KR102499910B1 - 인터페이스 변환 장치, 제어 회로, 기억 매체 및 이상 검지 방법 - Google Patents

인터페이스 변환 장치, 제어 회로, 기억 매체 및 이상 검지 방법 Download PDF

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Abstract

산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치로서, 주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 이동 통신 시스템이 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 이동 통신 시스템이 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량을 측정하는 지연량 측정부(131)와, 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보를 기억하는 메모리(123)와, 지연량 이력 정보를 이용하여 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가하는 변동 평가부(132)와, 변동 평가부(132)의 평가 결과에 근거하여, 이동 통신 시스템에서의 통신 이상을 검지하는 이상 검지부(141)를 구비한다.

Description

인터페이스 변환 장치, 제어 회로, 기억 매체 및 이상 검지 방법
본 개시는, 이동 무선 통신 네트워크에 있어서의 인터페이스 변환 장치, 제어 회로, 기억 매체 및 이상 검지 방법에 관한 것이다.
3GPP(3rd　Generation　Partnership　Project)에서 규격화가 진행되는 제 5 세대 이동 통신(이하, 5 G라고 칭한다.) 시스템에서는, 고신뢰, 저지연성을 살린 산업 용도에서의 활용이 검토되고 있고, 산업용 이더네트(Ethernet)(등록 상표) 등에서 고정밀도로 시각 동기한 통신을 제공하는 TSC(Time　Sensitive　Communication)에의 대응이 기대되고 있다. 지금까지 공장 내의 LAN(Local　Area　Network) 등의 유선 접속에 있어서의 통신 환경을 전제로 하여 온 산업용 기기에 영향을 주지 않고, IEEE(Institute　of　Electrical　and　Electronics　Engineers)에서 규격화된 IEEE802. 1AS, IEEE802. 1Qbv 등의 TSN(Time　Sensitive Networking) 프로토콜에 대응하기 위해서는, 전파 환경, 이동 등에 의해 변화하는 이동 통신 네트워크 내에서 CC(Control　＆　Communication)－Link　IE(Industrial Ethernet(등록 상표))　TSN 등의 산업용 프로토콜을 전송하는 Ethernet 패킷의 전송 지연, 변동 등을 저감하고, 또한 산업용 기기와 통신하는 제어 정보를 고신뢰로 전송할 필요가 있다. 그 때문에, 산업용 네트워크에의 적용을 상정한 5G 시스템의 고신뢰, 저지연화 기술의 표준화가 진행되고 있다. 한편, 산업용 네트워크의 무선화에서는, 통신 장해 등의 문제가 발생한 경우, 재현성이 낮고 요인의 분석이 곤란해진다고 하는 과제가 있었다.
이러한 과제의 해결 방법으로서, 특허 문헌 1에는, 산업용 네트워크 상에서 5G 시스템을 논리적인 TSN Bridge화하기 위한 인터페이스 변환 장치를 마련하고, TSN Bridge, End Station 등을 관리하는 TSN 제어 장치로부터 보증해야 할 통신 품질 파라미터인 QoS(Quality　of　Service)를 5G 시스템의 통신 품질 파라미터로 변환하여 적용하고, TSN을 이용하는 산업용 프로토콜의 요구 품질을 5G 시스템 상에서 보증하는 산업용 네트워크의 무선화 기술이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 국제 공개 제2019/166081호
그렇지만, 상기 종래의 기술에 의하면, 이동, 차폐 등에 따르는 전파 환경의 변화가 발생한 경우, 산업용 기기의 이력 정보로부터 산업용 기기의 가동 중에 발생한 문제는 확인 가능하지만, 무선 통신에 관련되는 문제의 요인 분석, 원인 특정 등에는 기여하지 않는다는 문제가 있었다.
본 개시는, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 무선 통신 네트워크에 있어서 통신 장해를 검지 가능한 인터페이스 변환 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 개시는, 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치이다. 인터페이스 변환 장치는, 주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 이동 통신 시스템이 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 이동 통신 시스템이 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량을 측정하는 지연량 측정부와, 지연량 측정부에서 측정된 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보를 기억하는 기억부와, 지연량 이력 정보를 이용하여 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가하는 변동 평가부와, 변동 평가부의 평가 결과에 근거하여, 이동 통신 시스템에서의 통신 이상을 검지하는 이상 검지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 개시에 따른 인터페이스 변환 장치는, 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 무선 통신 네트워크에 있어서 통신 장해를 검지할 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 실시의 형태에 따른 이동 무선 통신 네트워크의 구성예를 나타내는 도면
도 2는 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템의 TSN 브릿지의 구성예를 나타내는 도면
도 3은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치의 구성예를 나타내는 블록도
도 4는 본 실시의 형태에 따른 네트워크 측 인터페이스 변환 장치의 구성예를 나타내는 블록도
도 5는 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부의 구성예를 나타내는 도면
도 6은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치의 시분할 스케줄링 기능부가 구비하는 송신 큐의 트래픽 클래스의 예를 나타내는 도면
도 7은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치의 시분할 스케줄링 기능부가 구비하는 게이트 제어 리스트의 구성예를 나타내는 도면
도 8은 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템에 있어서의 시각 동기 처리 중의 이상 검지 처리의 일례를 나타내는 시퀀스도
도 9는 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치가 구비하는 메모리에 저장되는 지연량 이력 정보의 예를 나타내는 도면
도 10은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치가 구비하는 메모리에 저장되는 변동량 평가용 기준 테이블의 예를 나타내는 도면
도 11은 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템에 있어서의 기지국 전환 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도
도 12는 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치의 이상 검지 기능에 있어서의 변동량 평가 처리의 일례를 나타내는 흐름도
도 13은 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템의 기지국 전환 시의 지연량 측정치의 일례를 나타내는 도면
도 14는 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템에 있어서의 시각 동기 순서 및 시각 동기 정밀도의 관계를 나타내는 도면
도 15는 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템에 있어서 변동 평가 결과가 허용 범위 내인 경우의 Ethernet 패킷에 대한 변동 정보 부여 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도
도 16은 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템에 있어서 변동 평가 결과가 허용 범위 외인 경우의 Ethernet 패킷에 대한 변동 정보 부여 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도
도 17은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치의 이상 검지 기능에 있어서의 상태 천이예를 나타내는 도면
도 18은 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치가 구비하는 처리 회로를 프로세서 및 메모리로 실현하는 경우의 처리 회로의 구성예를 나타내는 도면
도 19는 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치가 구비하는 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 처리 회로의 예를 나타내는 도면
이하에, 본 개시의 실시의 형태에 따른 인터페이스 변환 장치, 제어 회로, 기억 매체 및 이상 검지 방법을 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 이 개시가 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에 있어서, 이동 무선 통신 네트워크로서 5G 시스템을 전제로 설명하지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다.
