DE112020006138T5

DE112020006138T5 - Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, steuerschaltung, steuermedium und anomalie-erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE112020006138T5
Application number: DE112020006138.8T
Authority: DE
Inventors: Masao OGA; Keijiro Take; Ryo MATSUNAGA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20220312358A1; JPWO2021166239A1; WO2021166239A1; KR102499910B1; JP7023437B2; TW202133645A; KR20220115109A; CN115136573A

Abstract

Eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems, das ein Industrieprotokoll überträgt, umfasst: eine Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung (131), die einen Verzögerungsbetrag innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, misst, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; einen Arbeitsspeicher (123), der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen speichert, die einen durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung (131) gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwert enthalten; eine Variierung-Bewertungseinheit (132), die einen Variierungsbetrag, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen misst und bewertet, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und eine Anomalie-Erfassungseinheit (141), die eine Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem auf Grundlage eines von der Variierung-Bewertungseinheit (132) bereitgestellten Bewertungsergebnisses erfasst.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, eine Steuerschaltung, ein Speichermedium und ein Anomalie-Erfassungsverfahren in einem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk.
Hintergrund
Mobile Kommunikationssysteme der 5. Generation (im Folgenden als 5G bezeichnet) werden im Rahmen des 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standardisiert. Die Nutzung der hohen Zuverlässigkeit und geringen Latenz solcher 5G-Systeme in industriellen Anwendungen wird derzeit geprüft, und die 5G-Systeme sollen zeitempfindliche Kommunikation (TSC) unterstützen, die eine hochpräzise zeitsynchronisierte Kommunikation im industriellen Ethernet (eingetragenes Warenzeichen) oder dergleichen bietet. Um zeitempfindliche Netzwerkprotokolle (TSN) wie IEEE 802.1AS und IEEE 802.1Qbv, die vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) standardisiert sind, zu unterstützen, ohne industrielle Einrichtungen zu beeinträchtigen, die auf eine Kommunikationsumgebung angewiesen sind, die durch drahtgebundene Verbindung wie ein lokales Netzwerk (LAN) in einer Fabrik bereitgestellt wird, ist es notwendig, Steuerinformationen zum Kommunizieren mit den industriellen Einrichtungen zuverlässig zu übertragen sowie eine Übertragungsverzögerung, Fluktuation usw. eines Ethernet-Pakets, das ein Industrieprotokoll für Control-&-Communication-(CC)-Link-IE-(Industrial Ethernet (eingetragenes Warenzeichen))-TSN usw. in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk überträgt, das aufgrund einer Funkwellenumgebung, Bewegung und dergleichen variiert, zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird eine Technik zur Erzielung von hoher Zuverlässigkeit und geringer Latenz eines 5G-Systems, das in einem industriellen Netzwerk eingesetzt werden soll, normiert. Andererseits besteht bei drahtlosen industriellen Netzwerken das Problem, dass die Reproduzierbarkeit solcher drahtloser industriellen Netzwerke gering ist, wenn eine Störung, beispielsweise ein Kommunikationsfehler, auftritt, und es schwierig ist, den Faktor zu analysieren.
Die Patentliteratur 1 offenbart eine Lösung für ein solches Problem. In der Patentliteratur 1 wird eine Technik zur Realisierung eines drahtlosen industriellen Netzwerkes beschrieben. Für die Technik der Patentliteratur 1 ist eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung vorgesehen, die ein 5G-System in eine logische TSN-Brücke in einem industriellen Netzwerk konvertiert. Eine Dienstgüte (QoS), die ein Parameter für Kommunikationsqualität ist, die von einer TSN-Steuereinrichtung, die eine TSN-Brücke, eine Endstation usw. verwaltet, gewährleistet werden sollte, wird in einen Parameter für Kommunikationsqualität des 5G-Systems zur Nutzung konvertiert. Die erforderliche Qualität eines Industrieprotokolls, das TSN nutzt, ist in dem 5G-System gewährleistet.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO2019/166081
Kurzfassung
Technisches Problem
Eine Funkwellenumgebung kann sich aufgrund von Bewegung, Abschirmung oder dergleichen verändern. Wenn eine solche Änderung auftritt, ermöglichen die Historie-Informationen über die industrielle Einrichtung der oben beschriebenen konventionellen Technik, ein Problem zu identifizieren, das während des Betriebs der industriellen Einrichtung auftritt. Leider sind solche Historie-informationen nicht geeignet, um den Faktor eines Problems im Zusammenhang mit Drahtlos-Kommunikation zu analysieren, die Ursache des Problems im Zusammenhang mit der Drahtlos-Kommunikation zu spezifizieren usw.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der obigen Ausführungen gemacht, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, einen Kommunikationsfehler in einem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerkwerk zu erfassen, auf dem ein Industrieprotokoll übertragen wird.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu bewältigen und die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Offenbarung eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems bereit, um ein Industrieprotokoll zu übertragen. Die Schnittstellenkonvertierungseinrichtung umfasst: eine Verzögerungsbetrag-Messungseinheit, um einen Verzögerungsbetrag innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, zu messen, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; eine Speichereinheit, um Verzögerungsbetrag-Historieninformationen einschließlich eines durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwerts zu speichern; eine Variierung-Bewertungseinheit, um einen Variierungsbetrag, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen zu messen, und zu bewerten, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; eine Anomalie-Erfassungseinheit, um eine Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem auf Grundlage eines von der Variierung-Bewertungseinheit bereitgestellten Bewertungsergebnisses zu erfassen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung erzielt eine Wirkung, dass es möglich ist, einen Kommunikationsfehler in einem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk zu erfassen, auf dem ein Industrieprotokoll übertragen wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration eines mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration einer TSN-Brücke eines 5G-Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration einer einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
4 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration einer netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration einer Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6 ist ein Diagramm, das Beispiele für Verkehrsklassen von Übertragungs-Warteschlangen der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Gatter-Steuerungsliste der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Anomalie-Erfassungsprozess während eines Zeitsynchronisationsprozesses darstellt, der durch das 5G-System gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die in einem Arbeitsspeicher der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gespeicherten Verzögerungsbetrag-Historieninformationen darstellt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Variierungsbetrag-Bewertungs-Referenztabelle zeigt, die in dem Arbeitsspeicher der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gespeichert ist.
11 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Basisstation-Wechselvorgang darstellt, der durch das 5G-System gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Variierungsbetrag-Bewertungsprozess in einer Anomalie-Erfassungsfunktion der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
13 ist ein Diagramm, das Beispiele für Verzögerungsbetrag-Messwerte zum Zeitpunkt des Basisstationswechsels in dem 5G-System gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zeitsynchronisationsvorgang und Zeitsynchronisationsgenauigkeit in dem 5G-System gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
15 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Variierungsinformationen-Hinzufügungsvorgang für ein Ethernet-Paket in einem Fall, in dem ein Variierungsbewertungsergebnis innerhalb eines zulässigen Bereichs in dem 5G-System liegt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
16 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für ein einen Variierungsinformationen-Hinzufügungsvorgang für ein Ethernet-Paket in einem Fall, in dem ein Variierungsbewertungsergebnis außerhalb des zulässigen Bereichs in dem 5G-System liegt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Zustandsübergangs in der Anomalie-Erfassungsfunktion der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
18 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration eines Verarbeitungsschaltkreises in einem Fall zeigt, in dem ein Verarbeitungsschaltkreis der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch einen Prozessor und einen Arbeitsspeicher implementiert ist.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verarbeitungsschaltkreis in einem Fall zeigt, in dem der Verarbeitungsschaltkreis der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dedizierter Hardware konfiguriert ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, eine Steuerschaltung, ein Arbeitsspeichermedium und ein Anomalie-Erfassungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt. In der folgenden Beschreibung wird ein mobiles Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk unter der Prämisse beschrieben, dass es sich bei dem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk um ein 5G-System handelt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration eines mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerks 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das mobile Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk 1 ist ein Netzwerk, das TSC unterstützt. Das mobile Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk 1 umfasst ein 5G-System 10, eine TSN-Brücke 20 und TSN-Einrichtungen 21. Das 5G-System 10 ist ein mobiles Kommunikationssystem, das ein Industrieprotokoll überträgt. Das 5G-System 10 umfasst Kommunikationseinrichtungen, die 5G-Drahtlos-Standards entsprechen, und stellt Dienste in dem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk 1 bereit. Die TSN-Einrichtungen 21 sind jeweils eine Kommunikationseinrichtung wie eine TSN-Brücke oder eine Endstation. Die TSN-Brücke 20 ist mit der TSN-Masterzeit synchronisiert, führt Zeitsynchronisation mit den TSN-Einrichtungen 21 über das 5G-System 10 durch und kommuniziert ein Industrieprotokoll und dergleichen.
