JP2013236257A - 通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせた場合でも、タイミングを制御するトリガ信号やトリガ信号を順次発生するスケジュールを用いずに、データを消失や遅延すること無く届ける。
【解決手段】複数の端末3は等間隔に直列接続されて、一端側の端末3に親局1が接続され、端末3は、一斉通報情報を隣接する端末へ転送する通報転送部312と、通報転送部312による転送を行う際に、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ出力する返信部313と、返信を受け取った場合に、当該返信を、一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ転送する返信転送部314とを備えた。
【選択図】図1

Description

この発明は、複数の端末を有線にて直列接続した通信システムに関し、データの一斉書き込みやその確認に適した通信システムに関するものである。
従来技術に係る通信システムとしては、例えば特許文献1に示す通信システムがある。この特許文献1に示された通信システムでは、信号ケーブルに所定間隔を置いて配列され、それぞれデータ書き換え用端子を介して並列接続された複数のICタグ(端末)を備えている。そして、この信号ケーブルを用いて全ICタグのデータ書き換えを行う。
また、従来技術に係る通信システムとして、例えば非特許文献1に示す通信システムもある。この非特許文献1に示された通信システムでは、一斉書き込み等の共通データは全端末に対して一斉通報(ブロードキャスト)にて通知している。また、各端末のデータが更新されたことを確認するために、各端末を個別に呼び出して返信させ、全端末に対して、順次、データを照合する個別確認(ユニキャスト)を行っている。
また、従来技術に係る通信システムとして、例えば非特許文献2に示す通信システムもある。この非特許文献2に示された通信システムでは、データ送出のタイミング用にトリガ信号を設け、一斉書き込み等の共通データの通知(一斉通報)や各端末に対する確認(個別確認)をスケジュール化することで行っている。
特開2006−48255号公報
IEEE802.3 Ethernet規格 CSMA/CD衝突検知併用搬送感知多重アクセス http://www.flexray.com(2011.12.23(fri.)Access)Flex Ray Protocol 3.0.1Spec.Sec.1.12.4(Oct.2010)
しかしながら、特許文献1に示された通信システムでは、長距離ケーブルであることや大量の端末との接続では電力不足となり再駆動部が必要となることや、長距離ケーブルによる結合容量の増大により整合不良となり、内部反射が発生して伝送レートが上げられず、全体書換え時間が増大してしまうという課題があった。
また、非特許文献1に示された通信システムでは、全端末に対する一斉通報と個別確認を順次行うため、特に大量の端末の場合には多大な時間が掛かるという課題があった。
また、この一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせると、各端末から返信するデータが衝突し、データが消失してしまうという課題があった。そこで、データの消失を回避するために、衝突回避機能や、衝突した場合に備えて再送機能を設ける方法も考えられる。しかしながら、この場合、遅延が発生し、データの到達が保証できないという課題があった。
また、非特許文献2に示された通信システムでは、一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせている。そして、この際、一斉通報後の各端末から返信するデータが衝突してデータが消失しないように、時分割で実施している。しかしながら、時分割を行うために、返信するデータを送出するタイミングを制御するトリガ信号が必要となるという課題があった。また、各端末に対してこのトリガ信号を順次発生するスケジュールも構築する必要があるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせた場合でも、タイミングを制御するトリガ信号やトリガ信号を順次発生するスケジュールを用いずに、データを消失や遅延すること無く届けることができる通信システムを提供することを目的としている。
この発明に係る通信システムは、親局からの一斉通報情報の書き込みを行う複数の端末を備え、複数の端末は等間隔に直列接続されて、一端側の端末に親局が接続され、端末は、一斉通報情報を隣接する端末へ転送する通報転送部と、通報転送部による転送を行う際に、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた端末または親局へ出力する返信部と、返信を受け取った場合に、当該返信を、一斉通報情報を転送してきた端末または親局へ転送する返信転送部とを備えたものである。
