TW202236824A

TW202236824A - 通訊裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊品質監視方法

Info

Publication number: TW202236824A
Application number: TW110130425A
Authority: TW
Inventors: 大賀正夫; 三宅裕士; 松永亮
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2022-09-16
Also published as: JPWO2022185407A1; JP7395054B2; WO2022185407A1

Abstract

網路側通訊裝置包括：群組管理部，管理通訊群組；通訊品質測定部，以通訊群組之單位測定通訊品質；記憶體，記憶包含通訊品質之測定結果的歷史資訊；通訊品質評價部，評價每個通訊群組的通訊品質之測定結果的變動量是否在評價指標的容許範圍內；以及通訊品質更新部，基於通訊品質劣化通知，更新設定於屬於通訊群組的工業用機器的服務通訊品質。

Description

通訊裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊品質監視方法

本發明係有關於在移動無線通訊網路中的通訊裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊品質監視方法。

以第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)標準化的第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks，以下簡稱為5G)系統中，正在考慮在利用高可靠性和低延遲性的工業用途中的活用，期望提供在工業用乙太網路(註冊商標)等高精準度同步時間之通訊的時間敏感通訊(Time Sensitive Communication，TSC)的對應措施。5G系統不會影響以工廠內區域網路(Local Area Network，LAN)等有線連接的通訊環境為前提的工業用機器，為了對應由電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)標準化的IEEE802.1AS和IEEE802.1Qbv時間敏感網路(Time-Sensitive Networking，TSN)等協定，減少在根據電波環境和移動等而變化的移動通訊網路中，利用CC(Control and communication)-Link IE(Industrial Ethernet(註冊商標))TSN等工業協定傳送的乙太網路封包的傳送延遲和波動，與工業用機器通訊的控制情報需要進一步以高可靠性傳送。因此，預期適用於工業用網路的5G系統的高可靠、低延遲化技術的標準化正在被推進。另一方面，由於在工業用網路的無線化中，設置於特定場所的工業用機器、移動的無人搬運車之自動導引車(automatic guided vehicle，AGV)等時間同步的各機器在網路內鏈接運作，依據電波環境之影響較大的通訊電路之特性，有需要確保適當的服務通訊品質的課題。

作為這樣的課題的解決方法，為了將機器人、AGV等工業用機器連接到構成工業用網路的5G系統，專利文獻1中揭露了一種用於工業用網路的通訊控制技術，各機器連接到通信對象之機器或TSN系統的每條路徑，由作為服務通訊品質，可容許的5G系統內的裝置內延遲和通訊延遲的目標值，依據該機器連接到作為通訊標的之TSN系統為止的路徑變更服務通訊品質。藉由如此，變得可以依據因為移動等因素變化的通訊路徑，從網路之輸入點開始到輸出點為止選擇適當的服務通訊品質，可以校正在5G系統中移動的移動台等工業用機器所需的服務通訊品質。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1:國際公開第2020/200432號

發明所欲解決的課題

然而，根據上述傳統技術，在固定設置於特定場所的工業用機器、移動之工業用機器等，以複數個工業用機器連動工作的設備移動的工業用機器的位置變化的情況下，或在工業用機器的作業流程中，發生電波環境之變化的情況下，由於不統一的通訊品質，出現通訊延遲、波動量等的影響。像這樣的情況下，會有服務通訊品質不統一，無法促成連動工作的工業用機器的控制時間之維持的問題。

本揭露有鑑於上述問題而產生，目的為取得在利用工業協定的移動無線通訊網路中，可以在連動工作的工業用機器群組中，降低起因於不同電波環境發生的服務通訊品質的不統一性的通訊裝置。 [用以解決課題的手段]

為了解決上述課題並達成目的，本揭露為包括利用工業協定的移動通訊系統的通訊裝置。通訊裝置包括：群組管理部，管理在移動通訊系統之內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；通訊品質測定部，以通訊群組之單位測定移動通訊系統內部的通訊品質；記憶部，記憶歷史資訊，該歷史資訊包含通訊品質測定部測定的通訊品質的測定結果；通訊品質評價部，基於每個通訊群組的通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從歷史資訊取得的通訊品質的測定結果的變動量是否在評價指標的容許範圍內，在超過容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及通訊品質更新部，基於通訊品質劣化通知，更新設定於通訊群組所屬的工業用機器的服務通訊品質。發明的效果

根據本揭露的通訊裝置，在利用產業協定的移動無線通訊網路中，可以發揮在連動工作的工業用機器群組中，降低起因於不同電波環境所發生的服務通訊品質的不統一性的效果。

以下，基於圖示詳細說明根據本揭露之實施型態的通訊裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊品質監視方法。在以下的說明中，雖然以5G系統作為移動無線通訊網路的前提進行說明，然而，移動無線通訊網路不限於此。