Es wird eine Konfiguration des 5G-Systems 10 beschrieben. 2 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration einer TSN-Brücke des 5G-Systems 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In den 3GPP-Standards, betrachtet von der TSN-Brücke 20, den TSN-Einrichtungen 21 und dergleichen, die mit dem 5G-System 10 verbunden sind, kann davon ausgegangen werden, dass das 5G-System 10 eine logische TSN-Brücke bildet. Unter den in 1 dargestellten TSN-Einrichtungen 21 wird beispielsweise die einrichtungenseitig angeordnete TSN-Einrichtung 21 als eine Endstation 21a definiert und die netzwerkseitig angeordnete TSN-Einrichtung 21 als eine Endstation 21b definiert. Es sei angemerkt, dass einige der Kommunikationseinrichtungen, die mit dem in 2 dargestellten 5G-System 10 verbunden sind, die Kommunikationseinrichtungen ersetzen, die mit dem in 1 dargestellten 5G-System 10 verbunden sind.
Das 5G-System 10 umfasst eine Mobilstation 30, eine Basisstation 31, Kerneinrichtungen 32 und 33, eine einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtungen 51 und 52. In dem 5G-System 10 wird ein Dienstbereich durch ein von der Basisstation 31 übertragenes Drahtlos-signal 40 definiert, und die Mobilstation 30 in dem Dienstbereich ist über das Drahtlos-Signal 40 mit der Basisstation 31 verbunden.
Die Kerneinrichtung 32 ist eine Einrichtung, die Anrufsteuerung, einen Authentifizierungsprozess und Standortverwaltung der Mobilstation 30 durchführt. Die Kerneinrichtung 32 steuert die Basisstation 31.
Die Kerneinrichtung 33 ist eine Gateway-Einrichtung, die Daten transferiert, wenn die Mobilstation 30 Kommunikation über die Basisstation 31 durchführt. Die Kerneinrichtung 33 führt einen Transferprozess eines Industrieprotokolls in der Kommunikation, die zwischen der Endstation 21a, der TSN-Brücke 20 und der Endstation 21b durchgeführt wird, durch.
Die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 ist eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, die einen Konvertierungsprozess eines TSN-Protokolls zwischen der Endstation 21a und der Mobilstation 30 durchführt und ein Ethernet-Paket weiterleitet, das ein Industrieprotokoll überträgt.
Die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 ist eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, die einen Konvertierungsprozess eines TSN-Protokolls zwischen der TSN-Brücke 20 und der Kerneinrichtung 33 durchführt und ein Ethernet-Paket weiterleitet, das ein Industrieprotokoll überträgt.
Die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 52, die eine Einrichtung zur Steuerung des TSN ist, ist eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung, die Protokollkonvertierung zur Konvertierung von QoS-Einstellungen usw. von einer zeitempfindlichen Netzwerk-zentralisierten Netzwerkkonfiguration (TSNCNC) 60 und einer zeitempfindlichen Netzwerk-zentralisierten Netzwerkbenutzerkonfiguration (TSNCUC) 61 in QoS-Einstellungen für das 5G-System 10 durchführt. Die TSNCNC 60 und die TSNCUC 61 sind für die Benutzereinstellung, die Netzwerkeinstellung usw. zuständig. Darüber hinaus überträgt die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 52 Port-Einstellungsinformationen usw. der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 über ein Drahtlos-Protokoll.
Es sei angemerkt, dass das 5G-System 10 so eingerichtet ist, dass eine Vielzahl von Mobilstationen 30 unter der Steuerung der Basisstation 31 verbunden sein können und eine Vielzahl von Basisstationen 31 unter der Steuerung der Kerneinrichtungen 32 und 33 verbunden sein können. Obwohl in dem Beispiel von 2 jeweils nur eine TSN-Einrichtung 21 mit jeder von einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 verbunden ist, können eine Vielzahl von TSN-Einrichtungen 21 über eine LAN-Verbindung verbunden sein.
Es wird eine Konfiguration der in dem 5G-System 10 enthaltenen einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 umfasst eine externe Schnittstelle 100, eine 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit 110, eine Einrichtung-Verwaltungseinheit 120, eine Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 und eine Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140.
Die externe Schnittstelle 100 ist eine physische Schnittstelle, die über eine registrierte Buchse (RJ) 45 usw. mit der Endstation 21a verbunden ist.
Die 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit 110 umfasst eine Schnittstelle, die mit der Mobilstation 30 verbunden ist. Die 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit 110 kann je nach Konfiguration der Mobilstation 30 über Ethernet, einen universellen seriellen Bus (USB) usw. mit der Mobilstation verbunden sein.
Die Einrichtung-Verwaltungseinheit 120 führt Einstellung, Verwaltung usw. der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 durch. Die Einrichtung-Verwaltungseinheit 120 umfasst eine Verwaltungs-Schnittstelleneinheit 121, eine Energieversorgungseinheit 122, einen Arbeitsspeicher 123, eine Zeit-Verwaltungseinheit 124 und eine Einrichtungsverwaltung-Funktionseinheit 125. Die Verwaltungs-Schnittstelleneinheit 121 kommuniziert mit Steuereinrichtungen wie der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 52, dem TSNCNC 60 und dem TSNCUC 61 und erwirbt beispielsweise Informationen über die Einstellung der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50. Die Energieversorgungseinheit 122 versorgt die einzelnen Komponenten der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 mit Energie. Der Arbeitsspeicher 123 ist eine Speichereinheit, die Einstellungsinformationen wie Einrichtungsparameter für den Betrieb der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und TSN-Protokoll-bezogene Parameter speichert. Die Zeit-Verwaltungseinheit 124 verwaltet Zeitinformationen, die von der Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 erworben werden. Die Einrichtungsverwaltungseinheit 125 verwaltet einen Einrichtungszustand wie einen Betriebszustand der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50.
Die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 führt einen Zeitsynchronisationsprozess nach IEEE 802.1AS durch. Die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 umfasst eine Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131, eine Variierung-Bewertungseinheit 132, eine Nachricht-Verwaltungseinheit 133, eine Kommunikationseinheit 134, Eingabezeit-Erwerbungseinheit 135 und eine Nachricht-Aktualisierungseinheit 136. Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 misst einen Verzögerungsbetrag innerhalb des 5G-Systems 10. Die Variierung-Bewertungseinheit 132 bewertet anhand von Verzögerungsbetrag-Historieninformationen einen Variierungsbetrag des Verzögerungsbetrags innerhalb des 5G-Systems 10. Die Verzögerungsbetrag-Historieninformationen sind vergangener-Verzögerungsbetrag-Messungsinformationen. Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 133 fügt den Verzögerungsbetrag in dem 5G-System 10 zu correctionField einer in dem TSN-Protokoll genutzten Nachricht hinzu. Die vorliegende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die in dem TSN-Protokoll verwendete Nachricht eine SYNC-Nachricht ist. Die SYNC-Nachricht ist ein Zeitsynchronisationssignal. Die Kommunikationseinheit 134 überträgt über die externe Schnittstelle 100 die SYNC-Nachricht mit aktualisierten Zeitinformationen an die Endstation 21a. Zum Zeitpunkt des Empfangs der von der externen TSN-Brücke 20 empfangenen SYNC-Nachricht erwirbt die Eingabezeit-Erwerbungseinheit 135 Zeitinformationen von der Zeit-Verwaltungseinheit 124. Die Zeitinformationen, die die Eingabezeit-Erwerbungseinheit 135 von der Zeit-Verwaltungseinheit 124 erwirbt, ist eine Eingabezeit, die eine Zeit angibt, zu der das 5G-System 10 die SYNC-Nachricht erwirbt. Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 136 fügt die Eingabezeit zu der SYNC-Nachricht hinzu.
