JP2004343628A - 送信時期調整装置および送信時期調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信時期調整装置1は、新たな他端末から受信データが入力される度に、送信待ち時間を増加させる第1の送信時刻更新手段13と、送信予定時刻に他端末から受信中のときは、受信完了時刻から、ランダム待ち時間が経過した時刻に送信予定時刻を更新する第2の送信時刻更新手段15と前記送信予定時刻経過後に、データを送信する許可信号を出力する送信許可信号出力手段17とを備えることとする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信におけるデータ送信時期を調整する方法および該方法によりデータ送信時期を調整する装置に関し、特に移動体に搭載され自端末の位置情報を定期的に送信する無線通信端末に適用されるデータ送信時期の調整装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両などの移動体相互の間隔制御を行うために、様々なシステムが提案されている。その方法のひとつとして、図26のような移動体間隔制御システムが考えられる。
【0003】
移動体501aは、速度発電機、地上に設けられたIDタグ等、何からの位置取得手段503aにより自移動体の位置を取得する。取得された自移動体位置は無線通信端末505aにより送信され、その送受信可能範囲内に存在する移動体501bに受信される。
移動体501bは、その位置取得手段503bにより取得した自移動体位置と、無線通信端末505bにより取得した移動体501aの位置とを比較手段507bによって比較する。
【0004】
その結果、移動体501aが進行方向前方にあり、かつ移動体501bのオペレータによる手動停止距離より接近したとき、非常制動手段509bにより非常ブレーキをかける。
【0005】
このように各種移動体の自端末の位置情報を相互に無線通信手段により送信しあう場合、各端末が同時にデータを送信すると送信電波が混信・衝突することにより受信不能となる。
【0006】
これを防ぐために、通信フレームをいくつかのタイムスロットに分割して、各端末が異なるタイムスロットを使用する時分割多重方式が使用されている。この方式を使用する際には、同時に使用できる最大端末数を決定しておき、各無線通信端末は通信フレームの同期をとった上で、自端末が何番目のフレームを使用するかを予め設定しておかなければならない。
【0007】
なお、本発明に関して記載すべき先行技術文献はない。出願人が知っている先行技術が文献公知発明に係るものではないからである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に鉄道設備を保守する保守作業車に、上記移動体間隔制御システムを適用する場合には、同時使用される保守作業車は、無線通信端末を備えた多数の保守作業車のうち一部でしかことが多い。
このため、無線通信端末を備えた多数の各保守作業車すべてにタイムスロットを1つずつ割り当てると、不使用タイムスロットが多くなりフレーム長が不必要に長くなる。特に前記の移動体どうしの間隔制御に使用する際には、フレーム長の増大は、各移動体の位置情報の更新間隔が長くなることを意味するため、安全上好ましくない影響を及ぼす。
【0009】
これを防ぐために、タイムスロット数を制限すると、各端末の使用者が端末を使用する度に、同時に使用する複数の端末が全て異なるタイムロットを使用するように予め他の端末使用者に手配し、タイムスロットを設定する作業が別途必要となり非常に煩雑である。
【0010】
そこで本発明は、複数端末間の無線通信において、予めタイムスロットを割り当て、かつ同期しなくても送信電波の衝突を回避しうるデータ送信時期の調整方法およびデータ送信時期を調整する装置を実現することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明における送信時期調整装置は、自端末の送信待ち時間を動的に変化させる。具体的には、まず自端末が受信したことのない新たな他端末から受信したときに送信待ち時間を順次増やしていくことにより、同時に使用している全ての他端末を受信するために必要な待ち時間を確保しておく。その上で、もし送信待ち時間が経過したときに他端末からのデータを受信中のときは、受信完了を待って自端末のデータを送信することにより混信を防止する。
【0012】
本発明に係る無線通信端末の第1実施例に係る送信時期調整装置は、
データ送信完了時刻から次回データ送信開始時刻までの送信待ち時間を、新たな他端末から受信データが入力される度に増加させる第1の送信待ち時間変更手段と、
他端末からのデータ受信中に前記送信待ち時間を経過したときは、該受信完了後まで前記送信待ち時間を延長する第2の送信待ち時間変更手段とを備える。
【0013】
また、前記第1実施例に係る送信時期調整装置は、さらに、受信データを入力する受信データ入力部と、データ送信完了時刻から、可変待ち時間と第1のランダム待ち時間とを加えた時間が経過した時刻を、次回の送信予定時刻として算出する送信予定時刻算出部と、前記送信予定時刻経過後に、データを送信する許可信号を出力する送信許可信号出力部とを備えることとしてよい。
【0014】
さらに、前記第1の送信待ち時間変更手段は、新たな他端末から受信データが入力される度に、前記可変待ち時間を増加させ、前記送信予定時刻を更新する第1の送信予定時刻更新部からなることとしてよい。また、前記第2の送信待ち時間変更手段は、前記送信予定時刻に他端末から受信中のときは、該受信完了時刻から、第2のランダム待ち時間が経過した時刻に、前記送信予定時刻を更新する第2の送信予定時刻更新部からなることとしてよい。
【0015】
また、本発明に係る第2実施例に係る無線通信端末の送信時期調整装置は、さらに、自端末が受信したことのある端末を記憶する端末記憶部を備え、
前記受信データ入力部に入力される受信データは、受信された他端末が記憶する前記端末に関する情報と前記他端末の順序情報とを含み、
さらに、送信時期調整装置は、
前記自端末の順序情報と前記他端末の順序情報に基づき、前記自端末と前記他端末の順序関係を判断する順序関係判断部と、
前記他端末が記憶する前記端末に関する情報に基づき、前記他端末が自端末を記憶しているか否かを判断する自端末記憶判断部とを備え、
前記第1の送信予定時刻更新部は、前記新たな他端末が前記自端末と所定の順序関係にあるときは、前記新たな他端末が前記自端末を記憶しているときに前記可変待ち時間を増加させることとした。
