スマートに。頑丈に。過酷な環境でのLAN構築

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お菓子を買うとき、Eメールを送信するとき、遊園地で乗り物に乗るときなど、私達は日常のほとんどの場面でネットワークに触れています。生活のあらゆる場面でイーサネットや手のひらサイズのワイヤレス端末が利用され、デジタル情報のボリュームが増えているため、これまで以上により多くの場所でネットワークの構築が必要とされています。

過去10年、産業用オートメーションへの情報伝達、システム制御、および企業内のLAN環境と工場環境の統合を目的として、製造環境が産業用イーサネットへの移行を迅速に進めてきたことを考えれば、より過酷な環境に耐えられるネットワークケーブル、パッチケーブル、コネクタへの需要が増えているのは当然のことと言えるでしょう。

しかし、産業現場ほど過酷ではないものの、オフィス環境以上の高耐久性が求められる環境ではどうでしょうか。このような環境でのネットワークの構築は、想像以上に当たり前になってきています。デジタル化が進むに従って、このような環境がいたるところで生まれています。そこでは様々なダメージや腐食に耐えることができ、コンポーネント交換の必要の無い耐久性と長期的な信頼性を備えたケーブルやパッチコード、コネクタが必要とされます。

標準規格を知る―MICEからNEMAへ

産業環境で用いられる標準規格は、工場の床や製造プラント、加工施設などに適用される一方で、上記のような、商業用か産業用かの区別がはっきりと定められていない中間環境で必要とされるケーブルの耐久性やコネクティビティの度合いを判断する際にも用いることができます。

国際規格であるISO/IEC 24702では、産業環境におけるイーサネットベースでのデータ通信の構築に用いられる平衡ツイストペアケーブルと光ファイバーケーブルについて導入案件毎の要件を定めており、また産業用地内におけるオペレーション環境に適したケーブルや接続性についても、導入における選択肢と要件を定めています。ISO/IEC 24702は、同種の標準規格であるアメリカのTIA-1005やヨーロッパのEN 50173-3と同様に、産業用ネットワークの構築において製品ごとに要求されるパラメータを分類するために、MICEを取り入れています。

MICEとは機械的強度・侵入(埃・液体)・環境・電磁環境への考慮の略で、環境条件の過酷度を3つのレベルで表しています。一般的なオフィス環境がレベル1、軽産業環境がレベル2、そして産業環境がレベル3となっています。たとえばM3I3C3E3のネットワークインフラストラクチャー環境では、最も負荷の高いレベルの振動、衝撃、衝突、曲げ伸ばしに耐えられるコンポーネントが求められます(表1参照)。

表1:MICEのパラメータ

MICEをガイドラインとして用いることで、環境条件の過酷度を判断し、商業環境、軽産業環境、そして産業環境のどちらに分類できるかを判断できますが、ある環境がどれか一つだけに分類されるということはあまりないでしょう。また、A地点からB地点へケーブルを敷設するような場合でも、その区間内で適用されるMICEの分類はケーブルの位置によって変化するでしょう。そのため、過酷な環境でケーブリングを行うためには、デザイナーは敷設環境について深く理解し、またMICEのそれぞれのパラメータがレベル1からレベル3のどれに分類されるのかよく理解しておくことが必要です。場合によっては振動や電磁波による干渉の測定など、環境測定の際に特別な機器が必要となることもあるでしょう。上記の標準規格では、ターゲット環境内にどのレベルが混在しているかを判断する目安として、MICEの評価表が掲載されています(表2参照)。

MICEのレベル評価を用いてコンポーネントの選定を行うには、個々のパラメータについて他の要素を考慮に入れずに、起こりうる最悪の状況や最も低いレベルのパラメータについて想定してみることです。たとえば、液体に晒されているある環境がM1I3C1E1の分類をされている場合、もしM3I3C3E3レベルの上位コンポーネントしか利用できないのであれば、たとえ他のパラメータがそこまでの高耐久性を必要としていなくても、このコンポーネントを導入する必要があるかもしれません