また、この発明に係る通信システムは、親局からの一斉通報情報の書き込みを行う複数の端末と、端末に並列接続され、一斉通報情報の書き込みを行う第2の端末とを備え、複数の端末は等間隔に直列接続されて、一端側の端末に親局が接続され、端末は、一斉通報情報を隣接する端末および当該端末に並列接続された第2の端末へ転送する通報転送部と、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた端末または親局へ出力する返信部と、返信を受け取った場合に、当該返信を、一斉通報を転送してきた端末または親局へ転送する返信転送部とを備え、第2の端末は、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた端末または親局へ出力する第2の返信部を備え、端末の返信部および当該端末に並列接続された第2の端末の第2の返信部は、順次返信を行い、通報転送部は、自機の返信部および自機に並列接続された第2の端末の第2の返信部による返信が終了した後に転送を行うものである。
この発明によれば、上記のように構成したので、一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせた場合でも、タイミングを制御するトリガ信号やトリガ信号を順次発生するスケジュールを用いずに、データを消失や遅延すること無く届けることができる。
本発明の実施の形態1に係る通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態1におけるデータ処理部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせたフロー)を示す図である。 従来の通信システムの動作(一斉通報と個別確認を独立して実施するフロー)を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態2におけるデータ処理部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせたフロー)を示す図である。 従来の通信システムの動作(一斉通報と個別確認を独立して実施するフロー)を示す図である。 本発明の実施の形態1,2に係る通信システムの方式と従来の通信システムの方式との総合時間の比較結果を示す図である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る通信システムの構成を示す図である。
通信システムは、図1に示すように、親局1、信号変換機2及び複数の端末3から構成されている。なお、複数の端末3は、有線(下り回線4及び上り回線5)にて等間隔に直列接続され、どの区間も同じ伝送時間となるように構成されている。また、図中、端末3の台数は1000台を想定し、同等の機能を有する構成要素については同一の番号を付している。
親局1は、端末群の一端側に接続され、全端末3に対して、例えば属性の書き換えを要求するためのデータ(一斉通報情報)を一斉通報するものである。なお、一斉通報するデータとは、例えば全端末3の属性に係るような共通データである。この親局1は、例えば汎用の計算機(ノート型コンピュータ)である。
信号変換機2は、親局1と端末3との間でのデータ送受信を可能とするために、例えば信号レベルの調整機能等を有するものである。この信号変換機2は、親局1からの一斉通報情報に対して信号変換を行った後、この一斉通報情報を隣接する端末3へ送信する。また、隣接する端末3からの返信に対して信号変換を行った後、この返信を親局1へ送信する。
端末3は、信号変換機2を経由して親局1からの一斉通報情報を受け取った場合に、この一斉通報情報の書き込みを行うものである。この端末3は、図1に示すように、データ処理部31、下り受信端子32、下り送信端子33、上り受信端子34及び上り送信端子35から構成されている。
データ処理部31は、入力されたデータに対して各種処理を行うものであり、図2に示すように、書込部311、通報転送部312、返信部313及び返信転送部314から構成されている。
書込部311は、下り受信端子32から一斉通報情報を受け取った場合に、この一斉通報情報の書き込みを行うものである。
通報転送部312は、データ処理部31に一斉通報情報が入力された場合に、この一斉通報情報を下り送信端子33を経由して隣接する端末3へ転送するものである。
返信部313は、通報転送部312による転送を行う際に、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、上り送信端子35を経由して、一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ出力するものである。
返信転送部314は、上り受信端子34から返信を受け取った場合に、この返信を上り送信端子35を経由して、一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ転送するものである。
再び図1に戻り、下り受信端子32は、上り回線5からの一斉通報情報を受信し、データ処理部31へ出力するものである。
