JP7038928B2

JP7038928B2 - 衛星通信装置、コアネットワーク装置、制御回路、記憶媒体およびサービス品質制御方法

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Publication number: JP7038928B2
Application number: JP2021564663A
Authority: JP
Inventors: 正夫大賀; 啓二郎武
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2040-02-28
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Description

本開示は、衛星バックホール回線を用いた移動通信システムにおける衛星通信装置、コアネットワーク装置、制御回路、記憶媒体およびサービス品質制御方法に関する。

第５世代移動通信（以下、５Ｇと称する。）システムは、従来の携帯電話サービスであるモバイルブロードバンドサービスに加えて、産業用途など異業種分野での利用が期待されており、その１つとして広域なサービスエリアを提供可能な衛星通信への適用が注目されている。また、海上、山岳地帯など、都市部以外の人の密度が低いエリアへの５Ｇサービスの提供では、光ファイバー敷設など地上基地局の敷設コストを低減するため、地上基地局とコアネットワーク装置とを接続するバックホール回線に衛星通信を活用した５Ｇシステムが検討されている。

このようなシステムでは、５ＧシステムのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ оｆＳｅｒｖｉｃｅ）、すなわちサービス品質指標と、衛星通信のサービス品質指標とを対応させる変換方法が利用されている。しかしながら、５Ｇのサービス品質指標は、様々な通信品質の組み合せから構成されている。また、衛星から地表に照射されるビーム内に多数の衛星バックホール回線を利用する地上基地局が存在する場合、衛星通信回線と比較して地上基地局の通信回線は大容量である。そのため、単純なサービス品質指標の変換方法では、地上基地局間のサービス品質の優先度が影響し合い、低優先度のデータの滞留が発生するという課題があった。

このような課題の解決方法として、特許文献１には、移動機と無線通信を行う基地局間の無線バックホール回線を２種類の異なる帯域で構成する統合無線インターフェースとして無線リソースを管理し、累積通信速度、最小通信速度などをサービス品質の評価指標として各帯域の通信速度を変化させる技術が開示されている。

特表２０１７－５１６４１４号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、無線バックホール回線のサービス品質を満足するように無線リソースを調整することで通信速度を変化させているが、ネットワーク全体を統一したサービス品質指標にする必要がある、という問題があった。また、上記従来の技術によれば、無線リソース割り当てによってサービス品質を維持するため、衛星通信のように広域エリアをカバーし、多数の基地局を同時に収容する衛星バックホール回線上では、基地局ごとにサービス品質を確保する調整ができない、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、衛星バックホール回線を用いた移動通信システムにおいて、基地局間のサービス品質指標の影響を抑制しつつ、異なる通信区間のサービス品質指標を変換できる衛星通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおいて、衛星バックホール回線の通信制御を行う衛星通信装置である。衛星通信装置は、移動通信システムおよび衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する記憶部と、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、変換テーブルにおいて衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新するサービス品質指標更新部と、を備えることを特徴とする。

本開示に係る衛星通信装置は、衛星バックホール回線を用いた移動通信システムにおいて、基地局間のサービス品質指標の影響を抑制しつつ、異なる通信区間のサービス品質指標を変換できる、という効果を奏する。

本実施の形態に係る衛星バックホール回線により構成される移動通信システムの構成例を示す図本実施の形態に係るコアネットワーク装置および衛星通信地上局の構成例を示すブロック図本実施の形態に係る地上基地局および衛星通信端末の構成例を示すブロック図本実施の形態に係るコアネットワーク装置と移動局との間におけるサービス品質指標の伝達経路を示す図本実施の形態に係るサービス品質指標を構成するＱｏＳフローパラメータおよびサービス品質指標を構成する優先クラスパラメータの例を示す図本実施の形態に係るコアネットワーク装置および地上基地局のサービス品質指標の処理手順を示す図本実施の形態に係るサービス品質指標を識別するためのＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔの例を示す図本実施の形態に係る異なるサービス品質指標であるＱｏＳフローパラメータと優先クラスパラメータとの間でサービス品質指標を変換する変換テーブルの例を示す図本実施の形態に係る通常時における変換テーブルおよびサービス状態の一例を示す図本実施の形態に係る衛星バックホール回線混雑時における変換テーブルおよびサービス状態の一例を示す図本実施の形態に係る衛星バックホール回線混雑時において更新した変換テーブルおよびサービス状態の一例を示す図本実施の形態に係る衛星通信地上局における変換テーブルの更新動作を示すフローチャート本実施の形態に係るコアネットワーク装置の他の構成例を示すブロック図本実施の形態に係る衛星通信地上局が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図本実施の形態に係る衛星通信地上局が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係る衛星通信装置、コアネットワーク装置、制御回路、記憶媒体およびサービス品質制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの開示が限定されるものではない。なお、以下の説明では、移動通信システムとして３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）などで規定される第５世代移動通信システムを前提に説明するが、本開示はこれに限定されない。

