JP7475568B2 - デバイストランスレータ、通信システム、通信方法、および通信プログラム - Google Patents

Description

本開示は、デバイストランスレータ、通信システム、通信方法、および通信プログラムに関する。

非特許文献１では、ＴＳＮネットワークにおいて、５Ｇネットワークが１つの仮想的なＴＳＮブリッジとして動作する規格について記載されている。５Ｇを介したＴＳＮネットワークでは、ＮＷ－ＴＴとＤＳ－ＴＴにＴＳＮ機能が備えられている。ＴＳＮは、Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇの略語である。ＮＷ－ＴＴは、Ｎｅｔｗｏｒｋ ＴＳＮ Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒの略語である。ＤＳ－ＴＴは、Ｄｅｖｉｃｅ Ｓｉｄｅ ＴＳＮ Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒの略語である。

ネットワークを介した機器間で時刻を同期させるための通信プロトコルにｇＰＴＰがある。ｇＰＴＰは、非特許文献２であるＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ－２０２０で規定されている。ｇＰＴＰは、ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌの略語である。非特許文献２には、１ＡＳの機能を実現するＮＷ－ＴＴとＤＳ－ＴＴの動作について記載されている。

ｇＰＴＰでは、時刻を配信するフレームであるＳｙｎｃと、Ｓｙｎｃの直後に送信され、Ｓｙｎｃと合わせて正確な時刻を配信するフレームであるＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐとが転送される。
ＮＷ－ＴＴとＤＳ－ＴＴが、ＳｙｎｃＬｏｃｋｅｄモードでＰＴＰメッセージを転送する場合、ＤＳ－ＴＴはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを受信してからＳｙｎｃを送信する仕組みになっている。しかし、無線のソフト処理、あるいは、通信区間の環境悪化による再送といった要因により、Ｆｏｌｌｏｗ＿ＵｐがＤＳ－ＴＴに到着する時刻がＳｙｎｃの到着時刻より大幅に遅れることがある。このようにＦｏｌｌｏｗ＿ＵｐがＳｙｎｃより遅れる場合、ＤＳ－ＴＴがＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの到着までＳｙｎｃを送信できない。
非特許文献２で規定されたＭＤＳｙｎｃｓｅｎｄＳＭステートマシンでは、先に到着したＳｙｎｃが遅れて送信されると、次のＳｙｎｃも同じく遅れて送信されてしまう。結局、たった１つのＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れることで、ＤＳ－ＴＴ側のＴＳＮブリッジ側でＳｙｎｃのタイムアウトが起きる可能性が高くなる。特に、Ｓｙｎｃの送信周期が短い場合は、Ｓｙｎｃのタイムアウトが起きる可能性がさらに高くなる。ＤＳ－ＴＴ側のＴＳＮブリッジはＳｙｎｃタイムアウトになると、ＴＳＮグランドマスタに時刻同期せず、ローカル時刻で動作することになり、システム全体の時刻同期性能が悪くなる。

特許文献１には、端末側でチャネル性能に応じたタイミング制御を行う方法が開示されている。

特表２０２１－５０７６１３号公報

３ＧＰＰ ＴＳ ２３．５０１ Ｖ１６．７．０ （２０２０－１２） "３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； Ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ５Ｇ Ｓｙｓｔｅｍ （５ＧＳ）； Ｓｔａｇｅ ２（Ｒｅｌｅａｓｅ １６）"． ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１ＡＳ－２０２０ "ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ－Ｔｉｍｉｎｇ ａｎｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"

ＮＷ－ＴＴは、ＭＤＳｙｎｃＳｅｎｄＳＭステートマシンによりＳｙｎｃ／Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐをセットで送信する。しかし、通信環境の悪化といった要因により、ＤＳ－ＴＴ側で受信したＦｏｌｌｏｗ＿ＵｐがＳｙｎｃより大幅に遅れることがある。ＤＳ－ＴＴでは、ＭＤＳｙｎｃＳｅｎｄＳＭステートマシンでメッセージが送信されると、Ｓｙｎｃの送信がＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの遅れに影響されるため、結局、ＴＳＮスレーブはＳｙｎｃタイムアウトが起こるという課題がある。

