TW202133645A - 介面轉換裝置、控制電路、記憶媒體及異常偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種介面轉換裝置，係移動通信系統所具備者，該介面轉換裝置係具備：延遲量測量部（131），係從移動通信系統取得時刻同步信號之輸入時刻、與輸出時刻同步信號之輸出時刻的差分測量延遲量；記憶體（123），係記憶包含延遲量測量值的延遲量歷程資訊；變動評估部（132），係使用延遲量歷程資訊而測量顯示延遲量之瞬間變動的變動量，且評估變動量是否為容許範圍內；及異常偵測部（141），係根據評估結果而偵測在移動通信系統中的通信異常。

Description

介面轉換裝置、控制電路、記憶媒體及異常偵測方法

本揭示係關於一種移動無線通信網路中的介面（interface）轉換裝置、控制電路、記憶媒體及異常偵測方法。

在3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代行動通訊合作計劃）中推進規格化的第五代移動通信（以下稱為5G）系統中，業已檢討要運用在有效地利用高可靠性、低延遲性的產業用途上，而被期待要因應提供一種在產業用乙太網路（Ethernet）（註冊商標）等經高精確度地時刻同步之通信的TSC（Time Sensitive Communication，時間敏感通信）。為了對於至今為止以工廠內之LAN（Local Area Network，區域網路）等有線連接中的通信環境為前提的產業用機器不致造成影響，且對應經IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，電機電子工程師學會）規格化後的IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等TSN（（Time Sensitive Networking，時間敏感網路）協定（protocol），必須要降低在因為電波環境、移動等而變化之移動通信網路內傳送CC（Control & Communication，控制通信）-Link IE（industrial Ethernet（註冊商標）（工業網路））TSN等產業用協定的乙太網路封包（packet）的傳送延遲、波動等，且更高可靠性地傳送要與產業用機器通信的控制資訊。因此，一種預想應用於產業用網路之5G系統的高可靠性、低延遲化技術的標準化已在推進中。另一方面，在產業用網路的無線化中，則已有當發生了通信障礙等問題時，重現性較低而難以進行要因之分析的課題。

作為解決此種課題的方法，專利文獻1中已揭示一種產業用網路的無線化技術，該技術係在產業用網路上設置用以將5G系統予以邏輯性TSNBridge化（TSN橋接化）的介面轉換裝置，而從管理TSN橋、EndStation（終端站）等的TSN控制裝置將屬於應保證之通信品質參數的QoS（Quality of Service，服務品質）轉換為5G系統的通信品質參數並進行應用，且在5G系統上保證使用TSN之產業用協定的要求品質。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本國際公開第2019/166081號

[發明所欲解決之課題]

然而，依據上述習知的技術，當電波環境伴隨著移動、遮蔽等發生了變化時，雖可從產業用機器的歷程資訊確認在產業用機器的運轉中所發生的問題，但卻有無助於關於無線通信之問題的要因分析、原因鎖定等的問題。

本揭示係有鑑於上述問題而研創者，其目的為獲得一種在傳送產業用協定的移動無線通信網路中可偵測通信障礙的介面轉換裝置。 [用以解決問題的手段]

為了解決上述之課題以達成目的，本揭示係一種傳送產業用協定之移動通信系統所具備的介面轉換裝置。介面轉換裝置係具備：延遲量測量部，係從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由移動通信系統取得時刻同步信號之輸入時刻、與移動通信系統輸出時刻同步信號之輸出時刻的差分，測量在移動通信系統之內部的延遲量；記憶部，係記憶包含經延遲量測量部所測量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊；變動評估部，係使用延遲量歷程資訊而測量顯示延遲量之瞬間變動的變動量，且評估變動量是否為容許範圍內；及異常偵測部，係根據變動評估部的評估結果，而偵測在移動通信系統中的通信異常。 [發明之功效]

本揭示之介面轉換裝置係可達成可在傳送產業用協定的移動無線通信網路中偵測通信障礙的功效。

以下根據圖式詳細地說明本揭示之實施形態之介面轉換裝置、控制電路、記憶媒體及異常偵測方法。另外，本揭示不限定於此實施形態。在以下的說明中，雖以5G系統作為移動無線通信網路為前提進行說明，但本揭示不限定於此。

實施形態 圖1係顯示本實施形態之移動無線通信網路1之構成例的圖。移動無線通信網路1係支援TSC的網路。移動無線通信網路1係具備：5G系統10、TSN橋20、及TSN機器21。5G系統10係傳送產業用協定的移動通信系統。5G系統10係由依照5G無線規格的通信機器所構成，在移動無線通信網路1上提供服務。TSN機器21係TSN橋、終端站等的通信機器。TSN橋20係與TSN的主（master）時刻同步，且經由5G系統10而與TSN機器21進行時刻同步，以進行產業用協定等通信。

茲說明5G系統10的構成。圖2係顯示本實施形態之5G系統10之TSN橋之構成例的圖。在3GPP的規格中，從連接於5G系統10之TSN橋20、TSN機器21等觀看的情形下，可視為由5G系統10構成了一個邏輯性的TSN橋。在此，作為一例，茲將圖1所示之TSN機器21中之配置於設備側的TSN機器21設為終端站21a、且將配置於網路側的TSN機器21設為終端站21b。另外，圖2所示之連接於5G系統10的通信機器，係與圖1所示之連接於5G系統10的通信機器有部分的變更。

5G系統10係具備移動台30、基地台31、核心（core）裝置32、33、設備側介面轉換裝置50、及網路側介面轉換裝置51、52。5G系統10係藉由從基地台31所傳送的無線信號40而構成服務區域（service area），而服務區域內的移動台30係以無線信號40與基地台31連接。