実施の形態．
本実施の形態では、衛星通信装置である衛星通信地上局が、衛星バックホール回線上を伝送するサービス品質指標ごとのトラヒック量を監視し、衛星バックホール回線を活用する移動通信システムのサービス品質指標と、衛星バックホール回線を構成する異なる無線通信システムのサービス品質指標と、を変換する変換テーブルを更新する方法について説明する。

図１は、本実施の形態に係る衛星バックホール回線により構成される移動通信システム５０の構成例を示す図である。移動通信システム５０では、地上基地局１０ａから送信される地上無線信号１２ａによって、地上基地局１０ａ配下のサービスエリア１１ａが構築されている。また、地上基地局１０ｂから送信される地上無線信号１２ｂによって、地上基地局１０ｂ配下のサービスエリア１１ｂが構築されている。また、地上基地局１０ｃから送信される地上無線信号１２ｃによって、地上基地局１０ｃ配下のサービスエリア１１ｃが構築されている。地上基地局１０ａは、移動局３０ａと地上無線信号１２ａによって接続されている。地上基地局１０ｃは、移動局３０ｃと地上無線信号１２ｃによって接続されている。地上基地局１０ｂは、サービスエリア１１ｂ内に移動してきた移動局と地上無線信号１２ｂによって接続される。

本実施の形態において、移動通信システム５０では、地上無線信号１２ａ，１２ｂ，１２ｃと衛星バックホール回線の衛星無線信号２２ｂとは、異なる周波数帯を利用していることを前提として説明するが、同一周波数帯を共用する運用形態でもよい。以降の説明において、地上基地局１０ａ，１０ｂ，１０ｃを区別しないときは地上基地局１０と称することがある。また、サービスエリア１１ａ，１１ｂ，１１ｃを区別しないときはサービスエリア１１と称することがある。また、地上無線信号１２ａ，１２ｂ，１２ｃを区別しないときは地上無線信号１２と称することがある。また、移動局３０ａ，３０ｃを区別しないときは移動局３０と称することがある。移動通信システム５０は、地上基地局１０とコアネットワーク装置１３とを衛星バックホール回線を介して接続するシステムである。

コアネットワーク装置１３は、地上基地局１０と移動局３０との呼制御および認証を行う。また、コアネットワーク装置１３は、移動局３０とサービスネットワーク１５との間で様々なサービス品質を持つアプリケーションのトラヒックを中継する。また、コアネットワーク装置１３は、サービスネットワーク１５から受信するデータのＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス、ＤＳＣＰ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＣｏｄｅＰｏｉｎｔ）などのＱｏＳフィルタ情報を用いて、各データに５Ｇシステムのサービス品質指標を付与する。これにより、移動通信システム５０において、データを受信した地上基地局１０は、各データに付与されたサービス品質指標に基づいて、地上無線信号１２上のサービス品質を制御することができる。

衛星通信地上局１４は、ＤＶＢ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）－Ｓ２Ｘなどの衛星通信方式を用いて、衛星バックホール回線の通信制御を行う。衛星通信地上局１４は、衛星通信用アンテナ２３と接続し、衛星２０を介してフィーダリンク回線を構成する衛星無線信号２２ａと、対応する地上基地局１０ａ，１０ｂ，１０ｃと接続する衛星通信端末３１ａ，３１ｂ，３１ｃとの間のサービスリンク回線を衛星ビームによって構成する衛星無線信号２２ｂと、によってサービスエリア２１を構築する。これにより、衛星通信地上局１４は、地上基地局１０とコアネットワーク装置１３との間の衛星バックホール回線を確立する。以降の説明において、衛星通信端末３１ａ，３１ｂ，３１ｃを区別しないときは衛星通信端末３１と称することがある。

