WO2024252669A1 - 移動局、時刻同期制御装置、連携動作制御装置、通信システム、同期制御方法、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

移動局、時刻同期制御装置、連携動作制御装置、通信システム、同期制御方法、制御回路および記憶媒体 Download PDF

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    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices

Definitions

  • This disclosure relates to a mobile station, a time synchronization control device, a cooperative operation control device, a communication system, a synchronization control method, a control circuit, and a storage medium that constitute a communication system that performs time-synchronized communication.
  • TSC Time Sensitive Communication
  • 5GS Fifth Generation System
  • 3GPP registered trademark
  • Patent Document 1 discloses technology for a TSC network that is composed of a core device, a base station that is a wireless access device, a mobile station that is a terminal device, a TSN translator, etc.
  • Figure 2 of Patent Document 1 shows a configuration in which an End Station, which is a network component device on a TSN working domain outside the core device, and an End Station connected to a terminal device are connected via 5GS, and time-synchronized communication is performed between the two devices.
  • 5GS When connecting synchronously operating end stations using 5GS and other wired networks, 5GS, which provides time synchronization services, operates as a virtual TSN bridge from the end station's perspective.
  • the virtual TSN bridge provided by 5GS is expected to keep delay times constant by providing a buffer in which TSN translators can store data signals.
  • the scheduler function unit in a base station belonging to 5GS allocates the radio resources required for information transmission so that the propagation delay between the nodes that make up the virtual TSN is as constant as possible.
  • terminal-to-terminal communication As one of the functions of a mobile communication system, the function for terminal devices to communicate directly with each other without going through a base station (hereinafter, sometimes referred to as terminal-to-terminal communication) has been standardized by 3GPP, and it is possible to apply this function to the above-mentioned synchronous operation. In other words, there may be cases where a section in which terminal devices communicate directly with each other is included in the path for transmitting information for realizing synchronous operation to multiple end stations that operate synchronously.
  • the allocation of radio resources used in terminal-to-terminal communication is usually performed between terminal devices, and the scheduler function unit in the base station is not involved. For this reason, it is difficult for the scheduler function unit in the base station to control the propagation delay between nodes that make up the virtual TSN so that it is as constant as possible.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a mobile station capable of achieving synchronous control of multiple devices connected via a network that includes a section in which terminal devices communicate directly with each other.
  • the present disclosure provides a network including a plurality of mobile stations capable of terminal-to-terminal communication and realizing time-synchronized communication, characterized in that the mobile station operates as a master mobile station that transmits, by terminal-to-terminal communication, control information generated by a cooperative operation control device that controls a controlled device taking into account a transmission delay time in an information transmission path between the controlled device and the mobile station, and includes a scheduler unit that determines and changes radio resources to be used in terminal-to-terminal communication with a remote mobile station that is a mobile station to which the controlled device to which the control information is to be transmitted is connected, and a time synchronization unit that checks whether the time position of the radio resource has changed when the scheduler unit changes the radio resource, and, if the time position has changed, notifies a time synchronization control unit that calculates the transmission delay time of the amount of change in the time position.
  • the mobile station disclosed herein has the effect of realizing synchronous control of multiple devices connected via a network that includes a section in which terminal devices communicate directly with each other.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a use case of a communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a network configuration assumed in a first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication system according to a first embodiment;
  • FIG. 1 shows an example of a frame format used when a mobile station performs terminal-to-terminal communication in 5GS.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a transmission operation of control information in a communication system according to a first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram showing a first operation example of a communication system according to a first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram showing a second operation example of the communication system according to the first embodiment; 1 is a flowchart showing an example of an operation of the communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a processing circuit for implementing a mobile station constituting a communication system according to a first embodiment, in the case where the processing circuit is implemented by a processor and a memory;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a processing circuit for implementing a mobile station constituting a communication system according to a first embodiment, in the case where the processing circuit is configured with dedicated hardware;
  • FIG. 1 shows a configuration example of a communication system according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a transmission operation of sensor information in a communication system according to a second embodiment.
  • Embodiment 1 First, as a comparative example, a method for achieving synchronous control via a network that does not include a section in which terminal devices communicate directly with each other will be described.
  • the scheduler function unit in the base station allocates radio resources so that the propagation delay between nodes is as constant as possible.
  • the propagation delay does not match, such as the arrival timing of the information packet from the end station and the allocation timing of the radio resources not matching.
  • a mechanism for adjusting the timing error has also been introduced.
  • TSCAI Time Sensitive Communication Assistance Information
  • Table 5GS 3GPP TS23.501 V17.2.0 (2021-09)
  • TSCAI Time Sensitive Communication Assistance Information
  • the period of the information packet transmitted by the end station and the arrival timing at the 5GS are specified by TSCAI, thereby shortening the transmission delay time.
  • Some of the information in TSCAI is passed from the AMF (Access and Mobility Management Function), which is part of the core function, to the (R)AN and UE (User Equipment), and is used for scheduling wireless transmission.
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • R User Equipment
  • An example of using TSCAI for (R)AN scheduling is also disclosed in paragraph 0058 of the aforementioned Patent Document 1.
  • the UE is also called a terminal device or a mobile station.
  • the aforementioned method of shortening delay time using TSCAI presupposes the existence of a 5GS core function unit, and therefore cannot be applied to systems that include sections where terminal devices communicate directly with each other. Therefore, it is desirable to realize a method that does not require a 5GS core function unit.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a use case of the communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows an example of a cooperative transport device that transports one piece of luggage 150 using multiple driving devices.
  • each end station under four UEs is connected to a motor that constitutes the driving device, and controls the moving speed and direction.
  • the speed and direction must be precisely matched among the four driving devices, and communication with lower latency is required.
  • the wiring is replaced with a wireless line.
  • the wireless line that replaces the wiring is realized by terminal-to-terminal communication.
  • FIG 3 is a diagram showing an example of the network configuration assumed in the first embodiment.
  • the network assumed in this embodiment is composed of multiple UEs and direct communication paths between the UEs, which are the sections where terminal-to-terminal communication is performed.
  • This network is called a local UE-to-UE wireless TSC network.
  • one of the UEs becomes the master mobile station (Master UE) and transmits control information to the controlled devices (sometimes called controlled devices) 301-303, 311-313, 321-323 under its own station and other remote mobile stations (Remote UE), thereby realizing the desired operation in the entire TSC network.
  • the link for terminal-to-terminal communication is called SideLink (SL).
  • SL SideLink
  • the double-headed arrow labeled "SL" indicates the link for terminal-to-terminal communication.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a communication system 100 according to the first embodiment. Note that in FIG. 4, a mobile station is written as "UE.” This also applies to the drawings used in the following explanation.
  • the communication system 100 includes one master mobile station 13 and multiple remote mobile stations 23 (remote mobile stations 23-1 and 23-2 are shown in FIG. 4).
  • the network consisting of the master mobile station 13 and the multiple remote mobile stations 23 realizes time-synchronized communication.
  • the master mobile station 13 and the remote mobile station 23 have terminal-to-terminal communication functions and can communicate directly with other mobile stations without going through a base station.
  • the master mobile station 13 communicates directly with each of the remote mobile stations 23-1 and 23-2.
  • the master mobile station 13 is connected to an application control unit 10 via a DS-TT (Device Side Tsn Translator) 12, which controls applications to be realized by a time synchronization network, which is a network formed by the master mobile station 13 and the remote mobile stations 23-1 and 23-2.
