JP7214062B2

JP7214062B2 - インタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体およびネットワーク構成方法

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Publication number: JP7214062B2
Application number: JP2022557921A
Authority: JP
Inventors: 正夫大賀; 裕士三宅; 亮松永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2023-01-27
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: WO2022118435A1; EP4221002B1; US20230232353A1; CN116569595B; EP4221002A1; EP4221002A4; JPWO2022118435A1; CN116569595A; US12464481B2

Description

本開示は、移動無線通信ネットワークにおけるインタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体およびネットワーク構成方法に関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規格化が進められる第５世代移動通信（以下、５Ｇと称する。）システムでは、高信頼、低遅延性を活かした産業用途での活用が検討されており、産業用イーサネット（登録商標）などで高精度に時刻同期した通信を提供するＴＳＣ（Time Sensitive Communication）への対応が期待されている。これまで工場内のＬＡＮ（Local Area Network）などの有線接続における通信環境を前提としてきた産業用機器に影響を与えず、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）で規格化されたＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ、ＩＥＥＥ８０２．１ＱｂｖなどのＴＳＮ（Time Sensitive Networking）プロトコルに対応するためには、電波環境、移動などによって変化する移動通信ネットワーク内でＣＣ（Control & Communication）－ＬｉｎｋＩＥ（Industrial Ethernet（登録商標））ＴＳＮなどの産業用プロトコルを伝送するEthernetパケットの伝送遅延、揺らぎなどを低減し、さらに産業用機器と通信する制御情報を高信頼に伝送する必要がある。そのため、産業用ネットワークへの適用を想定した５Ｇシステムの高信頼、低遅延化技術の標準化が進められている。一方で、産業用ネットワークの無線化では、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を考慮してネットワークを構成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上で５Ｇシステムを論理的なＴＳＮブリッジ化するためにすべての無線区間におけるデータ到達時間の揺らぎを吸収した後に、通信を行う他のＴＳＮブリッジおよびEndStationにパケットを一定の時刻で送信する産業用ネットワークの無線化技術が開示されている。これによって、５Ｇシステムを装置内の通信遅延が固定となる論理的なＴＳＮブリッジ内と見なすことが可能となり、５ＧシステムをＴＳＮネットワーク内の一つの装置としてＴＳＮを用いる産業用プロトコルの要求品質を保証することができる。

国際公開第２０２０／１２２７８２号

しかしながら、上記従来の技術によれば、移動、遮蔽、中継などに伴う電波環境の変化が発生した場合、同じ優先度を持つデータについては、電波環境の影響が大きい通信回線に基づきデータ到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間が設定される必要がある。この結果、同じ優先度を持つデータの揺らぎ調整時間は、電波環境の影響が小さい通信品質の良好な通信回線の性能には寄与しないという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワークにおいて異なる電波環境に起因して発生するデータ伝送の揺らぎ調整時間の影響を低減することができるインタフェース変換装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置であって、通信品質測定部と、記憶部と、調整時間判定部と、通信グループ選択部と、通信時間調整部と、を備える。通信品質測定部は、移動通信システムの内部での通信品質を測定する。記憶部は、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。調整時間判定部は、通信グループ毎に、許容される通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が許容範囲となる通信グループを決定する。通信グループ選択部は、調整時間判定部で決定された通信グループとパケットの識別情報との対応関係に基づいて、受信したパケットの識別情報から、受信したパケットの通信グループを選択する。通信時間調整部は、調整時間判定部で決定された通信グループに対応する評価指標情報中の揺らぎ調整時間を用いて、通信グループ毎に受信したパケットを制御する。

本開示に係るインタフェース変換装置は、産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワークにおいて異なる電波環境に起因して発生するデータ伝送の揺らぎ調整時間の影響を低減することができるという効果を奏する。

実施の形態１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実施の形態１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実施の形態１に係る５Ｇシステムの基地局の接続構成の一例を示す図実施の形態１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実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の構成の一例を示すブロック図実施の形態１に係るデバイス側インタフェース変換装置の構成の一例を示すブロック図実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える時分割スケジューリング部の構成の一例を示す図実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の時分割スケジューリング部が備える送信キューのトラフィッククラスの一例を示す図実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換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実施の形態１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実施の形態１に係る５Ｇシステムでの通信遅延量の測定結果から揺らぎ量を計算する方法の一例を示す図実施の形態１に係る５Ｇシステムでの通信遅延量の測定結果から揺らぎ量を計算する方法の一例を示す図実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の通信グループ判定処理の一例を示すフローチャート実施の形態１に係るデータ識別情報のパラメータの一例を示す図実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される評価指標情報の一例を示す図図１０に示す測定結果を評価指標情報に基づいて通信グループに分類した一例を示す図図１０に示す測定結果を評価指標情報に基づいて通信グループに分類した一例を示す図実施の形態１に係るデータ処理部における通信グループの接続構成の一例を示す図実施の形態１に係るデータ処理部における通信グループの接続構成の他の例を示す図実施の形態１に係る通信グループ適用による５Ｇシステム上に確立されるＴＳＮリンクの一例を示す図実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果の一例を示す図実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果から揺らぎ量の評価値を計算する方法の一例を示す図実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果から揺らぎ量の評価値を計算する方法の一例を示す図実施の形態２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される通信グループ判定処理の評価指標情報の一例を示す図実施の形態１，２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成の一例を示す図実施の形態１，２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の構成の一例を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかるインタフェース変換装置、制御回路、記憶媒体およびネットワーク構成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１．
図１は、実施の形態１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である。移動無線通信ネットワーク１は、ＴＳＣをサポートするネットワークである。移動無線通信ネットワーク１は、５Ｇシステム１０と、ＴＳＮBridge２０と、ＴＳＮ機器２１と、を備える。５Ｇシステム１０は、産業用プロトコルを伝送する移動通信システムである。５Ｇシステム１０は、５Ｇ無線規格に準拠した通信機器で構成され、移動無線通信ネットワーク１上でサービスを提供する。ＴＳＮ機器２１は、ＴＳＮBridge、EndStationなどの通信機器である。ＴＳＮBridge２０は、ＴＳＮのマスター時刻に同期しており、５Ｇシステム１０を経由してＴＳＮ機器２１と時刻同期を行い、産業用プロトコルなどの通信を行う。