실시의 형태.
도 1은, 본 실시의 형태에 따른 이동 무선 통신 네트워크(1)의 구성예를 나타내는 도면이다. 이동 무선 통신 네트워크(1)는, TSC를 서포트하는 네트워크이다. 이동 무선 통신 네트워크(1)는, 5G 시스템(10)과, TSN Bridge(20)와, TSN 기기(21)를 구비한다. 5G 시스템(10)은, 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이다. 5G 시스템(10)은, 5G 무선 규격에 준거한 통신 기기로 구성되고, 이동 무선 통신 네트워크(1) 상에서 서비스를 제공한다. TSN 기기(21)는, TSN Bridge, End Station 등의 통신 기기이다. TSN Bridge(20)는, TSN의 마스터 시각에 동기하고 있고, 5G 시스템(10)을 경유하여 TSN 기기(21)와 시각 동기를 행하고, 산업용 프로토콜 등의 통신을 행한다.
5G 시스템(10)의 구성에 대해 설명한다. 도 2는, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)의 TSN 브릿지의 구성예를 나타내는 도면이다. 3GPP의 규격에서는, 5G 시스템(10)에 접속되는 TSN Bridge(20), TSN 기기(21) 등에서 본 경우, 5G 시스템(10)이 1개의 논리적인 TSN Bridge를 구성하고 있다고 간주할 수가 있다. 여기에서는, 일례로서, 도 1에 나타내는 TSN 기기(21) 중, 디바이스 측에 배치되는 TSN 기기(21)를 End Station(21a)으로 하고, 네트워크 측에 배치되는 TSN 기기(21)를 End Station(21b)으로 한다. 또한, 도 2에서 나타나는 5G 시스템(10)에 접속되는 통신 기기는, 도 1에 나타나는 5G 시스템(10)에 접속되는 통신 기기와 일부 변경되어 있다.
5G 시스템(10)은, 이동국(30)과, 기지국(31)과, 코어 장치(32), (33)와, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)와, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51), (52)를 구비한다. 5G 시스템(10)은, 기지국(31)으로부터 송신되는 무선 신호(40)에 의해 서비스 에어리어가 구성되고, 서비스 에어리어 내의 이동국(30)이 기지국(31)과 무선 신호(40)로 접속되어 있다.
코어 장치(32)는, 이동국(30)의 호 제어, 인증 처리, 및 위치 관리를 행하는 장치이다. 코어 장치(32)는, 기지국(31)의 제어를 실시한다.
코어 장치(33)는, 이동국(30)이 기지국(31)을 경유하여 통신을 행할 때에 데이터를 전송하는 게이트웨이 장치이다. 코어 장치(33)는, End Station(21a), TSN Bridge(20), 및 End Station(21b) 사이에서 행해지는 통신에 있어서, 산업용 프로토콜의 전송 처리를 행한다.
디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, End Station(21a)과 이동국(30) 사이에서, TSN 프로토콜의 변환 처리를 행하고, 산업용 프로토콜을 전송하는 Ethernet 패킷의 중계를 행하는 인터페이스 변환 장치이다.
네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, TSN Bridge(20)와, 코어 장치(33) 사이에서, TSN 프로토콜의 변환 처리를 행하고, 산업용 프로토콜을 전송하는 Ethernet 패킷의 중계를 행하는 인터페이스 변환 장치이다.
네트워크 측 인터페이스 변환 장치(52)는, TSN의 제어 장치이며, 유저 설정, 네트워크 설정 등을 담당하는 TSNCNC(Time　Sensitive　Networking　Centralized　Network　Configuration)(60), 및 TSNCUC(Time　Sensitive　Networking　Centralized　User　Configuration)(61)로부터의 QoS 설정 등을 5G 시스템(10)용의 QoS 설정으로 변환하기 위한 프로토콜 변환을 행하는 인터페이스 변환 장치이다. 또, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(52)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 포트 설정 정보 등을 무선 프로토콜 경유로 전달한다.
또한, 5G 시스템(10)은, 기지국(31)의 지배 아래에 복수의 이동국(30)이 접속 가능한 구성이며, 코어 장치(32), (33)의 지배 아래에 복수의 기지국(31)이 접속 가능한 구성이다. 또, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50), 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, 도 2의 예에서는 1대의 TSN 기기(21)만이 접속되어 있지만, LAN 접속에 의해 복수의 TSN 기기(21)와 접속 가능하다.
5G 시스템(10)이 구비하는 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, 외부 인터페이스(100)와, 5G 디바이스 접속부(110)와, 장치 관리부(120)와, 시각 동기 기능부(130)와, 시분할 스케줄링 기능부(140)를 구비한다.
외부 인터페이스(100)는, End Station(21a)과 접속하는 RJ(Registered　Jack)45 등에 의해 구성되는 물리 인터페이스이다.
5G 디바이스 접속부(110)는, 이동국(30)과 접속하는 인터페이스를 구비한다. 5G 디바이스 접속부(110)는, 이동국(30)의 구성에 따라, Ethernet, USB(Universal Serial　Bus) 등에 의해 접속 가능하다.
장치 관리부(120)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 설정, 관리 등을 행한다. 장치 관리부(120)는, 관리 인터페이스부(121)와, 전원부(122)와, 메모리(123)와, 시각 관리부(124)와, 장치 관리 기능부(125)를 구비한다. 관리 인터페이스부(121)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(52), TSNCNC(60), TSNCUC(61) 등의 제어 장치와 통신하고, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 설정 정보 등을 취득한다. 전원부(122)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 각 구성에 전원을 공급한다. 메모리(123)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 동작하기 위한 장치 파라미터, TSN 프로토콜 관련 파라미터 등의 설정 정보를 저장, 즉 기억하는 기억부이다. 시각 관리부(124)는, 시각 동기 기능부(130)에서 취득한 시각 정보를 관리한다. 장치 관리 기능부(125)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 가동 상태 등의 장치 상태를 관리한다.
시각 동기 기능부(130)는, IEEE802. 1AS의 시각 동기 처리를 행한다. 시각 동기 기능부(130)는, 지연량 측정부(131)와, 변동 평가부(132)와, 메시지 갱신부(133)와, 통신부(134)와, 입력 시각 취득부(135)와, 메시지 갱신부(136)를 구비한다. 지연량 측정부(131)는, 5G 시스템(10) 내의 지연량을 측정한다. 변동 평가부(132)는, 과거의 지연량 측정 정보인 지연량 이력 정보로부터 5G 시스템(10) 내의 지연량의 변동량을 평가한다. 메시지 갱신부(133)는, 5G 시스템(10)의 지연량을, TSN 프로토콜에서 사용되는 메시지의 correctionField에 가산한다. 여기에서는, TSN 프로토콜에서 사용되는 메시지로서, SYNC 메시지를 상정하고 있다. SYNC 메시지는, 시각 동기 신호이다. 통신부(134)는, 시각 정보를 갱신한 SYNC 메시지를 외부 인터페이스(100) 경유로 End Station(21a)에 송신한다. 입력 시각 취득부(135)는, 외부의 TSN Bridge(20)로부터 수신한 SYNC 메시지의 수신 시에 시각 관리부(124)로부터 시각 정보, 즉 5G 시스템(10)이 SYNC 메시지를 취득한 시각을 나타내는 입력 시각을 취득한다. 메시지 갱신부(136)는, 입력 시각을 SYNC 메시지에 추가한다.
