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LonWorksネットワークFT-10チャネルのトラブルシュートと
LonScannerプロトコル
アナライザー
エシェロン・ジャパン㈱
2010年4月14日更新
2
ツイストペア線チャネルの構築・保守時のトラブルシューティング例
LonMakerで正しいチャネル種類を選んだか？
チャネルパラメータをデフォルトから変えたか？チャンネル仕様は正しいか？
ケーブル、トポロジー、終端抵抗OK？
ネットワークのトラフィックOK？
サービスピンを押してサービスピンパケット送信？
サービスピンを押してネットワーク上の送信波形OK？
終端抵抗の数と値? バス型トポロジーの延長・
スタブ長・デバイス間距離の制限？ケーブルの電気的特性は？ツイストしてる?ケーブルが地絡？、ケーブル短絡か接続不良
プロトコルアナライザーでトラフィック測定ルータによるサブネット毎のブロックは適切？ノードの自己診断のエラー内容を見る
プロトコルアナライザーでサービスピンを見る
ポータブル・バッテリー駆動のオシロスコープで波形を見る
注：機器メーカのデバイス開発上のトラブルシュートは含まない
物理層はよさそうだが、タイミング・アドレス・サービス種類・再送な
どは正しいか？
プロトコルアナライザーでチャネルごとにパケットのログを取って解析！（LonTalkの知識必要）
3
FT-10チャネルの配線トポロジと終端抵抗
バス トポロジ最大2700m/バス長
フリー トポロジ最大500m/セグメント
枝線(スタブ）
最大３ｍ
終端抵抗バス線
ルータルータ
T
T
T T
終端抵抗
TT
T
T T
T
バス用終端抵抗Model44101 フリー用終端抵抗 Model44100
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FT-10チャネルのケーブル
AWG mm2
最大長(m)
最大スタブ長(m)
最大長(m)
最大ノード間距離(m)
TIA 568A Category 5cable
24WAWG 0.5 900 3 450 250 130
Belden 8471 (PVCjacket) 相当
16AWG 1.3 2700 3 500 400 不可
Belden 85102(Tefzel jacket) 相当
16AWG 1.3 2700 3 500 500 不可
NEMA Level 4 cable 22AWG 0.65 1400 3 500 400 130
FT-10チャネル XF1250での最大長
(m)cable
バストポロジ フリートポロジ線径
エシェロン社の文書「Junction Box and Wiring Guideline for Twisted Pair LONWORKS Networks.」より
ツイストペア線のピッチが細かいほどノイズに強い
端子台などでツイストをほぐすのは最小に！
電線メーカがLonWorks用として販売– ㈱フジクラ F-LINK-L– 昭和電線デバイステクノロジー㈱ LWシリーズ– 日本電線工業㈱ LO-NC– 線径により最大通信距離が異なる– 注：これらに限定する意図はありません
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FT-10チャネルの波形を見て判断はできない
ネットワーク波形の標準波高1.35Vpeak to peak
現場でのトラブルシュートでは、波形の形で良否を目視判定は不可能
無通信時ノイズを確認
– 100KHz周辺が15mVpp未満のこと
バッテリー駆動のオシロスコープを使うこと！
– AC電源オシロはノイズ混入恐れ– オシロのフィルター機能（２０MHｚ超を
カット）を有効にして観察すること
軽負荷時（実験室机上）
重負荷時（現場）
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FT-10チャネルのノイズ対策
プロトコルアナライザーで測って、トラフィックが過剰で無いのに、CRCエラーが５％超のときは、配線接続・ケーブル・終端抵抗の不良や、ノイズ混入の疑い
ケーブルのシールドの処理
– シールドは大抵不要
– シールドするなら右図に従うこと
– 通信ケーブルは動力ケーブルから３０ｃｍ以上離して敷設
デバイスに直接影響する磁気ノイズ
– FT-10チャネルのデバイスに内臓の通信トランスは磁気ノイズを受ける
– 100KHｚ周辺の磁気ノイズ源（モータ等）が近接している
– 対策：ノイズ源と通信トランスの間を鉄板（磁気シールド）で遮蔽、遠ざける、通信トランスの向きを変える
シールドを接続する信号・通信アースは、動力アースとは別に取ること
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デバイスの構成
I/O回路
電源
LonWorksデバイス
Neuronチップ
メディアアクセスCPU
ネットワーク CPU
アプリケーションCPU
アプリバッファRAM
EEPROM
