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発明の名称 ケーブルモデム装置、中継装置、通信システム、及びケーブルモデム装置における周波数設定方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−6386(P2007−6386A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−187038(P2005−187038)
出願日 平成17年6月27日(2005.6.27)
代理人 【識別番号】100109900
【弁理士】
【氏名又は名称】堀口 浩
発明者 六波羅 勉
要約 課題
上り回線のデータ伝送の遅延を改善する。

解決手段
所定の周波数で通信相手であるCMTS10に対して上り回線にてデータを送信している際に、上り回線の送信状態が良好か否かを判断し、この送信状態が良好でないと判断した場合には、CMTS10に対してUCC−REQフレームを通知するように、UCC−KICKフレームを送信する。CMTS10は、このUCC−KICKを受信することで、他のチャネルに変更可能であれば、UCC−KICKを送信したCM20に対してUCC−REQフレームを送信する。
特許請求の範囲
【請求項1】
所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断手段と、
前記伝送状態判断手段により前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求手段と、 前記通知要求手段により、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更手段と、
を有することを特徴とするケーブルモデム装置。
【請求項2】
前記伝送状態判断手段は、前記通信相手の装置より割り当てられた上り回線の周波数がゼロである回数をカウントし、この回数が所定の閾値を超えた際に、前記伝送状態が良好でないと判断することを特徴とする請求項1に記載のケーブルモデム装置。
【請求項3】
前記チャネル変更手段が完了した後に、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更が完了したことを通知する変更完了通知手段を更に有することを特長とする請求項1に記載のケーブルモデム装置。
【請求項4】
前記ケーブルモデム装置は、DOCSISに準拠していることを特徴とする請求項1〜4に記載のケーブルモデム装置。
【請求項5】
前記通知要求手段における、前記上り回線の周波数変更の情報の通知は、DOCSIS準拠のUCC−REQフレームであり、前記変更完了通知手段は、DOCSIS準拠のUCC−RSPフレームであることを特徴とする請求項3に記載のケーブルモデム装置。
【請求項6】
複数のケーブルモデム装置と上り回線のデータ伝送が可能な伝送手段と、
前記ケーブルモデム装置から前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求された際に、周波数の変更が可能であるか否かを判断する変更判断手段と、
前記変更判断手段により前記周波数の変更が可能であると判断した場合には、前記上り回線の周波数変更の情報を前記通知の要求をしたケーブルモデム装置に通知する変更情報通知手段と、
を有することを特徴とする中継装置。
【請求項7】
前記中継装置は、DOCSIS準拠であることを特徴とする請求項6に記載の中継装置。
【請求項8】
中継装置及びケーブルモデム装置とを有する通信システムにおいて、
中継装置は、
複数のケーブルモデム装置と上り回線のデータ伝送が可能な伝送手段と、
前記ケーブルモデム装置から前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求された際に、周波数の変更が可能であるか否かを判断する変更判断手段と、
前記変更判断手段により前記周波数の変更が可能であると判断した場合には、前記上り回線の周波数変更の情報を前記通知の要求をしたケーブルモデム装置に通知する変更情報通知手段とを有し、
前記ケーブルモデム装置は、
所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断手段と、
前記伝送状態判断手段により前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求手段と、
前記通知要求手段により、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更手段と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項9】
前記中継装置、及び前記ケーブルモデム装置は、DOCSIS準拠であることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
【請求項10】
所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断ステップと、
前記伝送状態判断ステップにより前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求ステップと、
前記通知要求ステップにより、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更ステップと、
を有することを特徴とするケーブルモデム装置の周波数設定方法。
【請求項11】