特許文献１では、無線端末は無線チャネルのＳＩＮＲ値でタイミング制御信号を送信するか保留するかを判断する。ＳＩＮＲは、Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ＩＮｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏの略語である。しかし、ＳＩＮＲ値が低くなり、タイミング制御信号を保留する場合、Ｓｙｎｃ／Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐは遅れてＴＳＮスレーブに到着する。よって、特許文献１の技術であっても、ＴＳＮスレーブにはＳｙｎｃのタイムアウトが起こるという課題が残る。

本開示は、５Ｇネットワークブリッジを介した時刻同期メッセージの通信において、５Ｇネットワークの通信性能に基づいて時刻同期メッセージの送信方式を決めることで、ＴＳＮ機器を安定的に動作させることを目的とする。

本開示に係るデバイストランスレータは、５Ｇ端末が接続された５Ｇネットワークにより構成され、ネットワークブリッジとして機能する５Ｇネットワークブリッジであって、標準化されているＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）機能を用いたＴＳＮ機器同士の通信を中継する５Ｇネットワークブリッジに含まれるデバイストランスレータにおいて、
前記５Ｇ端末から、前記ＴＳＮ機器間で通信される時刻同期メッセージのうち先に送信される第１時刻同期メッセージと、前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値とを取得し、前記指標値を用いて前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値を算出する５Ｇ送受信部と、
前記通信評価値に基づいて、前記第１時刻同期メッセージの送信タイミングを制御するＴＳＮ送受信部とを備える。

本開示に係るデバイストランスレータでは、５Ｇネットワークブリッジを介したＴＳＮ機器の時刻同期メッセージの通信において、５Ｇネットワークの通信性能に基づいて時刻同期メッセージの送信方式を決める。よって、本開示に係るデバイストランスレータによれば、ＴＳＮ機器を安定的に動作させることができる。

実施の形態１に係る通信システムのネットワーク構成例を示す図。 ５Ｇ－ＴＳＮネットワークにおいてＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れる場合の時刻同期メッセージの転送の例を示す図。 実施の形態１に係るデバイストランスレータの構成例を示す図。 実施の形態１に係る５Ｇ送受信部の構成例を示す図。 実施の形態１に係るＴＳＮ送受信部の動作例を示すフロー図。 実施の形態１に係る通信評価値と閾値との比較結果による状態遷移図の例を示す図。 実施の形態１に係るデバイストランスレータにおける時刻同期メッセージの転送方法の例を示す図。 実施の形態１に係るデバイストランスレータのハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係るデバイストランスレータにおける送信用の時刻同期メッセージの構成例を示すイメージ図。

以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れまたは処理の流れを主に示している。また、以下の図では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、上、下、左、右、前、後、表、裏といった向きあるいは位置が示されている場合がある。これらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品などの配置、方向および向きを限定するものではない。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る通信システム５００のネットワーク構成例を示す図である。
本実施の形態に係る通信システム５００は、５Ｇネットワークブリッジ１０を介して、ＴＳＮ機器同士の通信を行うシステムである。例えば、通信システム５００は、ＴＳＮマスタ２０ｍからＴＳＮスレーブ２０ｓへ時刻同期メッセージの送信を行う。
ＴＳＮマスタ２０ｍおよびＴＳＮスレーブ２０ｓは、標準化されているＴＳＮ機能を用いて通信するＴＳＮ機器である。

５Ｇネットワークブリッジ１０は、５Ｇ端末２３０が接続された５Ｇネットワーク２２０により構成される。具体的には、５Ｇネットワークブリッジ１０は、５Ｇ端末２３０と、５Ｇ端末２３０が接続された５Ｇネットワーク２２０と、ＵＰＦ２１０を備える５Ｇシステム２００により構成される。ＵＰＦ２１０は、５Ｇネットワーク２２０にデータパケットを転送する機器である。ＵＰＦ２１０は、５Ｇネットワーク２２０の側にある。ＵＰＦは、Ｕｓｅｒ Ｐｌａｎｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの略語である。

５Ｇネットワークブリッジ１０は、５Ｇシステム２００からなり、ＴＳＮ機器同士の通信を中継する、仮想的なネットワークブリッジとして動作する。５Ｇネットワークブリッジ１０は、ＴＳＮブリッジとも呼ばれる。

また、５Ｇネットワークブリッジ１０は、ネットワークトランスレータ１００とデバイストランスレータ４００とを備える。
ネットワークトランスレータ１００は、５Ｇネットワーク２２０の側に配置され、ＴＳＮ機能を有するトランスレータである。デバイストランスレータ４００は、５Ｇ端末２３０の側に配置され、ＴＳＮ機能を有するトランスレータである。
ネットワークトランスレータ１００は、ＮＷ－ＴＴとも称される。デバイストランスレータ４００は、ＤＳ－ＴＴとも称される。

