雷サージに耐えられるイーサネット ケーブル ポートの設計

Sep 24, 2023

イーサネット ポートへの落雷による損傷は、近年ますます注目を集めています。 理由は完全には理解されていませんが、図 1 に示すような、イーサネット ポートへの目に見えるサージ損傷によって引き起こされるフィールド障害が発生しているメーカーが増えています。その他のサージ障害の疑いでは目に見える損傷は見られませんが、障害のタイミングは局所的な障害と相関しています。雷雨の活動。 この最近の障害の増加が、単にイーサネットに接続された機器が増えたためなのか、それともイーサネット ケーブルで相互接続されている機器の種類が変化したためなのかは明らかではありません。

図 1: 雷サージによるイーサネット ポートの損傷

イーサネット ポートへのサージ損傷に対する業界の認識が高まっているため、関係するサージ カップリング メカニズムを理解することにかなりの注意が払われています。 さまざまな理論が提唱されていますが、それらはすべて、雷によるサージが通信ケーブルにどのように現れるかについて確立された物理学に基づいています。 現時点では、これらの既知のメカニズムのどれが、イーサネット ポートに観察された損傷の主な原因であるかについて、明確なコンセンサスはありません。

この記事では、雷サージを通信ケーブルに結合する既知のメカニズムを簡単にレビューし、これらのメカニズムがイーサネット ケーブル配線の特定のケースにどのように適用されるかを説明します。 これらの原理を基本的に理解することは、イーサネット ポートのサージ耐性に関する新たな業界要件を理解するのに役立ちます。

さまざまなタイプのイーサネット サージの脅威について説明すると、さまざまなレベルのサージ耐性を得るためにいくつかの具体的な設計戦略が提案されます。 いくつかの簡単な設計ルールを適用することで、有益な改善を低コストで実現できることがわかりました。 通常、高レベルのサージ耐性にはコストがかかりますが、同じ基本的な保護戦略が適用されます。

これまで多くの人は、イーサネット ポートは雷サージの影響を受けないと考えていました。 結局のところ、ほとんどのイーサネット ケーブルは特定の建物内で完全に配線されており、雷サージにさらされることはないようです。 場合によっては、イーサネットを使用するセキュリティ カメラなどのアプリケーションのために、イーサネット ケーブルが建物の外に配線されます。 雷サージを考慮する必要があるのは屋外用途のみであると多くの人が考えていますが、経験からそうではないことがわかっています。

イーサネット ポートのサージ損傷の発生率が広く認識されるようになるにつれて、さまざまなベンダーや業界団体が、このサージ損傷が発生する理由とそれを防ぐ方法の理解に重点を置き始めました。 いくつかの大企業は、イーサネット ポートのサージ耐性に関する独自の内部要件を策定しており、これらの企業の代表者は、新たな業界標準に影響を与えるために取り組んでいます。

イーサネット ポートのサージ損傷の発生率の増加に対処する最初の公的規格は、米国のほとんどの主要通信事業者で使用されている Telcordia NEBS GR-1089 標準の 2011 年版 (第 6 版) でした。 GR-1089 は規制要件ではありませんが、米国のほとんどの通信事業者は、通信ネットワーク機器の購入仕様の一部として GR-1089 を使用しています。 通信ネットワーク機器は大きな市場であるため、GR-1089 の第 6 号の変更は多くの注目を集めました。 GR-1089 の第 6 号では、イーサネット ポートのサージ耐性要件が前版と比べて大幅に拡張されました。

イーサネットのサージ耐性も国際レベルで注目を集めています。 2012 年から 2015 年にかけて、国際電気通信連合規格 K.20、K.21、K.44、および K.45 がすべて更新され、イーサネット ポートの特定の雷サージ テストが組み込まれました。

最近では、2016 年に、電気通信産業ソリューション同盟 (ATIS) が ATIS-0600036、「イーサネット システムの電気的保護」を発行しました。 この文書では、さまざまなイーサネット サージの危険性と、これらの危険性から保護するために使用できる方法について包括的にレビューします。 特定のタイプのイーサネット展開シナリオに対する推奨テスト要件を含むセクションもあります。