JP5641923B2 - 拡張モジュール - Google Patents
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Description
これに対して、Ethernetフレームを処理する機能を汎用部品で実現しないことにより、フレームの長さ規定の制約を受けずに、極端に短いフレームに分割することも可能ではあるが、汎用部品を使用できないことにより開発工数が増加する問題がある。
本発明の他の態様に係る拡張モジュールは、ネットワークに接続されたデータ送受信装置と、当該データ送受信装置を介して前記ネットワークとの通信を行うデータ端末と、の間に設けられる拡張モジュールであって、前記データ端末に接続される第1通信部と、前記データ送受信装置に接続される第2通信部と、前記データ端末から出力され、前記第1通信部において受信されたフレームのペイロードに格納されているデータを分割することにより、前記第2通信部から出力されるフレームの最大フレーム長である指示フレーム長以下のフレーム長を有する分割済みフレームを生成し、当該分割済みフレームを、前記第2通信部を介して、前記データ送受信装置に出力する分割部と、を備え、前記分割部は、前記受信されたフレームを記憶する第1記憶部と、前記受信されたフレームの少なくともペイロードを含む部分のデータ長を入力フレーム長として計測するフレーム長算出部と、前記指示フレーム長を記憶するフレーム長記憶部と、フレーム生成部と、を備え、前記フレーム生成部は、前記入力フレーム長から、前記受信されたフレームのペイロード長を算出する第1ペイロード長算出処理と、Ethernetの規格で定められた最短フレームにおけるペイロード長から、前記分割済みフレームからフレームを再構築するために必要な再構築情報のデータ長を減算した下限値を算出し、前記受信されたフレームのペイロード長から、当該下限値を減算した値を残ペイロード長とする残ペイロード長特定処理と、
前記指示フレーム長から、前記分割済みフレームのペイロード長を算出する第2ペイロード長算出処理と、前記分割済みフレームのペイロード長より、前記再構築情報のデータ長を減算した部分ペイロード長を算出する部分ペイロード長算出処理と、前記受信されたフレームのペイロード長を、前記部分ペイロード長で除算し、小数点以下の値を切り上げることにより、出力フレーム数を特定する出力フレーム数特定処理と、前記出力フレーム数が1ではない場合には、前記残ペイロード長及び前記部分ペイロード長の何れか小さい方の値を出力ペイロード長とし、前記出力フレーム数が1である場合には、前記残ペイロード長に、前記下限値を加算した値を出力ペイロード長として特定する出力ペイロード長特定処理と、前記受信されたフレームのペイロードから、前記出力ペイロード長のデータを分割データとして取得する分割データ取得処理と、前記再構築情報であることを示す再構築情報識別子、前記データ送受信装置から送信されたことを識別するための装置識別子、及び、前記出力フレーム数を示すシーケンス番号を含む前記再構築情報と、前記分割データとをペイロードに含む前記分割済みフレームを生成する分割処理と、前記出力フレーム数から1を減算することで、前記出力フレーム数を更新し、前記残ペイロード長から前記出力ペイロード長を減算することで、前記残ペイロード長を更新する更新処理と、を行い、前記フレーム生成部は、前記出力フレーム数が0となるまで、前記出力ペイロード長特定処理、前記分割データ取得処理、前記分割処理及び前記更新処理を繰り返すことを特徴とする。
図1は、実施の形態1に係る拡張モジュール100の機能構成を概略的に示すブロック図である。図2は、データ送受信装置130の機能構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態1に係る拡張モジュール100は、データ送受信装置130に連結されて用いられる。そこで、まず、データ送受信装置130について説明する。
PHY部132は、OSI(Open Systems Interconnection)参照モデルにおける物理層に対応する処理を行う。
MAC部133は、OSI参照モデルにおけるデータリンク層の下位副層であるMAC層に対応する処理を行う。
変復調部134は、MAC部133より与えられたデータを変調することによりデジタル信号を生成し、このデジタル信号を変換部135に与える。また、変復調部134は、変換部135から与えられたデジタル信号を復調することによりデータを生成し、このデータをMAC部133に与える。