實施型態第1圖顯示根據本實施型態的移動無線通訊網路1之構成之一例的示意圖。移動無線通訊網路1為支援時間敏感通訊(Time Sensitive Communication，TSC)的網路。移動無線通訊網路1包括5G系統10；時間敏感網路橋接器(Time-Sensitive Networking Bridge，TSN Bridge)20；以及時間敏感網路(TSN)機器21。5G系統10為利用工業協定的移動通訊系統。5G系統10由以無線規格為基準之通訊機器構成，在移動無線通訊網路1上提供服務。TSN機器21被設置於TSN Bridge、終端站(End Station)等的通訊機器之特定場所、自動導引車(automatic guided vehicle，AGV)等之無人搬用車上。TSN Bridge 20，與TSN的主時間同步，經由5G系統10進行與TSN機器21的時間同步，利用工業協議等進行通訊。

第2圖顯示根據本實施型態的5G系統10之邏輯TSN Bridge之構成之一例的方塊圖。在第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)之規格中，從連接5G系統10的TSN Bridge 20或TSN機器21等來看的情況下，可以視為5G系統10由一個邏輯TSN Bridge構成。在第2圖中，顯示邏輯TSN Bridge之構成。另外，作為一個例子，在第2圖中顯示第1圖所示之TSN機器21中，配置於裝置側的TSN機器21作為End Station 21a，配置於網路側的TSN機器21作為End Station 21b的情況。

5G系統10包括：移動機30；基地台31；核心裝置32、33；裝置側介面變換裝置50；以及網路側介面變換裝置51、52。5G系統10由根據基地台31傳送之無線訊號40的服務區域構成，服務區域內的移動機30藉由無線訊號40與基地台31連接。

核心裝置32為進行移動機30之呼叫控制、認證處理以及位置管理的裝置。核心裝置32實施基地台31之控制。

核心裝置33為移動機30經由基地台31進行通訊時傳送資料的閘門裝置。核心裝置33在End Station 21a、TSN Bridge 20以及End Station 21b之間進行的通訊中，基於工業協定進行傳送處理。

裝置側介面變換裝置50在End Station 21a與移動機30之間進行TSN協議之變換處理，是進行利用工業協議傳送的乙太封包之中繼的介面變換裝置。

網路側介面變換裝置51在TSN Bridge 20與核心裝置33之間進行TSN協議之變換處理，是進行利用工業協議傳送的乙太封包之中繼的介面變換裝置。

網路側介面變換裝置52為TSN的控制裝置，是基於從負責使用者設定、網路設定等的時間敏感網路中央網路控制器(Time Sensitive Networking Centralized Networking Configuration，TSNCNC)60以及時間敏感網路集中式用戶組態(Time Sensitive Networking Centralized User Configuration，TSNCUC)61的服務品質(Quality of Service，QoS)設定或時間資訊，進行用以變換乙太封包之排程資訊等5G系統10用的QoS設定之協議變換的介面變換裝置。另外，網路側介面變換裝置52，裝置側介面變換裝置50的埠設定資訊等，經由無線協議傳達。

另外，在核心裝置33或網路側介面變換裝置51也可以包括在實施型態1說明的機能的情況下，將上述內容合併稱為網路側通訊裝置70。同樣地，在移動機30或裝置側介面變換裝置50也可以包括在實施型態1說明的機能的情況下，將上述內容合併稱為裝置側通訊裝置71。在以下的說明中，有時簡稱網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71為通訊裝置。

另外，5G系統10，基地台31之從屬被配置為可連接複數個移動機30，核心裝置32、33之從屬被配置為可連接複數個基地台31。另外，雖然裝置側介面變換裝置50以及網路側介面變換裝置51在第2圖的例子中，只與一台TSN機器21連接，然而，也可以藉由區域網路(Local Area Network，LAN)與複數個TSN機器21連接。

第3圖顯示藉由根據本實施型態的5G系統10之邏輯TSN Bridge之構成確立的TSN連結(TSN Link)之一例的示意圖。從時間控管嚴格的TSN Bridge 20以及End Station 21a之應用程式來看，在5G系統10內的網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71之間的網路，被視為是5G系統10之邏輯TSN Bridge內，具有1個固定延遲時間的1個TSN LINK。在本實施型態中，同一個TSN LINK具有同樣的服務通訊品質，被由進行同一作業流的End Station 21a構成的通訊存組利用。另外，在第3圖中，為了史記載簡潔，簡稱網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71為通訊裝置。

針對包括5G系統10的網路側通訊裝置70之構成進行說明。第4圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70之構成之一例的方塊圖。網路側通訊裝置70包括：外部介面100a、100b；裝置管理部110；5G資料通訊部120；資料處理部130；以及通訊部140。

外部介面100a為可連接乙太線路、光線路等的物理界面，前述乙太線路、光線路等具有與基地台31連接之註冊插孔(Registered Jack，RJ)45。

外部介面100b為可連接與TSN Bridge 20連接的RJ45等的乙太線路的物理界面。

裝置管理部110進行網路側通訊裝置70之設定、管理等。裝置管理部110包括：管理介面部111；電源部112；記憶體113；時間管理部114；以及裝置管理機能部115。