【0016】
また、本発明に係る無線通信端末の送信時期調整方法は、
データ送信完了時刻から次回データ送信開始時刻までの送信待ち時間を、新たな他端末から受信データが入力される度に増加させる第1の送信待ち時間変更ステップと
他端末からのデータ受信中に前記送信待ち時間を経過したときは、該受信完了後まで前記送信待ち時間を延長する第2の送信待ち時間変更ステップからなる。
【0017】
前記第1の送信待ち時間変更ステップは、新たな他端末から受信データが入力される度に、前記可変待ち時間を増加させ、前記送信予定時刻を更新する第1の送信予定時刻更新ステップからなることとしてよい。また、前記第2の送信待ち時間変更ステップは、前記送信予定時刻に他端末から受信中のときは、該受信完了時刻から、第2のランダム待ち時間が経過した時刻に、前記送信予定時刻を更新する第2の送信予定時刻更新ステップからなることとしてよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る通信時期調整装置1を備えるデータ送受信端末3のブロック構成図である。
端末3は、通信時期調整装置1、送信データを作成し受信データを処理する通信データ処理装置5、無線手段により送受信データを送受信する無線送受信機7を備える。
通信時期調整装置1は、通信データ処理装置5および無線送受信機7に接続され、通信データ処理装置5と無線送受信機7とは、回線19を経由して(または通信時期調整装置1内のデータ入出力手段(図示せず)を経由して)、送信データおよび受信データを送受信する。
【0019】
通信時期調整装置1は、受信データ入力部9、送信予定時刻算出部11、第1の送信予定時刻更新部13、第2の送信予定時刻更新部15、および送信許可信号出力部17を備える。受信データ入力部9は、無線送受信機7に接続されて無線送受信機7が無線手段により受信した受信データを入力される。
また、送信許可信号出力部17は、通信時期調整装置1が算出した送信予定時刻に至った時に、送信許可信号を通信データ処理装置5に出力し、これにより通信データ処理装置5は、送信データを無線送受信機7に出力する。
【0020】
図2は、本発明の第1実施例に係る通信時期調整装置1の動作フローチャートであり、図3は、通信時期調整装置1による送信予定時刻の算出例を説明する図である。
通信時期調整装置1内の送信予定時刻算出部11は、図3に示すように、前回のデータ送信完了時刻t51から、可変待ち時間および第1のランダム待ち時間が経過した時刻を、送信予定時刻t53として算出する。
【0021】
いま、図3の例に示すとおり、可変待ち時間は、固定長の待ち時間Δt1(以下「スロット」と呼ぶこととする)と該スロット数の積である、
可変待ち時間 = Δt1(スロット) × スロット数
により定まることとする。
また、第1のランダム待ち時間は、固定長の待ち時間Δt2と、ランダムに定まる正整数nr1との積である、
第1のランダム待ち時間 = Δt2 ×nr1
により定まることとする。
【0022】
また、通信データ処理装置5による送信データ長は固定であり、そのデータ送信時間は、Δt3であるとする。
ここに、スロットΔt1は、第1のランダム待ち時間の最大値Δt2×(nr1の最大値)や、データ送信時間Δt3に対して大きく設定するものとする。
【0023】
データ送受信端末3が動作を開始すると、図2のフローチャートに示すとおり、前記可変待ち時間の設定(例えば、スロット数の初期設定等)を行い(S21)、第1ランダム待ち時間を計算する(S23)。いま、動作開始直後の(まだ他端末からデータからデータ受信していない状態の)スロット数を2に設定することとする。
その後、可変待ち時間の設定と、計算された第1ランダム待ち時間により送信予定時刻を算出する(S25)。
データ送受信端末3に、他の端末からの受信がないときは(S27)、送信予定時刻の更新が行われず、送信予定時刻を経過した後に(S29)、時刻t53において、送信許可信号出力部17は、送信許可信号を通信データ処理装置5に出力する。
これにより、通信データ処理装置5は、無線送受信機7を経由してデータを送信する(S31)。
【0024】
図4は、データ送受信端末3に、他の端末から受信があった場合の送信予定時刻の更新を説明する図である。
図4(a)のように、データ送信予定時刻t53以前にデータを受信すると(S27)、受信したデータを送信した他の端末が、データ送受信端末3がデータを受信したことのない新たな端末であるか否かを判断し(S33)、新たな端末であれば、第1の送信予定時刻更新部13は、スロット数を1増加してスロット数3とし、送信予定時刻をt53からスロット長Δt1だけ経過したt57に更新する(S35)。
【0025】
そして、データ受信完了時に送信予定時刻を経過していなければ(S39)、データ受信待機状態に戻り(S27)、その後他端末からのデータ受信がない限り、前記更新された送信予定時刻t57を経過した後に、送信許可信号出力部17が、送信許可信号を出力する(S31)。
【0026】
一方、図4(b)のように、他端末からデータを受信している最中に、送信予定時刻t53を経過してしまった場合(S39)は、第2の送信予定時刻更新部15が、第2のランダム待ち時間を計算し(S41)、データ受信完了時刻t63から、第2のランダム待ち時間が経過した時刻を送信予定時刻t65として更新する(S43)。
ここに第2のランダム待ち時間は、固定長の待ち時間Δt2と、ランダムに定まる正整数nr2との積である、
第1のランダム待ち時間 = Δt2 ×nr2
により定まることとする。
【0027】
その後、他端末からのデータ受信がない限り、前記更新された送信予定時刻t65を経過した後に、送信許可信号出力部17が、送信許可信号を出力する(S31)。
【0028】
このように、他端末がデータ送信中は、データ通信端末3はデータ送信を行わず、データ受信終了を待って自端末のデータ送信を行うため、通信時期調整装置1を備えたデータ通信端末3は、複数端末からの送信電波の混信や干渉を防止することが可能となる。
【0029】
次に、通信時期調整装置1を備えたデータ通信端末3が、他端末とデータ送受信を行っている際の送信予定時刻の変化を説明する。
図5は、各データ通信端末が、データ送受信を開始する際の様々な状況を説明する図である。
図5(a)の状況では、端末71に対して端末73が接近し、端末71のデータ送受信可能範囲75に入る場合を想定する。
【0030】
図6(a)は、図5(a)の端末71のデータ送受信時刻、図6(b)は、図5(a)の端末73のデータ送受信時刻を説明する図である。図中の(1)〜(3)は、スロット番号を示す。