核心裝置32係進行移動台30的呼叫控制、認證處理、及位置管理的裝置。核心裝置32係實施基地台31的控制。

核心裝置33係移動台30經由基地台31進行通信時轉送資料的閘道（gateway）裝置。核心裝置33係於在終端站21a、TSN橋20、及終端站21b之間所進行的通信中，進行產業用協定的轉送處理。

設備側介面轉換裝置50係在終端站21a與移動台30之間進行TSN協定的轉換處理，且進行傳送產業用協定之乙太網路封包之中繼的介面轉換裝置。

網路側介面轉換裝置51係在TSN橋20與核心裝置33之間進行TSN協定的轉換處理，且進行傳送產業用協定之乙太網路封包之中繼的介面轉換裝置。

網路側介面轉換裝置52係TSN的控制裝置，且進行用以將QoS設定等轉換為5G系統10用之QoS設定之協定轉換的介面轉換裝置，該QoS設定係來自負責使用者設定、網路設定等的TSNCNC（TSN Centralized Network Configutration，TSN集中式網路組態）60、及TSNCUC（TSN Centralized User Configutration，TSN集中式使用者組態）61者。此外，網路側介面轉換裝置52係經由無線協定而傳遞設備側介面轉換裝置50之端口（port）設定資訊等。

另外，5G系統10係可供在基地台31的下層連接複數個移動台30的構成，且可供在核心裝置32、33的下層連接複數個基地台31的構成。此外，在圖2之例中，設備側介面轉換裝置50、及網路側介面轉換裝置51雖僅連接有一台TSN機器21，但亦可藉由LAN連接而與複數台TSN機器21連接。

茲說明5G系統10所具備之設備側介面轉換裝置50的構成。圖3係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50之構成例的方塊圖。設備側介面轉換裝置50係具備：外部介面100、5G設備連接部110、裝置管理部120、時刻同步功能部130、及分時排程功能部140。

外部介面100係藉由與終端站21a連接的RJ（Registered Jack，註冊插孔）45等所構成的實體介面。

5G設備連接部110係具備與移動台30連接的介面。5G設備連接部110係可藉由移動台30的構成，以乙太網路、USB（Universal Serial Bus，通用序列匯流排）等來連接。

裝置管理部120係進行設備側介面轉換裝置50的設定、管理等。裝置管理部120係具備：管理介面部121、電源部122、記憶體123、時刻管理部124、及裝置管理功能部125。管理介面部121係與網路側介面轉換裝置52、TSNCNC60、TSNCUC61等控制裝置進行通信，以取得設備側介面轉換裝置50的設定資訊等。電源部122係對於設備側介面轉換裝置50的各構成供給電源。記憶體123係儲存亦即記憶用以供設備側介面轉換裝置50動作用的裝置參數、TSN協定相關參數等設定資訊的記憶部。時刻管理部124係管理從時刻同步功能部130所取得的時刻資訊。裝置管理功能部125係管理設備側介面轉換裝置50之運轉狀態等裝置狀態。

時刻同步功能部130係進行IEEE802.1AS的時刻同步處理。時刻同步功能部130係具備：延遲量測量部131、變動評估部132、訊息（message）更新部133、通信部134、輸入時刻取得部135、及訊息更新部136。延遲量測量部131係測量5G系統10內的延遲量。變動評估部132係從屬於過去之延遲量測量資訊的延遲量歷程資訊來評估5G系統10內之延遲量的變動量。訊息更新部133係將5G系統10的延遲量，加計於在TSN協定中所使用之訊息的correctionField（修正域）中。在此，假設SYNC訊息作為在TSN協定中所使用的訊息。SYNC訊息係時刻同步信號。通信部134係將經過更新時刻資訊後的SYNC訊息，經由外部介面100而傳送至終端站21a。輸入時刻取得部135係在接收從外部之TSN橋20所接收到之SYNC訊息時從時刻管理部124取得時刻資訊，亦即顯示由5G系統10取得SYNC訊息後之時刻的輸入時刻。訊息更新部136係將輸入時刻追加於SYNC訊息中。

分時排程功能部140係與其他TSN機器21高精確度地同步而控制規定為IEEE802.1Qbv之各流量類別的傳送時間。分時排程功能部140係具備：異常偵測部141、分時排程部142、及通信部143。異常偵測部141係使用變動評估部132的評估結果而判定在5G系統10中所接收之乙太網路封包的危險度。分時排程部142係依乙太網路封包的流量類別來控制傳送時間。通信部143係使用乙太網路封包，經由外部介面100而與終端站21a進行通信。

茲說明5G系統10所具備之網路側介面轉換裝置51的構成。圖4係顯示本實施形態之網路側介面轉換裝置51之構成例的方塊圖。網路側介面轉換裝置51係具備：外部介面200a、200b、裝置管理部210、時刻同步功能部220、及分時排程功能部230。

外部介面200a係藉由與核心裝置33連接之RJ45等所構成的實體介面。

外部介面200b係藉由與TSN橋20連接之RJ45等所構成的實體介面。

裝置管理部210係進行網路側介面轉換裝置51的設定、管理。裝置管理部210係具備：管理介面部211、電源部212、記憶體213、時刻管理部214、及裝置管理功能部215。管理介面部211係與網路側介面轉換裝置52、TSNCNC60、TSNCUC61等控制裝置進行通信，以取得網路側介面轉換裝置51的設定資訊等。電源部212係對於網路側介面轉換裝置51的各構成供給電源。記憶體213係儲存供網路側介面轉換裝置51動作用的裝置參數、TSN協定相關參數等設定資訊的記憶部。時刻管理部214係管理從時刻同步功能部220所取得的時刻資訊。裝置管理功能部215係管理網路側介面轉換裝置51之運轉狀態等裝置狀態。