ネットワーク管制局２４は、衛星２０の通信リソースをビーム毎に制御する。ネットワーク管制局２４は、ビーム毎のトラヒック量を監視し、衛星２０が送信する衛星無線信号２２ａ，２２ｂの通信リソース使用量、送信時間などを変更することで、ビーム毎の通信速度を制御するビームホッピングを提供する。管理装置１６は、コアネットワーク装置１３および衛星通信地上局１４に対して、サービス品質指標などを設定する。

なお、移動通信システム５０において、地上基地局１０、衛星通信端末３１、衛星通信地上局１４、コアネットワーク装置１３、サービスネットワーク１５、管理装置１６、およびネットワーク管制局２４間の通信は、例えば、ＩＰネットワーク、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークなどの接続方法により構築されるが、これらに限定されるものでない。本実施の形態では、ＩＰネットワークによる通信を前提として説明する。

図２は、本実施の形態に係るコアネットワーク装置１３および衛星通信地上局１４の構成例を示すブロック図である。

コアネットワーク装置１３は、有線インターフェース部２０１と、サービス品質設定部２０２と、データ処理部２０３と、認証処理部２０４と、呼制御部２０５と、移動管理部２０６と、有線インターフェース部２０７と、サービス品質識別部２０８と、電源部２０９と、記憶部２１０と、を備える。

有線インターフェース部２０１は、有線回線３００によって衛星通信地上局１４および管理装置１６と接続する第１の有線インターフェースである。有線インターフェース部２０７は、外部のサービスネットワーク１５と有線によって接続する第２の有線インターフェースである。

呼制御部２０５は、衛星バックホール回線を介して地上基地局１０のサービスエリア１１に在圏する移動局３０との通信接続のための制御を行う。認証処理部２０４は、呼制御部２０５の通信接続処理において、移動局３０が移動通信システム５０でサービス提供可否を判断する機能部である。認証処理部２０４は、不正な移動局３０が接続を要求した場合、当該要求を拒否する機能を有する。移動管理部２０６は、移動通信システム５０で通信接続が完了した移動局３０の在圏するサービスエリア１１およびサービスエリア２１を管理する。

サービス品質識別部２０８は、サービスネットワーク１５から受信するデータのＥｔｈｅｒｎｅｔヘッダ情報、ＩＰヘッダ情報などから、当該データに要求されるサービス品質を識別する。サービス品質設定部２０２は、サービス品質識別部２０８によって識別されたサービス品質情報をデータに付与する。データ処理部２０３は、サービス品質設定部２０２によってサービス品質情報が付与されたデータを衛星通信地上局１４に転送する。

電源部２０９は、コアネットワーク装置１３内の各構成に電源を供給する。記憶部２１０は、コアネットワーク装置１３の運用に必要な内部情報を記憶しており、サービス品質の識別情報、移動局３０の情報などを保持している。

衛星通信地上局１４は、有線インターフェース部１０１と、サービス品質指標更新部１０２と、通信帯域監視部１０３と、モデム部１０４と、無線インターフェース部１０５と、電源部１０６と、記憶部１０７と、を備える。

有線インターフェース部１０１は、コアネットワーク装置１３と有線により接続する。無線インターフェース部１０５は、衛星通信用アンテナ２３を介して衛星無線信号２２ａの送受信処理を行う。モデム部１０４は、衛星通信における無線接続のための制御を行う。電源部１０６は、衛星通信地上局１４の各構成に電力供給を行う。記憶部１０７は、衛星通信地上局１４の動作に必要な内部情報を蓄積する。記憶部１０７は、移動通信システム５０および衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する。サービス品質指標更新部１０２は、コアネットワーク装置１３のサービス品質設定部２０２で設定されたサービス品質指標を、衛星バックホール回線上で用いられる異なる形態のサービス品質指標に変換する機能を提供する。具体的には、サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、変換テーブルにおいて衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新する。通信帯域監視部１０３は、衛星２０より送信されるビーム毎の通信帯域情報をネットワーク管制局２４から取得して管理する。サービス品質指標更新部１０２は、コアネットワーク装置１３が使用するサービス品質指標を認識するため、管理装置１６によって設定されるコアネットワーク装置１３のサービス品質指標を記憶部１０７に格納する。

