WO2022185407A1 - 通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法 - Google Patents

通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法 Download PDF

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WO2022185407A1
WO2022185407A1 PCT/JP2021/007928 JP2021007928W WO2022185407A1 WO 2022185407 A1 WO2022185407 A1 WO 2022185407A1 JP 2021007928 W JP2021007928 W JP 2021007928W WO 2022185407 A1 WO2022185407 A1 WO 2022185407A1
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WO
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communication
communication quality
unit
group
allowable range
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/007928
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English (en)
French (fr)
Inventor
正夫 大賀
裕士 三宅
亮 松永
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/04—Arrangements for maintaining operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/10—Flow control between communication endpoints

Definitions

  • the present disclosure relates to communication devices, control circuits, storage media, and communication quality monitoring methods in mobile radio communication networks.
  • 5G 5th generation mobile communication
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • TSC Time Sensitive Communication
  • industrial Ethernet registered trademark
  • the 5G system does not affect industrial equipment, which has been premised on a wired communication environment such as LAN (Local Area Network) in factories, and is IEEE 802 standardized by IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
  • Patent Document 1 in order to connect industrial equipment such as robots and AGVs to a 5G system that constitutes an industrial network, each equipment connects to a communication partner device or a TSN system.
  • the target value of allowable intra-equipment delay and communication delay in the 5G system, the set value of communication delay to be input as a parameter of TSN, etc. which will be the service communication quality for each route, and the device will be the communication destination.
  • a communication control technique for an industrial network is disclosed that changes the service communication quality according to the path to connect to the TSN system. This makes it possible to select the appropriate service communication quality from the input point to the output point of the network according to the communication path that changes due to factors such as movement. The service communication quality required for the device can be corrected.
  • the position of a moving industrial device in a facility in which a plurality of industrial devices such as an industrial device fixedly installed at a specific location and a moving industrial device operate in conjunction with each other is determined. If there is a change, or if the radio wave environment changes during the work flow of industrial equipment, uneven communication quality will affect communication delays and fluctuations. In such a case, there is a problem that the service communication quality is not uniform, and it does not contribute to maintenance of the control time of the industrial equipment that operates in conjunction with it.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and in a mobile wireless communication network using an industrial protocol, an industry that works in conjunction with the non-uniformity of service communication quality that occurs due to different radio wave environments. It is an object of the present invention to obtain a communication device that can be reduced in the equipment group.
  • the present disclosure is a communication device provided in a mobile communication system using industrial protocols.
  • the communication device consists of a group management unit that manages communication groups to which industrial equipment that operates in conjunction within the mobile communication system belongs, and a communication quality that measures the communication quality within the mobile communication system for each communication group.
  • a measurement unit a storage unit that stores history information including communication quality measurement results measured by the communication quality measurement unit, and an evaluation index that defines an allowable range of variation in communication quality measurement results for each communication group.
  • a communication quality evaluation unit that evaluates whether or not the amount of variation in the communication quality measurement result obtained from the history information is within the allowable range of the evaluation index based on, and transmits a communication quality deterioration notification when the allowable range is exceeded; and a communication quality updating unit that updates the service communication quality set for the industrial equipment belonging to the communication group based on the communication quality deterioration notification.
  • a communication device reduces non-uniformity in service communication quality that occurs due to different radio wave environments in a group of industrial devices that operate in conjunction in a mobile wireless communication network that uses an industrial protocol. There is an effect that it can be done.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a network-side communication device according to this embodiment; A diagram showing an example of identification information for determining mobile devices or devices belonging to a communication group in the 5G system according to the present embodiment A diagram showing an example of the configuration of a time-division scheduling unit included in the network-side communication device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of a method for evaluating measurement results of communication delay amount in a 5G system by a communication quality evaluation unit according to the present embodiment
  • FIG. 2 shows an example of a method for evaluating measurement results of communication delay amount in a 5G system by the communication quality evaluation unit according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an evaluation index based on QoS for each communication group stored in the memory of the network-side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of priority information indicating the correspondence relationship between the allowable range of communication quality and QoS in the network-side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 1 is a first diagram showing a procedure for updating service communication quality for each communication group in the network side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 2 is a second diagram showing a procedure for updating the service communication quality for each communication group in the network-side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 1 is a first diagram showing a procedure for updating service communication quality for each communication group in the network side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 2 is a second diagram showing a procedure for updating the service communication quality for each communication group in the network-side communication device according to the present embodiment;
  • FIG. 1 is a first diagram showing a procedure for updating service communication quality for each communication group in
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between a communication group identification unit and a communication quality measurement unit for measuring communication quality for each communication group in the network side communication device according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a processing circuit provided in the network-side communication device according to the present embodiment when the processing circuit is realized by a processor and a memory
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a processing circuit provided in the network-side communication device according to the present embodiment when the processing circuit is composed of dedicated hardware;
  • a communication device, a control circuit, a storage medium, and a communication quality monitoring method according to embodiments of the present disclosure will be described below in detail based on the drawings.
  • a 5G system is assumed as the mobile radio communication network, but the mobile radio communication network is not limited to this.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a mobile radio communication network 1 according to this embodiment.
  • a mobile radio communication network 1 is a network that supports TSC.
  • the mobile radio communication network 1 comprises a 5G system 10, a TSNBridge 20 and TSN equipment 21.
  • a 5G system 10 is a mobile communication system using industrial protocols.
  • the 5G system 10 is composed of communication equipment conforming to the 5G radio standard and provides services on the mobile radio communication network 1 .
  • the TSN device 21 is a communication device such as a TSNBridge or an EndStation, and is installed at a specific location or on an automatic guided vehicle such as an AGV.
  • the TSNBridge 20 is synchronized with the TSN master time, performs time synchronization with the TSN device 21 via the 5G system 10, and performs communication using an industrial protocol or the like.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a logical TSNBridge of the 5G system 10 according to this embodiment.
  • the 5G system 10 can be considered to constitute one logical TSNBridge.
  • FIG. 2 shows the configuration of a logical TSNBridge. 2 shows, as an example, the TSN equipment 21 arranged on the device side among the TSN equipment 21 shown in FIG. there is
  • the 5G system 10 includes a mobile device 30, a base station 31, core devices 32 and 33, a device side interface conversion device 50, and network side interface conversion devices 51 and 52.
  • a service area is configured by a radio signal 40 transmitted from a base station 31, and a mobile device 30 within the service area is connected to the base station 31 by a radio signal 40.
  • the core device 32 is a device that performs call control, authentication processing, and location management for the mobile device 30 .
  • Core device 32 performs control of base station 31 .
  • the core device 33 is a gateway device that transfers data when the mobile device 30 communicates via the base station 31 .
  • the core device 33 performs transfer processing based on an industrial protocol in communication 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 TSN protocol conversion processing between the EndStation 21a and the mobile device 30 and relays Ethernet packets transmitted using 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 Ethernet packets that are transmitted using industrial protocols.
  • the network side interface conversion device 52 is a TSN control device, and QoS ( It is an interface conversion device that performs protocol conversion for converting Ethernet packet scheduling information based on Quality of Service (Quality of Service) settings or time information into QoS settings for the 5G system 10. Also, the network side interface conversion device 52 transmits the port setting information of the device side interface conversion device 50 and the like via a wireless protocol.
  • QoS Quality of Service
  • the network side communication device 70 the combination of these devices will be referred to as the network side communication device 70.
  • the functions described in the first embodiment can be provided in either the mobile device 30 or the device-side interface conversion device 50
  • the combination of these is called a device-side communication device 71 .
  • the network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 may be simply referred to as communication devices.
  • the 5G system 10 has a configuration in which a plurality of mobile devices 30 can be connected under the control of a base station 31, and a configuration in which a plurality of base stations 31 can be connected under the control of 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 through LAN connection. .
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a TSN link established by the logical TSNBridge configuration of the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the network between the network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 in the 5G system 10 has one fixed delay within the logical TSNBridge of the 5G system 10 from the time-sensitive applications of TSNBridge 20 and EndStation 21a. It is considered one TSN link with time.
  • the same TSN link is used by a communication group composed of End Stations 21a having the same service communication quality and performing the same work flow. Note that, in FIG. 3, the network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 are simply described as communication devices for the sake of simplicity.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the network side communication device 70 according to this embodiment.