時刻同步功能部220係進行IEEE802.1AS的時刻同步處理。時刻同步功能部220係具備：通信部221、輸入時刻取得部222、訊息更新部223、通信部224、延遲量測量部225、變動評估部226、及訊息更新部227。通信部221係使用TSN協定，經由外部介面200b而與TSN橋20進行通信。輸入時刻取得部222係於接收SYNC訊息時從時刻管理部214取得時刻資訊，亦即顯示由5G系統10取得SYNC訊息後之時刻的輸入時刻。訊息更新部223係將輸入時刻追加於SYNC訊息中。通信部224係將更新後的SYNC訊息經由外部介面200a而傳送至核心裝置33。延遲量測量部225係測量5G系統10內的延遲量。變動評估部226係從屬於過去之延遲量測量資訊的延遲量歷程資訊來評估5G系統10內之延遲量的變動量。訊息更新部227係將5G系統10的延遲量，加計於在TSN協定中所使用之訊息的correctionField中。在此，係以SYNC訊息作為在TSN協定中所使用的訊息為前提。通信部221係更將經過更新時刻資訊後的SYNC訊息，經由外部介面200b而傳送至TSN橋20。

分時排程功能部230係與其他TSN機器21高精確度地同步而控制規定為IEEE802.1Qbv之各流量類別的傳送時間。分時排程功能部230係具備：通信部231、分時排程部232、異常偵測部233、及通信部234。通信部231係使用乙太網路封包經由外部介面200b而與TSN橋20進行通信。分時排程部232係依乙太網路封包的流量類別來控制傳送時間。異常偵測部233係使用變動評估部226的評估結果，來判定在5G系統10中所接收之乙太網路封包的危險度。通信部234係使用乙太網路封包經由外部介面200a進行通信。

茲說明設備側介面轉換裝置50所具備之分時排程功能部140、及網路側介面轉換裝置51所具備之分時排程功能部230的構成。設備側介面轉換裝置50所具備之分時排程功能部140、及網路側介面轉換裝置51所具備之分時排程功能部230係相同的構成。因此，在此係以設備側介面轉換裝置50所具備之分時排程功能部140為例進行說明。

圖5係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50所具備之分時排程功能部140之構成例的圖。分時排程功能部140係具備：傳送佇列410a至410h、傳送選擇演算法（algorithm）420a至420h、傳送閘430a至430h、傳送選擇功能部440、閘控制清單450、及異常偵測功能部460。異常偵測功能部460係相當於圖3所示的異常偵測部141。傳送佇列410a至410h、傳送選擇演算法420a至420h、傳送閘430a至430h、及閘控制清單450係相當於圖3所示的分時排程部142。傳送選擇功能部440係相當於圖3所示的通信部143。

傳送佇列410a至410h係為了實現在從5G系統10對於屬於外部之TSN機器21之終端站21a傳送乙太網路封包的處理中控制各流量類別之傳送時間的功能，而和顯示與圖6所記載之定義為IEEE802.1p之PCP（Priority Code Point，優先權代碼）建立關聯之優先順位之流量類別對應的傳送佇列。

圖6係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50之分時排程功能部140所具備之傳送佇列410a至410h之流量類別470之例的圖。傳送佇列410a係對應流量類別TC＃0，傳送佇列410b係對應流量類別TC＃1，傳送佇列410c對應流量類別TC＃2，傳送佇列410d係對應流量類別TC＃3。此外，傳送佇列410e係對應流量類別TC＃4，傳送佇列410f係對應流量類別TC＃5，傳送佇列410g係對應流量類別TC＃6，傳送佇列410h係對應流量類別TC＃7。從圖5及圖6可得知，流量類別TC＃0之傳送佇列410a的優先順位最低，隨著流量類別的數字變大優先順位變高，且流量類別TC＃07之傳送佇列410h的優先順位變最高。在圖6中，設定值係可識別各流量類別的資訊。

傳送選擇演算法420a至420h係判斷是否可傳送所對應之傳送佇列410a至410h中所儲存的資料。

傳送閘430a至430h係根據閘控制清單450中所規定的時間、及是否可傳送依據所對應之傳送選擇演算法420a至420h之傳送佇列410a至410h的資訊而控制閘的Open（開）及Closed（關）。

傳送選擇功能部440係將通過傳送閘430a至430h而來的資料傳送至外部裝置。

異常偵測功能部460係從時刻同步功能部130之變動評估部132的評估結果，來判定輸入至傳送佇列410a至410h之乙太網路封包的危險度。

閘控制清單450係規定有傳送閘430a至430h的開及關者。圖7係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50之分時排程功能部140所具備之閘控制清單450之構成例的圖。如圖7所示，閘控制清單450登錄有傳送閘狀態452，該傳送閘狀態452係定義有對於各時間451屬於各傳送閘之可傳送之時段的開（Open）、及屬於各傳送閘之不可傳送之時段的關（Closed）者。

5G系統10係由設備側介面轉換裝置50、網路側介面轉換裝置51、及TSN橋20高精確度地時刻同步，且使設備側介面轉換裝置50的分時排程功能部140、及網路側介面轉換裝置51之分時排程功能部230之流量類別的傳送時間同步，從而實現穩定的優先控制。另外，5G系統10內的延遲量雖有變動，但藉由將經由5G系統10之QoS控制所保證的最大延遲量作為偏移量（offset）進行加法運算，從而可達成即使經由5G系統10亦同步的分時排程。

接著，說明在從與主時刻同步之TSN橋20開始之TSN協定的時刻同步處理中，於設備側介面轉換裝置50內進行異常偵測之用的變動用評估程序。圖8係顯示本實施形態之5G系統10中之時刻同步處理中之異常偵測處理之一例的序列圖。