下り送信端子33は、データ処理部31の通報転送部312からの一斉通報情報を上り回線5へ送信するものである。
上り受信端子34は、下り回線4からの返信を受信し、データ処理部31の返信転送部314へ出力するものである。
上り送信端子35は、データ処理部31の返信部313または返信転送部314からの返信を下り回線4へ送信するものである。
ここで、図1では、全二重通信方式をベースとしているが、これに限るものではなく、半二重通信方式を用いてもよい。なお、この半二重通信方式においては、送受信の切り替えに伴う時間が付加される点が異なるが、基本的な通信システムの構成は全二重通信方式と同じである。
次に、上記のように構成された通信システムの動作について説明する。
図3は本発明の実施の形態1に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせたフロー)を示す図である。なお図3では、信号変換機2は親局1に含まれるものとして省略している。
通信システムの動作では、図3に示すように、まず、親局1は、一斉通報情報を信号変換機2を経由して隣接する端末3へ送信する(書込)。
そして、この一斉通報情報を受け取った端末3のデータ処理部31では、書込部311にて一斉通報情報の書き込みを行うとともに、通報転送部312にて一斉通報情報を隣接する端末3へ転送する(転送No.1)。そして、各端末3の通報転送部312にて転送を繰り返すことで、一斉通報情報を端末群の終端まで転送する(転送No.2〜転送No.999)。
また、各端末3の返信部313は、通報転送部312による転送を行う際に、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ出力する。なお、返信を端末3へ出力した場合には、当該端末3の返信転送部314は、この返信を隣接する端末3または親局1へ転送し、これを繰り返すことで返信を親局1まで転送する(返信No.1〜返信No.1000)。
ここで、図3に示すように、一斉通報は、親局1からの1つのデータ(一斉通報情報)が順次(シーケンシャル)転送されるため、複数の端末3のどの区間においても衝突することは無い。また、返信は、一斉通報情報を受け取った全ての端末3で順次発生し、また、全ての端末3が等間隔に直列接続されていることから各区間の伝送時間は同じであるため、複数の端末3のどの区間においても衝突することは無い。
したがって、従来のように、トリガ信号を用い、返信を行うタイミングを制御する必要が無い。よって、有線にて等間隔に直列接続された端末3で、端末3間のどの区間も同じ伝送時間を有する複数の端末群において、一斉通報(ブロードキャスト)と個別確認(ユニキャスト)のうちから返信を組み合わせた場合でも、複数の端末3のどの区間においても衝突することは無い。
また、図4は、図3の示す本実施の形態に係る通信システムの動作と比較するため、非特許文献1に係る通信装置の動作(一斉通報と個別確認を独立して実施するフロー)を示す図である。なお、図4(a)は一斉通報を示すフローであり、図4(b)は個別確認を示すフローである。また図4では、図3と同様に、信号変換機20は親局10に含まれるものとして省略している。
ここで、各区間での一斉通報や返信における伝送時間をt(=1.7msec)、端末台数をn(=1000)とした場合、図3に示す本実施の形態に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせた動作)での総合時間は、n×t(一斉通報+順次返信)+n×t(終端からの返信)=2ntとなる。
一方、図4に示す従来の通信システムの動作(一斉通報と個別確認を独立して実施した動作)では、一斉通報の時間がn×tとなり、個別確認の時間が2×t×Σi(i=1〜n)=t×n(n+1)となるので、総合時間は2nt+tn2となる。
したがって、図3では端末台数nの一次関数であるが、図4では端末台数nの自乗の項があり、図4では端末台数nが増えると大幅に総合時間が増えることとなる。
以上のように、この実施の形態1によれば、端末3を有線にて等間隔に直列接続し、端末3は親局1からの一斉通報情報を隣接する端末3へ転送して、この転送を端末群の終端まで繰り返すとともに、一斉通報情報に対する返信を、転送してきた端末3または親局1へ出力し、この返信を親局1まで繰り返すように構成したので、一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせた場合でも、タイミングを制御するトリガ信号やトリガ信号を順次発生するスケジュールを用いずに、データを消失や遅延すること無く届けることができる。
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係る通信システムの構成を示す図である。図5に示す実施の形態2に係る通信システムは、図1に示す実施の形態1に係る通信システムに第2の端末3bを追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