  • the network-side communication device 70 includes external interfaces 100a and 100b, a device management unit 110, a 5G data communication unit 120, a data processing unit 130, and a communication unit 140.
  • the external interface 100a is a physical interface that can be connected to an Ethernet line, an optical line, or the like having an RJ (Registered Jack) 45 that connects to the base station 31.
  • RJ Registered Jack
  • the external interface 100b is a physical interface that can be connected to an Ethernet line such as RJ45 that connects to the TSNBridge 20.
  • the device management unit 110 performs settings, management, etc. of the network-side communication device 70 .
  • the device management section 110 includes a management interface section 111 , a power supply section 112 , a memory 113 , a time management section 114 and a device management function section 115 .
  • the management interface unit 111 communicates with control devices such as the TSNCNC 60 and TSNCUC 61 to acquire setting information of the network side communication device 70 and the like.
  • the power supply unit 112 supplies power to each component of the network-side communication device 70 .
  • the memory 113 is a storage unit that stores setting information such as device parameters for operating the network side communication device 70 and TSN protocol-related parameters. For example, the memory 113 also stores history information including measurement results of communication quality measured by the communication quality measuring unit 134 of the data processing unit 130, which will be described later.
  • the time management unit 114 manages time information acquired from the time synchronization function unit 137 (described later) of the data processing unit 130 .
  • the device management function unit 115 manages the device status such as the operating status of the network side communication device 70 .
  • the device management unit 110 provided in each device implements the functions required for each device.
  • Each processing unit may be provided.
  • the 5G data communication unit 120 communicates with the base station 31 via the external interface 100a and mediates data communication between the base station 31 and the data processing unit 130.
  • the data processing unit 130 performs data transmission processing within the 5G system 10 and conversion processing of the TSN protocol for connection with the external TSNBridge 20 .
  • the data processing unit 130 includes a group management unit 131, a communication group identification unit 132, a communication quality measurement unit 134 composed of a plurality of communication group unit measurement units 133, a communication quality evaluation unit 135, and a communication quality update unit 136. , a time synchronization function unit 137 and a time division scheduling unit 138 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of identification information 400 for determining mobile devices 30 or devices belonging to a communication group in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the identification information 400 consists of items 401 and data identifiers 402 .
  • the group management unit 131 manages, as a communication group, a plurality of industrial devices that operate in conjunction among the base station 31 and the EndStation 21a connected via the device-side communication device 71, that is, in communication group units.
  • Industrial equipment includes, for example, AGVs and sequencers.
  • the group management unit 131 uses IMSI (International Mobile Subscriber Identity), TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), 5G-GUTI (International Mobile Subscriber Identity), TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), and 5G-GUTI ( 5G Globally Unique Temporary Identity), TEID (Tunneling End Point ID) that identifies connection with base station 31, IP (Internet Protocol) address included in packet or MAC (Media Access Control) address in Ethernet, etc. mobile device 30 or A data identifier 402 that can identify the device, QoS information that indicates service communication quality information, and the like are used.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • TMSI Tempor Identity
  • 5G-GUTI International Mobile Subscriber Identity
  • TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity
  • 5G-GUTI 5G Globally Unique Temporary Identity
  • TEID Transmission End Point ID
  • mobile device 30 or A data identifier 402 that can identify the device, QoS information that indicates service communication quality information, and the like are used.
  • the identification number that can identify the mobile device 30 all the data identifiers 402 of IMSI, TMSI, and 5G-GUTI described above may be used, or only a specific data identifier 402 may be used. Also, although it is assumed that the communication group information managed by the group management unit 131 is set from a maintenance tool or the like, it may be stored in the network side communication device 70 in advance.
  • the communication group identification unit 132 identifies which communication group the packet belongs to based on the TEID included in the data received from the base station 31 and the QoS information attached to the packet.
  • the communication quality measurement unit 134 measures the communication quality inside the mobile communication system for each communication group.
  • An example of communication quality is the amount of communication delay, which is the amount of delay, and the amount of fluctuation, which is the amount of variation in the amount of communication delay.
  • the communication quality measurement unit 134 measures the communication delay amount and fluctuation amount in units of packets or applications in the 5G system 10 from the device side communication device 71 of the Ethernet packet transmitted from the EndStation 21a to the network side communication device 70. and stored in the memory 113 .
  • the communication quality measurement unit 134 determines the mobile communication system based on the difference between the output time from the network-side communication device 70, which is the transmitting end of the mobile communication system, and the input time from the device-side communication device 71, which is the receiving end. Measure the amount of communication delay inside the communication system.
  • the communication quality measuring unit 134 calculates the packet fluctuation amount from the measured communication delay amount, and stores the communication delay amount and the fluctuation amount as history information in the memory 113 which is a storage unit.
  • the communication group unit measurement unit 133 is a functional block that measures the communication quality in units of mobile devices 30 grouped by the group management unit 131 in the communication quality measurement unit 134 .
  • the communication quality evaluation unit 135 evaluates the communication quality measurement result obtained from the history information stored in the memory 113 for each communication group, based on the evaluation index that defines the allowable range of the fluctuation amount of the communication quality measurement result. Evaluate whether the amount of variation is within the allowable range of the evaluation index. Specifically, the communication quality evaluation unit 135 acquires the history information of the communication delay amount and fluctuation amount for each communication group stored in the memory 113, and calculates the communication delay amount for each communication group set by the group management unit 131. , and the fluctuation amount of the fluctuation amount are calculated.
  • the communication quality evaluation unit 135 uses, as evaluation indexes, evaluation thresholds in two stages: a communication quality excess threshold for determining whether each variation is within an allowable range, and a communication quality deterioration prediction threshold indicating a deterioration state.
  • a communication quality excess threshold for determining whether each variation is within an allowable range
  • a communication quality deterioration prediction threshold indicating a deterioration state.
  • the communication quality update unit 136 refers to the priority information indicating the correspondence relationship between the allowable range and the QoS based on the communication quality deterioration notification of the communication group transmitted from the communication quality evaluation unit 135, and updates all the QoS belonging to the communication group. It determines whether or not the service communication quality of industrial equipment such as the mobile device 30 can be updated. When the communication quality update unit 136 determines that the service communication quality needs to be changed, it starts the QoS update procedure for all the industrial devices belonging to the communication group. Note that the communication quality update unit 136 transmits the communication quality deterioration notification from the communication quality evaluation unit 135 when the amount of variation in the communication quality measurement result obtained from the history information exceeds the communication quality deterioration prediction threshold.
  • the decision as to whether or not the service communication quality can be updated may be omitted. That is, the communication quality update unit 136 refers to the priority information based on the communication quality deterioration notification, selects an evaluation index that is allowed after the communication quality deterioration, and determines the service communication quality set for the industrial equipment belonging to the communication group. may be updated to a QoS corresponding to the selected evaluation metric.
  • the time synchronization function unit 137 communicates via the external interface 100b using the TSNBridge 20 and the TSN protocol.
  • the time synchronization function unit 137 acquires time information from the time management unit 114 when the SYNC message is received, that is, the input time indicating the time when the 5G system 10 acquires the SYNC message, adds the input time to the SYNC message, and transmits the SYNC message. Update.
  • the time synchronization function unit 137 transmits the updated SYNC message to the base station 31 and mobile device 30 via the 5G data communication unit 120 and the external interface 100a.
  • the device-side communication device 71 that has received the updated SYNC message adds the delay amount of the 5G system 10 to the correctionField of the message used in the TSN protocol, and transfers it to the EndStation 21a to perform time synchronization with the TSN device.
  • a SYNC message is assumed as a message used in the TSN protocol.
  • the time-division scheduling unit 138 provides a function of controlling the transmission time of each traffic class defined by IEEE802.1Qbv in high-precision synchronization with the TSNBridge 20, which is another TSN device.
  • the communication unit 140 provides a function for the device management unit 110 and the data processing unit 130 to communicate with the TSNBridge 20 via the external interface 100b.
  • the configuration of the device-side communication device 71 is a configuration that faces the network-side communication device 70, and has a configuration in which the 5G data communication unit is connected to the mobile device 30 and the communication unit is connected to the EndStation 21a.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of time-division scheduling section 138 included in network-side communication device 70 according to the present embodiment.