本実施の形態では、衛星通信地上局１４と衛星通信端末３１との間の衛星バックホール回線に適用するサービス品質指標を、ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１ｐで規定されるＰＣＰ（ＰｒｉｏｒｉｔｙＣｏｄｅＰｏｉｎｔ）とする。また、地上基地局１０配下の移動局３０とコアネットワーク装置１３との間に適用するサービス品質指標を、第５世代移動通信システムで規定される５ＱＩ（５ＧＱｏＳＩｎｄｉｃａｔｏｒ）を含むＱｏＳフローパラメータとする。なお、本サービス品質指標は一例であり、異なるサービス品質指標を持つ構成であれば、本実施の形態に適用できる。また、本実施の形態では、衛星通信地上局１４およびコアネットワーク装置１３を個別の装置として構成しているが、一体型の構成にしてもよい。

図３は、本実施の形態に係る地上基地局１０および衛星通信端末３１の構成例を示すブロック図である。

地上基地局１０は、有線インターフェース部４０１と、データ処理部４０２と、モデム部４０３と、無線インターフェース部４０４と、電源部４０５と、記憶部４０６と、アンテナ部４０７と、を備える。有線インターフェース部４０１は、衛星通信端末３１と有線回線６００で接続する。アンテナ部４０７は、移動局３０との間で地上無線信号１２を送受信する。無線インターフェース部４０４は、地上無線信号１２の送受信処理を行う。モデム部４０３は、無線接続のための制御を行う。データ処理部４０２は、コアネットワーク装置１３のサービス品質指標に基づくデータ処理を行う。電源部４０５は、地上基地局１０の各構成に電力供給を行う。記憶部４０６は、地上基地局１０の動作に必要な内部情報を蓄積する。

衛星通信端末３１は、有線インターフェース部５０１と、データ処理部５０２と、モデム部５０３と、無線インターフェース部５０４と、電源部５０５と、記憶部５０６と、アンテナ部５０７と、を備える。有線インターフェース部５０１は、地上基地局１０と有線回線６００で接続する。アンテナ部５０７は、衛星２０との間でサービスリンク上の衛星無線信号２２ｂを送受信する。無線インターフェース部５０４は、衛星無線信号２２ｂの送受信処理を行う。モデム部５０３は、衛星通信における無線接続のための制御を行う。データ処理部５０２は、衛星バックホール回線のサービス品質指標に基づくデータ処理を行う。電源部５０５は、衛星通信端末３１の各構成に電力供給を行う。記憶部５０６は、衛星通信端末３１の動作に必要な内部情報を蓄積する。衛星通信端末３１において、電源部５０５は、災害時などの非常用電源として用いられるようにバッテリーを具備してもよい。また、衛星通信端末３１は、通常時は地上基地局１０の電源部４０５から電力供給を受けるなど、他の方法で電力供給が行われてもよい。

図４は、本実施の形態に係るコアネットワーク装置１３と移動局３０との間におけるサービス品質指標の伝達経路を示す図である。

コアネットワーク装置１３は、サービスネットワーク１５から受信したアプリケーションのデータを、ＧＴＰ（ＧｅｎｅｒａｌｐａｃｋｅｔｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅＴｕｎｎｅｌｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ）などのトンネリングプロトコルでカプセリングした後、衛星通信地上局１４に転送する。コアネットワーク装置１３において、サービス品質識別部２０８は、カプセリング処理において、当該データのリアルタイム性、信頼性などのアプリケーションの特性を認識する。サービス品質設定部２０２は、サービス品質識別部２０８によって認識されたアプリケーションの特性に基づいて、後述する図５に示すサービス品質指標７０１を付与する。

衛星通信地上局１４において、サービス品質指標更新部１０２は、コアネットワーク装置１３からデータを受信すると、記憶部１０７に格納される変換テーブルを用いて、データに付与されたサービス品質指標７０１と、後述する図５に示すサービス品質指標７０２との変換を行う。衛星通信地上局１４は、サービス品質指標変換後のデータを、衛星バックホール回線を介して衛星通信端末３１に送信する。