  • DS-TT is specified in the above-mentioned document "3GPP TS23.501 V17.2.0 (2021-09)" and performs processing to realize the time synchronization function.
  • a controlled device 15 that can be controlled without going through a wireless line is connected to the application control unit 10.
  • the master mobile station 13 comprises a time synchronization unit 131 that controls the TSC function as a mobile station, a scheduler unit 132 that determines the radio resources to be used in terminal-to-terminal communication, and a radio function unit 133 that performs transmission and reception processing of radio signals.
  • a grand master clock (GM) 14 that provides the reference clock of this time synchronization network is also connected to the master mobile station 13. Note that the reference clock does not necessarily have to be an independent functional block, and time information reproduced by a GPS receiver or time information generated by an oscillator built into the mobile station may be used.
  • a time synchronization control unit 11 is provided between the master mobile station 13 and the application control unit 10, which controls the TSC function of the entire system including the master mobile station 13 and the multiple remote mobile stations 23.
  • the remote mobile stations 23-1 and 23-2 have the same configuration as the master mobile station 13, but in FIG. 4, corresponding components are denoted with different reference numerals.
  • the remote mobile stations 23-1 and 23-2 each include a time synchronization unit 231 having the same function as the time synchronization unit 131 of the master mobile station 13, a scheduler unit 232 having the same function as the scheduler unit 132 of the master mobile station 13, and a wireless function unit 233 having the same function as the wireless function unit 133 of the master mobile station 13.
  • the remote mobile station 23 is connected to the controlled device 25 via a DS-TT 22 that performs the same processing as the DS-TT 12 described above.
  • the wireless interface on SL is called PC5.
  • the application control unit 10 and the time synchronization control unit 11 are provided, for example, in a control device that controls the operation of the controlled devices 15 and 25.
  • FIG. 4 shows an example in which no controlled device is connected to the master mobile station 13
  • a configuration in which a controlled device is connected to the master mobile station 13 may also be used, as in the example shown in FIG. 3.
  • the application control unit 10 generates control information for operating a desired application.
  • the cooperative transport device shown in FIG. 2 is taken up.
  • the application control unit 10 generates control information such as speed, direction, and torque for the controlled device 15 under its control and the controlled device 25 under each of the multiple remote mobile stations 23.
  • This control information can be expressed in various ways, and for example, it is possible to notify the angle information of each motor at a specific time, and the content of the control information is not limited.
  • the purpose is to fix the delay time of the control information, which is the time required for the control information to arrive at the controlled devices 15 and 25 after the application control unit 10 outputs the control information.
  • the application control unit 10 generates and outputs the control information taking into account the delay time of the control information.
  • a specific communication session is set, wireless resources are allocated, and the control information is transmitted.
  • Figure 5 shows an example of a frame format used by mobile stations when performing terminal-to-terminal communication in 5GS.
  • a portion of the UL (UpLink) resources reserved for transmission from a mobile station to a base station in communication between the mobile station and the base station is allocated to the SL.
  • the resources that can be allocated to the SL are an area designated by a time and frequency range called the SL Resource Pool. This area can be arranged quite discretely in terms of time.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the control information transmission operation in the communication system 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows an example of transmitting control information from the application control unit 10 to a controlled device 25 under a remote mobile station 23 with a control period of 5 ms.
  • the vertically long rectangles in the upper row indicate resources for wireless communication.
  • "U” indicates a UL resource
  • "D” indicates a DL (DownLink) resource.
  • ⁇ indicates that the resource is allocated for terminal-to-terminal communication.
  • the scheduler unit 132 of the master mobile station 13 continuously secures radio resources at 5 ms intervals as shown in FIG. 6. Specifically, the application control unit 10 issues an information transmission request at 5 ms intervals to the time synchronization control unit 11, and the time synchronization control unit 11 instructs the time synchronization unit 131 of the master mobile station 13 to secure resources at 5 ms intervals for terminal-to-terminal communication with the remote mobile station 23.
  • the time synchronization unit 131 takes into consideration conflicts with communication resources used in other sessions and instructs the scheduler unit 132 to secure appropriate resources.
  • the master DS-TT corresponds to the DS-TT 12 shown in FIG. 4
  • the remote DS-TT corresponds to the DS-TT 22 shown in FIG. 4.
  • the application control unit 10 In the case of the transmission operation of the control information shown in FIG. 6, the application control unit 10 generates the control information at time Ts and transmits the control information to the controlled device 25 via the master DS-TT (DS-TT12), the master UE (master mobile station 13), the remote UE (remote mobile station 23), and the remote DS-TT (DS-TT22).
  • the time Ts is assumed to be a relative time from the head timing of the 5GS radio frame, or a relative time from any timing corresponding to the 5GS radio frame, but it may be an absolute time outside of 5GS such as Universal Time. If the transmission delay time in 5GS is Td 1 , the application control unit generates and transmits the control information of the controlled device 25 at time Ts+Td 1 at time Ts.
  • the next information transmission timing is Ts+5 ms. Since the transmission delay time Td 1 in 5GS differs for each session, the application control unit 10 generates and transmits the control information at different timing for each session.
  • the application control unit 10 When a plurality of controlled devices 25 exist under one remote mobile station 23, a plurality of sessions may be established between the master mobile station 13 and the remote mobile station 23. In this case, even if the controlled devices 25 are under the same remote mobile station 23, the control information is generated and transmitted at different timings for each controlled device 25.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first operation example of the communication system 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a transmission operation of control information when resource reselection is performed in terminal-to-terminal communication.
  • FIG. 7 shows an operation example when a slot of a different timing than before is reserved in resource reselection, specifically, an operation example when the position of the reserved radio resource is shifted 2 slots behind.
  • the timing of the radio resource reserved for the control information transmission is delayed by 1 ms relative to the transmission timing of the application control.
  • the delay time fluctuation is absorbed to some extent by the buffering of DS-TT22, but when the buffer amount is reduced to reduce the delay, the transmission delay time in 5GS is changed from Td 1 to Td 2 . This will lead to inconsistencies in the control information.
  • a process for preventing such a problem from occurring is performed in the communication system 100 according to the present embodiment.
  • the time synchronization unit 131 detects a change in the time position of the radio resource due to resource reselection, and notifies the time synchronization control unit 11 of the difference, i.e., the amount of change, for example, as a BAT (Burst Arrival Time) offset.
  • the calculation of the transmission delay time Td 2 may be performed by the time synchronization unit 131. In this case, the new transmission delay time Td 2 is notified to the time synchronization control unit 11 from the time synchronization unit 131 together with the BAT offset.
  • the application control unit 10 When the application control unit 10 receives information from the time synchronization control unit 11 that has calculated the new transmission delay time Td2 within 5GS, the application control unit 10 implements one of the following two types of countermeasures.
  • the first countermeasure is to change the assumed transmission delay time in 5GS.
  • this countermeasure is implemented. Specifically, when the time synchronization control unit 11 notifies the application control unit 10 of the BAT offset and the transmission delay time Td2 , the application control unit 10 changes the transmission delay time in communication with the controlled device 25 under the remote mobile station 23 to Td2 . That is, the application control unit 10 changes the transmission delay time to the controlled device 25 used when generating control information for the controlled device 25. After this, the application control unit 10 generates control information at the time Ts+ Td2 and continues to control the system.
  • the second solution is to change Ts, which is the timing at which control information is transmitted from the application control unit 10 to the DS-TT 12. Naturally, it is desirable for the transmission delay time from the application control unit 10 to the controlled device 25 to be short. This second solution is explained using Figure 8.