  • the time division scheduling unit 138 includes transmission queues 200a-200h, transmission selection algorithms 201a-201h, transmission gates 202a-202h, a transmission selection function unit 210, and a gate control list 220.
  • the transmission queues 200a to 200h realize the 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 equipment 21, TSNBridge 20 and EndStation 21b.
  • Transmission queues 200a to 200h are transmission queues corresponding to traffic classes indicating priorities associated with PCPs (Priority Code Points) defined in IEEE802.1p shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of traffic information 230 indicating traffic classes set in transmission queues 200a to 200h provided in the time-division scheduling unit 138 of the network-side communication device 70 according to this embodiment.
  • the transmission queue 200a corresponds to traffic class TC#0
  • the transmission queue 200b corresponds to traffic class TC#1
  • the transmission queue 200c corresponds to traffic class TC#2
  • the transmission queue 200d corresponds to traffic class TC#2. It corresponds to TC#3.
  • the transmission queue 200e corresponds to traffic class TC#4
  • the transmission queue 200f corresponds to traffic class TC#5
  • the transmission queue 200g corresponds to traffic class TC#6
  • the transmission queue 200h corresponds to traffic class TC#7.
  • the transmission queue 200a of traffic class TC#0 has the lowest priority, the higher the traffic class number, the higher the priority, and the transmission queue 200h of traffic class TC#7 has the highest priority. get higher In FIG. 7, the set value is information that can identify each traffic class.
  • the transmission selection algorithms 201a-201h determine whether the data stored in the corresponding transmission queues 200a-200h can be transmitted.
  • the transmission gates 202a-202h control the opening and closing of the gates based on the times specified in the gate control list 220 and information on whether or not transmission is permitted in the transmission queues 200a-200h by the corresponding transmission selection algorithms 201a-201h. .
  • the transmission selection function unit 210 transmits the data that has passed through the transmission gates 202a to 202h to the external device.
  • the gate control list 220 defines Open and Closed of the transmission gates 202a to 202h.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of gate control list 220 provided in time-division scheduling section 138 of network-side communication device 70 according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, the gate control list 220 defines the transmission gates 202a to 202h with respect to each time period 221. The transmission gates 202a to 202h are defined as Open, which is a time period in which transmission is possible, or Closed, which is a time period in which transmission is not possible. State 222 is registered.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of measurement results of communication delay amounts in the 5G system 10 according to the present embodiment.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the communication delay amount measurement result.
  • the communication delay amount measurement result 300 includes priority information identified by the QoS information of the 5G system 10 given to each packet transmitted in the 5G system 10, and the mobile device 30 given to each packet. have an identification number.
  • measurement results 301a, 301b, 301c, and 301d indicate packets of mobile device 30 belonging to the same communication group.
  • the communication quality evaluation unit 135 uses the history information stored in the memory 113 to generate the communication delay amount measurement result 300 .
  • FIG. 10 is a first diagram showing an example of a method for evaluating measurement results of communication delay amounts in the 5G system 10 by the communication quality evaluation unit 135 according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a second diagram showing an example of a method for evaluating measurement results of communication delay amounts in the 5G system 10 by the communication quality evaluation unit 135 according to this embodiment.
  • the communication quality evaluation unit 135 evaluates the amount of communication delay using the measurement section 310 as a unit of evaluation time.
  • a communication quality deterioration prediction threshold 311 for judging that the service communication quality is satisfied but there is a high possibility that the communication quality will deteriorate in the future, and a communication quality excess threshold for judging that the service communication quality cannot be satisfied.
  • the communication quality evaluation unit 135 uses the communication delay amount measurement result measured for each packet reception in FIG. An average value, a moving average, a median value, or the like of the amount of communication delay may be used. The method of using the communication delay amount measurement result in the communication quality evaluation unit 135 is not limited to these.
  • FIG. 11 shows changes in communication quality of mobile station #4.
  • the communication quality evaluation unit 135 detects that the communication delay amount measurement result 315a exceeds the communication quality deterioration prediction threshold value 311, the communication quality evaluation unit 135 determines the communication quality deterioration within the communication group. An evaluation is performed as to whether the state in which the communication quality deterioration prediction threshold value 311 is continuously exceeded continues.
  • the communication quality evaluation unit 135 determines that the communication quality deterioration time 314 exceeds the communication group update time 313 from the measurement result 315a to the measurement result 315b and the communication quality is deteriorated
  • the communication quality update unit 136 Request an update of the QoS, ie quality of service, within the communication group.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of evaluation index 500 based on QoS for each communication group stored in memory 113 of network-side communication device 70 according to the present embodiment.
  • the evaluation index 500 in FIG. 12 indicates a communication quality excess threshold 502 , a communication quality deterioration prediction threshold 503 , and a service communication quality fixed delay 504 for each communication group 501 .
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of priority information 600 indicating the correspondence relationship between the allowable range of communication quality and QoS in the network side communication device 70 according to this embodiment.
  • the priority information 600 in FIG. 13 indicates a communication quality excess threshold 602, a communication quality deterioration prediction threshold 603, and a service communication quality fixed delay 604 for each QoS, that is, each service communication quality priority 601.
  • the priority information 600 may be stored in the memory 113 so that the communication quality evaluation unit 135 and the communication quality update unit 136 can refer to it, or may be held by the communication quality evaluation unit 135 and the communication quality update unit 136
  • the communication quality update unit 136 updates the evaluation index corresponding to the QoS with the next highest priority as the evaluation index of the communication group.
  • the communication quality updating unit 136 updates the service communication quality of the group. , update to service communication quality of priority 2.
  • FIG. 14 is a first diagram showing a procedure for updating the service communication quality for each communication group in the network side communication device 70 according to the present embodiment.
  • FIG. 14 shows an example in which the communication quality update unit 136 of the network side communication device 70 collectively updates the service communication quality, that is, the QoS information, of all the device side communication devices 71 belonging to the communication group via the core device 32. ing.
  • the communication quality updating unit 136 assigns a PDU Session Group ID to recognize that the QoS information of the PDU session is updated as a communication group in each device-side communication device 71 .
  • the communication quality measuring unit 134 of the network-side communication device 70 monitors the communication quality for each communication group (step S101).
  • the communication quality measuring unit 134 stores the communication delay amount and fluctuation amount for each communication group in the memory 113 as history information.
  • the communication quality evaluation unit 135 acquires history information from the memory 113 and evaluates whether the amount of variation in the communication quality measurement result falls within the allowable range.
  • communication quality evaluation unit 135 detects deterioration of communication quality (step S102)
  • communication quality evaluation unit 135 notifies communication quality update unit 136 of the deterioration.
  • the communication quality update unit 136 acquires identifier information used within the corresponding communication group (step S103), and starts the QoS update procedure for all mobile devices 30 belonging to the communication group.
  • the communication quality update unit 136 issues a PDU session change request to the mobile station #1 (step S104), and acquires a PDU session change response from the mobile station #1 (step S105). Similarly, the communication quality update unit 136 issues a PDU session change request to mobile device #2 (step S106), and obtains a PDU session change response from mobile device #2 (step S107).
  • FIG. 15 is a second diagram showing the procedure for updating the service communication quality for each communication group in the network side communication device 70 according to the present embodiment.
  • FIG. 15 shows that the communication quality update unit 136 of the network side communication device 70 transmits a service communication quality change notification to the external TSN controller via the network side interface conversion device 52, and updates the service communication quality to each device.
  • An example of updating the QoS information of the PDU session in the 5G system 10 from the device-side communication device 71 by performing the setting is shown.
  • the TSN controller is, for example, a control device such as the TSNCNC 60 and TSNCUC 61 described above.
  • the communication quality update unit 136 transmits a service communication quality change notification to the TSN controller (step S201).
  • the TSN controller updates the communication quality of service to the mobile station #1 (step S202).
  • the mobile device #1 requests the network side communication device 70 to change the PDU session (step S203).
  • the communication quality update unit 136 of the network-side communication device 70 changes the PDU session for the mobile device #1 (step S204), and acquires a PDU session change response from the mobile device #1 (step S205).
  • the TSN controller updates the communication quality of service to the mobile device #2 (step S206).
  • the mobile device #2 requests the network side communication device 70 to change the PDU session (step S207).
