WO2021166239A1 - インタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体および異常検知方法 - Google Patents

インタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体および異常検知方法 Download PDF

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WO2021166239A1
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delay amount
unit
mobile communication
fluctuation
communication system
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PCT/JP2020/007183
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正夫 大賀
啓二郎 武
亮 松永
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三菱電機株式会社
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    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices

Definitions

  • the present disclosure relates to an interface conversion device, a control circuit, a storage medium, and an abnormality detection method in a mobile wireless communication network.
  • the 5th generation mobile communication (hereinafter referred to as 5G) system which is being standardized by 3GPP (3rd Generation Partnership Project), is being considered for use in industrial applications that take advantage of high reliability and low latency. It is expected to support TSC (Time Sensitive Communication), which provides highly accurate time-synchronized communication using Ethernet (registered trademark) for. It does not affect the industrial equipment that has been premised on the communication environment in the wired connection such as LAN (Local Area Network) in the factory, and is standardized by IEEE (Institute of Electrical and Electricals Engineers) IEEE802.E802AS, IEEE802.AS.
  • TSN Time Sensitive Transmission
  • Qbv Time Sensitive Transmission
  • CC Control & Communication
  • -Link IE Industry Standardization of high-reliability, low-latency technology for 5G systems, which is expected to be applied to industrial networks, is being promoted.
  • the wirelessization of industrial networks there is a problem that when a problem such as a communication failure occurs, the reproducibility is low and it becomes difficult to analyze the factors.
  • Patent Document 1 provides an interface conversion device for logically converting a 5G system into a TSNBridge on an industrial network, and guarantees it from a TSN control device that manages TSNBridge, EndStation, and the like.
  • QoS Quality of Service
  • QoS Quality of Service
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain an interface conversion device capable of detecting a communication failure in a mobile wireless communication network that transmits an industrial protocol.
  • the present disclosure is an interface conversion device included in a mobile communication system that transmits an industrial protocol.
  • the interface conversion device performs mobile communication based on the difference between the input time when the mobile communication system acquired the time synchronization signal included in the time synchronization signal transmitted periodically and the output time when the mobile communication system outputs the time synchronization signal.
  • a delay amount measuring unit that measures the delay amount inside the system
  • a storage unit that stores the delay amount history information including the delay amount measurement value measured by the delay amount measuring unit, and a delay amount using the delay amount history information.
  • Anomaly detection that detects communication abnormalities in mobile communication systems based on the evaluation results of the fluctuation evaluation unit, which measures the amount of fluctuation that indicates the instantaneous fluctuation of, and evaluates whether the fluctuation amount is within the permissible range. It is characterized by having a part and.
  • the interface conversion device has the effect of being able to detect a communication failure in a mobile wireless communication network that transmits an industrial protocol.
  • the figure which shows the configuration example of the mobile wireless communication network which concerns on this Embodiment The figure which shows the configuration example of the TSN bridge of the 5G system which concerns on this embodiment.
  • a sequence diagram showing an example of abnormality detection processing during time synchronization processing in the 5G system according to the present embodiment The figure which shows the example of the delay amount history information stored in the memory provided in the device-side interface conversion apparatus which concerns on this embodiment.
  • the figure which shows the structural example of the processing circuit when the processing circuit provided in the device side interface conversion apparatus which concerns on this Embodiment is realized by a processor and a memory.
  • the figure which shows the example of the processing circuit when the processing circuit provided in the device side interface conversion apparatus which concerns on this Embodiment is configured by the dedicated hardware.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the mobile wireless communication network 1 according to the present embodiment.
  • the mobile wireless communication network 1 is a network that supports TSC.
  • the mobile wireless communication network 1 includes a 5G system 10, a TSNBridge 20, and a TSN device 21.
  • the 5G system 10 is a mobile communication system that transmits an industrial protocol.
  • the 5G system 10 is composed of communication devices conforming to the 5G wireless standard, and provides services on the mobile wireless communication network 1.
  • the TSN device 21 is a communication device such as TSNBridge or EndStation.
  • the TSNBridge 20 synchronizes with the TSN master time, synchronizes the time with the TSN device 21 via the 5G system 10, and communicates with an industrial protocol or the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a TSN bridge of the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the 5G system 10 can be regarded as forming one logical TSNBridge.
  • the TSN devices 21 shown in FIG. 1 the TSN device 21 arranged on the device side is referred to as EndStation 21a, and the TSN device 21 arranged on the network side is referred to as EndStation 21b.
  • the communication device connected to the 5G system 10 shown in FIG. 2 is partially changed from the communication device connected to the 5G system 10 shown in FIG.
  • the 5G system 10 includes a mobile station 30, a base station 31, core devices 32 and 33, a device-side interface conversion device 50, and a network-side interface conversion device 51 and 52.
  • the service area is composed of the radio signal 40 transmitted from the base station 31, and the mobile station 30 in the service area is connected to the base station 31 by the radio signal 40.
  • the core device 32 is a device that performs call control, authentication processing, and position management of the mobile station 30.
  • the core device 32 controls the base station 31.
  • the core device 33 is a gateway device that transfers data when the mobile station 30 communicates via the base station 31.
  • the core device 33 performs the transfer processing of the industrial protocol in the communication performed between the EndStation 21a, the TSNBridge 20, and the EndStation 21b.
  • the device-side interface conversion device 50 is an interface conversion device that performs a TSN protocol conversion process between the EndStation 21a and the mobile station 30 and relays an Ethernet packet for transmitting an industrial protocol.
  • the network-side interface conversion device 51 is an interface conversion device that performs TSN protocol conversion processing between the TSNBridge 20 and the core device 33 and relays an Ethernet packet that transmits an industrial protocol.
  • the network side interface conversion device 52 is a TSN control device, and is in charge of user setting, network setting, etc. It is an interface conversion device that performs protocol conversion for converting such as to the QoS settings for the 5G system 10. Further, the network side interface conversion device 52 transmits the port setting information of the device side interface conversion device 50 and the like via the wireless protocol.
  • the 5G system 10 has a configuration in which a plurality of mobile stations 30 can be connected under the control of the base station 31, and a configuration in which a plurality of base stations 31 can be connected under the control of the core devices 32 and 33. Further, the device-side interface conversion device 50 and the network-side interface conversion device 51 are connected to only one TSN device 21 in the example of FIG. 2, but can be connected to a plurality of TSN devices 21 by LAN connection. ..
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • the device-side interface conversion device 50 includes an external interface 100, a 5G device connection unit 110, a device management unit 120, a time synchronization function unit 130, and a time division scheduling function unit 140.
  • the external interface 100 is a physical interface composed of an RJ (Registered Jack) 45 or the like connected to the EndStation 21a.
  • the 5G device connection unit 110 includes an interface for connecting to the mobile station 30.
  • the 5G device connection unit 110 can be connected by Ethernet, USB (Universal Serial Bus), or the like depending on the configuration of the mobile station 30.
  • USB Universal Serial Bus
  • the device management unit 120 sets and manages the device-side interface conversion device 50.
  • the device management unit 120 includes a management interface unit 121, a power supply unit 122, a memory 123, a time management unit 124, and a device management function unit 125.
  • the management interface unit 121 communicates with control devices such as the network-side interface conversion device 52, TSNCNC60, and TSNCUC61, and acquires setting information and the like of the device-side interface conversion device 50.
  • the power supply unit 122 supplies power to each configuration of the device-side interface conversion device 50.
  • the memory 123 is a storage unit that stores, that is, stores setting information such as device parameters and TSN protocol-related parameters for operating the device-side interface conversion device 50.
  • the time management unit 124 manages the time information acquired from the time synchronization function unit 130.
  • the device management function unit 125 manages device states such as the operating state of the device-side interface conversion device 50.
  • the time synchronization function unit 130 performs the time synchronization processing of IEEE802.1AS.
  • the time synchronization function unit 130 includes a delay amount measurement unit 131, a fluctuation evaluation unit 132, a message update unit 133, a communication unit 134, an input time acquisition unit 135, and a message update unit 136.
  • the delay amount measuring unit 131 measures the delay amount in the 5G system 10.
  • the fluctuation evaluation unit 132 evaluates the fluctuation amount of the delay amount in the 5G system 10 from the delay amount history information which is the past delay amount measurement information.
  • the message update unit 133 adds the delay amount of the 5G system 10 to the correctionfield of the message used in the TSN protocol.
  • a SYNC message is assumed as the message used in the TSN protocol.
  • the SYNC message is a time synchronization signal.
  • the communication unit 134 transmits a SYNC message with updated time information to the EndStation 21a via the external interface 100.
  • the input time acquisition unit 135 acquires time information from the time management unit 124 when receiving the SYNC message received from the external TSNBridge 20, that is, an input time indicating the time when the 5G system 10 acquires the SYNC message.
  • the message update unit 136 adds the input time to the SYNC message.
  • the time-division scheduling function unit 140 controls the transmission time of each traffic class specified in IEEE802.1Qbv in high-precision synchronization with the other TSN equipment 21.
  • the time-division scheduling function unit 140 includes an abnormality detection unit 141, a time-division scheduler unit 142, and a communication unit 143.
  • the abnormality detection unit 141 determines the risk level of the Ethernet packet received by the 5G system 10 by using the evaluation result of the fluctuation evaluation unit 132.
  • the time division scheduler unit 142 controls the transmission time for each traffic class of Ethernet packets.
  • the communication unit 143 communicates with the EndStation 21a via the external interface 100 using the Ethernet packet.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the network-side interface conversion device 51 according to the present embodiment.
  • the network-side interface conversion device 51 includes external interfaces 200a and 200b, a device management unit 210, a time synchronization function unit 220, and a time division scheduling function unit 230.
  • the external interface 200a is a physical interface composed of an RJ45 or the like connected to the core device 33.
  • the external interface 200b is a physical interface configured by RJ45 or the like connected to the TSNBridge 20.
  • the device management unit 210 sets and manages the network side interface conversion device 51.
  • the device management unit 210 includes a management interface unit 211, a power supply unit 212, a memory 213, a time management unit 214, and a device management function unit 215.
  • the management interface unit 211 communicates with control devices such as the network side interface conversion device 52, TSNCNC60, and TSNCUC61, and acquires setting information and the like of the network side interface conversion device 51.
  • the power supply unit 212 supplies power to each configuration of the network-side interface conversion device 51.