TSN橋20係當到達要開始周期性的時刻同步處理時，即將時刻資訊及累積各通路（path）延遲的correctionField設定於屬於gPTP（Generalized Precision Time Protocol，廣義的精準時間協定）封包的SYNC訊息中，而傳送至網路側介面轉換裝置51等周邊的TSN機器21（步驟ST100）。此時，TSN橋20係開始周期計時器（timer）以測量用以傳送下一次SYNC訊息之時刻同步處理的周期（步驟ST101）。

在接收到SYNC訊息的網路側介面轉換裝置51中，係由輸入時刻取得部222從時刻管理部214取得接收到該SYNC訊息的輸入時刻TSi，且由訊息更新部223將輸入時刻TSi插入於SYNC訊息的Suffix Field（後綴域）中（步驟ST102）。通信部224係將經由訊息更新部223所更新的SYNC訊息傳送至核心裝置33（步驟ST103）。藉此，SYNC訊息即經由基地台31、及移動台30而到達設備側介面轉換裝置50。此外，網路側介面轉換裝置51係接續著SYNC訊息處理，測量與TSN橋20之間的通路延遲（步驟ST104）。具體而言，網路側介面轉換裝置51係對於TSN橋20傳送屬於gPTP封包的Pdelay_Req訊息，且從TSN橋20接收屬於gPTP封包的Pdelay_Resp訊息。

在接收到SYNC訊息的設備側介面轉換裝置50中，係由延遲量測量部131從時刻管理部124取得輸出時刻TSe（步驟ST105）。輸出時刻TSe係顯示從5G系統10輸出SYNC訊息的時刻者。延遲量測量部131係從輸出時刻TSe與SYNC訊息之Suffix Field中所設定之輸入時刻TSi的差分，而測量5G系統10內的延遲量（步驟ST106）。如此，延遲量測量部131係從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由5G系統10取得時刻同步信號之輸入時刻、與由5G系統10輸出時刻同步信號之輸出時刻的差分，來測量在5G系統10之內部的延遲量。延遲量測量部131係將包含延遲量測量值之延遲量歷程資訊600儲存於亦即記憶於記憶體123內的延遲量歷程資訊600中。記憶體123係記憶包含經由延遲量測量部131所測量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊600。

圖9係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50所具備之記憶體123中所儲存之延遲量歷程資訊600之例的圖。延遲量歷程資訊600係藉由經由延遲量測量部131所儲存之延遲量歷程資訊600的識別符601、經由延遲量測量部131所測量的延遲量測量值602、及經由延遲量測量值602之移動平均處理所算出的延遲量基準值603所構成。在此，係將識別符601之小的編號設為舊的延遲量測量值。當登錄數為最大數，於圖9之例中係當超過了N個時，延遲量測量部131係在刪除No.0的資訊後進行往上各加一個的處理。另外，延遲量測量部131亦可對於各延遲量測量值進行加權而非移動平均處理，亦可限制作為平均化之對象的樣本數，以作為延遲量基準值603的計算方法。或者，延遲量測量部131亦可使用登錄於延遲量歷程資訊600中之延遲量測量值的最差值作為延遲量基準值603。

變動評估部132係從記憶體123取得延遲量歷程資訊600的延遲量基準值603，且從延遲量基準值603、與經由延遲量測量部131所測量之延遲量測量值的差分，來測量延遲量測量值的變動量（步驟ST107）。變動評估部132係使用所測量的變動量、及定義依每一流量類別所容許之變動量之變動量評估用基準表單610之變動評估基準值613來進行變動量評估（步驟ST108）。變動評估部132係從5G系統10內之延遲量的變動量來判定會發生未預想之異常處理的可能性。圖10係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50所具備之記憶體123中所儲存之變動量評估用基準表單610之例的圖。變動量評估用基準表單610係藉由分時排程部142所保有之傳送佇列410a至410h所對應的傳送佇列編號611、各傳送佇列410a至410h所對應的流量類別612、及判斷可否容許變動量之作為基準值的變動評估基準值613所構成。如此，變動評估部132係使用延遲量歷程資訊600而測量顯示延遲量之瞬間變動的變動量，以評估變動量是否為容許範圍內。

訊息更新部133係將經由延遲量測量部131所測量的延遲量加計於SYNC訊息的correctionField中（步驟ST109），且將網路側介面轉換裝置51所追加的Suffix Field予以刪除（步驟ST110）。通信部134係將SYNC訊息轉送至終端站21a（步驟ST111）。

終端站21a係當接收到SYNC訊息時，實施測量與設備側介面轉換裝置50間之通路延遲的程序（步驟ST112）。具體而言，終端站21a係對於設備側介面轉換裝置50傳送屬於gPTP封包的Pdelay_Req訊息，且從設備側介面轉換裝置50接收屬於PTP封包的Pdelay_Resp訊息。以下，TSN橋20係當到達要藉由在步驟ST101中開始的周期計時器開始周期性之時刻同步處理的時刻時，重複實施本程序（步驟ST113）。

接著，在5G系統10中，茲說明基地台切換程序作為依據QoS之延遲保證時延遲量之變動要因的一例。圖11係顯示本實施形態之5G系統10中之基地台切換程序之一例的序列圖。在此，係假設在與5G系統10、TSN橋20、及終端站21a之間，正建立TSN協定及乙太網路資料流（data flow）的狀態（步驟ST200）。

移動台30係當檢測出從移動來源之基地台31a所傳送之無線信號40之通信品質的劣化時（步驟ST201），即對於移動來源的基地台31a，傳送通知通信品質惡化、及另經由周邊單元（cell）測量所檢測出之移動對象之基地台31b的Measurement Report（測量報告）（步驟ST202）。