시분할 스케줄링 기능부(140)는, 다른 TSN 기기(21)와 고정밀도로 동기하여 IEEE802. 1Qbv에 규정되는 각 트래픽 클래스의 송신 시간을 제어한다. 시분할 스케줄링 기능부(140)는, 이상 검지부(141)와, 시분할 스케쥴러부(142)와, 통신부(143)를 구비한다. 이상 검지부(141)는, 변동 평가부(132)의 평가 결과를 사용하여 5G 시스템(10)에서 수신된 Ethernet 패킷의 위험도를 판정한다. 시분할 스케쥴러부(142)는, Ethernet 패킷의 트래픽 클래스마다 송신 시간을 제어한다. 통신부(143)는, Ethernet 패킷을 이용하여, 외부 인터페이스(100) 경유로 End Station(21a)과 통신을 행한다.
5G 시스템(10)이 구비하는 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 구성에 대해 설명한다. 도 4는, 본 실시의 형태에 따른 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, 외부 인터페이스(200a), (200b)와, 장치 관리부(210)와, 시각 동기 기능부(220)와, 시분할 스케줄링 기능부(230)를 구비한다.
외부 인터페이스(200a)는, 코어 장치(33)와 접속하는 RJ45 등에 의해 구성되는 물리 인터페이스이다.
외부 인터페이스(200b)는, TSN Bridge(20)와 접속하는 RJ45 등에 의해 구성되는 물리 인터페이스이다.
장치 관리부(210)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 설정, 관리를 행한다. 장치 관리부(210)는, 관리 인터페이스부(211)와, 전원부(212)와, 메모리(213)와, 시각 관리부(214)와, 장치 관리 기능부(215)를 구비한다. 관리 인터페이스부(211)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(52), TSNCNC(60), TSNCUC(61) 등의 제어 장치와 통신하고, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 설정 정보 등을 취득한다. 전원부(212)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 각 구성에 전원을 공급한다. 메모리(213)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)가 동작하기 위한 장치 파라미터, TSN 프로토콜 관련 파라미터 등의 설정 정보를 저장하는 기억부이다. 시각 관리부(214)는, 시각 동기 기능부(220)로부터 취득한 시각 정보를 관리한다. 장치 관리 기능부(215)는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 가동 상태 등의 장치 상태를 관리한다.
시각 동기 기능부(220)는, IEEE802. 1AS의 시각 동기 처리를 행한다. 시각 동기 기능부(220)는, 통신부(221)와, 입력 시각 취득부(222)와, 메시지 갱신부(223)와, 통신부(224)와, 지연량 측정부(225)와, 변동 평가부(226)와, 메시지 갱신부(227)를 구비한다. 통신부(221)는, TSN Bridge(20)와, TSN 프로토콜을 이용하여, 외부 인터페이스(200b) 경유로 통신한다. 입력 시각 취득부(222)는, SYNC 메시지 수신 시에 시각 관리부(214)로부터 시각 정보, 즉 5G 시스템(10)이 SYNC 메시지를 취득한 시각을 나타내는 입력 시각을 취득한다. 메시지 갱신부(223)는, 입력 시각을 SYNC 메시지에 추가한다. 통신부(224)는, 갱신한 SYNC 메시지를 외부 인터페이스(200a) 경유로 코어 장치(33)에 송신한다. 지연량 측정부(225)는, 5G 시스템(10) 내의 지연량을 측정한다. 변동 평가부(226)는, 과거의 지연량 측정 정보인 지연량 이력 정보로부터 5G 시스템(10) 내의 지연량의 변동량을 평가한다. 메시지 갱신부(227)는, 5G 시스템(10)의 지연량을 TSN 프로토콜에서 사용되는 메시지의 correctionField에 가산한다. 여기에서는, TSN 프로토콜에서 사용되는 메시지로서, SYNC 메시지를 전제로 한다. 통신부(221)는, 또한, 시각 정보를 갱신한 SYNC 메시지를 외부 인터페이스(200b) 경유로 TSN Bridge(20)에 송신한다.
시분할 스케줄링 기능부(230)는, 다른 TSN 기기(21)와 고정밀도로 동기하여 IEEE802. 1Qbv에 규정되는 각 트래픽 클래스의 송신 시간을 제어한다. 시분할 스케줄링 기능부(230)는, 통신부(231)와, 시분할 스케쥴러부(232)와, 이상 검지부(233)와, 통신부(234)를 구비한다. 통신부(231)는, TSN Bridge(20)와, Ethernet 패킷을 이용하여 외부 인터페이스(200b) 경유로 통신한다. 시분할 스케쥴러부(232)는, Ethernet 패킷의 트래픽 클래스마다 송신 시간을 제어한다. 이상 검지부(233)는, 변동 평가부(226)의 평가 결과 사용하여, 5G 시스템(10)에서 수신된 Ethernet 패킷의 위험도를 판정한다. 통신부(234)는, Ethernet 패킷을 이용하여, 외부 인터페이스(200a) 경유로 통신을 행한다.
디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(140), 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(230)의 구성에 대해 설명한다. 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(140), 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(230)는 같은 구성이다. 그 때문에, 여기에서는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(140)를 예로 하여 설명한다.
도 5는, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 시분할 스케줄링 기능부(140)의 구성예를 나타내는 도면이다. 시분할 스케줄링 기능부(140)는, 송신 큐(410a)~(410h)와, 송신 선택 알고리즘(420a)~(420h)과, 송신 게이트(430a)~(430h)와, 송신 선택 기능부(440)와, 게이트 제어 리스트(450)와, 이상 검지 기능부(460)를 구비한다. 이상 검지 기능부(460)는, 도 3에 나타내는 이상 검지부(141)에 상당한다. 송신 큐(410a)~(410h), 송신 선택 알고리즘(420a)~(420h), 송신 게이트(430a)~(430h), 및 게이트 제어 리스트(450)는, 도 3에 나타내는 시분할 스케쥴러부(142)에 상당한다. 송신 선택 기능부(440)는, 도 3에 나타내는 통신부(143)에 상당한다.