管理介面部111與TSNCNC 60、TSNCUC 61等的控制裝置通訊，取得網路側通訊裝置70的設定資訊等。電源部112將電源供給到網路側通訊裝置70的各構成。記憶體113為儲存網路側通訊裝置70用以運作的裝置參數、TSN協議相關之參數等的設定資訊的記憶部。舉例而言，記憶體113也記憶包含後述之資料處理部130之通訊品質測定部134測定的通訊品質之測定結果的歷史資訊。時間管理部114，管理藉由後述的資料處理部130之時間同步機能部137取得的時間資訊。裝置管理機能部115管理網路側通訊裝置70之工作狀態等的裝置狀態。

網路側通訊裝置70被配置作為核心裝置33以及網路側介面變換裝置51的個別裝置的情況下，設置於個別裝置的裝置管理部110，也可以配置實現個別裝置需要的機能的處理部。

5G資料通訊部120，經由外部介面100a進行與基地台31的通訊，調解基地台31與資料處理部130之間的資料通訊。資料處理部130進行5G系統10內用以和資料傳送處理以及外部的TSN Bridge 20連接的TSN協議的變換處理。資料處理部130包括：群組管理部131；通訊群組識別部132；由複數個通訊群組單位測定部133構成通訊品質測定部134；通訊品質評價部135；通訊品質更新部136；時間同步機能部137；以及分時排程部138。

第5圖顯示在根據本實施型態的5G系統10中，用以判定通訊群組內所屬之移動機30或機器的識別資訊400之一例的示意圖。識別資訊400由項目401以及資料識別碼402構成。群組管理部131在經由基地台31以及裝置側通訊裝置71連接的End Station 21a之中，將連動工作的複數個工業用機器作為群組，也就是以通訊群組之單位管理。工業用機器，舉例而言，為AGV、定序器(sequencer)等。群組管理部131作為屬於各群組的移動機30的識別資訊400，使用可以辨識移動機30的識別號碼的國際移動使用者辨識碼(International Mobile Subscriber Identity，IMSI)、移動性管理(Temporary Mobile Subscriber Identity，TMSI)、5G全球唯一臨時標識(5G-Globally Unique Temporary Identity，5G-GUTI)、識別與基地台31之連接的隧道標識符(Tunneling End Point ID，TEID)、包含於封包的網際協定(Internet Protocol，IP)位址或乙太網路內的媒體存取控制(Media Access Control，MAC)位址等可辨識移動機30或機器的資料識別碼402、顯示服務通訊品質資訊的QoS資訊等。另外，作為可辨識移動機30的識別號碼，可以使用所有上述記載之IMSI、TMSI、5G-GUTI的資料識別碼402，也可以僅使用特定的資料識別碼402。另外，群組管理部131管理的通訊群組雖然假設以從資訊維護工具等被設定為前提，然而，也可以事前儲存於網路側通訊裝置70。

通訊群組識別部132，基於包含於從基地台31接收的資料的TEID與給予封包的QoS資訊，識別該封包屬於哪個通訊群組。

通訊品質測定部134以通訊群組之單位測定移動通訊系統內部的通訊品質。通訊品質的一例是作為延遲量的通訊延遲量，以及作為通訊延遲量之變動量的波動量。在一個例子中，通訊品質測定部134，測定從End Station 21a傳送的乙太網路封包，從裝置側通訊裝置71到網路側通訊裝置70為止，在5G系統10內的封包單位或應用程式單位的通訊延遲量或波動量，儲存於記憶體113。具體而言，通訊品質測定部134，從來自成為移動通訊系統之傳送端的網路側通訊裝置70的輸出時間，與來自成為接收端的裝置側通訊裝置71的輸出時刻之差，測定移動通訊系統內部的通訊延遲量。通訊品質測定部134，從測定的通訊延遲量計算封包的波動量，將通訊延遲量以及波動量作為歷史資訊儲存於作為記憶部的記憶體113。

在通訊品質測定部134中，通訊群組單位測定部133藉由群組管理部131以群組化的移動機30之單位測定通訊品質的功能塊。

通訊品質評價部135，每個通訊群組，基於通訊品質之測定結果之變動量的容許範圍被規定的評價指標，評價從儲存於記憶體113的歷史資訊取得的通訊品質之測定結果的變動量是否在評價指標的容許範圍內。具體而言，通訊品質評價部135取得儲存於記憶體113的每個通訊群組的通訊延遲量以及波動量的歷史資訊，以從群組管理部131設定的通訊群組單位進行通訊延遲量以及波動量的變動量之計算。另外，通訊品質評價部135作為評價指標，利用判定各變動量是否在容許範圍內的通訊品質超過閾值，以及顯示劣化狀態的通訊品質劣化預測閾值的兩階段之評價閾值。通訊品質評價部135在從歷史資訊取得的通訊品質之測定結果之變動量超過通訊品質劣化預測閾值的情況下，向網路側通訊裝置70內，例如通訊品質更新部136，或向網路側通訊裝置70外之裝置傳送通訊品質劣化通知。