移動來源的基地台31a係當從移動台30接收到測量報告時，即實施基地台切換判斷（步驟ST203）。判斷執行基地台切換之執行之移動來源的基地台31a，係對於移動對象的基地台31b傳送Handover Request（交遞請求）（步驟ST204）。

移動對象的基地台31b，係當從移動來源的基地台31a接收到交遞請求時，在可接受基地台切換的情形下，對於移動來源的基地台31a，傳送Handover Request Acknowledgement（交遞請求確認）作為回應（步驟ST205）。

移動來源的基地台31a係當基地台切換的事前準備完成時，即對於移動台30傳送通知要開始基地台切換的RRC Reconfiguration（重新組態）（步驟ST206）。移動來源的基地台31a係停止對於移動台30的資料通信，且將PDCP（Packet Data Convergence Protocol，封包資料收斂協定）的序列編號等資訊作為SN Status Transer（SN狀態轉換）轉送至移動對象的基地台31b（步驟ST207）。此外，移動來源的基地台31a係開始將要儲存之發給移動台30的資料轉送至移動對象之基地台31b的資料轉送（步驟ST208）。以下，在5G系統10中，從核心裝置33所接收到之發給移動台30的資料，係經由移動來源的基地台31a而轉送至移動對象的基地台31b，且由移動對象的基地台31b對資料進行緩衝（步驟ST209至步驟ST210）。

移動台30係當完成對於從移動對象之基地台31b所傳送之無線信號40的再同步時，即對於移動對象的基地台31b回應RRC Reconfiguration Complite（完成）訊息（步驟ST211）。

移動對象的基地台31b係當從移動台30接收到RRC Reconfiguration Complite訊息時，即識別移動台30的基地台切換完成，再度開始所儲存之發給移動台30的資料通信（步驟ST212）。

由於核心裝置33係當從移動對象的基地台31b接收到基地台切換完成時（步驟ST213），即將發給移動台30的資料傳送對象從移動來源的基地台31a變更為移動對象的基地台31b，因此將End Marker（結束標記）賦予至要傳送至移動來源之基地台31a的最終資料（步驟ST214）。核心裝置33係對於移動對象的基地台31b，傳送顯示移動對象之基地台31b與核心裝置33之間之通信路徑切換完成的Path Switch Request Ack（通路開關請求確認）（步驟ST215）。

移動對象的基地台31b係當辨識與核心裝置33的通信路徑切換完成時，即對於移動來源的基地台31a，通知移動台30的基地台切換處理已全部完成（步驟ST216），從而建立新的乙太網路資料流（步驟ST217）。

如此，在5G系統10中，於基地台切換契機下，將會需要保留資料傳送一直到基地台31間進行乙太網路資料的轉送處理及移動台30的再度同步處理為止的時間，使得本時間將會關係到延遲量的變動。由於在本系統的時刻同步功能中，係在考慮5G系統10內的延遲量之後更新時刻資訊，因此時刻精確度不會劣化。然而，乙太網路封包的到達時刻相對於事前設計之分時排程處理上所使用之閘控制清單450的時刻資訊會延遲，從而會對於產業用協定的控制周期時間造成影響。

圖12係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50之異常偵測功能中之變動量評估處理之一例的流程圖。圖12係說明設備側介面轉換裝置50所具備之異常偵測部141的處理內容者。

在設備側介面轉換裝置50中，時刻同步功能部130係當未從5G設備連接部110接收到屬於PTP封包的SYNC訊息時（步驟ST100：No（否）），待機至接收到SYNC訊息為止。當時刻同步功能部130接收到SYNC訊息時（步驟ST100：Yes（是）），延遲量測量部131係取得設定於SYNC訊息之Suffix Field中的輸入時刻TSi（步驟ST101）。延遲量測量部131係取得從時刻管理部124輸出至終端站21a的輸出時刻TSe（步驟ST102）。延遲量測量部131係從所取得的輸入時刻TSi與輸出時刻TSe的差分，測量5G系統10內的延遲量dT_new（步驟ST103）。

變動評估部132係從記憶體123取得延遲量歷程資訊600的延遲量基準值603，且取得變動量評估用基準表單610的變動評估基準值613（步驟ST104）。變動評估部132係從延遲量基準值603、與經由延遲量測量部131所測量之延遲量測量值的差分，來測量出延遲量測量值的變動量（步驟ST105）。變動評估部132係評估變動量是否在根據變動評估基準值613的容許範圍內（步驟ST106）。如圖10所示，根據變動評估基準值613的容許範圍，係依流量類別而有所不同。當變動量為根據變動評估基準值613的容許範圍內時（步驟ST106：Yes），變動評估部132係將延遲量dT_new登錄於延遲量歷程資訊600中（步驟ST107）。當變動量為根據變動評估基準值613的容許範圍外時（步驟ST106：No），變動評估部132係將變動量為根據變動評估基準值613的容許範圍外乙事通知異常偵測部141。異常偵測部141係實施異常偵測處理（步驟ST108）。具體而言，異常偵測部141為了實現關於無線通信之問題現象的原因鎖定以作為異常偵測處理，乃進行在記憶體123中儲存偵測到異常之傳送佇列編號、流量類別、偵測到異常的時刻、異常解除的時刻、該時刻中所進行通信之乙太網路封包資料的處理。如此，異常偵測部141係根據變動評估部132的評估結果而偵測在5G系統10的通信異常。之後，變動評估部132係將延遲量dT_new登錄於延遲量歷程資訊600（步驟ST107）。