송신 큐(410a)~(410h)는, 5G 시스템(10)으로부터 외부의 TSN 기기(21)인 End Station(21a)에 대한 Ethernet 패킷 송신 처리에 있어서 각 트래픽 클래스의 송신 시간을 제어하는 기능을 실현하기 위해, 도 6에 기재하는 IEEE802. 1p에 정의되는 PCP(Priority　Code　Point)에 관련지어지는 우선도를 나타내는 트래픽 클래스에 대응한 송신 큐이다.
도 6은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 시분할 스케줄링 기능부(140)가 구비하는 송신 큐(410a)~(410h)의 트래픽 클래스(470)의 예를 나타내는 도면이다. 송신 큐(410a)는 트래픽 클래스 TC＃0에 대응하고, 송신 큐(410b)는 트래픽 클래스 TC＃1에 대응하고, 송신 큐(410c)는 트래픽 클래스 TC＃2에 대응하고, 송신 큐(410d)는 트래픽 클래스 TC＃3에 대응하고 있다. 또, 송신 큐(410e)는 트래픽 클래스 TC＃4에 대응하고, 송신 큐(410f)는 트래픽 클래스 TC＃5에 대응하고, 송신 큐(410g)는 트래픽 클래스 TC＃6에 대응하고, 송신 큐(410h)는 트래픽 클래스 TC＃7에 대응하고 있다. 도 5 및 도 6으로부터, 트래픽 클래스 TC＃0의 송신 큐(410a)의 우선도가 가장 낮고, 트래픽 클래스의 숫자가 커질수록 우선도가 높아져, 트래픽 클래스 TC＃7의 송신 큐(410h)의 우선도가 가장 높아진다. 도 6에 있어서, 설정치는, 각 트래픽 클래스를 식별 가능한 정보이다.
송신 선택 알고리즘(420a)~(420h)은, 대응하는 송신 큐(410a)~(410h)에 저장된 데이터의 송신 가부를 판단한다.
송신 게이트(430a)~(430h)는, 게이트 제어 리스트(450)에 규정된 시간과, 대응하는 송신 선택 알고리즘(420a)~(420h)에 의한 송신 큐(410a)~(410h)의 송신 가부의 정보에 근거하여, 게이트의 Open 및 Closed를 제어한다.
송신 선택 기능부(440)는, 송신 게이트(430a)~(430h)를 통과해 온 데이터를, 외부 장치에 송신한다.
이상 검지 기능부(460)는, 시각 동기 기능부(130)의 변동 평가부(132)의 평가 결과로부터, 송신 큐(410a)~(410h)에 입력되는 Ethernet 패킷의 위험도를 판정한다.
게이트 제어 리스트(450)는, 송신 게이트(430a)~(430h)의 Open 및 Closed가 규정된 것이다. 도 7은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 시분할 스케줄링 기능부(140)가 구비하는 게이트 제어 리스트(450)의 구성예를 나타내는 도면이다. 게이트 제어 리스트(450)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 시간(451)에 대해서 각 송신 게이트의 송신 가능한 시간대인 Open, 및 송신 불가인 시간대인 Closed가 정의되는 송신 게이트 상태(452)가 등록된다.
5G 시스템(10)은, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50), 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51), 및 TSN Bridge(20)가 고정밀도로 시각 동기하고, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 시분할 스케줄링 기능부(140), 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 시분할 스케줄링 기능부(230)의 트래픽 클래스의 송신 시간을 동기시키는 것으로, 안정된 우선 제어를 실현할 수가 있다. 또한, 5G 시스템(10) 내에 있어서의 지연량은 변동하지만, 5G 시스템(10)의 QoS 제어에 의해 보증되는 최대 지연량을 오프셋으로 하여 가산하는 것으로, 5G 시스템(10)을 통해서도 동기한 시분할 스케줄링이 가능해진다.
계속하여, 마스터 시각에 동기하는 TSN Bridge(20)로부터 개시되는 TSN 프로토콜의 시각 동기 처리에 있어서, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50) 내에서 이상 검지하기 위한 변동용 평가 순서에 대해 설명한다. 도 8은, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)에 있어서의 시각 동기 처리 중의 이상 검지 처리의 일례를 나타내는 시퀀스도이다.
TSN Bridge(20)는, 주기적인 시각 동기 처리를 개시하는 시각이 되면, gPTP(Generalized　Precision　Time　Protocol) 패킷인 SYNC 메시지에, 시각 정보, 및 각 패스 지연을 누적하는 correctionField를 설정하여, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51) 등, 주변의 TSN 기기(21)에 송신한다(스텝 ST100). 이때, TSN Bridge(20)는, 다음 번 SYNC 메시지를 송신하기 위한 시각 동기 처리의 주기를 계측하는 주기 타이머를 개시한다(스텝 ST101).
SYNC 메시지를 수신한 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)에서는, 입력 시각 취득부(222)가, 해당 SYNC 메시지를 수신한 입력 시각 TSi를 시각 관리부(214)로부터 취득하고, 메시지 갱신부(223)가, SYNC 메시지의 Suffix　Field에 입력 시각 TSi를 삽입한다(스텝 ST102). 통신부(224)는, 메시지 갱신부(223)에서 갱신된 SYNC 메시지를 코어 장치(33)에 송신한다(스텝 ST103). 이것에 의해, SYNC 메시지는, 기지국(31), 및 이동국(30)을 경유하여 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 도달한다. 또, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, SYNC 메시지 처리에 계속하여, TSN Bridge(20)와의 패스 지연을 측정한다(스텝 ST104). 구체적으로는, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, TSN Bridge(20)에 대해서 gPTP 패킷인 Pdelay_Req 메시지를 송신하고, TSN Bridge(20)로부터 gPTP 패킷인 Pdelay_Resp 메시지를 수신한다.
SYNC 메시지를 수신한 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에서는, 지연량 측정부(131)가, 출력 시각 TSe를 시각 관리부(124)로부터 취득한다(스텝 ST105). 출력 시각 TSe는, 5G 시스템(10)으로부터 SYNC 메시지를 출력하는 시각을 나타내는 것이다. 지연량 측정부(131)는, 출력 시각 TSe와 SYNC 메시지의 Suffix　Field에 설정된 입력 시각 TSi의 차분으로부터, 5G 시스템(10) 내의 지연량을 측정한다(스텝 ST106). 이와 같이, 지연량 측정부(131)는, 주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 5G 시스템(10)이 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 5G 시스템(10)이 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 5G 시스템(10)의 내부에서의 지연량을 측정한다. 지연량 측정부(131)는, 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보(600)를 메모리(123) 내의 지연량 이력 정보(600)에 저장, 즉 기억시킨다. 메모리(123)는, 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보(600)를 기억한다.