上述したように、通信システム５００は、５Ｇシステム２００を経由してＴＳＮ機器を接続する５Ｇ－ＴＳＮ方式の５Ｇ－ＴＳＮネットワークである。５Ｇシステム２００とＴＳＮ機器の間に配置された、ネットワークトランスレータ１００、および、デバイストランスレータ４００と呼ばれる機能が連携することによって、５Ｇシステム２００がＴＳＮ機器を中継する仮想的なネットワークブリッジとして動作する。

ＴＳＮマスタ２０ｍは、ＴＳＮ機器間で通信するＴＳＮネットワークの時刻源となるＴＳＮ機器である。ＴＳＮマスタ２０ｍは、その時刻をＴＳＮスレーブ２０ｓといった他のＴＳＮ機器に配信する。ＴＳＮ機器は、ネットワーク装置ともいう。
ＴＳＮマスタ２０ｍは、５Ｇネットワークブリッジ１０を介して、時刻をＴＳＮスレーブ２０ｓに配信する。

ネットワークトランスレータ１００とデバイストランスレータ４００の間で伝送される時刻同期メッセージはＳｙｎｃとＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐである。Ｓｙｎｃは、各ブリッジに立ち留まらず、素早く各ブリッジに時刻同期しようと通知する役割を持つ。Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐは、マスタの時刻と前のブリッジとマスタ間のリンク遅延の総和を含むメッセージである。このため、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐは、Ｓｙｎｃより遅く送信される。
ＴＳＮ機器間で通信される時刻同期メッセージのうち先に送信されるＳｙｎｃは、第１時刻同期メッセージ４０１の例である。また、第１時刻同期メッセージであるＳｙｎｃの後に送信されるＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐは、第２時刻同期メッセージ４０２の例である。

デバイストランスレータ４００は、タイムスタンプＴＩＮとタイムスタンプＴＯＵＴを使用し、Ｓｙｎｃが５Ｇネットワークブリッジ１０内部にいる滞留時間ＤＴを計算する。タイムスタンプＴＩＮは、Ｓｙｎｃのネットワークトランスレータ１００入力時のタイムスタンプである。ＴＯＵＴは、Ｓｙｎｃのデバイストランスレータ４００出力時のタイムスタンプである。

図２は、５Ｇ－ＴＳＮネットワークにおいてＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れる場合の時刻同期メッセージの転送の例を示す図である。
具体的には、ＮＷ－ＴＴ（ネットワークトランスレータ）とＤＳ－ＴＴ（デバイストランスレータ）は、５Ｇネットワークのマスタに時刻同期する。これにより、ＮＷ－ＴＴとＤＳ－ＴＴでは、同期した５Ｇ時刻を用いて、ＰＴＰメッセージのＳｙｎｃが５Ｇネットワークブリッジの内部にいる滞留時間を計算する。

ＮＷ－ＴＴとＤＳ－ＴＴが、ＳｙｎｃＬｏｃｋｅｄモードでＰＴＰメッセージを転送する場合、ＤＳ－ＴＴはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを受信してからＳｙｎｃを送信する仕組みになっている。しかし、無線のソフト処理、あるいは、通信区間の環境悪化による再送といった要因により、Ｆｏｌｌｏｗ＿ＵｐがＤＳ－ＴＴに到着する時刻はＳｙｎｃの到着時刻より大幅に遅れることがある。このようにＦｏｌｌｏｗ＿ＵｐがＳｙｎｃより遅れる場合、ＤＳ－ＴＴがＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの到着までＳｙｎｃを送信できない。
ＭＤＳｙｎｃｓｅｎｄＳＭステートマシンでは、先に到着したＳｙｎｃが遅れて送信されると、次のＳｙｎｃも同じく遅れて送信されてしまう。結局、たった１つのＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れることで、ＤＳ－ＴＴ側のＴＳＮブリッジ（Ｂ２）（図２ではＴＳＮ（Ｂ２）と記載）側でＳｙｎｃのタイムアウトが起きる可能性が高くなる。特に、Ｓｙｎｃの送信周期が短い場合は、Ｓｙｎｃのタイムアウトが起きる可能性がさらに高くなる。ＤＳ－ＴＴ側のＴＳＮブリッジ（Ｂ２）はＳｙｎｃタイムアウトになると、ＴＳＮマスタに時刻同期せず、ローカル時刻で動作することになり、システム全体の時刻同期性能が悪くなる。