通訊品質更新部136基於從通訊品質評價部135傳送的通訊群組之通訊品質劣化通知，參照顯示容許範圍與QoS對應關係的優先度資訊，判斷屬於通訊群組的所有移動機30等之工業用機器的服務通訊品質是否可更新。通訊品質更新部136判斷需要變更服務通訊品質的情況下，對屬於通訊群組的所有工業用機器開始QoS之更新順序。另外，由於從通訊品質評價部135傳送的通訊品質劣化通知，是從歷史資訊取得的通訊品質之測定結果的變動量超過通訊品質劣化預測閾值的情況，通訊品質更新部136也可以省略服務通訊品質是否可更新之判斷。也就是說，通訊品質更新部136，基於通訊品質劣化通知參照優先度資訊，可以在通訊品質劣化通後選擇容許的評價指標，將設定於工業用機器之作為服務通訊品質的QoS更新為對應選擇的評價指標的QoS，其中該工業用機器屬於通訊群組。

時間同步機能部137利用TSN Bridge 20以及TSN協議，經由外部介面100b進行通訊。時間同步機能部137，接收同步訊息(SYNC massage，以下簡稱為SYNC訊息)時從時間管理部114取得時間資訊，也就是顯示5G系統10取得SYNC訊息之時間的輸入時間，並將輸入時間追加到SYNC訊息中，更新SYNC訊息。接著，時間同步機能部137將更新之SYNC訊息傳送到5G資料通訊部120，並經由外部介面100a傳送到基地台31以及移動機30。接收更新之SYNC訊息的裝置側通訊裝置71，以TSN協議將5G系統10之延遲量累加到被使用訊息的correctionField中，藉由傳送到End Station 21a進行與TSN機器的時間同步。此處，假設SYNC訊息作為在TSN協議下被使用的訊息。

分時排程部138，與作為其他TSN機器之TSN Bridge 20高精準度地同步，提供控制IEEE802.1Qbv規定的各流量類別的傳送時間的機能。

通訊部140提供裝置管理部110以及資料處理部130經由外部介面100b與TSN Bridge 20通訊的機能。

另外，裝置側通訊裝置71之構成，是與網路側通訊裝置70相對的構成，採取5G資料通訊部與移動機30連接，通訊部與End Station 21a連接的構成。

接著說明網路側通訊裝置70包含的分時排程部138之構成。由於在各通訊裝置中，分時排程機能皆相同，此處以網路側通訊裝置70之構成舉例說明。第6圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70包括的分時排程部138之構成之一例的示意圖。分時排程部138包括：傳送佇列200a~200h；傳送選擇演算法201a~201h；傳送閘202a~202h；傳送選擇機能部210；以及閘控制清單220。

傳送佇列200a~200h在從5G系統10對外部之作為TSN機器21的TSN Bridge 20以及End Station 21b的乙太網路封包傳送處理中，實現控制各流量類別的傳送時間的機能。傳送佇列200a~200h是對應流量類別的傳送佇列，該流量類別顯示第7圖記載之IEEE802.1p定義之與優先權代碼(Priority Code Point，PCP)關聯的優先度。

第7圖顯示根據本實施型態之顯示設定於網路側通訊裝置70之分時排程部138包括的傳送佇列200a~200h的流量類別的流量資訊230之一例的示意圖。在流量資訊230中，傳送佇列200a對應流量類別TC#0，傳送佇列200b對應流量類別TC#1，傳送佇列200c對應流量類別TC#2，傳送佇列200d對應流量類別TC#3。另外，傳送佇列200e對應流量類別TC#4，傳送佇列200f對應流量類別TC#5，傳送佇列200g對應流量類別TC#6，傳送佇列200h對應流量類別TC#7。從第6圖及第7圖，流量類別TC#0的傳送佇列200a的優先度為最低，隨著流量類別的數字越大，優先度越高，流量類別TC#7的傳送佇列200h的優先度為最高。在第7圖中，設定值為可識別各流量類別的資訊。

傳送選擇演算法201a~201h判斷儲存於對應傳送佇列200a~200h中的資料是否可傳送。

傳送閘202a~202h，基於規定於閘控制清單220的時間，以及來自對應的傳送選擇演算法201a~201h之傳送佇列200a~200h是否可傳送的資訊，控制閘的開啟以及關閉。

傳送選擇機能部210將通過傳送閘202a~202h的資料傳送到外部裝置。

閘控制清單220規定傳送閘202a~202h之開啟以及關閉。第8圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70的分時排程部138包括之閘控制清單220之構成之一例的示意圖。閘控制清單220如第8圖所示，對各時間221登錄傳送閘狀態222，該傳送閘狀態222定義作為各傳送閘202a~202h之可傳送時間帶的開啟(Open)，或者作為各傳送閘202a~202h之部可傳送時間帶的關閉(Closed)。

第9圖顯示在根據本實施型態的5G系統10內之通訊延遲量的測定結果之一例的示意圖。在第9圖中，橫軸顯示時間，縱軸顯示通訊延遲量測定結果。通訊延遲量測定結果300，具有優先度資訊以及識別號碼，優先度資訊藉由5G系統10內傳送的給予各封包的5G系統10之QoS資訊被識別，識別號碼用以識別給予各封包的移動機30。在第9圖中，測定結果301a、301b、301c、301d顯示屬於相同通訊群組的移動機30的封包。通訊品質評價部135利用記憶於記憶體113的歷史資訊，生成通訊延遲量測定結果300。