変換部135は、変復調部134から与えられたデジタル信号をアナログ信号又は光信号に変換して、このアナログ信号又は光信号をネットワークに出力する。また、変換部135は、ネットワークよりアナログ信号又は光信号の入力を受け付け、このアナログ信号又は光信号をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を変復調部134に与える。
メモリ部136は、データ送受信装置130での処理に必要なデータを記憶する。
なお、基地局151は、データ端末161に接続される代わりに、図示しないインターネットワーキングに接続され、データ端末162が、このインターネットワーキングとの間でデータの送受信を行うように構成することもできる。
第1PHY部102は、OSI参照モデルにおける物理層に対応する処理を行う。
第1メモリ部104は、第1PHY部102より与えられるEthernetフレームを記憶する。
フレーム長算出部105は、第1通信部103で受信されたEthernetフレームの内、FCSを除いた部分のフレーム長を入力フレーム長として計測する。
フレーム生成部106は、フレーム長算出部105で計測された入力フレーム長と、フレーム長指示部107から指示された指示フレーム長とから、出力フレーム長を算出する。ここで、指示フレーム長は、第2通信部から出力するフレームの最大フレーム長を示す。そして、フレーム生成部106は、第1メモリ部104に記憶されているEthernetフレームを分割して、算出された出力フレーム長に対応するデータがペイロードに格納された分割済みEthernetフレームを生成する。
フレーム長指示部107は、フレーム生成部106に対して、指示フレーム長を通知する。ここで、フレーム長指示部107は、フレーム長記憶部107Aを備えており、フレーム長記憶部107Aには、予め設定された指示フレーム長が記憶されている。例えば、Ethernetフレームのフレームサイズは、通常、64〜1518バイトとされているため、指示フレーム長は、この範囲に含まれるように設定されるのが望ましい。但し、Ethernetフレームは、その最大フレームサイズである1518バイトを超えている場合でも、処理可能な場合があるため、指示フレーム長が、1518バイトを超えた値であってもよい。
第2PHY部109は、OSI参照モデルにおける物理層に対応する処理を行う。
第2コネクタ部110は、Ethernetケーブルを連結するインタフェースである。本実施の形態においては、第2コネクタ部110に一端が連結されるEthernetケーブルの他端には、データ送受信装置130が連結される。
記憶制御部112は、第2PHY部109より与えられた分割済みEthernetフレームに含まれているデータを結合する処理を行う。なお、記憶制御部112は、第3メモリ部112Aを備えており、処理に必要なデータを第3メモリ部112Aに記憶させる。
第2メモリ部113は、記憶制御部112の指示に従って、第2PHY部109より与えられた分割済みEthernetフレームに含まれているデータを記憶する。
再構築フレーム読出部114は、記憶制御部112の指示に応じて、第2メモリ部113から、必要なデータを読み出して、Ethernetフレームを再構築する処理を行う。
第1コネクタ部101から入力されたEthernetフレームは、第1PHY部102を経由して、第1メモリ部104に記憶され、フレーム長算出部105は、入力されたEthernetフレームにおいて、FCSを含まない部分の入力フレーム長を計測する。そして、フレーム生成部106は、フレーム長算出部105より得た入力フレーム長と、フレーム長指示部107より指示された長さとに基づいて、第1メモリ部104に蓄積されたEthernetフレームから、分割済みEthernetフレームを生成する。分割済みEthernetフレームは、第2PHY部109を経由して、第2コネクタ部110に連結されたEthernetケーブルを介して、データ送受信装置130へ出力される。