圖13係顯示本實施形態之5G系統10之基地台切換時之延遲量測量值之一例的圖。圖13係針對圖11中所說明之伴隨著基地台切換而對於延遲量造成的影響進行補充者。在圖13中，橫軸係顯示時間，縱軸係顯示延遲量測量值。在圖13中，測量值602a係顯示出相對於根據變動評估基準值613的容許範圍，變動量的評估結果變為容許範圍內的測量值。此外，測量值602b係顯示出相對於根據變動評估基準值613的容許範圍，變動量的評估結果變為容許範圍外的測量值。在基地台切換處理被執行的區間620中，由於資料傳送被保留為基地台31間之資料轉送處理及移動台30進行之再度同步處理為止的時間，故延遲量測量值的變動變大。因此，乙太網路封包的到達時刻相對於事前設計之分時排程處理上所使用之閘控制清單450的時刻資訊將會延遲。

圖14係顯示本實施形態之5G系統10中之時刻同步程序及時刻同步精確度之關係的圖。由於TSN橋20係開始時刻同步處理，因此將SYNC訊息經由網路側介面轉換裝置51而傳送至設備側介面轉換裝置50及終端站21a（步驟ST300）。TSN橋20係開始測量用以傳送下一次SYNC訊息之時刻同步處理之周期的周期計時器（步驟ST301）。TSN橋20係重複實施上述處理。在此，TSN橋20係可變更周期計時器所測量之時刻同步處理的周期，藉由將周期計時器的周期設定為較短可提升時刻同步精確度。亦即，藉由將周期計時器的周期設定為較短，實施異常偵測的契機亦會增加，因此有助於異常偵測精確度的提升。另一方面，由於時刻同步用的SYNC訊息數增加，因此TSN橋20的處理負荷會增加，並且在5G系統10中傳遞帶域會受到壓迫。因此，在移動無線通信網路1中，係可藉由所要求的時刻同步精確度及時刻同步信號數的折衷（trade off）而調整周期計時器的周期（ST302至ST303）。

圖15係顯示在本實施形態之5G系統10中對於變動評估結果為容許範圍內時之乙太網路封包賦予變動資訊程序之一例的序列圖。在圖12的異常偵測處理中，雖顯示了將所檢測出的資訊儲存於記憶體123的方法，但在此係說明將所檢測出的變動資訊通知外部的方法。TSN橋20係對於終端站21a傳送乙太網路封包（步驟ST400）。此時，在從核心裝置33至移動台30的區間中，乙太網路封包係藉由無線協定被密封（capsulation）（步驟ST401）。設備側介面轉換裝置50係當變動評估結果為容許範圍內時（步驟ST402），進行判定是否要對於乙太網路封包賦予變動資訊（步驟ST403）。在本事例中，由於為容許範圍內且非異常偵測狀態，因此設備側介面轉換裝置50不進行賦予變動資訊，而根據分時排程功能部140的傳送時間，進行傳送乙太網路封包的處理（步驟ST404）。

圖16係顯示對於在本實施形態之5G系統10中變動評估結果為容許範圍外時之乙太網路封包賦予變動資訊程序之一例的序列圖。TSN橋20係對於終端站21a傳送乙太網路封包（步驟ST500）。此時，在從核心裝置33至移動台30的區間中，乙太網路封包係藉由無線協定被密封（步驟ST501）。設備側介面轉換裝置50係當變動評估結果為容許範圍外時（步驟ST502），進行判定是否要對於乙太網路封包賦予變動資訊（步驟ST503）。在本事例中，由於為容許範圍外且為異常偵測狀態，因此設備側介面轉換裝置50將可靠性層級（level）資訊賦予至乙太網路封包內，且根據分時排程功能部140的傳送時間，而進行傳送乙太網路封包的處理（步驟ST504）。具體而言，在設備側介面轉換裝置50中，訊息更新部133係將經由異常偵測部141所檢測到之通信異常的資訊，賦予至要傳送至外部的乙太網路封包。通信部134係傳送已被賦予通信異常之資訊的乙太網路封包。

終端站21a係接收該乙太網路封包且確認可靠性層級資訊，從而可辨識其為受到無線通信特有之影響的乙太網路封包。此外，終端站21a係當檢測出異常時，將該乙太網路封包儲存於日誌（log）中，從而可易於所定後段的要因。可靠性層級資訊係可作為新設的協定或既有協定的選項標頭（option header）賦予至乙太網路標頭、IP（Internet Protocol，網際網路協定）標頭等，亦可藉由將旗標（flag）設定於各標頭資訊的特定區域來表現。再者，亦可將可靠性層級資訊，非僅依據有無偵測出異常，而且亦依據變動量來設置複數個階段來表現出可靠性。

圖17係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50之異常偵測功能中之狀態變遷例的圖。設備側介面轉換裝置50係具有相對於異常偵測部141所保有之狀態變遷700，變動量為容許範圍內的通常狀態701、及變動量為容許範圍外的異常狀態702，且依據變動量的評估結果來進行狀態變遷703或狀態變遷704。從異常狀態702變遷至通常狀態701的契機，雖可當變動量的評估結果恢復為容許範圍內時，或是從變遷至異常狀態702後起經過特定之時間時變遷，但不限定於此等，本實施形態中並無特別規定。

至此為止雖已說明了設備側介面轉換裝置50中的異常偵測方法，但當設備側存在TSN橋時，係可藉由以網路側介面轉換裝置51實施相同的處理來因應。

接著說明設備側介面轉換裝置50的硬體構成。在設備側介面轉換裝置50中，外部介面100及5G設備連接部110係外部介面。裝置管理部120、時刻同步功能部130、及分時排程功能部140係藉由處理電路來實現。處理電路係可為執行儲存於記憶體中之程式的處理器（processor）及記憶體，亦可為專用的硬體。處理電路亦被稱為控制電路。