図３は、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００の構成例を示す図である。
デバイストランスレータ４００は、ＣＰＵ制御部４１０、ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、時刻同期制御部４４０、ＴＳＮ時刻同期部４４１、５Ｇ時刻同期部４４２、および、遅延測定部４４３を有する。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略語である。

ＣＰＵ制御部４１０は、演算処理を行うための論理回路あるいは１次キャッシュなどを実装しているプロセッサである。ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０は、デバイストランスレータ４００の時刻同期機能と中継機能を実現するＦＰＧＡ回路である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。

ＴＳＮ送受信部４２０は、ＴＳＮ側から受信したフレームデータを解析し、ＰＴＰメッセージのヘッダ／メッセージ内容を抽出し、受信した時刻情報などを時刻同期制御部４４０に通知する。ＴＳＮ送受信部４２０は、ＴＳＮ側に対して、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ、およびＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐと呼ばれる２段階のピアツーピア（Ｐ２Ｐ）時刻同期メッセージも送信する。また、ＴＳＮ送受信部４２０は、時刻同期制御部４４０で生成したＳｙｎｃ／Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐといった時刻同期メッセージの送信を行う。

図４は、本実施の形態に係る５Ｇ送受信部４３０の構成例を示す図である。
５Ｇ送受信部４３０は、５Ｇ端末２３０から受信した時刻同期メッセージと、チャネル性能指標および遅延指標とを処理するモジュールである。
５Ｇ送受信部４３０は、５Ｇ端末２３０から、第１時刻同期メッセージであるＳｙｎｃと、５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値４１とを取得する。そして、５Ｇ送受信部４３０は、指標値４１を用いて５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値４２を算出する。

より具体的には、５Ｇ送受信部４３０は、５Ｇネットワークの複数の性能指標、およびユーザにより定義された複数の性能指標の組み合わせを、指標値４１として用いて通信評価値４２を算出する。
５Ｇネットワークの複数の性能指標とは、後述する無線区間のチャネルの物理層性能指標である。

５Ｇ送受信部４３０は、端末インタフェース４３１、演算部４３２、出力部４３３により構成される。
端末インタフェース４３１は、受信した時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を抽出し、出力部４３３に転送する。

また、端末インタフェース４３１は、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を受信した無線区間のチャネルの物理層性能指標を、指標値４１として演算部４３２に送信する。
物理層性能指標は、（ＳＳ－ＲＳＲＰ，ＣＳＩ－ＲＳＲＰ，ＳＳ－ＲＳＲＱ，ＣＳＩ－ＲＳＲＱ，ＳＳ－ＳＩＮＲ，ＣＳＩ－ＳＩＮＲ）値である。ＳＳ－ＲＳＲＰ，ＣＳＩ－ＲＳＲＰ，ＳＳ－ＲＳＲＱ，ＣＳＩ－ＲＳＲＱ，ＳＳ－ＳＩＮＲ，およびＣＳＩ－ＳＩＮＲは、以下の通りである。
・ＳＳ－ＲＳＲＰ（ＳＳ参照信号受信出力）：ＳＳ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｐｏｗｅｒ
・ＣＳＩ－ＲＳＲＰ（ＣＳＩ基準信号受信出力）：ＣＳＩ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ
・ＳＳ－ＲＳＲＱ（ＳＳ基準信号受信品質）：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ
・ＣＳＩ－ＲＳＲＱ（ＣＳＩ基準信号受信品質）：ＣＳＩ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ
・ＳＳ－ＳＩＮＲ（ＳＳ信号対雑音および干渉比）：ＳＳ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ
・ＣＳＩ－ＳＩＮＲ（ＣＳＩ信号対雑音および干渉比）：ＣＳＩ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ
なお、ＳＳは、同期信号（Ｓｙｎｃ Ｓｉｇｎａｌ）の略語、ＣＳＩは、チャネル状態情報（Ｃａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の略語である。

演算部４３２では、指標値４１を用いて、ユーザ定義のアルゴリズムにより、通信評価値４２を算出する。具体的には、演算部４３２では、これらの指標値４１と、ユーザにより定義された複数の性能指標の組み合わせとを用いて、ユーザのニーズに合わせた演算関数を作る。演算部４３２は演算の結果を通信評価値４２として出力部４３３に出力する。