第2の端末3bは、直列接続された端末3に対して、有線(下り回線4及び下り回線5)にて並列接続されたものであり、信号変換機2を経由して親局1からの一斉通報情報を受け取った場合に、この一斉通報情報の書き込みを行うものである。なお、図5では、1台の端末3と9台の第2の端末3bとで構成される端末群を1つのブロック(グループ6)とした場合を示している。なお、グループ6内では、どの端末3,3b間も同じ伝送速度を有している。
この第2の端末3bは、図5に示すように、データ処理部31b、下り受信端子32b及び上り送信端子35bから構成されている。
データ処理部31bは、入力されたデータに対して各種処理を行うものであり、図6に示すように、書込部311b及び返信部313bから構成されている。
書込部311bは、下り受信端子32bから一斉通報情報を受け取った場合に、この一斉通報情報の書き込みを行うものである。
返信部313bは、一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、上り送信端子35bを経由して、一斉通報情報を転送してきたグループ6の端末3または親局1へ出力するものである。なお、グループ6内の各端末3,3bの返信部313,313bでは、順次返信を行う。
再び図5に戻り、下り受信端子32bは、上り回線5からの一斉通報情報を受信し、データ処理部31bへ出力するものである。
上り送信端子35bは、データ処理部31bの返信部313bからの返信を下り回線4へ送信するものである。
なお、端末3の通報転送部312は、データ処理部31に一斉通報情報が入力され、グループ6内の全ての端末3,3bの返信部313,313bによる返信が終了した後、この一斉通報情報を下り送信端子33を経由して隣接するグループ6内の全ての端末3,3bへ転送する。
また、端末3の返信転送部314は、実施の形態1における機能に加えて、上り受信端子34を経由して隣接するグループ6の第2の端末3bから返信を受け取った場合に、この返信を、上り送信端子35を経由して、一斉通報情報を転送してきた端末3または親局1へ転送する。
ここで、図5では、全二重通信方式をベースとしているが、これに限るものではなく、半二重通信方式を用いてもよい。なお、この半二重通信方式においては、送受信の切り替えに伴う時間が付加される点が異なるが、基本的な通信システムの構成は全二重通信方式と同じである。
次に、上記のように構成された通信システムの動作について説明する。
図7は本発明の実施の形態2に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせたフロー)を示す図である。なお図7では、信号変換機2は親局1に含まれるものとして省略している。
通信システムの動作では、図7に示すように、まず、親局1は、一斉通報情報を信号変換機2を経由して隣接するグループ6内の全ての端末3,3bへ送信する(書込)。
そして、この一斉通報情報を受け取ったグループ6内の端末3,3bでは、書込部311,311bにて一斉通報情報の書き込みを行うとともに、返信部313,313bにて一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、一斉通報情報を送信してきた親局1へ順次出力する(返信No.1〜返信No.10)。その後、端末3の通報転送部312は、一斉通報情報を隣接するグループ6内の全ての端末3,3bへ転送する(転送No.1)。
その後、同様の処理を各グループ6で繰り返すことで、一斉通報情報をグループ群の終端まで転送する(転送No.2〜転送No.99)。また、各グループ6の端末3,3bの返信部313,313bでは、返信を、一斉通報情報を転送してきたグループ6の端末3へ出力する。そして、この返信を受け取った端末3の返信転送部314は、この返信を隣接する端末3または親局1へ転送し、これを繰り返すことで返信を親局1まで転送する(返信No.11〜返信No.1000)。
ここで、図7に示すように、一斉通報情報を受け取ったグループ6では、隣接するグループ6への一斉通報情報の転送を行う前に、自身のグループ6内の1台目から10台目までの端末3,3bにおいて順次返信を行う。このように、順次返信を行うため、グループ6内で返信が衝突することは無い。また、全てのグループ6が等間隔に直列接続されていることから各区間の伝送時間は同じであるため、一斉通報情報の転送と返信の手順をグループ群の終端まで繰り返しても衝突することは無い。
したがって、従来のように、トリガ信号を用い、返信を行うタイミングを制御する必要は無い。よって、有線にて等間隔に直列接続されたグループ6で、グループ6間のどの区間も同じ伝送時間を有する複数の端末群において、一斉通報(ブロードキャスト)と個別確認(ユニキャスト)のうちから返信を組み合わせても、複数のグループ6のどの区間においても衝突することは無い。