圖18係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50所具備的處理電路藉由處理器及記憶體而實現時之處理電路90之構成例的圖。圖18所示之處理電路90係控制電路，具備處理器91及記憶體92。當處理電路90由處理器91及記憶體92構成時，處理電路90的各功能係藉由軟體、韌體（firmware）、或軟體與韌體的組合來實現。軟體或韌體係被記述作為程式，儲存於記憶體92中。在處理電路90中，係由處理器91讀取並執行記憶於記憶體92中的程式，藉此實現各功能。亦即，處理電路90係具備用以最終將會執行儲存設備側介面轉換裝置50之處理之程式的記憶體92。此程式亦可稱作為用以使設備側介面轉換裝置50執行藉由處理電路90所實現之各功能的程式。此程式係可藉由記憶有程式的記憶媒體來提供，亦可藉由通信媒體等其他手段來提供。

上述程式亦可稱作是使設備側介面轉換裝置50執行下列步驟的程式：第一步驟，係由延遲量測量部131從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由5G系統10取得時刻同步信號的輸入時刻TSi、與由5G系統10輸出時刻同步信號之輸出時刻TSe的差分，測量在5G系統10之內部的延遲量；第二步驟，係由延遲量測量部131使記憶體123記憶包含屬於延遲量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊600；第三步驟，係由變動評估部132使用延遲量歷程資訊600而測量顯示延遲量之瞬間變動的變動量，且評估變動量是否為容許範圍內；及第四步驟，係由異常偵測部141根據變動評估部132的評估結果，而偵測在5G系統10的通信異常。

在此，處理器91係例如為CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）、處理裝置、演算裝置、微處理器（micro processor）、微電腦（micro computer）、或DSP（Digital Signal Processor，數位信號處理器）等。此外，記憶體92係例如為RAM（Random Access Memory，隨機存取記憶體）、ROM（Read Only Memory，唯讀記憶體）、快閃記憶體（Flash Memory）、EPROM（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory，可抹除可程式化唯讀記憶體）、EEPROM（註冊商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory，電性可抹除可程式化唯讀記憶體）等非揮發性或揮發性的半導體記憶體，磁碟、軟碟（flexible disk）、光磁碟、CD-ROM（Compact Disc Read Only Memory，光碟唯讀記憶體）、迷你磁碟、或DVD（Digital Versatile Disc ，數位化多功能光碟）等屬之。

圖19係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置50所具備之處理電路藉由專用的硬體構成時之處理電路93之例的圖。圖19所示之處理電路93，係例如為單一電路、複合電路、經程式化的處理器、經並聯程式化的處理器、ASIC（Application Specific Integrated Circuits，特殊應用積體電路）、FPGA（Field-Programmable Gate Array，現場可程式閘陣列）、或此等經組合者屬之。關於處理電路係可設為一部分以專用的硬體來實現，一部分以軟體或韌體來實現。如此，處理電路係可藉由專用的硬體、軟體、韌體、或此等的組合來實現上述的各功能。

雖已說明了設備側介面轉換裝置50的硬體構成，但網路側介面轉換裝置51的硬體構成亦復相同。在網路側介面轉換裝置51中，外部介面200a、200b係外部介面。裝置管理部210、時刻同步功能部220、及分時排程功能部230係藉由處理電路來實現。處理電路係可為執行儲存於記憶體中之程式的處理器及記憶體，亦可為專用的硬體。

綜上所述，依據本實施形態，設備側介面轉換裝置50及網路側介面轉換裝置51係設為從實現高精確度之時刻同步之時刻同步信號的時刻資訊來測量延遲量的瞬間變動量，且評估瞬間變動量，依據時刻同步信號之傳送時間被管理之產業用協定的控制周期時間而偵測通信障礙。藉此，設備側介面轉換裝置50及網路側介面轉換裝置51係在傳送高精確度地時刻同步後之產業用協定的移動無線通信網路1中，可鎖定關於無線通信網路之問題現象的原因。

以上實施形態所示之構成係顯示一例，亦可與其他公知的技術組合，亦可將實施形態彼此予以組合，亦可在不脫離要旨的範圍內省略、變更構成的一部分。

1:移動無線通信網路 10:5G系統 20:TSN橋 21:TSN機器 21a,21b:終端站 30:移動台 31,31a,31b:基地台 32,33:核心裝置 50:設備側介面轉換裝置 51,52:網路側介面轉換裝置 60:TSNCNC 61:TSNCUC 90:處理電路 91:處理器 92:記憶體 93:處理電路 100,200a,200b:外部介面 110:5G設備連接部 120,210:裝置管理部 121,211:管理介面部 122,212:電源部 123,213:記憶體 124,214:時刻管理部 125,215:裝置管理功能部 130,220:時刻同步功能部 131,225:延遲量測量部 132,226:變動評估部 133,136,223,227:訊息更新部 134,143,221,224,231,234:通信部 135,222:輸入時刻取得部 140,230:分時排程功能部 141,233:異常偵測部 142,232:分時排程部 410a至410h:傳送佇列 420a至420h:傳送選擇演算法 430a至430h:傳送閘 440:傳送選擇功能部 450:閘控制清單 451:時間 452:傳送閘狀態 460:異常偵測功能部 470:流量類別 600:延遲量歷程資訊 601:識別符 602:延遲量測量值 602a,602b:測量值 603:延遲量基準值 610:變動量評估用基準表單 611:傳送佇列編號 612:流量類別 613:變動評估基準值 620:區間 700:狀態變遷 701:通常狀態 702:異常狀態 703,704:狀態變遷

