つのデジタルチャネルを抽出することを特徴とする方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、前記監視局の各々におけるアップリンク放送局が、それに接続されたアップリンクアダプタから受信したデータのアップリンクブロードキャストを実行する。

本発明の別の目的は、本発明によって提案されるように、アダプタを相互接続する方法を提供することであり、この方法において、データは、ダウンリンクアダプタからアップリンクアダプタに戻され、前記アダプタ間において時間情報および／またはデータ情報を転送する。

本発明のさらに別の態様によれば、データメッセージが、監視、測定、またはデータ収集のレートによって必要とされるよりも早く作成されたフレームを用いて、デジタル直接放送衛星チャネルレートで生成される次のフレームに入れられる前に遅延させられて、タイミングデータなどのデータを搬送するいわゆるマーカフレームを生じさせる。

本発明のさらに別の態様によれば、メッセージがアップリンクアダプタから送信される時点から、デジタル直接放送衛星を介して、ダウンリンクアダプタによって受信される時点までのメッセージの伝送時間が評価される。

本発明のさらに別の態様によれば、計算センタが、前記監視局に組み込まれたアップリンクアダプタにより、デジタル直接放送衛星を介して、前記監視局にブロードキャストを行い、ダウンリンクアダプタを有する監視局が、それに対して具体的にアドレス指定されたチャネルを検出し、前記監視局にデータを提供し、前記データは、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストアドレス指定機構の実装に使用される。

本明細書において提案されるアップリンクアダプタは、遠隔監視局から特定のデータを認識し、そのデータを、前記直接デジタル衛星放送システムにおけるアップリンク伝送用に使われる特定のフレーミングおよびフォーマットに変換することができる。前記アップリンクアダプタは、このような前記システムとの互換性がある前記直接デジタル衛星放送システム自体、または受信機データによる補足的な使用のために、特定のデータを前記衛星信号チャネルにコピーすることができる。

ダウンリンクアダプタならびにアップリンクアダプタは好ましくは、計算センタまたは遠隔監視局機器と相互接続するのに、それぞれ、ＵＤＰ／ＩＰプロトコルおよびＴＣＰ／ＩＰプロトコルのいずれかまたは両方を利用することができる。

さらに、任意選択的に、ＤＤＢＳシステムに送信されるデータは、いくつかのＤＤＢＳ衛星に同時に送信されることができ、対応するダウンリンク伝送マルチプレックスは、ＤＤＢＳ受信機によって並行して受信されることができるが、必ずしも常にそうでなくてもよく、必ずしも全部が同時でなくてもよい。

ＤＤＢＳ衛星は、好ましくはＴＤＭを用いて全アップリンクチャネルを１つまたは複数のダウンリンクチャネルに多重化することができる搭載プロセッサを有する。さらに、定期的なフレームマーカが、好ましくは、時間同期をもたらすために使用される。任意選択的に、ＭＭＤＣ計算センタは、遠隔監視局に戻りループを提供するために、ダウンリンクアダプタおよびアップリンクアダプタ両方を装備する。

また、任意選択的に、コンピュータセンタから戻されたメッセージは、遠隔局アダプタおよびチャネル／サブチャネル識別子を先頭に付加され、そうすることによって、メッセージは、全部の局にブロードキャストされるが適切な１つの局または複数の局によって認識される同じチャネルを用いて送信されることができ、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストアドレス指定機構を実施するためのデータを受信サイト（群）において提供する。