図２は、実施の形態１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である。３ＧＰＰの規格では、５Ｇシステム１０に接続されるＴＳＮBridge２０、ＴＳＮ機器２１などから見た場合、５Ｇシステム１０が１つの論理的なＴＳＮBridgeを構成しているとみなすことができる。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、移動局３０と、基地局３１と、コア装置３２，３３と、デバイス側インタフェース変換装置５０と、ネットワーク側インタフェース変換装置５１，５２と、を備える。５Ｇシステム１０は、基地局３１から送信される無線信号４０によってサービスエリアが構成され、サービスエリア内の移動局３０が基地局３１と無線信号４０で接続されている。

コア装置３２は、移動局３０の呼制御、認証処理、および位置管理を行う装置である。コア装置３２は、基地局３１の制御を実施する。

コア装置３３は、移動局３０が基地局３１を経由して通信を行う際にデータを転送するゲートウェイ装置である。コア装置３３は、EndStation２１ａ、ＴＳＮBridge２０、およびEndStation２１ｂの間で行われる通信において、産業用プロトコルの転送処理を行う。

デバイス側インタフェース変換装置５０は、EndStation２１ａと移動局３０との間で、ＴＳＮプロトコルの変換処理を行い、産業用プロトコルを伝送するEthernetパケットの中継を行うインタフェース変換装置である。

ネットワーク側インタフェース変換装置５１は、ＴＳＮBridge２０とコア装置３３との間で、ＴＳＮプロトコルの変換処理を行い、産業用プロトコルを伝送するEthernetパケットの中継を行うインタフェース変換装置である。実施の形態１で説明する機能がコア装置３３およびネットワーク側インタフェース変換装置５１のどちらにも備えることが可能な場合は、これらを合わせたものが、ネットワーク側インタフェース変換装置７０と称される。

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、５Ｇシステム１０は、基地局３１の配下に複数の移動局３０が接続可能な構成であり、コア装置３２，３３の配下に複数の基地局３１が接続可能な構成である。また、デバイス側インタフェース変換装置５０、およびネットワーク側インタフェース変換装置５１は、図２の例では１台のＴＳＮ機器２１のみが接続されているが、ＬＡＮ接続により複数のＴＳＮ機器２１と接続可能である。

５Ｇシステム１０が備える基地局３１の接続構成について説明する。３ＧＰＰ規格では、基地局３１のバックホール回線を無線化するＩＡＢ（Integrated Access and Backhaul）と呼ばれる技術を導入可能としており、移動局３０と基地局３１との間だけではなく、基地局３１間も無線信号により接続することで柔軟なネットワークを構成することができる。

図３は、実施の形態１に係る５Ｇシステムの基地局の接続構成の一例を示す図である。図３で、コア装置３２，３３と接続される基地局３１ａは、有線ネットワークから無線ネットワークに切り替わるアンカーとなる基地局である。また、基地局３１ａは、デバイス側インタフェース変換装置５０ａと接続する移動局３０ａと無線信号４０ａにより接続する。さらに、基地局３１ａは、無線信号４１ａを介して基地局３１ｂと接続する。このとき、無線信号４０ａと無線信号４１ａとは同一の無線信号でもよいし、周波数帯域などが異なる無線信号で構成されてもよい。

基地局３１ｂは、デバイス側インタフェース変換装置５０ｂと接続する移動局３０ｂと無線信号４０ｂにより接続する。ここでは、移動局３０ｂは、基地局３１ａから送信される無線信号４０ａを観測できない場所に配置されている例が示されているものとするが、移動局３０ｂが無線信号４０ａを観測した場合には、移動局３０ｂは、電波環境が良い基地局３１ａ，３１ｂに接続できる。また、基地局３１ｂは、無線信号４１ｂを介して基地局３１ｃと接続する。基地局３１ｃは、デバイス側インタフェース変換装置５０ｃと接続する移動局３０ｃと無線信号４０ｃにより接続する。

本接続形態において、移動局３０ａ，３０ｂ，３０ｃの無線接続はアンカーとなる基地局３１ａにより制御され、基地局３１ｂ，３１ｃは基地局３１ａからの制御に基づき移動局３０ｂ，３０ｃと無線通信を行うことを前提とする。ただし、各基地局３１ａ，３１ｂ，３１ｃが自局と接続する移動局３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび基地局３１ｂ，３１ｃの無線接続を制御してもよく、本開示ではそれは限定されない。

図４は、実施の形態１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である。５Ｇシステム１０内におけるネットワーク側インタフェース変換装置７０とデバイス側インタフェース変換装置５０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７００であると見なされる。