도 9는, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 메모리(123)에 저장되는 지연량 이력 정보(600)의 예를 나타내는 도면이다. 지연량 이력 정보(600)는, 지연량 측정부(131)에 의해 저장된 지연량 이력 정보(600)의 식별자(601), 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량 측정치(602), 및 지연량 측정치(602)의 이동 평균 처리에 의해 산출한 지연량 기준치(603)에 의해 구성된다. 여기에서는, 식별자(601)의 작은 번호를 오래된 지연량 측정치로 한다. 등록수가 최대수, 도 9의 예에서는 N개를 초과한 경우, 지연량 측정부(131)는, No. 0의 정보를 삭제 후에 1개씩 앞당김 처리를 행한다. 또한, 지연량 측정부(131)는, 지연량 기준치(603)의 계산 방법으로서, 이동 평균 처리만이 아니고 각 지연량 측정치에 가중치를 붙여도 좋고, 평균화의 대상이 되는 샘플수를 제한해도 좋다. 또는, 지연량 측정부(131)는, 지연량 이력 정보(600)에 등록된 지연량 측정치의 최악치를 지연량 기준치(603)로서 이용하여도 좋다.
변동 평가부(132)는, 메모리(123)로부터 지연량 이력 정보(600)의 지연량 기준치(603)를 취득하고, 지연량 기준치(603)와, 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량 측정치의 차분으로부터, 지연량 측정치의 변동량을 계측한다(스텝 ST107). 변동 평가부(132)는, 계측한 변동량과, 트래픽 클래스마다 허용되는 변동량을 정의하는 변동량 평가용 기준 테이블(610)의 변동 평가 기준치(613)를 이용하여 변동량 평가를 행한다(스텝 ST108). 변동 평가부(132)는, 5G 시스템(10) 내의 지연량의 변동량으로부터 상정하지 않은 이상 처리가 발생할 가능성을 판정한다. 도 10은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 메모리(123)에 저장되는 변동량 평가용 기준 테이블(610)의 예를 나타내는 도면이다. 변동량 평가용 기준 테이블(610)은, 시분할 스케쥴러부(142)가 보유하는 송신 큐(410a)~(410h)에 대응한 송신 큐 번호(611), 각 송신 큐(410a)~(410h)에 대응하는 트래픽 클래스(612), 및 변동량의 허용 가부를 판단하는 기준치가 되는 변동 평가 기준치(613)에 의해 구성된다. 이와 같이, 변동 평가부(132)는, 지연량 이력 정보(600)를 이용하여 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가한다.
메시지 갱신부(133)는, SYNC 메시지의 correctionField에, 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량을 가산하고(스텝 ST109), 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)가 추가한 Suffix　Field를 삭제한다(스텝 ST110). 통신부(134)는, SYNC 메시지를 End Station(21a)에 전송한다(스텝 ST111).
End Station(21a)은, SYNC 메시지를 수신하면, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)와의 패스 지연을 측정하는 순서를 실시한다(스텝 ST112). 구체적으로는, End Station(21a)은, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 대해서 gPTP 패킷인 Pdelay_Req 메시지를 송신하고, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)로부터 gPTP 패킷인 Pdelay_Resp 메시지를 수신한다. 이후, TSN Bridge(20)가, 스텝 ST101에서 개시한 주기 타이머에 의해 주기적인 시각 동기 처리를 개시하는 시각이 되면, 본 순서를 반복 실시한다(스텝 ST113).
다음에, 5G 시스템(10)에 있어서, QoS에 의한 지연 보증 시에 지연량의 변동 요인의 일례로서, 기지국 전환 순서에 대해 설명한다. 도 11은, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)에 있어서의 기지국 전환 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도이다. 여기에서는, 5G 시스템(10), TSN Bridge(20), 및 End Station(21a) 사이에 있어서, TSN 프로토콜 및 Ethernet 데이터 플로우가 확립 중인 상태로 한다(스텝 ST200).
이동국(30)은, 이동원(移動元)의 기지국(a source base station)(31a)으로부터 송신되는 무선 신호(40)의 통신 품질의 열화를 검출하면(스텝 ST201), 이동원의 기지국(31a)에 대해서, 통신 품질 열화, 및 별도 주변 셀 측정에 의해 검출한 이동 목적지의 기지국(a destination base station)(31b)을 통지하는 Measurement　Report를 송신한다(스텝 ST202).
이동원의 기지국(31a)은, 이동국(30)으로부터 Measurement　Report를 수신하면, 기지국 전환 판단을 실시한다(스텝 ST203). 기지국 전환의 실행을 판단한 이동원의 기지국(31a)은, 이동 목적지의 기지국(31b)에 대해서, Handover　Request를 송신한다(스텝 ST204).
이동 목적지의 기지국(31b)은, 이동원의 기지국(31a)으로부터 Handover　Request를 수신하면, 기지국 전환을 수락 가능한 경우, 이동원의 기지국(31a)에 대해서, 응답으로서 Handover　Request　Acknowledgement를 송신한다(스텝 ST205).
이동원의 기지국(31a)은, 기지국 전환의 사전 준비가 완료되면, 이동국(30)에 대해서, 기지국 전환의 개시를 통지하는 RRC　Reconfiguration을 송신한다(스텝 ST206). 이동원의 기지국(31a)은, 이동국(30)에 대한 데이터 통신을 정지하고, SN Status　Transfer로서 PDCP(Packet　Data　Convergence　Protocol)의 시퀀스 번호 등의 정보를 이동 목적지의 기지국(31b)에 전송한다(스텝 ST207). 또, 이동원의 기지국(31a)은, 저장하는 이동국(30) 앞의 데이터를 이동 목적지의 기지국(31b)에 전송하는 데이터 전송을 개시한다(스텝 ST208). 이 이후, 5G 시스템(10)에서는, 코어 장치(33)로부터 수신된 이동국(30) 앞의 데이터는, 이동원의 기지국(31a) 경유로 이동 목적지의 기지국(31b)에 전송되고, 이동 목적지의 기지국(31b)이 데이터를 버퍼링한다(스텝 ST209~스텝 ST210).
이동국(30)은, 이동 목적지의 기지국(31b)으로부터 송신되는 무선 신호(40)에의 재동기를 완료하면, 이동 목적지의 기지국(31b)에 대해서, RRC　Reconfiguration　Complete 메시지를 응답한다(스텝 ST211).
이동 목적지의 기지국(31b)은, 이동국(30)으로부터 RRC　Reconfiguration　Complete 메시지를 수신하면, 이동국(30)의 기지국 전환 완료를 인식하고, 저장하고 있던 이동국(30) 앞의 데이터 통신을 재개한다(스텝 ST212).