本発明のこうした利点ならびにそれ以外の利点は、添付の図面を利用して、以下の説明ならびに特許請求の範囲においてより詳しく説明される。

上で詳しく説明されたように、典型的には地上の遠隔監視局は、人工衛星コンステレーションのナビゲーションに関連する信号を監視するために使われることができる。このように取得されたデータは次いで、衛星によって提供される、そうした衛星または信号の具体的な特徴の決定を担当する計算センタに提供される。本発明によって提案される解決策によれば、前記データは、計算センタにある非常に低コストの受信機を用いる前記センタに向けての直接ブロードキャストにおいて、直接デジタル衛星放送システム（ＤＤＢＳ）などの衛星システムの性能を利用することによって前記センタに提供される。任意選択的に、計算システムは、アップリンクフィードバック受信通知、タイミング情報、または他のデータを、前記低コストの受信機も装備する遠隔局に伝送させることもでき、エンドツーエンドな伝送ループをもたらす。

ここで図１を参照すると、衛星に基づく監視、測定、またはデータ収集システムを表すブロック図が示されており、このシステムは、前記ＤＤＢＳシステムからの少なくとも１つの衛星（２）、ならびに、監視、測定、またはデータ収集用の監視局（４）と、後でさらに詳しく説明されるアップリンクアダプタ（５）と、前記ＤＤＢＳ衛星（２）にデータをアップリンクで送信することができる従来のタイプのデジタルアップリンク局（１）とを備える１つまたは複数の監視ユニット（Ｍ）を備え、前記ＤＤＢＳ衛星は、そのデータを１つまたは複数の計算ユニット（Ｃ）にブロードキャストし、この計算ユニットは、計算センタ（３）と、後でさらに詳しく説明されるダウンリンクアダプタ（７）と、ＤＤＢＳ受信機（６）とを備える。前記衛星（２）は、前記アップリンクデータを受信し、前記データをビットストリームに多重化し、多重化されたデータのビットストリームを複数の計算ユニット（Ｃ）に直接ブロードキャストする、当該分野において知られているどのタイプの搭載プロセッサ（２１）も備える。任意選択的に、衛星は、監視局（４）へのフィードバックのために、監視ユニット（Ｍ）と同様に、局にもブロードキャストすることができる。

データのこのような搭載マルチプレックス（２１）のための処理方法は、ＷｏｒｌｄＳｐａｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第６，２０１，７９８号から知られている。それにもかかわらず、本発明は、前記方法の使用に限定されると理解されるべきでなく、他の知られている方法が、搭載マルチプレックスがナビゲーション衛星自体によって提供される場合などに、搭載マルチプレックスまたはマルチソースデータの組合せに同様に適用されることができる。

ダウンリンクチャネルへの全アップリンクデータの多重化は、好ましくは、ＴＤＭモードを用いて行われ、どの衛星搭載プロセッサ／ダウンリンク多重化の組合せが使用されているかを識別するようにタグづけされ、任意選択的に、ダウンリンクスペクトルに拡散される。好ましくは、定期的なフレームマーカが、時間の同期を容易にするのに使われる。

遠隔監視局（４）は、衛星のナビゲーション特徴に関連する監視、測定、またはデータ収集を行い、そのデータを計算センタ（３）に提供するために使用される。本発明によって提案される解決策によれば、監視ユニット（Ｍ）内の各遠隔監視局（４）は、衛星ナビゲーションに関連するデータをアップリンク伝送に適したデータに変換することができるアップリンクアダプタ（５）を介して、デジタルアップリンク局（１）に接続される。このように取得された、変換されたデータは次いで、デジタルアップリンク局（１）に渡され、デジタルアップリンク局（１）は、そのデータを衛星（２）にアップリンク方向で送信し、衛星（２）は、プロセッサ（２１）によって、アップリンクデータの搭載された処理を実施し、前記データを直接ダウンリンクデータストリームに多重化することができる。デジタルアップリンク局は、たとえば、標準ＤＤＢＳシステムのアップリンクＶＳＡＴタイプの局でよいが、それにかかわらず、他の従来の局も同様に使用されることができる。

受信側では、各計算ユニット（Ｃ）は、計算センタ（３）と、ダウンリンク信号を知られているやり方で受信することができる１つまたは複数の従来の受信機（群）（６）とを装備する。前記受信機（６）は、ダウンリンク信号を計算センタ（３）での使用に適したデータに変換することができる少なくとも１つのダウンリンクアダプタ（７）を介してそれぞれの計算センタ（３）に接続される。

