社内標準

特 集

EMC

エネルギー効率化に向けた技術開発の現状——24時間365日つながり続ける通信インフラのために過電圧TR

電磁環境問題からネットワーク装置を守る
EMC技術
NTTでは，重大故障の防止施策として，通信機械室内の無線機器利用を禁止してきましたが，最近では無線機器を安全に利用できる条件を明確化し，保守業務を効率化したいという要望が高まっています．また，近年増加傾向にある落雷などの自然災害に強いネットワークの実現も求められています．本稿では，これらの課題に対する取り組みを紹介します．

信頼性の高い通信サービスを提供するEMC技術
NTTグループでは，24時間つながり続ける通信インフラの実現を目指

おくがわゆういちろう

た か やかずひろ奧川 雄一郎

ほ ん まやすひろ/本間 文洋高谷 和宏
NTT環境エネルギー研究所に示します．図に示すように，通信機ます．

通信機械室内の無線機器利用に向けた取り組み

械室内の作業者はタブレット型端末を用いて，作業手順書をダウンロードします．そしてオペレータの遠隔サポー■検討の背景トを受けながら，保守作業を実施しまし，効率的な保守体制の確立と故障削

現在NTTグループでは，無線機器す．両者間で，音声や映像を用いたコ減に向けた取り組みを続けています．の電波が通信装置に影響を与え，重大ミュニケーションを行うことにより，また，省エネ，CO2削減を目的とした，故障が発生しないように，通信機械室作業内容の確認も容易になるため，事通信装置，電源装置，空調装置などの内の無線機器利用を原則禁止していま

故防止や作業効率の向上が期待できエネルギー効率化施策や，高品質の通す．その一方で，無線LAN等が搭載ます．

信サービスを安価に提供するため，された利便性の高いタブレット型端末

このような保守作業を実施するにOPEX（Operating Expense）削減施が普及したことにより，これらを用いは，通信機械室内において無線LAN策も進めています．これらの取り組た保守業務の新たなオペレーション方の利用が必要となりますが，先述のよみ を 支 え る 技 術 の 1 つ に，EMC法も検討されています．タブレット型

うに，現在は無線機器の利用は禁止さ（Electro-Magnetic Compatibility）技端末を利用した保守作業の一例を図 １

れています．そのため，無線LANの術があります．
EMC技術は，通信インフラを構成する装置が外部に電磁妨害波を放出しオペレーションセンタて，ほかの装置に影響を与えたり，通通信機械室内
無線LAN
アクセスポイント

オペレータ

信インフラが外部からの電磁妨害波や雷などによる影響を受けたりすることなく，信頼性の高い通信サービスを提ネットワーク接続供する技術です．

無線LAN
電波・作業手順書などのダウンロード・オペレータの遠隔サポート
作業者
通信装置

本稿では，EMC技術に関する最近の技術開発動向として，通信機械室内における無線機器利用を可能にし，保映像・音声・ファイル（手順書など）
PC
タブレット型端末

守稼働を効率化するための取り組みと，光アクセスサービスにおける雷故

図1

タブレット型端末を利用した保守作業の一例

障削減に向けた取り組みを紹介しNTT技術ジャーナル 2014.1

33

エネルギー効率化に向けた技術開発の現状——24時間365日つながり続ける通信インフラのためにました．

発する電波が通信装置に影響を与えなする試験を放射イミュニティ試験と言い条件を明確化し，安全に利用できる

い， 基 本 と な る 試 験 条 件 はITU-T

検証においては，現用の通信装置の方法を定めたガイドラインが必要と（International Telecommunication

約 ₉ 割に相当する検証用装置を準備なってきます．

Union-Telecommunication

し，試験信号の印加に伴う異常を知ら■無線機器利用条件の明確化

Standardization Sector）勧告K.48にせる警報や伝送損失等の性能劣化がな

通信機械室内における無線機器の利規定されています．しかしながら，現いかを確認しました．その結果，無線用条件を明確化し，効率的な保守作業

状の国際規格に準拠した試験条件で評

LANの電波による影響を受けない，を実現するため，NTT環境エネルギー価を実施した場合，以下の課題が残り無線LANと通信装置間の離隔距離を研究所とNTT東日本技術協力センタます．