코어 장치(33)는, 이동 목적지의 기지국(31b)으로부터 기지국 전환 완료를 수신하면(스텝 ST213), 이동국(30) 앞의 데이터 송신 목적지를 이동원의 기지국(31a)으로부터 이동 목적지의 기지국(31b)으로 변경하기 위해, 이동원의 기지국(31a)에 송신하는 최종 데이터에 End　Maker를 부여한다(스텝 ST214). 코어 장치(33)는, 이동 목적지의 기지국(31b)에 대해서, 이동 목적지의 기지국(31b)과 코어 장치(33) 사이의 통신 경로 전환 완료를 나타내는 Path　Switch　Request　Ack를 송신한다(스텝 ST215).
이동 목적지의 기지국(31b)는, 코어 장치(33)와의 통신 경로 전환 완료를 인식하면, 이동원의 기지국(31a)에 대해서, 이동국(30)의 기지국 전환 처리가 모두 완료한 것을 통지하는 것으로(스텝 ST216), 새로운 Ethernet 데이터 플로우를 확립한다(스텝 ST217).
이와 같이, 5G 시스템(10)에서는, 기지국 전환 계기에 있어서, 기지국(31) 사이에 Ethernet 데이터의 전송 처리 및 이동국(30)의 재동기 처리까지의 데이터 송신의 보류 시간이 필요하게 되고, 본 시간이 지연량의 변동에 연결된다. 본 시스템에 있어서의 시각 동기 기능에서는, 5G 시스템(10) 내의 지연량을 고려한 후에 시각 정보를 갱신하기 때문에, 시각 정밀도는 열화하지 않는다. 그렇지만, 사전에 설계된 시분할 스케줄링 처리에 이용되는 게이트 제어 리스트(450)의 시각 정보에 대해서 Ethernet 패킷의 도착 시각이 지연하는 것으로, 산업용 프로토콜의 제어 주기 시간에 영향을 주게 된다.
도 12는, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 이상 검지 기능에 있어서의 변동량 평가 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 12는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 이상 검지부(141)의 처리 내용을 설명하는 것이다.
디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 있어서, 시각 동기 기능부(130)는, 5G 디바이스 접속부(110)로부터 gPTP 패킷인 SYNC 메시지를 수신하고 있지 않은 경우(스텝 S100：No), SYNC 메시지를 수신할 때까지 대기한다. 시각 동기 기능부(130)가 SYNC 메시지를 수신하면(스텝 S100：Yes), 지연량 측정부(131)는, SYNC 메시지의 Suffix　Field에 설정된 입력 시각 TSi를 취득한다(스텝 S101). 지연량 측정부(131)는, 시각 관리부(124)로부터 End Station(21a)에의 출력 시각 TSe를 취득한다(스텝 S102). 지연량 측정부(131)는, 취득한 입력 시각 TSi와 출력 시각 TSe의 차분으로부터, 5G 시스템(10) 내의 지연량 dT_new를 측정한다(스텝 S103).
변동 평가부(132)는, 메모리(123)로부터, 지연량 이력 정보(600)의 지연량 기준치(603)를 취득하고, 변동량 평가용 기준 테이블(610)의 변동 평가 기준치(613)를 취득한다(스텝 S104). 변동 평가부(132)는, 지연량 기준치(603)와, 지연량 측정부(131)에서 측정된 지연량 측정치의 차분으로부터, 지연량 측정치의 변동량을 계측한다(스텝 S105). 변동 평가부(132)는, 변동량이 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위 내인가 아닌가를 평가한다(스텝 S106). 도 10에 나타내는 바와 같이, 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위는, 트래픽 클래스에 따라 다르다. 변동량이 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위 내인 경우(스텝 S106：Yes), 변동 평가부(132)는, 지연량 dT_new를 지연량 이력 정보(600)에 등록한다(스텝 S107). 변동량이 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위 외인 경우(스텝 S106：No), 변동 평가부(132)는, 변동량이 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위 외인 것을 이상 검지부(141)에 통지한다. 이상 검지부(141)는, 이상 검지 처리를 실시한다(스텝 S108). 구체적으로는, 이상 검지부(141)는, 이상 검지 처리로서, 무선 통신에 관련되는 문제 사상(事象)의 원인 특정을 실현하기 위해, 메모리(123)에 이상을 검지한 송신 큐 번호, 트래픽 클래스, 이상을 검지한 시각, 이상이 해소된 시각, 해당 시각 중에 통신한 Ethernet 패킷 데이터를 저장하는 처리를 행한다. 이와 같이, 이상 검지부(141)는, 변동 평가부(132)의 평가 결과에 근거하여, 5G 시스템(10)에서의 통신 이상을 검지한다. 그 후, 변동 평가부(132)는, 지연량 dT_new를 지연량 이력 정보(600)에 등록한다(스텝 S107).
도 13은, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)의 기지국 전환 시의 지연량 측정치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13은, 도 11에서 설명한 기지국 전환에 수반하는 지연량에의 영향에 대해 보충하는 것이다. 도 13에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 지연량 측정치를 나타낸다. 도 13에 있어서, 측정치(602a)는, 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위에 대해서, 변동량의 평가 결과가 허용 범위 내가 되는 측정치를 나타내고 있다. 또, 측정치(602b)는, 변동 평가 기준치(613)에 근거하는 허용 범위에 대해서, 변동량의 평가 결과가 허용 범위 외가 되는 측정치를 나타내고 있다. 기지국 전환 처리가 실행된 구간(620)에서는, 기지국(31) 간의 데이터 전송 처리 및 이동국(30)에 의한 재동기 처리까지의 시간으로 데이터 송신이 보류되기 때문에, 지연량 측정치의 변동이 커진다. 그 때문에, 사전에 설계된 시분할 스케줄링 처리에 이용되는 게이트 제어 리스트(450)의 시각 정보에 대해서, Ethernet 패킷의 도착 시각이 지연되게 된다.
도 14는, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)에 있어서의 시각 동기 순서 및 시각 동기 정밀도의 관계를 나타내는 도면이다. TSN Bridge(20)는, 시각 동기 처리를 개시하기 위해, SYNC 메시지를, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51) 경유로, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50), 및 End Station(21a)에 송신한다(스텝 ST300). TSN Bridge(20)는, 다음 번 SYNC 메시지를 송신하기 위한 시각 동기 처리의 주기를 계측하는 주기 타이머를 개시한다(스텝 ST301). TSN Bridge(20)는, 상기 처리를 반복 실시한다. 여기서, TSN Bridge(20)는, 주기 타이머가 계측하는 시각 동기 처리의 주기를 변경 가능하고, 주기 타이머의 주기를 짧게 설정하는 것으로 시각 동기 정밀도를 향상시킬 수가 있다. 즉, 주기 타이머의 주기를 짧게 설정하는 것으로, 이상 검지를 실시하는 계기도 증가하기 때문에, 이상 검지 정밀도의 향상에 기여한다. 한편, 시각 동기용의 SYNC 메시지 수는 증가하기 때문에, TSN Bridge(20)의 처리 부하가 증가함과 아울러, 5G 시스템(10)에 있어서 전송 대역이 압박된다. 그 때문에, 이동 무선 통신 네트워크(1)에서는, 요구되는 시각 동기 정밀도 및 시각 동기 신호 수의 트레이드 오프에 의해, 주기 타이머의 주기를 조정하는 것이 가능하다(ST302~ST303).