時刻t89において、端末73は端末71のデータ送受信可能範囲75に入っておらず、端末71のスロット数(N)は初期設定通りN=2となっている。
時刻t91において、端末71のデータ送受信可能範囲75に入った端末73はデータを送信し、これを受信した端末71は、スロット数(N)をN=3へと変更し、送信予定時刻をt93へと更新する。
時刻t93において、可変待ち時間および第1のランダム待ち時間を経過した端末71は、データを送信し、これを受信した端末73は、スロット数(N)をN=3へと変更し、送信予定時刻をt95へと更新する。
【0031】
以上のようにスロット数を定めると、スロット数Nは、現在データを送受信中の他端末数+1(自端末分)+1(余裕分)となる。
余裕分の1スロットは、新たな他端末からのデータを受信する場合には、この他端末が正常に受信されるまでスロット数が増加しないので、スロット数が増加する前に、この新たな他端末からのデータ受信を行うために設けるものである。
【0032】
以後、両端末71、73の可変待ち時間は同じ長さとなる。したがって、第1のランダム待ち時間(Δt2×nr1)の最大長さおよびデータ送信時間(Δt3)が、スロット時間(Δt1)よりも十分短かければ、両端末71、73は、交互に送信受信を繰り返すこととなる。
【0033】
図5(b)の状況では、既にデータ送受信を行っている端末71および73に対して、さらに端末77が接近し、端末71および73のデータ送受信可能範囲75に入る場合を想定したものである。
図7(a)、(b)、(c)は、それぞれ図5(b)の端末71、73、77のデータ送受信時刻を説明する図である。図中の(1)〜(4)は、スロット番号を示す。
【0034】
時刻t97において、端末77は端末71、73のデータ送受信可能範囲75に入っておらず、端末71、73は、スロット数(N)=3でデータ送受信を行っている。
時刻t99において、端末71等のデータ送受信可能範囲75に入った端末77はデータを送信し、これを受信した端末71、73は、スロット数(N)をN=4へと変更し、送信予定時刻を更新する。
【0035】
時刻t101において、送信予定時刻を経過した端末71は、データを送信し、これを受信した端末77は、スロット数(N)をN=3へと変更し、送信予定時刻を更新する。このとき端末73も端末71のデータを受信するが、端末73にとって端末71は既知の端末であるため、端末73は送信予定時刻を更新しない。
時刻t103において、送信予定時刻を経過した端末73は、データを送信し、これを受信した端末77は、スロット数(N)をN=4へと変更し、送信予定時刻を更新する。
【0036】
以後、端末71、73、75の可変待ち時間は同じ長さとなり、上述のように第1のランダム待ち時間の最大長さ及びデータ送信時間が、スロット時間よりも十分短ければ、端末71、73、75の送信順序のまま、送信受信を繰り返すこととなる。この送信順序は、端末77による送信時刻によって定まる。
【0037】
図8は、端末71、73間の、ランダム待ち時間に長短の偏りが生じ、端末71、73のデータ送信予定時刻が接近した状況を説明する図である。図8(a)、(b)は、それぞれ図5(a)の端末71、73に対応する。
端末71は、第1のランダム待ち時間の長短を定めるランダムな正の整数nr1が、連続して大きく選定されたのに対し(nr1=5)、端末73では、連続して小さく選定されている(nr1=1)。その結果、端末73のデータ送信予定時刻t107は、データ送信予定時刻t=105にて先に送信を開始した端末71によるデータ受信中の時刻となる。
【0038】
このように端末73が、そのデータ送信予定時刻t107において、先に送信を開始した端末71のデータを受信している場合は、端末73の第2の送信予定時刻更新部15が、第2のランダム待ち時間を計算し、データ受信完了時刻から第2のランダム待ち時間が経過した時刻t109に、送信予定時刻を更新することにより、端末73の送信時期を調整する(図4(b)参照)。
図8は、端末71、73の2台の端末がデータを送受信している場合を例示した。これに対し、3台以上の端末がデータを送受信している場合では、何らかの理由により、先にデータ送信を開始した端末のデータ受信完了まで送信を待機している端末が複数となることがありうる。
これら複数端末の送信開始の先後は、各端末でランダムに定まる第2のランダム待ち時間の長短により決することができる。
【0039】
図9は、複数端末が、同時にデータを送信し、混信等を生じた場合のデータ送信予定時刻を説明する図である。図9(a)、(b)は、それぞれ図5(a)の端末71、73に対応する。
時刻t111において、端末71、73は同時にデータを送信し、混信等を生じたとする。このような状況は、偶然これらの端末が同時に動作を開始する等の理由により生じうる。
【0040】
端末71、73は、同じ可変待ち時間(N=2)経過後、第1のランダム待ち時間の短い端末73の方が先にデータを送信し、これにより第1のランダム待ち時間が長かった端末71は、スロット数を変更して(N=3)、送信時期を調整する。
このように、前回データ送信時期およびスロット数が同一の端末が存在した場合、その送信順序は、第1のランダム待ち時間の長短で決定することができる。
【0041】
以上説明したように、図5(a)、(b)のようにデータを送受信する各端末が、全他端末とデータ送受信可能であれば、データを送受信する端末数の分だけ可変待ち時間を増やし、かつ他端末からのデータ受信中に自端末の送信予定時刻に至ったときは、データ受信完了を待ってデータを送信することで、同時にデータを送信することによる混信等を防止することができる。
【0042】
しかし、図5(c)に示すように、既にデータ送受信を行っている端末71、73に対して端末79が接近した結果、端末79が端末71のデータ送受信可能範囲75外にあり、かつ端末73のデータ送受信可能範囲81内には入るという場合も生じうる。
このような場合、端末71および端末79は、相互の端末からの送信データを受信できないため、相手の受信完了までデータ送信を待機することができない。
そのため、端末73において、端末71および79から送信したデータの混信等を防止することができない。
【0043】
特に、相互にデータ送受信可能な端末71と73、端末73と79は、前述の条件(第1のランダム待ち時間の最大長さ、およびデータ送信時間が、スロット時間よりも十分短かいこと)の下でデータ送信順序を一定に保つこととなる。