５Ｇシステム１０が備えるネットワーク側インタフェース変換装置７０の構成について説明する。図５は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の構成の一例を示すブロック図である。ネットワーク側インタフェース変換装置７０は、外部インタフェース１００ａ，１００ｂと、装置管理部１１０と、データ処理部１２０と、通信部１３０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などの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、ネットワーク側インタフェース変換装置７０の設定、管理を行う。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、ネットワーク側インタフェース変換装置５２、ＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置と通信し、ネットワーク側インタフェース変換装置７０の設定情報等を取得する。電源部１１２は、ネットワーク側インタフェース変換装置７０の各構成に電源を供給する。メモリ１１３は、ネットワーク側インタフェース変換装置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。一例では、メモリ１１３は、後述するデータ処理部１２０の通信品質測定部１２３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１２０の後述する時刻同期部１２２より取得した時刻情報を管理する。装置管理機能部１１５は、ネットワーク側インタフェース変換装置７０の稼働状態などの装置状態を管理する。

ネットワーク側インタフェース変換装置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には、個別の装置に設けられる装置管理部１１０には、各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。

データ処理部１２０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１２０は、５Ｇデータ通信部１２１と、時刻同期部１２２と、通信品質測定部１２３と、調整時間判定部１２４と、通信グループ選択部１２５と、通信時間調整部１２６と、時分割スケジューリング部１２７と、を備える。

５Ｇデータ通信部１２１は、コア装置３３の機能を実現する機能部であり、基地局３１と時刻同期した状態で通信を行う。さらに、ネットワーク側インタフェース変換装置５２で変換されたＱｏＳ設定に基づき、５Ｇシステム１０内のＱｏＳ制御を行う。時刻同期部１２２は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの時刻同期処理を行う。

通信品質測定部１２３は、移動通信システムの内部での通信品質を測定する。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１２３は、EndStation２１ａから送信されるEthernetパケットのデバイス側インタフェース変換装置５０からネットワーク側インタフェース変換装置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１２３は、移動通信システムの送信端となるネットワーク側インタフェース変換装置７０からの出力時刻と、受信端となるデバイス側インタフェース変換装置５０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１２３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。

調整時間判定部１２４は、通信グループ毎に、許容される通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報に基づいて、パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が許容範囲となる通信グループを決定する。具体的には、調整時間判定部１２４は、メモリ１１３に格納された通信遅延量および揺らぎ量を取得し、ネットワーク側インタフェース変換装置５２から設定されたＴＳＮの通信グループ情報単位で揺らぎ吸収時間の評価を行い、各バッファ長を判定する。ここでは、ＴＳＮの通信グループ情報はネットワーク側インタフェース変換装置５２から設定され、メモリ１１３内に格納された情報を使用するが、事前にネットワーク側インタフェース変換装置７０に保存されてもよく、ネットワーク側インタフェース変換装置５２以外のメンテナンスツールなどから設定されてもよい。

通信グループ選択部１２５は、調整時間判定部１２４で決定された通信グループとパケットの識別情報との対応関係を参照して、受信したパケットの識別情報から、受信したパケットの通信グループを選択する。具体的には、通信グループ選択部１２５は、５Ｇデータ通信部１２１から受信したEthernetパケットが属するＴＳＮの通信グループを識別し、通信時間調整部１２６に転送する。

通信時間調整部１２６は、調整時間判定部１２４で決定された通信グループに対応する揺らぎ調整時間を用いて、通信グループ毎に受信したパケットを制御する。具体的には、通信時間調整部１２６は、ＴＳＮの通信グループ毎に調整時間判定部１２４から設定された異なるバッファ長を持つキューを用いた優先制御を行う。このとき、同一の優先度を持つEthernetパケットを受信した場合でもＴＳＮの通信グループが異なる場合には、バッファ長が異なる点が特徴である。時分割スケジューリング部１２７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。

時刻同期処理では、ＴＳＮBridge２０とＴＳＮプロトコルを用いて外部インタフェース１００ｂ経由で通信を行い、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、更新したＳＹＮＣメッセージを５Ｇデータ通信部１２１、外部インタフェース１００ａを介して基地局３１および移動局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インタフェース変換装置５０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、ＴＳＮBridge２０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。

通信部１３０は、装置管理部１１０と、データ処理部１２０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。

次に、５Ｇシステム１０が備えるデバイス側インタフェース変換装置５０の構成について説明する。図６は、実施の形態１に係るデバイス側インタフェース変換装置の構成の一例を示すブロック図である。基本的な構成はネットワーク側インタフェース変換装置７０と同様である。デバイス側インタフェース変換装置５０は、外部インタフェース１５０ａ，１５０ｂと、装置管理部１６０と、データ処理部１７０と、通信部１８０と、を備える。

外部インタフェース１５０ａは、移動局３０と接続するＵＳＢ（Universal Serial Bus）またはＲＪ４５などにより構成される物理インタフェースである。

外部インタフェース１５０ｂは、EndStation２１ａ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１６０は、デバイス側インタフェース変換装置５０の設定、管理を行う。装置管理部１６０は、管理インタフェース部１６１と、電源部１６２と、メモリ１６３と、時刻管理部１６４と、装置管理機能部１６５と、を備える。

管理インタフェース部１６１は、デバイス側インタフェース変換装置５０、ネットワーク側インタフェース変換装置５２、ＴＳＮＣＮＣ６０、ＴＳＮＣＵＣ６１などの制御装置と通信し、デバイス側インタフェース変換装置５０の設定情報等を取得する。電源部１６２は、デバイス側インタフェース変換装置５０の各構成に電源を供給する。メモリ１６３は、デバイス側インタフェース変換装置５０が動作するための装置パラメータ、ＴＳＮプロトコル関連パラメータなどの設定情報を格納する記憶部である。一例では、メモリ１６３は、後述するデータ処理部１７０の通信品質測定部１７３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１６４は、データ処理部１７０の後述する時刻同期部１７２より取得した時刻情報を管理する。装置管理機能部１６５は、デバイス側インタフェース変換装置５０の稼働状態などの装置状態を管理する。