図１に見られるように、単一の（または冗長な）デジタル直接放送衛星（２）へのいくつかのアップリンク伝送は、衛星（２）の搭載プロセッサ（２１）によって、１つのダウンリンクビットストリームに多重化されることができ、このビットストリームは、複数の計算センタ（３）に送信される。

計算ユニット（Ｃ）にあるアダプタ（７）は、ダウンリンク衛星マルチプレックスから抽出された、受信機（６）によって提供されるデジタルチャネルから、監視局または局の機器（４）の所与の組から受信したデータを抽出することができる。したがって、受信機（６）すべて、およびしたがって全アダプタ（７）は、衛星の到達範囲下にあるので、当然ながらすべて同時に遠隔監視局（４）から、データを含むデータストリームを受信することができる。それにもかかわらず、各アダプタ（７）では、それぞれの計算センタ（３）に関連するデータのみが抽出され、それぞれの計算センタに提供される。

各計算センタ（３）に対応するそれぞれのチャネルを区別するために、各遠隔アップリンク局（１）が、アップリンクで使用可能な個々のデジタルチャネルの１つを割り振られ、前記チャネルは、受信側において受信機（６）によって抽出されて、アダプタ（７）を介して計算センタ（３）に提供されるチャネルである。

任意選択的に、いくつかの遠隔チャネルまたは遠隔監視局（４）は、ＤＤＢＳシステムのサブチャネル多重化能力（当該技術分野においてサービスコンポーネントとも呼ばれる）を用いてグループ化されることができ、必要とされる場合は、複合遠隔局が処理されること、または遠隔監視局のローカルハブを認識することも可能にする。このような場合、アダプタ（７）は、いくつかのサブチャネルを並列に処理し、こうしたサブチャネルを、計算センタ（３）に提供することができる。

ここで図２を参照すると、代替実施形態が示されており、この実施形態によれば、各遠隔監視局（４）は、ダウンリンクアダプタ（７）を介して標準ＤＤＢＳ受信機（６）に接続されたアップリンクアダプタ（５）自体に任意選択的に接続されて、好ましくはＴＤＭモードで伝送されるとともに好ましくは同期信号としてマーカで索引づけされるダウンリンクチャネル多重コンテンツを用いて、メッセージの伝送を同期させることができる。

任意選択的に、この同期機構は、ＤＤＢＳシステムが使用されている場合は、デジタルチャネル内部でのアップリンクサブチャネル伝送の多重化にも使われることができ、受信機（６）またはアダプタ（７）は、同じチャネルのいくつかのサブチャネルまたはサービスコンポーネント部分を認識することができる。

任意選択的にはさらに、アップリンクアダプタ（５）は、チャネル多重コンテンツから、ダウンリンクアダプタ（７）によって計算センタサイトから挿入されたフィードバックを抽出することができ、計算センタが、エンドツーエンドなプロトコルを実装し、またはラウンドトリップ遅延、すなわちアップリンクアダプタ（５）からダウンリンクアダプタ（７）にデータを転送するのに必要な時間を推定することを可能にする。この経路は、図２に（ａ）＋（ｂ）で示される。同様に、逆方向の時間も推定されることができ、その経路は、図２に（ｃ）＋（ｄ）で示される。

