JP3816835B2 - ネットワーク帯域制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク相互間を中継するネットワーク中継装置に係わり、特に、このネットワーク中継装置内に組込まれ、一方のネットワークから入力されたデータの伝送速度に対応する周波数帯域を変更して他方のネットワークへ送出するネットワーク帯域制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、図4に示すように、Gbpsオーダの高速データ通信を実施するLAN1と、200〜300Mbpsオーダの低速データ通信を実施するWAN2との間のデータ伝送を中継するネットワーク中継装置3が実用化されている。なお、LAN1及びWAN2上において各データはパケットに組込まれた状態で送受信される。
【0003】
このネットワーク中継装置3内には、LAN1に対してパケットを送受信するための送受信回路4と、WAN2に対してパケットを送受信するための送受信回路5とが組込まれている。各送受信回路4、5は受信したパケットを、この受信したパケットの伝送速度に対応する周波数帯域を送信先の伝送速度に対応する周波数帯域に変換して、相手側の送受信回路5、4へ転送する。
【0004】
このようなネットワークシステムにおいて、LAN1に接続された情報提供サーバ6から各種の情報をWAN2に接続された利用者の端末7へ送信する場合、例えば、情報提供サーバ6から出力されるデータの速度(周波数帯域)が1Gbpsで、利用者の端末7の処理可能なデータの速度(周波数帯域)が200Mbpsの場合、このまま送信し続けると、速度低下が発生する入口であるネットワーク中継装置3で受信されたデータが処理されずにオーバーフローする。そこで、ネットワーク中継装置3において、単位時間内にWAN2へ送出するパケット数が処理可能な予め定められた限界パケット数に達すると、LAN1を介して送信元の情報提供サーバ6へデータの送信停止指令を送信して、情報提供サーバ6からのデータ送信を予め定められた一定時間停止させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4に示したネットワーク中継装置3においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【0006】
すなわち、前述したように、LAN1やWAN2上を伝送されるデータはそれぞれパケットに組込まれて伝送される。しかし、各パケットに組込まれるデータ数は設計者が任意に設定可能である。したがって、各パケットのパケット長は一定しない。例えば、ある情報提供サーバ6から出力されるパケットのパケット長は長く設定され、別の情報提供サーバ6から出力されるパケットのパケット長は短く設定されている。
【0007】
このようにパケット長(データ数)が一定しないパケットを前述した限界パケット数だけ集めたとしも、合計のデータ数が大きく変動する。しかし、次のデータ送信停止時間は一定である。この場合、合計のデータ数が利用者の端末7の処理可能なデータ数より大きくなると、次のデータ送信停止時間が経過しても端末7に未処理のデータが残り、そのデータを含むパケットの消失が発生する。
【0008】
この場合、利用者の端末7は、パケットの再送要求を情報提供サーバ6へ送信する。情報提供サーバ6は同一パケットを再送信するが、この同一パケットの再送信が頻発するとデータの送信効率が低下する。
【0009】
さらに、図4に示したネットワーク中継装置3においは、高速のLAN1から低速のWAN2へデータの中継を行う場合、伝送速度(周波数帯域)はWAN2に接続された各端末7の最大データ処理能力に対応した伝送速度(周波数帯域)に変換される。
【0010】
一般に、各端末7の利用者が有料でネットワークを使用する場合、高速(周波数帯域が広い)で通信を行うと高額になる傾向にある。しかし、各端末7の利用者のなかには、たとえ低速(周波数帯域が狭い)であっても、低額のほうがよいと考える者もいる。図4のネットワーク中継装置3においはこのような要望には対処できない。
【0011】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ネットワークから順次入力されるパケットのパケット長からデータ送出の停止時間を算出しすることによって、たとえ高速のネットワークから低速のネットワークへデータを中継する場合においても、パケット消失を大幅に抑制でき、データの送信効率が向上し、かつ、利用者が自己の希望する伝送速度(周波数帯域)を選択できるネットワーク帯域制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1のネットワークから第1のネットワーク送受信回路を介して入力されるパケットに組込まれたデータの周波数帯域を変更して第2のネットワーク送受信回路を介して第2のネットワークへ送出するネットワーク帯域制御装置である。
【0013】
さらに、この発明のネットワーク帯域制御装置は、第1のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの数を計数するパケット数カウンタと、第1のネットワーク送受信回路から入力されるデータの数を計数するデータ数カウンタと、このデータ数カウンタで計数されたデータ数をパケット数カウンタで計数されたパケット数で除算して一つのパケットに含まれる平均データ数を示す平均パケット長を算出する平均パケット長算出部と、外部から指定された使用周波数帯域と第1のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と平均パケット長とから1個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間を算出する停止時間算出部と、この停止時間算出部で算出された停止時間を組込んだ停止パケットを第1のネットワーク送受信回路及び第1のネットワークを介してパケットの送信元装置へ送出する停止パケット送出部とを備えている。