したがって、端末71と79が混信を生じている状態で、端末71および79が端末73から送信されるデータを受信し、同時に、同じ可変待ち時間(スロット数N=3)となると、端末71と79の送信予定時刻は毎回混信を生じさせるように算出されることになる。
【0044】
そこで、本発明の第2実施例に係る通信時期調整装置では、相互にデータ送受信可能な複数端末は、前述の条件の下でデータ送信順序を一定に保つことを利用して、以下により上記問題を解決する。
(1) 所定の基準により各端末の順序付けを行う。
(2) 一度送信データを受信した他端末を記憶する。
(3) 新たに受信した他端末の数に応じて可変待ち時間を増大させる際に、自端末と他端末との順序を比較し、他端末が自端末と所定の順序関係にあるときは、他端末が前記自端末を記憶しているときに限り前記可変待ち時間を増加させ、前記所定の順序関係以外の順序関係にあるときは、前記自端末の記憶の有無にかかわらず、前記可変待ち時間を増加させる。
【0045】
上記(1)〜(3)により、他端末が自端末と所定の順序関係にあるときは、自端末が混信によって前記他端末に受信されない状態の下で、該他端末からのデータ受信により、自端末の可変待ち時間が増加されて、他端末と同じ可変待ち時間となることを防ぐことが可能となる。
したがって、自端末は、前記他端末に受信されるまで前記他端末と異なる可変待ち時間で動作するため、自端末のデータ送信と、自端末と他端末データ送受信できない特定の他端末とのデータ送信とが、混信を毎回生じることを防止できる。
【0046】
また、自端末が前記他端末に受信され、かつ該他端末が自端末に受信されることにより、該他端末と同じ可変待ち時間で動作するに至った場合には、データ送信順序を保つための前記条件を満たしている限り、自端末の前記他端末に対する送信順序(すなわち送信予定時刻)は、前記他端末に受信可能な順序に保たれることとなる。
【0047】
図10は、本発明の第2実施例に係る通信時期調整装置121を備えるデータ送受信端末123のブロック構成図である。
通信時期調整装置121は、第1実施例の通信時期調整装置1に加えて、端末記憶部125と、順序関係判断部127と、自端末記憶判断部129と、送信データ付加部131と、自端末記憶端末記憶部133とを備える。
【0048】
また、通信時期調整装置121は、通信データ処理装置5および無線送受信機7に接続され、受信データ入力部9’は、無線送受信機7から受信したデータを通信データ処理装置5に出力する。
図11は、受信データ入力部9’により受信される受信データの内容を示す図である。
受信データは、端末識別番号、順序情報、スロット数、A方向受信台数、B方向受信台数を含む。
【0049】
端末識別番号は、各端末に一意に割り当てられた識別番号である。
順序情報とは、任意の2端末を選んだときに、該順序情報を比較することで両端末の順序を定めることができるものをいう。例えば、本発明に係る通信時期調整装置121が、鉄道車両上の無線通信手段に用いられる場合には、起点からの通信時期調整装置121の存在する場所までの距離(キロ程)を用いることができる。また、前記の端末識別番号を用いてもよい。以後の説明では、順序情報として、通信時期調整装置121が存在する鉄道軌道上のキロ程を使用する。
【0050】
順序情報を比較することにより、両端末に各順序情報に基づく相対関係を定めることができる。以下、これを順序関係と呼ぶこととする。順序関係の例としては、大小、または同一などが考えられる。本発明に係る通信時期調整装置121では、他端末が自端末と前記所定の順序関係にあるとは、他端末のキロ程が自端末のキロ程よりも大きいことを意味し、前記所定の順序関係以外の順序関係にあるとは、他端末のキロ程が自端末のキロ程以下であることを意味するものとする。
【0051】
また、「他端末が自端末に対しA方向にある」とは、前記他端末が自端末と前記所定の順序関係にあることをいい、「他端末が自端末に対しB方向にある」といい、前記他端末が自端末と前記所定の順序関係以外の順序関係にあることをいうとする。
【0052】
スロット数は、現在、データを送信した端末が、可変待ち時間の算出に使用しているスロット数である。
A方向受信台数とは、自端末に対してA方向にある他端末の台数である。
B方向受信台数とは、自端末に対してB方向にある他端末の台数である。
【0053】
端末記憶部125は、受信データ入力部9’に入力された受信データに含まれる、送信した他端末の端末識別番号を記憶する。
図12に端末記憶部の内容を例示する。
【0054】
図12(a)に示すように、自端末141は他端末143〜147とデータを送受信している。各端末の状態は以下の通りとする。
自端末141の、端末識別番号(ID)は「001」、順序情報すなわちキロ程(D)は「102k025」とする。
他端末143の、端末識別番号(ID’)は「053」、順序情報(D’)は「101k030」とする。
他端末144の、端末識別番号(ID’)は「201」、順序情報(D’)は「104k050」とする。
他端末145の、端末識別番号(ID’)は「093」、順序情報(D’)は「105k010」とする。
【0055】
自端末141のスロット数(N)は、第1実施例と同様に求めることにより「5」となる。またA方向受信台数(A)は、端末145および端末147の2台となり、B方向受信台数(B)は、端末143の1台となる。以上、自端末141の状態を図12(b)に示す。
【0056】
同様に各他端末143〜147についても、スロット数(N’)、A方向受信台数(A’)、B方向受信台数(B’)を求める。各他端末143〜147から受信したデータに基づいて記憶される端末記憶部の内容は、図14(c)に示すとおりとなる。
【0057】
送信データ付加部131は、通信データ処理装置5から入力された送信データに、図14(b)に示された自端末情報を付加して、無線送受信機7に出力する。
【0058】
順序関係判断部127は、前記の順序付けに使用する自端末の順序情報と、受信データに含まれる他端末の順序情報とを比較し、自端末と他端末との順序関係を判断する。具体的には、他端末のキロ程が自端末のキロ程よりも大きいか否かを、前記所定の順序関係を有するか否かとして判断する。
【0059】
自端末記憶判断部129は、受信データから、他端末が自端末を端末記憶部に記憶している否かを判断する。
前記判断は、以下のようにして行うことができる。
【0060】
今、図12(a)の端末143を自端末、端末147を他端末とし、自端末143が他端末147に受信されているか否かを判断することを考える。
なお、他端末147のキロ程(105k010)は、自端末143(101k030)より大きく、前記所定の順序関係にある。
