30年 第1回 「線路設備」



30_1_senro_1_(1).png

問1
(1)
ア:② 表皮効果
イ:⑭ 開放されているため、反射が生ずる
ウ:⑪ 手ひねり接続
エ:④ IF

解説
・表皮効果
 導線に交流電流を流す際、周波数が高くなるほど、電流が導線の表面に偏って流れる現象。高周波になると中心には付近は、ほとんど流れなくなり、電流が流れる面積が小さくなるため、見かけ上、抵抗値が高くなる。この効果により高周波数帯でのメタルケーブルによる伝送は大きく制限を受ける。
hyouhikouka.png


・ブリッジタイプ
平衡対ケーブル(メタル心線)を敷設する際、ケーブルをあらかじめ複数方向に枝分かれ配線している部分のことをブリッジタップという。
ケーブル布設時は、将来の加入者の増加を見込むため、ブリッジタップの先が開放された状態になっている(ユーザに接続されていない状態)。
音声通話として利用する場合では問題にならないが、ADSL通信として利用する場合は、開放されたブリッジタップで反射が発生し、ノイズとなり通信品質を下げてしまう。
bridge_tap.png

IFケーブル(Induction Free Cable):テンションメンバにFRP(繊維強化プラスチック)などの非金属材料を使用することで誘電対策を施したケーブル
電磁誘導障害:送電線に流れる電流によって隣接する通信に電圧が生じ、通信障害などの悪影響を与える現象。
FRP(Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチック):、ガラス繊維や炭素繊維を複合して強度を向上させた合成強化プラスチック。




30_1_senro_1_(2)i.png

(2)
(ⅰ)
答え:①
解説
① 光アクセス網形態の一つであるDS(Double Star)は、光ファイバをユーザごとに割り当てるSS(Single Star)に迂回ルートを設定したもの(正:中間地点に多重化装置を設置して1対Nの構成したもの)で、SSと比較して高信頼性を実現した(正:信頼性が低い)光アクセス網形態である。

②③④正しい

補足


・SS・ADS・PDSのそれぞれの構成図
SS2.png

ADS2.png

PDS2.png

・各構成の信頼性と経済性について
 SSは、通信事業者と加入者区間を途中の分岐なく1本の光ファイバで伝送するため、信頼性が一番高いが、収容率が低くなり経済性は低い。ADSおよびPDS(PON)は、途中で回線の分岐があるため、構成も複雑で機器も多くSSと比較して信頼性は低いが、収容率が高くなり経済性は高い。

PDS方式(PON)の構成機器

ONU(Optical Network Unit):ユーザ宅内に設置される光終端装置。光ファイバによるGE-PONの通信を終端し、Etherなどの電気信号に変換する装置
OLT(Optical Line Terminal):通信事業者の局舎側に設置される光終端装置。一つの光ファイバに最大32台のONUを収容することができる。
光スプリッタ:電線上などに設置され、OLTを複数のONUに接続するために光信号を分岐・合流する装置

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer):光ファイバの方端から測定用の光を入射し、その後方散乱光(ファイバ内に発生する散乱光のうちを後方に向かって散乱される光)を監視することで線路上の破断点や曲がっている場所、接続点などを検知する装置。入射光を発射してから後方散乱光が返ってくるまでの伝送時間を計測することにより、障害位置の特定をすることができる。
フレネル反射:急激な屈折率によって発生する光の反射。ファイバへの入光点、受光点に加え破断箇所などで発生するため、OTDRでフレネル反射を観測することで、ファイバの異常を検知することができる。
otdr.png

OTDRとPON構成について
SS構成のような1本のファイバで構成されている線路においては、後方散乱光により1本のファイバ上の障害位置を特定することができるが、PON構成の場合は、途中でスプリッタによる分岐があるため、複数ある分岐ケーブルの後方散乱光が合成してしまい、異常な波形を検知しても、どの分岐ケーブルの異常かを判断することが難しい。そのため、ONUに光フィルタを設置し、その反射光を見るような仕組みなどが検討されている。(参考:https://dl.cdn-anritsu.com/ja-jp/test-measurement/reffiles/About-Anritsu/R_D/Technical/87/87_04.pdf



30_1_senro_1_(2)ii.png

(ⅱ)
答え:⑥ B、Cが正しい
解説
A:設備センタ側からユーザ側への下り方向の通信にはTDMA方式(正:TDM方式)が用いられ、ユーザ側から設備センタ側への上り方向の通信にはTDM方式(正:TDMA方式)が用いられている。
B、C:正しい