圖1係顯示本實施形態之移動無線通信網路之構成例的圖。 圖2係顯示本實施形態之5G系統之TSN橋之構成例的圖。 圖3係顯示本實施形態之設備（device）側介面轉換裝置之構成例的方塊圖。 圖4係顯示本實施形態之網路側介面轉換裝置之構成例的方塊圖。 圖5係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置所具備之分時排程（scheduling）功能部之構成例的圖。 圖6係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置之分時排程功能部所具備之傳送佇列（queue）之流量類別（traffic class）之例的圖。 圖7係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置之分時排程功能部所具備之閘（gate）控制清單（list）之構成例的圖。 圖8係顯示本實施形態之5G系統中之時刻同步處理中之異常偵測處理之一例的序列圖。 圖9係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置所具備之記憶體中所儲存之延遲量歷程資訊之例的圖。 圖10係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置所具備之記憶體中所儲存之變動量評估用基準表單（table）之例的圖。 圖11係顯示本實施形態之5G系統中之基地台切換程序之一例的序列圖。 圖12係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置之異常偵測功能中之變動量評估處理之一例的流程圖。 圖13係顯示本實施形態之5G系統之基地台切換時之延遲量測量值之一例的圖。 圖14係顯示本實施形態之5G系統中之時刻同步程序及時刻同步精確度之關係的圖。 圖15係顯示在本實施形態之5G系統中變動評估結果為容許範圍內時之對於乙太網路封包賦予變動資訊程序之一例的序列圖。 圖16係顯示在本實施形態之5G系統中變動評估結果為容許範圍外時之對於乙太網路封包賦予變動資訊程序之一例的序列圖。 圖17係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置之異常偵測功能之狀態變遷例的圖。 圖18係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置所具備之處理電路藉由處理器（processor）及記憶體實現時之處理電路之構成例的圖。 圖19係顯示本實施形態之設備側介面轉換裝置所具備之處理電路藉由專用的硬體構成時之處理電路之例的圖。

21a:終端站

30:移動台

50:設備側介面轉換裝置

100:外部介面

110:5G設備連接部

120:裝置管理部

121:管理介面部

122:電源部

123:記憶體

124:時刻管理部

125:裝置管理功能部

130:時刻同步功能部

131:延遲量測量部

132:變動評估部

133:訊息更新部

134:通信部

135:輸入時刻取得部

136:訊息更新部

140:分時排程功能部

141:異常偵測部

142:分時排程部

143:通信部

Claims (6)

1. 一種介面轉換裝置，係由傳送產業用協定之移動通信系統所具備者，該介面轉換裝置係具備： 延遲量測量部，係從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由前述移動通信系統取得前述時刻同步信號之輸入時刻、與前述移動通信系統輸出前述時刻同步信號之輸出時刻的差分，測量在前述移動通信系統之內部的延遲量； 記憶部，係記憶包含經前述延遲量測量部所測量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊； 變動評估部，係使用前述延遲量歷程資訊而測量顯示前述延遲量之瞬間變動的變動量，且評估前述變動量是否為容許範圍內；及 異常偵測部，係根據前述變動評估部的評估結果，而偵測在前述移動通信系統中的通信異常。
2. 如請求項1之介面轉換裝置，係具備： 訊息更新部，係將經由前述異常偵測部所檢測出之通信異常的資訊賦予至要傳送至外部的封包；及 通信部，係傳送被賦予有前述通信異常之資訊的封包。
3. 如請求項1或請求項2之介面轉換裝置，其中，前述容許範圍係依流量類別而不同。
4. 一種控制電路，係控制介面轉換裝置，該介面轉換裝置係由傳送產業用協定之移動通信系統所具備者，該控制電路係使前述介面轉換裝置實施下列步驟： 從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由前述移動通信系統取得前述時刻同步信號之輸入時刻、與前述移動通信系統輸出前述時刻同步信號之輸出時刻的差分，測量在前述移動通信系統之內部的延遲量； 記憶包含屬於前述延遲量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊； 使用前述延遲量歷程資訊而測量顯示前述延遲量之瞬間變動的變動量，且評估前述變動量是否為容許範圍內；及 根據前述評估的評估結果，而偵測在前述移動通信系統中的通信異常。
5. 一種記憶媒體，係記憶有控制介面轉換裝置的程式，該介面轉換裝置係由傳送產業用協定之移動通信系統所具備者； 前述程式係使介面轉換裝置實施下列步驟： 從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由前述移動通信系統取得前述時刻同步信號之輸入時刻、與前述移動通信系統輸出前述時刻同步信號之輸出時刻的差分，測量在前述移動通信系統之內部的延遲量； 記憶包含屬於前述延遲量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊； 使用前述延遲量歷程資訊而測量顯示前述延遲量之瞬間變動的變動量，且評估前述變動量是否為容許範圍內；及 根據前述評估的的評估結果，而偵測在前述移動通信系統中的通信異常。
6. 一種異常偵測方法，係介面轉換裝置的異常偵測方法，該介面轉換裝置係由傳送產業用協定之移動通信系統所具備者，該異常偵測方法係包括下列步驟： 第一步驟，係由延遲量測量部從周期性地被傳送之時刻同步信號中所含之由前述移動通信系統取得前述時刻同步信號之輸入時刻、與前述移動通信系統輸出前述時刻同步信號之輸出時刻的差分，測量在前述移動通信系統之內部的延遲量； 第二步驟，係由前述延遲量測量部使記憶部記憶包含屬於前述延遲量之延遲量測量值的延遲量歷程資訊； 第三步驟，係由變動評估部使用前述延遲量歷程資訊而測量顯示前述延遲量之瞬間變動的變動量，且評估前述變動量是否為容許範圍內；及 第四步驟，係由異常偵測部根據前述變動評估部的評估結果，而偵測在前述移動通信系統中的通信異常。

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