도 15는, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)에 있어서 변동 평가 결과가 허용 범위 내인 경우의 Ethernet 패킷에 대한 변동 정보 부여 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도이다. 도 12에 나타내는 이상 검지 처리에서는, 검출한 정보를 메모리(123)에 저장하는 방법을 나타냈지만, 여기에서는 검출한 변동 정보를 외부에 통지하는 방법에 대해 설명한다. TSN Bridge(20)는, End Station(21a)에 대해서 Ethernet 패킷을 송신한다(스텝 ST400). 이때, 코어 장치(33)로부터 이동국(30)까지의 구간에서는, Ethernet 패킷은 무선 프로토콜에 의해 캡슐화된다(encapsulated)(스텝 ST401). 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, 변동 평가 결과가 허용 범위 내인 경우에 있어서(스텝 ST402), Ethernet 패킷에 대해서 변동 정보를 부여할지의 판정을 행한다(스텝 ST403). 본 케이스에서는, 허용 범위 내이고 이상 검지 상태는 아니기 때문에, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, 변동 정보 부여는 행하지 않고, 시분할 스케줄링 기능부(140)의 송신 시간에 근거하여, Ethernet 패킷을 송신하는 처리를 행한다(스텝 ST404).
도 16은, 본 실시의 형태에 따른 5G 시스템(10)에 있어서 변동 평가 결과가 허용 범위 외인 경우의 Ethernet 패킷에 대한 변동 정보 부여 순서의 일례를 나타내는 시퀀스도이다. TSN Bridge(20)는, End Station(21a)에 대해서 Ethernet 패킷을 송신한다(스텝 ST500). 이때, 코어 장치(33)으로부터 이동국(30)까지의 구간에서는, Ethernet 패킷은 무선 프로토콜에 의해 캡슐화된다(스텝 ST501). 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, 변동 평가 결과가 허용 범위 외인 경우에 있어서(스텝 ST502), Ethernet 패킷에 대해서 변동 정보를 부여할지의 판정을 행한다(스텝 ST503). 본 케이스에서는, 허용 범위 외이고 이상 검지 상태이기 때문에, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, Ethernet 패킷 내에 신뢰성 레벨 정보를 부여하고, 시분할 스케줄링 기능부(140)의 송신 시간에 근거하여, Ethernet 패킷을 송신하는 처리를 행한다(스텝 ST504). 구체적으로는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 있어서, 메시지 갱신부(133)는, 이상 검지부(141)에서 검출된 통신 이상의 정보를 외부에 송신하는 Ethernet 패킷에 부여한다. 통신부(134)는, 통신 이상의 정보가 부여된 Ethernet 패킷을 송신한다.
End Station(21a)은, 해당 Ethernet 패킷을 수신하고, 신뢰성 레벨 정보를 확인하는 것으로, 무선 통신 특유의 영향을 받은 Ethernet 패킷인 것을 인식 가능하다. 또, End Station(21a)은, 이상 검출한 경우, 해당 Ethernet 패킷을 로그에 저장하는 것으로, 후단의 요인 특정을 용이하게 하는 것이 가능해진다. 신뢰성 레벨 정보는, 새롭게 마련하는 프로토콜 또는 기존 프로토콜의 옵션 헤더로서 Ethernet 헤더, IP(Internet　Protocol) 헤더 등에 부여해도 좋고, 각 헤더 정보의 특정 영역에 플래그를 설정하는 것으로 표현해도 좋다. 또한, 신뢰성 레벨 정보를, 이상 검지 유무만이 아니고, 변동량에 따라 복수의 단계를 마련하여 신뢰성을 표현해도 좋다.
도 17은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 이상 검지 기능에 있어서의 상태 천이예를 나타내는 도면이다. 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)는, 이상 검지부(141)가 보유하는 상태 천이(700)에 대해서, 변동량이 허용 범위 내인 통상 상태(701)와 허용 범위 외인 이상 상태(702)를 갖고, 변동량의 평가 결과에 따라 상태 천이(703) 또는 상태 천이(704)를 행한다. 이상 상태(702)로부터 통상 상태(701)로 천이하는 계기는, 변동량의 평가 결과가 허용 범위 내로 회복한 경우, 또는, 이상 상태(702)로 천이 후부터 특정의 시간 경과한 경우에 천이하는 것이 가능하지만, 이것들로 한정되지 않고, 본 실시의 형태에서는 특별히 규정하지 않는다.
여기까지, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 있어서의 이상 검지 방법에 대해 설명했지만, 디바이스 측에 TSN Bridge가 존재하는 경우는, 같은 처리를 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)에서 실시하는 것으로 대응 가능하다.
계속하여, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 있어서, 외부 인터페이스(100) 및 5G 디바이스 접속부(110)는 외부 인터페이스이다. 장치 관리부(120), 시각 동기 기능부(130), 및 시분할 스케줄링 기능부(140)는 처리 회로에 의해 실현된다. 처리 회로는, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 프로세서 및 메모리여도 좋고, 전용의 하드웨어여도 좋다. 처리 회로는 제어 회로라고도 불린다.
도 18은, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 처리 회로를 프로세서 및 메모리로 실현하는 경우의 처리 회로(90)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내는 처리 회로(90)는 제어 회로이며, 프로세서(91) 및 메모리(92)를 구비한다. 처리 회로(90)가 프로세서(91) 및 메모리(92)로 구성되는 경우, 처리 회로(90)의 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어 또는 펌웨어는 프로그램으로서 기술되고, 메모리(92)에 저장된다. 처리 회로(90)에서는, 메모리(92)에 기억된 프로그램을 프로세서(91)가 판독하여 실행하는 것에 의해, 각 기능을 실현한다. 즉, 처리 회로(90)는, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 처리가 결과적으로 실행되는 것으로 되는 프로그램을 저장하기 위한 메모리(92)를 구비한다. 이 프로그램은, 처리 회로(90)에 의해 실현되는 각 기능을 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 실행시키기 위한 프로그램이라고도 말할 수 있다. 이 프로그램은, 프로그램이 기억된 기억 매체에 의해 제공되어도 좋고, 통신 매체 등 다른 수단에 의해 제공되어도 좋다.