  • FIG. 8 is a diagram showing a second operation example of the communication system 100 according to the first embodiment. Like FIG. 7, FIG. 8 shows the operation of transmitting control information when resource reselection is performed in terminal-to-terminal communication. Like FIG. 7, FIG. 8 shows an example in which the position of the radio resource secured in resource reselection is shifted two slots back from the previous position.
  • All of the functional units that make up the system including the application control unit 10 and the time synchronization control unit 11, receive clock information synchronized with the GM 14 and are time-synchronized. This does not necessarily mean that they are driven by the same clock, and time synchronization can be achieved by managing and correcting the frequency difference between the local clock and the GM clock.
  • Clock information is distributed using PTP (Precision Time Protocol), ASTI (Access Stratum Timing Distribution System), etc.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the communication system 100 according to the first embodiment.
  • the flowchart in FIG. 9 shows the operation when resource reselection is performed in terminal-to-terminal communication.
  • the scheduler unit 132 of the master mobile station 13 executes resource reselection (step S11).
  • the time synchronization unit 131 checks whether or not the slot position has changed, that is, whether or not the time position of the radio resource has changed as a result of the execution of resource reselection (step S12). If the slot position has not changed (step S12: No), the operation ends. If the slot position has changed (step S12: Yes), the application control unit 10 adjusts the transmission timing of the control information (step S13). In this step S13, the transmission timing is adjusted using the method of changing the transmission delay time Td assumed in 5GS (the method shown in FIG. 7) or the method of changing the BAT (the method shown in FIG. 8) described above.
  • the master mobile station 13 when the master mobile station 13 performs resource reselection for terminal-to-terminal communication, it checks whether the slot position has changed, and if there has been a change, it changes the transmission delay time expected within 5GS or the BAT. This makes it possible to realize synchronous control of multiple controlled devices even if the slot position has changed due to resource reselection for terminal-to-terminal communication in a network having a configuration including a section in which terminal-to-terminal communication is applied.
  • the application control unit 10 and the time synchronization control unit 11 may be provided in a single device that controls multiple controlled devices using time-synchronized communication, or may be provided in different devices.
  • the application control unit 10 may be provided in a cooperative operation control device, and the time synchronization control unit 11 may be provided in a time synchronization control device.
  • the time synchronization unit 131 of the master mobile station 13 may be configured to have the functions of the time synchronization control unit 11, that is, the time synchronization unit 131 may also operate as the time synchronization control unit 11.
  • the wireless function unit 133 of the master mobile station 13 and the wireless function units 233 of the remote mobile stations 23-1 and 23-2 are realized by, for example, a transceiver.
  • the time synchronization unit 131 and scheduler unit 132 of the master mobile station 13 and the time synchronization unit 231 and scheduler unit 232 of the remote mobile stations 23-1 and 23-2 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory that executes a program stored in a memory, or may be dedicated hardware.
  • the processing circuit is also called a control circuit.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a processing circuit 90 in which a processing circuit for implementing a mobile station (master mobile station 13, remote mobile stations 23-1, 23-2) constituting the communication system 100 according to the first embodiment is implemented by a processor 91 and a memory 92.
  • the processing circuit 90 shown in FIG. 10 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.
  • the software or firmware is written as a program and stored in the memory 92.
  • each function is implemented 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 that will result in the processing of the mobile station constituting the communication system 100.
  • This program can also be said to be a program for causing the mobile station to execute each function implemented by the processing circuit 90.
  • This program may be provided by a storage medium in which the program is stored, or by other means such as a communication medium.
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 92 is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), or an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM).
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a processing circuit 93 in the case where the processing circuit that realizes the mobile station constituting the communication system 100 according to the first embodiment is configured with dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 11 corresponds to, 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.
  • the processing circuit may be partially realized with dedicated hardware and partially realized with software or firmware. In this way, the processing circuit can realize each of the above-mentioned functions by dedicated hardware, software, firmware, or a combination of these.
  • Embodiment 2 In a control application such as that shown in Fig. 2, it is generally necessary not only to send control information one-way, but also to obtain the state of the controlled device by a sensor and feed it back to the control device. Therefore, in this embodiment, a communication system that realizes feedback from the controlled device is disclosed.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of a communication system 100a according to the second embodiment.
  • components common to the communication system 100 according to the first embodiment shown in FIG. 4 are given the same reference numerals as in the communication system 100. Explanations of components given the same reference numerals as in the communication system 100 are omitted.
  • the communication system 100a includes a master mobile station 13 and multiple remote mobile stations 23a (remote mobile stations 23a-1 and 23a-2 are shown in FIG. 12).
  • the remote mobile station 23a includes a time synchronization unit 231a, a scheduler unit 232, and a wireless function unit 233.
  • the communication system 100a also includes an application control unit 10a and a time synchronization control unit 11a.
  • Each controlled device 25 is equipped with a sensor 26.
  • the sensor information output by the sensor 26 is transmitted to the application control unit 10a via the DS-TT 22, the remote mobile station 23a, the master mobile station 13, and the DS-TT 12.
  • the operation of transmitting control information from the master mobile station 13 to the remote mobile station 23a in the communication system 100a is the same as that in the communication system 100 according to the first embodiment, and therefore will not be described.
  • the sensor 26 is responsible for measuring the state of the controlled device 25 and notifying the application control unit 10a. If the sensor 26 is a high-performance sensor, it creates sensor information by adding a timestamp of the measurement time to the measurement information and transmits this sensor information. In this case, the application control unit 10a can adjust the processing timing, etc. based on the timestamp included in the sensor information. On the other hand, in conventional sensors, all information transmission paths are connected by wire, and many of them are processed under the assumption of a fixed delay time. In addition, due to the transmission format, there are also cases where a new timestamp cannot be added.
  • a communication system 100a that does not require a timestamp that is, a communication system 100a that makes it possible to use information transmitted from the sensor 26 to the application control unit 10a without using a timestamp for synchronous control of the controlled device 25, will be described.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a sensor information transmission operation in the communication system 100a according to the second embodiment.
  • FIG. 13 shows an example of the timing when information is transmitted from the sensor 26 to the application control unit 10a. It is assumed that the sensor 26 generates information every 5 ms.
  • sensor information occurs at a relative time Ts from some reference timing of the radio frame, and the information is transmitted to the application control unit 10a via the DS-TT 22, the remote mobile station 23a, the master mobile station 13, and the DS-TT 12.
  • the arrival time of the sensor information at the application control unit 10a is the time obtained by adding the assumed transmission delay time in 5GS to the relative time Ts of the sensor information.
  • the application control unit 10a can recognize that the received sensor information is from the time Ts based on the information on the transmission delay time Td 4 provided by the time synchronization control unit 11a.
  • the time synchronization unit 231a detects the shift in the slot position, and the difference is notified to the time synchronization control unit 11a as, for example, a BAT offset.
  • the calculation of the transmission delay time Td5 may be performed by the time synchronization unit 231a. In this case, the new transmission delay time Td5 is notified to the time synchronization control unit 11a together with the BAT offset.
  • the application control unit 10a In general, it is desirable for the sensor information obtained by the application control unit 10a to be as new as possible. In other words, it is desirable to change the generation timing of the sensor information and minimize the BAT offset. For this reason, the application control unit 10a or the time synchronization control unit 11a notifies the sensor 26 of a new transmission timing (BAT) of the sensor information that can minimize the BAT offset.
  • the sensor 26 calculates and updates the transmission timing Ts from the sensor 26 based on the BAT.