図３は、ダウンリンクアダプタ（７）の例をより詳しく表すブロック図を示す。前記図において、入力（ＩＮ）は、標準ＤＤＢＳ受信機（６）への接続用であり、計算センタ（３）は、（ＩＮ／ＯＵＴ／ＣＮＦ）として参照される別個のポートにおいて接続されることができる。アダプタは好ましくは、デフォルトの設定およびデバッグのための、フロントパネルキーボード、および標準映像端末ユニットへのポート（ＣＴＬ）を有する。したがって、このようにして計算センタ機器（３）は、好ましくはダウンリンクアダプタのプロトコルマネージャ（７８）を介して、かつ好ましくはＩＰ接続群を用いて、局／チャネル／サブチャネル構成テーブル（群）をダウンリンクアダプタ管理プロセッサ（７９）にロードすることができる。プロセッサ（７９）は次いで、選択データ（ＳＥＬ）を受信機（６）に、かつ好ましくはフロントパネルディスプレイ（７０）に送ることができ、これは、受信機（６）は、対応する入力を有していない場合があるので、手作業による設定を必要とし得るからである。

チャネル同期装置（７１）は、好ましくはアップリンク局（１）で発信されたチャネル信号データに具体化されたフレーミングおよび／または衛星プロセッサ（２１）によって設定されたフレームマーカを用いて、チャネルデータから、遠隔監視局（４）に関連する有用なデータを認識し抽出することができる。プロセッサ（７９）によって駆動されるシステムおよび監視局の構成に応じて、チャネル同期装置（７１）は、計算センタ（３）によって知られている個々のナビゲーション監視チャネルなどの、監視局（４）内部の１つの個別ユニットに関連づけられる１つまたは複数（１〜ｎ個）のサブチャネル同期装置（７２．ｎ）を設定することができる。

サブチャネル同期装置（７２．ｎ）は、チャネルデータから関連するデータフレームを認識し抽出し、こうしたデータフレームを、フレーミング解除／再フレーミング同期装置、フレームおよびレートコンバータ（７３．ｎ）に提供し、こうした装置またはコンバータは、監視局（４）が放送システムおよび受信機（６）と同じフレーミング特徴を用いる場合は、単純なバッファでよい。フレーミングおよび／またはメッセージレートが、たとえばＧＰＳ時間などの、入力（ＳＹＳ＿ＳＹＮＣ）において提供されるシステム外部の同期信号に適合される場合は、同期装置（７３．ｎ）は、データフレームを適切なようにバッファリングし、適切な時間に、または適切なレートでデータフレームをデータメッセージとして引き渡すように、レートを変換する。そうでない場合は、同期装置（７３．ｎ）は、好ましくはＤＤＢＳチャネル時間マーカデータから導出される内部的に生成されたタイミング信号、またはループデータ検出装置（７４．ｎ）によって認識される時間を用いて内部的に計算される時間を用いる。

ループデータ検出装置（７４．ｎ）は、衛星伝送を介して遠隔アップリンクアダプタ（５）から発信される特定のメッセージまたはメッセージフィールドを認識し、ユニット間インタフェース（７７）を介して出力（ＸＬＯＯＰ）にメッセージまたはメッセージフィールドを送り、このメッセージまたはメッセージフィールド群は、いくつかのサブチャネルユニットとの間で交換される。ループデータ検出装置（７４．ｎ）は、任意選択的に、時間データを、フロントパネル（７０）に表示するために、プロトコルドライバ（７８）を介してアダプタプロセッサ（７９）に渡すことができる。ループデータ検出装置（７４．ｎ）は、プロトコルドライバ（７８）から発信されたフィードバックメッセージを認識し、出力ポート（ＸＬＯＯＰ）に対して利用可能にすることもできる。ループデータ検出装置（７４．ｎ）は、出力ポート（ＸＬＯＯＰ）がピアアップリンクアダプタ（５）に接続されているかどうかを検出し、プロセッサ（７９）から発信された設定に従って作用することもできる。プロセッサ（７９）は、検出装置（７４．ｎ）用に特定のメッセージフィールドのリストを設定して、検出装置（７４．ｎ）がそれに従って作用することができるようにすることもできる。