【0014】
このように構成されたネットワーク帯域制御装置においては、第1のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの平均パケット長が算出される。そして、外部から指定された使用周波数帯域と第1のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と平均パケット長とから1個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間が算出される。
【0015】
したがって、例えば低速のネットワークに接続された端末の利用者においては、自己の端末の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度(周波数帯域)以外の低速の伝送速度(周波数帯域)を指定できる。
【0016】
例えば、1個のパケットに対する停止時間を算出する場合、利用者が第1のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域の半分の使用周波数帯域を指定した場合は、停止時間は平均パケット長の所要時間と等しい時間となり、利用者が第1のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と同一の使用周波数帯域を指定した場合は、停止時間は零となる。
【0017】
したがって、例えば低速のネットワークに接続された端末の利用者においては、自己の端末の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度(周波数帯域)以外の低速の伝送速度(周波数帯域)を指定できる。
【0018】
そして、この算出された停止時間は、停止パケットに組込まれて第1のネットワーク内における、例えば情報提供サーバ等のパケットの送信元装置へ送信される。パケットの送信元装置は、停止パケットを受信すると、停止パケットが指定する停止時間だけパケットの送出を停止する。
【0019】
また、たとえ、外部から指定された使用周波数帯域が一定であったとしても平均パケット長が変化すると停止時間が変化する。具体的には、平均パケット長が長くなると停止時間も長くなる。したがって、この長い停止時間内にパケット送信先の端末はデータ処理が可能となり、端末における未処理データが残留することが防止され、パケットの消滅が抑制される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施形態に係るネットワーク帯域制御装置が組込まれたネットワークシステムの概略構成を示すブロック図である。図4に示す従来のネットワークシステムと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【0021】
例えば、Gbpsオーダの高速データ通信を実施する第1のネットワークとしてのLAN1と、200〜300Mbpsオーダの低速データ通信を実施する第2のネットワークとしてのWAN2との間にデータ伝送を中継するネットワーク中継装置8が接続されている。LAN1には各種の情報を提供する情報提供サーバ6が接続され、WAN2には利用者の端末7が接続されている。LANL1及びWAN2上において各データはパケットに組込まれた状態で送受信される。
【0022】
ネットワーク中継装置8内には、LAN1に対してパケットを送受信するための第1のネットワーク送受信回路としての送受信回路9と、WAN2に対してパケットを送受信するための第2のネットワーク送受信回路としての送受信回路10と、ネットワーク帯域制御装置11とが組込まれている。
【0023】
LAN1に対する送受信回路9は、受信したパケットの例えば1Gbps(Hz)の伝送速度(周波数帯域)を622Mbps(Hz)の伝送速度(周波数帯域)に変換してネットワーク帯域制御装置11へ送出する。
【0024】
WAN2に対する送受信回路10は、ネットワーク帯域制御装置11から受信した伝送速度(周波数帯域)が指定された伝送速度(周波数帯域)に変換されたパケットをWAN2を介して利用者の端末7へ送信する。
【0025】
ネットワーク帯域制御装置11において、送受信回路9から入力される図2に示すパケット信号aを構成する各パケット12においては、先頭の開始フラグと終端の終了フラグとの間に複数のデータが組込まれている。開始フラグ、終了フラグ及び各データはそれぞれ8ビットで形成されている。このパケット12のパケット長Lはデータ数に両端の開始フラグ及び終了フラグを加算した値である。
【0026】
送受信回路9から入力される図2に示すパケット信号aは、WAN2に接続された送受信回路10、パケット数カウンタ13、及びデータ数カウンタ14へ送出される。
【0027】
パケット数カウンタ13は、入力されるパケット信号aに含まれるパケット12の終了フラグを検出することにより、入力されるパケット信号aに含まれるパケット数を計数し、パケット数が例えば128(=N)の所定値に達した時点で、図2に示すように、カウントアップ信号bを次の平均パケット長算出部15及びデータ数カウンタ14へ送出し、その後、計数値をリセットし、パケット数の計数を再開する。
【0028】