ここで、装置識別子RC2は、データ送受信装置130毎に一意に割り振られたデータ送受信装置番号が用いられてもよく、また、拡張モジュール100毎に一意に割り振られた拡張モジュール装置番号が用いられてもよい。装置識別子RC2として、データ送受信装置番号が用いられる場合には、データ送受信装置130に拡張モジュール100が連結されたときに、データ送受信装置130からデータ送受信装置番号が拡張モジュール100に通知される。例えば、ユーザが、データ送受信装置130の図示していない入力部を介して操作を行うことにより、MAC部133が、データ送受信装置番号を格納したEthernetフレームを拡張モジュールに送信することで、データ送受信装置番号を拡張モジュール100に通知することができる。データ送受信装置番号を格納したEthernetフレームであることは、DAフィールドに、拡張モジュール100のMACアドレスを格納することにより識別することができるようにしてもよいし、また、Ethernetフレームのペイロードにデータ送受信装置番号が格納されていることを示す識別情報を挿入してもよい。
また、シーケンス番号RC3は、各々の分割済みEthernetフレームにおいて、当該分割済みEthernetフレームが生成される毎にデクリメントされる出力フレーム数が用いられるため、このシーケンス番号RC3により、分割済みEthernetフレームを結合する順番及び残りの分割済みEthernetフレームの数を特定することができる。
例えば、フレーム生成部106は、まず、第1メモリ部104に記憶されているEthernetフレームに付与されたDAフレーム及びSAフレームに格納されている値を抽出して、分割済みEthernetフレームのDAフレーム及びSAフレームの値として特定する。
次に、フレーム生成部106は、第1メモリ部104に記憶されているEthernetフレームに付与されたT/Lフィールドの値が「0」以上「1536」未満である場合、第1メモリ部104に記憶されているフレームは、IEEE802.3に対応するものであり、出力ペイロード長の値に再構築情報の長さを加算した値を、分割済みEthernetフレームのT/Lフィールドの値として特定する。一方、フレーム生成部106は、T/Lフィールドの値が上記以外である場合は、T/Lフィールドの値を抽出して、分割済みEthernetフレームのT/Lフィールドの値として特定する。
そして、フレーム生成部106は、以上のようにして特定した値により、分割済みEthernetフレームのヘッダを生成する。
次に、フレーム生成部106は、再構築情報RCを生成して、この再構築情報RCを、以上のようにして生成されたヘッダに連結する。ここで、再構築情報RCのシーケンス番号RC3には、出力フレーム数の値が用いられる。
次に、フレーム生成部106は、第1メモリ部104に記憶されているEthernetフレームのペイロードに格納されているデータの内、未だステップS15で分割されていない部分の先頭から、出力ペイロード長に対応する長さのデータを分割して、この分割データを再構築情報RCの後に連結する。
次に、フレーム生成部106は、ここまでのデータのチェックサムをFCSとして、ここまでのデータに連結する。
以上により、フレーム生成部106は、分割済みEthernetフレームを生成する。
以上のように、フレーム生成部106は、入力されたEthernetフレームEFから、指示フレーム長128バイト以下の複数の分割済みEthernetフレームDF1〜DF4を生成することができる。
そして、再構築フレーム読出部114は、読み出されたデータの内、T/Lフィールドの値が「0」以上「1536」未満である場合には、このフレームはIEEE802.3に対応したものであるため、読み出されたデータの長さからDA、SA及びT/Lフィールドの長さを減算した値を算出し、算出した値をT/Lフィールドに格納されている値と差し換える。
さらに、再構築フレーム読出部114は、読み出されたデータの最後に、データのチェックサムをFCSとして付与することにより、Ethernetフレームを再構築する。
そして、再構築フレーム読出部114は、再構築済みEthernetフレームを、第1PHY部102及び第1コネクタ部101を経由して、データ端末161、162に転送する。
図1に示すように、実施の形態2に係る拡張モジュール200は、第1コネクタ部101と、第1PHY部102と、第1メモリ部104と、フレーム長算出部105と、フレーム生成部206と、フレーム長指示部107と、第2PHY部109と、第2コネクタ部110と、記憶制御部112と、第2メモリ部113と、再構築フレーム読出部114とを備える。実施の形態2に係る拡張モジュール200は、フレーム生成部206での処理において、実施の形態1に係る拡張モジュール100と異なっている。なお、実施の形態2においては、第1メモリ部104、フレーム長算出部105、フレーム生成部206及びフレーム長指示部107により、分割部208が構成される。