前記伝送状態判断ステップは、前記通信相手の装置より割り当てられた上り回線の周波数がゼロである回数をカウントし、この回数が所定の閾値を超えた際に、前記伝送状態が良好でないと判断することを特徴とする請求項1に記載のケーブルモデム装置の周波数設定方法。
【請求項12】
前記チャネル変更ステップが完了した後に、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更が完了したことを通知する変更完了通知ステップを更に有することを特長とする請求項1に記載のケーブルモデム装置の周波数設定方法。
【請求項13】
前記ケーブルモデム装置は、DOCSISに準拠していることを特徴とする請求項9〜11に記載のケーブルモデム装置の周波数設定方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、ケーブルモデム装置に係り、特に上り回線の周波数変更手段を有したケーブルモデム装置及び同装置における周波数設定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、個人及び企業(以下ユーザと総称する場合がある)の区別なく、インターネットの利用が拡大している。これに伴って、インターネットの接続方式(アクセス方式)は、通常の電話回線だけでなく、衛星通信回線やCATV(CableTelevision)システム(CATV局及び関連設備)を利用するなど多様化が図られている。
【0003】
特にCATVシステムを利用する方式(CATVインターネット)は、高速かつ常時接続が可能なインターネット環境を実現できるため、有望な方式として注目されている。CATVインターネットは、CATV局(センタ局)とユーザとがケーブル(同軸ケーブル)により接続されて、当該CATV局とインターネットとが接続されている構成である。
【0004】
即ち、ユーザは、ISP(インターネットサービスプロバイダ)を兼ねるCATV局を介してインターネットに対するアクセスを行なうようになっている。
【0005】
CATVインターネットを実現する概略的構成は、CATV局側のCMTS(Cable Modem Termination System)又はヘッドエンドモデム(HM)と呼ばれる一種の中継装置(ブリッジやルータの機能を有する)と、ユーザ側に設けられるケーブルモデム(CM)とがケーブルにより接続される。ケーブルモデムには、ユーザが操作するパーソナルコンピュータ(PC)などが接続される。また、ユーザ側では、CATV放送を受信するテレビジョン装置(TV)も接続する場合には、通常では、分配器を介してTVとCMとが並列的に接続される。
【0006】
CATV局側のCMTSとユーザ側のCMとの通信は、ユーザ側に伝送される下り回線(ダウンストリーム)と、逆方向の上り回線(アップストリーム)とからなる。通常では、インターネットからホームページのダウンロード(WWWブラウザ処理など)などが主体となる下り回線は、上り回線に対して伝送速度が高速である。周波数帯域は、下り回線では例えば90〜857MHz、上り回線では例えば10〜55MHzの範囲が使用される。
【0007】
ところで、1つの上り回線には複数のCMが接続され、同時アクセスを実現しなければならない。このため、上り回線はいくつかのチャネルに分割され、CMはそのチャネルを使ってデータ伝送を行う。しかし、数多くのCMが接続された場合には、CMTS側において即座に上り回線の帯域を割り当てられない確率が高まり、その結果、上り回線においてデータ伝送の遅延等の問題が生ずる。
【0008】
このような問題に対して、1つの物理的な上り回線のチャネルに対して同時に2個の送信方式をサポートする送信方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2001−44956(第15頁、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上述した特許文献1の技術をそのままCMに採用すれば、2個の送信方式を同時にサポートすることとなり、装置全体として複雑になってしまう。
【0010】
そこで本発明は、上記問題を解決する為になされたものであり、上り回線においてデータ伝送の遅延が発生した場合に、CM側からCMTS側へ上り回線の周波数変更の情報を通知するように要求する手段を備えることで、上り回線のデータ伝送の遅延を改善できるケーブルモデム装置及び同装置における周波数設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明のケーブルモデム装置は、所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断手段と、前記伝送状態判断手段により前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求手段と、前記通知要求手段により、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更手段とを有することを特徴としている。
【0012】
また、本発明の中継装置は、複数のケーブルモデム装置と上り回線のデータ伝送が可能な伝送手段と、前記ケーブルモデム装置から前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求された際に、周波数の変更が可能であるか否かを判断する変更判断手段と、前記変更判断手段により前記周波数の変更が可能であると判断した場合には、前記上り回線の周波数変更の情報を前記通知の要求をしたケーブルモデム装置に通知する変更情報通知手段とを有することを特徴としている。