また、図8は、図5に示す本実施の形態に係る通信システムの動作と比較するため、非特許文献1に係る通信装置の動作(一斉通報と個別確認を独立して実施するフロー)を示す図である。なお、図8(a)は一斉通報を示すフローであり、図8(b)は個別確認を示すフローである。また図8では、図7と同様に、信号変換機20は親局10に含まれるものとして省略している。
ここで、各区間での一斉通報や返信における伝送時間をt(=1.7msec)、端末台数をn(=1000)、データ終了確保時間(余裕):α(=1msec)、グループ6内の端末数:m(=10台)、グループ数:k(=n/m=1000/10=100)とした場合、図7に示す本実施の形態に係る通信システムの動作(一斉通報と返信を組み合わせた動作)での総合時間は、{tk+(t+α)m(k−1)}(一斉通報+順次返信)+{(t+α)(m+(k−1))}(終端からの返信)=t(n/m)+(t+α){(1+1/m)n−1}となる。
一方、図8に示す従来の通信システムの動作(一斉通報と個別確認を独立して実施した動作)では、一斉通報の時間がn×kとなり、個別確認の時間がtmΣi(i=1〜k)+tmΣi(i=1〜k)+αnとなるので、総合時間はt(n/m)+t{(n/m+1)+α}nとなる。
したがって、図7では端末台数nの一次関数であるが、図8では端末台数nの自乗の項があるので、図8では端末台数nが増えると大幅に総合時間が増えることとなる。
また、図9は実施の形態1,2に係る通信システムの方式と、従来(非特許文献1)に係る通信システムの方式との総合時間の比較結果を示したものである。
この図9から、実施の形態1,2に係る通信システムの方式の方が、非特許文献1に係る従来の通信システムの方式よりも、総合時間が大幅に小さいことがわかる。
以上のように、この実施の形態2によれば、有線にて複数の端末3,3bを並列接続した端末群を1つのグループ6とし、このグループ6を有線にて等間隔に直列接続し、グループ6内の端末3,3bは、親局1から受け取った一斉通報情報に対する返信を、一斉通報情報を転送してきたグループ6の端末3または親局1へ順次出力し、その後に、一斉通報情報を隣接するグループ6の端末3へ転送して、この転送をグループ群の終端まで繰り返し、また、返信を親局1まで繰り返し行うように構成したので、一斉通報と個別確認に掛かる時間を短時間化するために、例えば一斉通報と個別確認のうちから返信を組み合わせた場合でも、タイミングを制御するトリガ信号やトリガ信号を順次発生するスケジュールを用いずに、データを消失や遅延すること無く届けることができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
1 親局、2 信号変換機、3 端末、3b 第2の端末、4 下り回線、5 上り回線、6 グループ、31,31b データ処理部、32,32b 下り受信端子、33 下り送信端子、34 上り受信端子、35,35b 上り送信端子、311,311b 書込部、312 通報転送部、313,313b 返信部、314 返信転送部。

Claims (2)

  1. 親局からの一斉通報情報の書き込みを行う複数の端末を備えた通信システムにおいて、
    前記複数の端末は等間隔に直列接続されて、一端側の端末に前記親局が接続され、
    前記端末は、
    前記一斉通報情報を隣接する前記端末へ転送する通報転送部と、
    前記通報転送部による転送を行う際に、前記一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた前記端末または前記親局へ出力する返信部と、
    前記返信を受け取った場合に、当該返信を、前記一斉通報情報を転送してきた前記端末または前記親局へ転送する返信転送部とを備えた
    ことを特徴とする通信システム。
  2. 親局からの一斉通報情報の書き込みを行う複数の端末と、前記端末に並列接続され、前記一斉通報情報の書き込みを行う第2の端末とを備えた通信システムにおいて、
    前記複数の端末は等間隔に直列接続されて、一端側の端末に前記親局が接続され、
    前記端末は、
    前記一斉通報情報を隣接する前記端末および当該端末に並列接続された前記第2の端末へ転送する通報転送部と、
    前記一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた前記端末または前記親局へ出力する返信部と、
    前記返信を受け取った場合に、当該返信を、前記一斉通報を転送してきた前記端末または前記親局へ転送する返信転送部とを備え、
    前記第2の端末は、
    前記一斉通報情報を確認した旨を示す返信を、当該一斉通報情報を転送してきた前記端末または前記親局へ出力する第2の返信部を備え、
    前記端末の返信部および当該端末に並列接続された前記第2の端末の第2の返信部は、順次返信を行い、
    前記通報転送部は、自機の返信部および自機に並列接続された前記第2の端末の第2の返信部による返信が終了した後に転送を行う
    ことを特徴とする通信システム。
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