すると、自端末143は、他端末147からの受信データ中のB方向受信台数(B’=3)が、自端末143のA方向受信台数(A=3)以上であるか否かを判断することで、他端末147のB方向受信台数に自端末143が含まれているかどうかを判断することができる。
また、端末記憶部に記憶している端末識別番号を送受信データに含ませ、自端末記憶判断部129は、これを自端末の端末識別番号を比較してもよい。
【0061】
自端末記憶端末記憶部133は、前記自端末記憶判断部129によって自端末を前記端末記憶判断部に記憶していると判断された他端末を記憶する。
【0062】
図13から図19は、本発明の第2実施例に係る送信時期調整装置121の動作フローチャートである。
図13は、全体のフローチャートを示す。
図14は、図13の送信予定時刻算出処理(S163)のフローチャートを示す。
図15は、図13の送信予定時刻更新処理1A(S173)のフローチャートを示す。
図16は、図13の送信予定時刻更新処理1B(S175)のフローチャートを示す。
図17は、図13のスロット数減少処理1(S183)のフローチャートを示す。
図18は、図13のスロット数減少処理2(S185)のフローチャートを示す。
図19は、図13のスロット数減少処理3(S187)のフローチャートを示す。
【0063】
データ送受信端末123が動作を開始すると、可変待ち時間の設定(例えば、スロット数の設定)等の初期設定を行い(S161)、この設定に基づき送信予定時刻を算出する(S163)。送信予定時刻の算出は、第1実施例と同様に、第1ランダム待ち時間を計算し(S201)、前記初期設定のスロット数と第1ランダム待ち時間により行う(S203)。
【0064】
そして、他端末からの受信がないときは(S165)、送信予定時刻を経過した後に(S167)、送信許可信号出力部17が、送信許可信号を通信データ処理装置5に出力する。
【0065】
他端末からの受信があったときは(S165)、受信データの端末識別番号と端末記憶部125に記憶している受信済み他端末の端末識別番号とを比較して、記憶されている端末か否かの判断を行う(S171)。
受信した他端末が、まだ端末記憶部125に記憶されていないときは、送信予定時刻更新処理1Aを行う(S173)。
【0066】
送信予定時刻更新処理1A(図15)では、まず受信した他端末を端末記憶部125に記憶する(S211)。
次に、受信したデータに含まれる他端末の順序情報(キロ程D’)と、自端末の順序情報(D)を比較する(S213)。
他端末が自端末と所定の関係(D’>D)にないとき、すなわち他端末が自端末と同一キロ程、または自端末に対してB方向にあるときは、自端末は、B方向受信台数(B)を加算した後(S215)、自端末のスロット数(N)を加算する(S223)。
【0067】
他端末が自端末と所定の関係(D’>D)にあるとき、すなわち他端末が、自端末に対してA方向にあるときは、自端末は、A方向受信台数(A)を加算する(S217)。
そして、自端末記憶判断部129により、受信した他端末が自端末を記憶しているか否かを判断し(S219)、他端末が、自端末を一度受信して記憶しているのであれば、他端末を自端末記憶端末として自端末記憶端末記憶部133に記憶した後(S221)、自端末のスロット数(N)を加算する(S223)。
【0068】
図20を参照して、上記ステップS213〜S223を具体的に説明する。
図20(a)は、自端末311(端末識別番号ID=「001」、キロ程D=「201k030」)に対して、他端末313(端末識別番号ID’=「053」、キロ程D’=「202k050」)が接近した結果、自端末311の送受信可能範囲315に至ったときの各端末を位置関係を示している。他端末313は自端末311よりA方向にあり、所定の順序関係「D’>D」を満足する。
【0069】
図20(b)、(c)は、それぞれ自端末311、他端末313の送信予定時刻を説明する図である。範囲315に入った他端末313は、時刻t317において、自端末311にデータを送信するより先に、自端末311からのデータを受信する。
自端末311は他端末313に対してB方向にあり、所定の順序関係「D’>D」を満足しないので(S213)、他端末313はB方向に自端末311が存在することを知り、B方向受信台数を加算して「B’=1」とする(S215)。また、他端末313は、自端末311が他端末313を記憶しているか否かに関わらず、即座にスロット数N’を3へと増加する(S223)。
【0070】
他端末313はその後送信予定時刻t319において、自端末311に対してデータを送信する。
また、他端末313は自端末311に対して所定の順序関係「D’>D」を満足するために(S213)、自端末311はA方向に他端末313が存在することを知り、A方向受信台数を加算して「A=1」とする(S217)。自端末311は、他端末313が自端末311を記憶していることを、他端末313のB方向受信台数「B’=1」が自端末311のA方向受信台数「A=1」以上であることにより判断し(S219)、スロット数Nを3へと増加する(S223)。
【0071】
逆に、他端末313がデータを受信する前に、先に自端末311がデータを受信すると、その受信データに含まれる他端末313のB方向受信台数は「B’=0」となっているので、自端末記憶判断部129は、自端末311が他端末313に記憶されていないと判断し、自端末311は他端末313のデータを受信してもスロット数Nを増加しない。
【0072】
送信予定時刻更新処理1B(図16)は、自端末311が他端末313を先に受信した場合に、その後自端末311のスロット数を増加するための処理である。
受信した他端末が既に端末記憶部125に記憶されている場合(図13のS171)、まず受信したデータに含まれる他端末の順序情報(キロ程D’)と、自端末の順序情報(D)を比較する(S241)。
【0073】
次に、受信したデータに含まれる他端末の順序情報(キロ程D’)と、自端末の順序情報(D)を比較する(S213)。
他端末の順序情報(D’)が自端末の順序情報(D)と所定の関係(D’>D)にないとき、すなわち他端末が自端末と同一キロ程、または自端末のB方向にあるときは、前回の順序関係と同一であるかどうかを判断する(S243)。
同一でないときは、今までA方向にあった他端末がB方向に移動したことを意味するので、Bを加算してAを減算する(S245)。
また、他端末を自端末記憶端末記憶部133から削除する(S247)。他端末が自端末を記憶しているか否かの判断は、その他端末がA方向にあるときにのみ行うため、他端末が自端末のB方向に移動したときは不要となるからである。