以上のように、フレーム生成部206は、入力されたEthernetフレームEFから、指示フレーム長128バイト以下の複数の分割済みEthernetフレームDF21〜DF24を生成することができる。
図10は、実施の形態3に係る拡張モジュール300の機能構成を概略的に示すブロック図である。ここで、実施の形態3に係る拡張モジュール300は、基地局151と加入者局152をそれぞれ構成するデータ送受信装置330間において送受信されるデータの伝播状態に応じて、基地局151にて最大フレーム長を決定する。そして、加入者局152を構成する拡張モジュール300は、基地局151にて決定された最大フレーム長に応じて、分割済みEthernetフレームを生成することにより、基地局151と加入者局152間の通信プロトコルに依存することなく、帯域の利用効率を向上させることができる。
例えば、基地局151に備えられているデータ送受信装置330のMAC部333は、データ割当通知及び要求割当通知等の通信周期に必要なオーバーヘッドと、データ伝搬状態とから、上りデータに割り当てることのできる最大データ長を算出し、この最大データ長を定数1/K(Kは任意の整数)倍した値を、最大フレーム長とする。具体的には、MAC部333は、下りデータ割当通知、上り要求割当通知、上りデータ割当通知のように、データを送受信するために必要な要求及び通知を送受信する期間を通信周期から除き、データの送受信のみに使用できる時間Tを求める。次に、MAC部333は、変復調部134より、一定時間(単位時間)に復調されるデータ量Bを取得して、T×Bの値をバイト換算した値を上りデータに割り当てることができる最大データ長とする。
なお、MAC部333は、最大データ長を、通信周期毎に算出してもよく、予め定められた期間が経過する毎に算出してもよい。また、以上のようにして算出した最大データ長と、前回算出した最大データ長との差分が、予め定められた閾値以上である場合に、最大フレーム長を加入者局152に通知してもよい。
Claims (11)
- ネットワークに接続されたデータ送受信装置と、当該データ送受信装置を介して前記ネットワークとの通信を行うデータ端末と、の間に設けられる拡張モジュールであって、
前記データ端末に接続される第1通信部と、
前記データ送受信装置に接続される第2通信部と、
前記データ端末から出力され、前記第1通信部において受信されたフレームのペイロードに格納されているデータを分割することにより、前記第2通信部から出力されるフレームの最大フレーム長である指示フレーム長以下のフレーム長を有する分割済みフレームを生成し、当該分割済みフレームを、前記第2通信部を介して、前記データ送受信装置に出力する分割部と、を備え、
前記分割部は、
前記受信されたフレームを記憶する第1記憶部と、
前記受信されたフレームの少なくともペイロードを含む部分のデータ長を入力フレーム長として計測するフレーム長算出部と、
前記指示フレーム長を記憶するフレーム長記憶部と、
フレーム生成部と、を備え、
前記フレーム生成部は、
前記入力フレーム長から、前記受信されたフレームのペイロード長を算出する第1ペイロード長算出処理と、
前記受信されたフレームのペイロード長を残ペイロード長とする残ペイロード長特定処理と、
前記指示フレーム長から、前記分割済みフレームのペイロード長を算出する第2ペイロード長算出処理と、
前記分割済みフレームのペイロード長より、前記分割済みフレームからフレームを再構築するために必要な再構築情報のデータ長を減算した部分ペイロード長を算出する部分ペイロード長算出処理と、
前記受信されたフレームのペイロード長を、前記部分ペイロード長で除算し、小数点以下の値を切り上げることにより、出力フレーム数を特定する出力フレーム数特定処理と、
前記残ペイロード長を前記出力フレーム数で除算した第1除算値に剰余がない場合には、当該第1除算値を出力ペイロード長とし、当該第1除算値に剰余があり、かつ、前記残ペイロード値から当該第1除算値の整数部分を減算した値を、出力フレーム数から1を減算した値で除算した第2除算値が、前記部分ペイロード長よりも小さい場合には、当該第1除算値の整数部分を出力ペイロード長とし、当該第1除算値に剰余があり、かつ、当該第2除算値が前記部分ペイロード長以上の場合には、当該第1除算値の整数部分に1を加算した値を出力ペイロード長とする出力ペイロード長特定処理と、