상기 프로그램은, 지연량 측정부(131)가, 주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 5G 시스템(10)이 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각 TSi와, 5G 시스템(10)이 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각 TSe의 차분으로부터, 5G 시스템(10)의 내부에서의 지연량을 측정하는 제 1 스텝과, 지연량 측정부(131)가, 지연량인 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보(600)를 메모리(123)에 기억시키는 제 2 스텝과, 변동 평가부(132)가, 지연량 이력 정보(600)를 이용하여 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가하는 제 3 스텝과, 이상 검지부(141)가, 변동 평가부(132)의 평가 결과에 근거하여, 5G 시스템(10)에서의 통신 이상을 검지하는 제 4 스텝을 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)에 실행시키는 프로그램이라고도 말할 수 있다.
여기서, 프로세서(91)는, 예를 들면, CPU(Central　Processing　Unit), 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, 또는 DSP(Digital　Signal Processor) 등이다. 또, 메모리(92)는, 예를 들면, RAM(Random　Access　Memory), ROM(Read　Only　Memory), 플래쉬 메모리, EPROM(Erasable　Programmable　ROM), EEPROM(등록 상표)(Electrically　EPROM) 등의, 불휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉서블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, 또는 DVD(Digital　Versatile　Disc) 등이 해당한다.
도 19는, 본 실시의 형태에 따른 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)가 구비하는 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 처리 회로(93)의 예를 나타내는 도면이다. 도 19에 나타내는 처리 회로(93)는, 예를 들면, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific　Integrated　Circuit), FPGA(Field　Programmable　Gate　Array), 또는 이것들을 조합한 것이 해당한다. 처리 회로에 대해서는, 일부를 전용의 하드웨어로 실현하고, 일부를 소프트웨어 또는 펌웨어로 실현하도록 해도 좋다. 이와 같이, 처리 회로는, 전용의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해, 상술의 각 기능을 실현할 수가 있다.
디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50)의 하드웨어 구성에 대해 설명했지만, 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)의 하드웨어 구성도 마찬가지이다. 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)에 있어서, 외부 인터페이스(200a), (200b)는 외부 인터페이스이다. 장치 관리부(210), 시각 동기 기능부(220), 및 시분할 스케줄링 기능부(230)는 처리 회로에 의해 실현된다. 처리 회로는, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 프로세서 및 메모리여도 좋고, 전용의 하드웨어여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50) 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, 고정밀의 시각 동기를 실현하는 시각 동기 신호의 시각 정보로부터 지연량의 순시 변동량을 계측하고, 순시 변동량을 평가하여, 시각 동기 신호의 송신 시간이 관리되는 산업용 프로토콜의 제어 주기 시간에 따라 통신 장해를 검지하는 것으로 했다. 이것에 의해, 디바이스 측 인터페이스 변환 장치(50) 및 네트워크 측 인터페이스 변환 장치(51)는, 고정밀도로 시각 동기한 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 무선 통신 네트워크(1)에 있어서, 무선 통신에 관련되는 문제 사상의 원인을 특정할 수가 있다.
이상의 실시의 형태로 나타낸 구성은, 일례를 나타내는 것이고, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 실시의 형태끼리를 조합하는 것도 가능하며, 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1　이동 무선 통신 네트워크, 10　5G 시스템, 20　TSN Bridge, 21　TSN 기기, 21a, 21b　End Station, 30 이동국, 31, 31a, 31b　기지국, 32, 33 코어 장치, 50 디바이스 측 인터페이스 변환 장치, 51, 52 네트워크 측 인터페이스 변환 장치, 60　TSNCNC, 61　TSNCUC, 100, 200a, 200b　외부 인터페이스, 110　5G 디바이스 접속부, 120, 210 장치 관리부, 121, 211 관리 인터페이스부, 122, 212 전원부, 123, 213 메모리, 124, 214 시각 관리부, 125, 215 장치 관리 기능부, 130, 220 시각 동기 기능부, 131, 225 지연량 측정부, 132, 226 변동 평가부, 133, 136, 223, 227 메시지 갱신부, 134, 143, 221, 224, 231, 234 통신부, 135, 222 입력 시각 취득부, 140, 230 시분할 스케줄링 기능부, 141, 233 이상 검지부, 142, 232 시분할 스케쥴러부, 410a~410h　송신 큐, 420a~420h　송신 선택 알고리즘, 430a~430h　송신 게이트, 440 송신 선택 기능부, 450 게이트 제어 리스트, 460 이상 검지 기능부.

Claims (6)

  1. 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치로서,
    주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 상기 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량을 측정하는 지연량 측정부와,
    상기 지연량 측정부에서 측정된 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 지연량 이력 정보를 이용하여 상기 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 상기 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가하는 변동 평가부와,
    상기 변동 평가부의 평가 결과에 근거하여, 상기 이동 통신 시스템에서의 통신 이상을 검지하는 이상 검지부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이상 검지부에서 검출된 통신 이상의 정보를 외부에 송신하는 패킷에 부여하는 메시지 갱신부와,
    상기 통신 이상의 정보가 부여된 패킷을 송신하는 통신부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 변환 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 허용 범위는 트래픽 클래스에 따라 다른
    것을 특징으로 하는 인터페이스 변환 장치.
  4. 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치를 제어하는 제어 회로로서,
    주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 상기 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량의 측정,
    상기 지연량인 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보의 기억,
    상기 지연량 이력 정보를 이용하여 상기 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 상기 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가의 평가,
    상기 평가의 평가 결과에 근거하여, 상기 이동 통신 시스템에서의 통신 이상의 검지
    를 인터페이스 변환 장치에 실시시키는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  5. 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치를 제어하는 프로그램을 기억한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은,
    주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 상기 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량의 측정,
    상기 지연량인 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보의 기억,
    상기 지연량 이력 정보를 이용하여 상기 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 상기 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가의 평가,
    상기 평가의 평가 결과에 근거하여, 상기 이동 통신 시스템에서의 통신 이상의 검지
    를 인터페이스 변환 장치에 실시시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
  6. 산업용 프로토콜을 전송하는 이동 통신 시스템이 구비하는 인터페이스 변환 장치의 이상 검지 방법으로서,
    지연량 측정부가, 주기적으로 송신되는 시각 동기 신호에 포함되는 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 취득한 입력 시각과, 상기 이동 통신 시스템이 상기 시각 동기 신호를 출력하는 출력 시각의 차분으로부터, 상기 이동 통신 시스템의 내부에서의 지연량을 측정하는 제 1 스텝과,
    상기 지연량 측정부가, 상기 지연량인 지연량 측정치를 포함하는 지연량 이력 정보를 기억부에 기억시키는 제 2 스텝과,
    변동 평가부가, 상기 지연량 이력 정보를 이용하여 상기 지연량의 순시 변동을 나타내는 변동량을 계측하고, 상기 변동량이 허용 범위 내인가 아닌가를 평가하는 제 3 스텝과,
    이상 검지부가, 상기 변동 평가부의 평가 결과에 근거하여, 상기 이동 통신 시스템에서의 통신 이상을 검지하는 제 4 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
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