JP2018085551A - アドレス自動設定方法および通信機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単に新設ノードをバス接続型ネットワークに接続できるようにする。【解決手段】バス接続型ネットワークNWに接続されている既設ノード1のそれぞれから次の既設ノード1に設定されているアドレスを宛先のアドレスとして含むトークンフレームを送信する(S108、S115、S122、S129、S136)。新設ノード2Aにおいて、既設ノード1のそれぞれから送信されたトークンフレームを受信し、受信したトークンフレームに含まれている宛先のアドレスを使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する(S114、S121、S128、S135、S142)。新設ノード2Aにおいて、メモリM1に記憶された使用済みのアドレスに基づいて、バス接続型ネットワークNWに接続されている既設ノード1の何れにも設定されていないアドレス(未使用のアドレス)を自己のアドレスとして設定する(S149)。【選択図】 図1

Description

本発明は、バス接続型ネットワークに接続された複数のノード間の通信をマスタスレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式とを組み合わせて行うように構成された通信システムに用いられるアドレス自動設定方法および通信機器に関する。
従来より、バス接続型ネットワークに接続されたノード間の通信を行うシステムとして、BACnet(Building Automation and Control networking protocol)(登録商標)を用いた通信システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このBACnetにおいて、「BACnet MS/TP」と呼ばれる方式では、マスタスレーブ通信方式(マスタとスレーブとの間で通信を行う方式)とトークンパッシング通信方式(送信権を示すトークンフレームをノード間で巡回させる方式)とを組み合わせて、バス接続型ネットワークに接続された複数のノード間の通信を行う。この「BACnet MS/TP」において、バス接続型ネットワークに接続されたノードには、「BACnetアドレス」と呼ばれるアドレスが設定される。なお、バス接続は、そのネットワークに接続されているノードがどのフレームもすべて受信できる接続となる。
図4に「BACnet MS/TP」を採用した通信システムの一例を示す。この通信システム100では、「BACnet MS/TP」に準拠した機器(BACnet MS/TP機器)として複数のノード1がバス接続型ネットワークNWに接続されている。この例では、ノードAとしてノード1Aが、ノードBとしてノード1Bが、ノードCとしてノード1Cが、ノードDとしてノード1Dが、ノードEとしてノード1Eがバス接続型ネットワークNWに接続されている。また、ノード1Aには自己のアドレスとして#1が、ノード1Bには自己のアドレスとして#2が、ノード1Cには自己のアドレスとして#3が、ノード1Dには自己のアドレスとして#4が、ノード1Eには自己のアドレスとして#5が設定されている。以下、ノード1A〜1EをノードA〜Eと呼ぶこともある。
この通信システム100において、図5に示すように、新設ノード2として設定器などをバス接続型ネットワークNWに接続するような場合、新設ノード2には自己のアドレスが未だ設定されていないので、バス接続型ネットワークNWに接続されているノード1A〜1Eを既設ノードとし、この既設ノード1A〜1Eの何れにも設定されていないアドレスを新設ノード2に設定することになる。これにより、新設ノード2と既設ノード1A〜1Eとの間の通信が可能となる。
なお、ここで言うバス接続型ネットワークNWへの新設ノード2の接続とは、新設ノード2に自己のアドレスを設定することによって、既設ノード1A〜1Eとの間で通信が可能なように新設ノード2をバス接続型ネットワークNWに参加させた状態を意味する。
特開2013−171388号公報
しかしながら、従来においては、新設ノード2をバス接続型ネットワークNWに接続する場合、バス接続型ネットワークNWに接続されている全ての既設ノード1に設定されているアドレスを作業者が確認し、バス接続型ネットワークNWに接続されている既設ノード1の何れにも設定されていないアドレスを新設ノード2に設定するようにしており、簡単に新設ノード2をバス接続型ネットワークNWに接続することができなかった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単に新設ノードをバス接続型ネットワークに接続することが可能なアドレス自動設定方法および通信機器を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、バス接続型ネットワーク(NW)に接続された複数のノード(1)間の通信をマスタスレーブ通信方式とトークンパッシング通信方式とを組み合わせて行うように構成された通信システム(100)に用いられ、複数の既設ノード(1A〜1E)が接続されているバス接続型ネットワークに自己のアドレスが未設定のノードを新設ノード(2A)として接続する際のアドレス自動設定方法であって、複数の既設ノードのそれぞれから送信権を示すトークンフレームを送信するトークンフレーム送信ステップ(S108、S115、S122、S129、S136)と、新設ノードにおいて、複数の既設ノードのそれぞれから送信されたトークンフレームを受信し、その受信したトークンフレームに含まれている宛先のアドレスをメモリに記憶するアドレス記憶ステップ(S114、S121、S128、S135、S142)と、新設ノードにおいて、メモリに記憶されたアドレスに基づいて、複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定するアドレス設定ステップ(S149)とを備えることを特徴とする。
