(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6051736
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】超小型地球局の節電装置及び節電方法
(51)【国際特許分類】
H04B 7/155 20060101AFI20161219BHJP
H04W 84/06 20090101ALI20161219BHJP
H04W 52/02 20090101ALI20161219BHJP
【FI】
H04B7/155
H04W84/06
H04W52/02 130
H04W52/02 111
【請求項の数】6
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-214735(P2012-214735)
(22)【出願日】2012年9月27日
(65)【公開番号】特開2014-72560(P2014-72560A)
(43)【公開日】2014年4月21日
【審査請求日】2015年8月24日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100124154
【弁理士】
【氏名又は名称】下坂 直樹
(72)【発明者】
【氏名】中村 さなえ
【審査官】
後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】
特開平08−340351(JP,A)
【文献】
特開昭59−181733(JP,A)
【文献】
特開2001−326600(JP,A)
【文献】
特開平07−030478(JP,A)
【文献】
特開2005−217548(JP,A)
【文献】
特表2001−522563(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B7/14−7/22
H04W 52/02
H04W 84/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項5】
請求項4に記載の超小型地球局の節電方法であって、
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。
【請求項6】
請求項4又は5に記載の超小型地球局の節電方法であって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2004−1128949号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【課題を解決するための手段】
【0013】
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。
【0014】
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。
【発明の効果】
【0015】
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。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】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。
【
図2】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。
【
図3】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。
【
図4】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。
【
図5】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。
【
図6】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。
【
図7】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。
【
図8】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。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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)。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【符号の説明】
【0048】
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