Die Zeitteilung-Planungseinheit 140 steuert eine Übertragungszeit jeder in IEEE 802.1Qbv definierten Verkehrsklasse in hochgenauer Synchronisation mit anderen TSN-Einrichtungen 21. Die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 umfasst eine Anomalie-Erfassungseinheit 141, eine Zeitteilung-Planer-Einheit 142 und eine Kommunikationseinheit 143. Unter Verwendung eines Bewertungsergebnisses, das von der Variierung-Bewertungseinheit 132 bereitgestellt wird, bestimmt die Anomalie-Erfassungseinheit 141 ein Risikoniveau jedes von dem 5G-System 10 empfangenen Ethernet-Pakets. Die Zeitteilung-Planer-Einheit 142 steuert eine Übertragungszeit für jede von Verkehrsklassen von Ethernet-Paketen. Die Kommunikationseinheit 143 kommuniziert über Ethernet-Pakete mit der Endstation 21a über die externe Schnittstelle 100.
Es wird eine Konfiguration der in dem 5G-System 10 enthaltenen einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Beispielkonfiguration der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 umfasst externe Schnittstellen 200a und 200b, eine Einrichtung-Verwaltungseinheit 210, eine Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 220 und eine Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230.
Die externe Schnittstelle 200a ist eine physische Schnittstelle, die über die RJ 45 usw. mit der Kerneinrichtung 33 verbunden ist.
Bei der externen Schnittstelle 200b handelt es sich um eine physische Schnittstelle, die über die RJ 45 usw. mit der TSN-Brücke 20 verbunden ist.
Die Einrichtung-Verwaltungseinheit 210 führt Einstellung, Verwaltung usw. der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 durch. Die Einrichtung-Verwaltungseinheit 210 umfasst eine Verwaltungs-Schnittstelleneinheit 211, eine Energieversorgungseinheit 212, einen Arbeitsspeicher 213, eine Zeit-Verwaltungseinheit 214 und eine Einrichtungsverwaltung-Funktionseinheit 215. Die Verwaltungs-Schnittstelleneinheit 211 kommuniziert mit Steuereinrichtungen wie der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 52, der TSNCNC 60 und der TSNCUC 61 und erwirbt beispielsweise Informationen über die Einstellung der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51. Die Energieversorgungseinheit 212 versorgt die einzelnen Komponenten der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 mit Energie. Der Arbeitsspeicher 213 ist eine Speichereinheit, die Einstellungsinformationen wie Einrichtungsparameter für den Betrieb der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 und TSN-Protokoll-bezogene Parameter speichert. Die Zeit-Verwaltungseinheit 214 verwaltet Zeitinformationen, die von der Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 220 erworben werden. Die Einrichtungsverwaltung-Funktionseinheit 215 verwaltet einen Einrichtungszustand als einen Betriebszustand der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51.
Die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 220 führt einen Zeitsynchronisationsprozess nach IEEE 802.1AS durch. Die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 220 umfasst eine Kommunikationseinheit 221, eine Eingabezeit-Erwerbungseinheit 222, eine Nachricht-Aktualisierungseinheit 223, eine Kommunikationseinheit 224, eine Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 225, eine Variierung-Bewertungseinheit 226 und eine Nachricht-Aktualisierungseinheit 227. Unter Verwendung des TSN-Protokolls kommuniziert die Kommunikationseinheit 221 über die externe Schnittstelle 200b mit der TSN-Brücke 20. Zu einem Zeitpunkt des Empfangs der SYNC-Nachricht erwirbt die Eingabezeit-Erwerbungseinheit 222 Zeitinformationen von der Zeit-Verwaltungseinheit 214. Die Zeitinformationen, die die Eingabezeit-Erwerbungseinheit 222 von der Zeit-Verwaltungseinheit 214 erwirbt, ist eine Eingabezeit, die eine Zeit angibt, zu der das 5G-System 10 die SYNC-Nachricht erwirbt. Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 223 fügt die Eingabezeit zu der SYNC-Nachricht hinzu. Die Kommunikationseinheit 224 überträgt über die externe Schnittstelle 200a die aktualisierte SYNC-Nachricht an die Kerneinrichtung 33. Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 225 misst einen Verzögerungsbetrag innerhalb des 5G-Systems 10. Die Variierung-Bewertungseinheit 226 bewertet einen Variierungsbetrag des Verzögerungsbetrags innerhalb des 5G-Systems 10 anhand von Verzögerungsbetrag-Historieninformationen, die vergangener-Verzögerungsbetrag-Messungsinformationen sind. Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 227 fügt den Verzögerungsbetrag in dem 5G-System 10 zu correctionField einer in dem TSN-Protokoll genutzten Nachricht hinzu. Die vorliegende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die in dem TSN-Protokoll genutzte Nachricht die SYNC-Nachricht ist. Die Kommunikationseinheit 221 überträgt ferner über die externe Schnittstelle 200b die SYNC-Nachricht mit aktualisierten Zeitinformationen an die TSN-Brücke 20.
Die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 steuert eine Übertragungszeit jeder in IEEE 802.1Qbv definierten Verkehrsklasse in hochgenauer Synchronisation mit anderen TSN-Einrichtungen 21. Die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 umfasst eine Kommunikationseinheit 231, eine Zeitteilung-Planer-Einheit 232, eine Anomalie-Erfassungseinheit 233 und eine Kommunikationseinheit 234. Die Kommunikationseinheit 231 kommuniziert über Ethernet-Pakete mit der TSN-Brücke 20 über die externe Schnittstelle 200b. Die Zeitteilung-Planer-Einheit 232 steuert eine Übertragungszeit für jede von Verkehrsklassen von Ethernet-Paketen. Unter Verwendung eines Bewertungsergebnisses, das von der Variierung-Bewertungseinheit 226 bereitgestellt wird, bestimmt die Anomalie-Erfassungseinheit 233 ein Risikoniveau jedes von dem 5G-System 10 empfangenen Ethernet-Pakets. Mit Hilfe von Ethernet-Paketen führt die Kommunikationseinheit 234 Kommunikation über die externe Schnittstelle 200a durch.
Es werden Konfigurationen der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 beschrieben. Die Konfigurationen der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 sind einander ähnlich. Beispielhaft wird daher die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 beschrieben.
5 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 umfasst Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h, Übertragungs-Auswahlalgorithmen 420a bis 420h, Übertragungsgatter 430a bis 430h, eine Übertragungs-Auswahl-Funktionseinheit 440, eine Gattersteuerliste 450 und eine Anomalieerfassungs-Funktionseinheit 460. Die Anomalieerfassungs-Funktionseinheit 460 entspricht der in 3 dargestellten Anomalie-Erfassungseinheit 141. Die Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h, die Übertragungs-Auswahlalgorithmen 420a bis 420h, die Übertragungsgatter 430a bis 430h und die Gatter-Steuerungsliste 450 entsprechen der in 3 dargestellten Zeitteilung-Planer-Einheit 142. Die Übertragungs-Auswahl-Funktionseinheit 440 entspricht der in 3 dargestellten Kommunikationseinheit 143.
Die Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h sind Übertragungs-Warteschlangen, die Verkehrsklassen entsprechen, von denen jede eine Priorität angibt, die einem Prioritätscodepunkt (PCP) zugeordnet ist, der in IEEE 802.1p definiert und in 6 beschrieben ist, um eine Funktion zur Steuerung einer Übertragungszeit jeder Verkehrsklasse in dem Prozess der Übertragung einer Ethernet-Paketübertragung von dem 5G-System 10 zu der Endstation 21a, die die externe TSN-Einrichtung 21 ist, bereitzustellen.
6 ist ein Diagramm, das Beispiele von Verkehrsklassen 470 von Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Übertragungs-Warteschlange 410a entspricht Verkehrsklasse TC#0, die Übertragungs-Warteschlange 410b entspricht Verkehrsklasse TC#1, die Übertragungs-Warteschlange 410c entspricht Verkehrsklasse TC#2 und die Übertragungs-Warteschlange 410d entspricht Verkehrsklasse TC#3. Darüber hinaus entspricht die Übertragungs-Warteschlange 410e Verkehrsklasse TC#4, die Übertragungs-Warteschlange 410f entspricht Verkehrsklasse TC#5, die Übertragungs-Warteschlange 410g entspricht Verkehrsklasse TC#6 und die Übertragungs-Warteschlange 410h entspricht Verkehrsklasse TC#7. 5 und 6 zeigen, dass die Übertragungs-Warteschlange 410a von Verkehrsklasse TC#0 die niedrigste Priorität hat, je größer die Nummer der Verkehrsklasse ist, desto höher die Priorität ist, und die Übertragungs-Warteschlange 410h von Verkehrsklasse TC#7 die höchste Priorität hat. In 6 sind eingestellte Werte jeweils Informationen, die eine Entsprechende von Verkehrsklassen identifizieren können.