図５は、本実施の形態に係るサービス品質指標７０１を構成するＱｏＳフローパラメータ８００およびサービス品質指標７０２を構成する優先クラスパラメータ８０１の例を示す図である。ＱｏＳフローパラメータ８００および優先クラスパラメータ８０１は、全てのパラメータを設定して使用してもよいし、一部のパラメータのみを設定して使用してもよい。ＱｏＳフローパラメータ８００は、優先クラスパラメータ８０１と異なり、優先度の他、信頼性、遅延、誤り率など多様な指標の組合せにより構成されている。本実施の形態において、移動通信システム５０は、衛星バックホール回線上の優先制御をサービス品質指標７０２に基づいて実施し、優先度の高いデータから順次送信する。なお、移動通信システム５０は、サービス品質指標７０１を衛星バックホール回線上で伝送する場合、衛星データとして伝送する。移動通信システム５０は、衛星バックホール回線上の優先制御において、優先度に応じて送信頻度を設定してもよい。

衛星通信端末３１は、衛星通信地上局１４から衛星バックホール回線を介して受信したデータを、有線回線６００を介して地上基地局１０に転送する。地上基地局１０のデータ処理部４０２は、衛星通信端末３１から受信したデータを、サービス品質指標７０１に対応する無線ベアラにマッピングし、地上無線信号１２によって移動局３０に送信する。

図６は、本実施の形態に係るコアネットワーク装置１３および地上基地局１０のサービス品質指標の処理手順を示す図である。

サービスネットワーク１５で使用されるアプリケーション９０１およびコアネットワーク装置１３が通信を実施すると、コアネットワーク装置１３のサービス品質識別部２０８は、図７に示すＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔ９０４に設定されるパラメータと受信したアプリケーション９０１のデータとを比較し、対応するサービス品質指標９０３を決定する。図７は、本実施の形態に係るサービス品質指標を識別するためのＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔ９０４の例を示す図である。サービス品質識別部２０８は、アプリケーション９０１のデータがＩＰデータを利用する場合はＩＰＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔを使用する。サービス品質識別部２０８は、アプリケーション９０１のデータがＥｔｈｅｒｎｅｔアプリケーションを利用する場合はＥｔｈｅｒｎｅｔＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔを使用する。なお、図７に示すＰａｃｋｅｔＦｉｌｔｅｒＳｅｔは一例であり、独自プロトコルなどを新たに定義してもよい。コアネットワーク装置１３において、サービス品質設定部２０２は、サービス品質識別部２０８で決定されたサービス品質指標９０３をデータに付与し、衛星バックホール回線を介して送信する。

地上基地局１０は、衛星バックホール回線を介してデータを受信する。地上基地局１０のデータ処理部４０２は、コアネットワーク装置１３のサービス品質設定部２０２で設定されたサービス品質指標９０３に対応する無線ベアラに当該データを、規定されたＱｏＳフローマッピング９０４に従ってマッピングし、移動局３０に送信する。移動局３０は、地上基地局１０から受信したデータをアプリケーション９０５で処理する。なお、本実施の形態では、移動局３０内に複数のアプリケーションが使用されているが、これに限定されない。移動通信システム５０において、複数の移動局３０が、各々異なるアプリケーションを使用する形態であってもよい。

図８は、本実施の形態に係る異なるサービス品質指標であるＱｏＳフローパラメータと優先クラスパラメータとの間でサービス品質指標を変換する変換テーブルの例を示す図である。サービス品質指標１００１は、各設定値に応じて優先度が決定される。一方で、サービス品質指標１００２は、優先度の他、信頼性、遅延、誤り率など多様な指標の組み合せによって構成されている。変換テーブル１００３は、サービス品質指標１００１とサービス品質指標１００２との対応を示すものである。なお、各サービス品質指標の定義は異なることから、変換テーブル１００３において、必ずしも１対１に対応する必要はない。

次に、本実施の形態におけるサービス品質指標の更新方法について説明する。図９は、本実施の形態に係る通常時における変換テーブル１０１０およびサービス状態の一例を示す図である。衛星通信地上局１４の通信帯域監視部１０３は、各サービス品質指標におけるトラヒック量、滞留量、およびネットワーク管制局２４から取得したビーム毎の通信帯域を管理する。衛星通信地上局１４のサービス品質指標更新部１０２は、通信品質として滞留量を評価し、全てのサービス品質指標で許容される品質であるか否かを監視する。ここでは、サービス品質指標更新部１０２は、一例として、図９に示されるサービス品質指標（５Ｇ）またはサービス品質指標（ＰＣＰ）の各カラムで示されるフィールドごとに閾値を設け、当該閾値を超過した場合に輻輳を検出する。閾値は、フィールドごとに異なる値であってもよいし、他のフィールドと同じ値であってもよい。