出力部４３３は、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）と、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を受信した通信環境を評価する通信評価値４２とを出力する。

図３に戻り説明を続ける。
上記の記載により、５Ｇ送受信部４３０の出力３０には、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）と通信評価値４２とが含まれる。時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）は、ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐである。
時刻同期制御部４４０は、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を、ＴＳＮ時刻同期部４４１、５Ｇ時刻同期部４４２、遅延測定部４４３に送信する。

遅延測定部４４３は、時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）に基づいて５Ｇ内部の遅延値３３を計算し、計算した５Ｇ内部の遅延値３３を時刻同期制御部４４０に送信する。そのため、時刻同期制御部４４０からＴＳＮ送受信部４２０に送信する信号３１は、時刻同期制御部４４０が生成した送信用の時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）と５Ｇ送受信部４３０から出力された通信評価値４２を含む。

図９は、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００における送信用の時刻同期メッセージ４０の構成例を示すイメージ図である。
ＦＵＰ＿ＣＯＲＲ＿ＦＬＤは、Ｆｏｌｌｏｗ＿ＵｐのＴＬＶフィールドに格納される、マスタとの間の遅延時間の総和である。

ＴＳＮ時刻同期部４４１は、ＴＳＮ送受信部から受信した時刻同期メッセージに基づいてＴＳＮマスタに時刻同期を行う。
５Ｇ時刻同期部４４２は、５Ｇ送受信部４３０から受信した時刻同期メッセージに基づいて５Ｇ内部の時刻源に時刻同期を行う。

遅延測定部４４３は、５Ｇ送受信部４３０で受信したＦｏｌｌｏｗ＿ＵｐメッセージのＴＬＶ２フィールドにあるＴＩＮ（Ｓｙｎｃが５Ｇネットワークに入力時のタイムスタンプ）とＴＳＮ送受信部４２０から受信したＳｙｎｃが５Ｇに出力時のタイムスタンプＴＯＵＴを使用し、５Ｇ内部の遅延を測定する。また、遅延測定部４４３が計算した５Ｇ内部の遅延値３３を時刻同期制御部４４０に送信する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００の動作について説明する。デバイストランスレータ４００の動作手順は、通信方法に相当する。また、デバイストランスレータ４００の動作を実現するプログラムは、通信プログラムに相当する。

図５は、本実施の形態に係るＴＳＮ送受信部４２０の動作例を示すフロー図である。
ＴＳＮ送受信部４２０は、通信評価値４２に基づいて、第１時刻同期メッセージであるＳｙｎｃの送信タイミングを制御する。

ステップＳ１０１では、ＴＳＮ送受信部４２０は、Ｓｙｎｃの受信待ち状態である。

ステップＳ１０２において、ＴＳＮ送受信部４２０がＳｙｎｃを受信すると、ＴＳＮ送受信部４２０は、通信評価値４２と閾値とを比較する。具体的には、ＴＳＮ送受信部４２０は、Ｓｙｎｃを受信した際に５Ｇ送受信部４３０から報告された通信評価値４２を用いて、事前に設定されている閾値と比較する。

上述したように、通信評価値４２は、５Ｇ送受信部４３０により、指標値４１として、５Ｇネットワークの性能指標（ＳＳ－ＲＳＲＰ，ＣＳＩ－ＲＳＲＰ，ＳＳ－ＲＳＲＱ，ＣＳＩ－ＲＳＲＱ，ＳＳ－ＳＩＮＲ，ＣＳＩ－ＳＩＮＲ）値、および、ユーザが定義したこれらの性能指標の組み合わせを用いて、算出される。

通信評価値４２が閾値以上であれば、ステップＳ１０３に進む。
通信評価値４２が閾値より小さければ、ステップＳ１０６に進む。

通信評価値４２が閾値以上の場合、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れる確率が低いことを意味する。
よって、ステップＳ１０３において、ＴＳＮ送受信部４２０は、第１時刻同期メッセージ（Ｓｙｎｃ）に対応する第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）であって、第１時刻同期メッセージの後に送信される第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）の受信を待つ。具体的には、デバイストランスレータ４００は、第２時刻同期メッセージであるＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの受信待ち状態に遷移する。

Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの受信後、ステップＳ１０４において、ＴＳＮ送受信部４２０は、Ｓｙｎｃを送信する。
Ｓｙｎｃの送信後、ステップＳ１０５において、ＴＳＮ送受信部４２０は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを送信する。
具体的には、ＴＳＮ送受信部４２０は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの受信後、ＳｙｎｃとＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを順番に送信する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。
ステップＳ１０３からステップＳ１０５は、ＣＳＩ－ＳＩＮＲ値が大きい場合のステートマシンの例である。

通信評価値４２が閾値より小さい場合、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが遅れる確率が高いことを意味する。
ステップＳ１０６において、ＴＳＮ送受信部４２０は、第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）の受信を待たずに第１時刻同期メッセージ（Ｓｙｎｃ）を送信する。
ＴＳＮ送受信部４２０は、第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）の受信を待たずに第１時刻同期メッセージ（Ｓｙｎｃ）を送信した後、ステップＳ１０７において、第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）の受信を待つ。
第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を受信すると、ステップＳ１０８において、ＴＳＮ送受信部４２０は、受信した第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）を送信する。なお、ここで、送信する第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）は、遅延測定部４４３の遅延値３３により更新された、送信用の第２時刻同期メッセージ（Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）である。
具体的には、以下の通りである。

デバイストランスレータ４００は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの受信を待たずに、先にＳｙｎｃを即時転送する（ステップＳ１０６）。
デバイストランスレータ４００が、Ｓｙｎｃの送信タイムスタンプＴＯＵＴを遅延測定部４４３に通知し、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ受信待ち状態に遷移する（ステップＳ１０７）。
デバイストランスレータ４００は、同じＳｅｑｕｅｎｃｅＩＤのＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを受信した際に、遅延測定部４４３の遅延値３３により更新されたＦｏｌｌｏｗ＿ＵｐをＴＳＮ側に送信する（ステップＳ１０８）。

図６は、本実施の形態に係る通信評価値４２と閾値との比較結果による状態遷移図の例を示す図である。
図６では、太字部分が通信評価値が小さい場合の状態遷移を示している。
Ｓｙｎｃは受信後にすぐ送信する。Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐは送信されたＳｙｎｃと同じＳｅｑｕｅｎｃｅＩＤを持つことを確認次第、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを生成して送信する。

図７は、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００における時刻同期メッセージの転送方法の例を示す図である。
図７に示すように、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００では、無線区間の影響で発生したＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの遅れが、Ｓｙｎｃの送信タイミングに影響しない。よって、デバイストランスレータ４００から送信したＳｙｎｃがＴＳＮスレーブに到着するタイミングも影響されないため、ＴＳＮスレーブの安定的な時刻同期動作を期待できる。図７はＣＳＩ－ＳＩＮＲを通信評価値として使用する場合における時刻同期メッセージ４０（ＳｙｎｃあるいはＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ）の転送方法を示している。

＜ハードウェア構成例＞
図８は、本実施の形態に係るデバイストランスレータ４００のハードウェア構成例を示す図である。
デバイストランスレータ４００は、コンピュータである。デバイストランスレータ４００は、プロセッサ９０１、メモリ９０２、および通信装置９０４により実現される。これらのプロセッサ９０１、メモリ９０２、および通信装置９０４は、バス９０３を介して接続されている。

プロセッサ９０１は、ＣＰＵ制御部４１０として機能する。プロセッサ９０１は、ＣＰＵ、システムＬＳＩなどである。ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。ＤＳＰは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略語である。また、ＬＳＩは、Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎの略語である。
メモリ９０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、またはＥＥＰＲＯＭといった、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。あるいは、メモリ９０２は、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である。ＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＲＯＭは、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＥＰＲＯＭは、Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＥＥＰＲＯＭは、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃの略語である。

ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現される。

ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９０２に格納される。
ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０は、プロセッサ９０１が、ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０のそれぞれとして動作するためのプログラムをメモリ９０２から読み出して実行することにより実現される。デバイストランスレータ４００は、その機能がプロセッサ９０１により実行されるときに、デバイストランスレータ４００の動作を実施するステップ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９０２を備える。また、これらのプログラムは、デバイストランスレータ４００が行う各種処理をコンピュータに実行させるものである。

本実施の形態に係るプログラムは、通信プログラムともいう。通信プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ、または、プロセッサ内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

