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SS/TDMA衛星通信方式の開発と実用化

インテルサットVI号衛星

図1 インテルサットVI号衛星

インテルサットVI号衛星のアンテナビーム照射領域

図2 インテルサットVI号衛星のアンテナビーム照射領域

SS/TDMA方式

図3 SS/TDMA方式

 SS/TDMA(Satellite Switched Time Division Multiple Access)は、マルチビーム衛星に適用される高性能なディジタル衛星通信方式である。この方式では、TDMAによる多対地あてバースト伝送に同期させてスポットビームの相互接続を動的に切り換えることで効率的に衛星を運用する。村谷拓郎氏、伊藤泰彦氏、水池健氏の3氏はこの方式における重要課題に順次取り組み、開発の先駆的な役割を果たすと共に、実用化にたゆまぬ貢献を続けて、遂に商用システムを実現した。

 SS/TDMA方式の概念は、既に20年以上前に提案されている。実用化に必要な技術が備わらない当時、三氏らは早くもその有用性に着目し、直ちに検討に着手した。まず、スポットビーム間の通信需要に対して、最も効率的なスイッチ切換パターンを求める解法を世界で初めて開発した。この発表論文は、最も短いパターンで通信需要を収容するための実用的な手段を提供するばかりでなく、理論的に興味深い数学モデルを提案したことから広く注目を集めた。通信工学に加えて応用数学の分野からも、提案アルゴリズムをもとにした論文が次々に発表され、その数は数十を下らない。この分野の礎を築き、今なお参考文献として多々参照されるこの業績は、他に例の少ないものである。

 三氏らは、SS/TDMA方式の必要性能を満たす衛星搭載用マイクロ波スイッチの試作、冗長構成および故障診断の手法、TDMA基準局と衛星スイッチの同期手法の開発と装置試作などを続け、主だった重要課題に対して実用の可能性を他に先駆けて実証している。更に、インテルサットにおいてSS/TDMAシステムの仕様の決定に主導的な役割を果たすと同時にその後の運用に必要となる、運用プランの作成手法の開発に着手し、SS/TDMA方式の特長を最大限に生かす制御アルゴリズムを開発した。衛星中継器への効率的な回線割当と地球局設備の有効利用に配慮したこのアルゴリズムは、バースト信号の構成と伝送タイミングの割当てを決定する上で実用性の高いものである。

 上記の経過の後、三氏の努力により、1989年にインテルサットⅥ衛星へのSS/TDMA用スイッチの搭載が実現された。更に、商用システムの構築においては、三氏らはバーストタイムプランとよばれるバースト構成と送出時刻の割当プランを作成するための実用ソフトウェアの開発を担当した。このソフトウェアは、三氏が提案したスイッチ切換パターンの生成アルゴリズムや回線割当アルゴリズムを採用し、ネットワーク制御の策定機能も有している。その結果、インテルサットⅥ号衛星を用いた商用システムのネットワーク試験が首尾良く行われ、数万回線に及ぶ大規模な実用ネットワークの本格導入に道が開かれた。現在では、このソフトウェアで作成した回線割当プランにより、大西洋地域とインド洋地域においてSS/TDMAネットワークが順調に稼働しており、数十の地球局間に高品質のディジタル通信路を提供している。我が国でも、KDD山口地球局からインド洋SS/TDMAネットワーク経由でヨーロッパ向けディジタル通信回線が設定されている。

 このように、新しい通信方式の開発に世界に先駆けた礎を築くと共に、一貫して要素技術の開発を手掛けて実用化を可能とし、商用システムの実現にも貢献した。

 この技術に対して、電子情報通信学会は、1996年、村谷拓郎氏、伊藤泰彦氏、水池健氏に業績賞を贈った。


文献

[1] Yasuhiko Ito, Yoshiyori Urano, Takuro Muratani, and Masahisa Yamaguchi、Analysis of A Switch Matrix for An SS/TDMA System、1977年、Proceedings of IEEE, Vol.65, No.3, 1977
[2] 伊藤泰彦、村谷拓郎、多ビーム衛星におけるトランスポンダスケジューリング、1979年、電子情報通信学会誌、Vol.J62B, No.4, 1979
[3] Yasuhiki Ito and Takuro Muratni、Transponder Assignment and Scheduling for a Multi-Beam Satellite、1979年、Transaction of IEICE, Vol.J62-B, No.4, 1979
[4] Takeshi Mizuike, Yasuhiko Ito, David J. Kennedy, and Lan N. Nguyen、Burst Scheduling Algorithms for SS/TDMA Systems、1991年、IEEE Transactions on Communication, Vol.39, No.4, 1991
[5] Takeshi Mizuike, Yasuhiko Ito, Lan N. Nguyen, and Eijiro Maeda、Computer-Aided Planning of SS/TDMA Network Operation、1991年、IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.9, No.1. 1991

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キーワード

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