Die Übertragung-Auswahlalgorithmen 420a bis 420h bestimmen, ob in den entsprechenden Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h gespeicherte Daten übertragen werden können.
Die Übertragungsgatter 430a bis 430h steuern jeweils „Auf“ und „Zu“ des Gatters auf Grundlage der in der Gatter-Steuerungsliste 450 spezifizierten Zeit und der von dem Entsprechenden der Übertragung-Auswahlalgorithmen 420a bis 420h gelieferten Informationen, ob die Entsprechende der Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h übertragen werden kann.
Die Übertragungs-Auswahl-Funktionseinheit 440 überträgt Daten, die die Übertragungsgatter 430a bis 430h passiert haben, an eine externe Einrichtung.
Die Anomalieerfassungs-Funktionseinheit 460 bestimmt ein Risikoniveau jedes von in die Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h eingegebenen Ethernet-Pakete anhand eines Bewertungsergebnisses, das von der Variierung-Bewertungseinheit 132 der Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 bereitgestellt wird.
Die Gatter-Steuerungsliste 450 definiert „Auf“ und „Zu“ der Übertragungsgatter 430a bis 430h. 7 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration der Gatter-Steuerungsliste 450 der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 7 dargestellt, sind in der Gatter-Steuerungsliste 450 Übertragungsgatterzustände 452 registriert. In den Übertragungsgatterzuständen 452 werden für jeden Zeitpunkt 451 „Auf“, d. h. eine Zeitzone, in der jedes Übertragungsgatter Übertragung durchführen kann, und „Zu“, d. h. eine Zeitzone, in der jedes Übertragungsgatter Übertragung nicht durchführen kann, definiert.
Das 5G-System 10 kann stabile Prioritätssteuerung bewirken durch Zulassen von hochpräziser Zeitsynchronisation zwischen der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50, der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 und der TSN-Brücke 20 und durch Synchronisieren der Übertragungszeiten der Verkehrsklassen der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und die der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51. Es sei angemerkt, dass, obwohl der Verzögerungsbetrag innerhalb des 5G-Systems 10 variiert, es möglich ist, synchronisierte-Zeit-Teilungsplanung auch über das 5G-System 10 durchzuführen, indem ein durch die QoS-Steuerung des 5G-Systems 10 garantierter maximaler Verzögerungsbetrag als ein Offset hinzugefügt wird.
Als nächstes wird ein Variierung-Bewertungsvorgang beschrieben, mit dem eine Anomalie in der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 in einem von der TSN-Brücke 20 gestarteten, mit der Masterzeit synchronisierten Zeitsynchronisationsprozess des TSN-Protokolls erfasst wird. 8 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Anomalie-Erfassungsprozess während eines Zeitsynchronisationsprozesses, der durch das 5G-System 10 durchgeführt wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Wenn es an der Zeit ist, einen periodischen Zeitsynchronisationsprozess zu starten, stellt die TSN-Brücke 20 in einer SYNC-Nachricht Zeitinformationen und correctionField für die Akkumulation jeder Pfadverzögerung ein. Die SYNC-Nachricht ist ein gPTP-Paket (Generalized Precision Time Protocol). Die TSN-Brücke 20 überträgt die SYNC-Nachricht an die TSN-Einrichtung 21, wie z. B. die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 (Schritt ST100). Zu diesem Zeitpunkt startet die TSN-Brücke 20 einen periodischen Zeitgeber, der eine Periode des Zeitsynchronisationsprozesses misst, um die SYNC-Nachricht das nächste Mal zu übertragen (Schritt ST101).
In der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51, die die SYNC-Nachricht empfangen hat, erwirbt die Eingabezeit-Erwerbungseinheit 222 eine Eingabezeit TSi von der Zeit-Verwaltungseinheit 214. Doe Eingabezeit TSi ist eine Zeit, zu der die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 die SYNC-Nachricht empfangen hat. Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 223 fügt die Eingabezeit TSi in das Suffixfeld der SYNC-Nachricht ein (Schritt ST102). Die Kommunikationseinheit 224 überträgt an die Kerneinrichtung 33 die durch die Nachricht-Aktualisierungseinheit 223 aktualisierte SYNC-Nachricht (Schritt ST103). Als ein Ergebnis erreicht die SYNC-Nachricht die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 über die Basisstation 31 und die Mobilstation 30. Im Anschluss an den SYNC-Nachricht-Prozess misst die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 eine Pfadverzögerung zwischen der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 und der TSN-Brücke 20 (Schritt ST104). Konkret überträgt die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 eine Pdelay_Req-Nachricht, bei der es sich um ein gPTP-Paket handelt, an die TSN-Brücke 20 und empfängt eine Pdelay_Resp-Nachricht, bei der es sich um ein gPTP-Paket von der TSN-Brücke 20 handelt.
In der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50, die die SYNC-Nachricht empfangen hat, erwirbt die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 eine Ausgabezeit TSe von der Zeit-Verwaltungseinheit 124 (Schritt ST105). Die Ausgabezeit TSe gibt eine Zeit an, zu der die SYNC-Nachricht von dem 5G-System 10 ausgegeben wird. Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 misst einen Verzögerungsbetrag innerhalb des 5G-Systems 10 aus einer Differenz zwischen der Ausgabezeit TSe und der Eingabezeit TSi, die in dem Suffixfeld der SYNC-Nachricht eingestellt ist (Schritt ST106). Wie oben beschrieben, misst die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 den Verzögerungsbetrag innerhalb des 5G-Systems 10 aus der Differenz zwischen der Eingabezeit, zu der das 5G-System 10 das periodisch übertragene Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und der Ausgabezeit, zu der das 5G-System 10 das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist. Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 speichert Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600, einschließlich eines Verzögerungsbetrag-Messwerts, in Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 in dem Arbeitsspeicher 123. Der Arbeitsspeicher 123 speichert die Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 einschließlich des von der Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwerts.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die in dem Arbeitsspeicher 123 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gespeicherten Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 umfassen Kennungen 601 der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600, die von der Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gespeichert werden, Verzögerungsbetrag-Messwerte 602, die von der Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gemessen werden, und einen Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603, der durch einen gleitenden Durchschnittsprozess der Verzögerungsbetrag-Messwerte 602 berechnet wird. Die hier beschriebenen Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 basieren auf der Annahme, dass die Kennung 601 mit einer kleineren Zahl einem älteren Verzögerungsbetrag-Messwert entspricht. In einem Fall, in dem die Anzahl von Registrierungen eine maximale Anzahl, d.h. N, in dem Beispiel von 9 überschreitet, löscht die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 die mit Nr. 0 bezeichneten Informationen und reduziert dann jede der Zahlen, die andere Informationen bezeichnen, um eins. Als ein Verfahren zur Berechnung des Verzögerungsbetrag-Referenzwerts 603 kann die Verzögerungswert-Messungseinheit 131 zusätzlich zu dem gleitenden Durchschnittswertprozess eine Gewichtung zu jedem Verzögerungsbetrag-Messwert hinzufügen oder die Anzahl der zu mittelnden Proben begrenzen. Alternativ kann die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 als den Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603 den schlechtesten Wert der Verzögerungsbetrag-Messwerte nutzen, die in den Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 registriert sind.