利用条件として求めることができまが主導して，NTTグループ内横断で① 狭帯域の振幅変調（AM）信号した．

「通信機械室内での無線利用検討WG（ 1 kHz，80％）を試験信号とし（2） 検証の実施が困難な装置への（2011年 7 月）」を設立し，通信装置て用いるため，広帯域信号であるへの影響に関する検証と利用条件の明無線LANによる影響と検証結果確化を目的とした検討を開始しました．

が異なる可能性がある．

対応
前項では，検証用装置を用いて実際の通信装置に電波を放射し，影響の有（1） 通信装置への影響に関する検証② 規定された試験レベルと無線機無を検証する方法と，その利用条件を無線機器が発する電波の影響は，通器が通信装置に近接したときの明確にするための手段について述べま

信装置の持つ耐力（イミュニティ）と電界強度が一致しているわけでした．しかし，実際の通信機械室内に大きく関係します．しかし，通信装置はない．

は，NTT以外の事業者が運用する通のイミュニティは装置ごとに異なりま上記課題①に対して，本検証では，信装置が設置されている，コロケーす．そのため，利用要望の高い無線無線LANの通信信号である直交周ション環境となっていることがほとん

LANの使用を想定し，無線LANの電波 数 分 割 多 重（OFDM: Orthogonalどであるため，ほかの事業者の通信装波の通信装置に対する影響の有無を評

Frequency Division Multiplexing）に置に対しても，影響を与えない利用条価する検証を実施しました．検証系をよる変調信号を試験信号として用い，件を明確化し，他事業者に無線機器の図 ₂ に示します．検証では，信号発生無線LANの使用周波数帯と同様に，利用を許可する必要があります．とこ器で無線LAN信号を生成 ・ 増幅し，2.4 GHz帯，５.2 GHz帯について検証

ろが，他事業者の通信装置に対する検アンテナから通信装置に対して無線を実施しました．課題②に対しては，証用装置を準備することは困難である

LAN電波を放射します．このような無線LANと通信装置の距離を 1 cmとため，何らかの別の方法で影響の有無外来の電波に対する装置の耐力を評価した場合の電界強度を試験レベルとしを評価する必要がありました．
その解決策として，他事業者の通信装置のイミュニティの下限値を推定す

通信装置

制御用PC

キャビネットの扉は開放る方法を検討しました．現在，NTTの通信機械室内に設置される通信装置の 放 射 妨 害 波 レ ベ ル は，VCCI＊ 1

信号発生器（SG）（Voluntary Control Council for

アンプ

監視装置

Interference by Information
Technology Equipment）の技術基準

同軸ケーブル

図234

放射用アンテナ

無線LAN信号を印加するための検証系NTT技術ジャーナル 2014.1

で規定されたクラスA（距離 3 mの地＊1

VCCI：情報機器が発する電磁妨害波を自主的に規制する業界団体．

特 集点での電界強度が 1 ～ 3 GHzにおい

NTTでは，無線LANの電波が通信から保護接地導体を引き込まない方式て76 dBµV/m以 下， 3 ～ 6 GHzで80装置に与える影響に関する検証結果かであり，光回線端末の接地が難しいこdBµV/m以下）を遵守するよう社内標ら得られた無線LANの利用条件と，とや，光回線端末に接続されるローカ準で義務付けています．電界強度は送通信装置が持つイミュニティの推定結ルネットワークが多様化 ・ 複雑化した信位置からの距離にほぼ反比例します

果から得られた無線LANの利用条件

ことにより，従来とは異なるさまざまので，通信装置から距離 １ cmにおけを用いて，通信機械室内において無線なメカニズムで雷故障が発生するようる電界強度は， 3 mにおける電界強度