メッセージは、メッセージシーケンサ（７５．ｎ）によって内部的に格納され、及び／または逆圧縮されて、アプリケーションによって要求される場合は、論理的な連続したメッセージ群として引き渡され、次いで、プロトコルアダプタ（７８）に引き渡されることができる。

図４は、アップリンクアダプタ（５）の例をより詳しく表すブロック図を示す。この図から、個々のサブチャネルはその専用入力を有するが、このアダプタの一般構造は、図３に示すダウンリンクアダプタの一般構造とほぼ同様であることが容易に理解されよう。図４において、アダプタ（５）の入力（ＯＵＴ／ＩＮ）は、遠隔監視局機器（４）（図１）に接続され、放送局（１）は、出力ポート（ＯＵＴ）で接続される。アダプタ（５）は好ましくは、デフォルトの設定およびデバッグのための、フロントパネルキーボード、および標準映像端末ユニットへのポート（ＣＴＬ）を有する。遠隔監視局機器（４）はしたがって、主たるアップリンクアダプタのプロトコルマネージャ（５８．０）を介して、好ましくはＩＰ接続群を用いて、局／チャネル／サブチャネル構成テーブル（群）をダウンリンクアダプタ管理プロセッサ（５９）にロードすることができる。プロセッサ（５９）は次いで、ダウンリンクアダプタによって使われる構成と一致する構成によるチャネル／サブチャネル配置情報を用いて、ポート（ＳＣＨ）を介して放送局（１）にサブチャネルヘッダデータを与えることができる。各監視局、または監視局（４）の監視チェーンは、関連づけられたプロトコルマネージャ（５８．ｎ）を介して、（ＯＵＴ／ＩＮ）ポート（群）の１つに接続される。

メッセージ群は、内部的に格納され、必要に応じてメッセージスプリッタ（５５．ｎ）によって分割されて、レートおよびフレームコンバータ（５３．ｎ）に送信されることができる。ループデータ検出装置（５４．ｎ）は、ユニット間インタフェース（５７）を介して、ポート（ＸＬＯＯＰ）に接続されたダウンリンクアダプタ（６）から発信される特定のメッセージまたはメッセージフィールドを認識し、このメッセージまたはメッセージフィールド群は、いくつかのサブチャネルユニットとの間で交換を行う。ループデータ検出装置（５４．ｎ）は、プロトコルドライバ（５８）に向けられたフィードバックメッセージを認識し、プロトコルドライバ（５８）に対して利用可能にすることもできる。それは、任意選択的に、時間データを、サブチャネルプロトコルマネージャ（５８．ｎ）およびチャネルプロトコルマネージャ（５８．０）を介してアダプタプロセッサ（５９）に渡すことができる。ループデータ検出装置（５４．ｎ）は、出力ポート（ＸＬＯＯＰ）がピアダウンリンクアダプタ（７）に接続されているかどうかを検出し、プロセッサ（５９）から発信された設定に従って作用することもでき、プロセッサ（５９）は、検出装置（５４．ｎ）用に特定のメッセージフィールドのリストを設定して、それに従って作用するようにすることもできる。

ここで図５を参照すると、図３では（７３．ｎ）で、図４では（５３．ｎ）で示した、上述した両方のレートコンバータにおいて使用される方法が説明される。この方法は、監視レートがＤＤＢＳチャネルフレーミングレートより低いという事実を利用する。

図５において、（Ａ）で表されるグラフは、システム時間と同期したデータクロッキングに関連する信号を示す。（Ｂ）で表されるグラフは、（Ａ）と同期した時間における、上述した監視局によって提供されるメッセージを示し、この同期時間の継続時間は、データ圧縮などの、知られているどの方法によっても、または単に標準ヘッダや他の決定論的データなどの、アプリケーション依存の固定データを取り除くことによって、メッセージ（Ｄ）の長さと両立し得るようになされ、というのは、これは、このようなシステムに一般的に存在するからである。