  • the memory 213 is a storage unit that stores setting information such as device parameters for operating the network-side interface conversion device 51 and parameters related to the TSN protocol.
  • the time management unit 214 manages the time information acquired from the time synchronization function unit 220.
  • the device management function unit 215 manages device states such as the operating state of the network-side interface conversion device 51.
  • the time synchronization function unit 220 performs the time synchronization processing of IEEE802.1AS.
  • the time synchronization function unit 220 includes a communication unit 221, an input time acquisition unit 222, a message update unit 223, a communication unit 224, a delay amount measurement unit 225, a fluctuation evaluation unit 226, and a message update unit 227. Be prepared.
  • the communication unit 221 communicates with the TSNBridge 20 via the external interface 200b using the TSN protocol.
  • the input time acquisition unit 222 acquires time information from the time management unit 214 when the SYNC message is received, that is, an input time indicating the time when the 5G system 10 acquires the SYNC message.
  • the message update unit 223 adds the input time to the SYNC message.
  • the communication unit 224 transmits the updated SYNC message to the core device 33 via the external interface 200a.
  • the delay amount measuring unit 225 measures the delay amount in the 5G system 10.
  • the fluctuation evaluation unit 226 evaluates the fluctuation amount of the delay amount in the 5G system 10 from the delay amount history information which is the past delay amount measurement information.
  • the message update unit 227 adds the delay amount of the 5G system 10 to the correctionfield of the message used in the TSN protocol.
  • a SYNC message is assumed as the message used in the TSN protocol.
  • the communication unit 221 further transmits a SYNC message with updated time information to the TSNBridge 20 via the external interface 200b.
  • the time-division scheduling function unit 230 controls the transmission time of each traffic class specified in IEEE802.1Qbv in high-precision synchronization with the other TSN equipment 21.
  • the time-division scheduling function unit 230 includes a communication unit 231, a time-division scheduler unit 232, an abnormality detection unit 233, and a communication unit 234.
  • the communication unit 231 communicates with the TSNBridge 20 via the external interface 200b using an Ethernet packet.
  • the time division scheduler unit 232 controls the transmission time for each traffic class of Ethernet packets.
  • the abnormality detection unit 233 determines the risk level of the Ethernet packet received by the 5G system 10 by using the evaluation result of the fluctuation evaluation unit 226.
  • the communication unit 234 communicates via the external interface 200a using the Ethernet packet.
  • the configuration of the time-division scheduling function unit 140 included in the device-side interface conversion device 50 and the time-division scheduling function unit 230 included in the network-side interface conversion device 51 will be described.
  • the time-division scheduling function unit 140 included in the device-side interface conversion device 50 and the time-division scheduling function unit 230 included in the network-side interface conversion device 51 have the same configuration. Therefore, here, the time-division scheduling function unit 140 included in the device-side interface conversion device 50 will be described as an example.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the time division scheduling function unit 140 included in the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • the time-division scheduling function unit 140 includes transmission queues 410a to 410h, transmission selection algorithms 420a to 420h, transmission gates 430a to 430h, transmission selection function unit 440, gate control list 450, anomaly detection function unit 460, and the like.
  • the abnormality detection function unit 460 corresponds to the abnormality detection unit 141 shown in FIG.
  • the transmission queues 410a to 410h, the transmission selection algorithms 420a to 420h, the transmission gates 430a to 430h, and the gate control list 450 correspond to the time division scheduler unit 142 shown in FIG.
  • the transmission selection function unit 440 corresponds to the communication unit 143 shown in FIG.
  • the transmission queues 410a to 410h are defined in IEEE802.1p shown in FIG. 6 in order to realize a function of controlling the transmission time of each traffic class in the Ethernet packet transmission processing from the 5G system 10 to the external TSN device 21 EndStation 21a. It is a transmission queue corresponding to a traffic class indicating a priority associated with a PCP (Priority Code Point) to be performed.
  • PCP Principal Code Point
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a traffic class 470 of transmission queues 410a to 410h included in the time division scheduling function unit 140 of the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • the transmit queue 410a corresponds to traffic class TC # 0
  • the transmit queue 410b corresponds to traffic class TC # 1
  • the transmit queue 410c corresponds to traffic class TC # 2
  • the transmit queue 410d corresponds to traffic class TC # 3. doing.
  • the transmission queue 410e corresponds to the traffic class TC # 4
  • the transmission queue 410f corresponds to the traffic class TC # 5
  • the transmission queue 410g corresponds to the traffic class TC # 6
  • the transmission queue 410h corresponds to the traffic class TC # 7. It corresponds to. From FIGS.
  • the transmission queue 410a of the traffic class TC # 0 has the lowest priority, the higher the traffic class number, the higher the priority, and the transmission queue 410h of the traffic class TC # 7 has the highest priority. It gets higher.
  • the set value is information that can identify each traffic class.
  • the transmission selection algorithms 420a to 420h determine whether or not the data stored in the corresponding transmission queues 410a to 410h can be transmitted.
  • the transmission gates 430a to 430h control the Open and Closed of the gate based on the time specified in the gate control list 450 and the information on whether or not the transmission queues 410a to 410h can be transmitted by the corresponding transmission selection algorithms 420a to 420h. ..
  • the transmission selection function unit 440 transmits the data that has passed through the transmission gates 430a to 430h to the external device.
  • the abnormality detection function unit 460 determines the risk level of the Ethernet packet input to the transmission queues 410a to 410h from the evaluation result of the fluctuation evaluation unit 132 of the time synchronization function unit 130.
  • the gate control list 450 defines the Open and Closed of the transmission gates 430a to 430h.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a gate control list 450 included in the time division scheduling function unit 140 of the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the gate control list 450 has a transmission gate state 452 in which an Open, which is a transmittable time zone of each transmission gate, and a Closed, which is a non-transmissible time zone, are defined for each time 451. be registered.
  • the device-side interface conversion device 50, the network-side interface conversion device 51, and the TSNBridge 20 synchronize the time with high accuracy, and the time-division scheduling function unit 140 of the device-side interface conversion device 50 and the network-side interface conversion device 51.
  • the time-division scheduling function unit 140 of the device-side interface conversion device 50 and the network-side interface conversion device 51 By synchronizing the transmission time of the traffic class of the time-division scheduling function unit 230 of the above, stable priority control can be realized.
  • the amount of delay in the 5G system 10 varies, by adding the maximum amount of delay guaranteed by the QoS control of the 5G system 10 as an offset, it is possible to perform synchronized time division scheduling even via the 5G system 10. Become.
  • FIG. 8 is a sequence diagram showing an example of an abnormality detection process during the time synchronization process in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the network side interface conversion is performed by setting the time information and the correctionfield that accumulates each path delay in the SYNC message which is a gPTP (Generated Precision Time Protocol) packet. It is transmitted to the peripheral TSN device 21 such as the device 51 (step ST100). At this time, the TSNBridge 20 starts a cycle timer that measures the cycle of the time synchronization process for transmitting the next SYNC message (step ST101).
  • gPTP Generated Precision Time Protocol
  • the input time acquisition unit 222 acquires the input time TSi that received the SYNC message from the time management unit 214, and the message update unit 223 sets the Suffix Field of the SYNC message.
  • the input time TSi is inserted (step ST102).
  • the communication unit 224 transmits the SYNC message updated by the message update unit 223 to the core device 33 (step ST103).
  • the SYNC message reaches the device-side interface conversion device 50 via the base station 31 and the mobile station 30.
  • the network side interface conversion device 51 measures the path delay with the TSNBridge 20 following the SYNC message processing (step ST104).
  • the network-side interface conversion device 51 transmits a Pdeli_Req message, which is a gPTP packet, to the TSNBridge 20, and receives a Pdelay_Resp message, which is a gPTP packet, from the TSNBridge 20.
  • the delay amount measuring unit 131 acquires the output time TSe from the time management unit 124 (step ST105).
  • the output time TSe indicates the time when the SYNC message is output from the 5G system 10.
  • the delay amount measuring unit 131 measures the delay amount in the 5G system 10 from the difference between the output time TSe and the input time TSi set in the Suffix Field of the SYNC message (step ST106). In this way, the delay amount measuring unit 131 sets the input time when the 5G system 10 includes the time synchronization signal included in the time synchronization signal transmitted periodically and the output time when the 5G system 10 outputs the time synchronization signal.
  • the amount of delay inside the 5G system 10 is measured from the difference between the above.
  • the delay amount measurement unit 131 stores, that is, stores the delay amount history information 600 including the delay amount measurement value in the delay amount history information 600 in the memory 123.
  • the memory 123 stores the delay amount history information 600 including the delay amount measurement value measured by the delay amount measurement unit 131.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of delay amount history information 600 stored in the memory 123 included in the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • the delay amount history information 600 is a moving average process of the identifier 601 of the delay amount history information 600 stored by the delay amount measurement unit 131, the delay amount measurement value 602 measured by the delay amount measurement unit 131, and the delay amount measurement value 602. It is composed of the delay amount reference value 603 calculated by.
  • the small number of the identifier 601 is used as the old delay amount measurement value.
  • the delay amount measuring unit 131 is set to No. After deleting the information of 0, the carry-up process is performed one by one.
  • the delay amount measurement unit 131 may weight each delay amount measurement value as well as the moving average processing as a calculation method of the delay amount reference value 603, and limits the number of samples to be averaged. May be good. Alternatively, the delay amount measurement unit 131 may use the worst value of the delay amount measurement value registered in the delay amount history information 600 as the delay amount reference value 603.
  • the fluctuation evaluation unit 132 acquires the delay amount reference value 603 of the delay amount history information 600 from the memory 123, and delays from the difference between the delay amount reference value 603 and the delay amount measurement value measured by the delay amount measurement unit 131. The amount of fluctuation in the measured value is measured (step ST107). The fluctuation evaluation unit 132 evaluates the fluctuation amount using the measured fluctuation amount and the fluctuation evaluation reference value 613 of the fluctuation amount evaluation reference table 610 that defines the fluctuation amount allowed for each traffic class (step ST108). The fluctuation evaluation unit 132 determines the possibility of unexpected abnormal processing occurring from the fluctuation amount of the delay amount in the 5G system 10. FIG.