  • the time synchronization control unit 11a calculates the 5GS delay time from DS-TT22 to DS-TT12 due to the new transmission timing Ts and notifies the application control unit 10a. Upon receiving this notification, the application control unit 10a changes the 5GS delay time used in the generation process of control information for the controlled device 25 to the 5GS delay time notified by the time synchronization control unit 11.
  • the application control unit 10a acquires the transmission delay time expected within 5GS from the time synchronization control unit 11a, and calculates the time when the sensor information acquired from the sensor 26 connected to the remote mobile station 23a was transmitted based on the acquired transmission delay time.
  • the remote mobile station 23a performs resource reselection for terminal-to-terminal communication, it checks whether or not there has been a change in the slot position, and if there has been a change, the time synchronization control unit 11a changes the transmission delay time expected within 5GS, and the application control unit 10a uses the changed transmission delay time to calculate the time when the sensor information was transmitted.
  • the time synchronization control unit 11a determines a new transmission timing for the sensor information and notifies the sensor 26 of the new transmission timing.
  • the sensor 26 changes the transmission timing of the sensor information to the notified transmission timing.
  • the application control unit 10a can grasp the time when sensor information was transmitted from the remote mobile station 23a to the application control unit 10a, thereby realizing synchronous control of multiple controlled devices.

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Abstract

移動局（１３）は、端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を端末間通信により送信するマスタ移動局として動作し、制御情報の送信先の被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行うスケジューラ部（１３２）と、スケジューラ部が無線リソースを変更したときに無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、時間的位置が変更された場合には時間的位置の変更量を、伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部（１１）に通知する時刻同期部（１３１）と、を備える。

Description

移動局、時刻同期制御装置、連携動作制御装置、通信システム、同期制御方法、制御回路および記憶媒体
　本開示は、時刻同期型通信を行う通信システムを構成する移動局、時刻同期制御装置、連携動作制御装置、通信システム、同期制御方法、制御回路および記憶媒体に関する。
　近年、複数の産業機器をネットワークで接続し、連携動作させるシステムが開発されている。このようなシステムで使用されるアプリケーションは多岐に渡る。例えば、工場の生産ラインにおいて、複数のロボットアームが、ネットワークで接続され、特定の制御装置からの指令に基づいて時刻同期して連携したモノづくりを行うシステムが実用化されている。このようなネットワークも多くの選択肢があり、フィールドバス、産業用イーサネット（登録商標）といった名称で複数の規格が提供されている。複数の機器がネットワークで連携されることによって、緊急時の対応、センサ情報の共有なども可能となり、安全で効率的なシステムの構築が可能となっている。フィールドバス、産業用イーサネットなどについては、機器間で厳密な時刻同期が必要となるため、信号伝送における遅延を極力短くするような設計がなされるとともに、時刻同期を行うＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）と呼ばれる規格が広く用いられている。
　一方で、少量多品種生産への対応、また、生産ラインのみならず無人搬送車であるＡＧＶ（Automatic　Guided　Vehicle）などの移動体もネットワークに組み込むための対応として、無線通信技術を活用した時刻同期型通信、いわゆるＴＳＣ（Time　Sensitive　Communication）の開発が始まっている。１つの例として、移動体通信システムの標準化を行っている３ＧＰＰ（登録商標）（Third　Generation　Partnership　Project）で検討が進められている５ＧＳ（Fifth　Generation　System）が挙げられる。
　例えば、特許文献１には、コア装置、無線アクセス装置である基地局、端末装置である移動局、ＴＳＮトランスレータなどから構成されるＴＳＣ用ネットワークの技術が開示されている。特許文献１の図２では、コア装置の外側のＴＳＮ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｄｏｍａｉｎ上にあるネットワーク構成機器であるＥｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎと、端末装置に接続されたＥｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎとが５ＧＳを介して接続され、両機器間で時刻同期型通信を行う構成が示されている。
国際公開第２０２１／０５９５３８号
　同期動作するＥｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎ間を５ＧＳおよび他の有線ネットワークなどで接続する場合、時刻同期サービスを提供する５ＧＳは、Ｅｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎから見ると仮想的なＴＳＮブリッジとして動作している。５ＧＳが担う仮想的なＴＳＮブリッジは、ＴＳＮトランスレータなどがデータ信号を滞留可能なバッファを備えることで、遅延時間が一定となるよう期待される。
　一般論として、５ＧＳに属する基地局内のスケジューラ機能部は、仮想的なＴＳＮを構成するノード間の伝搬遅延ができるだけ一定になるように、情報伝送に必要な無線リソースを割り当てる。
　移動体通信システムの機能の１つとして、基地局を介さずに端末装置同士が直接通信を行う機能（以下では、端末間通信と称する場合がある）が３ＧＰＰで規格化されており、この機能を上記の同期動作に適用することが考えられる。すなわち、同期動作する複数のＥｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎに対して同期動作実現のための情報を伝送する経路に、端末装置同士が直接通信する区間が含まれるケースが考えられる。しかしながら、端末間通信で使用する無線リソースの割り当ては、通常、端末装置間で行われ、基地局内のスケジューラ機能部が関与することはしない。このため、仮想的なＴＳＮを構成するノード間の伝搬遅延ができるだけ一定になるような制御を基地局内のスケジューラ機能部が行うことは難しい。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、端末装置同士が直接通信を行う区間が含まれるネットワークを介して接続される複数の機器の同期制御を実現することが可能な移動局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、端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局であって、制御情報の送信先の被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行うスケジューラ部と、スケジューラ部が無線リソースを変更したときに無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、時間的位置が変更された場合には時間的位置の変更量を、伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する時刻同期部と、を備えることを特徴とする。