前記受信されたフレームのペイロードから、前記出力ペイロード長のデータを分割データとして取得する分割データ取得処理と、
前記再構築情報であることを示す再構築情報識別子、前記データ送受信装置から送信されたことを識別するための装置識別子、及び、前記出力フレーム数を示すシーケンス番号を含む前記再構築情報と、前記分割データとをペイロードに含む前記分割済みフレームを生成する分割処理と、
前記出力フレーム数から1を減算することで、前記出力フレーム数を更新し、前記残ペイロード長から前記出力ペイロード長を減算することで、前記残ペイロード長を更新する更新処理と、を行い、
前記フレーム生成部は、前記出力フレーム数が0となるまで、前記出力ペイロード長特定処理、前記分割データ取得処理、前記分割処理及び前記更新処理を繰り返すこと
を特徴とする拡張モジュール。 - ネットワークに接続されたデータ送受信装置と、当該データ送受信装置を介して前記ネットワークとの通信を行うデータ端末と、の間に設けられる拡張モジュールであって、
前記データ端末に接続される第1通信部と、
前記データ送受信装置に接続される第2通信部と、
前記データ端末から出力され、前記第1通信部において受信されたフレームのペイロードに格納されているデータを分割することにより、前記第2通信部から出力されるフレームの最大フレーム長である指示フレーム長以下のフレーム長を有する分割済みフレームを生成し、当該分割済みフレームを、前記第2通信部を介して、前記データ送受信装置に出力する分割部と、を備え、
前記分割部は、
前記受信されたフレームを記憶する第1記憶部と、
前記受信されたフレームの少なくともペイロードを含む部分のデータ長を入力フレーム長として計測するフレーム長算出部と、
前記指示フレーム長を記憶するフレーム長記憶部と、
フレーム生成部と、を備え、
前記フレーム生成部は、
前記入力フレーム長から、前記受信されたフレームのペイロード長を算出する第1ペイロード長算出処理と、
Ethernetの規格で定められた最短フレームにおけるペイロード長から、前記分割済みフレームからフレームを再構築するために必要な再構築情報のデータ長を減算した下限値を算出し、前記受信されたフレームのペイロード長から、当該下限値を減算した値を残ペイロード長とする残ペイロード長特定処理と、
前記指示フレーム長から、前記分割済みフレームのペイロード長を算出する第2ペイロード長算出処理と、
前記分割済みフレームのペイロード長より、前記再構築情報のデータ長を減算した部分ペイロード長を算出する部分ペイロード長算出処理と、
前記受信されたフレームのペイロード長を、前記部分ペイロード長で除算し、小数点以下の値を切り上げることにより、出力フレーム数を特定する出力フレーム数特定処理と、
前記出力フレーム数が1ではない場合には、前記残ペイロード長及び前記部分ペイロード長の何れか小さい方の値を出力ペイロード長とし、前記出力フレーム数が1である場合には、前記残ペイロード長に、前記下限値を加算した値を出力ペイロード長として特定する出力ペイロード長特定処理と、
前記受信されたフレームのペイロードから、前記出力ペイロード長のデータを分割データとして取得する分割データ取得処理と、
前記再構築情報であることを示す再構築情報識別子、前記データ送受信装置から送信されたことを識別するための装置識別子、及び、前記出力フレーム数を示すシーケンス番号を含む前記再構築情報と、前記分割データとをペイロードに含む前記分割済みフレームを生成する分割処理と、
前記出力フレーム数から1を減算することで、前記出力フレーム数を更新し、前記残ペイロード長から前記出力ペイロード長を減算することで、前記残ペイロード長を更新する更新処理と、を行い、
前記フレーム生成部は、前記出力フレーム数が0となるまで、前記出力ペイロード長特定処理、前記分割データ取得処理、前記分割処理及び前記更新処理を繰り返すこと
を特徴とする拡張モジュール。 - 前記フレーム生成部は、前記分割処理において
前記再構築情報及び前記分割データを含むペイロードに、前記受信されたフレームのヘッダを追加し、さらに、FCSを追加することで、前記分割済みフレームを生成すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の拡張モジュール。 - 前記フレーム生成部は、前記ヘッダのType/Lengthフィールドに、データサイズが格納されている場合には、前記分割済みフレームのペイロードのデータサイズを当該Type/Lengthフィールドに格納すること