第10圖顯示根據本實施型態，由通訊品質評價部135評價在5G系統10之通訊延遲量的測定結果的方法之一例的第一個圖。第11圖顯示根據本實施型態，由通訊品質評價部135評價在5G系統10之通訊延遲量的測定結果的方法之一例的第二個圖。如第10圖所示，通訊品質評價部135進行將測定區間310作為評價時間之單位的通訊延遲量之評價。作為通訊延遲量之評價，定義通訊品質劣化預測閾值311以及通訊品質超過閾值312，前述通訊品質劣化預測閾值311判斷雖然滿足服務通訊品質，但之後通訊品質劣化的可能性高；前述通訊品質超過閾值312判斷無法滿足服務通訊品質。通訊品質評價部135評價通訊延遲量的測定結果時，雖然在第10圖中每次接收封包都利用測定之通訊延遲量的測定結果，然而，也可以利用測定區間310內連續接收封包的通訊延遲量的平均值、移動平均、中央值等。在通訊品質評價部135中，通訊延遲量的測定結果之使用方法不限於此。

第11圖顯示移動機#4之通訊品質的變化。通訊品質評價部135在通訊延遲量之測定結果315a中偵測到超過通訊品質劣化預測閾值311時，在用以判斷通訊群組內之通訊品質劣化的通訊群組更新時間313的區間中實施評價，該評價為是否持續連續超過通訊品質劣化預測閾值311的狀態。通訊品質評價部135判斷通訊品質劣化時間314超過從測定結果315a到測定結果315b為止的通訊群組更新時間313，為通訊品質劣化狀態時，對通訊品質更新部136要求通訊群組內之QoS，也就是服務通訊品質之更新。第12圖顯示根據本實施型態，基於網路側通訊裝置70之儲存於記憶體113的每個通訊群組的QoS的評價指標500之一例的示意圖。第12圖的評價指標500顯示每個通訊群組501的通訊品質超過閾值502、通訊品質劣化預測閾值503、以及服務通訊品質固定延遲504。第13圖為根據本實施型態，顯示在網路側通訊裝置70中之通訊品質的容許範圍與QoS的對應關係的優先度資訊600之一例的示意圖。第13圖之優先度資訊600顯示各QoS，也就是各服務通訊品質之優先度601的每一者的通訊品質超過閾值602、通訊品質劣化預測閾值603、以及服務通訊品質固定延遲604。優先度資訊600儲存於記憶體113，可以是可參照通訊品質評價部135以及通訊品質更新部136的型態，也可以是容納通訊品質評價部135以及通訊品質更新部136的型態。

通訊品質更新部136進行通訊品質評價部135要求之通訊群組的QoS之更新的情況下，將對應下一個優先度高的QoS評價指標作為該通訊群組的評價指標進行更新。通訊品質更新部136對現在的QoS，也就是服務通訊品質的優先度為1的通訊群組，傳送來自通訊品質評價部135的通訊品質劣化通知的情況下，將該群組的服務品質，設為優先度2之服務通訊品質進行更新。

第14圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70中以通訊群組為單位更新服務通訊品質的順序的第一個圖。第14圖顯示網路側通訊裝置70的通訊品質更新部136經由核心裝置32一起更新屬於通訊群組的所有裝置測通訊裝置71的服務通訊品質，也就是QoS資訊。第14圖顯示的順序中，通訊品質更新部136為了識別在各裝置測通訊裝置71中作為通訊群組的協定資料單元(Protocol Data Unit，PDU)對話之QoS資訊被更新，給予PDU對話群組識別符(ID)。

具體而言，在第14圖中，網路側通訊裝置70的通訊品質測定部134監視每個通訊群組的通訊品質(步驟S101)。通訊品質測定部134，將每個通訊群組的通訊延遲量以及波動量作為歷史資訊儲存於記憶體113。通訊品質評價部135從記憶體113取得歷史資訊，進行通訊品質之測定結果的變動量是否在容許範圍中的評價。通訊品質評價部135偵測到通訊品質的劣化的情況下(步驟S102)，通知通訊品質更新部136。通訊品質更新部136取得該通訊群組內使用的識別碼之資訊(步驟S103)，開始對屬於通訊群組之所有移動機30的QoS的更新順序。通訊品質更新部136對移動機#1進行PDU對話變更要求(步驟S104)，從移動機#1取得PDU對話變更回應(步驟S105)。同樣地，通訊品質更新部136對移動機#2進行PDU對話變更要求(步驟S106)，從移動機#2取得PDU對話變更回應(步驟S107)。

第15圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70中以通訊群組為單位更新服務通訊品質的順序的第二個圖。第15圖顯示網路側通訊裝置70之通訊品質更新部136經由網路側介面變換裝置52，傳送服務通訊品質變化通知給外部之TSN控制器，藉由對各機器進行服務通訊品質之更新設定，從裝置側通訊裝置71更新5G系統10內之PDU對話的QoS資訊的例子。TSN控制器，舉例而言，為前述TSNCNC 60、TSNCUC 61等之控制裝置。