Die Variierung-Bewertungseinheit 132 erwirbt den Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603 der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 aus dem Arbeitsspeicher 123 und misst einen Abweichungsbetrag eines Verzögerungsbetrag-Messwerts aus einer Differenz zwischen dem Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603 und dem durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwert (Schritt ST107). Die Variierung-Bewertungseinheit 132 führt Variierungsbetrag-Bewertung durch, unter Verwendung des gemessenen Variierungsbetrags und eines Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613 einer Variierung-Bewertungs-Referenztabelle 610, die einen zulässigen Variierungsbetrag für jede Verkehrsklasse definiert (Schritt ST108). Die Variierung-Bewertungseinheit 132 bestimmt die Möglichkeit des Auftretens eines unerwarteten anormalen Prozesses aus dem Variierungsbetrag des Verzögerungsbetrags innerhalb des 5G-Systems 10. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Variierungsbetrag-Bewertungs-Referenztabelle 610 zeigt, die in dem Arbeitsspeicher 123 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gespeichert ist. Die Variierungsbetrag-Bewertungs-Referenztabelle 610 enthält Übertragungs-Warteschlangennummern 611, Verkehrsklassen 612 und Variierung-Bewertungs-Referenzwerte 613. Die Übertragungs-Warteschlangennummern 611 entsprechen den von der Zeitteilung-Planer-Einheit 142 gehaltenen Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h. Die Verkehrsklassen 612 entsprechen den Übertragungs-Warteschlangen 410a bis 410h eins-zu-eins. Die Variierung-Bewertungs-Referenzwerte 613 dienen jeweils als ein Referenzwert zur Bestimmung, ob ein Variierungsbetrag zulässig ist. Wie oben beschrieben, misst die Variierung-Bewertungseinheit 132 den Variierungsbetrag, der eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags anzeigt, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600, und bewertet, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
Die Nachricht-Aktualisierungseinheit 133 fügt den durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gemessenen Verzögerungsbetrag zu correctionField der SYNC-Nachricht hinzu (Schritt ST109) und löscht das durch die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 hinzugefügte Suffixfeld (Schritt ST110). Die Kommunikationseinheit 134 transferiert die SYNC-Nachricht an die Endstation 21a (Schritt ST111).
Wenn die SYNC-Nachricht empfangen wird, führt die Endstation 21a einen Vorgang des Messens einer Pfadverzögerung zwischen der Endstation 21a und der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 durch (Schritt ST112). Konkret überträgt die Endstation 21a eine Pdelay_Req-Nachricht, bei der es sich um ein gPTP-Paket handelt, an die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und empfängt eine Pdelay_Resp-Nachricht, bei der es sich um ein gPTP-Paket handelt, von der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50. Danach, wenn es an der Zeit ist, den nächsten periodischen Zeitsynchronisationsprozess zu starten, den die TSN-Brücke 20 mit dem periodischen Zeitgeber in Schritt ST101 einstellt, wird der obige Vorgang wiederholt (Schritt ST113).
Als Nächstes wird ein Basisstation-Wechselvorgang beschrieben, das ein Beispiel für einen Faktor der Variierung des Verzögerungsbetrags zu einem Zeitpunkt der Verzögerungsgarantie durch eine QoS in dem 5G-System 10 ist. 11 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Basisstation-Wechselvorgang, durchgeführt durch das 5G-System 10, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die vorliegende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass das TSN-Protokoll und ein Ethernet-Datenfluss zwischen dem 5G-System 10, der TSN-Brücke 20 und der Endstation 21a eingerichtet sind (Schritt ST200).
Wenn eine Verschlechterung der Kommunikationsqualität des Drahtlos-Signals 40 erfasst wird, das von einer Quell-Basisstation 31a übertragen wird (Schritt ST201), überträgt die Mobilstation 30 einen Messbericht, der die Quell-Basisstation 31a über die Verschlechterung der Kommunikationsqualität benachrichtigt, und eine Ziel-Basisstation 31b, die die Mobilstation 30 ebenfalls durch Messung umliegender Zellen erfasst (Schritt ST202). Die Quell-Basisstation 31a ist eine Basisstation, von der sich die Mobilstation 30 weg bewegt. Die Zielbasisstation ist eine Basisstation 31b, zu der sich die Mobilstation 30 hin bewegt.
Wenn der Messbericht von der Mobilstation 30 empfangen wird, führt die Quell-Basisstation 31a Basisstation-Wechselbestimmung durch (Schritt ST203). Die Quell-Basisstation 31a, die bestimmt hat, einen Basisstationswechsel durchzuführen, überträgt eine Übergabeanforderung an die Ziel-Basisstation 31b (Schritt ST204).
Wenn die Übergabeanforderung von der Quell-Basisstation 31a empfangen wird, überträgt die Ziel-Basisstation 31b als eine Antwort eine Übergabeanforderungsbestätigung an die Quell-Basisstation 31a, in einem Fall, in dem der Basisstationswechsel akzeptabel ist (Schritt ST205).
Wenn frühzeitige Vorbereitung für den Basisstationswechsel abgeschlossen ist, überträgt die Quell-Basisstation 31a an die Mobilstation 30 RRC-Rekonfigurierung, die den Beginn des Basisstationswechsels anzeigt (Schritt ST206). Die Quell-Basisstation 31a stoppt Datenkommunikation mit der Mobilstation 30 und transferiert als SN-Statustransfer Informationen wie eine Sequenznummer des Paketdatenkonvergenzprotokolls (PDCP) an die Ziel-Basisstation 31b (Schritt ST207). Außerdem startet die Quell-Basisstation 31a Datentransfer, d. h. startet Transferieren der dort gespeicherten und an die Mobilstation 30 adressierten Daten an die Ziel-Basisstation 31b (Schritt ST208). Danach werden in dem 5G-System 10 die an die Mobilstation 30 adressierten Daten, die von der Kerneinrichtung 33 empfangen wurden, über die Quell-Basisstation 31a an die Ziel-Basisstation 31b transferiert, so dass die Ziel-Basisstation 31b Puffern der Daten durchführt (Schritte ST209 bis ST210).
Nach Abschluss von Resynchronisierung mit dem von der Ziel-Basisstation 31b übertragenen Drahtlos-Signal 40 überträgt die Mobilstation 30 als eine Antwort eine RRC-Rekonfigurierungs-Abschluss-Nachricht an die Ziel-Basisstation 31b (Schritt ST211).
Wenn die Rekonfigurierungs-Abschluss-Nachricht von der Mobilstation 30 empfangen wird, erkennt die Ziel-Basisstation 31b den Abschluss des Basisstationswechsels für die Mobilstation 30 und nimmt Kommunikation der darin gespeicherten und an die Mobilstation 30 adressierten Daten wieder auf (Schritt ST212).
Wenn der Abschluss des Basisstationswechsels von der Ziel-Basisstation 31b empfangen wird (Schritt ST213), fügt die Kerneinrichtung 33 eine Endmarkierung zu finalen Daten hinzu, die an die Quell-Basisstation 31a zu übertragen sind, um ein Übertragungsziel der an die Mobilstation 30 adressierten Daten von der Quell-Basisstation 31a zu der Ziel-Basisstation 31b zu ändern (Schritt ST214). Die Kerneinrichtung 33 überträgt an die Ziel-Basisstation 31b Pfadwechselanforderungsbestätigung (Path Switch Request Ack), angebend den Abschluss des Wechsels auf den Kommunikationspfad zwischen der Ziel-Basisstation 31b und der Kerneinrichtung 33 (Schritt ST215).
Wenn der Abschluss des Wechsels des Kommunikationspfads mit der Kerneinrichtung 33 erkannt wird, benachrichtigt die Ziel-Basisstation 31b die Quell-Basisstation 31a darüber, dass alle Basisstation-Wechselprozesse für die Mobilstation 30 abgeschlossen sind (Schritt ST216), wodurch ein neuer Ethernet-Datenfluss aufgebaut wird (Schritt ST217).
Wie oben beschrieben, erfordert der Basisstationswechsel in dem 5G-System 10, die den Prozess der Ethernet-Datentransfer zwischen den Basisstationen 31 und den Resynchronisierungsprozess durch die Mobilstation 30 umfasst, Unterbrechung von Datenübertragung an die Mobilstation während dieser Prozesse. Die Zeit, in der die Datenübertragung unterbrochen wird, führt zu einer Variation des Verzögerungsbetrags. Da die Zeitsynchronisationsfunktion in dem vorliegenden System die Zeitinformationen unter Berücksichtigung des Verzögerungsbetrags innerhalb des 5G-Systems 10 aktualisiert, wird die Zeitgenauigkeit nicht verschlechtert. Die Ankunft eines Ethernet-Pakets verzögert sich jedoch gegenüber den Zeitinformationen in der Gatter-Steuerungsliste 450, die für einen im Voraus konzipierten Zeitteilung-Planungsprozess genutzt wird, und eine solche Verzögerung bei der Ankunft wirkt sich auf die Periode eines Steuerungszeitraums des Industrieprotokolls aus.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Variierungsbetrag-Bewertungsprozess in einer Anomalie-Erfassungsfunktion der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 12 veranschaulicht den Inhalt eines Prozesses, der durch die Anomalie-Erfassungseinheit 141 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 durchgeführt wird.