【0013】
また、本発明の通信システムは、中継装置及びケーブルモデム装置とを有する通信システムにおいて、中継装置は、複数のケーブルモデム装置と上り回線のデータ伝送が可能な伝送手段と、前記ケーブルモデム装置から前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求された際に、周波数の変更が可能であるか否かを判断する変更判断手段と、前記変更判断手段により前記周波数の変更が可能であると判断した場合には、前記上り回線の周波数変更の情報を前記通知の要求をしたケーブルモデム装置に通知する変更情報通知手段とを有し、前記ケーブルモデム装置は、所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断手段と、前記伝送状態判断手段により前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求手段と、前記通知要求手段により、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更手段とを有することを特徴としている。
【0014】
更に、本発明のケーブルモデム装置の周波数設定方法は、所定の周波数で通信相手の装置に対して上り回線のデータを伝送している際に、前記上り回線の伝送状態が良好か否かを判断する伝送状態判断ステップと、前記伝送状態判断ステップにより前記伝送状態が良好でないと判断した場合には、前記通信相手の装置に対して前記上り回線の周波数変更の情報の通知を要求する通知要求ステップと、前記通知要求ステップにより、前記通知を受信した場合に、前記通知に示された上り回線の周波数に変更するチャネル変更ステップとを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0015】
上り回線のデータ伝送の遅延を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図1は、本実施形態に関するCATVインターネットを構築するためのシステムの構成を示すブロック図である。
【0017】
本実施形態は、図1に示すようにCATV局側のシステム1と、ユーザ側のシステム2とが、同軸ケーブル(または「RFケーブル」とも言う。以下、単に「ケーブル」とも言う)3を介して接続されたシステムを想定する。
【0018】
CATV局のシステム1は、LAN(Local Area Network)ケーブル11に接続されたCMTS10、及びサーバ12を有する。サーバ12は、LANケーブル11を介して接続されるインターネット30及びCMTS10を介してユーザ2間のデータ通信を管理するISP(インターネットサービスプロバイダ)機能を実現している。即ち、サーバ12は、少なくともDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバ、TFTP(Trivial File Transfer Protocol)サーバ、TOD(Time of Day)サーバの役目を担っている。
【0019】
CMTS10は、前述したように、ヘッドエンドモデム(HM)とも呼ばれる一種の中継装置であり、ブリッジやルータの機能を有する。
【0020】
ユーザ側のシステム2は、ケーブル3を介してCATV局側のCMTS10と接続されるケーブルモデム(CM)20と、宅内LANケーブル(以下、「LANケーブル」とも言う。)22を介して当該CM20と接続されるパーソナルコンピュータ(PC)21とを有する。
【0021】
また、ユーザ側のシステム2は、複数のCM20(及びPC21)がCMTS10と接続されることが可能である。図1では、ユーザ側のシステム2には2つのCM(CM20a,CM20b)及び2つのPC(PC21a,PC21b)を示している。
【0022】
尚、ユーザ側のシステム2として、ケーブル3と接続して、CATV放送を受信するテレビジョン装置(TV)と、CM20とに信号を分配するための分配器などは省略されている。
【0023】
次に、ケーブルモデムの構成を図2を用いて説明する。図2は、ケーブルモデム(CM)の要部を示すブロック図である。
【0024】
図2に示すように、本実施形態のCM20は、RFインターフェース200と、フラッシュメモリ201と、メインメモリ202と、CPU(Central Processing Unit)203と、LANインターフェース204とを有する。また、各要素は、バスBで接続されている。
【0025】
RFインターフェース200は、ケーブル3を介して伝送されるデータ信号(アナログ信号)を送受信する機能、受信したデータ信号をディジタル信号に変換するA/D変換機能、及び送信対象のデータ信号をアナログ信号に変換するD/A変換機能を有する。ここで、RFインターフェース200は、後述するUCC−REQフレームをCMTS10から受信することで、CPU203により指示される周波数情報に応じて各種のパラメータが設定されて指定された周波数へチャネル変更を行う。
【0026】
フラッシュメモリ201は、CPU203の動作に必要なプログラムを格納する。
【0027】
メインメモリ202は、CPU203によりアクセスされて、CM20が実行中に使用される各種データを保持する。
【0028】
CPU203は、CM20の装置全体を制御する。特に、本実施形態では、CMTS10に対して所定の周波数で上り回線のデータ伝送をしている際に、前記上り回線の送信状態が良好か否かを判断し、良好でないと判断した場合には、CMTS10に対して上り回線の周波数変更の情報(UCC−REQ)を通知するように要求する(UCC−KICK)。