　本開示にかかる移動局は、端末装置同士が直接通信を行う区間が含まれるネットワークを介して接続される複数の機器の同期制御を実現できる、という効果を奏する。
時刻同期型通信のパケット制御に用いられる情報を示す図 実施の形態１にかかる通信システムのユースケースの一例を示す図 実施の形態１で想定するネットワークの構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図 ５ＧＳで移動局が端末間通信を行う際に用いるフレームフォーマットの一例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムにおける制御情報の伝送動作の一例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムの第１の動作例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムの第２の動作例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムの動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる通信システムを構成する移動局を実現す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例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムを構成する移動局を実現す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 実施の形態２にかかる通信システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる通信システムにおけるセンサ情報の伝送動作の一例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる移動局、時刻同期制御装置、連携動作制御装置、通信システム、同期制御方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　まず、比較例として、端末装置同士が直接通信を行う区間を含まないネットワークを介して同期制御を実現する方法について説明する。
　上述したように、時刻同期サービスを提供する５ＧＳにおいて、基地局内のスケジューラ機能部は、ノード間の伝搬遅延ができるだけ一定になるように無線リソースを割り当てる。しかしながら、Ｅｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎが属するＴＳＮ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｄｏｍａｉｎ上のグランドマスタークロックと５ＧＳが独自に有するクロック源との周波数オフセット、５ＧＳがサービスを同時に提供している他ユーザのトラフィック状況などの影響で、Ｅｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎからの情報パケットの到着タイミングと、無線リソースの割り当てタイミングが合わなくなるなど、伝搬遅延が合わなくなる問題がある。この問題を解決するために、タイミング誤差を調整するしくみも導入されており、例えば、３ＧＰＰ　ＴＳ２３．５０１　Ｖ１７．２．０（２０２１－０９）のＴａｂｌｅ５．２７．２－１では、ＴＳＣのパケットを制御するための情報として、図１に示すＴＳＣＡＩ（Time　Sensitive　Communication　Assistance　Information）が規定されている。時刻同期サービスを実現する比較例のシステムでは、Ｅｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎが送信する情報パケットの周期および５ＧＳへの到着タイミングをＴＳＣＡＩで指定することにより、伝送遅延時間の短縮化を実現している。ＴＳＣＡＩの一部の情報は、コア機能の一部であるＡＭＦ（Access　and　Mobility　Management　Function）から（Ｒ）ＡＮおよびＵＥ（User　Equipment）に渡され、無線伝送のスケジューリングに用いられる。ＴＳＣＡＩを（Ｒ）ＡＮのスケジューリングに利用する例は、前述の特許文献１の段落００５８にも開示されている。なお、ＵＥは、端末装置または移動局とも称される。
　ＴＳＣＡＩを利用した前述の遅延時間の短縮化手法は５ＧＳのコア機能部の存在が前提となるため、端末装置同士が直接通信を行う区間が含まれるシステムに対して適用することはできない。よって、５ＧＳのコア機能部を必要としない手法の実現が望まれる。
　つづいて、本実施の形態にかかる通信システムについて説明する。図２は、実施の形態１にかかる通信システムのユースケースの一例を示す図である。図２では、１つの荷物１５０を複数の駆動装置で運搬する協調型運搬装置の例を示している。このユースケースでは、４台のＵＥ配下にある各Ｅｎｄ　Ｓｔａｔｉｏｎが、駆動装置を構成するモーターに接続され、移動速度や方向を制御している。この場合、荷物１５０をうまく運ぶためには、速度や方向を４台の駆動装置で厳密に一致させる必要があり、より低遅延の通信が求められる。言い換えれば、従来は有線で直結され、固定遅延時間で制御されるサーボ制御のようなアプリケーションにおいて、配線を無線回線に置き換えることとなる。本実施の形態では、配線と置き換える無線回線を端末間通信で実現する。
　図３は、実施の形態１で想定するネットワークの構成例を示す図である。本実施の形態で想定するネットワークは、複数のＵＥと、端末間通信が行われる区間であるＵＥ間の直接通信経路とで構成される。このネットワークを局所的なＵＥ間無線ＴＳＣ網と称する。例えば、上記の図２に示したユースケースでは、ＵＥのうち一つがマスタ移動局（Master　UE）となり、自局、および他のリモート移動局（Remote　UE）配下にある制御対象機器（被制御装置と称する場合もある）３０１～３０３，３１１～３１３，３２１～３２３に対して制御情報を送信し、ＴＳＣ網全体で所望の動作を実現する。なお、３ＧＰＰにおいて端末間通信のリンクはＳｉｄｅＬｉｎｋ（ＳＬ）と呼ばれる。図３では、「ＳＬ」と記載した両方向矢印が端末間通信のリンクを示す。
　図４は、実施の形態１にかかる通信システム１００の構成例を示す図である。なお、図４では、移動局を「ＵＥ」と記載している。これ以降の説明で用いる図面も同様である。
　本実施の形態にかかる通信システム１００は、１台のマスタ移動局１３と、複数台のリモート移動局２３（図４においてはリモート移動局２３－１，２３－２を図示）とを含む。マスタ移動局１３および複数のリモート移動局２３で構成されるネットワークは、時刻同期型通信を実現する。マスタ移動局１３およびリモート移動局２３は、端末間通信機能を有し、基地局を介さずに他の移動局と直接通信することが可能である。通信システム１００では、マスタ移動局１３が、リモート移動局２３－１および２３－２のそれぞれと直接通信を行う。
　マスタ移動局１３には、マスタ移動局１３とリモート移動局２３－１および２３－２とで形成されるネットワークである時刻同期ネットワークによって実現すべきアプリケーションを統括するアプリ制御部１０がＤＳ－ＴＴ（Device　Side　Tsn　Translator）１２を介して接続される。ＤＳ－ＴＴは上記文献「３ＧＰＰ　ＴＳ２３．５０１　Ｖ１７．２．０（２０２１－０９）」で規定されており、時刻同期機能実現のための処理を行う。また、アプリ制御部１０には、無線回線を介さずに制御可能な被制御装置１５が接続される。
　マスタ移動局１３は、移動局としてのＴＳＣ機能を制御する時刻同期部１３１と、端末間通信で使用する無線リソースを決定するスケジューラ部１３２と、無線信号の送受信処理を行う無線機能部１３３とを備える。また、この時刻同期ネットワークの基準クロックを提供するグランドマスタークロック（ＧＭ）１４がマスタ移動局１３に接続されている。なお、基準クロックは必ずしも独立した機能ブロックである必要は無く、ＧＰＳ受信機で再生される時刻情報や、移動局が内蔵する発振器から生成される時刻情報を用いてもよい。
　また、マスタ移動局１３とアプリ制御部１０との間に、マスタ移動局１３および複数のリモート移動局２３を含むシステム全体のＴＳＣ機能を制御する時刻同期制御部１１が設けられている。