  • the fluctuation amount evaluation reference table 610 determines the transmission queue number 611 corresponding to the transmission queues 410a to 410h held by the time division scheduler unit 142, the traffic class 612 corresponding to each transmission queue 410a to 410h, and the permissibility of the fluctuation amount. It is composed of a fluctuation evaluation reference value 613 which is a reference value for judgment. In this way, the fluctuation evaluation unit 132 measures the fluctuation amount indicating the instantaneous fluctuation of the delay amount using the delay amount history information 600, and evaluates whether or not the fluctuation amount is within the permissible range.
  • the message update unit 133 adds the delay amount measured by the delay amount measurement unit 131 to the rotation Field of the SYNC message (step ST109), and deletes the Suffix Field added by the network side interface conversion device 51 (step ST110).
  • the communication unit 134 transfers the SYNC message to the EndStation 21a (step ST111).
  • the EndStation 21a When the EndStation 21a receives the SYNC message, it implements a procedure for measuring the path delay with the device-side interface conversion device 50 (step ST112). Specifically, the EndStation 21a transmits a Pdeli_Req message, which is a gPTP packet, to the device-side interface conversion device 50, and receives a Pdelay_Resp message, which is a gPTP packet, from the device-side interface conversion device 50. After that, when the TSNBridge 20 reaches the time when the periodic time synchronization process is started by the periodic timer started in step ST101, this procedure is repeatedly executed (step ST113).
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing an example of a base station switching procedure in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the TSN protocol and the Ethernet data flow are being established between the 5G system 10, the TSNBridge 20, and the EndStation 21a (step ST200).
  • the mobile station 30 When the mobile station 30 detects the deterioration of the communication quality of the radio signal 40 transmitted from the mobile source base station 31a (step ST201), the mobile station 30 determines the communication quality deterioration and separately measures the peripheral cells with respect to the mobile source base station 31a. A Measurement Report is transmitted to notify the destination base station 31b detected by the above (step ST202).
  • the base station switching determination is executed (step ST203).
  • the base station 31a of the movement source which has determined the execution of the base station switching, transmits a Handover Request to the base station 31b of the movement destination (step ST204).
  • the move-destination base station 31b When the move-destination base station 31b receives the Handover Request from the move-source base station 31a, if the base station switching can be accepted, the move-destination base station 31b transmits a Handover Request Acknowledgment as a response to the move-source base station 31a (step). ST205).
  • the moving source base station 31a transmits an RRC Configuration notifying the mobile station 30 of the start of the base station switching (step ST206).
  • the base station 31a of the movement source stops the data communication with the mobile station 30, and transfers information such as the sequence number of the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) to the base station 31b of the movement destination as the SN Status Transfer (step ST207). .. Further, the movement source base station 31a starts data transfer for transferring the data addressed to the storage mobile station 30 to the movement destination base station 31b (step ST208).
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • the data addressed to the mobile station 30 received from the core device 33 is transferred to the destination base station 31b via the movement source base station 31a, and the movement destination base station 31b transfers the data. Buffering (step ST209 to step ST210).
  • the mobile station 30 When the mobile station 30 completes the resynchronization with the radio signal 40 transmitted from the destination base station 31b, the mobile station 30 responds to the destination base station 31b with an RRC Configuration Complete message (step ST211).
  • the destination base station 31b When the destination base station 31b receives the RRC Configuration Complete message from the mobile station 30, it recognizes the completion of the base station switching of the mobile station 30 and resumes the stored data communication to the mobile station 30 (step ST212). ..
  • the core device 33 When the core device 33 receives the completion of base station switching from the destination base station 31b (step ST213), the core device 33 changes the data transmission destination addressed to the mobile station 30 from the movement source base station 31a to the movement destination base station 31b. , End Maker is added to the final data to be transmitted to the base station 31a of the movement source (step ST214). The core device 33 transmits a Path Switch Request Ac indicating the completion of communication path switching between the destination base station 31b and the core device 33 to the destination base station 31b (step ST215).
  • Step ST216 When the movement destination base station 31b recognizes the completion of the communication path switching with the core device 33, it notifies the movement source base station 31a that all the base station switching processing of the mobile station 30 has been completed ( Step ST216), establish a new Ethernet data flow (step ST217).
  • the data transmission holding time until the Ethernet data transfer processing and the mobile station 30 resynchronization processing between the base stations 31 is required, and this time is a delay amount. It leads to fluctuations.
  • the time information is updated in consideration of the delay amount in the 5G system 10, so that the time accuracy does not deteriorate.
  • delaying the arrival time of the Ethernet packet with respect to the time information of the gate control list 450 used for the time-division scheduling process designed in advance affects the control cycle time of the industrial protocol.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of fluctuation amount evaluation processing in the abnormality detection function of the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 12 describes the processing content of the abnormality detection unit 141 included in the device-side interface conversion device 50.
  • the delay amount measuring unit 131 acquires the input time TSi set in the Suffix Field of the SYNC message (step S101).
  • the delay amount measuring unit 131 acquires the output time TSe from the time management unit 124 to the EndStation 21a (step S102).
  • the delay amount measuring unit 131 measures the delay amount dT_new in the 5G system 10 from the difference between the acquired input time TSi and the output time TSe (step S103).
  • the fluctuation evaluation unit 132 acquires the delay amount reference value 603 of the delay amount history information 600 from the memory 123, and acquires the fluctuation evaluation reference value 613 of the fluctuation amount evaluation reference table 610 (step S104).
  • the fluctuation evaluation unit 132 measures the fluctuation amount of the delay amount measurement value from the difference between the delay amount reference value 603 and the delay amount measurement value measured by the delay amount measurement unit 131 (step S105).
  • the fluctuation evaluation unit 132 evaluates whether or not the fluctuation amount is within the permissible range based on the fluctuation evaluation reference value 613 (step S106). As shown in FIG. 10, the permissible range based on the fluctuation evaluation reference value 613 differs depending on the traffic class.
  • the fluctuation evaluation unit 132 registers the delay amount dT_new in the delay amount history information 600 (step S107).
  • the fluctuation evaluation unit 132 tells the abnormality detection unit 141 that the fluctuation amount is out of the permissible range based on the fluctuation evaluation reference value 613. Notice.
  • the abnormality detection unit 141 executes the abnormality detection process (step S108).
  • the abnormality detection unit 141 determines the transmission queue number, the traffic class, and the time when the abnormality is detected in the memory 123 in order to identify the cause of the problem event related to wireless communication as the abnormality detection process. At the time when the abnormality is resolved, the process of storing the Ethernet packet data communicated during the time is performed. In this way, the abnormality detection unit 141 detects a communication abnormality in the 5G system 10 based on the evaluation result of the fluctuation evaluation unit 132. After that, the fluctuation evaluation unit 132 registers the delay amount dT_new in the delay amount history information 600 (step S107).
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a delay amount measurement value at the time of base station switching of the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 13 supplements the influence on the delay amount due to the base station switching described with reference to FIG.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the delayed amount measurement value.
  • the measured value 602a indicates a measured value in which the evaluation result of the fluctuation amount is within the permissible range with respect to the permissible range based on the fluctuation evaluation reference value 613.
  • the measured value 602b indicates a measured value in which the evaluation result of the fluctuation amount is out of the permissible range with respect to the permissible range based on the fluctuation evaluation reference value 613.
  • the data transmission is suspended until the data transfer process between the base stations 31 and the resynchronization process by the mobile station 30, so that the fluctuation of the delay amount measurement value becomes large. .. Therefore, the arrival time of the Ethernet packet is delayed with respect to the time information of the gate control list 450 used for the time-division scheduling process designed in advance.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the time synchronization procedure and the time synchronization accuracy in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the TSNBridge 20 transmits a SYNC message to the device-side interface conversion device 50 and the EndStation 21a via the network-side interface conversion device 51 in order to start the time synchronization process (step ST300).
  • the TSNBridge 20 starts a cycle timer that measures the cycle of the time synchronization process for transmitting the next SYNC message (step ST301).
  • the TSNBridge 20 repeats the above process.
  • the TSNBridge 20 can change the cycle of the time synchronization process measured by the cycle timer, and the time synchronization accuracy can be improved by setting the cycle of the cycle timer short.
  • the cycle of the cycle timer can be adjusted by the trade-off between the required time synchronization accuracy and the number of time synchronization signals (ST302 to ST303).
  • FIG. 15 is a sequence diagram showing an example of a procedure for adding fluctuation information to an Ethernet packet when the fluctuation evaluation result is within an allowable range in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the TSNBridge 20 transmits an Ethernet packet to the EndStation 21a (step ST400).
  • the Ethernet packet is encapsulated by the radio protocol (step ST401).
  • the device-side interface conversion device 50 determines whether to add the variation information to the Ethernet packet (step ST403). In this case, since it is within the permissible range and not in the abnormality detection state, the device-side interface conversion device 50 does not add fluctuation information and transmits an Ethernet packet based on the transmission time of the time division scheduling function unit 140. (Step ST404).
  • FIG. 16 is a sequence diagram showing an example of a procedure for adding fluctuation information to an Ethernet packet when the fluctuation evaluation result is out of the permissible range in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the TSNBridge 20 transmits an Ethernet packet to the EndStation 21a (step ST500).
  • the Ethernet packet is encapsulated by the radio protocol (step ST501).
  • the device-side interface conversion device 50 determines whether to add the variation information to the Ethernet packet (step ST503).
  • the device side interface conversion device 50 adds reliability level information in the Ethernet packet, and based on the transmission time of the time division scheduling function unit 140, the Ethernet A process of transmitting a packet is performed (step ST504). Specifically, in the device-side interface conversion device 50, the message update unit 133 adds the information of the communication abnormality detected by the abnormality detection unit 141 to the Ethernet packet to be transmitted to the outside. The communication unit 134 transmits an Ethernet packet to which information on the communication abnormality is added.
  • EndStation21a can recognize that it is an Ethernet packet affected by wireless communication by receiving the Ethernet packet and confirming the reliability level information. Further, when the EndStation 21a detects an abnormality, it can easily identify the cause in the subsequent stage by storing the Ethernet packet in the log.
  • the reliability level information may be added to an Ethernet header, an IP (Internet Protocol) header, etc. as an optional header of a newly provided protocol or an existing protocol, or expressed by setting a flag in a specific area of each header information. You may. Further, the reliability level information may be expressed by providing a plurality of stages according to the amount of fluctuation as well as the presence or absence of abnormality detection.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a state transition in the abnormality detection function of the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment.
  • the device-side interface conversion device 50 has a normal state 701 in which the fluctuation amount is within the permissible range and an abnormal state 702 in which the fluctuation amount is out of the permissible range with respect to the state transition 700 held by the abnormality detection unit 141, and evaluates the fluctuation amount.