機器を安全に利用できる条件を明確化になったことが挙げられます．の約300倍になります．このとき，通したガイドラインを作成し，保守業務

信機械室内の通信装置は互いに隣接しの効率化を進めています．て設置された状態で，正常に動作して光アクセスサービスにおける雷故います．このことから，通信機械室内に設置された通信装置は，少なくとも，隣接する通信装置から放射されている障削減に向けた取り組み■雷故障の現状

そのためNTTでは，信頼性の高い通信サービスを提供するために，特に光回線端末の雷故障を低減するための取り組みを推進しています．
以下では，光回線端末における雷故障メカニズムとその対策方法について述べます．

妨害波の電界強度（VCCI許容値の約

光アクセスサービスにおける雷故障■光回線端末の雷故障メカニズム300倍）よりも高いイミュニティを有の多くは，お客さまの所有 ・ 管理す

光回線端末における雷故障メカニズしているといえます．この事実を適用

る 建物内に設置される光回線端末

ムを明らかにするためには，光回線端

すると，図 ３ に示すように，距離 ３（ONU/HGW: Optical Network Unit/

末の故障個所と雷サージの侵入経路をmにおける通信装置からの電磁妨害波

Home Gate Way）で発生しています．

特定する必要があります．そこで，の電界強度（VCCI許容値）から距離

これは，NTTの通信センタビルやデー

NTT環境エネルギー研究所とNTT東

１ cmにおけるイミュニティの下限値

タセンタでは，通信装置を建物の接地

日 本 技 術 協 力 セ ン タ が 主 導 し て，を推定することが可能となります．こに接続したり，電源系に耐雷トランスNTTグループ内に「過電圧安全WGの推定値と無線LANの電波の電界強を設置するなどの雷対策が施されてい（2011年 ６ 月）」を設立し，雷故障が度が同一となる距離を求めることによるのに対して，お客さまの所有 ・ 管理発生したONU/HGWの回収と，故障り，検証の実施が困難な装置に対してする建物内で雷対策を実施することが個所の分析を開始しました．

も，無線LANの電波の影響を受けな難しいことに起因しています．

い利用条件が導き出されます．

例えば，日本の低圧配電網が配電網

故 障 個 所 の 分 析 を 進 め た 結 果，POTS（Plain Old Telephone Service）ポート，およびイーサネットポートが同時に破損するような雷故障が増加傾(V/m）

イミュニティレベルの下限値（VCCI 許容値から推定）

向にあることが分かりました．以下では，図 ４ を用いて，雷サージの侵入経電界強度路とその故障メカニズムを説明します．

VCCI許容値の300倍

VCCI許容値（クラスA）① 落雷により，建物内のすべての機器のポート電位が上昇します．
② このとき，ONU/HGWのPOTS
ポ ー ト に 接 続 さ れ るFAXや

1 cm

3m
距離

図3

通信装置のイミュニティの推定方法

NCU＊ ２ （Network Control Unit）＊２ NCU：ガス検針等を遠隔制御で行うための端末機器．

NTT技術ジャーナル 2014.135

エネルギー効率化に向けた技術開発の現状——24時間365日つながり続ける通信インフラのために技術的要件を明らかにし，過電圧TR
ONU/HGW

PC

イーサネットポート

雷サージの改定を行いました．
具体的には，イーサネットポート－POTSポート間に求められる過電圧耐AC力とその試験法を新たに追加しましFAX

た．また，複数のイーサネットポート間でも同様のメカニズムによる雷故障が発生する可能性があるため，イーサ光ファイバ

ネットポート間にも新たに過電圧耐力

POTSポートとその試験法を追加しました．
NCUAC（2） 過電圧TRに適合するための検討一般的なイーサネットポートはパルストランスと呼ばれる絶縁トランスを

図4

雷故障メカニズム用いて，外部と絶縁することで出力段のデバイスを保護しています．現在のONU/HGWのイーサネットポートには避雷器（SPD: Surge Protective