データ数カウンタ14は、入力されるパケット信号aに含まれる前記開始フラグ及び終了フラグを含む8ビットのデータを全てのパケット12に亘って計数していく。そして、パケット数カウンタ13からカウントアップ信号bが入力されると、この時点のデータ数Mを平均パケット長算出部15へ送出し、その後、計数値をリセットし、データ数の計数を再開する。
【0029】
平均パケット長算出部15は、パケット数カウンタ13からカウントアップ信号bが入力されると、データ数カウンタ14から入力されたデータ数Mとパケット数N(=128)とを用いて平均パケット長LPを算出する。
【0030】
LP=M/N
次に、この平均パケット長LPの所要時間TPを送受信回路9からこのネットワーク帯域制御装置11へ入力されるパケット信号aの伝送速度(622Mbps)を用いて算出する。この平均パケット長LPの所要時間TPを停止時間算出部16へ送出する。
【0031】
停止時間算出部16には、使用帯域設定部17から端末7の使用者が希望する使用周波周波数帯域(使用伝送速度)の設定値αが入力される。なお、この使用周波周波数帯域の設定値αは、図3に示すように、送受信回路9からこのネットワーク帯域制御装置11へ入力されるパケット信号aの伝送速度B(=622Mbps)に対する割合で示される。例えば、使用周波周波数帯域がパケット信号aの伝送速度Bに等しい場合は設定値αは1であり、使用周波周波数帯域がパケット信号aの伝送速度Bの半分の場合は設定値αは0.5である。
【0032】
そして、停止時間算出部16は、使用周波周波数帯域の設定値αと平均パケット長LPの所要時間TPとを用いて次式で、1個のパケット12に対する停止時間TRの算出を行う。
【0033】
TR=TP(1―α)/α
この式によると、図3に示すように、使用周波周波数帯域(使用伝送速度)がパケット信号aの伝送速度Bに等しい場合、設定値αは1であり、停止時間TRは0である。また、使用周波周波数帯域(使用伝送速度)がパケット信号aの伝送速度Bの半分の場合、設定値αは0.5であり、停止時間TRは平均パケット長LPの所要時間TPに等しくなる。さらに、使用周波周波数帯域(使用伝送速度)がパケット信号aの伝送速度Bの1/3の場合、設定値αは0.33であり、停止時間TRは平均パケット長LPの所要時間TPの2倍となる。
停止時間算出部16は算出した1個のパケット12に対する停止時間TRをN(=128)倍してN個のパケット分の停止時間(N・TR)を算出して、新たな停止時間(N・TR)として、停止パケット送出部18へ送出する。
【0034】
したがって、図2に示すように、情報提供サーバ6からLAN1及び送受信回路9を介してN(=128)個のパケット12が入力される毎に、1個の停止時間(N・TR)が算出されて停止停止パケット送出部18へ送出される。
【0035】
停止信号パケット送出部18は、停止時間算出部16からN個のパケット分の停止時間(N・TR)を受領すると、この受領した停止時間(N・TR)及びパケットの個数Nをパケットに組込んだ停止パケットPa(N・TR)を作成する。そして、停止信号パケット送出部18は、この作成した停止パケットPa(N・TR)を送受信回路9及びLAN1を介して、パケット信号aにおける各パケット12の送信元装置である情報提供サーバ6へ送信する。
【0036】
したがって、図2に示すように、情報提供サーバ6からLAN1及び送受信回路9を介してN(=128)個のパケット12が入力される毎に、1個の停止パケットPa(N・TR)が情報提供サーバ6へ送信されることになる。
【0037】
情報提供サーバ6は、1個の停止パケットPa(N・TR)を受信すると、データを組込んだN(=128)個のパケット12のLAN1への送出が終了した時点で、停止パケットPa(N・TR)が指定する停止時間(N・TR)だけ次のパケット12の送出を停止する。前述したように、N(=128)個のパケット12が入力される毎に新規の停止パケットPa(N・TR)が入力されるので、結果的に、情報提供サーバ6からLAN1及び送受信回路9を介してネットワーク帯域制御装置11へ入力されるパケット信号aにおいては、N(=128)個のパケット12が連続した後に、N個のパケットに対応する停止時間(N・TR)が挿入され、その後に、再度、N(=128)個のパケット12が続く形態となる。
【0038】
したがって、パケット信号aにおけるN(=128)個のパケット12毎に挿入される停止時間(N・TR)は、1つ前のN(=128)個のパケット12における平均パケット長LPによって毎回更新される。
【0039】
このようにして、N(=128)個のパケット12毎に停止時間(N・TR)が挿入されたパケット信号aはWAN2の送受信回路10へ入力される。送受信回路10は入力されたパケット信号aをWAN2を介して利用者の端末7へ送信する。利用者の端末7は、自己が指定した使用周波周波数帯域(使用伝送速度)を有するパケット信号aに含まれる各パケット12を受信してデータ処理する。
【0040】
このように構成されたネットワーク帯域制御装置11においては、図2に示すように、LAN1に接続された送受信回路9からネットワーク帯域制御装置11内に入力されるパケット信号aに含まれる各パケット12の平均パケット長LPが算出され、さらに、平均パケット長LPの所要時間TPが算出される。そして、端末7の利用者が指定された使用周波数帯域(伝送速度)の設定値αと平均パケット長LPの所要時間TPとから1個のパケット12に対するデータ送出の停止時間TRが算出される。
【0041】