データ処理部１７０は、５Ｇシステム１０内のデータ伝送処理および外部のＴＳＮ機器であるEndStation２１ａ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１７０は、５Ｇデバイス接続部１７１と、時刻同期部１７２と、通信品質測定部１７３と、調整時間判定部１７４と、通信グループ選択部１７５と、通信時間調整部１７６と、時分割スケジューリング部１７７と、を備える。

５Ｇデバイス接続部１７１は、移動局３０と通信を行う機能部である。時刻同期部１７２は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの時刻同期処理を行う。

通信品質測定部１７３は、移動通信システムの内部での通信品質を測定する。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１７３は、EndStation２１ｂ、ＴＳＮBridge２０から送信されるEthernetパケットのネットワーク側インタフェース変換装置７０からデバイス側インタフェース変換装置５０までの、あるいは、他の移動局３０の配下のデバイス側インタフェース変換装置５０に接続されるEndStation２１ａから送信されるEthernetパケットのデバイス側インタフェース変換装置５０からデバイス側インタフェース変換装置５０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履歴情報として測定し、記憶部であるメモリ１６３に格納する。

調整時間判定部１７４は、通信グループ毎に、許容される通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に履歴情報から得られる通信品質の測定結果の変動量が許容範囲となる通信グループを決定する。具体的には、調整時間判定部１７４は、メモリ１６３に格納された通信遅延量および揺らぎ量を取得し、ネットワーク側インタフェース変換装置５２から設定されたＴＳＮの通信グループ情報単位で揺らぎ吸収時間の評価を行い、各バッファ長を判定する。ここでは、ＴＳＮの通信グループ情報はネットワーク側インタフェース変換装置５２から設定され、メモリ１６３内に格納された情報を使用するが、事前にデバイス側インタフェース変換装置５０に保存されてもよく、デバイス側インタフェース変換装置５０以外のメンテナンスツールなどから設定されてもよい。

通信グループ選択部１７５は、調整時間判定部１７４で決定された通信グループとパケットの識別情報との対応関係を参照して、受信したパケットの識別情報から、受信したパケットの通信グループを選択する。具体的には、通信グループ選択部１７５は、５Ｇデバイス接続部１７１から受信したEthernetパケットが属するＴＳＮの通信グループを識別し、通信時間調整部１７６に転送する。

通信時間調整部１７６は、調整時間判定部１７４で決定された通信グループに対応する揺らぎ調整時間を用いて、通信グループ毎に受信したパケットを制御する。具体的には、通信時間調整部１７６は、ＴＳＮの通信グループ毎に調整時間判定部１７４から設定された異なるバッファ長を持つキューを用いた優先制御を行う。このとき、同一の優先度を持つEthernetパケットを受信した場合でもＴＳＮの通信グループが異なる場合には、バッファ長が異なる点が特徴である。時分割スケジューリング部１７７は、他のＴＳＮ機器２１と高精度に同期してＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖに規定される各トラフィッククラスの送信時間を制御する機能を提供する。

通信部１８０は、装置管理部１６０と、データ処理部１７０と、が外部インタフェース１５０ｂを介してEndStation２１ａと通信する機能を提供する。

次にネットワーク側インタフェース変換装置７０、デバイス側インタフェース変換装置５０が備える時分割スケジューリング部１２７，１７７の構成について説明する。各インタフェース変換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インタフェース変換装置７０の構成を例に挙げて説明する。図７は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える時分割スケジューリング部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１２７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、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ため、図８に記載するＩＥＥＥ８０２．１ｐに定義されるＰＣＰ（Priority Code Point）に関連付けられる優先度を示すトラフィッククラスに対応した送信キューである。

図８は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の時分割スケジューリング部が備える送信キューのトラフィッククラスの一例を示す図である。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７および図８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８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９は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換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である。ゲート制御リスト２２０は、図９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１０は、実施の形態１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である。図１０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内を伝送され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を持つ。図１０中で、測定結果３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃは、優先度の高い「優先度高」のパケットを示し、測定結果３０２は優先度の低い「優先度低」のパケットを示す。通信遅延量測定結果３００は、メモリ１１３に記憶される履歴情報を用いて生成される。

図１１および図１２は、実施の形態１に係る５Ｇシステムでの通信遅延量の測定結果から揺らぎ量を計算する方法の一例を示す図である。図１１および図１２は、図１０から優先度の高いパケットの測定結果３０１ｃを抽出したものである。図１１および図１２でも、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。図１１に示される第１計算例は、測定区間３１１ａにおける通信遅延量測定結果の最大値と最小値との差を揺らぎ量３１０ａとして計算する方法である。図１２に示される第２計算例は、測定区間３１１ｂにおける基準値Ｒである通信遅延量測定結果の平均値からの時間誤差３１２を累積した平均値を揺らぎ量３１０ｂとして計算する方法である。揺らぎ量の計算方法としては、図１１および図１２に示した方法以外の方法を使用することも可能である。一例では、第２計算例の時間誤差３１２の計算の基準値Ｒとして通信遅延量測定結果の中央値を用いてもよく、また、定周期のＱｏＳ情報を持つパケットであれば受信間隔などを揺らぎ量として定義してもよく、本開示では、これらは限定されない。さらに、ここでは簡略化のため優先度として、「優先度高」および「優先度低」をＱｏＳ情報の例として示したが、５Ｇシステム１０におけるＱｏＳ定義（５ＱＩ：５ＧＱｏＳ Indicator）などのように複数の優先度を用いてもよく、本開示では、使用される優先度は限定されない。