を特徴とする請求項3に記載の拡張モジュール。 - 前記分割済みフレームは、Ethernetの規格で定められた最短フレーム長以上のフレーム長を有すること
を特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の拡張モジュール。 - 前記分割済みフレームがEthernetの規格で定められた最短フレーム長以上のフレーム長となるように、前記指示フレーム長を予め定められた値以上とすること、
を特徴とする請求項5に記載の拡張モジュール。 - 前記データ送受信装置が出力し、前記第2通信部において受信された分割済みフレームのペイロードに格納されている分割データを結合し、当該結合された分割データをペイロードに含む再構築済みフレームを生成し、当該再構築済みフレームを、前記第1通信部を介して、前記データ端末に出力する再構築部をさらに備えること
を特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の拡張モジュール。 - 記憶制御部と、
前記記憶制御部の指示に応じて、前記第2通信部において受信された分割済みフレームに含まれているデータを、前記受信された分割済みフレームに格納されている再構築情報に含まれている装置識別子毎に記憶する第2メモリ部と、
前記第2メモリ部からデータを読み出して、再構築済みフレームを生成し、当該再構築済みフレームを、第1通信部を介して、前記データ端末に出力する再構築フレーム読出部と、を備え、
前記記憶制御部は、
前記受信された分割済みフレームが、分割前のフレームのペイロードに含まれていたデータの先頭を含む分割先頭フレームである場合には、前記受信された分割済みフレームのヘッダ、及び、前記受信された分割済みフレームのペイロードに含まれている分割データを前記第2メモリ部に記憶させ、前記受信された分割済みフレームが、前記分割先頭フレームではない場合には、前記受信された分割済みフレームのペイロードに含まれている分割データを前記第2メモリ部に記憶させる処理と、
前記受信された分割済みフレームが、分割前のフレームのペイロードに含まれていたデータの最後尾を含む最後尾フレームである場合に、前記受信された分割済みフレームに格納されている再構築情報に含まれている装置識別子を、前記再構築フレーム読出部に通知する処理と、を行い、
前記再構築フレーム読出部は、
前記記憶制御部より通知された装置識別子に対応するデータを、前記第2メモリ部より読み出し、当該読み出されたデータにFCSを追加することで、前記再構築済みフレームを生成すること
を特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の拡張モジュール。 - 前記再構築フレーム読出部は、前記読み出されたデータに含まれるヘッダのType/Lengthフィールドに、データサイズが格納されている場合には、前記第2メモリ部より読み出されたデータに含まれる分割データのデータサイズを当該Type/Lengthフィールドに格納すること
を特徴とする請求項8に記載の拡張モジュール。 - 前記記憶制御部は、
前記受信された分割済みフレームが、前記分割後続フレームである場合に、前記受信された分割済みフレームに格納されている再構築情報に含まれているシーケンス番号が連続していないときには、当該再構築情報に含まれている装置識別子に対応するデータを前記第2メモリ部より消去するとともに、当該装置識別子に対応する分割先頭フレームが受信されるまで、当該装置識別子に対応する分割済みフレームに含まれているデータを前記第2メモリ部に記憶させないこと
を特徴とする請求項8又は9に記載の拡張モジュール。 - 前記分割部は、
前記第2通信部が、前記データ送受信装置から、前記最大フレーム長を通知するフレームを受信した場合に、当該フレームから前記最大フレーム長を抽出し、前記抽出された最大フレーム長を前記指示フレーム長として、前記フレーム長記憶部に記憶させるコマンドデコード部をさらに備えること
を特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の拡張モジュール。
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