補足
・GE-PONの波長分配
それぞれの信号は、下記のよう各波長に割り当てられている。
波長
映像信号1.55μm帯
上り1.31μm帯
下り1.49μm帯


・PONの伝送方式
PONは、上りは、TDMA方式、下りは、TDM方式が使われる

TDM(Time Division Multiplexing:時分割多重):一つの伝送路を時間で区切って複数のタイムスロットを作り、異なる信号をそれぞれのタイムスロットに格納し多重伝送をする技術。
TDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続):TDMを応用して、一つの伝送路を複数のユーザーで同時利用する方式

・FBAとDBA
複数のONUに上り帯域を分配する方法として、FBADBAの2つの方式がある。GE-PONでは、DBAが使用される
FBA(Fixed Bandwidth Allocation):問題文の固定帯域割当の事。接続されているONUの数で配分する方式。通信していないONUがいてもそのONUが割り当てられた帯域は未使用となるため、帯域の使用効率が悪い。
DBA(Dynamic Bandwidth Allocation):通信を行っているONUで帯域を分配する方式。FBAと比べ、通信していないONUの未使用帯域を他のONUに分配できるため、帯域の使用効率が良い。
FBA_DBA.png




30_1_senro_1_(3)i.png

(3)
(ⅰ)
答え:②
解説
① 硬質ポリ塩化ビニルは、耐水性や有機溶剤などに対する耐薬品性が良い(正:低い)ため、ケーブル保護用硬質ビニル管、支線ガードなどに用いられている。
② 正しい
③ ポリエチレンは、耐薬品性及び高周波電気特性が良く、低温でも割れにくいため、ケーブルなどの外被や絶縁体などに用いられている。また、ポリエチレンは、耐熱温度が高く(正:低く)100 ℃ 以上の高温でも適用可能である(※)。(※ポリエチレンの許容温度範囲は、-50℃~75℃とされている)
④ ポリプロピレンは、ポリエチレンと比較して機械的強度や耐熱性に劣るがポリエチレンと異なり塗装や接着が容易であるため、クロージャなどに用いられている。

補足

名称略語性質許容温度線路設備における用途
硬質ポリ塩化ビニルPVC
・長所
耐食性  耐薬品性(有機溶剤を除く) 絶縁性 難燃性
・短所
有機溶剤に弱い 耐寒性 耐候性
-15~60℃ケーブル保護用硬質ビニル管・支線ガード
軟質ポリ塩化ビニル長所・短所は硬質PVCと同じ。
可塑剤を混合することにより柔軟性を持たせたもの。
屋外線や屋内線の外被・保護用ビニルテープ
ポリエチレンPE・長所
耐薬品性 高周波電気特性 耐寒性 防水性 耐油性
・短所
耐熱性 接着性
-50~75℃ケーブル外被・絶縁体
ポリプロピレンPP・長所
耐熱性・機械的強度
・短所
耐候性 接着性
-40~80℃クロージャ


表の許容温度は、(https://fa.senden.co.jp/pdf/technical-data/jmacs-j_p78.pdf)の値を参照。

可塑剤:PVCを中心としたプラスチック類に柔軟性を与えたり、加工をしやすくするために添加する物質。




30_1_senro_1_(3)ii.png

(ⅱ)
答え:④
解説
① 架空用光クロージャの防水性能としては、一般に、経済性などの観点から、JIS規格の保護等級IPX4を満たすタイプが適用され、光スプリッタを収納する場合は(正:地下用光クロージャには)、保護等級IPX7を満たすタイプが適用される。

② 架空光ファイバケーブルとユーザ宅への引込み用のドロップ光ファイバケーブルとの接続箇所に用いられる架空用光クロージャは、心線の取り回しを柔軟にするため、心線を収容する収納トレイを具備しないことによりクロージャ内の空間を確保している(正:収納トレイを具備しており、接続した光ファイバを余長を含め収納している)

③ 地下用光クロージャは機械的な組立て機構を持ち、かしめ構造(正:ねじ締め構造)により防水(正:浸水防止)性能が確保されており、架空用光クロージャには紫外線による劣化現象であるソルベントクラック(正:紫外線劣化)を生じにくい材料が用いられている。
④ 正しい