具體而言，在第15圖中，從步驟S101到步驟S103為止的動作，與第14圖之步驟S101到步驟S103為止的動作相同。通訊品質更新部136對TSN控制器傳送服務通訊品質變化通知(步驟S201)。TSN控制器對移動機#1進行服務通訊品質之更新設定(步驟S202)。移動機#1對網路側通訊裝置70進行PDU對話變更要求(步驟S203)。網路側通訊裝置70的通訊品質更新部136對移動機#1進行PDU對話變更(步驟S204)，從移動機#1取得PDU對話變更回應(步驟S205)。同樣地，TSN控制器對移動機#2進行服務通訊品質之更新設定(步驟S206)。移動機#2對網路側通訊裝置70進行PDU對話變更要求(步驟S207)。網路側通訊裝置70的通訊品質更新部136對移動機#2進行PDU對話變更(步驟S208)，從移動機#2取得PDU對話變更回應(步驟S209)。

另外，在第14圖及第15圖中說明之以通訊群組單位更新服務通訊品質的順序中，雖然在本實施型態中使用PDU對話群組ID作為例子，然而不限於此。以通訊群組單位更新服務通訊品質的順序，依據移動機30進行分配不同PDU對話ID以及QoS，並與網路側通訊裝置70內管理的PDU對話群組ID以及群組QoS進行關聯，也可以得到同樣的效果。也就是說，在介面之資訊元素觀點中，即使對每個移動機30個別管理信息，也可以與管理裝置安裝上的內部資訊，並與被管理的群組進行對應獲得相同的效果。

在本實施型態中，雖然使用5G系統10外作為控制器的TSN控制器，然而，也可以使用管理工廠自動化(Factory Automation，FA)設備的控制器等。通訊品質更新部136在第14圖或第15圖的動作中，藉由使用移動機30，也就是工業用機器的識別碼，可以將設定於屬於通訊群組的工業用機器的QoS連續或同時更新。

第16圖顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置70中用以依據每個通訊群組進行通訊品質測定的通訊群組辨識部132與通訊品質測定部134的關係的示意圖。通訊群組辨識部132包括對應儲存於記憶體113的通訊群組的過濾器700a~700n。另外，在以下不需要區別每一個過濾器700a~700n的情況下，記為過濾器700。過濾器700從5G資料通訊部120接收之封包的識別資訊判定事前登錄的通訊群組。過濾器700在判定從5G資料通訊部120接收的封包為群組1的情況下，傳送到通訊品質測定部134之通訊群組1的通訊群組單位測定部133。另外，過濾器700在判定接收的封包不屬於特定通訊群組的情況下，視為不屬於通訊群組的移動機30之通訊。像這樣，通訊群組識別部132藉由辨識通訊群組的過濾器700，傳送封包到對應通訊品質測定部134的通訊群組單位測定部133。各通訊群組單位測定部133具有用以定義該通訊群組中的5G系統10之邏輯TSN Bridge內固定的延遲時間的服務通訊品質固定延遲701，從依據移動機30接收之封包的通訊延遲量的測定結果702a~702n，以及服務通訊品質固定延遲701計算容許邊界703a~703n。因此，第10圖所示的通訊品質超過閾值312以及服務通訊品質固定延遲701也可以使用相同設定。

另外，由於在本實施型態中簡化說明，雖然以網路側通訊裝置70為中心記述，在裝置側通訊裝置71中也是相同的。另外，在裝置側通訊裝置71中，從網路側通訊裝置70傳送的封包之處理有很多利用同樣的電波環境的案例，本實施型態之技術，可以期待從連接其他移動機30的裝置側通訊裝置71，經由網路側通訊裝置70傳送到裝置側通訊裝置71之封包的處理的效果。

接著說明根據本實施型態的網路側通訊裝置70的硬體構成。在網路側通訊裝置70中，外部介面100a、100b為外部介面。裝置管理部10、5G資料通訊部120、資料處理部130以及通訊部140由處理電路實現。處理電路可以是儲存程式的記憶體以及執行儲存於記憶體的程式的處理器，也可以是專用硬體。處理電路亦被稱為控制電路。

第17圖顯示根據本實施型態之由處理器91以及記憶體92實現網路側通訊裝置70包括的處理電路的情況之處理電路90之構成的一例之示意圖。第17圖所示的處理電路90為控制電路，包括處理器91以及記憶體92。處理電路90由處理器91以及記憶體92構成的情況下，處理電路90之各機能由軟體、韌體、或軟體與韌體之組合實現。軟體或韌體作為程式被記述，儲存於記憶體92。在處理電路90中，藉由處理器91讀取記憶於記憶體92的程式並執行，實現各機能。也就是說，處理電路90包括記憶體92，該記憶體92用以儲存導致網路側通訊裝置70之處理被執行的程式。該程式也可以說是用以在網路側通訊裝置70執行由處理電路90實現的各機能的程式。可以藉由記憶程式的記憶媒體提供該程式，也可以藉由通訊媒體等其他手段提供該程式。