図１０は、本実施の形態に係る衛星バックホール回線混雑時における変換テーブル１０２０およびサービス状態の一例を示す図である。ネットワーク管制局２４は、衛星バックホール回線上のトラヒック状況を監視し、特定ビームでトラヒック集中が発生した場合、当該ビームに優先的に通信帯域を割り当てる制御を行う。図１０の例は、衛星通信地上局１４の通信帯域監視部１０３が管理する各ビームの通信帯域のうち、特定ビームの通信帯域が３００Ｍｂｐｓから５０Ｍｂｐｓへ減少したことを示すものである。ネットワーク管制局２４における通信帯域制御としては、通信帯域幅を調整してもよいし、ビームホッピングの割当頻度を調整してもよい。なお、ネットワーク管制局２４における通信帯域制御は、サービス品質指標に応じて実施されておらず、衛星通信回線の最適化方法に基づいて決定される。

衛星通信地上局１４の通信帯域監視部１０３は、ネットワーク管制局２４から変更された通信帯域を取得すると、管理する通信帯域を更新する。トラヒック量が増加すると優先度７の滞留量が増加し、サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質指標ＱＣＩ＃Ｚのサービス品質指標の閾値を超過することを検出する。サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質の劣化を検出後、サービス品質指標ＱＣＩ＃Ｚに対応するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を上げるように、変換テーブルを更新する。サービス品質指標更新部１０２は、滞留量の評価を継続し、サービス品質指標の閾値以下になるように変換テーブルの更新を行う。すなわち、サービス品質指標更新部１０２は、評価結果がサービス品質の劣化を示すものであった場合、該当するサービス品質指標の優先度を上げるように変換テーブルを更新する。なお、サービス品質指標更新部１０２は、変換テーブルの更新方法について、サービス品質が低下したＱＣＩのみを対象に更新してもよいし、優先度の高いＱＣＩに対応付けられる優先度を下げてもよい。

図１１は、本実施の形態に係る衛星バックホール回線混雑時において更新した変換テーブル１０３０およびサービス状態の一例を示す図である。図１１の例では、サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質が低下していないＱＣＩについても、優先度を上げるように更新し、７段階の優先度を３段階にしている。このように、サービス品質指標更新部１０２は、相対的に優先度の段階レベルを少なくするように変換テーブルを更新してもよい。なお、衛星通信地上局１４において、モデム部１０４は、サービス品質が低下したＱＣＩに該当するデータについて、地上基地局１０へ向けて送信するデータを複製して送信してもよい。これにより、移動通信システム５０は、衛星バックホール回線における通信の信頼性を向上させることができる。

このように、衛星通信地上局１４のサービス品質指標更新部１０２が図９から図１１に示すような変換テーブルの更新処理を実施することで、衛星バックホール回線を用いた移動通信システム５０は、基地局間のサービス品質指標の影響を抑制しつつ、異なる通信区間のサービス品質指標を変換することができる。なお、本実施の形態では、衛星通信地上局１４のサービス品質指標更新部１０２において、サービス品質指標の評価に滞留量を用いたが、本開示はこれに限定されない。また、衛星通信地上局１４のサービス品質指標更新部１０２は、優先度を更新したサービス品質指標ＱＣＩにおいて、サービス品質の向上が確認できた場合、優先度を上げたサービス品質指標ＱＣＩに対応するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を元に戻すように、すなわち下げるように更新してもよい。

図１２は、本実施の形態に係る衛星通信地上局１４における変換テーブルの更新動作を示すフローチャートである。衛星通信地上局１４において、サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質指標の評価を行う（ステップＳ１）。前述の例では、サービス品質指標更新部１０２は、滞留量と閾値との比較を行う。サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質の低下を検出した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、該当するサービス品質指標ＱＣＩに対応するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を上げるように変換テーブルを更新する（ステップＳ３）。

サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質の低下を検出せず（ステップＳ２：Ｎｏ）、サービス品質の向上を検出した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、過去に該当するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を上げるように変換テーブルを更新していたか否か判断する（ステップＳ５）。サービス品質指標更新部１０２は、過去に該当するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を上げるように変換テーブルを更新していた場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、該当するサービス品質指標ＱＣＩに対応するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を下げるように変換テーブルを更新する（ステップＳ６）。サービス品質指標更新部１０２は、サービス品質の向上を検出していない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、または過去に該当するサービス品質指標（ＰＣＰ）の優先度を上げるように変換テーブルを更新していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、更新動作を終了する。サービス品質指標更新部１０２は、上記動作を繰り返し実施する。