【0074】
また、他端末の順序情報(D’)が自端末の順序情報(D)と所定の関係(D’>D)にあるときも、前回の順序関係と同一であるかどうかを判断する(S249)。
同一でないときは、今までB方向にあった他端末がA方向に移動したことを意味するので、Aを加算し、Bを減算する(S251)。
【0075】
その後、他端末が自端末を認識しているか否かを判断する(S253)。他端末が自端末を一度受信して認識している場合は、他端末が既に自端末記憶端末記憶部133に記憶されているか否かを判断する(S255)。
他端末が、既に自端末記憶端末記憶部133に記憶されていれば、その他端末に対応するスロットは、既に加算されているため今回は加算を行わない。
反対に、まだ自端末記憶端末記憶部133に記憶されていない場合は、その他端末は以前受信されたが、そのときは自端末を記憶していなかったためにスロット数を加算しなかった他端末であるので、新たに自端末記憶端末記憶部133に記憶し(S257)、スロット数を加算する(S259)。
【0076】
図21を参照して、上記ステップS241〜S259を具体的に説明する。
図21(a)、(b)は、それぞれ図20(a)の自端末311、他端末313の送信予定時刻を説明する図である。自端末311は、他端末313がデータを受信するより先に、時刻t331において他端末313からのデータを受信する。
【0077】
自端末311は他端末313を端末記憶部125に記憶する。そして、他端末313は自端末311に対して所定の順序関係「D’>D」を満足するために(S213)、A方向受信台数を加算して「A=1」とする(S217)。しかし、他端末313は、まだ自端末311からのデータを受信しておらず、自端末311を記憶していないため、スロット数を増加しない(S219)。
【0078】
時刻t333において他端末313が受信すると、自端末311は他端末313に対して所定の順序関係「D’>D」を満足しないので(S213)、B方向受信台数を加算して「B’=1」とする(S215)。また、他端末313は、スロット数N’を3へと増加する(S223)。
【0079】
その後、時刻t335において、自端末311が受信すると、他端末313は、端末記憶部125に記憶された端末なので(S171)、送信予定時刻更新処理1B(図16)が行われる。そして他端末313は自端末を記憶し(S253)、かつ未だ自端末記憶端末記憶部133に記憶されていない端末であるので(S255)、他端末313を自端末記憶端末記憶部133に記憶し(S257)、スロット数Nを増加する(S259)。
【0080】
送信予定時刻更新処理1A(図15)のS225〜S227、送信予定時刻更新処理1B(図16)のS261〜S263において、自端末のスロット数Nと他端末のスロット数N’とを比較し、大きい方を自端末のスロット数としている。これは以下の理由による。
【0081】
図22は、既にデータ送受信を行っている端末グループ361〜367に端末351が接近する場合のスロット数の変化を説明する図である。
図22(a)において、送受信可能範囲353を有する端末351と、送受信を行っている端末グループ361〜367とは、別個にデータ送受信を行っている。ここで、端末グループの1つの端末361は、送受信可能範囲369を有している。
このとき端末351は、スロット数N=2、端末グループの各端末361〜367は、スロット数N’=5で動作している。
【0082】
いま、図22(b)に示すように端末351が端末361に接近し、端末351、361は、それぞれ相互の送信可能範囲内に入り、かつ端末グループの他の端末363〜367は、端末351の送受信可能範囲353に入らない(つまり、端末351と送受信できない)とする。
上記のフローチャートにしたがって、端末351は、端末361に対応してスロット数を「N=2」から「N=3」に増やし、端末361は、端末351に対応してスロット数を「N’=5」から「N’=6」に増やす。しかし、端末351は端末グループの他の端末363〜367を受信できないため、このままではスロット数を「N=3」より多く増やすことはできない。
【0083】
端末351のスロット数が「N=3」のままでは、その送信頻度が、端末グループの各端末361〜367よりも高くなり、端末361において当初予定した5台分のスロット数「N’=6」では、受信待ち時間(「送信完了時刻」から「送信予定時刻まで」)が足りなくなってしまう不都合が生じる。
【0084】
そこで、図22(c)に示すように、自端末(351)とはデータ送受信できない端末(363〜367)とデータ送受信を行っている他端末(363)と、データ送受信を行う場合において、自端末が送受信可能な他端末(363)のうち、最大スロット数で動作する端末のスロット数(N’=6)に合わせるために、S225〜S227、S261〜S263において、前記最大スロット数(N’=6)を自端末のスロット数とする必要があるのである。
【0085】
図13のS169においてデータを送信した後、減少して差し支えないスロットを削除する(S183、S185)。
ここで、減少して差し支えないスロットとは、既に送受信を行っていない端末に対して増やされたスロット等である。
【0086】
スロット数減少処理1(S183、図17)では、端末記憶部125に記憶された端末のうち、過去2回受信していない端末があれば(S281)、前記他端末を端末記憶部125から削除し(S283)、削除した端末分のスロット数を減少させる(S285)。
【0087】
スロット数減少処理1(S183)では、自端末と直接データ送受信可能であった端末分のスロット数しか減少できないので、図22に関して説明した、「自端末とはデータ送受信できない端末とデータ送受信を行っている他端末に対応して増やされたスロット分」を減少させることはできない。
そこでスロット数減少処理2(S185)では、このような他端末とのデータ送受信がなくなったときは、スロット数の大きい前記他端末とのデータ送受信により不必要に大きくなった自端末のスロット数を減少させる。
そのために、未だ自端末を認識していない他端末のスロット数N’のうち、最大値と自端末のスロット数Nとを比較し(S293、S295)、当該他端末が自端末を認識したスロット数「N’最大値+1」が自端末スロット数Nよりも小さい場合は、自端末スロット数をN’へ減少させる(S297)。
【0088】
図23は、本発明に係る通信時期調整装置121を備えた端末401〜403に端末405がB方向から接近した場合のスロット数の変化を示した図である。