  • State transition 703 or state transition 704 is performed depending on the result.
  • the trigger for the transition from the abnormal state 702 to the normal state 701 can be changed when the evaluation result of the fluctuation amount recovers within the permissible range or when a specific time elapses after the transition to the abnormal state 702.
  • the present invention is not limited to these, and is not particularly specified in the present embodiment.
  • the abnormality detection method in the device-side interface conversion device 50 has been described, but when the TSNBridge exists on the device side, the same processing can be performed by the network-side interface conversion device 51.
  • the external interface 100 and the 5G device connection unit 110 are external interfaces.
  • the device management unit 120, the time synchronization function unit 130, and the time division scheduling function unit 140 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the processing circuit is also called a control circuit.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit 90 when the processing circuit included in the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment is realized by a processor and a memory.
  • the processing circuit 90 shown in FIG. 18 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92.
  • each function of the processing circuit 90 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software or firmware is written as a program and stored in the memory 92.
  • each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92.
  • the processing circuit 90 includes a memory 92 for storing a program in which the processing of the device-side interface conversion device 50 is eventually executed. It can be said that this program is a program for causing the device-side interface conversion device 50 to execute each function realized by the processing circuit 90.
  • This program may be provided by a storage medium in which the program is stored, or may be provided by other means such as a communication medium.
  • the delay amount measuring unit 131 outputs the input time TSi in which the 5G system 10 included in the time synchronization signal transmitted periodically acquires the time synchronization signal, and the output time in which the 5G system 10 outputs the time synchronization signal.
  • the second step of storing and the fluctuation evaluation unit 132 measure the fluctuation amount indicating the instantaneous fluctuation of the delay amount using the delay amount history information 600, and evaluate whether or not the fluctuation amount is within the permissible range.
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 92 is, for example, non-volatile or volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Program ROM), EPROM (registered trademark) (Electrical EPROM), and the like.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Program ROM), EPROM (registered trademark) (Electrical EPROM), and the like.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a processing circuit 93 when the processing circuit included in the device-side interface conversion device 50 according to the present embodiment is configured by dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 19 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof. The thing is applicable.
  • the processing circuit a part may be realized by dedicated hardware and a part may be realized by software or firmware.
  • the processing circuit can realize each of the above-mentioned functions by the dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the hardware configuration of the device-side interface conversion device 50 has been described, but the hardware configuration of the network-side interface conversion device 51 is also the same.
  • the external interfaces 200a and 200b are external interfaces.
  • the device management unit 210, the time synchronization function unit 220, and the time division scheduling function unit 230 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the device-side interface conversion device 50 and the network-side interface conversion device 51 change the amount of delay from the time information of the time synchronization signal that realizes highly accurate time synchronization.
  • the amount of instantaneous fluctuation was evaluated, and a communication failure was detected according to the control cycle time of the industrial protocol in which the transmission time of the time synchronization signal was managed.
  • the device-side interface conversion device 50 and the network-side interface conversion device 51 can identify the cause of a problem event related to wireless communication in the mobile wireless communication network 1 that transmits an industrial protocol that is time-synchronized with high accuracy. can.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.
  • 1 Mobile wireless communication network 10 5G system, 20 TSN Bridge, 21 TSN equipment, 21a, 21b EndStation, 30 mobile station, 31, 31a, 31b base station, 32, 33 core device, 50 device side interface conversion device, 51, 52 Network side interface converter, 60 TSNCNC, 61 TSNCUC, 100, 200a, 200b external interface, 110 5G device connection, 120, 210 device management, 121,211 management interface, 122,212 power supply, 123,213 memory , 124,214 Time management unit, 125,215 Device management function unit, 130,220 Time synchronization function unit, 131,225 Delay amount measurement unit, 132,226 Fluctuation evaluation unit, 133,136,223,227 Message update unit, 134,143,221,224,231,234 Communication unit, 135,222 Input time acquisition unit, 140,230 Time division scheduling function unit, 141,233 Abnormality detection unit, 142,232 Time division scheduler unit, 410a to 410h transmission Queue,

Landscapes

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Abstract

産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置であって、周期的に送信される時刻同期信号に含まれる移動通信システムが時刻同期信号を取得した入力時刻と、移動通信システムが時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、移動通信システムの内部での遅延量を測定する遅延量測定部（１３１）と、遅延量測定部（１３１）で測定された遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶するメモリ（１２３）と、遅延量履歴情報を用いて遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、変動量が許容範囲内か否かを評価する変動評価部（１３２）と、変動評価部（１３２）の評価結果に基づいて、移動通信システムでの通信異常を検知する異常検知部（１４１）と、を備える。

Description

インタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体および異常検知方法
　本開示は、移動無線通信ネットワークにおけるインタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体および異常検知方法に関する。
　３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）で規格化が進められる第５世代移動通信（以下、５Ｇと称する。）システムでは、高信頼、低遅延性を活かした産業用途での活用が検討されており、産業用イーサネット（登録商標）などで高精度に時刻同期した通信を提供するＴＳＣ（Ｔｉｍｅ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）への対応が期待されている。これまで工場内のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの有線接続における通信環境を前提としてきた産業用機器に影響を与えず、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）で規格化されたＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ、ＩＥＥＥ８０２．１ＱｂｖなどのＴＳＮ（Ｔｉｍｅ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）プロトコルに対応するためには、電波環境、移動などによって変化する移動通信ネットワーク内でＣＣ（Ｃｏｎｔｒｏｌ　＆　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）－Ｌｉｎｋ　ＩＥ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））　ＴＳＮなどの産業用プロトコルを伝送するＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの伝送遅延、揺らぎなどを低減し、さらに産業用機器と通信する制御情報を高信頼に伝送する必要がある。そのため、産業用ネットワークへの適用を想定した５Ｇシステムの高信頼、低遅延化技術の標準化が進められている。一方で、産業用ネットワークの無線化では、通信障害などの問題が発生した場合、再現性が低く要因の分析が困難となるという課題があった。