本発明において、複数の既設ノードのそれぞれは、送信先となる他の既設ノードのアドレスを宛先として含むトークンフレームを送信する。新設ノードは、複数の既設ノードのそれぞれから送信されたトークンフレームを受信し、その受信したトークンフレームに含まれている宛先のアドレスをメモリに記憶する。そして、新設ノードは、このメモリに記憶されたアドレスに基づいて、複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定する。
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
以上説明したことにより、本発明によれば、複数の既設ノードのそれぞれから送信されたトークンフレームに含まれている宛先のアドレスがメモリに記憶され、このメモリに記憶されたアドレスに基づいて、複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスが自己のアドレスとして新設ノードに設定されるものとなり、簡単に新設ノードをバス接続型ネットワークに接続することが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態に係るアドレス自動設定方法が適用された通信システムの要部を各種フレームの流れと合わせて示す図である。 図2は、この通信システムのバス接続型ネットワークに接続する新設ノードのハードウェア構成の概略を示す図である。 図3は、この新設ノードの要部の機能ブロック図である。 図4は、「BACnet MS/TP」を採用した通信システムの一例を示す図である。 図5は、この通信システムのバス接続型ネットワークに新設ノードとして設定器などを接続するようにした例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係るアドレス自動設定方法が適用された通信システムの要部を各種フレームの流れと合わせて示す図である。同図において、図5と同一符号は図5を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
図1において、新設ノード2には、本実施の形態特有の機能としてアドレスの自動設定機能が設けられている。以下、図1における新設ノード2を2Aとし、図5における新設ノード2を2Bとし、両者を区別することにする。
以下、新設ノード2Aが有するアドレスの自動設定機能について、図1中に示した各種フレームの流れを参照しながら説明する。図1は、新設ノード2Aをバス接続型ネットワークNWに接続しようとしている状態、すなわち新設ノード2Aをバス接続型ネットワークNWに参加させようとしている状態を示している。この新設ノード2Aが本発明でいう通信機器に相当する。
この状態において、新設ノード2Aはバス接続型ネットワークNWのライン上に接続されてはいるが、自己のアドレスは未だ設定されておらず、メッセージの送信などを行うことはできない。したがって、この時点での接続は、厳密な意味での「接続(参加)」ではない。
この通信システム100において、既設ノード1A〜1Eは、送信先となる他の既設ノードのアドレスを含むマスタ用ポーリングフレーム(Poll FOR Masterフレーム)を周期的に送信する。マスタ用ポーリングフレームとは他のマスタノードの存在検知を目的の1つとするフレームである。以下、既設ノード1A〜1Eが周期的に送信するマスタ用ポーリングフレームをPFMフレームと呼ぶ。
例えば、今、既設ノード1Aから、既設ノード1Bに設定されているアドレス#2を宛先のアドレスとして含むPFMフレームが送信されたとする(図1に示す矢印(1)、ステップS101)。
この場合、既設ノード1Bは、既設ノード1AからのPFMフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS102)。他の既設ノード1C〜1Eは、既設ノード1AからのPFMフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS103、S104、S105)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、PFMフレーム自体は受信する(ステップS106)。
既設ノード1Bは、既設ノード1AからのPFMフレームを取り込むと(ステップS102)、返信メッセージを既設ノード1Aに送る(図1に示す矢印(2):ステップS107)。既設ノード1Bは、送信するメッセージがなくなると、次の既設ノード1Cに設定されているアドレス#3を宛先のアドレスとして含むトークンフレーム(Tokenフレーム)を送信する(図1に示す矢印(3):ステップS108)。