デバイストランスレータ４００の各部の「部」を「回路」、「工程」、「手順」、「処理」、あるいは「サーキットリー」に読み替えてもよい。通信プログラムは、ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０の各部の各種処理を、コンピュータに実行させる。ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０の各部の各種処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」、「プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体」、または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。また、通信方法は、デバイストランスレータ４００が通信プログラムを実行することにより行われる方法である。
通信プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、通信プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

デバイストランスレータ４００は、専用のハードウェアで実現されてもよい。専用のハードウェアとしては、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、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＴＳＮ送受信部４２０、５Ｇ送受信部４３０、および時刻同期制御部４４０の一方を専用のハードウェアで実現し、残りを上記のプロセッサ９０１およびメモリ９０２で実現するようにしてもよい。

なお、プロセッサと専用のハードウェアである電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、デバイストランスレータ４００の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
また、通信システム５００のその他の機器のハードウェア構成についても基本的に同様である。

＊＊＊本実施の形態に係る効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る通信システムは、以下のようなデバイストランスレータを有する。
本実施の形態に係るデバイストランスレータは、５Ｇネットワークの無線遅延影響を抑え、５Ｇネットワークの外部にある時刻スレーブを安定的な同期時刻で動作させる機能を持つ。デバイストランスレータ５Ｇ送受信部は、５Ｇ端末と通信接続する。ＴＳＮ送受信部は、５Ｇ送受信部により取得した５Ｇネットワークの性能指標に基づいた時刻同期メッセージの送信方式を有する。
よって、本実施の形態に係る通信システムによれば、５Ｇ無線区間における転送不安定の影響を抑え、ＴＳＮスレーブに安定的に動作させるため、新たなデバイストランスレータの転送機能を提供することができる。

本実施の形態に係るデバイストランスレータは、ネットワークトランスレータから送信されたＳｙｎｃを受信する。これにより、デバイストランスレータは、ネットワークトランスレータがＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを送信したことは判断できる。そのため、デバイストランスレータは、５Ｇ端末により報告された無線区間のチャネルの物理層性能指標を参考し、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐの受信待ち手順を省くことができる。これにより、Ｓｙｎｃの送信タイミングが早まるデバイストランスレータ転送機能を実現することができる。
また、本実施の形態に係るデバイストランスレータによるタイミング制御機能によれば、一般の無線端末でも接続できるため、実用性が高いという効果がある。

以上の実施の形態１では、通信システムの各装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、通信システムの各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。通信システムの各装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、通信システムの各装置は、１つの装置でなく、複数の装置から構成されたシステムでもよい。
また、実施の形態１のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、フロー図あるいはシーケンス図を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。

１０ ５Ｇネットワークブリッジ、２０ｍ ＴＳＮマスタ、２０ｓ ＴＳＮスレーブ、３０ 出力、３１ 信号、３３ 遅延値、４０ 時刻同期メッセージ、４１ 指標値、４２ 通信評価値、１００ ネットワークトランスレータ、２００ ５Ｇシステム、２１０ ＵＰＦ、２２０ ５Ｇネットワーク、２３０ ５Ｇ端末、４００ デバイストランスレータ、４０１ 第１時刻同期メッセージ、４０２ 第２時刻同期メッセージ、４１０ ＣＰＵ制御部、４２０ ＴＳＮ送受信部、４３０ ５Ｇ送受信部、４３１ 端末インタフェース、４３２ 演算部、４３３ 出力部、４４０ 時刻同期制御部、４４１ ＴＳＮ時刻同期部、４４２ ５Ｇ時刻同期部、４４３ 遅延測定部、５００ 通信システム、９０１ プロセッサ、９０２ メモリ、９０３ バス、９０４ 通信装置。

Claims (9)