　このような課題の解決方法として、特許文献１には、産業用ネットワーク上で５Ｇシステムを論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅ化するためのインタフェース変換装置を設け、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎなどを管理するＴＳＮ制御装置から保証すべき通信品質パラメータであるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）を５Ｇシステムの通信品質パラメータに変換して適用し、ＴＳＮを用いる産業用プロトコルの要求品質を５Ｇシステム上で保証する産業用ネットワークの無線化技術が開示されている。
国際公開第２０１９／１６６０８１号
　しかしながら、上記従来の技術によれば、移動、遮蔽などに伴う電波環境の変化が発生した場合、産業用機器の履歴情報から産業用機器の稼働中に発生した問題は確認可能であるが、無線通信に関わる問題の要因分析、原因特定などには寄与しない、という問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワークにおいて通信障害を検知可能なインタフェース変換装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置である。インタフェース変換装置は、周期的に送信される時刻同期信号に含まれる移動通信システムが時刻同期信号を取得した入力時刻と、移動通信システムが時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、移動通信システムの内部での遅延量を測定する遅延量測定部と、遅延量測定部で測定された遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶する記憶部と、遅延量履歴情報を用いて遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、変動量が許容範囲内か否かを評価する変動評価部と、変動評価部の評価結果に基づいて、移動通信システムでの通信異常を検知する異常検知部と、を備えることを特徴とする。
　本開示に係るインタフェース変換装置は、産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワークにおいて通信障害を検知できる、という効果を奏する。
本実施の形態に係る移動無線通信ネットワークの構成例を示す図 本実施の形態に係る５ＧシステムのＴＳＮブリッジの構成例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置の構成例を示すブロック図 本実施の形態に係るネットワーク側インタフェース変換装置の構成例を示すブロック図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置が備える時分割スケジューリング機能部の構成例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置の時分割スケジューリング機能部が備える送信キューのトラフィッククラスの例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置の時分割スケジューリング機能部が備えるゲート制御リストの構成例を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおける時刻同期処理中の異常検知処理の一例を示すシーケンス図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される遅延量履歴情報の例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される変動量評価用基準テーブルの例を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおける基地局切替手順の一例を示すシーケンス図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置の異常検知機能における変動量評価処理の一例を示すフローチャート 本実施の形態に係る５Ｇシステムの基地局切替時の遅延量測定値の一例を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおける時刻同期手順および時刻同期精度の関係を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおいて変動評価結果が許容範囲内の場合のＥｔｈｅｒｎｅｔパケットに対する変動情報付与手順の一例を示すシーケンス図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおいて変動評価結果が許容範囲外の場合のＥｔｈｅｒｎｅｔパケットに対する変動情報付与手順の一例を示すシーケンス図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置の異常検知機能における状態遷移例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態に係るインタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体および異常検知方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの開示が限定されるものではない。以下の説明において、移動無線通信ネットワークとして５Ｇシステムを前提に説明するが、本開示はこれに限定されない。
実施の形態．
　図１は、本実施の形態に係る移動無線通信ネットワーク１の構成例を示す図である。移動無線通信ネットワーク１は、ＴＳＣをサポートするネットワークである。移動無線通信ネットワーク１は、５Ｇシステム１０と、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と、ＴＳＮ機器２１と、を備える。５Ｇシステム１０は、産業用プロトコルを伝送する移動通信システムである。５Ｇシステム１０は、５Ｇ無線規格に準拠した通信機器で構成され、移動無線通信ネットワーク１上でサービスを提供する。ＴＳＮ機器２１は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎなどの通信機器である。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、ＴＳＮのマスター時刻に同期しており、５Ｇシステム１０を経由してＴＳＮ機器２１と時刻同期を行い、産業用プロトコルなどの通信を行う。
　５Ｇシステム１０の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０のＴＳＮブリッジの構成例を示す図である。３ＧＰＰの規格では、５Ｇシステム１０に接続されるＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、ＴＳＮ機器２１などから見た場合、５Ｇシステム１０が１つの論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅを構成しているとみなすことができる。ここでは、一例として、図１に示すＴＳＮ機器２１のうち、デバイス側に配置されるＴＳＮ機器２１をＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａとし、ネットワーク側に配置されるＴＳＮ機器２１をＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ｂとする。なお、図２で示される５Ｇシステム１０に接続される通信機器は、図１で示される５Ｇシステム１０に接続される通信機器と一部変更している。
　５Ｇシステム１０は、移動局３０と、基地局３１と、コア装置３２，３３と、デバイス側インタフェース変換装置５０と、ネットワーク側インタフェース変換装置５１，５２と、を備える。５Ｇシステム１０は、基地局３１から送信される無線信号４０によってサービスエリアが構成され、サービスエリア内の移動局３０が基地局３１と無線信号４０で接続されている。
　コア装置３２は、移動局３０の呼制御、認証処理、および位置管理を行う装置である。コア装置３２は、基地局３１の制御を実施する。
　コア装置３３は、移動局３０が基地局３１を経由して通信を行う際にデータを転送するゲートウェイ装置である。コア装置３３は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａ、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、およびＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ｂの間で行われる通信において、産業用プロトコルの転送処理を行う。
　デバイス側インタフェース変換装置５０は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａと移動局３０との間で、ＴＳＮプロトコルの変換処理を行い、産業用プロトコルを伝送するＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの中継を行うインタフェース変換装置である。
　ネットワーク側インタフェース変換装置５１は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０とコア装置３３との間で、ＴＳＮプロトコルの変換処理を行い、産業用プロトコルを伝送するＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの中継を行うインタフェース変換装置である。
　ネットワーク側インタフェース変換装置５２は、ＴＳＮの制御装置であり、ユーザ設定、ネットワーク設定などを担当するＴＳＮＣＮＣ（Ｔｉｍｅ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）６０、およびＴＳＮＣＵＣ（Ｔｉｍｅ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　Ｕｓｅｒ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）６１からのＱｏＳ設定などを５Ｇシステム１０用のＱｏＳ設定に変換するためのプロトコル変換を行うインタフェース変換装置である。また、ネットワーク側インタフェース変換装置５２は、デバイス側インタフェース変換装置５０のポート設定情報などを無線プロトコル経由で伝達する。
　なお、５Ｇシステム１０は、基地局３１の配下に複数の移動局３０が接続可能な構成であり、コア装置３２，３３の配下に複数の基地局３１が接続可能な構成である。また、デバイス側インタフェース変換装置５０、およびネットワーク側インタフェース変換装置５１は、図２の例では１台のＴＳＮ機器２１のみが接続されているが、ＬＡＮ接続により複数のＴＳＮ機器２１と接続可能である。
　５Ｇシステム１０が備えるデバイス側インタフェース変換装置５０の構成について説明する。図３は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０の構成例を示すブロック図である。デバイス側インタフェース変換装置５０は、外部インタフェース１００と、５Ｇデバイス接続部１１０と、装置管理部１２０と、時刻同期機能部１３０と、時分割スケジューリング機能部１４０と、を備える。
　外部インタフェース１００は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａと接続するＲＪ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ　Ｊａｃｋ）４５などにより構成される物理インタフェースである。
　５Ｇデバイス接続部１１０は、移動局３０と接続するインタフェースを備える。５Ｇデバイス接続部１１０は、移動局３０の構成によって、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）などによって接続可能である。
　装置管理部１２０は、デバイス側インタフェース変換装置５０の設定、管理などを行う。装置管理部１２０は、管理インタフェース部１２１と、電源部１２２と、メモリ１２３と、時刻管理部１２４と、装置管理機能部１２５と、を備える。管理インタフェース部１２１は、ネットワーク側インタフェース変換装置５２、ＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置と通信し、デバイス側インタフェース変換装置５０の設定情報などを取得する。電源部１２２は、デバイス側インタフェース変換装置５０の各構成に電源を供給する。メモリ１２３は、デバイス側インタフェース変換装置５０が動作するための装置パラメータ、ＴＳＮプロトコル関連パラメータなどの設定情報を格納、すなわち記憶する記憶部である。時刻管理部１２４は、時刻同期機能部１３０より取得した時刻情報を管理する。装置管理機能部１２５は、デバイス側インタフェース変換装置５０の稼働状態などの装置状態を管理する。
　時刻同期機能部１３０は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの時刻同期処理を行う。時刻同期機能部１３０は、遅延量測定部１３１と、変動評価部１３２と、メッセージ更新部１３３と、通信部１３４と、入力時刻取得部１３５と、メッセージ更新部１３６と、を備える。遅延量測定部１３１は、５Ｇシステム１０内の遅延量を測定する。変動評価部１３２は、過去の遅延量測定情報である遅延量履歴情報から５Ｇシステム１０内の遅延量の変動量を評価する。メッセージ更新部１３３は、５Ｇシステム１０の遅延量を、ＴＳＮプロトコルで使用されるメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに加算する。ここでは、ＴＳＮプロトコルで使用されるメッセージとして、ＳＹＮＣメッセージを想定している。ＳＹＮＣメッセージは、時刻同期信号である。通信部１３４は、時刻情報を更新したＳＹＮＣメッセージを外部インタフェース１００経由でＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに送信する。入力時刻取得部１３５は、外部のＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０から受信したＳＹＮＣメッセージの受信時に時刻管理部１２４から時刻情報、すなわち５Ｇシステム１０がＳＹＮＣメッセージを取得した時刻を示す入力時刻を取得する。メッセージ更新部１３６は、入力時刻をＳＹＮＣメッセージに追加する。
　時分割スケジューリング機能部１４０は、他のＴＳＮ機器２１と高精度に同期してＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖに規定される各トラフィッククラスの送信時間を制御する。時分割スケジューリング機能部１４０は、異常検知部１４１と、時分割スケジューラ部１４２と、通信部１４３と、を備える。異常検知部１４１は、変動評価部１３２の評価結果を使用して５Ｇシステム１０で受信されたＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの危険度を判定する。時分割スケジューラ部１４２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットのトラフィッククラスごとに送信時間を制御する。通信部１４３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを用いて、外部インタフェース１００経由でＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａと通信を行う。