なお、本実施の形態では、衛星通信地上局１４にサービス品質指標更新部１０２を設けた場合について説明したが、これに限定されない。移動通信システム５０では、コアネットワーク装置１３にサービス品質指標更新部を設け、サービス品質指標の評価を行ってもよい。図１３は、本実施の形態に係るコアネットワーク装置１３ａの他の構成例を示すブロック図である。コアネットワーク装置１３ａは、図２に示すコアネットワーク装置１３に対して、サービス品質指標更新部２１１および通信帯域監視部２１２を追加したものである。サービス品質指標更新部２１１および通信帯域監視部２１２の機能は、衛星通信地上局１４が備えるサービス品質指標更新部１０２および通信帯域監視部１０３の機能と同様である。また、記憶部２１０は、衛星通信地上局１４が備える記憶部１０７と同様、移動通信システム５０および衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する。

コアネットワーク装置１３ａにおいて、データ処理部２０３は、サービス品質指標更新部２１１によって更新後の優先度の情報を、地上基地局１０へ向けて送信するデータに付与してもよい。データ処理部２０３は、更新後の優先度の情報を、地上基地局１０へ向けて送信するデータのイーサネット（登録商標）ヘッダに付与してもよいし、地上基地局１０へ向けて送信するデータのインターネットプロトコルヘッダに付与してもよい。コアネットワーク装置１３ａにおいて、サービス品質指標更新部２１１は、評価結果がサービス品質の劣化を示すものであった場合、該当するサービス品質指標の優先度を上げるように変換テーブルを更新する。なお、コアネットワーク装置１３ａにおいて、データ処理部２０３は、サービス品質が低下したＱＣＩに該当するデータについて、地上基地局１０へ向けて送信するデータを複製して送信してもよい。これにより、移動通信システム５０は、衛星バックホール回線における通信の信頼性を向上させることができる。

つづいて、衛星通信地上局１４のハードウェア構成について説明する。衛星通信地上局１４において、有線インターフェース部１０１および無線インターフェース部１０５は通信インターフェースである。電源部１０６はバッテリーなどの電力供給源である。サービス品質指標更新部１０２、通信帯域監視部１０３、モデム部１０４、および記憶部１０７は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

図１４は、本実施の形態に係る衛星通信地上局１４が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図１４に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、衛星通信地上局１４の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を衛星通信地上局１４に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

上記プログラムは、記憶部１０７が、移動通信システム５０および衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する第１のステップと、サービス品質指標更新部１０２が、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、変換テーブルにおいて衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新する第２のステップと、を衛星通信地上局１４に実行させるプログラムであるとも言える。

ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）などが該当する。

図１５は、本実施の形態に係る衛星通信地上局１４が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図１５に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

衛星通信地上局１４のハードウェア構成について説明したが、コアネットワーク装置１３のハードウェア構成も同様である。コアネットワーク装置１３において、有線インターフェース部２０１，２０７は通信インターフェースである。電源部２０９はバッテリーなどの電力供給源である。サービス品質設定部２０２、データ処理部２０３、認証処理部２０４、呼制御部２０５、移動管理部２０６、サービス品質識別部２０８、および記憶部２１０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。

コアネットワーク装置１３ａにおいて、上記プログラムは、記憶部２１０が、移動通信システム５０および衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する第１のステップと、サービス品質指標更新部２１１が、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、変換テーブルにおいて衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新する第２のステップと、データ処理部２０３が、更新後の優先度の情報を、地上基地局１０へ向けて送信するデータに付与する第３のステップと、をコアネットワーク装置１３ａに実行させるプログラムであるとも言える。