　リモート移動局２３－１および２３－２もマスタ移動局１３と同一の構成であるが、図４では対応する構成要素に異なる符号を付している。リモート移動局２３－１および２３－２は、マスタ移動局１３の時刻同期部１３１と同様の機能を有する時刻同期部２３１と、マスタ移動局１３のスケジューラ部１３２と同様の機能を有するスケジューラ部２３２と、マスタ移動局１３の無線機能部１３３と同様の機能を有する無線機能部２３３と、を備える。リモート移動局２３は、上記のＤＳ－ＴＴ１２と同様の処理を行うＤＳ－ＴＴ２２を介して、被制御装置２５と接続される。なお、３ＧＰＰにおいてＳＬ上の無線インタフェースはＰＣ５と呼称される。
　アプリ制御部１０および時刻同期制御部１１は、例えば、被制御装置１５および２５の動作を制御する制御装置に設けられる。
　なお、図４では、マスタ移動局１３に被制御装置が接続されていない例を示したが、図３に示す例と同様に、マスタ移動局１３に被制御装置が接続された構成としてもよい。
　つづいて、実施の形態１にかかる通信システム１００の動作について説明する。アプリ制御部１０は、所望のアプリケーションを動作させるための制御情報を生成する。例として、図２に示した協調型運搬装置を取り上げる。この例では、アプリ制御部１０は、配下にある被制御装置１５および複数のリモート移動局２３それぞれの配下にある被制御装置２５に対して、速度、方向、トルクといった制御情報を生成する。この制御情報は多様な表現が可能であり、例えば特定時刻の個々のモーターの角度情報を通知するといったことも可能であり、制御情報の中身を限定するものではない。本実施の形態においては、アプリ制御部１０が制御情報を出力してからこの制御情報が被制御装置１５および２５に到着するまでに要する時間である、制御情報の遅延時間を固定することが目的である。このため、アプリ制御部１０は、制御情報の遅延時間を考慮し、制御情報を生成して出力する。この制御情報をアプリ制御部１０から、リモート移動局２３配下の被制御装置２５に伝送するために、特定の通信セッションが設定され、無線リソースが割り当てられて、制御情報が伝送される。
　図５は、５ＧＳで移動局が端末間通信を行う際に用いるフレームフォーマットの一例を示す図である。ＳＬには、移動局と基地局との通信において移動局から基地局への送信用として確保されているＵＬ（UpLink）リソースの一部が割り当てられる。ＳＬに割り当て可能なリソースは、ＳＬ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｐｏｏｌと呼ばれる時間および周波数範囲で指定される領域である。この領域は、時間的に見て相当に離散的に配置される可能性がある。
　図６は、実施の形態１にかかる通信システム１００における制御情報の伝送動作の一例を示す図である。図６は、制御周期５ｍｓでアプリ制御部１０からリモート移動局２３配下の被制御装置２５へ制御情報を伝送する例を示す。上段の縦長の長方形は無線通信用のリソースを示す。「Ｕ」はＵＬリソースを示し、「Ｄ」はＤＬ（DownLink）リソースを示す。また、「●」は端末間通信に割り当てられたリソースであることを示す。
　図６に示したような周期的制御を行うアプリケーション向けには、セミパーシステントスケジューリング（Semi-Persistent　Scheduling）と呼ばれるリソース割り当てが行われる。マスタ移動局１３のスケジューラ部１３２は、図６に示すように５ｍｓ周期で継続的に無線リソースを確保する。具体的には、アプリ制御部１０から時刻同期制御部１１に対し、５ｍｓ周期での情報伝送要求が出され、時刻同期制御部１１はマスタ移動局１３の時刻同期部１３１に対して、リモート移動局２３との端末間通信向けに、５ｍｓ周期でのリソース確保が指示される。時刻同期部１３１は他セッションで使用する通信リソースとの競合なども考慮し、スケジューラ部１３２に適切なリソース確保を指示する。図６において、マスタＤＳ－ＴＴは図４に示したＤＳ－ＴＴ１２に対応し、リモートＤＳ－ＴＴは図４に示したＤＳ－ＴＴ２２に対応する。
　図６に示す例の制御情報の伝送動作の場合、アプリ制御部１０は、時刻Ｔｓに制御情報を生成し、マスタＤＳ－ＴＴ（ＤＳ－ＴＴ１２）、マスタＵＥ（マスタ移動局１３）、リリモートＵＥ（リモート移動局２３）およびリモートＤＳ－ＴＴ（ＤＳ－ＴＴ２２）を介して、被制御装置２５へ制御情報を伝送する。なお、時刻Ｔｓは５ＧＳ無線フレームの先頭タイミングからの相対時刻、ないしは５ＧＳ無線フレームに対応するいずれかのタイミングからの相対時刻を想定するが、世界標準時のような５ＧＳ外の絶対時刻であっても構わない。５ＧＳ内の伝送遅延時間をＴｄ1とすれば、アプリ制御部は時刻Ｔｓにおいて、時刻Ｔｓ＋Ｔｄ1時点の被制御装置２５の制御情報を生成して伝送する。図６に示す例では、次の情報伝送タイミングはＴｓ＋５ｍｓになる。５ＧＳ内の伝送遅延時間Ｔｄ1はセッション毎に異なるため、アプリ制御部１０はセッション毎に異なるタイミングで制御情報を生成して伝送する。１台のリモート移動局２３の配下に被制御装置２５が複数存在する場合、マスタ移動局１３とこのリモート移動局２３との間で複数のセッションが張られる可能性もある。その際は同じリモート移動局２３配下ではあっても、被制御装置２５毎に異なるタイミングで制御情報の生成および伝送が行われる。
　ここで、５ＧＳの規格によれば、特定のセッションのための端末間通信向けにＳＬリソースを確保する位置は周期的に変更することが義務付けられている。これは「リソース再選択」と呼ばれる動作である。リソース再選択の際、同一タイミングのＳｌｏｔで、異なる周波数位置に無線リソースが確保できる場合は問題ないが、異なるＳｌｏｔに無線リソースが確保される場合もある。図７は、実施の形態１にかかる通信システム１００の第１の動作例を示す図である。図７は、端末間通信においてリソース再選択を行う場合の制御情報の伝送動作を示す。図７は、リソース再選択においてそれまでとは異なるタイミングのＳｌｏｔが確保される場合の動作例、具体的には、確保される無線リソースの位置が２Ｓｌｏｔ後ろにずれた場合の動作例を示している。この例の場合、制御情報伝送のために確保される無線リソースのタイミングがアプリ制御の送信タイミングに対して相対的に１ｍｓ遅れることとなる。ＤＳ－ＴＴ２２のバッファリングである程度遅延時間の変動が吸収されるが、低遅延化のためにバッファ量を小さくしている場合、５ＧＳ内の伝送遅延時間がＴｄ1からＴｄ2に変更される。これは制御情報の齟齬を招くこととなる。
　このような問題の発生を防止するための処理が本実施の形態にかかる通信システム１００で行われる。具体的には、通信システム１００では、リソース再選択による無線リソースの時間的位置の変更を時刻同期部１３１が検知し、その差異すなわち変更量を、例えばＢＡＴ（Burst　Arrival　Time）　ｏｆｆｓｅｔとして時刻同期制御部１１に通知する。時刻同期制御部１１は時刻同期部１３１から通知されたＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔであるオフセット情報に基づいて新たな５ＧＳ内の伝送遅延時間Ｔｄ2を計算し、アプリ制御部１０に対して、現在のＢＡＴ（＝Ｔｓ）、５ＧＳ内の伝送遅延時間およびＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔの全部、もしくは一部の情報を通知する。なお、伝送遅延時間Ｔｄ2の計算は時刻同期部１３１が行ってもよい。この場合、ＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔと共に新たな伝送遅延時間Ｔｄ2が時刻同期部１３１から時刻同期制御部１１に通知される。
　アプリ制御部１０は、新たな５ＧＳ内の伝送遅延時間Ｔｄ2を計算した時刻同期制御部１１から情報の通知を受けると、以下に示す２種類の対処方法のいずれかを実施する。
　１つ目の対処方法は、想定する５ＧＳ内の伝送遅延時間の変更である。図７に示す例ではこの対処方法を実施している。具体的には、時刻同期制御部１１からＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔや伝送遅延時間Ｔｄ2が通知されると、アプリ制御部１０はリモート移動局２３配下の被制御装置２５との通信における伝送遅延時間をＴｄ2に変更する。すなわち、アプリ制御部１０は、被制御装置２５に対する制御情報を生成する際に使用する被制御装置２５までの伝送遅延時間を変更する。これ以降、アプリ制御部１０は、時刻Ｔｓ＋Ｔｄ2の制御情報を生成し、システムの制御を継続する。
　２つ目の対処方法は、アプリ制御部１０からＤＳ－ＴＴ１２に制御情報が送信されるタイミングであるＴｓを変更することである。当然ながら、アプリ制御部１０から被制御装置２５までの伝送遅延時間は短い方が望ましい。この２つ目の対処方法について、図８を用いて説明する。
　図８は、実施の形態１にかかる通信システム１００の第２の動作例を示す図である。図８は、図７と同様に、端末間通信においてリソース再選択を行う場合の制御情報の伝送動作を示す。図８は、図７と同様に、リソース再選択において確保される無線リソースの位置がそれまでよりも２Ｓｌｏｔ後ろにずれた場合の例を示している。
　リソース再選択により無線回線での送信タイミングが１ｍｓ遅れると、アプリ制御部１０は、ＢＡＴ（＝Ｔｓ）を１ｍｓ遅らせて伝送遅延時間の最小化を図る。新たな５ＧＳ内の伝送遅延時間をＴｄ3とすれば、アプリ制御部１０はＴｓ＋Ｔｄ3時点での制御情報を生成し、送信する。一般的にＴｄ1とＴｄ3は近い時間長になると考えられるが、必ずしも同一になるとは限らない。
　なお、アプリ制御部１０および時刻同期制御部１１を含め、システムを構成する各機能部は全てＧＭ１４に同期したクロック情報を受け取り、時刻同期されている。これは、必ずしも同一クロックで駆動されていることに限るものでは無く、ローカルクロックとＧＭクロックの周波数差を管理して、補正をかけることで時刻同期を実現する構成でも構わない。クロック情報はＰＴＰ（Precision　Time　Protocol）、ＡＳＴＩ（Access　Stratum　Timing　Distribution　System）などを用いて配信される。