この場合、既設ノード1Cは、既設ノード1Bからのトークンフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS109)。他の既設ノード1A、1D、1Eは、既設ノード1Bからのトークンフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS110、S111、S112)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、トークンフレーム自体は受信する(ステップS113)。この時、新設ノード2Aは、既設ノード1Cからのトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#3(ノードCに設定されているアドレス)を使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する(ステップS114)。
既設ノード1Cは、既設ノード1Bからのトークンフレームを取り込むと(ステップS109)、送信するメッセージがないことを確認した後に、次の既設ノード1Dに設定されているアドレス#4を宛先のアドレスとして含むトークンフレームを送信する(図1に示す矢印(4):ステップS115)。
この場合、既設ノード1Dは、既設ノード1Cからのトークンフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS116)。他の既設ノード1A、1B、1Eは、既設ノード1Cからのトークンフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS117、S118、S119)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、トークンフレーム自体は受信する(ステップS120)。この時、新設ノード2Aは、既設ノード1Cからのトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#4(ノードDに設定されているアドレス)を使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する(ステップS121)。
既設ノード1Dは、既設ノード1Cからのトークンフレームを取り込むと(ステップS116)、送信するメッセージがないことを確認した後に、次の既設ノード1Eに設定されているアドレス#5を宛先のアドレスとして含むトークンフレームを送信する(図1に示す矢印(5):ステップS122)。
この場合、既設ノード1Eは、既設ノード1Dからのトークンフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS123)。他の既設ノード1A、1B、1Cは、既設ノード1Dからのトークンフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS124、S125、S126)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、トークンフレーム自体は受信する(ステップS127)。この時、新設ノード2Aは、既設ノード1Dからのトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#5(ノードEに設定されているアドレス)を使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する(ステップS128)。
既設ノード1Eは、既設ノード1Dからのトークンフレームを取り込むと(ステップS123)、送信するメッセージがないことを確認した後に、次の既設ノード1Aに設定されているアドレス#1を宛先のアドレスとして含むトークンフレームを送信する(図1に示す矢印(6):ステップS129)。
この場合、既設ノード1Aは、既設ノード1Eからのトークンフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS130)。他の既設ノード1B、1C、1Dは、既設ノード1Eからのトークンフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS131、S132、S133)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、トークンフレーム自体は受信する(ステップS134)。この時、新設ノード2Aは、既設ノード1Eからのトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#1(ノードAに設定されているアドレス)を使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する(ステップS135)。
既設ノード1Aは、既設ノード1Eからのトークンフレームを取り込むと(ステップS130)、送信するメッセージがないことを確認した後に、次の既設ノード1Bに設定されているアドレス#2を宛先のアドレスとして含むトークンフレームを送信する(図1に示す矢印(7):ステップS136)。
この場合、既設ノード1Bは、既設ノード1Aからのトークンフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS137)。他の既設ノード1C、1D、1Eは、既設ノード1Aからのトークンフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS138、S139、S140)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、トークンフレーム自体は受信する(ステップS141)。この時、新設ノード2Aは、既設ノード1Aからのトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#2(ノードBに設定されているアドレス)を使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶する。