  • the communication quality update unit 136 of the network-side communication device 70 changes the PDU session for the mobile device #2 (step S208), and acquires a PDU session change response from the mobile device #2 (step S209).
  • the PDU Session Group ID was used as an example in this embodiment, but the present invention is not limited to this.
  • different PDU Session IDs and QoS information are assigned to each mobile device 30, and the PDU Session Group ID and Group QoS managed within the network side communication device 70 are A similar effect can be obtained by associating. That is, from the viewpoint of interface information elements, even if information is managed individually for each mobile device 30, a similar effect can be obtained by managing groups using internal information on device implementation and associating them with the managed groups. be able to.
  • a TSN controller is used as a controller outside the 5G system 10, but a controller that manages FA equipment may be used.
  • the communication quality update unit 136 continuously or simultaneously updates the QoS set to the industrial equipment belonging to the communication group by using the identifier of the mobile device 30, that is, the industrial equipment. can be updated.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the communication group identifying section 132 and the communication quality measuring section 134 for performing communication quality measurement for each communication group in the network side communication device 70 according to this embodiment.
  • the communication group identification unit 132 includes filters 700 a to 700 n corresponding to communication group information stored in the memory 113 .
  • the individual filters 700a to 700n are referred to as filters 700 when there is no need to distinguish between them.
  • Filter 700 determines a pre-registered communication group from the identification information of the packet received from 5G data communication unit 120 .
  • the filter 700 transfers the packet to the communication group unit measurement unit 133 of the communication group 1 of the communication quality measurement unit .
  • the filter 700 determines that the received packet does not belong to a specific communication group, the filter 700 treats it as communication for each mobile device 30 that does not belong to the communication group.
  • the communication group identification unit 132 transfers the packet to the corresponding communication group unit measurement unit 133 of the communication quality measurement unit 134 by the filter 700 that identifies the communication group.
  • Each communication group unit measurement unit 133 has a service communication quality fixed delay 701 for defining a fixed delay time within the logical TSNBridge of the 5G system 10 in the communication group, Allowable margins 703a to 703n are calculated from measurement results 702a to 702n of communication delay amount and service communication quality fixed delay 701. FIG. Therefore, the communication quality exceeding threshold 312 and the service communication quality fixed delay 701 shown in FIG. 10 may use the same settings.
  • processing of packets transmitted from the network-side communication device 70 often uses the same radio wave environment. Effectiveness can be expected in processing packets transferred from the device-side communication device 71 to the device-side communication device 71 via the network-side communication device 70 .
  • external interfaces 100a and 100b are external interfaces.
  • the device management unit 110, the 5G data communication unit 120, the data processing unit 130, and the communication unit 140 are implemented by processing circuits.
  • the processing circuit may be a memory that stores a program and a processor that executes the program stored in the memory, or may be dedicated hardware. Processing circuitry is also called control circuitry.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the processing circuit 90 when the processing circuit included in the network side communication device 70 according to the present embodiment is realized by the processor 91 and the memory 92.
  • a processing circuit 90 shown in FIG. 17 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92 .
  • each function of the processing circuit 90 is implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is written as a program and stored in memory 92 .
  • each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92.
  • the processing circuit 90 has a memory 92 for storing a program that results in the processing of the network-side communication device 70 being executed.
  • This program can also be said to be a program for causing the network-side communication device 70 to execute each function realized by the processing circuit 90 .
  • This program may be provided by a storage medium storing the program, or may be provided by other means such as a communication medium.
  • the group management unit 131 manages the communication group to which the industrial equipment that operates in conjunction inside the mobile communication system belongs. a second step of measuring the communication quality of each communication group; a third step of storing history information including the communication quality measurement results measured by the communication quality measuring unit 134 in the memory 113; The quality evaluation unit 135 determines, for each communication group, the amount of variation in the measurement result of communication quality obtained from the history information based on the evaluation index that defines the allowable range of the amount of variation in the measurement result of communication quality.
  • a communication quality update unit 136 By referring to the priority information indicating the correspondence relationship, an evaluation index that is acceptable after communication quality deterioration is selected, and the service communication quality set for the industrial equipment belonging to the communication group is set to the service communication quality corresponding to the selected evaluation index. It can also be said that it is a program for causing the network side communication device 70 to execute the fifth step of updating to .
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 92 is a non-volatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • a semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc) is applicable.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of the processing circuit 93 when the processing circuit included in the network-side communication device 70 according to the present embodiment is configured with dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 18 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 of these thing applies.
  • the processing circuit 93 may be partially realized by dedicated hardware and partially realized by software or firmware.
  • the processing circuitry 93 can implement each of the functions described above by dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the hardware configuration of the network-side communication device 70 has been described above, the hardware configuration of the device-side communication device 71 is the same.
  • the network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 measure and evaluate the communication delay amount and fluctuation amount of data, and operate in conjunction with industrial equipment. Inconsistency in communication quality caused by different radio wave environments within a group is controlled to adjust the amount of communication delay and fluctuation within a permissible range within a group of industrial equipment that operates in conjunction with each other. and As a result, the network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 can prevent unexpected control time variations between industrial devices operating in conjunction with each other in a mobile wireless communication network composed of a large number of communication lines with different radio wave environments. , can be improved. The network-side communication device 70 and the device-side communication device 71 operate in conjunction with each other in the mobile radio communication network 1 using an industrial protocol to compensate for non-uniformity in service communication quality caused by different radio wave environments. Can be reduced within a device group.
  • 1 Mobile wireless communication network 10 5G system, 20 TSNBridge, 21 TSN equipment, 21a, 21b End Station, 30 mobile station, 31 base station, 32, 33 core device, 50 device side interface converter, 51, 52 network side interface conversion Device, 60 TSNCNC, 61 TSNCUC, 70 Network side communication device, 71 Device side communication device, 100a, 100b External interface, 110 Device management unit, 111 Management interface unit, 112 Power supply unit, 113 Memory, 114 Time management unit, 115 Device Management function part, 120 5G data communication part, 130 data processing part, 131 group management part, 132 communication group identification part, 133 communication group unit measurement part, 134 communication quality measurement part, 135 communication quality evaluation part, 136 communication quality update part , 137 time synchronization function part, 138 time division scheduling part, 140 communication part, 200a to 200h transmission queue, 201a to 201h transmission selection algorithm, 202a to 202h transmission gate, 210 transmission selection function part, 220 gate control list, 700a to 700n filter.