（Ｃ）で表されるグラフは、ＤＤＢＳチャネルフレーミング信号を示し、（Ｄ）は、ＤＤＢＳチャネルフレームを表す。

アップリンクアダプタレートおよびフレームコンバータ（５３．ｎ）に対して、第１のメッセージ（Ｂ．１）がチャネルフレーム（Ｄ．１）を介して送られる。次のメッセージ（Ｂ．２）は、データがまだ十分に使用可能になっていないので、次のチャネルフレーム（Ｄ．２）に送られることができない。したがって、図５のチャネルフレームにおいて、陰影のないブロックで表されるマーカフレームが生成される。したがって、後続フレーム（Ｄ．３）が、次のメッセージ（Ｂ．２）を送るのに使われ、フレームＤ．２を、上記のループ検出装置（５４．ｎおよび７４．ｎ）によって処理されることができる特定のどのデータを挿入するのにも使用可能なようにしておく。次に、後続メッセージ（Ｂ．３）に関連するデータが、次のチャネルフレーム（Ｄ．４）のフレームに挿入され、必要に応じて処理が繰り返される。したがって、メッセージが完了される前にＤＤＢＳフレームの開始時間が発生する度に、マーカフレームが作成される。マーカフレームは、データ伝送が厳密に監視されることができるように、時間タグづけデータを伝送するのに使われ、そうすることによって、ラウンドトリップ伝送時間を監視することを可能にする。

したがって、本発明によって提案される解決策は、遠隔監視局と計算センタの間に作成される、代替サポート経路を必要としない非常に直接的なリンクを、小規模放送局および大量生産受信機向けに通常用意される衛星システムの低コスト特徴を用いて提供する。このリンクは、アダプタ（５）と（７）を１つまたは複数のサイトで接続することによって、単方向にも双方向にもなされることができる。

本発明の解決策はさらに、ホットリダンダンシーで動作するとともにいくつかの遠隔位置に置かれたいくつかのバックアップコンピュータが、すべてほぼ同時に、実際に同じデータをリアルタイムで処理することを可能にするが、データが再ディスパッチされ、バッファリングされ、または時間補償される必要はない。この特徴は、エアトラフィック制御などの安全性アプリケーションが関わるときに重要である。

本発明の別の利点は、いくつかのＶＳＡＴアンテナを計算センタで設置する必要性をなくすことであり、これは、低コストの大量生産ＧＰＳのようなアンテナが、本発明の目的には十分であり、したがって、コンピュータセンタの位置、または拡張性能の選択をより容易にするからである。

本発明によって提案される解決策のそれ以外の利点は、以下のようになる。
・不必要なラウンドトリップ遅延、時間×帯域幅の浪費、および再経路指定を回避する。
・リアルタイムで並列に動作する遠隔監視局と全計算センタの間の直接接続。
・同時に全コンピュータセンタに向けた、エンドツーエンドの、十分に制御された伝送遅延。
・満たすべき保証された警告時間がある、エアトラフィック制御などのアプリケーションにおいて重要であり得る前記ラウンドトリップ遅延を実際に監視する能力。
・肯定応答およびラウンドトリップ伝送時間監視用の戻りリンクを有する能力。
・通常の計算センタサイトとバックアップ計算センタサイトの間の再経路指定を抑制し、単一障害点を回避する。
・複数の衛星が使われている場合、冗長の能力。
・従来の遠隔通信搬送波にカバーされず、または到達可能でない場所においても、新規遠隔監視局の非常に容易な接続。
・本発明は、地上、海上、または宇宙局に対して利用されることができる。
・伝送時間から補償された、ダウンリンクアダプタにおいて有効な時間をブロードキャストする能力。

本発明は、衛星ナビゲーションオーグメンテーションシステムなどのアプリケーション用の、広域に渡る同期ネットワークをより速く展開し、より容易に動作させることを可能にする。