リセット回路
サービスピンとLED
クロック
外部メモリ（Neuron
3150のみ）
コンフィグ済/未/アプリレスをLEDで表示サービスピン(Neuron ID)の送信ボタン
ネットワークバッファRAM
トランシーバ
ニューロンIDドメインテーブル,アドレステーブル,
NVコンフィグテーブルなど
アプリケーション
システム(LonTalk)
RAM送受信トランザ
クションレコード他
注：Neuron チップの先にホストCPUがあって、監視制御のロジック（アプリケーション）をホストCPU側に持たせる構成もある
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サービスLEDの位置
Serviceボタン
Service LED
9
サービスLEDの点灯パターンの意味
電源が入ってない
アプリケーションレス/メーカ修理
未構成(アンコンフィギュアード)
構成済(コンフィギュアード)
1秒on,1秒off
リセット繰り返し
デバイス故障/メーカ修理
デバイス故障/メーカ修理
デバイス故障/メーカ修理
10
サービスLEDの点灯パターンの意味
デバイスの構成状態がわかる
消灯
点滅
1秒毎
点灯
サービスLED
ネットワークツールによりコミッションした。
一度もコミッションしてないか、ネットワークツールによりデコミッション（コミッション状態の解除）した。
不揮発メモリのチェックサム異常
不揮発メモリ書き込み中に電圧低下やリセットされたことによるメモリ内容破壊。(注1)
原因
不要設定済
正常構成済(コンフィギュアード）
ネットワークツール(例：LonMaker）でコミッションする
なしor破損
正常未構成
(アンコンフィギュアード）
デバイスの製造元へ依頼
なし無効アプリケーションレス
復旧処置構成情報
アプリケーションプログラム
注１：その他の原因として、アプリケーションソフトウエアのバグにより不揮発メモリ内容を破壊、メモリソケット接触不良、基板上のノイズによるメモリバス上のデータ化け、など。
故障
正常
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LonTalkプロトコル：デバイスのアドレス
デバイスのアドレス
– 物理アドレス=Neuron ID ６バイト
– 論理アドレス=ドメイン(基本は1バイト）、サブネット(1～255)、ノードID(1～127) 、グループID(1～255) ネットワーク構成作業(コンフィグレーション)時に割付け
アドレス・モード
– ユニキャスト：１デバイス宛に論理アドレスか物理アドレスで送信
– ブロードキャスト：サブネット内全て、またはドメイン内全てへ送信 例：サービスピンは全ドメインへ送信
– マルチキャスト：グループID宛てに送信
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LonTalkプロトコル：パケットの構造
POH POH ソースアドレス
送信先アドレス
ドメインID
POH
メッセージ
２ １～３１
セレクタネットワーク変数の値
CRC
１ １ ２ １～７ ０～６ １ １ ０～２２８ ２(バイト）
2ビットのフラグ、ネットワーク変数：0x80～0xFF
メッセージコード
• POH ： プロトコルオーバーヘッド
– メッセージサービスタイプ、認証、優先
– トランザクション番号(応答が必要なサービスのリトライを識別）
• セレクタ番号– ネットワーク変数のバインドをドメイン内で一意に識別
– バインドされた変数：0x0000～0x2fff（０からインクリメント）
– バインドされていない変数: 0x3000～0x3fff(3fffからディクリメント）
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LonTalkプロトコル：メッセージ・コード
メッセージ・コード
– データ内容の識別
– 0x0～0x3E：アプリケーションメッセージ
– 0x50～0x5F：ネットワーク診断メッセージ：Query Status・・・
– 0x60～0x7E：ネットワーク管理メッセージ 論理アドレス更新、ネットワーク変数バインド設定、Wink・・・
– 0x7F：サービスピンメッセージ：Neuron ID
– 0x80～0xFF：ネットワーク変数メッセージ
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パケットが消えてしまう？パケットが消えてしまう？
ネットワークは空いていても・・・・・
送信したのに、ACK応答がない
送信して、ACK応答があったけどアプリケーションに反映されない
1台へ集中して送ると消えてしまう
ネットワークがバースト的に混む
⇒２重検出機能、タイマー、バッファ、トランザクション、サービス種類を理解する必要があります
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LonTalkプロトコル：メッセージのサービスタイプ