1. ５Ｇ端末が接続された５Ｇネットワークにより構成され、ネットワークブリッジとして機能する５Ｇネットワークブリッジであって、標準化されているＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）機能を用いたＴＳＮ機器同士の通信を中継する５Ｇネットワークブリッジに含まれるデバイストランスレータにおいて、
   前記５Ｇ端末から、前記ＴＳＮ機器間で通信される時刻同期メッセージのうち先に送信される第１時刻同期メッセージと、前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値とを取得し、前記指標値を用いて前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値を算出する５Ｇ送受信部と、
   前記通信評価値に基づいて、前記第１時刻同期メッセージの送信タイミングを制御するＴＳＮ送受信部と
   を備えるデバイストランスレータ。
2. 前記ＴＳＮ送受信部は、
   前記通信評価値が閾値以上であれば、前記第１時刻同期メッセージに対応する第２時刻同期メッセージであって前記第１時刻同期メッセージの後に送信される第２時刻同期メッセージの受信を待ち、
   前記通信評価値が閾値より小さければ、前記第２時刻同期メッセージの受信を待たずに前記第１時刻同期メッセージを送信する請求項１に記載のデバイストランスレータ。
3. 前記ＴＳＮ送受信部は、
   前記通信評価値が閾値より小さければ、前記第２時刻同期メッセージの受信を待たずに前記第１時刻同期メッセージを送信して前記第２時刻同期メッセージの受信を待ち、前記第２時刻同期メッセージを受信すると、受信した前記第２時刻同期メッセージを送信する請求項２に記載のデバイストランスレータ。
4. 前記５Ｇ送受信部は、
   前記５Ｇネットワークの複数の性能指標、および、ユーザにより定義された前記複数の性能指標の組み合わせを、前記指標値として用いて前記通信評価値を算出する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデバイストランスレータ。
5. 前記複数の性能指標には、ＳＳ－ＲＳＲＰ（ＳＳ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｐｏｗｅｒ）とＣＳＩ－ＲＳＲＰ（ＣＳＩ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ）とＳＳ－ＲＳＲＱ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ）とＣＳＩ－ＲＳＲＱ（ＣＳＩ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｑｕａｌｉｔｙ）とＳＳ－ＳＩＮＲ（ＳＳ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ）とＣＳＩ－ＳＩＮＲ（ＣＳＩ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ）と、が含まれる請求項４に記載のデバイストランスレータ。
6. 前記５Ｇ送受信部は、
   ユーザ定義のアルゴリズムにより前記通信評価値を算出する演算部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデバイストランスレータ。
7. ５Ｇ端末が接続された５Ｇネットワークを５Ｇネットワークブリッジとして、標準化されているＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）機能を用いてＴＳＮマスタからＴＳＮスレーブへ時刻同期メッセージの送信を行う通信システムにおいて、
   前記５Ｇネットワークブリッジは、
   前記５Ｇネットワークの側に配置され、ＴＳＮ機能を有するネットワークトランスレータと、前記５Ｇ端末の側に配置され、ＴＳＮ機能を有するデバイストランスレータとを備え、
   前記ネットワークトランスレータは、
   前記時刻同期メッセージのうち先に送信される第１時刻同期メッセージと、前記第１時刻同期メッセージの後に送信される第２時刻同期メッセージとを前記５Ｇ端末に送信し、
   前記デバイストランスレータは、
   前記５Ｇ端末から、前記第１時刻同期メッセージと前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値とを取得し、前記指標値に基づいて前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値を算出し、前記通信評価値に基づいて、前記第１時刻同期メッセージの送信タイミングを制御する通信システム。
8. ５Ｇ端末が接続された５Ｇネットワークにより構成され、ネットワークブリッジとして機能する５Ｇネットワークブリッジであって、標準化されているＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）機能を用いたＴＳＮ機器同士の通信を中継する５Ｇネットワークブリッジに含まれるデバイストランスレータに用いられる通信方法において、
   プロセッサが、前記５Ｇ端末から、前記ＴＳＮ機器間で通信される時刻同期メッセージのうち先に送信される第１時刻同期メッセージと、前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値とを取得し、前記指標値を用いて前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値を算出し、
   プロセッサが、前記通信評価値に基づいて、前記第１時刻同期メッセージの送信タイミングを制御する通信方法。
9. ５Ｇ端末が接続された５Ｇネットワークにより構成され、ネットワークブリッジとして機能する５Ｇネットワークブリッジであって、標準化されているＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）機能を用いたＴＳＮ機器同士の通信を中継する５Ｇネットワークブリッジに含まれるデバイストランスレータに用いられる通信プログラムにおいて、
   前記５Ｇ端末から、前記ＴＳＮ機器間で通信される時刻同期メッセージのうち先に送信される第１時刻同期メッセージと、前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する指標となる指標値とを取得し、前記指標値を用いて前記５Ｇネットワークの通信性能を評価する通信評価値を算出する５Ｇ送受信処理と、
   前記通信評価値に基づいて、前記第１時刻同期メッセージの送信タイミングを制御するＴＳＮ送受信処理と
   をコンピュータに実行させる通信プログラム。

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