Landscapes

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Abstract

産業用プロトコルを用いる移動通信システムが備えるネットワーク側通信装置（７０）であって、移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理するグループ管理部（１３１）と、移動通信システムの内部での通信品質を、通信グループの単位で測定する通信品質測定部（１３４）と、通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶するメモリ（１１３）と、通信グループ毎に、通信品質の測定結果の変動量が評価指標の許容範囲か否かを評価し、許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信する通信品質評価部（１３５）と、通信品質劣化通知に基づいて、通信グループに属する産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新する通信品質更新部（１３６）と、を備える。

Description

通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法
　本開示は、移動無線通信ネットワークにおける通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法に関する。
　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、および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。５Ｇシステムは、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用いて伝送される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、かつ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、特定の場所に設置された産業用機器、移動する無人搬送車であるＡＧＶ（Autonomous　Guided　Vehicle）など時刻同期した各機器がネットワーク内で連係して動作するため、電波環境の影響が大きい通信回線の特性に応じて、適切なサービス通信品質を確保する必要があ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を構成する５Ｇシステムにロボット、ＡＧＶなどの産業用機器を接続するために、各機器が通信相手の機器またはＴＳＮシステムに接続する経路毎にサービス通信品質となる、許容可能な５Ｇシステム内の装置内遅延および通信遅延の目標値、ＴＳＮのパラメータとして入力する通信遅延の設定値などを定義し、当該機器が通信先となるＴＳＮシステムに接続するまでの経路に応じてサービス通信品質を変更する産業用ネットワークの通信制御技術が開示されている。これによって、移動などの要因で変化する通信経路に応じて、ネットワークの入力点から出力点までの適切なサービス通信品質を選択することが可能となり、５Ｇシステム内を移動する移動局などの産業用機器に要求されるサービス通信品質を補正することができる。
国際公開第２０２０／２００４３２号
　しかしながら、上記従来の技術によれば、特定の場所に固定設置された産業用機器、移動する産業用機器など、複数の産業用機器が連動して稼働する設備で移動する産業用機器の位置が変化した場合、また産業用機器の作業フロー中に電波環境の変化が発生した場合、不均一な通信品質によって通信遅延、揺らぎ量などに影響が出る。このような場合、サービス通信品質が均一とならず、連動して稼働する産業用機器の制御時刻の維持に寄与しない、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用いる移動無線通信ネットワークにおいて、異なる電波環境に起因して発生するサービス通信品質の不均一性を、連動して稼働する産業用機器グループの中で低減することができる通信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用いる移動通信システムが備える通信装置である。通信装置は、移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理するグループ管理部と、移動通信システムの内部での通信品質を、通信グループの単位で測定する通信品質測定部と、通信品質測定部で測定された通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶する記憶部と、通信グループ毎に、通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が評価指標の許容範囲か否かを評価し、許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信する通信品質評価部と、通信品質劣化通知に基づいて、通信グループに属する産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新する通信品質更新部と、を備えることを特徴とする。
　本開示に係る通信装置は、産業用プロトコルを用いる移動無線通信ネットワークにおいて、異なる電波環境に起因して発生するサービス通信品質の不均一性を、連動して稼働する産業用機器グループの中で低減することができる、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の一例を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステムの論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅの構成の一例を示すブロック図 本実施の形態に係る５Ｇシステムの論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅの構成により確立されるＴＳＮリンクの一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置の構成の一例を示すブロック図 本実施の形態に係る５Ｇシステムにおいて通信グループ内に属する移動機または機器を判定するための識別情報の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置が備える時分割スケジューリング部の構成の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置の時分割スケジューリング部が備える送信キューに設定されるトラフィッククラスを示すトラフィック情報の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置の時分割スケジューリング部が備えるゲート制御リストの構成の一例を示す図 本実施の形態に係る５Ｇシステム内における通信遅延量の測定結果の一例を示す図 本実施の形態に係る通信品質評価部による５Ｇシステムでの通信遅延量の測定結果を評価する方法の一例を示す第１の図 本実施の形態に係る通信品質評価部による５Ｇシステムでの通信遅延量の測定結果を評価する方法の一例を示す第２の図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置のメモリに格納される通信グループ毎のＱｏＳに基づく評価指標の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置において通信品質の許容範囲とＱｏＳとの対応関係を示す優先度情報の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置において通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順を示す第１の図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置において通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順を示す第２の図 本実施の形態に係るネットワーク側通信装置において通信グループごとに通信品質測定を行うための通信グループ識別部と通信品質測定部との関係を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信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の一例を示す図 本実施の形態に係るネットワーク側通信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構成の一例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態に係る通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法を図面に基づいて詳細に説明する。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、移動無線通信ネットワーク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の構成の一例を示す図である。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用い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り、特定の場所、ＡＧＶなどの無人搬送車上に設置される。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を用いた通信を行う。
　図２は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０の論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅの構成の一例を示すブロック図である。３ＧＰＰの規格では、５Ｇシステム１０に接続されるＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、または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。図２では、論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅの構成が示されている。また、図２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とする場合が示されている。
　５Ｇシステム１０は、移動機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機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、移動機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、移動機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、産業用プロトコルに基づく転送処理を行う。
　デバイス側インタフェース変換装置５０は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａと移動機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用いて伝送される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用いて伝送される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（Quality　of　Service）設定または時刻情報に基づくＥｔｈｅｒｎｅｔパケットのスケジューリング情報などを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、実施の形態１で説明する機能がコア装置３３またはネットワーク側インタフェース変換装置５１のどちらかにも備えることが可能な場合、これらを併せたものをネットワーク側通信装置７０と称する。同様に、実施の形態１で説明する機能が移動機３０またはデバイス側インタフェース変換装置５０のどちらにも備えることが可能な場合、これらを併せたものをデバイス側通信装置７１と称する。以降の説明において、ネットワーク側通信装置７０、およびデバイス側通信装置７１を、単に通信装置と称することがある。
　なお、５Ｇシステム１０は、基地局３１の配下に複数の移動機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。