以上説明したように、本実施の形態によれば、衛星バックホール回線を用いた移動通信システム５０は、衛星通信地上局１４におけるサービス品質指標の変換処理でサービス品質指標ごとのサービス品質評価による監視を行うことでサービス品質劣化を検知し、サービス品質が劣化したサービス品質指標の優先度を更新することとした。これにより、衛星バックホール回線を用いて同一ビーム配下に多数の地上基地局１０が配置される移動通信システム５０において、ビーム間、および地上基地局１０間でサービス品質指標の影響を抑制しつつ、異なるサービス品質指標の劣化を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ地上基地局、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１サービスエリア、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ地上無線信号、１３，１３ａコアネットワーク装置、１４衛星通信地上局、１５サービスネットワーク、１６管理装置、２０衛星、２２ａ，２２ｂ衛星無線信号、２３衛星通信用アンテナ、２４ネットワーク管制局、３０，３０ａ，３０ｃ移動局、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ衛星通信端末、５０移動通信システム、１０１，２０１，２０７，４０１，５０１有線インターフェース部、１０２，２１１サービス品質指標更新部、１０３，２１２通信帯域監視部、１０４，４０３，５０３モデム部、１０５，４０４，５０４無線インターフェース部、１０６，２０９，４０５，５０５電源部、１０７，２１０，４０６，５０６記憶部、２０２サービス品質設定部、２０３，４０２，５０２データ処理部、２０４認証処理部、２０５呼制御部、２０６移動管理部、２０８サービス品質識別部、３００，６００有線回線、４０７，５０７アンテナ部。

Claims

地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおいて、前記衛星バックホール回線の通信制御を行う衛星通信装置であって、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する記憶部と、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新するサービス品質指標更新部と、
を備えることを特徴とする衛星通信装置。
前記サービス品質指標更新部は、前記評価結果がサービス品質の劣化を示すものであった場合、該当するサービス品質指標の優先度を上げるように前記変換テーブルを更新する、
ことを特徴とする請求項１に記載の衛星通信装置。
前記地上基地局へ向けて送信するデータを複製して送信するモデム部、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の衛星通信装置。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにける前記コアネットワーク装置であって、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する記憶部と、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新するサービス品質指標更新部と、
更新後の優先度の情報を、前記地上基地局へ向けて送信するデータに付与するデータ処理部と、
を備えることを特徴とするコアネットワーク装置。
前記データ処理部は、更新後の優先度の情報を、前記データのイーサネットヘッダに付与する、
ことを特徴とする請求項４に記載のコアネットワーク装置。
前記データ処理部は、更新後の優先度の情報を、前記データのインターネットプロトコルヘッダに付与する、
ことを特徴とする請求項４に記載のコアネットワーク装置。
前記サービス品質指標更新部は、前記評価結果がサービス品質の劣化を示すものであった場合、該当するサービス品質指標の優先度を上げるように前記変換テーブルを更新する、
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載のコアネットワーク装置。
前記データ処理部は、前記データを複製して送信する、
ことを特徴とする請求項７に記載のコアネットワーク装置。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおいて、前記衛星バックホール回線の通信制御を行う衛星通信装置を制御するための制御回路であって、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新、
を無線通信装置に実施させることを特徴とする制御回路。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおける前記コアネットワーク装置を制御するための制御回路であって、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新、
更新後の優先度の情報を、前記地上基地局へ向けて送信するデータに付与、
をコアネットワーク装置に実施させることを特徴とする制御回路。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおいて、前記衛星バックホール回線の通信制御を行う衛星通信装置を制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新、
を無線通信装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおける前記コアネットワーク装置を制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶、
サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新、
更新後の優先度の情報を、前記地上基地局へ向けて送信するデータに付与、
をコアネットワーク装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおいて、前記衛星バックホール回線の通信制御を行う衛星通信装置におけるサービス品質制御方法であって、
記憶部が、前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する第１のステップと、
サービス品質指標更新部が、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新する第２のステップと、
を含むことを特徴とするサービス品質制御方法。
地上基地局とコアネットワーク装置とを衛星バックホール回線を介して接続する移動通信システムにおける前記コアネットワーク装置におけるサービス品質制御方法であって、
記憶部が、前記移動通信システムおよび前記衛星バックホール回線において異なる形態のサービス品質指標を変換する際に使用される変換テーブルを記憶する第１のステップと、
サービス品質指標更新部が、サービス品質指標ごとにサービス品質を評価した評価結果に基づいて、前記変換テーブルにおいて前記衛星バックホール回線の無線通信の優先度が記載されたサービス品質指標の優先度を更新する第２のステップと、
データ処理部が、更新後の優先度の情報を、前記地上基地局へ向けて送信するデータに付与する第３のステップと、
を含むことを特徴とするサービス品質制御方法。