本発明は典型的には、インフラストラクチャが十分でない国においてどの地上接続も用いることなく、削減された監視システムを評価目的で素早く展開することを可能にする。

本発明は、宇宙周回監視局や深海に配置された海中局など、地上リンクによってアクセス可能でない局をもつことを可能にする。

多数の遠隔監視局からのデータ収集は、非常に限られたインフラストラクチャ、および低い動作コストによって、いくつかの国に分散したサイトから実施されることができる。

ＤＤＢＳシステムを用いて実装される、本発明の主な特徴を表すブロック図である。 ＤＤＢＳシステムを用いて実装される、アップリンクおよびダウンリンクアダプタを合わせて接続することによってフィードバックまたはタイミング監視を可能にする、本発明によって提案される代替解決策を表すブロック図である。 上述したシステムとの互換性がある標準ダウンリンク受信機に接続されるように、計算センタによって使用されるダウンリンクアダプタを示すブロック図である。 上述したシステムとの互換性があるデジタルアップリンク局に接続されるように、遠隔監視局によって使用されるアップリンクアダプタを示すブロック図である。 上記のアダプタによって使用される、アダプタによって伝送時間を監視するのに使われる、時間タグづけ情報などのデータの挿入を可能にするために、レートの違いを利用するデータレート変換方法を示す図である。

Claims (25)