図１３は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置の通信グループ判定処理の一例を示すフローチャートである。図１３は、ネットワーク側インタフェース変換装置７０によるネットワーク構成方法の手順の一例を示している。まず、ネットワーク側インタフェース変換装置７０において、５Ｇデータ通信部１２１は、基地局３１からパケットを受信したかを判定する（ステップＳ１１）。５Ｇデータ通信部１２１は、基地局３１からパケットを受信していない場合（ステップＳ１１でＮｏの場合）には、パケットを受信するまで待機する。また、５Ｇデータ通信部１２１は、基地局３１からパケットを受信した場合（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）には、当該パケットに付与される優先度情報を取得する（ステップＳ１２）。

次に、通信グループ選択部１２５は、５Ｇデータ通信部１２１から受信するパケットからデータ識別情報を取得する（ステップＳ１３）。図１４は、実施の形態１に係るデータ識別情報のパラメータの一例を示す図である。図１４に示されるように、データ識別情報４００は、通信プロトコル種別４０１およびその個別パラメータとなるデータ識別子４０２を含む識別情報である。実施の形態１では、通信プロトコル種別４０１としてInternet Protocol（ＩＰ）およびEthernetプロトコルの各パラメータをデータ識別情報４００として利用しているが、全てのパラメータを利用してもよいし、一部のパラメータを選択して利用してもよい。また、他の通信プロトコルの識別子情報を用いてもよく、本開示では、これらの例に限定されない。

図１３に戻り、通信品質測定部１２３は、受信したパケットの通信遅延量および揺らぎ量を測定し、測定結果を装置管理部１１０のメモリ１１３に格納する(ステップＳ１４)。ついで、調整時間判定部１２４は、装置管理部１１０のメモリ１１３から、通信遅延量および揺らぎ量の測定結果並びに通信グループ毎に定義される評価指標情報を取得する（ステップＳ１５）。図１５は、実施の形態１に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される評価指標情報の構成の一例を示す図である。評価指標情報５００は、パケットの通信遅延量および揺らぎ量から通信グループ５０１を分類する際に使用される情報である。評価指標情報５００は、通信グループ５０１に分類されることが可能なパケットの有する条件と、通信グループ５０１に対して設定される受信したパケットを調整する時間である時間調整量５０５と、を含む。条件は、通信グループ５０１毎に、許容される優先度である許可優先度５０２と、許容される通信遅延量である通信遅延量許容値５０３と、許容される揺らぎ量である揺らぎ量許容値５０４と、を含む。ここでは時間調整量５０５が増加する順に、通信グループ５０１が配置されているものとする。

図１３に戻り、調整時間判定部１２４は、評価指標情報５００の中から、５Ｇデータ通信部１２１が取得した優先度情報に対応する許可優先度５０２を有する通信グループ５０１を選択する（ステップＳ１６）。ついで、調整時間判定部１２４は、通信品質測定部１２３が測定した通信遅延量および揺らぎ量が、選択した通信グループ５０１で定められた条件を満たすかを判定する（ステップＳ１７）。具体的には、調整時間判定部１２４は、受信したパケットの通信遅延量および揺らぎ量が、ステップＳ１２で取得したパケットの優先度情報に対応する許可優先度５０２を有する通信グループ５０１の目標値、すなわち選択した通信グループ５０１の通信遅延量許容値５０３および揺らぎ量許容値５０４を満たすかを判定する。

通信遅延量および揺らぎ量が、選択した通信グループ５０１で定められた条件を満たさない場合（ステップＳ１７でＮｏの場合）には、調整時間判定部１２４は、評価指標情報５００の中で、次に許可優先度５０２が高い通信グループ５０１を選択する（ステップＳ１８）。その後、処理がステップＳ１７に戻る。

一方、通信遅延量および揺らぎ量が、選択した通信グループ５０１で定められた条件を満たす場合（ステップＳ１７でＹｅｓの場合）には、調整時間判定部１２４は、判定を行ったパケットを、選択した通信グループ５０１に決定する（ステップＳ１９）。すなわち、調整時間判定部１２４は、データ識別情報４００を通信グループ５０１と対応付ける。以上で、通信グループ判定処理が終了する。

なお、通信グループ５０１は、通信時間調整部１２６内における評価指標情報５００の時間調整量５０５に対応するバッファ長を持つ時間調整グループに対応している。通信グループ５０１が判定された後、通信グループ選択部１２５は、パケット受信後にデータ識別情報４００に対応する通信グループ５０１の選択を行い、通信時間調整部１２６の対応する時間調整グループにパケットを転送する。

図１６および図１７は、図１０に示す測定結果を評価指標情報に基づいて通信グループに分類した一例を示す図である。なお、図１０と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。図１６は、図１０に示す測定結果のうち「優先度高」の測定結果３０１ａ，３０１ｂが、第１通信グループに分類された例を示している。このときの時間調整量は第１時間調整量３１０であり、バッファ長は第１バッファ長であるとしている。また、図１７は、図１０に示す測定結果のうち「優先度高」の測定結果３０１ｃと「優先度低」の測定結果３０２が、第２通信グループに分類された例をしている。このときの時間調整量は第２時間調整量３１１であり、バッファ長は第２バッファ長であるとしている。

ネットワーク側インタフェース変換装置７０における通信グループ選択部１２５と、通信時間調整部１２６と、時分割スケジューリング部１２７の接続構成について説明する。図１８は、実施の形態１に係るデータ処理部における通信グループの接続構成の一例を示す図である。