上述程式也可以說是在網路側通訊裝置70執行的程式，包括：第一步驟，群組管理部131管理在移動通訊系統內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；第二步驟，通訊品質測定部134以通訊群組之單位測定移動通訊系統內部的通訊品質；第三步驟，記憶體113記憶歷史資訊，該歷史資訊包含通訊品質測定部134測定的通訊品質的測定結果；第四步驟，通訊品質評價部135基於每個通訊群組的通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從歷史資訊取得的通訊品質的測定結果的變動量是否在評價指標的容許範圍內，在超過容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及第五步驟，通訊品質更新部136基於通訊品質劣化通知，參照顯示容許範圍與服務通訊品質之對應關係的優先度資訊，選擇通訊品質劣化後容許的評價指標，將設定於通訊群組所屬的工業用機器的服務通訊品質更新為對應選擇的評價指標之服務通訊品質。

此處，處理器91為例如中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、處理裝置、計算裝置、微處理器、微電腦、或數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等。另外，記憶體92為例如隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、快閃記憶體、可抹除可程式唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、可電氣抹除可程式唯讀記憶體(Electrically EEPROM)等之非揮發性或揮發性記憶體，或磁、軟碟、光碟、雷射唱片(Compact Disc)、迷你磁碟(MiniDisc)、或數位多功能光碟(Digital Versatile Disc，DVD)等。

第18圖顯示根據本實施型態之由專用硬體構成網路側通訊裝置70包括的處理電路的情況之處理電路93之構成的一例之示意圖。第18圖所示之處理電路93，舉例而言，為單一電路、複合電路、程式化處理器、並列程式化處理器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或以上之組合。處理電路93也可以以專用硬體來實現一部分，以軟體或韌體來實現一部分。像這樣，處理電路93藉由專用硬體、軟體、韌體或上述之組合，可以實現上述各機能。

以上，雖然針對網路側通訊裝置70之硬體構成進行說明，裝置側通訊裝置71之硬體構成也相同。

如以上說明，根據本實施型態，網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71進行資料之通訊延遲量以及波動量之測定以及評價，將起因於連動工作之工業用機器之群組內不同的電波環境產生的通訊品質不統一性，在連動工作之工業用機器群組內，進行將通訊延遲量以及波動量調整到可容許範圍內之控制。藉由如此，網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71在電波環境不同之由多數通訊電路構成的移動無線通訊網路中，可以改善連動工作之工業用機器之間控制時間的意外變化。網路側通訊裝置70以及裝置側通訊裝置71在利用工業協定的移動無線通訊網路1中，可以將起因於不同電波環境產生的服務通訊品質的不統一性，在連動工作的工業用機器群組中降低。

以上之實施型態所示的構成僅為一例，可以與其他習知技術組合，也可以將實施型態彼此組合，在不脫離要旨的範圍內，也可以省略或變更一部分之構成。

1:移動無線通訊網路 10:5G系統 20:TSN Bridge 21:TSN機器 21a,21b:End Station 30:移動機 31:基地台 32,33:核心裝置 50:裝置側介面變換裝置 51,52:網路側介面變換裝置 60:TSNCNC 61:TSNCUC 70:網路側通訊裝置 71:裝置側通訊裝置 100a,100b:外部介面 110:管理裝置 111:管理介面部 112:電源部 113:記憶體 114:時間管理部 115:裝置管理機能部 120:5G資料通訊部 130:資料處理部 131:群組管理部 132:通訊群組識別部 133:通訊群組單位測定部 134:通訊品質測定部 135:通訊品質評價部 136:通訊品質更新部 137:時間同步機能部 138:分時排程部 140:通訊部 200a~200h:傳送佇列 201a~201h:傳送選擇演算法 202a~202h:傳送閘 210:傳送選擇機能部 220:閘控制清單 700a~700n:過濾器

[第1圖]顯示根據本實施型態的移動無線通訊網路之構成之一例的示意圖。 [第2圖]顯示根據本實施型態的5G系統之邏輯TSN橋接器(TSN Bridge)之構成之一例的方塊圖。 [第3圖]顯示藉由根據本實施型態的5G系統之邏輯TSN-Bridge之構成確立的TSN連結(TSN Link)之一例的示意圖。 [第4圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置之構成之一例的方塊圖。 [第5圖]顯示在根據本實施型態的5G系統中，用以判定通訊群組內所屬之移動機或機器的識別資訊之一例的示意圖。 [第6圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置包括的分時排程部之構成之一例的示意圖。 [第7圖]顯示根據本實施型態之顯示設定於網路側通訊裝置之分時排程部包括的傳送佇列的流量類別(traffic class)的流量資訊之一例的示意圖。 [第8圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置的分時排程部包括之閘控制清單之構成之一例的示意圖。 [第9圖]顯示在根據本實施型態的5G系統內之通訊延遲量的測定結果之一例的示意圖。 [第10圖]顯示根據本實施型態，由通訊品質評價部評價在5G系統之通訊延遲量的測定結果的方法之一例的第一個圖。 [第11圖]顯示根據本實施型態，由通訊品質評價部評價在5G系統之通訊延遲量的測定結果的方法之一例的第二個圖。 [第12圖]顯示根據本實施型態，基於網路側通訊裝置之儲存於記憶體的每個通訊群組的服務品質(Quality of Service，QoS)的評價指標之一例的示意圖。 [第13圖]為根據本實施型態，顯示在網路側通訊裝置中之通訊品質的容許範圍與QoS的對應關係的優先度資訊之一例的示意圖。 [第14圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置中以通訊群組為單位更新服務通訊品質的順序的第一個圖。 [第15圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置中以通訊群組為單位更新服務通訊品質的順序的第二個圖。 [第16圖]顯示根據本實施型態的網路側通訊裝置中用以依據每個通訊群組進行通訊品質測定的通訊群組辨識部與通訊品質測定部的關係的示意圖。 [第17圖]顯示根據本實施型態之由處理器以及記憶體實現網路側通訊裝置包括的處理電路的情況之處理電路之構成的一例之示意圖。 [第18圖]顯示根據本實施型態之由專用硬體構成網路側通訊裝置70包括的處理電路的情況之處理電路之構成的一例之示意圖。