【0029】
尚、UCC−REQやUCC−KICK等、周波数変更(チャネル変更)に関する部分の詳細については後述する。
【0030】
LANインターフェース204は、LANケーブル22を介して、CM20とPC21とを接続するインターフェースである。
【0031】
次に、CMとCMTS間におけるチャネル変更の概要を図3を用いて説明する。図3は、CMとCMTS間におけるチャネル変更の概要を示した図である。
【0032】
図3においては、CMTS10は、同軸ケーブル3を介して2つのCM(CM20a,CM20b)が接続されているものとし、CM20aとCM20bの双方とも、上り回線における1つのチャネル(US#1)に伝送データであるPDUを伝送しているものとする(状態A)。
【0033】
本発明は、(1)UCC−KICK,(2)UCC−REQ,(3)UCC−RSPの各ステップを経ることで、上述の状態Aから状態Bに変遷する。即ち、CM20aが別のチャネル(US#2)に周波数の変更(チャネル変更)することとなる。
【0034】
ここで、UCC−KICKとは、CM20がCMTS10へ送信するフレームであり、UCC−REQやUCC−RSP等のように既存のDOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications)に準拠したフレームではなく、本実施の形態において新たに設けたフレームである。即ち、CM20が所定の周波数で通信相手であるCMTS10に対して上り回線にてデータを伝送している際に、上り回線の伝送状態が良好か否かを判断し、この送信状態が良好でないと判断した場合には、CMTS10に対してUCC−REQを通知するよう要求するフレームのことである。尚、上り回線の送信状態が良好か否かの判断手法については、後述する。
【0035】
ここで、UCC−REQとは、CMTS10がCM20へ送信するDOCSIS準拠のフレームであり、上り回線の周波数変更の情報を通知するフレームである。尚、DOCSIS準拠の場合には、UCC−REQは、CMTS10側のみの判断でCM20とは無関係にCM20へ通知するが、本実施の形態では、CMTS10はCM20側からのUCC−KICKを受信した際にもUCC−REQをCM20に通知する機能を有している。
【0036】
UCC−RSPとは、CM20がCMTS10へ送信するDOCSIS準拠のフレームであり、CMTS10側からUCC−REQフレームを受信し、CM20側において指定された周波数へのチャネル変更が完了したことを通知するフレームである。
【0037】
(CM20側での処理)
次に、チャネル変更に伴うCM20での処理を図4を用いて説明する。図4は本発明の実施の形態に係るCM20側での処理を示すフローチャートである。尚、本フローチャートは、CM20とCMTS10との間の通信が既に確立している場合であって、CMTS10は、例えば、図3に示したようにCM20a、CM20bとの通信が確立している状態(状態A)を想定して記載している。本実施の形態では、図3に倣い、CM20aが状態Aから状態Bになる為、図4におていは、CM20の動作は図3で示すCM20aの動作を意味することとなる。
【0038】
まず、CM20は、後述するペンディング回数Nとポーリング時間Tの初期化を行う(ステップS201)。
【0039】
次に、CM20は、ポーリング時間Tの計測を開始する(ステップS202)。
【0040】
次に、CM20は、自装置がペンディング状態であるか否かを判断する(ステップS203)。ここで、ペンディング状態とは、CMTS10からの周波数の割り当てにおいて「0」の帯域が割り当てられた場合を言う。
【0041】
即ち、CM20が複数接続されている場合、DCOSIS準拠において上り回線にデータを送信する際には、以下の手順で行う。まず、CM20からCMTS10に対して、必要な上り回線帯域(スロット)を要求するためにリクエストメッセージを送信する。CMTS10はCM20からのリクエストメッセージを受信するとMAPメッセージの中で帯域を割り当てるという手順で行う。
【0042】
但し、この帯域の割り当てにおいて、すぐに割り当てることが不可能な場合は、「0」を割り当てることとなる。この「0」が割り当てられた状態がペンディング状態である。
【0043】
従って、CM20がペンディング状態でないと判断した場合には(ステップS203のNo)、送信状態が良好であるとしてCM20の処理は終了する。
【0044】
一方、CM20がペンディング状態であると判断した場合には(ステップS203のYes)、CM20は、ペンディング回数Nの数を1つ増加させる(ステップS204)。
【0045】
次に、CM20は、ペンディング状態をカウントする為の時間であるポーリング時間Tが予めCM20内に記憶している所定の時間である閾値αを超えたか否かを判断する(ステップS205)。
【0046】
その結果、CM20はポーリング時間Tが閾値αを超えていないと判断した場合には(ステップS205のNo)、ステップS203に戻り、ペンディング状態であるか否かの判断を行う。
【0047】
一方、CM20はポーリング時間Tが閾値αを超えたと判断した場合には(ステップS205のYes)、次にCM20はペンディング回数NがCM20内に記憶している所定の回数である閾値βを超えたか否かを判断する(ステップS206)。
【0048】
