低軌道周回衛星における インターネット構築に関する研究
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低軌道周回衛星における
インターネット構築に関する研究
政策・メディア研究科２年
山本 聡
[email protected]
背景
インターネットへのNeeds
インターネットにおいて、広域性、同報性、低遅延の通信インフラに対す
る要求
地上携帯電話で世界全体を覆うことはできない
海の上
基地局を置けない場所
問題点
静止軌道衛星をインターネットに用いる
静止軌道のため極地方を覆うことは物理的に不可能
軌道高度が高いため所要EIRPが高く、端末の小型化に限界がある
低軌道衛星をインターネットに用いる
複数衛星を用いるため複雑かつコストが高い
多くのシステムが提案されたがすべてが一度躓くか転んだ
衛星の利点の同報性を生かしていない
静止衛星と低軌道衛星の差異
静止衛星
低軌道衛星
遅延
片方向250ms
片方向5.4ms
(高度780kmの場合)
EIRP
大きい
(地上局は大型)
小さい
(地上局の小型化が期待される)
地表全体を
覆う衛星の数
理論上、３つ
(経済的に低コスト)
数多くの衛星、イリジウム：６６
(経済的に高コスト)
捕捉衛星
変化なし
時刻とともに切り替わる
(端末はハンドオーバを行う)
カバーエリア
極地方はカバーできない 地球全体
既存の低軌道衛星通信システムの
データリンク
地上局
地上端末
ATMなどを用いて
地上局と地上端末をPoint to Pointに
結ぶ方式が主流（数kbps）
本研究の目的
複数の低軌道周回衛星を用いたネットワークに
おいて、ブロードキャスト性、マルチキャスト性を
生かしたネットワークについて検討
物理的な衛星ネットワークは既存のイリジウムな
どのものを利用する前提で、データリンク層を提
案することで、現在のPoint-To-Point型の通信に、
Point-To-Multicastの通信を実現
サービス例
LEOネットワーク上でのSOI-ASIAの授業配信
リアルタイムで多地点での遠隔会議
災害時の緊急放送
前提とするネットワークモデル
イリジウムの場合
軌道数:6
1軌道上あたりの衛星数:11
1地点で衛星が切り替わる
のに要する時間:300s
衛星の移動方向
LEOが地上に向けて送信したデータ
は、カバーエリア内の全ての地上端末が
受信可能
LEOネットワークに対する要求事項
次に接続するLEO
衛星の移動方向
LEO
地上端末は、接続するLEOが切り替わっても
同一のIPアドレスを保持させたい
(通信のセッションを維持するため)
LEO
通信モデルを作成する
ために必要なメッセージの
量を少なくしたい
単一LEOのカバーエリアごとに
ブロードキャストリンクを作成したい
(不要なブロードキャストトラフィックの発生
を抑える)
提案モデル(L3方式)
衛星の移動方向
192.168.0.1
192.168.0.2
ハンドオーバ発生時
個々のLEOはルータとして振舞う
192.168.0.2
192.168.0.3
LEO1
LEO2
LEO2
LEO3
192.168.1.1
192.168.2.1
.1.2 .1.3
.2.2
.1.4 .1.5
192.168.0.3
192.168.0.4
.2.3 .2.4 .2.5
LEO3
LEO4
192.168.3.1
.3.2 .3.3
.3.4 .3.5
LEOのカバーエリアごとに
固有のネットワークプレフィックス
個々の端末は所属するLEOに関係なく
不変のアドレスを持つ
提案モデル(L2方式)
位置情報に応じてブロードキャストリンクを作成
衛星ビームエリアのfootprintを組み合わせてブロード
キャストリンクをカバー
・カバーしたい範囲に
応じて、自由に
ブロードキャストリンク
を作成できる仕組み
・L3方式に比べ、
リンクの柔軟な利用が
可能
評価
ネットワークシミュレータを用いた分析
評価項目
シミュレーションをして、データリンクの設計を行う
シミュレータ上に本機構の導入
今回提案するLEOネットワークモデルの維持に必要なメッセージ
量
端末ハンドオーバ時の遅延、パケットロス率
LEOネットワークにMIPを導入した場合との比較
何が明らかになるか
インターネットに低軌道を導入する場合、提案方式が、既存の低
軌道通信方式よりもどれだけ有効か。
L2方式とL3方式のどちらが有効か。
今後の予定
今後の予定
11月-12月
1月
執筆
想定される成果
提案モデルの検討
シミュレーション
低軌道衛星ネットワーク上で同報型の通信サービス
が可能になる
応用できる範囲
複数のL2を組み合わせて大きなL2を作る仕組み