図23(a)において、端末401および端末403はデータ送受信を行っており、端末403のデータ送受信可能範囲は範囲411であるとする。そこへ、端末405はB方向から接近し、そのデータ送受信可能範囲413内に端末401が入るに至る。端末401、403は、すでにスロット数N=3で動作しており、端末405はスロット数N=2で動作している。
【0089】
端末405の送信データが、端末403の送信データと混信、干渉を起こさないで端末401受信されるまで、端末401はスロット数をN=3に維持する。
一方、端末405側でも、端末401が端末405に対してA方向にあり、前記所定の順序関係を満たすので、端末401からのデータを受信しても、端末401に記憶されるまではスロット数をN=2のまま変更しない(図23(b))。
【0090】
このように、端末401と端末403とはスロット数が違い、かつ前述の通り各端末のスロット数は余裕分を含んでいるので、たとえ端末403があるデータ送信タイミングで端末405と混信を起こしたとしても、いずれ端末401に受信される送信予定時刻を算出することになる。
【0091】
端末405が端末401に受信されると、端末405は端末401に対してB方向にあり、前記所定の順序関係を満たさないので、端末401は、スロット数をN=4に増加する。端末401からのデータを受信した端末403もスロット数をN=4に増加する(図23(c))。同時に端末405も端末401からのデータを受信したとき、スロット数をN=4に合わせる。
【0092】
このように、端末405からのデータ受信直後に(すなわち端末403および端末405が混信しない程度に送信予定時刻がずれている状態で)、同時に、端末403、405のスロット数が一致させられるため、端末403と端末405とは、データ送信時期の重複による混信等が生じないデータ送信予定時刻でデータ送信をし続けることになる。
【0093】
図24〜25は、本発明に係る通信時期調整装置121を備えた端末431〜433に端末435がA方向から接近した場合のスロット数の変化を示した図である。
図24(a)において、端末431および端末433はデータ送受信を行っており、端末433のデータ送受信可能範囲は範囲441であるとする。そこへ、端末435がA方向から接近し、そのデータ送受信可能範囲443内に端末401が入るとする。すでに端末431、433はスロット数N=3で動作しており、端末435はスロット数N=2で動作している。
【0094】
端末435の送信データが端末433の送信データと混信等を起こす可能性があるのに対して、端末431の送信データは混信の恐れがないため、端末435に容易に受信される。さらに端末431は端末435からB方向にあり前記所定の関係を満たさないので、端末435はスロット数を「N=3」へ増加させる(図24(b))。
【0095】
この状態で、端末435の送信データが端末431に受信されれば、端末431のスロット数は「N=4」に増加される。
また端末435からの受信直後に端末431から送信されるデータによって、端末435、端末433も同時に「N=4」に一致させられ、端末403と端末405とは、データ送信時期の重複による混信等が生じないデータ送信予定時刻でデータ送信をし続けることになる(図24(c))。
【0096】
しかし、図24(b)の状態で、端末435の送信データが端末433の送信データと混信を起こす場合も生じうる。
この状態になってしまうと、両端末のスロット数が一致しているので(N=3)、端末435の送信予定時刻は、端末433と混信を生じる時刻のまま算出され続けることになる。
そこで、このような状態に陥った場合には、混信を起こしているB方向側の端末、すなわち端末433のスロット数を減らすことにより、混信を解消する。
【0097】
具体的には、スロット減少数処理3(S187)によって以下のように混信が解消する。
端末433と端末435との混信が、所定回数である2回繰り返されることにより、スロット数減少処理1(S183)により、端末433と端末435とは、端末431の端末記憶部125から消去される(S281〜S283)。これにより端末431のA方向、B方向の受信台数が「0」となり、端末431のスロット数を「N=2」に減少させる(図25(c))。
【0098】
その後端末431からのデータを受信した端末433は、スロット数減少処理3(S187、図19)により、スロット数を初期状態である「N=2」に減少する(S303、S305)。
ここで、端末433はスロット数が「N=3」であるとき、端末435と混信を続けていたのであるから、スロット数が「N=2」となることにより、端末435よりも先にデータを送信することができることになる。その結果、端末431のスロット数は「N=3」へと増加する。
【0099】
このようにスロット数減少処理3により、端末433のスロット数を初期状態に戻すことにより、端末431〜435の関係を、図23(a)の端末401〜405と同じ状態、すなわち、「データ送受信を行っている端末431と端末435に対し、B方向から端末435が接近する状態」にひき直すことが可能となる。
以降、端末431〜435は、図23に関連して説明したB方向から接近する端末がデータ送受信を確立する状態遷移と同様に、データ送受信を確立することができる。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように、データ送信間隔を定める可変待ち時間を新たに受信した他端末の数に応じて増大させることで、更新する各端末数に応じて送信間隔を変えることが可能となり、不要な送信待ち時間によるフレーム増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る通信時期調整装置を備えるデータ送受信端末のブロック構成図である。
【図2】図1の通信時期調整装置の動作フローチャートである。
【図3】本発明に係る通信時期調整装置によって算出される送信予定時刻を説明する図である。
【図4】データ送受信端末3、他の端末から受信があった場合の送信予定時刻の更新の様子を説明する図である。
【図5】各データ通信端末が、データ送受信を開始する際の様々な状況を説明する図である。
【図6】図5(a)の各端末のデータ送受信時刻を説明する図である。
【図7】図5(b)の各端末のデータ送受信時刻を説明する図である。
【図8】ランダム待ち時間に長短の偏りが生じたときの、端末のデータ送信予定時刻の状況を説明する図である。
【図9】複数端末が、同時にデータを送信し、混信を生じた場合のデータ送信予定時刻を説明する図である。