　図３は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０の論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅの構成により確立されるＴＳＮリンクの一例を示す図である。５Ｇシステム１０内におけるネットワーク側通信装置７０とデバイス側通信装置７１との間のネットワークは、時間制約が厳しいＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０およびＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａのアプリケーションからは、５Ｇシステム１０の論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅ内に１つの固定な遅延時間を持つ１つのＴＳＮリンクであると見なされる。本実施の形態では、同一のＴＳＮリンクは同じサービス通信品質を持ち、同一の作業フローを行うＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａから構成される通信グループにより利用される。なお、図３では、記載を簡潔にするため、ネットワーク側通信装置７０およびデバイス側通信装置７１を単に通信装置と記載している。
　５Ｇシステム１０が備えるネットワーク側通信装置７０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通信装置７０の構成の一例を示すブロック図である。ネットワーク側通信装置７０は、外部インタフェース１００ａ，１００ｂと、装置管理部１１０と、５Ｇデータ通信部１２０、データ処理部１３０と、通信部１４０と、を備える。
　外部インタフェース１００ａは、基地局３１と接続するＲＪ（Registered　Jack）４５を持つＥｔｈｅｒｎｅｔ回線、光回線などと接続可能な物理インタフェースである。
　外部インタフェース１００ｂは、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と接続するＲＪ４５などのＥｔｈｅｒｎｅｔ回線と接続可能な物理インタフェースである。
　装置管理部１１０は、ネットワーク側通信装置７０の設定、管理などを行う。装置管理部１１０は、管理インタフェース部１１１と、電源部１１２と、メモリ１１３と、時刻管理部１１４と、装置管理機能部１１５と、を備える。
　管理インタフェース部１１１は、ＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置と通信し、ネットワーク側通信装置７０の設定情報などを取得する。電源部１１２は、ネットワーク側通信装置７０の各構成に電源を供給する。メモリ１１３は、ネットワーク側通信装置７０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。例えば、メモリ１１３は、後述するデータ処理部１３０の通信品質測定部１３４で測定された通信品質の測定結果を含む履歴情報も記憶する。時刻管理部１１４は、データ処理部１３０の後述する時刻同期機能部１３７より取得した時刻情報を管理する。装置管理機能部１１５は、ネットワーク側通信装置７０の稼働状態などの装置状態を管理する。
　ネットワーク側通信装置７０がコア装置３３およびネットワーク側インタフェース変換装置５１の個別の装置として構成される場合、個別の装置に設けられる装置管理部１１０には、個別の装置に必要となる機能を実現する処理部がそれぞれ配備されるようにしてもよい。
　５Ｇデータ通信部１２０は、外部インタフェース１００ａを介して基地局３１と通信を行い、基地局３１とデータ処理部１３０との間のデータ通信を仲介する。データ処理部１３０は、５Ｇシステム１０内のデータ伝送処理および外部のＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と接続するためにＴＳＮプロトコルの変換処理を行う。データ処理部１３０は、グループ管理部１３１と、通信グループ識別部１３２と、複数の通信グループ単位測定部１３３から構成される通信品質測定部１３４と、通信品質評価部１３５と、通信品質更新部１３６と、時刻同期機能部１３７と、時分割スケジューリング部１３８と、を備える。
　図５は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０において通信グループ内に属する移動機３０または機器を判定するための識別情報４００の一例を示す図である。識別情報４００は、項目４０１、およびデータ識別子４０２によって構成される。グループ管理部１３１は、基地局３１、およびデバイス側通信装置７１を介して接続するＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａのうち、連動して稼働する複数の産業用機器を通信グループとして、すなわち通信グループの単位で管理する。産業用機器とは、例えば、ＡＧＶ、シーケンサなどである。グループ管理部１３１は、各グループに属する移動機３０の識別情報４００として、移動機３０を特定可能な識別番号であるＩＭＳＩ（International　Mobile　Subscriber　Identity）、ＴＭＳＩ（Temporary　Mobile　Subscriber　Identity）、５Ｇ－ＧＵＴＩ（5G　Globally　Unique　Temporary　Identity）、基地局３１との接続を識別するＴＥＩＤ（Tunneling　End　Point　ID）、パケットに含まれるＩＰ（Internet　Protocol）アドレスまたはＥｔｈｅｒｎｅｔ内のＭＡＣ（Media　Access　Control）アドレスなど移動機３０または機器を特定可能なデータ識別子４０２、サービス通信品質情報を示すＱｏＳ情報などを用いる。なお、移動機３０を特定可能な識別番号としては、上記に記載したＩＭＳＩ、ＴＭＳＩ、５Ｇ－ＧＵＴＩの全てのデータ識別子４０２を用いてもよいし、特定のデータ識別子４０２のみ用いてもよい。また、グループ管理部１３１が管理する通信グループ情報はメンテナンスツールなどから設定されることを前提とするが、事前にネットワーク側通信装置７０に保存されてもよい。
　通信グループ識別部１３２は、基地局３１から受信するデータに含まれるＴＥＩＤとパケットに付与されるＱｏＳ情報とに基づいて、当該パケットがどの通信グループに属するかを識別する。
　通信品質測定部１３４は、移動通信システムの内部での通信品質を、通信グループの単位で測定する。通信品質の一例は、遅延量である通信遅延量、および通信遅延量の変動量である揺らぎ量である。一例では、通信品質測定部１３４は、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａから送信されるＥｔｈｅｒｎｅｔパケットのデバイス側通信装置７１からネットワーク側通信装置７０までの５Ｇシステム１０内のパケット単位またはアプリケーション単位の通信遅延量および揺らぎ量を測定し、メモリ１１３に格納する。具体的には、通信品質測定部１３４は、移動通信システムの送信端となるネットワーク側通信装置７０からの出力時刻と、受信端となるデバイス側通信装置７１からの入力時刻との差分から、移動通信システムの内部での通信遅延量を測定する。通信品質測定部１３４は、測定した通信遅延量からパケットの揺らぎ量を計算し、通信遅延量および揺らぎ量を履歴情報として記憶部であるメモリ１１３に格納する。
　通信グループ単位測定部１３３は、通信品質測定部１３４において、グループ管理部１３１によってグループ化された移動機３０の単位で通信品質を測定する機能ブロックである。
　通信品質評価部１３５は、通信グループ毎に、通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、メモリ１１３に格納される履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が評価指標の許容範囲か否かを評価する。具体的には、通信品質評価部１３５は、メモリ１１３に格納された通信グループ毎の通信遅延量および揺らぎ量の履歴情報を取得し、グループ管理部１３１から設定された通信グループ単位で通信遅延量、および揺らぎ量の変動量の計算を行う。なお、通信品質評価部１３５は、評価指標として、各変動量が許容範囲かどうかを判定する通信品質超過閾値、および劣化状態を示す通信品質劣化予測閾値の２段階の評価閾値を用いる。通信品質評価部１３５は、履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が通信品質劣化予測閾値を超過した場合、ネットワーク側通信装置７０内、例えば通信品質更新部１３６、またはネットワーク側通信装置７０外の装置に通信品質劣化通知を送信する。
　通信品質更新部１３６は、通信品質評価部１３５から送信された通信グループの通信品質劣化通知に基づいて、許容範囲とＱоＳとの対応関係を示す優先度情報を参照し、通信グループに属する全ての移動機３０などの産業用機器のサービス通信品質の更新可否を判断する。通信品質更新部１３６は、サービス通信品質の変更が必要と判断した場合、通信グループに属する全ての産業用機器に対してＱｏＳの更新手順を開始する。なお、通信品質更新部１３６は、通信品質評価部１３５から通信品質劣化通知が送信されるのは履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が通信品質劣化予測閾値を超過した場合であることから、サービス通信品質の更新可否の判断については省略してもよい。すなわち、通信品質更新部１３６は、通信品質劣化通知に基づいて優先度情報を参照し、通信品質劣化後に許容される評価指標を選択し、通信グループに属する産業用機器に設定されるサービス通信品質であるＱｏＳを、選択した評価指標に対応するＱｏＳに更新してもよい。
　時刻同期機能部１３７は、ＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、およびＴＳＮプロトコルを用いて外部インタフェース１００ｂ経由で通信を行う。時刻同期機能部１３７は、ＳＹＮＣメッセージ受信時に時刻管理部１１４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し、入力時刻をＳＹＮＣメッセージに追加し、ＳＹＮＣメッセージを更新する。次に、時刻同期機能部１３７は、更新したＳＹＮＣメッセージを５Ｇデータ通信部１２０、および外部インタフェース１００ａを介して、基地局３１および移動機３０に送信する。更新したＳＹＮＣメッセージを受信したデバイス側通信装置７１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に加算し、ＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａに転送することでＴＳＮ機器との時刻同期を行う。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。
　時分割スケジューリング部１３８は、他のＴＳＮ機器であるＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０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機能を提供する。
　通信部１４０は、装置管理部１１０と、データ処理部１３０と、が外部インタフェース１００ｂを介してＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０と通信する機能を提供する。
　なお、デバイス側通信装置７１の構成は、ネットワーク側通信装置７０と相対する構成であり、５Ｇデータ通信部が移動機３０と接続され、通信部がＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ａと接続される構成を取る。
　次にネットワーク側通信装置７０が備える時分割スケジューリング部１３８の構成について説明する。各通信装置における時分割スケジューリング機能は同じであるため、ここではネットワーク側通信装置７０の構成を例に挙げて説明する。図６は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０が備える時分割スケジューリング部１３８の構成の一例を示す図である。時分割スケジューリング部１３８は、送信キュー２００ａ～２００ｈと、送信選択アルゴリズム２０１ａ～２０１ｈと、送信ゲート２０２ａ～２０２ｈと、送信選択機能部２１０と、ゲート制御リスト２２０と、を備える。