その結果、CM20はペンディング回数Nが閾値βを超えていないと判断した場合には(ステップS206のNo)、送信状態が良好であるとしてCM20の処理は終了する。
【0049】
一方、CM20はペンディング回数Nが閾値βを超えたと判断した場合には(ステップS206のYes)、CM20は、送信状態が良好ではないとしてCMTS10に対してUCC−REQの送信要求(UCC−KICKの送信)を行う(ステップS207)。
【0050】
次に、CM20は、CMTS10側からのUCC−REQの受信の待ち時間であるUCC−REQ待ち時間WTを計測する(ステップS208)。
【0051】
次に、CM20は、CMTS10よりUCC−REQを受信したか否かを判断する(ステップS209)。
【0052】
その結果、CM20はUCC−REQを受信していない場合には(ステップS209のNo)、次にCM20が計測しているUCC−REQ待ち時間WTがCM20内に記憶している所定の時間である閾値γを超えているか否かを判断する(ステップS211)。
【0053】
その結果、UCC−REQ待ち時間WTが閾値γを超えていない場合には(ステップS211のNo)、ステップS208に戻り、引き続きUCC−REQ待ち時間WTの計測を継続する。
【0054】
一方、UCC−REQ待ち時間WTが閾値γを超えている場合には(ステップS211のYes)、ステップS201に戻り、ペンディング回数Nのポーリング時間Tの初期化を行う。
【0055】
一方、ステップS209において、CM20がUCC−REQを受信した場合には(ステップS209のYes)、DOCSISの規定に従い、UCC処理を実施する(ステップS210)。
【0056】
即ち、UCC−KICKの送信により、CM20がCMTS10側からUCC−REQフレームを受信した場合には、CMTS10より指示された周波数へのチャネル変更をCM20が行い、この処理が完了した後に処理の完了を示すフレームであるUCC−RSPフレームを送信する。
【0057】
(CMTS10側での処理)
次に、チャネル変更に伴うCMTS10での処理を図5を用いて説明する。図5は本発明の実施の形態に係るCMTS10側での処理を示すフローチャートである。尚、本フローチャートは、図4と同様に、CM20とCMTS10との間の通信が既に確立している場合であって、CMTS10は、例えば図3に示したように、CM20a、CM20bとの通信が確立している状態(状態A)を想定して記載している。また、本フローチャートのCMTS10は、UCC−KICKフレームをサポートしているCMTSであることを前提としている。
【0058】
まず、CMTS10は、UCC−KICKフレームを受信することでその後の処理を開始する(ステップS101)。
【0059】
即ち、UCC−KICKを受信していない場合には(ステップS101のNo)、UCC−KICKを受信するまでステップS102以降の処理を行わない。
【0060】
一方、CMTS10がUCC−KICKを受信した場合には(ステップS101のYes)、次にUCC−KICKを送信したCM20(この場合、CM20a)を他の上り回線のチャネルに変更することが可能であるか否かを判断する(ステップS102)。
【0061】
その結果、他のチャネルに変更することが可能でないと判断した場合には(ステップS102のNo)、受信したUCC−KICKを廃棄し(ステップS105)、本処理を終了する。
【0062】
一方、CMTS10は、他のチャネルに変更することが可能であると判断した場合には(ステップS102のYes)、UCC−KICKを送信したCMであるCM20aに対してUCC−REQフレームを送信(ステップS103)し、その後はDOCSISの規定に従いUCCの処理を行う(ステップS104)。
【0063】
以上のように、CM20側では図4に示した処理行うことで、また、CMTS10側では図5に示した処理を行うことで、図3で示すような結果が得られる。
【0064】
即ち、図3に示すように状態Aで示したCM20aはチャネルUS#1へ上り回線のデータを伝送していたが、上述した処理を施すことで、CM20においてペンディングが多発する場合には、状態Bに示すようにCM20aはチャネルUS#2での上り回線のデータ伝送を行うこととなり、上り回線のデータ伝送の遅延を改善することとなる。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】本実施形態に関するCATVインターネットを構築するためのシステムの構成を示すブロック図。
【図2】ケーブルモデム(CM)の要部を示すブロック図。
【図3】CMとCMTS間におけるチャネル変更の概要を示した図。
【図4】本発明の実施の形態に係るCM20側での処理を示すフローチャート。
【図5】本発明の実施の形態に係るCMTS10側での処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【0066】
1 CATV局側のシステム
2 ユーザ側のシステム
3 同軸ケーブル
10 CMTS(ヘッドエンドモデム)
11 LANケーブル
12 サーバ
20 ケーブルモデム(CM)
21 パーソナルコンピュータ(PC)
22 LANケーブル
30 インターネット
200 RFインターフェース
201 フラッシュメモリ
202 メインメモリ
203 マイクロプロセッサ(CPU)
204 LANインターフェース
N ペンディング回数
T ポーリング時間
WT UCC−REQ待ち時間
α,β,γ 閾値




 

 


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