(１) 確認応答サービス(Ackd)
(３)非確認応答繰り返しサービス(UnAckd-Repeat)
(２) 非確認応答サービス (UnAckd)
メッセージ
返事(Ack)
ノードＡ
メッセージノードＡ
メッセージ
ノードＡノードＢ
メッセージを受けるとAck応答を返す
ノードＢ
・・・・
応答は返さない
ノードＢ
応答は返さない
１回だけメッセージを送信する
指定回数メッセージを送信する
(1)はマルチキャストにすると、グループ内の全てのノードからのACKを受信するまで、ノードAはリトライするのでバースト的トラフィックが増えることがある。 Ackdでマル
チキャストの場合にノード数は最大６４迄。 (４) Request-Response （要求、応答）例：ポーリング
要求
返事(データ)
ノードＡ ノードＢ
要求メッセージを受けるとデータを返す
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２重検出機能：リトライの検出
Transmit Timer例96ms,128msなど、ACKDサービス、リクエスト/レスポンスサービスで、送信側がリトライ前に返事を
待つ時間
Non-GroupeTimerデフォルト768ｍｓ （ユニキャストの場合）。受信側はこの時間内に同じ送信ノードから同じメッセージ(トランザクションID(後述)が同じ) を受信したらリトライ受信とみなす
メッセージ(初回)
返事(Ack)メッセージ（リトライ）
メッセージ（リトライ）
メッセージ（リトライ）返事(Ack)
LonMaker上の表示例
Non-Group Timer Transmit Timer
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受信したパケットをリトライと判定するケース
ノード１ ノード２
０
Non-GroupeTimer
同じノードからNouGroupTimer時間内に受信したトランザクション番号が同じなので再送である。アプリケーション処理しない
ON
OFF
トランザクションID
リトライ
（OFF)
Transmit Timer時間内にAckを
受信できず
１
１
１
１
同じトランザクションのリトライを検出する例同じトランザクションのリトライを検出する例
Ack
Ack
Ack
リトライに対してもAckは返す
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ノード１ ノード２ ノード３
ON
OFF
ON
トランザクション番号が違うので再送ではない
Non-GroupeTimer
受信したパケット受信したパケットををリトライリトライと判定しないケース１と判定しないケース１
０
１
２
３
４
５
１
５
別のトランザクションを正しく認識する例別のトランザクションを正しく認識する例
トランザクションID
Ack
Ack
Ack
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ノード１ ノード２ ノード３
０
１
２
３
１５
１
Non-GroupeTimer
～～
ON
OFF
ON
受信したパケット受信したパケットををリトライリトライと判定しないケース２と判定しないケース２
別のトランザクションをリトライと誤解する例別のトランザクションをリトライと誤解する例
トランザクション番号が同じなので再送である（誤解）アプリケー
ション処理しない １
１
トランザクションID
１
１
Ack
Ack
Ack
Ack返信するのにアプリが反応し無いケースの
原因の１つ
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サービスタイプの設定を見る
Device Properties->Network variable Config
Index: NVの番号、Selector:セレクタ番号、Address:アドレステーブルの対応番号、ServiecType：サービス・タイプ
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LonMaker のDevice Managerから
デバイスのテストをする
WinkReset
テストボタン
コミッション済（構成済）のデバイスのみテスト可能
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CRCエラーなどノイズやパケットの衝突で壊れたパケット
ACKDサービスか、リクエスト／レスポンスサービス時にタイムアウトした回数（応答がなかった）
LonMaker のDevice Managerからデバイスのテストをする
TESTの結果の見方