　５Ｇシステム１０が備えるネットワーク側インタフェース変換装置５１の構成について説明する。図４は、本実施の形態に係るネットワーク側インタフェース変換装置５１の構成例を示すブロック図である。ネットワーク側インタフェース変換装置５１は、外部インタフェース２００ａ，２００ｂと、装置管理部２１０と、時刻同期機能部２２０と、時分割スケジューリング機能部２３０と、を備える。
　外部インタフェース２００ａは、コア装置３３と接続するＲＪ４５などにより構成される物理インタフェースである。
　外部インタフェース２００ｂは、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と接続するＲＪ４５などにより構成される物理インタフェースである。
　装置管理部２１０は、ネットワーク側インタフェース変換装置５１の設定、管理を行う。装置管理部２１０は、管理インタフェース部２１１と、電源部２１２と、メモリ２１３と、時刻管理部２１４と、装置管理機能部２１５と、を備える。管理インタフェース部２１１は、ネットワーク側インタフェース変換装置５２、ＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置と通信し、ネットワーク側インタフェース変換装置５１の設定情報等を取得する。電源部２１２は、ネットワーク側インタフェース変換装置５１の各構成に電源を供給する。メモリ２１３は、ネットワーク側インタフェース変換装置５１が動作するための装置パラメータ、ＴＳＮプロトコル関連パラメータなどの設定情報を格納する記憶部である。時刻管理部２１４は、時刻同期機能部２２０より取得した時刻情報を管理する。装置管理機能部２１５は、ネットワーク側インタフェース変換装置５１の稼働状態などの装置状態を管理する。
　時刻同期機能部２２０は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの時刻同期処理を行う。時刻同期機能部２２０は、通信部２２１と、入力時刻取得部２２２と、メッセージ更新部２２３と、通信部２２４と、遅延量測定部２２５と、変動評価部２２６と、メッセージ更新部２２７と、を備える。通信部２２１は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と、ＴＳＮプロトコルを用いて、外部インタフェース２００ｂ経由で通信する。入力時刻取得部２２２は、ＳＹＮＣメッセージ受信時に時刻管理部２１４から時刻情報、すなわち５Ｇシステム１０がＳＹＮＣメッセージを取得した時刻を示す入力時刻を取得する。メッセージ更新部２２３は、入力時刻をＳＹＮＣメッセージに追加する。通信部２２４は、更新したＳＹＮＣメッセージを外部インタフェース２００ａ経由でコア装置３３に送信する。遅延量測定部２２５は、５Ｇシステム１０内の遅延量を測定する。変動評価部２２６は、過去の遅延量測定情報である遅延量履歴情報から５Ｇシステム１０内の遅延量の変動量を評価する。メッセージ更新部２２７は、５Ｇシステム１０の遅延量をＴＳＮプロトコルで使用されるメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに加算する。ここでは、ＴＳＮプロトコルで使用されるメッセージとして、ＳＹＮＣメッセージを前提とする。通信部２２１は、さらに、時刻情報を更新したＳＹＮＣメッセージを外部インタフェース２００ｂ経由でＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０に送信する。
　時分割スケジューリング機能部２３０は、他のＴＳＮ機器２１と高精度に同期してＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖに規定される各トラフィッククラスの送信時間を制御する。時分割スケジューリング機能部２３０は、通信部２３１と、時分割スケジューラ部２３２と、異常検知部２３３と、通信部２３４と、を備える。通信部２３１は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを用いて外部インタフェース２００ｂ経由で通信する。時分割スケジューラ部２３２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットのトラフィッククラスごとに送信時間を制御する。異常検知部２３３は、変動評価部２２６の評価結果を使用して、５Ｇシステム１０で受信されたＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの危険度を判定する。通信部２３４は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを用いて、外部インタフェース２００ａ経由で通信を行う。
　デバイス側インタフェース変換装置５０が備える時分割スケジューリング機能部１４０、およびネットワーク側インタフェース変換装置５１が備える時分割スケジューリング機能部２３０の構成について説明する。デバイス側インタフェース変換装置５０が備える時分割スケジューリング機能部１４０、およびネットワーク側インタフェース変換装置５１が備える時分割スケジューリング機能部２３０は同様の構成である。そのため、ここでは、デバイス側インタフェース変換装置５０が備える時分割スケジューリング機能部１４０を例にして説明する。
　図５は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０が備える時分割スケジューリング機能部１４０の構成例を示す図である。時分割スケジューリング機能部１４０は、送信キュー４１０ａ～４１０ｈと、送信選択アルゴリズム４２０ａ～４２０ｈと、送信ゲート４３０ａ～４３０ｈと、送信選択機能部４４０と、ゲート制御リスト４５０と、異常検知機能部４６０と、を備える。異常検知機能部４６０は、図３に示す異常検知部１４１に相当する。送信キュー４１０ａ～４１０ｈ、送信選択アルゴリズム４２０ａ～４２０ｈ、送信ゲート４３０ａ～４３０ｈ、およびゲート制御リスト４５０は、図３に示す時分割スケジューラ部１４２に相当する。送信選択機能部４４０は、図３に示す通信部１４３に相当する。
　送信キュー４１０ａ～４１０ｈは、５Ｇシステム１０から外部のＴＳＮ機器２１であるＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに対するＥｔｈｅｒｎｅｔパケット送信処理において各トラフィッククラスの送信時間を制御する機能を実現するため、図６に記載するＩＥＥＥ８０２．１ｐに定義されるＰＣＰ（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ　Ｃｏｄｅ　Ｐｏｉｎｔ）に関連付けられる優先度を示すトラフィッククラスに対応した送信キューである。
　図６は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０の時分割スケジューリング機能部１４０が備える送信キュー４１０ａ～４１０ｈのトラフィッククラス４７０の例を示す図である。送信キュー４１０ａはトラフィッククラスＴＣ＃０に対応し、送信キュー４１０ｂはトラフィッククラスＴＣ＃１に対応し、送信キュー４１０ｃはトラフィッククラスＴＣ＃２に対応し、送信キュー４１０ｄはトラフィッククラスＴＣ＃３に対応している。また、送信キュー４１０ｅはトラフィッククラスＴＣ＃４に対応し、送信キュー４１０ｆはトラフィッククラスＴＣ＃５に対応し、送信キュー４１０ｇはトラフィッククラスＴＣ＃６に対応し、送信キュー４１０ｈはトラフィッククラスＴＣ＃７に対応している。図５および図６から、トラフィッククラスＴＣ＃０の送信キュー４１０ａの優先度が最も低く、トラフィッククラスの数字が大きくなるほど優先度が高くなり、トラフィッククラスＴＣ＃７の送信キュー４１０ｈの優先度が最も高くなる。図６において、設定値は、各トラフィッククラスを識別可能な情報である。
　送信選択アルゴリズム４２０ａ～４２０ｈは、対応する送信キュー４１０ａ～４１０ｈに格納されたデータの送信可否を判断する。
　送信ゲート４３０ａ～４３０ｈは、ゲート制御リスト４５０に規定された時間と、対応する送信選択アルゴリズム４２０ａ～４２０ｈによる送信キュー４１０ａ～４１０ｈの送信可否の情報とに基づいて、ゲートのＯｐｅｎおよびＣｌｏｓｅｄを制御する。
　送信選択機能部４４０は、送信ゲート４３０ａ～４３０ｈを通過してきたデータを、外部装置に送信する。
　異常検知機能部４６０は、時刻同期機能部１３０の変動評価部１３２の評価結果から、送信キュー４１０ａ～４１０ｈに入力されるＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの危険度を判定する。
　ゲート制御リスト４５０は、送信ゲート４３０ａ～４３０ｈのＯｐｅｎおよびＣｌｏｓｅｄが規定されたものである。図７は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０の時分割スケジューリング機能部１４０が備えるゲート制御リスト４５０の構成例を示す図である。ゲート制御リスト４５０は、図７に示すように、各時間４５１に対して各送信ゲートの送信可能な時間帯であるＯｐｅｎ、および送信不可な時間帯であるＣｌｏｓｅｄが定義される送信ゲート状態４５２が登録される。
　５Ｇシステム１０は、デバイス側インタフェース変換装置５０、ネットワーク側インタフェース変換装置５１、およびＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０が高精度に時刻同期し、デバイス側インタフェース変換装置５０の時分割スケジューリング機能部１４０、およびネットワーク側インタフェース変換装置５１の時分割スケジューリング機能部２３０のトラフィッククラスの送信時間を同期させることで、安定した優先制御を実現することができる。なお、５Ｇシステム１０内における遅延量は変動するが、５Ｇシステム１０のＱｏＳ制御により保証される最大遅延量をオフセットとして加算することで、５Ｇシステム１０を介しても同期した時分割スケジューリングが可能となる。
　つづいて、マスター時刻に同期するＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０から開始されるＴＳＮプロトコルの時刻同期処理において、デバイス側インタフェース変換装置５０内で異常検知するための変動用評価手順について説明する。図８は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０における時刻同期処理中の異常検知処理の一例を示すシーケンス図である。
　ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、周期的な時刻同期処理を開始する時刻になると、ｇＰＴＰ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットであるＳＹＮＣメッセージに、時刻情報、および各パス遅延を累積するｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄを設定して、ネットワーク側インタフェース変換装置５１など、周辺のＴＳＮ機器２１に送信する（ステップＳＴ１００）。このとき、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、次回ＳＹＮＣメッセージを送信するための時刻同期処理の周期を計測する周期タイマーを開始する（ステップＳＴ１０１）。
　ＳＹＮＣメッセージを受信したネットワーク側インタフェース変換装置５１では、入力時刻取得部２２２が、当該ＳＹＮＣメッセージを受信した入力時刻ＴＳｉを時刻管理部２１４から取得し、メッセージ更新部２２３が、ＳＹＮＣメッセージのＳｕｆｆｉｘ　Ｆｉｅｌｄに入力時刻ＴＳｉを挿入する（ステップＳＴ１０２）。通信部２２４は、メッセージ更新部２２３で更新されたＳＹＮＣメッセージをコア装置３３に送信する（ステップＳＴ１０３）。これにより、ＳＹＮＣメッセージは、基地局３１、および移動局３０を経由してデバイス側インタフェース変換装置５０に到達する。また、ネットワーク側インタフェース変換装置５１は、ＳＹＮＣメッセージ処理に継続して、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０とのパス遅延を測定する（ステップＳＴ１０４）。具体的には、ネットワーク側インタフェース変換装置５１は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０に対してｇＰＴＰパケットであるＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信し、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０からｇＰＴＰパケットであるＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信する。
　ＳＹＮＣメッセージを受信したデバイス側インタフェース変換装置５０では、遅延量測定部１３１が、出力時刻ＴＳｅを時刻管理部１２４から取得する（ステップＳＴ１０５）。出力時刻ＴＳｅは、５Ｇシステム１０からＳＹＮＣメッセージを出力する時刻を示すものである。遅延量測定部１３１は、出力時刻ＴＳｅとＳＹＮＣメッセージのＳｕｆｆｉｘ　Ｆｉｅｌｄに設定された入力時刻ＴＳｉとの差分から、５Ｇシステム１０内の遅延量を測定する（ステップＳＴ１０６）。このように、遅延量測定部１３１は、周期的に送信される時刻同期信号に含まれる５Ｇシステム１０が時刻同期信号を取得した入力時刻と、５Ｇシステム１０が時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、５Ｇシステム１０の内部での遅延量を測定する。遅延量測定部１３１は、遅延量測定値を含む遅延量履歴情報６００をメモリ１２３内の遅延量履歴情報６００に格納する、すなわち記憶させる。メモリ１２３は、遅延量測定部１３１で測定された遅延量測定値を含む遅延量履歴情報６００を記憶する。
　図９は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０が備えるメモリ１２３に格納される遅延量履歴情報６００の例を示す図である。遅延量履歴情報６００は、遅延量測定部１３１によって格納された遅延量履歴情報６００の識別子６０１、遅延量測定部１３１で測定された遅延量測定値６０２、および遅延量測定値６０２の移動平均処理により算出した遅延量基準値６０３によって構成される。ここでは、識別子６０１の小さい番号を古い遅延量測定値とする。登録数が最大数、図９の例ではＮ個を超過した場合、遅延量測定部１３１は、Ｎｏ．０の情報を削除後に１つずつ繰り上げ処理を行う。なお、遅延量測定部１３１は、遅延量基準値６０３の計算方法として、移動平均処理だけではなく各遅延量測定値に重みを付けてもよく、平均化の対象となるサンプル数を制限してもよい。または、遅延量測定部１３１は、遅延量履歴情報６００に登録された遅延量測定値の最悪値を遅延量基準値６０３として用いてもよい。
　変動評価部１３２は、メモリ１２３から遅延量履歴情報６００の遅延量基準値６０３を取得し、遅延量基準値６０３と、遅延量測定部１３１で測定された遅延量測定値との差分から、遅延量測定値の変動量を計測する（ステップＳＴ１０７）。変動評価部１３２は、計測した変動量と、トラフィッククラスごとに許容される変動量を定義する変動量評価用基準テーブル６１０の変動評価基準値６１３を用いて変動量評価を行う（ステップＳＴ１０８）。変動評価部１３２は、５Ｇシステム１０内の遅延量の変動量から想定しない異常処理が発生する可能性を判定する。図１０は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０が備えるメモリ１２３に格納される変動量評価用基準テーブル６１０の例を示す図である。変動量評価用基準テーブル６１０は、時分割スケジューラ部１４２が保有する送信キュー４１０ａ～４１０ｈに対応した送信キュー番号６１１、各送信キュー４１０ａ～４１０ｈに対応するトラフィッククラス６１２、および変動量の許容可否を判断する基準値となる変動評価基準値６１３によって構成される。このように、変動評価部１３２は、遅延量履歴情報６００を用いて遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、変動量が許容範囲内か否かを評価する。