【図10】本発明の第2実施例に係る通信時期調整装置を備えるデータ送受信端末のブロック構成図である。
【図11】図10の受信データ入力部により受信される受信データの内容を示す図である。
【図12】図10の端末記憶部の内容を例示した図である。
【図13】本発明の第2実施例に係る送信時期調整装置の全体フローチャートである。
【図14】図13の送信予定時刻算出処理のフローチャートである。
【図15】図13の送信予定時刻更新処理1Aのフローチャートである。
【図16】図13の送信予定時刻更新処理1Bのフローチャートである。
【図17】図13のスロット数減少処理1のフローチャートである。
【図18】図13のスロット数減少処理2のフローチャートである。
【図19】図13のスロット数減少処理3のフローチャートである。
【図20】図20(a)は、自端末に対して他端末が接近したときの各端末を位置関係を示し、図20(b)、(c)は、そのときの、それぞれ自端末311、他端末313の送信予定時刻を説明する図である。
【図21】図21(a)、(b)は、それぞれ図20(a)の自端末、他端末の送信予定時刻を説明する図である。
【図22】図22は、既にデータ送受信を行っている端末グループに他の端末が接近する場合のスロット数の変化を説明する図である。
【図23】本発明に係る通信時期調整装置を備えた端末グループに他の端末がB方向から接近した場合の、スロット数の変化を示した図である。
【図24】本発明に係る通信時期調整装置を備えた端末グループに他の端末がA方向から接近した場合の、スロット数の変化を示した図(その1)である。
【図25】本発明に係る通信時期調整装置を備えた端末グループに他の端末がA方向から接近した場合の、スロット数の変化を示した図(その2)である。
【図26】本発明に係る通信時期調整装置を適応しうる移動体間隔制御システムのブロック構成図である。
【符号の説明】
1、121…通信時期調整装置
3、123…データ送受信端末
5…通信データ処理装置
7…無線送受信機
9、9’…受信データ入力部
11…送信予定時刻算出部
13…第1の送信予定時刻更新部
15…第2の送信予定時刻更新部
17…送信許可信号出力部
125…端末記憶部
127…順序関係判断部
129…自端末記憶判断部
131…送信データ付加部
133…自端末記憶端末記憶部
Claims (10)
- データ送信完了時刻から次回データ送信開始時刻までの送信待ち時間を、新たな他端末から受信データが入力される度に増加させる第1の送信待ち時間変更手段と
他端末からのデータ受信中に前記送信待ち時間を経過したときは、該受信完了後まで前記送信待ち時間を延長する第2の送信待ち時間変更手段とを備えることを特徴とする無線通信端末の送信時期調整装置。 - 受信データを入力する受信データ入力部と、
データ送信完了時刻から、可変待ち時間と第1のランダム待ち時間とを加えた時間が経過した時刻を、次回の送信予定時刻として算出する送信予定時刻算出部と、
前記送信予定時刻経過後に、データを送信する許可信号を出力する送信許可信号出力部とを備え、
前記第1の送信待ち時間変更手段は、新たな他端末から受信データが入力される度に、前記可変待ち時間を増加させ、前記送信予定時刻を更新する第1の送信予定時刻更新部からなり、
前記第2の送信待ち時間変更手段は、前記送信予定時刻に他端末から受信中のときは、該受信完了時刻から、第2のランダム待ち時間が経過した時刻に、前記送信予定時刻を更新する第2の送信予定時刻更新部からなることを特徴とする請求項1に記載の送信時期調整装置。 - 既に自端末が受信したことのある端末を記憶する端末記憶部を備え、
前記受信データ入力部に入力される受信データは、受信された他端末が記憶する前記端末に関する情報と前記他端末の順序情報とを含み、
前記送信時期調整装置は、さらに、
前記自端末の順序情報と前記他端末の順序情報に基づき、前記自端末と前記他端末の順序関係を判断する順序関係判断部と、
前記他端末が記憶する前記端末に関する情報に基づき、前記他端末が自端末を記憶しているか否かを判断する自端末記憶判断部とを備え、
前記第1の送信予定時刻更新部は、前記新たな他端末が前記自端末と所定の順序関係にあるときは、前記新たな他端末が前記自端末を記憶しているときに前記可変待ち時間を増加させることを特徴とする請求項2に記載の送信時期調整装置。 - 前記可変待ち時間は、固定長スロットのスロット時間と該スロットのスロット数との積であり、
前記第1の送信予定時刻更新部は、スロット数を増減して前記可変待ち時間を変化させることを特徴とする請求項3に記載の送信時期調整装置。 - 前記第1の送信予定時刻更新部は、前記端末記憶部に記憶されている前記端末のいずれかから、所定時間内に受信データがないときは、前記スロット数を減少することを特徴とする請求項4に記載の送信時期調整装置。
- 前記所定時間は、前記自端末が所定回数のデータを送信するまでの時間とすることを特徴とする請求項5に記載の送信時期調整装置。
- 前記受信データ入力部に入力される受信データは、前記他端末の前記スロット数を含み、
前記第1の送信予定時刻更新部は、前記自端末の前記スロット数と前記他端末の前記スロット数のうち大きいスロット数を、前記自端末の前記スロット数として更新することを特徴とする請求項4に記載の送信時期調整装置。 - 前記第1の送信時予定刻更新部は、前記他端末が、前記自端末と所定の順序関係にあり、かつ前記自端末を記憶していないときは、前記スロット数を減少することを特徴とする請求項4に記載の送信時期調整装置。
- 前記端末記憶部は、前記自端末と所定の順序関係にある前記端末と、該所定の順序関係以外の順序関係にある前記端末とに区別して記憶し、
前記受信データ入力部は、前記他端末と前記所定の順序関係以外の順序関係にある前記端末数を受信し、
前記自端末記憶判断部は、前記自端末と前記所定の順序関係にある前記端末数と、受信した前記端末の数とを比較して、前記他端末が自端末を記憶しているか否かを判断することを特徴とする請求項3から8いずれか一項に記載の送信時期調整装置。 - データ送信完了時刻から次回データ送信開始時刻までの送信待ち時間を、新たな他端末から受信データが入力される度に増加させる第1の送信待ち時間変更ステップと
他端末からのデータ受信中に前記送信待ち時間を経過したときは、該受信完了後まで前記送信待ち時間を延長する第2の送信待ち時間変更ステップとを備えることを特徴とする無線通信端末の送信時期調整方法。
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