Falls die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 keine SYNC-Nachricht, die ein gPTP-Paket ist, von der 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit 110 empfangen hat (Schritt S100: Nein), wartet die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130, bis die SYNC-Nachricht empfangen wird. Falls die Zeitsynchronisation-Funktionseinheit 130 die SYNC-Nachricht empfangen hat (Schritt S100: Ja), erwirbt die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 die im Suffixfeld der SYNC-Nachricht festgelegte Eingabezeit TSi (Schritt S101). Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 erwirbt die Ausgabezeit TSe von der Zeit-Verwaltungseinheit 124 an die Endstation 21a (Schritt S102). Die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 misst einen Verzögerungsbetrag dT_new innerhalb des 5G-Systems 10 aus einer Differenz zwischen der erworbenen Eingabezeit TSi und der erworbenen Ausgabezeit TSe (Schritt S103).
Die Variierung-Bewertungseinheit 132 erwirbt den Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603 der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 und erwirbt den Variierung-Bewertungs-Referenzwert 613 der Variierungsbetrag-Bewertungs-Referenztabelle 610 aus dem Arbeitsspeicher 123 (Schritt S104). Die Variierung-Bewertungseinheit 132 misst einen Variierungsbetrag eines Verzögerungsbetrag-Messwerts aus einer Differenz zwischen dem Verzögerungsbetrag-Referenzwert 603 und dem durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131 gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwert (Schritt S105). Die Variierung-Bewertungseinheit 132 bewertet auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt (Schritt S106). Wie in 10 dargestellt, variiert der zulässige Bereich auf Grundlage des Veriierung-Bewertungs-Referenzwerts 613 für die in Abhängigkeit von den Verkehrsklassen. Falls der Variierungsbetrag innerhalb des zulässigen Bereichs auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613 liegt (Schritt S106: Ja), registriert die Variierung-Bewertungseinheit 132 den Verzögerungsbetrag dT_new in den Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 (Schritt S107). Falls der Variierungsbetrag außerhalb des zulässigen Bereichs auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613 liegt (Schritt S106: Nein) liegt, benachrichtigt die Variierung-Bewertungseinheit 132 die Anomalie-Erfassungseinheit 141 darüber, dass der Variierungsbetrag außerhalb des zulässigen Bereichs auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613 liegt. Die Anomalie-Erfassungseinheit 141 führt einen Anomalie-Erfassungsprozess durch (Schritt S108). Konkret, um die Ursache eines problematischen Ereignisses im Zusammenhang mit Drahtlos-Kommunikation zu identifizieren, führt die Anomalie-Erfassungseinheit 141 als den Anomalie-Erfassungsprozess einen Prozess durch, bei dem in dem Arbeitsspeicher 123 eine Übertragungs-Warteschlangennummer und eine Verkehrsklasse, in der eine Anomalie erfasst wurde, die Zeit, zu der die Anomalie erfasst wurde, die Zeit, zu der die Anomalie beseitigt wurde, und die während dieser Periode übermittelten Ethernet-Paketdaten gespeichert werden. Wie oben beschrieben, erfasst die Anomalie-Erfassungseinheit 141 eine Kommunikationsanomalie in dem 5G-System 10 auf Grundlage des von der Variierung-Bewertungseinheit 132 bereitgestellten Bewertungsergebnisses. Danach registriert die Variierung-Bewertungseinheit 132 den Verzögerungsbetrag dT_new in den Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600 (Schritt S107).
13 ist ein Diagramm, das Beispiele für Verzögerungsbetrag-Messwerte zu einer Zeit des Basisstationswechsels in dem 5G-System 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 13 ergänzt den Einfluss des in 11 beschriebenen Basisstationswechsels auf den Verzögerungsbetrag. In 13 stellt die horizontale Achse die Zeit dar und die vertikale Achse stellt einen Verzögerungsbetrag-Messwert dar. In 13 zeigt ein Messwert 602a einen Messwert an, dessen Bewertungsergebnis des Variierungsbetrags innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, in Bezug auf den zulässigen Bereich, auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwert 613. Darüber hinaus zeigt ein Messwert 602b einen Messwert an, dessen Bewertungsergebnis des Variierungsbetrags außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, auf Grundlage des Variierung-Bewertungs-Referenzwerts 613. Die Variierung der Verzögerungsbetrag-Messwerte nimmt in einem Abschnitt 620 zu, weil der Basisstation-Wechselprozess, der die Unterbrechung der Datenübertragung während des Datentransferprozesses zwischen den Basisstationen 31 und den Resynchronisierungsprozess durch die Mobilstation 30 erfordert, in dem Abschnitt 620 ausgeführt wird. Daher wird die Ankunft eines Ethernet-Pakets relativ zu den Zeitinformationen in der Gatter-Steuerungsliste 450 verzögert, die für den im Voraus konzipierten Zeitteilung-Planungsprozess genutzt wird.
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zeitsynchronisationsvorgang und Zeitsynchronisationsgenauigkeit in dem 5G-System 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Um einen Zeitsynchronisationsprozess zu starten, überträgt die TSN-Brücke 20 eine SYNC-Nachricht an die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und die Endstation 21a über die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 (Schritt ST300). Die TSN-Brücke 20 startet einen periodischen Zeitgeber, der eine Periode des Zeitsynchronisationsprozesses für die nächste Übertragung der SYNC-Nachricht misst (Schritt ST301). Die TSN-Brücke 20 wiederholt den obigen Prozess. Die TSN-Brücke 20 kann die Periode des durch den periodischen Zeitgeber gemessenen Zeitsynchronisationsprozesses ändern und die Zeitsynchronisationsgenauigkeit verbessern, indem eine kürzere Periode des periodischen Zeitgebers kurz eingestellt wird. Das heißt, dass die Einstellung einer kürzeren Periode für den periodischen Zeitgeber auch die Möglichkeit erhöht, Anomalie-Erfassung durchzuführen, was zur Verbesserung der Anomalie-Erfassungsgenauigkeit beiträgt. Andererseits erhöht die Einstellung einer solchen kürzeren Periode die Anzahl der SYNC-Nachrichten für die Zeitsynchronisation, wodurch die Verarbeitungslast der TSN-Brücke 20 steigt und das Übertragungsband in dem 5G-System 10 ebenfalls komprimiert wird. Aus diesem Grund kann das mobile Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk 1 die Periode des periodischen Zeitgebers mit einem Kompromiss zwischen der erforderlichen Zeitsynchronisationsgenauigkeit und der Anzahl der Zeitsynchronisationssignale (ST302 bis ST303) einstellen.
15 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für ein einen Variierungsinformationen-Hinzufügungsvorgang für ein Ethernet-Paket in einem Fall, in dem ein Variierung-Bewertungsergebnis innerhalb eines zulässigen Bereichs in dem 5G-System 10 liegt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der in 12 dargestellte Anomalie-Erfassungsprozess beinhaltet das Arbeitsspeichern der erfassten Informationen in dem Arbeitsspeicher 123. Hier wird ein Verfahren beschrieben, bei dem erfasste-Variierung-Informationen nach außen gemeldet werden. Die TSN-Brücke 20 überträgt ein Ethernet-Paket an die Endstation 21a (Schritt ST400). Zu diesem Zeitpunkt wird das Ethernet-Paket auf dem Abschnitt von der Kerneinrichtung 33 zu der Mobilstation 30 durch das Drahtlos-Protokoll gekapselt (Schritt ST401). In einem Fall, in dem das Variierungsbewertungsergebnis innerhalb des zulässigen Bereichs (Schritt ST402) liegt, bestimmt die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50, ob dem Ethernet-Paket Variierungsinformationen hinzugefügt werden sollen (Schritt ST403). In dem vorliegenden Fall liegt das Variierungsbewertungsergebnis innerhalb des zulässigen Bereichs, der einen Anomalie-Erfassungszustand nicht bereitstellt. Aus diesem Grund führt die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 nicht das Hinzufügen der Variierungsinformationen durch, sondern einen Prozess des Übertragens des Ethernet-Pakets auf Grundlage der Übertragungszeit der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 (Schritt ST404).