以下、同様にして、既設ノード1B、1C、1D、1E、1Aからアドレス#3(ノードC)、#4(ノードD)、#5(ノードE)、#1(ノードA)、#2(ノードB)を含むトークンフレームが送信されるという循環が何度も繰り返される。
この処理によって、新設ノード2AのメモリM1には、バス接続型ネットワークNWに接続されている全ての既設ノード1A〜1Eに設定されているアドレス#1〜#5が、使用済みのアドレスとして記憶された状態になる。
このような状態で、例えば既設ノード1Bから既設ノード1Cに設定されているアドレス#3を宛先のアドレスとして含むPFMフレームが送信されたとする(図1に示す矢印(8):ステップS143)。
この場合、既設ノード1Cは、既設ノード1BからのPFMフレームを自己宛のフレームとして取り込む(ステップS144)。他の既設ノード1A、1D、1Eは、既設ノード1BからのPFMフレームが自己宛のフレームでないことを確認して、破棄する(ステップS145、S146、S147)。一方、新設ノード2Aは、自己のアドレスが設定されていないものの、PFMフレーム自体は受信する(ステップS148)。
新設ノード2Aは、ステップS106でPFMフレームを受信(前回のPFMフレームを受信)した後、ステップS148でPFMフレームを受信(今回のPFMフレームを受信)すると、この前回のPFMフレームを受信しから今回のPFMフレームを受信するまでの間にメモリM1に記憶された使用済みのアドレスを読み出す。そして、新設ノード2Aは、この読み出した使用済みのアドレスに基づいて、既設ノード1A〜1Eの何れにもに設定されていないアドレス(未使用のアドレス)を自己のアドレスとして設定する(ステップS149)。
この例では、前回のPFMフレームを受信しから今回のPFMフレームを受信するまでの間に、使用済みのアドレスとして#1〜#5がメモリM1に記憶されている。このため、新設ノード2Aは、使用済みのアドレス#1〜#5を含まないアドレスとして、例えばアドレス#1〜#5の後に続くアドレス#6を未使用のアドレスとし、この未使用のアドレス#6を自己のアドレスとして設定する。これにより、新設ノード2Aと既設ノード1A〜1Eとの間の通信が可能となる。
このようにして、本実施の形態では、既設ノード1A〜1Eから送信されたトークンフレームに含まれている宛先のアドレス#1〜#5が使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶され、このメモリM1に記憶された使用済みのアドレス#1〜#5に基づいて、既設ノード1A〜1Eの何れにも設定されていない未使用のアドレス#6が自己のアドレスとして新設ノード2Aに設定されるものとなり、現場機器の構成が分からない人でも、簡単に新設ノード2Aをバス接続型ネットワークNWに接続することできるようになる。
なお、上述した実施の形態では、一例として、使用済みのアドレス#1〜#5の後に続くアドレス#6を新設ノード2Aに設定する未使用のアドレスとしたが、既設ノード1A〜1Eの何れにも設定されていないアドレスであればよく、必ずしも使用済みアドレスの最後に続くアドレスを未使用のアドレスとして定めなくてもよい。
また、使用済みのアドレスが#1、#3、#4、#5、#6であったような場合、#1と#3との間の空アドレスである#2を新設ノード1Aに設定する未使用のアドレスとするなどしてもよい。
また、上述した実施の形態では、前回のPFMフレームを受信してから今回のPFMフレームを受信するまでの間、すなわち1つ目のPFMフレームを受信してから2つ目のPFMフレームを受信するまでの間を使用済みのアドレスの確定期間としたが、例えば1つ目のPFMフレームを受信してから3つ目のPFMフレームを受信するまでの間を使用済みのアドレスの確定期間とするなどしてもよい。すなわち、受信するPFMフレームの数をNとした場合、NはN≧2であればよい。
図2に新設ノード2Aのハードウェア構成の概略を示す。新設ノード2Aは、中央演算処理装置(CPU)21と、ランダムアクセスメモリ(RAM)22と、読み出し専用メモリ(ROM)23と、ハードディスクなどの記憶装置24と、インタフェース25とを備えている。
この新設ノード2Aには、本実施の形態特有のプログラムとして、アドレス自動設定プログラムPG1がインストールされている。このアドレス自動設定プログラムPG1は、例えばCD−ROMなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置24に記録され、使用可能な状態として新設ノード2Aにインストールされている。
新設ノード2Aにおいて、CPU21は、インタフェース25を介して与えられる各種入力情報を処理することで、RAM22やROM23、記憶装置24にアクセスしながら、新設ノード2Aにインストールされているアドレス自動設定プログラムPG1に従って動作する。なお、図1に示したメモリM1は、RAM22や記憶装置24に確保される。
図3に新設ノード2Aの要部の機能ブロック図を示す。新設ノード2Aは、CPU21の処理機能として、トークンフレーム受信部211と使用済みアドレス抽出部212とアドレス設定部213とを備えている。