通信グループ選択部１２５は、内部に通信グループ５０１毎の評価指標情報５００に対応したフィルタ６０１－１～６０１－ｎを備える。ただし、ｎは２以上の自然数である。なお、以下では、個々のフィルタ６０１－１～６０１－ｎを区別する必要がない場合には、フィルタ６０１と表記する。フィルタ６０１は、５Ｇデータ通信部１２１から受信したパケットのデータ識別情報４００が、通信グループ判定処理で各通信グループ５０１に登録されたパケットのデータ識別情報４００のうちどのパケットのデータ識別情報４００に一致するかを判定する。フィルタ６０１は、５Ｇデータ通信部１２１から受信したパケットが自身の通信グループ５０１に属するものであると判定した場合には、自グループのデータとして通信時間調整部１２６に転送する。また、フィルタ６０１は、受信したパケットが自身の通信グループ５０１に属するものではないと判定した場合には、通信時間調整部１２６へのパケットの転送を行わない。このように、通信グループ選択部１２５は、調整時間判定部１２４で判定された通信グループ５０１とデータ識別情報４００との対応関係に基づいたフィルタ６０１によって、通信時間調整部１２６の対応する時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎにパケットを転送する。

通信時間調整部１２６は、内部に時間調整グループ６０２－１～６０２－ｎ毎に時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎを備える。時間調整グループ６０２－１～６０２－ｎは、通信グループ選択部１２５内の各通信グループ５０１のフィルタ６０１－１～６０１－ｎに対応して設けられる。時間調整グループ６０２－１～６０２－ｎに対応する時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎは、評価指標情報５００に格納される時間調整量５０５に対応する長さを有する。通信時間調整部１２６は、時間調整グループ６０２－１～６０２－ｎ毎に揺らぎ調整を行った後、時分割スケジューリング部１２７の優先度に応じた送信キュー２００に転送を行う。

なお、時分割スケジューリング部１２７の構成については、図７で説明したので、省略する。

図１９は、実施の形態１に係るデータ処理部における通信グループの接続構成の他の例を示す図である。図１９では、時分割スケジューリング部１２７を個別の通信グループ５０１に対応付ける接続構成としている。つまり、図１９では、データ処理部１２０は、通信グループ５０１毎に時分割スケジューリング部１２７－１～１２７－ｎを備える。あるいは、見方を変えると、図１９では、ｎ個の時分割スケジューリング部１２７－１～１２７－ｎによって時分割スケジューリング部１２７が構成される。それぞれの時分割スケジューリング部１２７－１～１２７－ｎの構成は、図７に示される時分割スケジューリング部１２７で示したものと同一である。図１８では、パケットは、通信時間調整部１２６のそれぞれの時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎから時分割スケジューリング部１２７のいずれかの送信キュー２００に送られる。しかし、図１９では、パケットは、通信時間調整部１２６の時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎから、時間調整用バッファ６０３－１～６０３－ｎに対応して設けられる時分割スケジューリング部１２７－１～１２７－ｎの送信キュー２００にそれぞれ送られる。

また、実施の形態１では各通信グループ５０１は同一のネットワーク側インタフェース変換装置７０内に存在しているが、通信グループ５０１毎に他のネットワーク側インタフェース変換装置７０内に存在するようにすることも可能である。つまり、通信グループ選択部１２５は、通信グループ化されたパケット処理を地理的に異なる場所に設けられる他のネットワーク側インタフェース変換装置７０に割り当てることも可能である。この場合には、通信グループ判定によって、基地局３１と接続するネットワーク側インタフェース変換装置７０を変更することで同様の機能を実現してもよい。

図２０は、実施の形態１に係る通信グループ適用による５Ｇシステム上に確立される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インタフェース変換装置７０とデバイス側インタフェース変換装置５０との間のネットワークは、異なる揺らぎ調整時間を持つ複数の時間調整グループを備える。これによって、時間制約が厳しいＴＳＮBridge２０、EndStation２１ａ，２１ｂのアプリケーションは、５Ｇシステム１０の論理的なＴＳＮBridge内に固定の遅延時間を持つ複数のＴＳＮリンク７００ａ，７００ｂ，７００ｎが存在すると見なすことが可能となる。

このように、５Ｇシステム１０では、移動、遮蔽、中継などに伴う電波環境の変化が発生した場合に、同じ優先度を持つデータは電波環境の影響が大きい通信回線に基づきデータ到達時間の揺らぎを調整する必要があり、電波環境の影響が小さい通信品質の良好な通信回線の性能に影響を与えることになる。

なお、実施の形態１における説明は簡略化のため、ネットワーク側インタフェース変換装置７０を中心に記載したが、デバイス側インタフェース変換装置５０においても同様である。また、デバイス側インタフェース変換装置５０においては、ネットワーク側インタフェース変換装置７０から送信されるパケット処理は同一の電波環境を利用するケースが多く、本開示の技術は、他の移動局３０に接続するデバイス側インタフェース変換装置５０からネットワーク側インタフェース変換装置７０経由でデバイス側インタフェース変換装置５０に転送されるパケットの処理に効果が期待できる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、ネットワーク側インタフェース変換装置７０およびデバイス側インタフェース変換装置５０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、電波環境の影響が大きい通信回線と電波環境の影響が小さい通信回線とに分類したグループ化を行うことで、異なる揺らぎ調整時間で制御することとした。つまり、同じ優先度を有するデータであっても、通信遅延量が大きいデータと通信遅延量が小さいデータとで異なる通信グループ５０１に分けて、異なる揺らぎ調整時間で制御するようにした。これにより、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１において、伝送性能を改善することができる。特に、要求品質が厳しい産業用プロトコルを伝送する移動無線通信ネットワーク１において、電波環境の異なるＴＳＮリンク７００を構成する通信回線のグループ化によって、異なる電波環境に起因して発生するデータ伝送の揺らぎ調整時間の影響を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、移動無線通信ネットワーク１上で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７０との間の通信遅延を測定可能であることを前提としたが、ネットワークの機能制御などによって通信遅延を測定できない場合も考えられる。実施の形態２では、このような状況における通信グループ選択方法について説明する。

