雷サージによる屋内配線に接続されたイーサネットおよびPOTSポートの損傷

Sep 13, 2023

編集者注: この記事の基になっている論文は、もともと 2014 IEEE Product Safety Engineering Society Symposium で発表され、Best Symposium Paper として認められました。 これは、2014 IEEE Product Safety Engineering Society International Symposium on Product Compliance Engineering の議事録から許可を得てここに転載したものです。 著作権 2014 IEEE。

有線通信ケーブルの落雷リスクに関する従来の見方は、電柱やその他の露出した環境など、屋外に張り巡らされたケーブルに焦点を当ててきました。 一般に、完全に建物内に配線されているケーブルは、本質的に雷サージから保護されていると考えられています。

避雷技術者は、この見方が厳密には正しくないことを常に理解していました。 近くで落雷が発生すると、ケーブル内部にサージが発生するメカニズムが知られています。 しかし、既知の機構は一般に、雷が内部ケーブルを含む建物の近くの物体に落ちた場合、または建物自体の外壁に落ちた場合にのみ機能します。 このようなイベントは比較的まれです。

近年、内部ケーブルに接続されたポートでのサージ障害率が予想よりも高いことが報告されています。 この見かけの増加は、単に、より多くの内部配線ポートが配備され、常に存在していた従来のサージ メカニズムがより明らかになったためである可能性があります。

しかし、一部の業界観察者は、この明らかな増加は、内部配線システムの相互接続方法の変化によるものではないかと疑っています。 これらの変化により、新しいサージ結合メカニズムが作成された可能性があります。 特に興味深いのは、AC 主電源のサージが何らかの形で通信ケーブルに結合している可能性です。

ケーブル内でのサージ障害に注意を向けた最初の用途の 1 つは、光ネットワーク端末 (ONT) の使用でした。 多くの通信事業者は、光ファイバー ケーブルを使用して音声、データ、ビデオ サービスを家庭や企業に提供するシステムを導入しています。 ファイバ ケーブルは、建物の外壁上またはその近くのどこかで ONT で終端します。 そこから、ONT のメタリック ケーブル ポートが、建物内全体に配線されたケーブルに接続されます。 一般的なポート タイプには、データ サービス用のイーサネット、従来のアナログ電話用の POTS (Plain Old Telephone Service) ポート、テレビ サービス用の同軸ケーブルなどがあります。

ONT では、POTS 回路は加入者線インターフェイス回路 (SLIC) として知られる給電回路です。 これらにより、従来の電話機を ONT に接続できるようになります。

この記事では代表的な機器タイプとして ONT を使用しますが、サージの問題は ONT に限定されません。 イーサネットと POTS の両方をサポートする VOIP 電話システムのメーカーも同様の問題を報告しています。

上で述べたように、サージ障害の明らかな増加が、単に導入される内側回線の増加によるものなのか、あるいはおそらく他の要因によるものなのかは不明です。 たとえば、年間故障率 1% は、現場に展開されているシステムが 1000 台しかないメーカーからはあまり注目されないかもしれません。 年間 10 台のシステムが落雷による被害に遭うのは、過剰とは思えないかもしれません。

メーカーが現場に 100 万台のシステムを導入している場合、状況は変わります。 現在、年間故障率 1% は年間 10,000 台のシステム故障に相当するため、落雷による故障はさらに注目を集める可能性があります。

ONT の場合、現場で 100 万を超えるシステムを運用している通信事業者がいくつかあります。 また、ONT 障害が発生すると、障害が発生したユニットを交換するためのサービス コールが発生するため、通信事業者にとって ONT 障害は費用がかかります。

ほとんどの通信事業者にとって、1% の故障率は許容できません。 実際、一部の通信事業者は 0.1% は受け入れられないと考えています。 したがって、現在注目されている落雷障害は、常に存在していた同じ結合メカニズムの被害に遭うシステムが増えたことだけが原因である可能性があります。 他の観察者は、新しい未知のサージ結合メカニズムにより、実際の故障率が最近増加していると考えています。 次のセクションでは、両方の可能性を検討します。