このように、端末7の利用者が使用周波数帯域(伝送速度)を任意に指定できる。したがって、例えば低速のWAN2に接続された端末7の利用者においては、自己の端末7の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度(周波数帯域)以外の低速の伝送速度(周波数帯域)を指定できる。この結果、伝送速度(周波数帯域)に応じたネットワークの使用料金を選択できる。
【0042】
また、1個のパケット12に対するデータ送出の停止時間TRは、平均パケット長LPの所要時間TPに応じて変化する。平均パケット長LPの所要時間TPが長くなると停止時間TRも長くなる。したがって、この長い停止時間TR内に端末7はデータ量が多いパケット12に対するデータ処理が可能となり、端末7における未処理データが残留することが防止され、パケット12の消滅が抑制される。その結果、パケット12の再送信の発生頻度が低下し、データの送信効率が向上する。
【0043】
なお、この実施形態においては、送受信回路9から出力されるパケット信号aにおいては、N(=128)個のパケット12を連続して出力したのち、N(=128)個分の停止時間(N・TR)を設けている。このように、停止時間(N・TR)をまとめて設定することによって、N(=128)個の各パケット12のデータ数(パケット長)に変動があったとしても、このデータ数(パケット長)の変動は、利用者の端末7で停止時間(N・TR)内に十分吸収できる。
【0044】
さらに、実際にN(=128)個のパケット12毎に停止時間(N・TR)を挿入する処理は、パケット信号aにおける各パケット12の送信元装置である情報提供サーバ6が実施するので、ネットワーク帯域制御装置11の処理負担が軽減される。なお、各パケット12の送信元装置である情報提供サーバ6は、元来、パケットの送出停止要求が入力するとパケットの出力を一定時間停止する機能を有しているので、実施形態ネットワークシステムを採用することによって、情報提供サーバ6の処理負担が大幅に増加することはない。
【0045】
なお、本発明は上述した実施形態装置に限定されるものではない。実施形態装置においては、N(=128)個のパケット12毎に1個の停止時間(N・TR)を算出して、停止パケットPa(N・TR)を情報提供サーバ6へ送信した。しかし、1個のパケット12毎に1個分の停止時間(TR)を算出して、停止パケットPa(TR)を情報提供サーバ6へ送信することも可能である。この場合、送受信回路9からネットワーク帯域制御装置11へ入力され、送受信回路10からWAN2へ送出されるパケット信号aにおいては、各パケット12相互間に停止時間(TR)が挿入されることになる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のネットワーク帯域制御装置においては、ネットワークから順次入力されるパケットのパケット長からデータ送出の停止時間を算出し、停止時間を停止パケットに組込んでパケットの送信元装置へ送出している。
【0047】
したがって、たとえ高速のネットワークから低速のネットワークへデータを中継する場合においても、パケット消失を大幅に抑制でき、データの送信効率が向上し、かつ、利用者が自己の希望する伝送速度(周波数帯域)を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るネットワーク帯域制御装置が組込まれたネットワークシステムの概略構成を示すブロック図
【図2】同実施形態のネットワーク帯域制御装置の動作を示すタイムチャート
【図3】同実施形態のネットワーク帯域制御装置における停止時間の算出方法を説明するための図
【図4】従来のネットワークシステムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
1…LAN
2…WAN
6…情報提供サーバ
7…端末
8…ネットワーク中継装置
9、10…送受信回路
11…ネットワーク帯域制御装置
12…パケット
13…パケット数カウンタ
14…データ数カウンタ
15…平均パケット長算出部
16…停止時間算出部
17…使用帯域設定部
18…停止パケット送出部
Claims (1)
- 第1のネットワーク(1)から第1のネットワーク送受信回路(9)を介して入力されるパケット(12)に組込まれたデータの周波数帯域を変更して第2のネットワーク送受信回路(10)を介して第2のネットワーク(2)へ送出するネットワーク帯域制御装置(11)であって、
前記第1のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの数を計数するパケット数カウンタ(13)と、
前記第1のネットワーク送受信回路から入力されるデータの数を計数するデータ数カウンタ(14)と、
このデータ数カウンタで計数されたデータ数を前記パケット数カウンタで計数されたパケット数で除算して一つのパケットに含まれる平均データ数を示す平均パケット長を算出する平均パケット長算出部(15)と、
外部から指定された使用周波数帯域と前記第1のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と前記平均パケット長とから1個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間を算出する停止時間算出部(16)と、
この停止時間算出部で算出された停止時間を組込んだ停止パケットを前記第1のネットワーク送受信回路及び第1のネットワークを介して前記パケットの送信元装置(6)へ送出する停止パケット送出部(18)と
を備えたネットワーク帯域制御装置。
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