　送信キュー２００ａ～２００ｈは、５Ｇシステム１０から外部のＴＳＮ機器２１であるＴＳＮＢｒｉｄｇｅ２０、およびＥｎｄＳｔａｔｉｏｎ２１ｂ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。送信キュー２００ａ～２００ｈは、図７に記載される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７は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０の時分割スケジューリング部１３８が備える送信キュー２００ａ～２００ｈに設定されるトラフィッククラスを示すトラフィック情報２３０の一例を示す図である。トラフィック情報２３０において、送信キュー２００ａはトラフィッククラスＴＣ＃０に対応し、送信キュー２００ｂはトラフィッククラスＴＣ＃１に対応し、送信キュー２００ｃはトラフィッククラスＴＣ＃２に対応し、送信キュー２００ｄ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２００ｅはトラフィッククラスＴＣ＃４に対応し、送信キュー２００ｆはトラフィッククラスＴＣ＃５に対応し、送信キュー２００ｇはトラフィッククラスＴＣ＃６に対応し、送信キュー２００ｈはトラフィッククラスＴＣ＃７に対応している。図６および図７から、トラフィッククラスＴＣ＃０の送信キュー２００ａ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２００ｈの優先度が最も高くなる。図７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２０１ａ～２０１ｈは、対応する送信キュー２００ａ～２００ｈに格納されたデータの送信可否を判断する。
　送信ゲート２０２ａ～２０２ｈは、ゲート制御リスト２２０に規定された時間と、対応する送信選択アルゴリズム２０１ａ～２０１ｈによる送信キュー２００ａ～２００ｈ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２１０は、送信ゲート２０２ａ～２０２ｈを通過してきたデータを、外部装置に送信する。
　ゲート制御リスト２２０は、送信ゲート２０２ａ～２０２ｈのＯｐｅｎおよびＣｌｏｓｅｄが規定されたものである。図８は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０の時分割スケジューリング部１３８が備えるゲート制御リスト２２０の構成の一例を示す図である。ゲート制御リスト２２０は、図８に示すように、各時間２２１に対して各送信ゲート２０２ａ～２０２ｈの送信可能な時間帯であるＯｐｅｎ、または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２２２が登録される。
　図９は、本実施の形態に係る５Ｇシステム１０内における通信遅延量の測定結果の一例を示す図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は通信遅延量測定結果を示している。通信遅延量測定結果３００は、５Ｇシステム１０内を伝送する各パケットに付与される５Ｇシステム１０のＱｏＳ情報により識別される優先度情報と、各パケットに付与される移動機３０を識別するための識別番号を持つ。図９において、測定結果３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄは、同じ通信グループに属する移動機３０のパケットを示す。通信品質評価部１３５は、メモリ１１３に記憶される履歴情報を用いて、通信遅延量測定結果３００を生成する。
　図１０は、本実施の形態に係る通信品質評価部１３５による５Ｇシステム１０での通信遅延量の測定結果を評価する方法の一例を示す第１の図である。図１１は、本実施の形態に係る通信品質評価部１３５による５Ｇシステム１０での通信遅延量の測定結果を評価する方法の一例を示す第２の図である。図１０に示すように、通信品質評価部１３５は、測定区間３１０を評価時間の単位として通信遅延量の評価を行う。通信遅延量の評価指標として、サービス通信品質は満足するが今後通信品質劣化となる可能性が高いと判断する通信品質劣化予測閾値３１１と、サービス通信品質を満足できないことを判断する通信品質超過閾値３１２を定義する。通信品質評価部１３５は、通信遅延量の測定結果を評価する際、図１０ではパケット受信毎に測定した通信遅延量の測定結果を用いているが、測定区間３１０内で連続して受信するパケットの通信遅延量の平均値、移動平均、中央値などを用いてもよい。通信品質評価部１３５における通信遅延量の測定結果の使用方法は、これらに限定されない。
　図１１は、移動機＃４の通信品質の変化を示している。通信品質評価部１３５は、通信遅延量の測定結果３１５ａにおいて通信品質劣化予測閾値３１１を超過していることを検出すると、通信グループ内の通信品質劣化を判断するため通信グループ更新時間３１３の区間で連続して通信品質劣化予測閾値３１１を超過した状態を継続するか評価を実施する。通信品質評価部１３５は、通信品質劣化時間３１４が、測定結果３１５ａから測定結果３１５ｂまでの通信グループ更新時間３１３を超過し、通信品質劣化状態にあると判断すると、通信品質更新部１３６に対して通信グループ内のＱｏＳ、すなわちサービス通信品質の更新を要求する。図１２は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０のメモリ１１３に格納される通信グループ毎のＱｏＳに基づく評価指標５００の一例を示す図である。図１２の評価指標５００は、通信グループ５０１毎の、通信品質超過閾値５０２、通信品質劣化予測閾値５０３、およびサービス通信品質固定遅延５０４を示すものである。図１３は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０において通信品質の許容範囲とＱｏＳとの対応関係を示す優先度情報６００の一例を示す図である。図１３の優先度情報６００は、各ＱｏＳ、すなわち各サービス通信品質の優先度６０１毎の、通信品質超過閾値６０２、通信品質劣化予測閾値６０３、およびサービス通信品質固定遅延６０４を示すものである。優先度情報６００については、メモリ１１３に格納され、通信品質評価部１３５および通信品質更新部１３６が参照できる形態でもよいし、通信品質評価部１３５および通信品質更新部１３６が保持する形態でもよい。
　通信品質更新部１３６は、通信品質評価部１３５から要求された通信グループのＱｏＳの更新を行う場合、次に優先度の高いＱｏＳに対応する評価指標を当該通信グループの評価指標として更新を行う。通信品質更新部１３６は、現在のＱｏＳ、すなわちサービス通信品質が優先度１であった通信グループに対して通信品質評価部１３５から通信品質劣化通知が送信された場合、当該グループのサービス通信品質を、優先度２のサービス通信品質にするように更新を行う。
　図１４は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０において通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順を示す第１の図である。図１４は、ネットワーク側通信装置７０の通信品質更新部１３６が、コア装置３２を介して通信グループに属する全てのデバイス側通信装置７１のサービス通信品質、すなわちＱｏＳ情報を一括で更新する例を示している。図１４で示される手順では、通信品質更新部１３６は、各デバイス側通信装置７１において通信グループとしてＰＤＵセッションのＱｏＳ情報が更新されることを認識するため、ＰＤＵ　Ｓｅｓｓｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　ＩＤを付与する。
　具体的には、図１４において、ネットワーク側通信装置７０の通信品質測定部１３４は、通信グループ毎に通信品質を監視する（ステップＳ１０１）。通信品質測定部１３４は、通信グループ毎の通信遅延量および揺らぎ量を履歴情報としてメモリ１１３に格納する。通信品質評価部１３５は、メモリ１１３から履歴情報を取得し、通信品質の測定結果の変動量が許容範囲となるか評価を行う。通信品質評価部１３５は、通信品質の劣化を検出した場合（ステップＳ１０２）、通信品質更新部１３６に通知する。通信品質更新部１３６は、該当する通信グループ内で使用される識別子の情報を取得し（ステップＳ１０３）、通信グループに属する全ての移動機３０に対してＱｏＳの更新手順を開始する。通信品質更新部１３６は、移動機＃１に対してＰＤＵセッション変更要求を行い（ステップＳ１０４）、移動機＃１からＰＤＵセッション変更応答を取得する（ステップＳ１０５）。同様に、通信品質更新部１３６は、移動機＃２に対してＰＤＵセッション変更要求を行い（ステップＳ１０６）、移動機＃２からＰＤＵセッション変更応答を取得する（ステップＳ１０７）。
　図１５は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０において通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順を示す第２の図である。図１５は、ネットワーク側通信装置７０の通信品質更新部１３６が、ネットワーク側インタフェース変換装置５２を介して外部のＴＳＮコントローラにサービス通信品質変化通知を送信し、各機器に対してサービス通信品質の更新設定を行うことで、デバイス側通信装置７１から５Ｇシステム１０内のＰＤＵセッションのＱｏＳ情報を更新する例を示している。ＴＳＮコントローラは、例えば、前述のＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置である。
　具体的には、図１５において、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの動作は、図１４のステップＳ１０１からステップＳ１０３までの動作と同じである。通信品質更新部１３６は、ＴＳＮコントローラに対してサービス通信品質変化通知を送信する（ステップＳ２０１）。ＴＳＮコントローラは、移動機＃１にサービス通信品質の更新設定を行う（ステップＳ２０２）。移動機＃１は、ネットワーク側通信装置７０にＰＤＵセッション変更要求を行う（ステップＳ２０３）。ネットワーク側通信装置７０の通信品質更新部１３６は、移動機＃１に対してＰＤＵセッション変更を行い（ステップＳ２０４）、移動機＃１からＰＤＵセッション変更応答を取得する（ステップＳ２０５）。同様に、ＴＳＮコントローラは、移動機＃２にサービス通信品質の更新設定を行う（ステップＳ２０６）。移動機＃２は、ネットワーク側通信装置７０にＰＤＵセッション変更要求を行う（ステップＳ２０７）。ネットワーク側通信装置７０の通信品質更新部１３６は、移動機＃２に対してＰＤＵセッション変更を行い（ステップＳ２０８）、移動機＃２からＰＤＵセッション変更応答を取得する（ステップＳ２０９）。
　なお、図１４および図１５で説明した通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順において、本実施の形態ではＰＤＵ　Ｓｅｓｓｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　ＩＤを例として用いたが、これに限定されない。通信グループ単位でサービス通信品質を更新する手順については、移動機３０ごとに異なるＰＤＵ　Ｓｅｓｓｉｏｎ　ＩＤ、およびＱｏＳ情報の割り当てを行い、ネットワーク側通信装置７０内で管理するＰＤＵ　Ｓｅｓｓｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　ＩＤ、およびＧｒｏｕｐ　ＱｏＳに関連付けることでも同様の効果を得ることができる。すなわち、インタフェースの情報要素観点では、移動機３０ごとに個別に情報が管理されていても、装置実装上の内部情報でグループを管理し、管理されているグループに対応付けることでも同様の効果を得ることができる。
　本実施の形態では、５Ｇシステム１０外のコントローラとしてＴＳＮコントローラを使用しているが、ＦＡ機器を管理するコントローラなどを使用してもよい。通信品質更新部１３６は、図１４または図１５の動作において、移動機３０、すなわち産業用機器の識別子を用いることで、通信グループに属する産業用機器に設定されるＱｏＳを連続的に、または同時に更新することができる。
　図１６は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０において通信グループごとに通信品質測定を行うための通信グループ識別部１３２と通信品質測定部１３４との関係を示す図である。通信グループ識別部１３２は、メモリ１１３に格納される通信グループ情報に対応したフィルタ７００ａ～７００ｎを備える。なお、以下では、個々のフィルタ７００ａ～７００ｎを区別する必要がない場合には、フィルタ７００と表記する。フィルタ７００は、５Ｇデータ通信部１２０から受信したパケットの識別情報から、事前に登録された通信グループを判定する。フィルタ７００は、５Ｇデータ通信部１２０から受信したパケットが通信グループ１と判定した場合、通信品質測定部１３４の通信グループ１の通信グループ単位測定部１３３に転送する。なお、フィルタ７００は、受信したパケットが特定の通信グループに属するものではないと判定した場合、通信グループに属さない移動機３０ごとの通信として取り扱う。このように、通信グループ識別部１３２は、通信グループを識別するフィルタ７００によって、通信品質測定部１３４の対応する通信グループ単位測定部１３３にパケットを転送する。各通信グループ単位測定部１３３は、当該通信グループにおける５Ｇシステム１０の論理的なＴＳＮＢｒｉｄｇｅ内に固定の遅延時間を定義するためのサービス通信品質固定遅延７０１を持ち、移動機３０ごとに受信したパケットの通信遅延量の測定結果７０２ａ～７０２ｎ、およびサービス通信品質固定遅延７０１から許容マージン７０３ａ～７０３ｎを計算する。そのため、図１０で示す通信品質超過閾値３１２、およびサービス通信品質固定遅延７０１は同じ設定を用いてもよい。