補足
・アクセス線路の構成(架空用クロージャと地下用クロージャの設置位置)
クロージャには、大きく分けて地下に設置する地下用光クロージャと、架線上に設置する架空用光クロージャの2つがある。また、地下用光クロージャには、高い収容性が求められるき線区間用と各ユーザ宅への配線するための配線用クロージャに分けられる。

kisen_haisen.png

「電子情報通信学会知識ベース 5群 通信・放送 2編 光アクセス線路・伝送技術 5-2 光ファイバケーブルの接続」(http://www.ieice-hbkb.org/files/05/05gun_02hen_05.pdf#page=20)に各クロージャに求められる機能が記載されている。

・地下用光クロージャ
地下光クロージャの主な機能は以下のとおりである.
・ケーブルを外被接続し,把持する機能
・接続した光ファイバを余長含めトレイに収納する機能
・光スプリッタを収納する機能
・収納した光ファイバに過度の曲げを与えない保護機能
・クロージャ内への浸水を防止する機能
・切り替えや故障切り分け時において多数収容されている心線を識別できる機能


架空用クロージャに求められる機能
架空光クロージャの主な機能は以下のとおりである.
・ケーブルを外被接続し,把持する機能
・接続した光ファイバを余長含めトレイに収納する機能
・光スプリッタを収納する機能
・収納した光ファイバに過度の曲げを与えない
・設置した架空環境において,風,雨,紫外線などの自然環境下において光ファイバに影響を与えない機能
・切り替えや故障切り分け時において多数収容されている心線を識別できる機能


・地下用光クロージャの浸水防止の構造について
クロージャのケーブル挿入部にポートアダプタと呼ばれる部品を採用し、ネジ締結によりシールゴム,シールカラー(水密性を担保する隙間を埋める材料)をしっかり固定することで水密性を確保している。
参考文献:
「電子情報通信学会知識ベース 5群 通信・放送 2編 光アクセス線路・伝送技術 1-2 地下系設備」(http://www.ieice-hbkb.org/files/05/05gun_02hen_01.pdf#page=6
「NTT:施工性および信頼性を向上させた新たな地下光クロージャの開発」(https://www.ntt.co.jp/journal/0912/files/jn200912061.pdf#page=3)

・保護等級(IPコード)について
電気器具の防塵・防水性能は、JIS規格のIPコードと呼ばれるコードにより、その性能が表されている。(参照:JIS C 0920:2003:電気機械器具の外郭による保護等級(IPコード)(https://kikakurui.com/c0/C0920-2003-01.html))
IPコードは、以下の様に構成されており、●と〇部分に防塵・防水性能を表す数字が入る。防塵、防水性能がない場合は、この部分に「X」が入る。
 IP●〇
 ●=第一特性数字:防塵に関する性能
 〇=第二特性数字:防水に関する性能

(例)
 IP44 =防塵・防水性能がそれぞれ4の特性
 IPX4 =防塵機能なし。防水機能は、4の特性

第二特性数字(防水に関する特性)については、以下の様に定義されている。
表記第二特性数字保護等級の要約保護等級の定義
IPX00無保護-
!PX11鉛直に落下する水滴に対して保護する。鉛直に落下する水滴によっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX2215 度以内で傾斜しても鉛直に落下する水滴に対して保護する。外郭が鉛直に対して両側に 15 度以内で傾斜したとき,鉛直に落下する水滴によっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX33散水 (spraying water) に対して保護する。鉛直から両側に 60 度までの角度で噴霧した水によっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX44水の飛まつ (splashing water) に対して保護する。あらゆる方向からの水の飛まつによっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX55噴流 (water jet) に対して保護する。あらゆる方向からのノズルによる噴流水によっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX66暴噴流 (powerfull jet) に対して保護する。あらゆる方向からのノズルによる強力なジェット噴流水によっても有害な影響を及ぼしてはならない。
IPX77水に浸しても影響がないように保護する。規定の圧力及び時間で外郭を一時的に水中に沈めたとき,有害な影響を生じる量の水の浸入があってはならない。
IPX88潜水状態での使用に対して保護する。関係者間で取り決めた数字7より厳しい条件下で外郭を継続的に水中に沈めたとき,有害な影響を生じる量の水の浸入があってはならない。


・(参考)かしめ構造
 2つの部材を繋ぐ際、プレス機などを使って金属をつぶして固定する方法を「かしめ」という。
・(参考)ソルベントクラック
 環境応力亀裂(ESC)と同様の現象。プラスチック材質が洗剤や化学薬品などが付着したり、浸されている環境下におかれると、通常よりも弱い応力で亀裂が生じてしまう現象。



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