1. 遠隔監視、測定、またはデータ収集を行うとともにそれぞれの計算センタ（３）にデータを提供する複数の監視局（４）を有する監視、測定、またはデータ収集システムと、
   受信したアップリンクデータを多重化する搭載プロセッサを有し、前記多重化されたデータをダウンリンク伝送でブロードキャストする少なくとも１つの衛星（２）を使用する衛星システムとを備える、衛星に基づく監視、測定、またはデータ収集システムであって、
   前記衛星（２）により受信された前記アップリンクデータが、それぞれの計算センタ（３）に対応するデジタルチャネルを含み、
   前記計算センタ（３）が、１台の受信機または受信機群（６）に接続されたダウンリンクアダプタ（７）に接続され、
   前記ダウンリンクアダプタが、前記ダウンリンク伝送から、それぞれの計算センタ（３）に対応する前記デジタルチャネルのみを抽出するように適応されることを特徴とするシステム。
2. 前記監視局（４）の各々は、アップリンクアダプタ（５）を介して衛星アップリンク放送局（１）に接続される請求項１に記載のシステム。
3. 前記衛星システムがデジタル直接放送衛星システムである請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記監視局（４）の少なくとも１つは、それに割り振られた、アップリンク伝送からの少なくとも１つのチャネルを有する請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. いくつかの遠隔チャネル、またはいくつかの監視局（４）が、前記デジタル直接放送衛星システムのサブチャネル多重化能力を用いてグループ化される請求項４に記載のシステム。
6. 監視局（４）が、前記ダウンリンクチャネルマルチプレックスコンテンツから抽出されたデータを用いてメッセージ伝送を同期させる受信機を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 時間および／または日付が、前記ダウンリンクアダプタ（７）に、かつ任意選択的に、前記デジタル直接放送衛星受信機（６）にブロードキャストされる請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 請求項１に記載のダウンリンク伝送から少なくとも１つのチャネルを抽出するダウンリンクアダプタ。
9. データフレーミングを、前記衛星ダウンリンクデータのチャネルレートからメッセージフォーマットに変換し、及び／又はデータレートを、前記監視、測定、またはデータ収集システムの周期的データレートに適合したレートに変換する請求項８に記載のダウンリンクアダプタ。
10. 前記ダウンリンクアダプタが、監視局（４）に接続された別のアダプタにデータを提供する請求項８または９のいずれか一項に記載のダウンリンクアダプタ。
11. 監視、測定、またはデータ収集システムの監視局（４）から受信した信号を、請求項２に記載のデジタルアップリンク伝送に適した信号に変換するアップリンクアダプタ。
12. 前記監視局（４）からのデータメッセージフォーマットを前記衛星システムのアップリンクフォーマットに変換し、及び／又はデータレートを前記衛星システムに適合したアップリンクレートに変換する請求項１１に記載のアップリンクアダプタ。
13. 前記アップリンクアダプタ（５）が、ダウンリンクアダプタ（７）などの別のアダプタからデータを受信する請求項１１または１２に記載のアップリンクアダプタ。
14. 複数の監視局（４）により、それぞれの計算センタ（３）にデータを提供する遠隔監視、測定、またはデータ収集を行うこと、および
    搭載されたプロセッサによりアップリンクデータを多重化し、前記多重化されたデータをダウンリンク伝送でブロードキャストする前記システムの少なくとも１つの衛星（２）を含む、衛星システムを用いる監視、測定、またはデータ収集の要素を相互接続する方法であって、
    前記アップリンクデータ中のデジタルチャネルを前記衛星（２）に伝送し、前記チャネルがそれぞれの計算センタ（３）に対応し、前記計算センタ（３）が、１台の衛星受信機または衛星受信機群（６）に接続されたダウンリンクアダプタ（７）に接続されるステップと、
    前記ダウンリンクアダプタによって、前記ダウンリンク伝送から、それぞれの計算センタ（３）に対応する前記デジタルチャネルのみを抽出するステップとをさらに特徴とする方法。
15. 前記アップリンク放送局（１）が、それに接続されたアップリンクアダプタ（５）から受信したデータのアップリンクブロードキャストを実行する請求項１４に記載の方法。
16. 前記衛星システムが、デジタル直接放送衛星システムである請求項１４または１５に記載の方法。
17. 多重化されたデータの、ダウンリンク伝送における前記ブロードキャストが、時間分割多重化、ＴＤＭモードで実施される請求項１４に記載の方法。
18. マーカ索引づけが、前記ダウンリンク伝送において同期信号として用いられる請求項１４に記載の方法。
19. 前記同期が、アップリンクサブチャネル伝送多重化にも用いられる請求項１８に記載の方法。
20. 請求項１３に記載のアダプタ（５、７）を相互接続する方法であって、データが、ダウンリンクアダプタ（７）からアップリンクアダプタ（５）に戻され、前記アダプタ（５、７）間において時間情報および／またはデータ情報を転送する方法。
21. データメッセージが、監視、測定、またはデータ収集のレートによって必要とされるよりも早く作成されたフレームを用いて、デジタル直接放送衛星チャネルレートで生成される次のフレームに入れられる前に遅延させられて、タイミングデータなどのデータを搬送するいわゆるマーカフレームを生じさせる請求項１２または１３に記載のアダプタで用いられる方法。
22. 時間および／または日付に関連するデータが、デジタル直接放送衛星システムを介してブロードキャストされ、デジタル直接放送衛星チャネルレートで受信されたフレームが、タイミングデータなどのデータを搬送するマーカフレームを除いて、監視、測定、およびデータ収集レートでメッセージに変換される請求項８または９に記載のアダプタで用いられる方法。
23. 前記タイミングデータが、伝送時間を評価するのに、またはディスプレイなどのそこに接続された他のどのユニットにも時間を提供するのに使われる請求項２２に記載の方法。
24. メッセージがアップリンクアダプタから送信される時点から、デジタル直接放送衛星を介して、ダウンリンクアダプタによって受信される時点までのメッセージの伝送時間が評価される請求項２３に記載の方法。
25. 計算センタ（３）が、前記監視局（４）に組み込まれたアップリンクアダプタ（５）により、デジタル直接放送衛星を介して、前記監視局（４）にブロードキャストを行い、ダウンリンクアダプタ（７）を有する監視局（４）が、それに対して具体的にアドレス指定されたチャネルを検出し、前記監視局にデータを提供し、前記データは、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストアドレス指定機構の実装に使用される請求項１４に記載の方法。

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