　図９は、実施の形態１にかかる通信システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、端末間通信においてリソース再選択を実行した場合の動作を示す。
　通信システム１００において、まず、マスタ移動局１３のスケジューラ部１３２がリソース再選択を実行する（ステップＳ１１）。次に、時刻同期部１３１がスロット位置の変更があったか否か、すなわち、リソース再選択の実行に伴い無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認する（ステップＳ１２）。スロット位置の変更がない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、動作を終了する。スロット位置の変更がある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、アプリ制御部１０が制御情報の送信タイミングを調整する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３では、上述した、５ＧＳ内で想定する伝送遅延時間Ｔｄを変更する方法（図７に示す方法）またはＢＡＴを変更する方法（図８に示す方法）を使用して送信タイミングを調整する。
　このように、本実施の形態にかかる通信システム１００において、マスタ移動局１３は、端末間通信のリソース再選択を実施した場合、スロット位置の変更があったか否かを確認し、変更があった場合には、５ＧＳ内で想定される伝送遅延時間の変更またはＢＡＴの変更を実施する。これにより、端末間通信が適用される区間が含まれる構成のネットワークにおいて端末間通信のリソース再選択でスロット位置が変化した場合でも、複数の被制御装置の同期制御を実現できる。
　なお、アプリ制御部１０および時刻同期制御部１１は、時刻同期型通信を用いて複数の被制御装置の制御を行う１つの装置に設けられてもよいし、異なる装置に設けられてもよい。例えば、アプリ制御部１０が連携動作制御装置に設けられ、時刻同期制御部１１が時刻同期制御装置に設けられてもよい。また、マスタ移動局１３の時刻同期部１３１が時刻同期制御部１１の機能を有する構成、すなわち、時刻同期部１３１が時刻同期制御部１１としての動作も行う構成としてもよい。
　つづいて、通信システム１００の各装置のハードウェア構成について説明する。マスタ移動局１３の無線機能部１３３、リモート移動局２３－１および２３－２の無線機能部２３３は、例えばトランシーバで実現される。マスタ移動局１３の時刻同期部１３１およびスケジューラ部１３２と、リモート移動局２３－１および２３－２の時刻同期部２３１およびスケジューラ部２３２とは、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１０は、実施の形態１にかかる通信システム１００を構成する移動局（マスタ移動局１３、リモート移動局２３－１，２３－２）を実現す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の例を示す図である。図１０に示す処理回路９０は、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。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、通信システム１００を構成する移動局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移動局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。
　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である。
　図１１は、実施の形態１にかかる通信システム１００を構成する移動局を実現す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１１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。
実施の形態２．
　図２に示すような制御系アプリケーションでは、一般的に制御情報を一方的に送るだけでなく、被制御装置の状態をセンサで取得し、制御装置にフィードバックさせる必要がある。そこで、本実施の形態では、被制御装置からのフィードバックを実現する通信システムを開示する。
　図１２は、実施の形態２にかかる通信システム１００ａの構成例を示す図である。図１２では、図４に示した実施の形態１にかかる通信システム１００と共通の構成要素に通信システム１００と同じ符号を付している。通信システム１００と同じ符号が付された構成要素については説明を省略する。
　通信システム１００ａは、マスタ移動局１３と、複数のリモート移動局２３ａ（図１２においてはリモート移動局２３ａ－１，２３ａ－２を図示）とを含む。リモート移動局２３ａは、時刻同期部２３１ａ、スケジューラ部２３２および無線機能部２３３を備える。また、通信システム１００ａは、アプリ制御部１０ａおよび時刻同期制御部１１ａを含む。
　被制御装置２５のそれぞれにはセンサ２６が取り付けられている。センサ２６が出力するセンサ情報は、ＤＳ－ＴＴ２２，リモート移動局２３ａ、マスタ移動局１３およびＤＳ－ＴＴ１２を介してアプリ制御部１０ａに伝送される。
　つづいて、実施の形態２にかかる通信システム１００ａの動作について説明する。通信システム１００ａにおいてマスタ移動局１３からリモート移動局２３ａへ制御情報を伝送する動作は実施の形態１にかかる通信システム１００と同様であるため、説明を省略する。
　センサ２６は被制御装置２５の状態を測定してアプリ制御部１０ａへ通知する役割を担う。ここで、センサ２６が高機能なセンサであれば、測定時刻のタイムスタンプを測定情報に付加してセンサ情報を作成し、このセンサ情報を伝送する。この場合、センサ情報に含まれるタイムスタンプに基づきアプリ制御部１０ａが処理タイミングなどの調整を行うことが可能となる。一方、従来のセンサは情報の伝送経路が全て有線で接続され、固定遅延時間を前提に処理されるものも多い。また、伝送フォーマットの関係から、新たにタイムスタンプを付加できないケースも想定される。このため、本実施の形態では、タイムスタンプを不要とする通信システム１００ａ、すなわち、タイムスタンプを利用することなくセンサ２６からアプリ制御部１０ａへ伝送される情報を被制御装置２５の同期制御に用いることができるようにする通信システム１００ａについて説明する。
　図１３は、実施の形態２にかかる通信システム１００ａにおけるセンサ情報の伝送動作の一例を示す図である。図１３は、センサ２６からアプリ制御部１０ａへ情報伝送を行う場合のタイミングの一例を示す。センサ２６では５ｍｓ毎に情報が発生するものとしている。
　図１３に示す例では、無線フレームの何らかの基準タイミングから相対時刻Ｔｓでセンサ情報が発生し、ＤＳ－ＴＴ２２、リモート移動局２３ａ、マスタ移動局１３、ＤＳ－ＴＴ１２を経て、アプリ制御部１０ａに情報が伝送される。アプリ制御部１０ａへのセンサ情報の到着時刻は、センサ情報の上記相対時刻Ｔｓに５ＧＳ内の想定する伝送遅延時間が加算された時刻となる。このとき、５ＧＳ内の伝送遅延時間がＴｄ4であるとすれば、アプリ制御部１０ａは時刻同期制御部１１ａから提供される伝送遅延時間Ｔｄ4の情報により、受信したセンサ情報がＴｓ時点のものであると認識できる。リソース再選択においてリモート移動局２３ａが確保する無線リソースが２Ｓｌｏｔ（＝１ｍｓ）後ろにずれた場合、時刻同期部２３１ａでＳｌｏｔ位置のずれが検知され、その差異が例えばＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔとして時刻同期制御部１１ａに通知される。時刻同期制御部１１ａは、この情報から新たな５ＧＳ内の伝送遅延時間Ｔｄ5を計算し、アプリ制御部１０ａに対して現在のＢＡＴ（＝Ｔｓ）、５ＧＳ内の伝送遅延時間およびＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔの全部、もしくは一部の情報を通知する。なお、伝送遅延時間Ｔｄ5の計算は時刻同期部２３１ａが行ってもよい。この場合、ＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔと共に新たな伝送遅延時間Ｔｄ5が時刻同期制御部１１ａに通知される。
　アプリ制御部１０ａは時刻同期制御部１１ａから伝送遅延時間Ｔｄ5を受け取り、センサ情報が生成された時刻Ｔｓを計算する。すなわち、ＤＳ－ＴＴ１２からアプリ制御部１０ａへ時刻Ｔｒにセンサ情報が渡されたとすると、アプリ制御部１０ａはセンサ情報の生成時刻をＴｓ＝Ｔｒ－Ｔｄ5で推定できる。なお、時刻同期制御部１１ａから直接Ｔｓをアプリ制御部１０ａに渡しても構わない。