***Beginning test run, 1 passes on 1 devices*****[2007/10/17 12:34:56] TEST, Subsystem1.DO- 1, PASSED
The device passed all applicable tests.Transmission Errors: 0Transaction Timeouts: 0Receive Transaction Full Errors: 0Lost Messages: 0Missed Messages: 0Reset Cause: NoneNode State: Configured, OnlineVersion Number: 100Error Log: No error.Model Number: Neuron 3150 Chip
[2007/10/17 12:34:56] NODE OBJECTSTATUS, Subsystem 1.DO- 1, PASSED
Object Id: 0Comm Failure: 0Disabled: 0In Override: 0Locked Out: 1Manual Control: 0
受信トランザクションデータベースの空き不足で失われたメッセージ
External：Neuronチップへハードウエア的リセット信号Software ：ネットワーク管理ツールやアプリケーションによるソフト的リセット命令の実行Power Up：電源投入によるリセットWatch-dog Timer：ハード不良疑い、メーカへ相談
アプリケーションバッファの不足で捨てられたメッセージ
ネットワークバッファの不足で捨てられたメッセージ
システム及びアプリケーションエラー：別頁参照
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TESTの結果の見方 Transmission Errors ＝通信エラー
– 通信エラーの原因としては、チャネルのEMI または不適切な終端処理に起因するCRCエラーが典型的です。
Transaction Timeouts＝トランザクション タイムアウト– NV 接続が確認応答サービスを使っており、最後のリトライで受信側デバイス
からのACK が来なかった後でトランザクションが時間切れになると、トランザクション タイムアウトになります。確認応答(Acked)サービスでHMI ツールに接続するようになっていると、HMIが利用不能である場合にトラフィックが過剰になることがあります。 このため、HMI への接続には確認応答無しリピートあり(UnAckRepeat)のメッセージ サービスを使うのが賢明です。
Receive Transaction Full Errors＝トランザクション フル エラー– 各デバイスには、受信パケットの重複を検出するためのトランザクション デー
タベースが備わっています。 トランザクション タイマ(Non Group ReceiveTimer 、Group Receive Timer など）は、パケット トランザクションIDが廃棄されるまでの時間間隔を定義します。 トランザクション フル エラーは、トランザクション データベースがオーバーフローすると起こります。 これは、ネットワークトラフィックが過剰であるか、トランザクション タイマの設定が長すぎるか、ブロードキャスト アドレッシングの使いすぎなどが原因です。
Lost Messages＝ロスト パケット– デバイスのアプリケーション バッファがオーバーフローするとパケットが喪失し
ます。 これは、トラフィックが過剰であるか、デバイスのアプリケーションがビジーであることを意味します。
Missed Messages＝ミス パケット– デバイスのネットワーク バッファがオーバーフローするとパケットが紛失します
。 これは、トラフィックが過剰であるか、デバイスのアプリケーションがビジーであることを意味します。
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TESTの結果：Neuron chip 内のバッファがあふれるとは
３つのＣＰＵ間をバッファメモリ（RAM)で連絡
– バッファがあふれることがある– ACK応答はネットワークCPUが返すが、リトライならアプリケーションCPUに報告しない
– パケットが消えてしまう？ ⇒バッファがあふれていないかチェック！
ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝＣＰＵ
ＭＡＣＣＰＵ
メッセージ受信
データを受け取り監視・制御に反映
メッセージの宛先が自分宛か否か判断し必要ならAck(返事)を返す
ネットワーク上の信号を拾いLontalkパケットか否か判断
メッセージ送信
送るデータを準備
データに宛先と自分のアドレス等をつける
他のパケットと衝突しないように送信
ﾈｯﾄﾜｰｸＣＰＵ
APP_in_buf APP_out_buf
NET_in_buf NET_out_buf
Neuronチップ
アプリケーションバッファ
ネットワークバッファ
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TESTの結果：システム及びアプリケーションエラー
Error Log の例– 148 Divide by zero error.