実施の形態２では、移動無線通信ネットワーク１を構成する各装置の構成は実施の形態１と同様であるが、ネットワーク側インタフェース変換装置７０およびデバイス側インタフェース変換装置５０の通信品質測定部１２３，１７３、調整時間判定部１２４，１７４における測定方法および評価方法が実施の形態１と異なる。そこで、以下では、実施の形態１と同一の部分には、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略し、実施の形態１と異なる部分を説明する。

図２１は、実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果の一例を示す図である。揺らぎ量の測定結果８００は、５Ｇシステム１０内を伝送され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を持ち、測定結果８０１ａ，８０１ｂ，８０１ｃは、優先度の高い「優先度高」のパケットを示し、測定結果８０２は優先度の低い「優先度低」のパケットを示す。図２１の横軸は、一例ではパケットの受信時刻である。揺らぎ量８０３の測定は、各パケットの受信間隔となる。図２１の揺らぎ量８０３は、優先度の低いパケットについての受信間隔であり、Ｎ_i-1，Ｎ_i，Ｎ_i+1となっている。一例では、通信品質測定部１２３，１７３は、受信端となるインタフェース変換装置のパケットの入力時刻の差分から移動通信システムの内部での揺らぎ量８０３を測定する。なお、実施の形態２では、通信遅延量は直接的に認識できないが、移動無線通信ネットワーク１内ではＱｏＳ情報、すなわち優先度に基づく優先制御が適用されるため、通信遅延量の平均値は各通信回線上で等価と見なし、揺らぎ量のみで電波環境の影響を把握する。

図２２は、実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果から揺らぎ量の評価値を計算する方法の一例を示す図である。図２２において、横軸は、測定時間を示し、縦軸は、揺らぎ量測定結果を示している。図２２に示される第１計算例では、測定区間８１０ａにおける測定結果の揺らぎ量の最大値と最小値との差を、揺らぎ量８１２ａの評価値として計算している。

図２３は、実施の形態２に係る５Ｇシステム内における揺らぎ量の測定結果から揺らぎ量の評価値を計算する方法の一例を示す図である。図２３において、横軸は、測定時間を示し、縦軸は、揺らぎ量測定結果を示している。図２３に示される第２計算例では、測定区間８１０ｂにおける基準値である揺らぎ量の測定結果の平均値８１１からの時間誤差８１２ｂを揺らぎ量の評価値Ｐ_i，Ｐ_i+1，・・・として計算している。なお、揺らぎ量の評価値の計算方法としては、他の方法を用いてもよい。一例では、第２計算例の時間誤差８１２ｂの計算の基準値として、揺らぎ量の測定結果の平均値８１１ではなく、揺らぎ量の測定結果の中央値を用いてもよいし、時間誤差８１２ｂの最大値を用いてもよい。

図２４は、実施の形態２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備えるメモリに格納される通信グループ判定処理の評価指標情報の一例を示す図である。図２４の評価指標情報９００は、実施の形態１の図１５の評価指標情報５００と比較して、通信遅延量許容値５０３の項目を含まない。つまり、評価指標情報９００は、通信グループ９０１毎に、許容される優先度である許可優先度９０２と、許容される揺らぎ量である揺らぎ量許容値９０３と、の条件を定めるとともに、通信グループ９０１毎に受信したパケットを調整する時間である時間調整量９０４を定めた情報である。ここでは時間調整量９０４が増加する順に、通信グループ９０１が配置されているものとする。

実施の形態２によるネットワーク側インタフェース変換装置７０の通信グループ判定処理では、図１３と同様の処理が行われる。ただし、ステップＳ１５では、調整時間判定部１２４は、図２４に示される評価指標情報９００を装置管理部１１０のメモリ１１３から取得する。また、ステップＳ１７では、通信品質測定部１２３が測定した揺らぎ量が、選択した通信グループ９０１に定められた揺らぎ量許容値９０３を満たすかを判定する。以上によって、ステップＳ１９での通信グループ９０１の選択が可能となる。

なお、実施の形態２でも、ネットワーク側インタフェース変換装置７０を中心に記載したが、デバイス側インタフェース変換装置５０においても同様である。

以上説明したように、実施の形態２によれば、ネットワーク側インタフェース変換装置７０およびデバイス側インタフェース変換装置５０は、データの揺らぎ量の測定および評価を行い、電波環境の影響が大きい通信回線と電波環境の影響が小さい通信回線に分類したグループ化を行うことで異なる揺らぎ調整時間で制御することとした。これによって、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１において、要求品質が厳しい産業用プロトコルの伝送性能を改善することができる。

つづいて、実施の形態１，２に係るネットワーク側インタフェース変換装置７０のハードウェア構成について説明する。ネットワーク側インタフェース変換装置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、データ処理部１２０および通信部１３０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２５は、実施の形態１，２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成の一例を示す図である。図２５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、ネットワーク側インタフェース変換装置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インタフェース変換装置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。

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２６は、実施の形態１，２に係るネットワーク側インタフェース変換装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の構成の一例を示す図である。図２６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、ネットワーク側インタフェース変換装置７０のハードウェア構成について説明したが、デバイス側インタフェース変換装置５０のハードウェア構成も同様である。