　なお、本実施の形態における説明は簡略化のため、ネットワーク側通信装置７０を中心に記載したが、デバイス側通信装置７１においても同様である。また、デバイス側通信装置７１においては、ネットワーク側通信装置７０から送信されるパケットの処理は同一の電波環境を利用するケースが多く、本実施の形態の技術は、他の移動機３０に接続するデバイス側通信装置７１からネットワーク側通信装置７０経由でデバイス側通信装置７１に転送されるパケットの処理に効果が期待できる。
　つづいて、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０のハードウェア構成について説明する。ネットワーク側通信装置７０において、外部インタフェース１００ａ，１００ｂは外部インタフェースである。装置管理部１１０、５Ｇデータ通信部１２０、データ処理部１３０および通信部１４０は処理回路により実現される。処理回路は、プログラムを格納するメモリ、およびメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよいし、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１７は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０が備える処理回路をプロセッサ９１およびメモリ９２で実現する場合の処理回路９０の構成の一例を示す図である。図１７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、ネットワーク側通信装置７０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ネットワーク側通信装置７０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、グループ管理部１３１が、移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理する第１のステップと、通信品質測定部１３４が、移動通信システムの内部での通信品質を、通信グループの単位で測定する第２のステップと、メモリ１１３が、通信品質測定部１３４で測定された通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶する第３のステップと、通信品質評価部１３５が、通信グループ毎に、通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が評価指標の許容範囲か否かを評価し、許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信する第４のステップと、通信品質更新部１３６が、通信品質劣化通知に基づいて許容範囲とサービス通信品質との対応関係を示す優先度情報を参照し、通信品質劣化後に許容される評価指標を選択し、通信グループに属する産業用機器に設定されるサービス通信品質を、選択した評価指標に対応するサービス通信品質に更新する第５のステップと、をネットワーク側通信装置７０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１８は、本実施の形態に係るネットワーク側通信装置７０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の構成の一例を示す図である。図１８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９３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９３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。
　以上では、ネットワーク側通信装置７０のハードウェア構成について説明したが、デバイス側通信装置７１のハードウェア構成も同様である。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、ネットワーク側通信装置７０およびデバイス側通信装置７１は、データの通信遅延量および揺らぎ量の測定および評価を行い、連動して稼働する産業用機器のグループ内で異なる電波環境に起因して発生する通信品質の不均一性を、連動して稼働する産業用機器グループ内で通信遅延量および揺らぎ量を許容可能な範囲に調整する制御を行うこととした。これにより、ネットワーク側通信装置７０およびデバイス側通信装置７１は、電波環境の異なる多数の通信回線で構成される移動無線通信ネットワークにおいて、連動して稼働する産業機器間の予測しない制御時刻のばらつきを、改善することができる。ネットワーク側通信装置７０およびデバイス側通信装置７１は、産業用プロトコルを用いる移動無線通信ネットワーク１において、異なる電波環境に起因して発生するサービス通信品質の不均一性を、連動して稼働する産業用機器グループの中で低減することができる。
　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　移動機、３１　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、７０　ネットワーク側通信装置、７１　デバイス側通信装置、１００ａ，１００ｂ　外部インタフェース、１１０　装置管理部、１１１　管理インタフェース部、１１２　電源部、１１３　メモリ、１１４　時刻管理部、１１５　装置管理機能部、１２０　５Ｇデータ通信部、１３０　データ処理部、１３１　グループ管理部、１３２　通信グループ識別部、１３３　通信グループ単位測定部、１３４　通信品質測定部、１３５　通信品質評価部、１３６　通信品質更新部、１３７　時刻同期機能部、１３８　時分割スケジューリング部、１４０　通信部、２００ａ～２００ｈ　送信キュー、２０１ａ～２０１ｈ　送信選択アルゴリズム、２０２ａ～２０２ｈ　送信ゲート、２１０　送信選択機能部、２２０　ゲート制御リスト、７００ａ～７００ｎ　フィルタ。

Claims (6)

  1. 　産業用プロトコルを用いる移動通信システムが備える通信装置であって、
    　前記移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理するグループ管理部と、
    　前記移動通信システムの内部での通信品質を、前記通信グループの単位で測定する通信品質測定部と、
    　前記通信品質測定部で測定された前記通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶する記憶部と、
    　通信グループ毎に、前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、前記履歴情報から得られる前記通信品質の測定結果の変動量が前記評価指標の許容範囲か否かを評価し、前記許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信する通信品質評価部と、
    　前記通信品質劣化通知に基づいて、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新する通信品質更新部と、
    　を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 　前記通信品質更新部は、前記通信品質劣化通知に基づいて前記許容範囲と前記サービス通信品質との対応関係を示す優先度情報を参照し、通信品質劣化後に許容される前記評価指標を選択し、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定される前記サービス通信品質を、選択した前記評価指標に対応する前記サービス通信品質に更新する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記通信品質更新部は、前記産業用機器の識別子を用いて、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定される前記サービス通信品質を同時に更新する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
  4. 　産業用プロトコルを用いる移動通信システムが備える通信装置を制御するための制御回路であって、
    　前記移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理、
    　前記移動通信システムの内部での通信品質を、前記通信グループの単位で測定、
    　測定された前記通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶、
    　通信グループ毎に、前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、前記履歴情報から得られる前記通信品質の測定結果の変動量が前記評価指標の許容範囲か否かを評価し、前記許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信、
    　前記通信品質劣化通知に基づいて、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新、
    　を前記通信装置に実行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用いる移動通信システムが備える通信装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　前記移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理、
    　前記移動通信システムの内部での通信品質を、前記通信グループの単位で測定、
    　測定された前記通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶、
    　通信グループ毎に、前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、前記履歴情報から得られる前記通信品質の測定結果の変動量が前記評価指標の許容範囲か否かを評価し、前記許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信、
    　前記通信品質劣化通知に基づいて、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新、
    　を前記通信装置に実行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用いる移動通信システムが備える通信装置の通信品質監視方法であって、
    　グループ管理部が、前記移動通信システムの内部で連動して稼働する産業用機器が属する通信グループを管理する第１のステップと、
    　通信品質測定部が、前記移動通信システムの内部での通信品質を、前記通信グループの単位で測定する第２のステップと、
    　記憶部が、前記通信品質測定部で測定された前記通信品質の測定結果を含む履歴情報を記憶する第３のステップと、
    　通信品質評価部が、通信グループ毎に、前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲が規定された評価指標に基づいて、前記履歴情報から得られる前記通信品質の測定結果の変動量が前記評価指標の許容範囲か否かを評価し、前記許容範囲を超過した場合に通信品質劣化通知を送信する第４のステップと、
    　通信品質更新部が、前記通信品質劣化通知に基づいて、前記通信グループに属する前記産業用機器に設定されるサービス通信品質を更新する第５のステップと、
    　を含むことを特徴とする通信品質監視方法。
PCT/JP2021/007928 2021-03-02 2021-03-02 通信装置、制御回路、記憶媒体および通信品質監視方法 WO2022185407A1 (ja)

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