アプリケーションのゼロ割エラー
– 152 Checksum error over application program. アプリケーション・プログラムのメモリにCRCエラー
– 153 Checksum error over configuration data. 構成データのメモリにCRCエラー
– 160 Authentication mismatch. LonTalkの認証キーの不一致
– 168 Checksum error over system image. システム・プログラムのメモリにCRCエラー
全エラーコードは、「NodeBuilder® Errors Guide」文書にあるが、現場でのトラブルシュートでは上のコードだけでよいと思われる。
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ネットワーク管理ツール：LonMaker
Non-group-receive-timerユニキャストのメッセージを受信したデバイスが、リトライによる重複かどうか判断する時間
FT-10チャネルのデフォルトは768ms
NVコンフィグテーブルの値を見るIndex: NVの番号、Selector:セレクタ番号、Address:アドレステーブルの対応番号、ServiecType：サービス・タイプ
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ネットワーク管理ツール：LonMaker
アドレステーブルの値を見るType:サービス・タイプ、ID：宛先グループIDかサブネット・ノードIDRpt Timer:UnackedRepeatサービスのリピート時間間隔Tx timer：Ackedと RequestResponseサービスのリトライ時間間隔Rerties： Ackedと RequestResponseサービスのリトライ回数上限
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LonScanner プロトコルアナライザー
全てのANSI/CEA-709.1 (LonTalk) パケットを取込・解析・分類・表示する
ソフトウエアだけの製品
– 汎用ネットワークI/Fを別途用意ください
Windows XP, Windows Server 2003,Windows 2000で動作
– Vistaではつぎの設定が必要http://www.echelon.com/support/kb/solution.asp?solutionID=691
使い易いパケットログ– トランザクション毎色分け、条件フィルタ、SNVT表示書式、LNS
DBからデバイス名などインポート
チャネルの統計を表示
２つのモデル
– Model 33100-301プロフェッショナル版 LNS Turboのランタイムが無いPCで動作
– Model 33100-302 LNSターボ版 別途LNS Turboのランタイムが必要
（LonMaker Turbo等に入っている ）
プロフェッショナル版より少し安価
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LonScanner：使用できるネットワークインタフェース
PCC-10 PC Card Network Adapter （ラップトップ用）– 通常版または旧プロトコルアナライザ版
PCLTA-21 PCI Network Adapter （デスクトップ用）– 通常版または旧プロトコルアナライザ版
USB ネットワークインターフェース– U10（FT-10）、U20（PL-20）
i.LON® SmartServer– イーサネットLANや、内臓アナログモデム経由OK
i.LON 600 LONWORKS/IP サーバ– IP-852チャネルのキャプチャ（LNS® Turboランタイム要）– XF1250、FT-10チャネルのキャプチャ可能– ファームウエア1.03未満にはサービスパック必要
LonMakerかLNS DDEサーバと、LonScannerを同時起動可能– i.LON 600 またはSmartServerなら１台で可能– PCC-10、USB、PCLTAでは2台必要
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LonScanner：アプリケーションキーの入手 デモモードでお試し可能 http://www.echelon.com/support/downloads/
– 制限：1トランザクションにつき3パケット迄表示、ログの保存不可
購入手続き後に、アプリケーションキーを入手すれば製品モードへ移行– PC Keyを生成してクリップボード中身を[email protected]へメールする
Prepaid Professional Editionか、Prepaid LNS Turbo Editionのうち
購入した方をチェックする
クリップボードにPC Keyをコピー
してから、メールへ貼り付け
アプリケーションキーが届いたら入力する
• Transfer・Activation Wizardにより、ライセンスを他のPCへ引越し可能
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LonScanner：パケットログ
チャネル上の全パケットを詳細表示