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、１０５Ｇシステム、２０ＴＳＮBridge、２１ＴＳＮ機器、２１ａ，２１ｂ EndStation、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ移動局、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ基地局、３２，３３コア装置、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４１ａ，４１ｂ無線信号、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃデバイス側インタフェース変換装置、５１，５２，７０ネットワーク側インタフェース変換装置、６０ＴＳＮＣＮＣ、６１ＴＳＮＣＵＣ、９０，９３処理回路、９１プロセッサ、１００ａ，１００ｂ，１５０ａ，１５０ｂ外部インタフェース、１１０，１６０装置管理部、１１１，１６１管理インタフェース部、１１２，１６２電源部、９２，１１３，１６３メモリ、１１４，１６４時刻管理部、１１５，１６５装置管理機能部、１２０，１７０データ処理部、１２１５Ｇデータ通信部、１２２，１７２時刻同期部、１２３，１７３通信品質測定部、１２４，１７４調整時間判定部、１２５，１７５通信グループ選択部、１２６，１７６通信時間調整部、１２７，１７７時分割スケジューリング部、１３０，１８０通信部、１７１５Ｇデバイス接続部、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、４００データ識別情報、５００，９００評価指標情報、６０１，６０１－１～６０１－ｎフィルタ、６０２－１～６０２－ｎ時間調整グループ、６０３－１～６０３－ｎ時間調整用バッファ、７００，７００ａ，７００ｂ，７００ｎＴＳＮリンク。

Claims

産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置であって、
前記移動通信システムの内部での通信品質を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、許容される前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、前記パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に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許容範囲となる前記通信グループを決定する調整時間判定部と、
前記調整時間判定部で決定された前記通信グループと前記パケットの前記識別情報との対応関係に基づいて、受信した前記パケットの前記識別情報から、前記受信したパケットの前記通信グループを選択する通信グループ選択部と、
前記調整時間判定部で決定された前記通信グループに対応する前記評価指標情報中の前記揺らぎ調整時間を用いて、前記通信グループ毎に前記受信したパケットを制御する通信時間調整部と、
を備えることを特徴とするインタフェース変換装置。
前記通信品質測定部は、前記移動通信システムの送信端となるインタフェース変換装置からの出力時刻と受信端となるインタフェース変換装置からの入力時刻との差分から測定される前記移動通信システムの内部での遅延量と、前記遅延量から計算される前記パケットの揺らぎ量と、を前記通信品質として測定し、
前記評価指標情報は、前記通信品質の許容範囲として、前記遅延量の許容値と、前記揺らぎ量の許容値と、を含み、
前記調整時間判定部は、前記評価指標情報を参照して、前記識別情報毎に、前記履歴情報から得られる前記遅延量および前記揺らぎ量の測定結果が前記遅延量の許容値および前記揺らぎ量の許容値を満たす前記通信グループを決定することを特徴とする請求項１に記載のインタフェース変換装置。
前記通信品質測定部は、前記移動通信システムの受信端となるインタフェース変換装置の入力時刻の差分から前記移動通信システムの内部での揺らぎ量を測定し、
前記評価指標情報は、前記通信品質の許容範囲として、前記揺らぎの許容値を含み、
前記調整時間判定部は、前記評価指標情報を参照して、前記識別情報毎に、前記履歴情報から得られる前記揺らぎ量の測定値が前記揺らぎ量の許容値を満たす前記通信グループを決定することを特徴とする請求項１に記載のインタフェース変換装置。
前記通信品質の許容範囲は、前記通信グループによって異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のインタフェース変換装置。
前記通信グループ選択部は、通信グループ化されたパケット処理を地理的に異なる場所に設けられる他のインタフェース変換装置に割当てることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のインタフェース変換装置。
産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置を制御する制御回路であって、
前記移動通信システムの内部での通信品質を測定、
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、許容される前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、前記パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に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許容範囲となる前記通信グループを決定、
決定された前記通信グループと前記パケットの前記識別情報との対応関係に基づいて、受信した前記パケットの前記識別情報から、前記受信したパケットの前記通信グループを選択、
決定された前記通信グループに対応する前記評価指標情報中の前記揺らぎ調整時間を用いて、前記通信グループ毎に前記受信したパケットを制御、
を前記インタフェース変換装置に実行させることを特徴とする制御回路。
産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記移動通信システムの内部での通信品質を測定、
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、許容される前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、前記パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に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許容範囲となる前記通信グループを決定、
決定された前記通信グループと前記パケットの前記識別情報との対応関係に基づいて、受信した前記パケットの前記識別情報から、前記受信したパケットの前記通信グループを選択、
決定された前記通信グループに対応する前記評価指標情報中の前記揺らぎ調整時間を用いて、前記通信グループ毎に前記受信したパケットを制御、
を前記インタフェース変換装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
産業用プロトコルを伝送する移動通信システムが備えるインタフェース変換装置のネットワーク構成方法であって、
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測定するステップと、
前記通信品質測定部が、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部に記憶させるステップと、
調整時間判定部が、通信グループ毎に、許容される前記通信品質の測定結果の変動量の許容範囲と、受信したパケットの到達時間の揺らぎを吸収する揺らぎ調整時間と、を規定した評価指標情報を参照して、前記パケットに含まれる通信プロトコル種別を含む識別情報毎に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許容範囲となる前記通信グループを決定するステップと、
通信グループ選択部が、前記調整時間判定部で決定された前記通信グループと前記パケットの前記識別情報との対応関係に基づいて、受信した前記パケットの前記識別情報から、前記受信したパケットの前記通信グループを選択するステップと、
通信時間調整部が、前記調整時間判定部で決定された前記通信グループに対応する前記評価指標情報中の前記揺らぎ調整時間を用いて、前記通信グループ毎に前記受信したパケットを制御するステップと、
を含むことを特徴とするネットワーク構成方法。