たことによって， ２ つのポートが同時もパルストランスが内蔵されています

Device）を内蔵していることが多に破損する故障が発生するようにな

が，ONU/HGWには小型化も要求さ

く，落雷時にSPDが動作するこり，多雷地域における雷故障が増加傾れるため，高密度の実装と十分な絶縁とにより，一部の通信線や電源線向にあると考えられます．

耐力を同時に実現することは容易ではが接地電位と等しくなります．

■現行の光回線端末に対する過電ありません．そのため，現行のONU/圧耐力試験

HGWに対する雷サージ試験を実施す

POTSポートと，電位が上昇した

光回線端末の雷故障を低減させるた

ると，過電圧TRで定めた過電圧耐力ままとなるほかのポート（ここでめには，前述の故障メカニズムに基づよりも低い電圧で放電が発生しているはPCの接続されたイーサネット

いて，光回線端末に要求される技術的ことが確認できます（図 ５ ）．

ポート）の間に電位差が発生し要件（雷過電圧に対する耐力や試験法

この対策としては，パルストランスます．など）を明らかにし，この技術的要件の １ 次側と ２ 次側の距離を大きくするに適合させる必要があります．

ことで，過電圧耐力を向上させる方法（１） 過電圧耐力に関するテクニカルが考えられます．参考として，現行の③ そのため，接地電位と等しい④ この電位差により，イーサネッ
トポート－POTSポート間で絶縁破壊が発生し，POTSポートおリクワイヤメントの改定

パルストランスと， １ 次側と ２ 次側の距離を大きくしたパルストランスの絶よびイーサネットポートが同時

これまでも，通信装置の過電圧に関に破損する雷故障となってしまする技術的要件を示した過電圧TR

います．

（Technical Requirement）が，NTTよまた，絶縁距離を大きくする対策の従来の電話機のように，電話回線り発行されていました．しかし，そこ効果を検証するために，絶縁距離の大ポートとAC電源ポートしか持たないには前述の故障メカニズムによる雷きいパルストランスを実装した試作機通信装置であれば，このような故障は故障を防止するための技術的要件がを用いて，図 ５ と同様の過電圧耐力試発生しませんでした．しかし，ONU/含まれていませんでした．そこで私た験を実施しました．その結果，図 ５ とHGWのように，複数の機器が接続さちは，雷サージの侵入経路となる光回同一の過電圧試験において，放電が発れるポートを持つ光回線端末が普及し線端末のイーサネットポートに対する生せず，過電圧耐力が向上しているこ

36

NTT技術ジャーナル 2014.1

縁距離の比較を図 ６ に示します．

特 集きるようになったことにより，さまざまな保守業務の効率化によるOPEX削減も実現できると考えています．
また，光回線端末の雷故障に関しては，POTSポート－イーサネットポート間で発生する新たな雷故障メカニズムの分析結果と，雷故障低減に向けた取り組みについて紹介しました．今後も雷故障低減に向けた取り組みを推進することで，故障派遣稼働の削減と，
図5

イーサネットポートに対する過電圧試験

従来品

OPEX削減への貢献を目指します．

高耐圧品

絶縁破壊を防止するために，1 次─ 2 次間の沿面距離を確保

図6

高耐圧パルストランスと従来品の比較（左から）奥川 雄一郎/ 本間 文洋/
高谷 和宏とが確認できました．

今後の展開

NTTグループでは，今後も，ONU/HGW本体に対策部品を実装する方法

本稿では，電磁環境問題からネットと，雷対策品をイーサネットポートなワーク装置を守るEMC技術に関するどに外付けする方法の両方について検最近の技術開発動向として，通信機械討し，光回線端末に対する過電圧耐力室内の無線機器利用，および光回線端を向上させることで，雷故障削減に向末の雷故障低減に向けた取り組みにつけた取り組みを推進していきます．

いて紹介しました．
通信機械室内で無線LANが利用で今回紹介した2つのトピックスは，どちらも事業会社の高い要望を受けて取り組んだ内容です．私たちはこれからも現場の要望を的確にとらえ，安全 ・ 安心で高品質な通信インフラの実現を目指していきます．

◆問い合わせ先

NTT環境エネルギー研究所
TEL 0422-59-4214
FAX 0422-59-3314
E-mail emc.spec lab.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2014.137