– 時刻、宛先・送信元アドレス、サービスタイプ、データ内容
– トランザクションごとに色分け、トランザクション番号を表示する設定も可能
• LNSデータベースから名前をインポート後
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LonScanner：パケットログの表示のカスタマイズ
Visible FieldsにTx(トランザクション番号),MsgClassm, Length(パケット長)を追加
Tx(トランザクション番号）,Msg Classm,Length(パケット長)が表示された
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LonScanner：パケットログのフィルタ設定
• ログの検索
– 時刻、宛先・送信元アドレス、サービス種類、データ内容
• フィルター条件• ネットワーク変数
• デバイスアドレス
• サービスタイプAcked, Repeat,UnAcked,Request/Response…
• 方向
• ほか
• ログのCSVエクスポート
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LonScanner：チャネルの統計表示General Statistic
最新の値
起動後の
平均値
起動以降の合計値
General Statisticタブを選択
BandWidth Utilization帯域使用率
目安：平常時70%、ピークでも85%以下(注)
Error Rateエラー率:目安： 5%未満
Packets per Sec 1秒間のパケット数目安：平常時144パケット毎秒、ピーク時180パケット毎秒以下 (注)
起動後の
ピーク値
最新の値の更新頻度：デフォルト2秒
(注)：この値は2バイトのネットワーク変数を送信するときに一般な1パケット長さが13バイトの場合です。
1パケット長さがこれより長いときは、1秒間のパケット数の目安はこれより低くしてください。
平均パケット長さ
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LonScanner：
チャネルの統計
Good (Valid) Packets:
Unacknowledged
Repeated
Acknowledged
Acknowledgement
Request
Response
Acknowledged/Reminder
Request/Reminder
Reminder
Challenge
Reply
Unknown
Bad (Invalid) Packets:
Timeout
CRC Error
Packet Too long
Packet Too Short
Preamble Too Long
Preamble Too Short
Packet typeタブを選択
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LonScanner：チャネルの統計
BWU（帯域使用率）グラフ
エラーレートグラフ
BWU Historyタブを選択 Err Rate Historyタブを選択
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LonScanner：チャネルの統計
Statistics⇒Statistics Option
General Statisticの更新
頻度の設定
BWU グラフのデータ
点数の設定 Err Rateグラフのデータ
点数の設定
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参考リンクhttp://www.echelon.com/support/documentation/docs/default.htm
http://www.echelon.com/products/networktools/lonscanner/
トラブルシュート解説資料
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トレーニングコースとサポート契約
トレーニングコース
– コースNo：201 コース名：LonWorksネットワークデザイン
3日間
– コースNo：301 コース名：LonMakerインテグレーションツール
2日間
– 詳細は・・・http://www.echelon.co.jp/support/course.html
サポート契約
– インテグレーションサポート（インテグレータ向け）
– 年間契約、お客様問い合わせ担当を1名登録
– http://www.echelon.co.jp/support/lonsupport.html
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修正履歴
2007年10月29日：初版
2010年4月14日：
– 本修正履歴ページを追加(P40)
– 受信側でのリトライ検出の記述の、説明不足、わかりにくい表現を改善（ P16,17,19,23)
– LonScanner に、 Windows Vistaで使う方法を追記（P20)、ilon100e3をSmartServernに変更(P23)、1秒間のパケット数の目安に条件を追記(P34)