　メッセージ更新部１３３は、ＳＹＮＣメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに、遅延量測定部１３１で測定された遅延量を加算し（ステップＳＴ１０９）、ネットワーク側インタフェース変換装置５１が追加したＳｕｆｆｉｘ　Ｆｉｅｌｄを削除する（ステップＳＴ１１０）。通信部１３４は、ＳＹＮＣメッセージをＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに転送する（ステップＳＴ１１１）。
　ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａは、ＳＹＮＣメッセージを受信すると、デバイス側インタフェース変換装置５０とのパス遅延を測定する手順を実施する（ステップＳＴ１１２）。具体的には、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａは、デバイス側インタフェース変換装置５０に対してｇＰＴＰパケットであるＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信し、デバイス側インタフェース変換装置５０からｇＰＴＰパケットであるＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信する。以降、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０が、ステップＳＴ１０１で開始した周期タイマーによって周期的な時刻同期処理を開始する時刻になると、本手順を繰り返し実施する（ステップＳＴ１１３）。
　つぎに、５Ｇシステム１０において、ＱｏＳによる遅延保証時に遅延量の変動要因の一例として、基地局切替手順について説明する。図１１は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０における基地局切替手順の一例を示すシーケンス図である。ここでは、５Ｇシステム１０、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、およびＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａとの間において、ＴＳＮプロトコルおよびＥｔｈｅｒｎｅｔデータフローが確立中の状態とする（ステップＳＴ２００）。
　移動局３０は、移動元の基地局３１ａから送信される無線信号４０の通信品質の劣化を検出すると（ステップＳＴ２０１）、移動元の基地局３１ａに対して、通信品質劣化、および別途周辺セル測定により検出した移動先の基地局３１ｂを通知するＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｒｅｐｏｒｔを送信する（ステップＳＴ２０２）。
　移動元の基地局３１ａは、移動局３０からＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｒｅｐｏｒｔを受信すると、基地局切替判断を実施する（ステップＳＴ２０３）。基地局切替の実行を判断した移動元の基地局３１ａは、移動先の基地局３１ｂに対して、Ｈａｎｄｏｖｅｒ　Ｒｅｑｕｅｓｔを送信する（ステップＳＴ２０４）。
　移動先の基地局３１ｂは、移動元の基地局３１ａからＨａｎｄｏｖｅｒ　Ｒｅｑｕｅｓｔを受信すると、基地局切替を受け入れ可能の場合、移動元の基地局３１ａに対して、応答としてＨａｎｄｏｖｅｒ　Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔを送信する（ステップＳＴ２０５）。
　移動元の基地局３１ａは、基地局切替の事前準備が完了すると、移動局３０に対して、基地局切替の開始を通知するＲＲＣ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎを送信する（ステップＳＴ２０６）。移動元の基地局３１ａは、移動局３０に対するデータ通信を停止し、ＳＮ　Ｓｔａｔｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒとして、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ　Ｄａｔａ　Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のシーケンス番号などの情報を移動先の基地局３１ｂに転送する（ステップＳＴ２０７）。また、移動元の基地局３１ａは、格納する移動局３０宛のデータを移動先の基地局３１ｂに転送するデータ転送を開始する（ステップＳＴ２０８）。これ以降、５Ｇシステム１０では、コア装置３３から受信された移動局３０宛のデータは、移動元の基地局３１ａ経由で移動先の基地局３１ｂに転送され、移動先の基地局３１ｂがデータをバッファリングする（ステップＳＴ２０９～ステップＳＴ２１０）。
　移動局３０は、移動先の基地局３１ｂから送信される無線信号４０への再同期を完了すると、移動先の基地局３１ｂに対して、ＲＲＣ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを応答する（ステップＳＴ２１１）。
　移動先の基地局３１ｂは、移動局３０からＲＲＣ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信すると、移動局３０の基地局切替完了を認識し、格納していた移動局３０宛のデータ通信を再開する（ステップＳＴ２１２）。
　コア装置３３は、移動先の基地局３１ｂから基地局切替完了を受信すると（ステップＳＴ２１３）、移動局３０宛のデータ送信先を移動元の基地局３１ａから移動先の基地局３１ｂに変更するため、移動元の基地局３１ａに送信する最終データにＥｎｄ　Ｍａｋｅｒを付与する（ステップＳＴ２１４）。コア装置３３は、移動先の基地局３１ｂに対して、移動先の基地局３１ｂとコア装置３３との間の通信経路切替完了を示すＰａｔｈ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ａｃｋを送信する（ステップＳＴ２１５）。
　移動先の基地局３１ｂは、コア装置３３との通信経路切替完了を認識すると、移動元の基地局３１ａに対して、移動局３０の基地局切替処理が全て完了したことを通知することで（ステップＳＴ２１６）、新たなＥｔｈｅｒｎｅｔデータフローを確立する（ステップＳＴ２１７）。
　このように、５Ｇシステム１０では、基地局切替契機において、基地局３１間でＥｔｈｅｒｎｅｔデータの転送処理および移動局３０の再同期処理までのデータ送信の保留時間が必要となり、本時間が遅延量の変動に繋がる。本システムにおける時刻同期機能では、５Ｇシステム１０内の遅延量を考慮したうえで時刻情報を更新するため、時刻精度は劣化しない。しかしながら、事前に設計された時分割スケジューリング処理に用いられるゲート制御リスト４５０の時刻情報に対してＥｔｈｅｒｎｅｔパケットの到着時刻が遅延することで、産業用プロトコルの制御周期時間に影響を与えることとなる。
　図１２は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０の異常検知機能における変動量評価処理の一例を示すフローチャートである。図１２は、デバイス側インタフェース変換装置５０が備える異常検知部１４１の処理内容を説明するものである。
　デバイス側インタフェース変換装置５０において、時刻同期機能部１３０は、５Ｇデバイス接続部１１０からｇＰＴＰパケットであるＳＹＮＣメッセージを受信していない場合（ステップＳ１００：Ｎｏ）、ＳＹＮＣメッセージを受信するまで待機する。時刻同期機能部１３０がＳＹＮＣメッセージを受信すると（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、遅延量測定部１３１は、ＳＹＮＣメッセージのＳｕｆｆｉｘ　Ｆｉｅｌｄに設定された入力時刻ＴＳｉを取得する（ステップＳ１０１）。遅延量測定部１３１は、時刻管理部１２４からＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａへの出力時刻ＴＳｅを取得する（ステップＳ１０２）。遅延量測定部１３１は、取得した入力時刻ＴＳｉと出力時刻ＴＳｅとの差分から、５Ｇシステム１０内の遅延量ｄＴ_ｎｅｗを測定する（ステップＳ１０３）。
　変動評価部１３２は、メモリ１２３から、遅延量履歴情報６００の遅延量基準値６０３を取得し、変動量評価用基準テーブル６１０の変動評価基準値６１３を取得する（ステップＳ１０４）。変動評価部１３２は、遅延量基準値６０３と、遅延量測定部１３１で測定された遅延量測定値との差分から、遅延量測定値の変動量を計測する（ステップＳ１０５）。変動評価部１３２は、変動量が変動評価基準値６１３に基づく許容範囲内か否かを評価する（ステップＳ１０６）。図１０に示すように、変動評価基準値６１３に基づく許容範囲は、トラフィッククラスによって異なる。変動量が変動評価基準値６１３に基づく許容範囲内の場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、変動評価部１３２は、遅延量ｄＴ_ｎｅｗを遅延量履歴情報６００に登録する（ステップＳ１０７）。変動量が変動評価基準値６１３に基づく許容範囲外の場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、変動評価部１３２は、変動量が変動評価基準値６１３に基づく許容範囲外であることを異常検知部１４１に通知する。異常検知部１４１は、異常検知処理を実施する（ステップＳ１０８）。具体的には、異常検知部１４１は、異常検知処理として、無線通信に関わる問題事象の原因特定を実現するため、メモリ１２３に異常を検知した送信キュー番号、トラフィッククラス、異常を検知した時刻、異常が解消した時刻、当該時刻中に通信したＥｔｈｅｒｎｅｔパケットデータを格納する処理を行う。このように、異常検知部１４１は、変動評価部１３２の評価結果に基づいて、５Ｇシステム１０での通信異常を検知する。その後、変動評価部１３２は、遅延量ｄＴ_ｎｅｗを遅延量履歴情報６００に登録する（ステップＳ１０７）。
　図１３は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０の基地局切替時の遅延量測定値の一例を示す図である。図１３は、図１１で説明した基地局切替に伴う遅延量への影響について補足するものである。図１３において、横軸は時間を示し、縦軸は遅延量測定値を示す。図１３において、測定値６０２ａは、変動評価基準値６１３に基づく許容範囲に対して、変動量の評価結果が許容範囲内となる測定値を示している。また、測定値６０２ｂは、変動評価基準値６１３に基づく許容範囲に対して、変動量の評価結果が許容範囲外となる測定値を示している。基地局切替処理が実行された区間６２０では、基地局３１間のデータ転送処理および移動局３０による再同期処理までの時間にデータ送信が保留されることから、遅延量測定値の変動が大きくなる。そのため、事前に設計された時分割スケジューリング処理に用いられるゲート制御リスト４５０の時刻情報に対して、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットの到着時刻が遅延することとなる。
　図１４は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０における時刻同期手順および時刻同期精度の関係を示す図である。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、時刻同期処理を開始するため、ＳＹＮＣメッセージを、ネットワーク側インタフェース変換装置５１経由で、デバイス側インタフェース変換装置５０、およびＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに送信する（ステップＳＴ３００）。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、次回ＳＹＮＣメッセージを送信するための時刻同期処理の周期を計測する周期タイマーを開始する（ステップＳＴ３０１）。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、上記処理を繰り返し実施する。ここで、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、周期タイマーが計測する時刻同期処理の周期を変更可能であり、周期タイマーの周期を短く設定することで時刻同期精度を向上させることができる。すなわち、周期タイマーの周期を短く設定することで、異常検知を実施する契機も増加するため、異常検知精度の向上に寄与する。一方で、時刻同期用のＳＹＮＣメッセージ数は増加するため、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０の処理負荷が増えるとともに、５Ｇシステム１０において伝送帯域が圧迫される。そのため、移動無線通信ネットワーク１では、要求される時刻同期精度および時刻同期信号数のトレードオフによって、周期タイマーの周期を調整することが可能である（ＳＴ３０２～ＳＴ３０３）。
　図１５は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０において変動評価結果が許容範囲内の場合のＥｔｈｅｒｎｅｔパケットに対する変動情報付与手順の一例を示すシーケンス図である。図１２に示す異常検知処理では、検出した情報をメモリ１２３に格納する方法を示したが、ここでは検出した変動情報を外部に通知する方法について説明する。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに対してＥｔｈｅｒｎｅｔパケットを送信する（ステップＳＴ４００）。このとき、コア装置３３から移動局３０までの区間では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットは無線プロトコルによりカプセリングされる（ステップＳＴ４０１）。デバイス側インタフェース変換装置５０は、変動評価結果が許容範囲内の場合において（ステップＳＴ４０２）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットに対して変動情報付与するか判定を行う（ステップＳＴ４０３）。本ケースでは、許容範囲内であり異常検知状態ではないため、デバイス側インタフェース変換装置５０は、変動情報付与は行わず、時分割スケジューリング機能部１４０の送信時間に基づいて、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを送信する処理を行う（ステップＳＴ４０４）。
　図１６は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０において変動評価結果が許容範囲外の場合のＥｔｈｅｒｎｅｔパケットに対する変動情報付与手順の一例を示すシーケンス図である。ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに対してＥｔｈｅｒｎｅｔパケットを送信する（ステップＳＴ５００）。このとき、コア装置３３から移動局３０までの区間では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットは無線プロトコルによりカプセリングされる（ステップＳＴ５０１）。デバイス側インタフェース変換装置５０は、変動評価結果が許容範囲外の場合において（ステップＳＴ５０２）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットに対して変動情報付与するか判定を行う（ステップＳＴ５０３）。本ケースでは、許容範囲外であり異常検知状態であるため、デバイス側インタフェース変換装置５０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケット内に信頼性レベル情報を付与し、時分割スケジューリング機能部１４０の送信時間に基づいて、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを送信する処理を行う（ステップＳＴ５０４）。具体的には、デバイス側インタフェース変換装置５０において、メッセージ更新部１３３は、異常検知部１４１で検出された通信異常の情報を外部に送信するＥｔｈｅｒｎｅｔパケットに付与する。通信部１３４は、通信異常の情報が付与されたＥｔｈｅｒｎｅｔパケットを送信する。
　ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａは、当該Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットを受信し、信頼性レベル情報を確認することで、無線通信特有の影響を受けたＥｔｈｅｒｎｅｔパケットであることを認識可能である。また、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａは、異常検出した場合、当該Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットをログに格納することで、後段の要因特定を容易にすることが可能となる。信頼性レベル情報は、新たに設けるプロトコルまたは既存プロトコルのオプションヘッダとしてＥｔｈｅｒｎｅｔヘッダ、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダなどに付与してもよいし、各ヘッダ情報の特定領域にフラグを設定することで表現してもよい。さらに、信頼性レベル情報を、異常検知有無だけではなく、変動量に応じて複数の段階を設けて信頼性を表現してもよい。
　図１７は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０の異常検知機能における状態遷移例を示す図である。デバイス側インタフェース変換装置５０は、異常検知部１４１が保有する状態遷移７００に対して、変動量が許容範囲内である通常状態７０１と許容範囲外である異常状態７０２とを持ち、変動量の評価結果に応じて状態遷移７０３または状態遷移７０４を行う。異常状態７０２から通常状態７０１に遷移する契機は、変動量の評価結果が許容範囲内に回復した場合、または、異常状態７０２に遷移後から特定の時間経過した場合に遷移することが可能であるが、これらに限定されず、本実施の形態では特に規定しない。
　ここまで、デバイス側インタフェース変換装置５０における異常検知方法について説明したが、デバイス側にＴＳＮＢｒｉｄｇｅが存在する場合は、同様の処理をネットワーク側インタフェース変換装置５１で実施することで対応可能である。
　つづいて、デバイス側インタフェース変換装置５０のハードウェア構成について説明する。デバイス側インタフェース変換装置５０において、外部インタフェース１００および５Ｇデバイス接続部１１０は外部インタフェースである。装置管理部１２０、時刻同期機能部１３０、および時分割スケジューリング機能部１４０は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
　図１８は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図１８に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、デバイス側インタフェース変換装置５０の処理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９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能をデバイス側インタフェース変換装置５０に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
　上記プログラムは、遅延量測定部１３１が、周期的に送信される時刻同期信号に含まれる５Ｇシステム１０が時刻同期信号を取得した入力時刻ＴＳｉと、５Ｇシステム１０が時刻同期信号を出力する出力時刻ＴＳｅとの差分から、５Ｇシステム１０の内部での遅延量を測定する第１のステップと、遅延量測定部１３１が、遅延量である遅延量測定値を含む遅延量履歴情報６００をメモリ１２３に記憶させる第２のステップと、変動評価部１３２が、遅延量履歴情報６００を用いて遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、変動量が許容範囲内か否かを評価する第３のステップと、異常検知部１４１が、変動評価部１３２の評価結果に基づいて、５Ｇシステム１０での通信異常を検知する第４のステップと、をデバイス側インタフェース変換装置５０に実行させるプログラムであるとも言える。
　ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、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（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）などが該当する。
　図１９は、本実施の形態に係るデバイス側インタフェース変換装置５０が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図１９に示す処理回路９３は、例えば、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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　デバイス側インタフェース変換装置５０のハードウェア構成について説明したが、ネットワーク側インタフェース変換装置５１のハードウェア構成も同様である。ネットワーク側インタフェース変換装置５１において、外部インタフェース２００ａ，２００ｂは外部インタフェースである。装置管理部２１０、時刻同期機能部２２０、および時分割スケジューリング機能部２３０は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、デバイス側インタフェース変換装置５０およびネットワーク側インタフェース変換装置５１は、高精度な時刻同期を実現する時刻同期信号の時刻情報から遅延量の瞬時変動量を計測し、瞬時変動量を評価して、時刻同期信号の送信時間が管理される産業用プロトコルの制御周期時間に応じて通信障害を検知することとした。これにより、デバイス側インタフェース変換装置５０およびネットワーク側インタフェース変換装置５１は、高精度に時刻同期した産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワーク１において、無線通信に関わる問題事象の原因を特定することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　移動無線通信ネットワーク、１０　５Ｇシステム、２０　ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ、２１　ＴＳＮ機器、２１ａ，２１ｂ　ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ、３０　移動局、３１，３１ａ，３１ｂ　基地局、３２，３３　コア装置、５０　デバイス側インタフェース変換装置、５１，５２　ネットワーク側インタフェース変換装置、６０　ＴＳＮＣＮＣ、６１　ＴＳＮＣＵＣ、１００，２００ａ，２００ｂ　外部インタフェース、１１０　５Ｇデバイス接続部、１２０，２１０　装置管理部、１２１，２１１　管理インタフェース部、１２２，２１２　電源部、１２３，２１３　メモリ、１２４，２１４　時刻管理部、１２５，２１５　装置管理機能部、１３０，２２０　時刻同期機能部、１３１，２２５　遅延量測定部、１３２，２２６　変動評価部、１３３，１３６，２２３，２２７　メッセージ更新部、１３４，１４３，２２１，２２４，２３１，２３４　通信部、１３５，２２２　入力時刻取得部、１４０，２３０　時分割スケジューリング機能部、１４１，２３３　異常検知部、１４２，２３２　時分割スケジューラ部、４１０ａ～４１０ｈ　送信キュー、４２０ａ～４２０ｈ　送信選択アルゴリズム、４３０ａ～４３０ｈ　送信ゲート、４４０　送信選択機能部、４５０　ゲート制御リスト、４６０　異常検知機能部。

Claims (6)

  1. 　産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置であって、
    　周期的に送信される時刻同期信号に含まれる前記移動通信システムが前記時刻同期信号を取得した入力時刻と、前記移動通信システムが前記時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、前記移動通信システムの内部での遅延量を測定する遅延量測定部と、
    　前記遅延量測定部で測定された遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶する記憶部と、
    　前記遅延量履歴情報を用いて前記遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、前記変動量が許容範囲内か否かを評価する変動評価部と、
    　前記変動評価部の評価結果に基づいて、前記移動通信システムでの通信異常を検知する異常検知部と、
    　を備えることを特徴とするインタフェース変換装置。
  2. 　前記異常検知部で検出された通信異常の情報を外部に送信するパケットに付与するメッセージ更新部と、
    　前記通信異常の情報が付与されたパケットを送信する通信部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載のインタフェース変換装置。
  3. 　前記許容範囲はトラフィッククラスによって異なる、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のインタフェース変換装置。
  4. 　産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置を制御する制御回路であって、
    　周期的に送信される時刻同期信号に含まれる前記移動通信システムが前記時刻同期信号を取得した入力時刻と、前記移動通信システムが前記時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、前記移動通信システムの内部での遅延量を測定、
    　前記遅延量である遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶、
    　前記遅延量履歴情報を用いて前記遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、前記変動量が許容範囲内か否かを評価、
    　前記評価の評価結果に基づいて、前記移動通信システムでの通信異常を検知、
    　をインタフェース変換装置に実施させることを特徴とする制御回路。
  5. 　産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　周期的に送信される時刻同期信号に含まれる前記移動通信システムが前記時刻同期信号を取得した入力時刻と、前記移動通信システムが前記時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、前記移動通信システムの内部での遅延量を測定、
    　前記遅延量である遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶、
    　前記遅延量履歴情報を用いて前記遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、前記変動量が許容範囲内か否かを評価、
    　前記評価の評価結果に基づいて、前記移動通信システムでの通信異常を検知、
    　をインタフェース変換装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
  6. 　産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置の異常検知方法であって、
    　遅延量測定部が、周期的に送信される時刻同期信号に含まれる前記移動通信システムが前記時刻同期信号を取得した入力時刻と、前記移動通信システムが前記時刻同期信号を出力する出力時刻との差分から、前記移動通信システムの内部での遅延量を測定する第１のステップと、
    　前記遅延量測定部が、前記遅延量である遅延量測定値を含む遅延量履歴情報を記憶部に記憶させる第２のステップと、
    　変動評価部が、前記遅延量履歴情報を用いて前記遅延量の瞬時変動を示す変動量を計測し、前記変動量が許容範囲内か否かを評価する第３のステップと、
    　異常検知部が、前記変動評価部の評価結果に基づいて、前記移動通信システムでの通信異常を検知する第４のステップと、
    　を含むことを特徴とする異常検知方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014076853A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 日本電気株式会社 無線伝送装置、パケット通信装置、通信システム、並びにこれらに関する方法及びコンピュータ可読媒体
US20190132253A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-02 Cisco Technology, Inc. Jitter elimination and latency compensation at detnet transport egress
WO2019166081A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-06 Nokia Technologies Oy Transparent integration of 3gpp network into tsn based industrial network

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5915379B2 (ja) 2012-05-25 2016-05-11 富士通株式会社 伝送装置および伝送方法
JP6483367B2 (ja) * 2014-07-22 2019-03-13 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 伝送装置および遅延測定方法
WO2017200043A1 (ja) * 2016-05-18 2017-11-23 日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線端末及び時刻同期方法
JP6867230B2 (ja) * 2017-05-26 2021-04-28 日本電信電話株式会社 通信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014076853A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 日本電気株式会社 無線伝送装置、パケット通信装置、通信システム、並びにこれらに関する方法及びコンピュータ可読媒体
US20190132253A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-02 Cisco Technology, Inc. Jitter elimination and latency compensation at detnet transport egress
WO2019166081A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-06 Nokia Technologies Oy Transparent integration of 3gpp network into tsn based industrial network

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