16 ist ein Sequenzdiagramm, das ein Beispiel für einen Variierungsinformationen-Hinzufügungsvorgang für ein Ethernet-Paket in einem Fall, in dem ein Variierungsbewertungsergebnis außerhalb des zulässigen Bereichs in dem 5G-System 10 liegt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die TSN-Brücke 20 überträgt ein Ethernet-Paket an die Endstation 21a (Schritt ST500). Zu diesem Zeitpunkt wird das Ethernet-Paket auf dem Abschnitt von der Kerneinrichtung 33 zu der Mobilstation 30 durch das Drahtlos-Protokoll gekapselt (Schritt ST501). In einem Fall, in dem das Variierungsbewertungsergebnis außerhalb des zulässigen Bereichs (Schritt ST502) liegt, bestimmt die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50, ob dem Ethernet-Paket Variierungsinformationen hinzugefügt werden sollen (Schritt ST503). In dem vorliegenden Fall liegt das Variierungsbewertungsergebnis innerhalb des zulässigen Bereichs, welches einen Anomalie-Erfassungszustand bereitstellt. Aus diesem Grund fügt die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 Zuverlässigkeitsniveauinformationen zu dem Ethernet-Paket hinzu und führt einen Prozess des Übertragens des Ethernet-Pakets auf Grundlage der Übertragungszeit der Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 durch (Schritt ST504). Konkret fügt die Nachricht-Aktualisierungseinheit 133 in der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 dem nach außen zu übertragenden Ethernet-Paket Informationen über die von der Anomalie-Erfassungseinheit 141 erfasste Kommunikationsanomalie hinzu. Die Kommunikationseinheit 134 überträgt das Ethernet-Paket, dem die Informationen über die Kommunikationsanomalie hinzugefügt wurden.
Die Endstation 21a empfängt das Ethernet-Paket und prüft die Zuverlässigkeitsniveauinformationen, so dass die Endstation 21a erkennen kann, dass das Ethernet-Paket unter einem für die Drahtlos-Kommunikation spezifischen Einfluss steht. Zudem, in einem Fall, in dem eine Anomalie erfasst wird, speichert die Endstation 21a das Ethernet-Paket in einem Protokoll und erleichtert so die Identifizierung eines Faktors in einer späteren Phase. Die Zuverlässigkeitsniveauinformationen können einem Ethernet-Header, einem Internet-Protokoll-(IP)-Header oder dergleichen als ein Options-Header eines neu bereitgestellten Protokolls oder eines bestehenden Protokolls hinzugefügt werden oder können durch Setzen eines Flags in einem bestimmten Bereich von jeder einzelnen Header-Information ausgedrückt sein. Darüber hinaus kann die Zuverlässigkeit bezüglich der Zuverlässigkeitsniveauinformationen nicht nur durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer erfassten Anomalie ausgedrückt sein, sondern auch durch die Bereitstellung einer Vielzahl von Phasen in Abhängigkeit von einem Variierungsbetrag.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Zustandsübergang in der Anomalie-Erfassungsfunktion der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Anomalie-Erfassungseinheit 141 hält den Zustandsübergang 700. In Bezug auf den Zustandsübergang 700 hat die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 einen normalen Zustand 701, in dem ein Variierungsbetrag innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, und einen anomalen Zustand 702, in dem ein Variierungsbetrag außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 führt Zustandsübergang 703 oder Zustandsübergang 704 gemäß einem durch den Variierungsbetrag bereitgestellten Bewertungsergebnis durch. Der Übergang von dem anomalen Zustand 702 in den normalen Zustand 701 wird durch Ereignisse ausgelöst, zu denen ohne Einschränkung darauf die Wiederherstellung des Bewertungsergebnisses des Variierungsbetrags in den zulässigen Bereich oder der Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Übergang in den anomalen Zustand 702 gehören. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Auslöser für den Übergang von dem anomalen Zustand 702 in den normalen Zustand 701 nicht spezifiziert.
Es wurde das Anomalie-Erfassungsverfahren beschrieben, das durch die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 durchgeführt wird. In einem Fall, in dem die TSN-Brücke auf der Einrichtungsseite vorhanden ist, führt die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 ähnliche Prozesse wie in dem oben beschriebenen Verfahren durch.
Als nächstes wird eine Hardware-Konfiguration der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 beschrieben. In der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 sind die externe Schnittstelle 100 und die 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit 110 externe Schnittstellen. Die Einrichtungsverwaltungseinheit 120, die Zeitsynchronisations-Funktionseinheit 130 und die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 140 sind durch Verarbeitungsschaltkreise implementiert. Der Verarbeitungsschaltkreis kann ein Prozessor sein, der ein Programm ausführt, das in einem Arbeitsspeicher gespeichert ist, oder kann dedizierte Hardware sein. Der Verarbeitungsschaltkreis wird auch als eine Steuerschaltung bezeichnet.
18 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration des Verarbeitungsschaltkreises 90 in einem Fall zeigt, in dem ein Verarbeitungsschaltkreis der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch einen Prozessor und einen Arbeitsspeicher implementiert ist. Der in 18 dargestellte Verarbeitungsschaltkreis 90 ist eine Steuerschaltung und umfasst einen Prozessor 91 und einen Arbeitsspeicher 92. Wenn der Verarbeitungsschaltkreis 90 mit dem Prozessor 91 und dem Arbeitsspeicher 92 konfiguriert ist, sind Funktionen des Verarbeitungsschaltkreises 90 durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert. Die Software oder die Firmware sind als ein Programm beschrieben und in dem Arbeitsspeicher 92 gespeichert. In dem Verarbeitungsschaltkreis 90 liest der Prozessor 91 das in dem Arbeitsspeicher 92 gespeicherte Programm und führt es aus, um die Funktionen zu implementieren. Das heißt, der Verarbeitungsschaltkreis 90 enthält den Arbeitsspeicher 92 zum Arbeitsspeichern eines Programms, mit dem ein Prozess der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 folglich ausgeführt wird. Es ist auch zu beachten, dass es sich bei diesem Programm um ein Programm handelt, das die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 veranlasst, die durch den Verarbeitungsschaltkreis 90 implementierten Funktionen auszuführen. Dieses Programm kann durch ein Arbeitsspeichermedium bereitgestellt sein, in dem das Programm gespeichert ist, oder kann durch andere Mittel wie ein Kommunikationsmedium bereitgestellt sein.
Es ist auch zu beachten, dass das oben beschriebene Programm ein Programm ist, das die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 veranlasst, auszuführen: einen ersten Schritt, durchgeführt durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131, des Messens eines Verzögerungsbetrags innerhalb des 5G-Systems 10 aus einer Differenz zwischen der Eingabezeit TSi, zu der das 5G-System 10 ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und der Ausgabezeit TSe, zu der das 5G-System 10 das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, wobei die Eingabezeit Tsi in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; einen zweiten Schritt, durchgeführt durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinheit 131, des Speicherns, in dem Arbeitsspeicher 123, der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600, die einen Verzögerungsbetrag-Messwert enthalten, der der Verzögerungsbetrag ist; einen dritten Schritt, durchgeführt durch die Variierung-Bewertungseinheit 132, des Messens eines Variierungsbetrags, der eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags anzeigt, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen 600, und Bewertens, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und einen vierten Schritt, durchgeführt durch die Anomalie-Erfassungseinheit 141, des Erfassens einer Kommunikationsanomalie in dem 5G-System 10 auf Grundlage eines von der Variierung-Bewertungseinheit 132 gelieferten Bewertungsergebnisses.
Hier ist der Prozessor 91 zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Verarbeitungseinrichtung, eine arithmetische Einrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder dergleichen. Der Arbeitsspeicher 92 entspricht beispielsweise einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie etwa einem Arbeitsspeicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM), einem Nur-Lese-Arbeitsspeicher (Read Only Memory, ROM), einem Flash-Arbeitsspeicher, einem löschbaren programmierbaren ROM (Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM) oder einem elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM (eingetragene Marke)), einer Magnetscheibe, einer flexiblen Scheibe, einer optischen Scheibe, einer Compact Disc, einer Minidisk, einer digitalen vielseitigen Scheibe (Digital Versatile Disc, DVD).