　一般的に、アプリ制御部１０ａが得るセンサ情報も、できる限り新しい情報であることが望まれる。すなわち、センサ情報の生成タイミングを変更し、ＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔを最小化することが望まれる。このため、アプリ制御部１０ａもしくは時刻同期制御部１１ａは、センサ２６に対し、ＢＡＴ　ｏｆｆｓｅｔを最小化できる、センサ情報の新たな送信タイミング（ＢＡＴ）を通知する。センサ２６では、ＢＡＴを基準にセンサ２６からの送信タイミングＴｓが算出、更新される。新たな送信タイミングＴｓによるＤＳ－ＴＴ２２からＤＳ－ＴＴ１２までの５ＧＳ内遅延時間が時刻同期制御部１１ａで計算され、アプリ制御部１０ａに通知される。この通知を受けたアプリ制御部１０ａは、被制御装置２５に対する制御情報の生成処理で使用する５ＧＳ内遅延時間を、時刻同期制御部１１から通知された５ＧＳ内遅延時間に変更する。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信システム１００ａにおいて、アプリ制御部１０ａは、５ＧＳ内で想定される伝送遅延時間を時刻同期制御部１１ａから取得し、取得した伝送遅延時間に基づいて、リモート移動局２３ａに接続されたセンサ２６から取得したセンサ情報が送信された時刻を算出する。リモート移動局２３ａは、端末間通信のリソース再選択を実施した場合、スロット位置の変更があったか否かを確認し、変更があった場合、時刻同期制御部１１ａが、５ＧＳ内で想定される伝送遅延時間を変更し、アプリ制御部１０ａは、変更後の伝送遅延時間を使用して、センサ情報が送信された時刻を算出する。また、時刻同期制御部１１ａが、センサ情報の新たな送信タイミングを決定し、新たな送信タイミングをセンサ２６に通知する。センサ２６は、センサ情報の送信タイミングを通知された送信タイミングに変更する。これにより、端末間通信が適用される区間が含まれる構成のネットワークにおいて端末間通信のリソース再選択でスロット位置が変化した場合でも、リモート移動局２３ａ側からアプリ制御部１０ａに向けてセンサ情報が送信された時刻をアプリ制御部１０ａが把握することができ、複数の被制御装置の同期制御を実現できる。
　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。
　１０，１０ａ　アプリ制御部、１１，１１ａ　時刻同期制御部、１２，２２　ＤＳ－ＴＴ、１３　マスタ移動局、１４　グランドマスタークロック、１５，２５　被制御装置、２３－１，２３－２，２３ａ－１，２３ａ－２　リモート移動局、２６　センサ、１００，１００ａ　通信システム、１３１，２３１，２３１ａ　時刻同期部、１３２，２３２　スケジューラ部、１３３，２３３　無線機能部、１５０　荷物、３０１～３０３，３１１～３１３，３２１～３２３　制御対象機器。

Claims (10)

  1. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局であって、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行うスケジューラ部と、
    　前記スケジューラ部が前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量を、前記伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する時刻同期部と、
    　を備えることを特徴とする移動局。
  2. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局であって、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行うスケジューラ部と、
    　前記スケジューラ部が前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量に基づいて前記伝送遅延時間を算出して前記連携動作制御装置へ通知する時刻同期部と、
    　を備えることを特徴とする移動局。
  3. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置が接続され、前記被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により受信するリモート移動局として動作する移動局であって、
    　前記連携動作制御装置に対して情報を送信する際の前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行うスケジューラ部と、
    　前記スケジューラ部が前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量を、前記伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する時刻同期部と、
    　を備えることを特徴とする移動局。
  4. 　請求項１に記載の移動局とともに通信システムを構成し、前記時刻同期制御部として動作する時刻同期制御装置であって、
    　前記時刻同期部から前記変更量の通知を受けた場合、前記変更量に基づいて前記伝送遅延時間を算出し、算出した伝送遅延時間と前記変更量とを前記連携動作制御装置に通知する、
    　ことを特徴とする時刻同期制御装置。
  5. 　請求項３に記載の移動局とともに通信システムを構成する前記連携動作制御装置であって、
    　前記変更量に基づいて算出された前記伝送遅延時間が前記時刻同期制御部から通知された場合、通知された前記伝送遅延時間を前記制御情報の生成処理で使用するように変更する、
    　ことを特徴とする連携動作制御装置。
  6. 　端末間通信が可能な複数の移動局を備え、時刻同期型通信を実現するネットワークを形成する通信システムであって、
    　被制御装置を制御するための制御情報を前記端末間通信により送信する前記移動局であるマスタ移動局と、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局である複数のリモート移動局と、
    　前記制御情報を生成し、前記マスタ移動局および前記リモート移動局を介して前記被制御装置へ送信するアプリ制御部と、
    　前記アプリ制御部から前記被制御装置まで前記制御情報が伝送される際の伝送遅延時間を計算する時刻同期制御部と、
    　を含み、
    　前記マスタ移動局は、前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続されている前記リモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行い、前記無線リソースの変更処理で前記無線リソースの時間的位置を変更した場合には前記時間的位置の変更量を前記時刻同期制御部に通知し、
    　前記時刻同期制御部は、前記時刻同期制御部から前記変更量が通知されると、通知された前記変更量に基づいて前記伝送遅延時間を再計算して前記アプリ制御部に通知し、
    　前記アプリ制御部は、前記制御情報を生成する際に使用する伝送遅延時間を前記時刻同期制御部から通知された伝送遅延時間に変更する、または、前記時刻同期制御部から通知された伝送遅延時間に基づいて、前記制御情報を送信するタイミングを変更する、
    　ことを特徴とする通信システム。
  7. 　前記ネットワークを、前記マスタ移動局を中心とするスター型トポロジのネットワークとする、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
  8. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局が実行する同期制御方法であって、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行う第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量を、前記伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する第２ステップと、
    　を含むことを特徴とする同期制御方法。
  9. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局を制御する制御回路であって、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行う第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量を、前記伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する第２ステップと、
    　を前記移動局に実行させることを特徴とする制御回路。
  10. 　端末間通信が可能な複数の移動局を含み、時刻同期型通信を実現するネットワークにおいて、被制御装置との間の情報伝送路における伝送遅延時間を考慮して前記被制御装置を制御する連携動作制御装置で生成された制御情報を前記端末間通信により送信するマスタ移動局として動作する移動局を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　前記制御情報の送信先の前記被制御装置が接続される移動局であるリモート移動局との前記端末間通信で使用する無線リソースの決定および変更を行う第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記無線リソースを変更したときに前記無線リソースの時間的位置が変更されたか否かを確認し、前記時間的位置が変更された場合には前記時間的位置の変更量を、前記伝送遅延時間を算出する時刻同期制御部に通知する第２ステップと、
    　を前記移動局に実行させることを特徴とする記憶媒体。
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