20:TSN Bridge

31:基地台

70:網路側通訊裝置

100a,100b:外部介面

110:管理裝置

111:管理介面部

112:電源部

113:記憶體

114:時間管理部

115:裝置管理機能部

120:5G資料通訊部

130:資料處理部

131:群組管理部

132:通訊群組識別部

133:通訊群組單位測定部

134:通訊品質測定部

135:通訊品質評價部

136:通訊品質更新部

137:時間同步機能部

138:分時排程部

140:通訊部

Claims

一種通訊裝置，包括利用工業協定的移動通訊系統，包括：群組管理部，管理在前述移動通訊系統之內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；通訊品質測定部，以前述通訊群組之單位測定前述移動通訊系統內部的通訊品質；記憶部，記憶歷史資訊，該歷史資訊包含前述通訊品質測定部測定的前述通訊品質的測定結果；通訊品質評價部，基於每個前述通訊群組的前述通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從前述歷史資訊取得的前述通訊品質的測定結果的變動量是否在前述評價指標的容許範圍內，在超過前述容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及通訊品質更新部，基於前述通訊品質劣化通知，更新設定於前述通訊群組所屬的前述工業用機器的服務通訊品質。
如請求項1之通訊裝置，其中，前述通訊品質更新部，基於前述通訊品質劣化通知，參照顯示前述容許範圍與前述服務通訊品質的對應關係的優先度資訊，在通訊品質劣化後選擇容許的前述評價指標，將設定於前述通訊群組所屬的前述工業用機器的前述服務通訊品質，對應選擇之前述評價指標更新前述服務通訊品質。
如請求項1或2之通訊裝置，其中，前述通訊品質更新部，利用前述工業用機器的識別碼，同時更新設定於前述通訊群組所屬之前述工業用機器的前述服務通訊品質。
一種控制電路，用以利用工業協定控制包括移動通訊系統的通訊裝置，於前述通訊裝置執行：管理在前述移動通訊系統之內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；以前述通訊群組之單位測定前述移動通訊系統內部的通訊品質；記憶歷史資訊，該歷史資訊包含被測定的前述通訊品質的測定結果；基於每個前述通訊群組的前述通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從前述歷史資訊取得的前述通訊品質的測定結果的變動量是否在前述評價指標的容許範圍內，在超過前述容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及基於前述通訊品質劣化通知，更新設定於前述通訊群組所屬的前述工業用機器的服務通訊品質。
一種記憶媒體，記憶用以利用工業協定控制包括移動通訊系統的通訊裝置的程式，前述程式於前述通訊裝置執行：管理在前述移動通訊系統之內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；以前述通訊群組之單位測定前述移動通訊系統內部的通訊品質；記憶歷史資訊，該歷史資訊包含被測定的前述通訊品質的測定結果；基於每個前述通訊群組的前述通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從前述歷史資訊取得的前述通訊品質的測定結果的變動量是否在前述評價指標的容許範圍內，在超過前述容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及基於前述通訊品質劣化通知，更新設定於前述通訊群組所屬的前述工業用機器的服務通訊品質。
一種通訊品質監視方法，用以利用工業協定控制包括移動通訊系統的通訊裝置，包括：第一步驟，群組管理部管理在前述移動通訊系統之內部連動工作的工業用機器所屬的通訊群組；第二步驟，通訊品質測定部以前述通訊群組之單位測定前述移動通訊系統內部的通訊品質；第三步驟，記憶部記憶歷史資訊，該歷史資訊包含前述通訊品質測定部測定的前述通訊品質的測定結果；第四步驟，通訊品質評價部基於每個前述通訊群組的前述通訊品質之測定結果的變動量的容許範圍所規定的評價指標，評價從前述歷史資訊取得的前述通訊品質的測定結果的變動量是否在前述評價指標的容許範圍內，在超過前述容許範圍的情況下，傳送通訊品質劣化通知；以及第五步驟，通訊品質更新部基於前述通訊品質劣化通知，更新設定於前述通訊群組所屬的前述工業用機器的服務通訊品質。