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Verarbeitungsschaltkreis 93 in einem Fall zeigt, in dem der Verarbeitungsschaltkreis der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dedizierter Hardware konfiguriert ist. Der in 19 veranschaulichte Verarbeitungsschaltkreis 93 entspricht beispielsweise einer Einzelschaltung, einer Verbundschaltung, einem programmierten Prozessor, einem parallel programmierten Prozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), einer im Feld programmierbaren Gatteranordnung (Field-Programmable Gate Array, FPGA) oder einer Kombination davon. Ein Teil des Verarbeitungsschaltkreises kann durch dedizierte Hardware implementiert sein, und ein anderer Teil davon kann durch Software oder Firmware implementiert sein. Somit kann der Verarbeitungsschaltkreis jede der oben genannten Funktionen durch dedizierte Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon implementieren.
Es wurde die Hardwarekonfiguration der einrichtungsseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 erläutert, und eine Hardwarekonfiguration der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 ist dieser ähnlich. In der netzwerkseitigen Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 sind die externen Schnittstellen 200a und 200b externe Schnittstellen. Die Einrichtung-Verwaltungseinheit 210, die Zeitsynchronisations-Funktionseinheit 220 und die Zeitteilung-Planungs-Funktionseinheit 230 sind durch einen Verarbeitungsschaltkreis implementiert. Der Verarbeitungsschaltkreis kann ein Prozessor sein, der ein Programm ausführt, das in einem Arbeitsspeicher gespeichert ist, oder kann dedizierte Hardware sein.
Wie oben beschrieben, messen die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen momentanen Variierungsbetrag eines Verzögerungsbetrags aus Zeitinformationen eines Zeitsynchronisationssignals, das eine hochgenaue Zeitsynchronisation erzielt, bewerten den momentanen Variierungsbetrag aus und erfassen einen Kommunikationsfehler in Abhängigkeit von der Dauer einer Steuerungsperiode eines Industrieprotokolls, in der eine Übertragungszeit des Zeitsynchronisationssignals verwaltet wird. Dadurch können die einrichtungsseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 50 und die netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungseinrichtung 51 die Ursache eines problematischen Ereignisses im Zusammenhang mit Drahtlos-Kommunikation in dem mobilen Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk 1, das ein hochgenaues zeitsynchronisiertes Industrieprotokoll überträgt, identifizieren.
Die in der obigen Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele und können mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden, die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, und ein Teil der Konfigurationen kann weggelassen oder modifiziert werden, ohne vom Kern des Gegenstands abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: mobiles Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk;
10: 5G-System;
20: TSN-Brucke;
21: TSN-Einrichtung;
21a, 21b: Endstation
30: Mobilstation;
31, 31a, 31b: Basisstation;
32, 33: Kerneinrichtung;
50: einrichtungsseitige Schnittstellenkon- vertierungseinrichtung;
51, 52: netzwerkseitige Schnittstellenkonvertierungs- einrichtung;
60: TSNCNC;
61: TSNCUC;
100, 200a, 200b: externe Schnittstelle;
110: 5G-Einrichtung-Verbindungseinheit;
120, 210: Einrichtung-Verwaltungs- einheit;
121, 211: Verwaltungs-Schnittstelleneinheit;
122, 212: Energieversor- gungseinheit;
123, 213: Arbeitsspeicher;
124, 214: Zeit-Verwaltungseinheit;
125, 215: Einrichtungsverwaltung-Funktionseinheit;
130, 220: Zeitsynchronisa- tion-Funktionseinheit;
131, 225: Verzögerungsbetrag-Messungseinheit;
132, 226: Variierung-Bewertungseinheit;
133, 136, 223, 227: Nachricht-Aktualisie- rungseinheit;
134, 143, 221, 224, 231, 234: Kommunikationseinheit;
135, 222: Eingabezeit-Erwerbungseinheit;
140, 230: Zeitteilung-Planungs-Funktionsein- heit;
141, 233: Anomalie-Erfassungseinheit;
142, 232: Zeitteilung-Planer-Ein- heit;
410a bis 410h: Übertragungs-Warteschlange;
420a bis 420h: Übertra- gungs-Auswahl-Algorithmus;
430a bis 430h: Übertragungsgatter;
440: Übertra- gungs-Auswahl-Funktionseinheit;
450: Gatter-Steuerungsliste;
460: Anomalie- erfassungs-Funktionseinheit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019/166081 [0004]

Claims

Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems, um ein Industrieprotokoll zu übertragen, wobei die Einrichtung umfasst: eine Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung, um einen Verzögerungsbetrag innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, zu messen, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; eine Speichereinheit, um Verzögerungsbetrag-Historieninformationen einschließlich eines durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung gemessenen Verzögerungsbetrag-Messwerts zu speichern; eine Variierung-Bewertungseinheit, um einen Variierungsbetrag, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen zu messen, und zu bewerten, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und eine Anomalie-Erfassungseinheit, um eine Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem auf Grundlage eines von der Variierung-Bewertungseinheit bereitgestellten Bewertungsergebnisses zu erfassen.
Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend: eine Nachricht-Aktualisierungseinheit, um Informationen über die durch die Anomalie-Erfassungseinheit erfasste Kommunikationsanomalie zu einem nach außen zu übertragenden Paket hinzuzufügen; und eine Kommunikationseinheit, um das Paket, dem die Informationen über die Kommunikationsanomalie hinzugefügt wurden, zu übertragen.
Schnittstellenkonvertierungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zulässige Bereich in Abhängigkeit von Verkehrsklassen variiert.
Steuerschaltung, um eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems, um ein Industrieprotokoll zu übertragen, zu steuern, wobei die Steuerschaltung die Schnittstellenkonvertierungseinrichtung dazu veranlasst: einen Verzögerungsbetrag innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, zu messen, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; Verzögerungsbetrag-Historieninformationen einschließlich eines Verzögerungsbetrag-Messwerts, der der Verzögerungsbetrag ist, zu speichern; einen Variierungsbetrag, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen zu messen und zu bewerten, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und auf Grundlage eines Ergebnisses der Bewertung eine Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem zu erfassen.
Speichermedium, in dem ein Programm gespeichert ist, um eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems zu steuern, um ein Industrieprotokoll zu übertragen, wobei das Programm die Schnittstellenkonvertierungseinrichtung dazu veranlasst: einen Verzögerungsbetrag innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, zu messen, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; Verzögerungsbetrag-Historieninformationen einschließlich eines Verzögerungsbetrag-Messwerts, der der Verzögerungsbetrag ist, zu speichern; einen Variierungsbetrag, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen zu messen und zu bewerten, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und auf Grundlage eines Ergebnisses der Bewertung eine Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem zu erfassen.
Anomalie-Erfassungsverfahren, das durch eine Schnittstellenkonvertierungseinrichtung eines mobilen Kommunikationssystems durchgeführt wird, um ein Industrieprotokoll zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt, der durch eine Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung durchgeführt wird, des Messens eines Verzögerungsbetrags innerhalb des mobilen Kommunikationssystems aus einer Differenz zwischen einer Eingabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem ein periodisch übertragenes Zeitsynchronisationssignal erworben hat, und einer Ausgabezeit, zu der das mobile Kommunikationssystem das Zeitsynchronisationssignal ausgibt, wobei die Eingabezeit in dem Zeitsynchronisationssignal enthalten ist; einen zweiten Schritt, der durch die Verzögerungsbetrag-Messungseinrichtung durchgeführt wird, des Speicherns, in einer Speichereinheit, von Verzögerungsbetrag-Historieninformationen, angebend einen Verzögerungsbetrag-Messwert, der der Verzögerungsbetrag ist; einen dritten Schritt, der durch eine Variierung-Bewertungseinheit durchgeführt wird, des Messens eines Variierungsbetrags, angebend eine momentane Variierung des Verzögerungsbetrags, unter Verwendung der Verzögerungsbetrag-Historieninformationen, und Bewertens, ob der Variierungsbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt; und einen vierten Schritt, der durch eine Anomalie-Erfassungseinheit durchgeführt wird, des Erfassens einer Kommunikationsanomalie in dem mobilen Kommunikationssystem auf Grundlage eines durch die Variationsbewertungseinheit bereitgestellten Bewertungsergebnisses.