この新設ノード2Aにおいて、トークンフレーム受信部211は、複数の既設ノード1のそれぞれから送信される次の既設ノード1に設定されているアドレスを宛先のアドレスとして含むトークンフレームを受信する。
使用済みアドレス抽出部212は、トークンフレーム受信部211によって受信された複数の既設ノード1からのトークンフレームに含まれている宛先のアドレスを抽出し、この抽出したアドレスを使用済みのアドレスとしてメモリM1に記憶させる。
アドレス設定部213は、複数の既設ノード1のそれぞれから周期的に送信されるPFMフレームを受信し、このPFMフレームを少なくとも2回連続して受信するまでの間にメモリM1に記憶された使用済みのアドレスに基づいて、複数の既設ノード1の何れにも設定されていない未使用のアドレスを自己のアドレスとして設定する。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
1(1A〜1E)…既設ノード、2(2A)…新設ノード、21…CPU、22…RAM、23…ROM、24…記憶装置、25…インタフェース、100…通信システム、211…トークンフレーム受信部、212…使用済みアドレス抽出部、213…アドレス設定部、M1…メモリ、NW…バス接続型ネットワーク。

Claims (4)

  1. バス接続型ネットワークに接続された複数のノード間の通信を、マスタとスレーブとの間で行うマスタスレーブ通信方式と、自己のアドレスが既に設定されている複数の既設ノードのうち送信先となる他の既設ノードのアドレスを宛先として含む送信権を示すトークンフレームをノード間で巡回させるトークンパッシング通信方式とを組み合わせて行うように構成された通信システムに用いられ、前記複数の既設ノードが接続されている前記バス接続型ネットワークに自己のアドレスが未設定のノードを新設ノードとして接続する際のアドレス自動設定方法であって、
    前記複数の既設ノードのそれぞれから前記トークンフレームを送信するトークンフレーム送信ステップと、
    前記新設ノードにおいて、前記複数の既設ノードのそれぞれから送信された前記トークンフレームを受信し、その受信したトークンフレームに含まれている宛先のアドレスをメモリに記憶するアドレス記憶ステップと、
    前記新設ノードにおいて、前記メモリに記憶された前記アドレスに基づいて、前記複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定するアドレス設定ステップと
    を備えることを特徴とするアドレス自動設定方法。
  2. 請求項1に記載されたアドレス自動設定方法において、
    前記複数の既設ノードのそれぞれから送信先となる他の既設ノードのアドレスを含むマスタ用ポーリングフレームを周期的に送信するマスタ用ポーリングフレーム送信ステップを備え、
    前記アドレス設定ステップは、
    前記新設ノードにおいて、前記複数の既設ノードから送信された前記マスタ用ポーリングフレームを受信し、少なくとも前回のマスタ用ポーリングフレームを受信してから今回のマスタ用ポーリングフレームを受信するまでの間に前記メモリに記憶された前記アドレスに基づいて、前記複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定する
    ことを特徴とするアドレス自動設定方法。
  3. バス接続型ネットワークに接続された複数のノード間の通信を、マスタとスレーブとの間で行うマスタスレーブ通信方式と、自己のアドレスが既に設定されている複数の既設ノードのうち送信先となる他の既設ノードのアドレスを宛先として含む送信権を示すトークンフレームをノード間で巡回させるトークンパッシング通信方式とを組み合わせて行うように構成された通信システムに用いられ、前記複数の既設ノードが接続されている前記バス接続型ネットワークに前記ノードの1つとして接続される通信機器であって、
    自己のアドレスが未設定の新設ノードとして前記バス接続型ネットワークに接続された状態において、前記複数の既設ノードのそれぞれから送信される前記トークンフレームを受信するように構成されたトークンフレーム受信部と、
    前記トークンフレーム受信部によって受信された前記複数の既設ノードのそれぞれからの前記トークンフレームに含まれている宛先のアドレスを記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された前記アドレスに基づいて、前記複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定するように構成されたアドレス設定部と
    を備えることを特徴とする通信機器。
  4. 請求項3に記載された通信機器において、
    前記アドレス設定部は、
    前記複数の既設ノードのそれぞれから周期的に送信される送信先となる他の既設ノードのアドレスを含むマスタ用ポーリングフレームを受信し、少なくとも前回のマスタ用ポーリングフレームを受信してから今回のマスタ用ポーリングフレームを受信するまでの間に前記メモリに記憶された前記アドレスに基づいて、前記複数の既設ノードの何れにも設定されていないアドレスを自己のアドレスとして設定するように構成されている
    ことを特徴とする通信機器。
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