表2:MICEの分類

環境の過酷度を検討するもう一つの規格ベースの評価方法が、CENELEC(欧州電気技術標表2:MICEの分類準化委員会)が策定した保護等級(IP)です。IPコードと呼ばれることもあるこのコードは、IPの後ろに付された二桁の数字で構成されます。最初の数字が固形物(塵など)に対する保護レベルを表し、二つ目の数字が液体(水など)に対する保護レベルを表します。たとえば、表3に示されているように、IP22のレーティングは指程度の大きさの固形物と鉛直に滴る水滴に対して保護能力があることを表しています。

表3:IPコードによるレーティング

私たちの業界では、高耐久性が求められるコネクティビティの構築には塵と水の侵入を完全に防ぐIP66かIP67が一般的に多く使用されます。IPコードは水気や塵のある環境でどの程度の保護が必要かを判断する際には便利な指標ですが、一方で、耐熱性や動作可能な湿度範囲、また高レベルの静電気放電(ESD)や電波干渉(RFI)の影響下でのパフォーマンス維持能力などについて定めているMICEの各パラメータをないがしろにしてはいけません。

NEMA 4Xのエンクロージャは劣悪な環境下での防塵、防水、防食性を提供します。

表4:NEMAによるエンクロージャ評価コードと対応するIPコード

他にも、キャビネット、サーフェイスマウントボックス、フロアボックス、シーリングボックス、ジャンクションボックス、さらにネットワーク機器の収納器具といったエンクロージャについても考慮すべき標準規格があります。米国電機工業会(NEMA)で用いられているレーティングでは、エンクロージャを設置するのに適した様々な環境について定義されています。NEMAのエンクロージャ用レーティングでもIPコードと同様の評価コードが用いられています。表4では最も一般的なNEMAエンクロージャについて説明します。

キーコンポーネントの特定―ケーブルからコネクタま

耐久性の高いケーブルやコネクティビティを選択する際には、ツイストペアケーブルと光ファイバーケーブルの両方のソリューションを考慮する必要があるかもしれません。特に、光ファイバーケーブルは、商用データセンターや電気通信室を越えたワークエリアにより近い場所に広帯域幅を確保しなければならなかったり、長距離の配線を行わなければならないといった場合などが考えられます。

全てのMICEパラメータがツイストペアケーブルと光ファイバーケーブルの両方に影響するわけではありませんが(特に、光ファイバーは電磁波の干渉を受けない)、コネクティビティに対するIP66/IP67の評価は、機械的強度や環境、化学薬品に関するパラメータと同様に、どちらの種類のケーブルにも適用することができます。過酷な環境用に高い耐久性を備えたケーブルソリューションやコネクティビティソリューションは、一般的に以下のコンポーネントや特徴を備えていることが普通です。

 

多くの環境で、光ファイバーのアウトレットでも耐久性の高いコネクティビティの要求は高まっています。 

劣悪な環境におけるクリティカルなネットワークコネクションの保護には、ガスケットとダストキャップのついたステンレス加工のスチール製フェイスプレートを空きポートに用いるのが理想的です。

  • 耐薬品性と熱可塑性を備えた保護カバー ―プラグやアウトレットに使用される素材は、一般的な工業化学物質だけでなく、最も溶解力の強い薬品にも耐えられる最大限の保護能力を備えていなければなりません。

 

  • アウトレット用ダストキャップ―耐久性の高いダストキャップを用いることで、使用されていないアウトレットを保護し、また水の侵入を防ぐこともできます。

 

  • IP67認定のツイストペアケーブルや光ファイバーを用いたコネクティビティ―IP66/IP67の認定を受けた耐久性の高いアウトレットやモジュラーパッチコードは塵の侵入を防ぎ、湿気から守ります。

 

  • シールドツイストペアケーブルを用いたツイストペアケーブルの配線―F/UTPケーブルやS/FTPケーブルといったシールドツイストペアケーブルで配線を行うことで、EMIやRFIに対する耐性を更に高めることができます。

 

  • より丈夫なケーブルジャケット素材―ケーブルジャケットの素材に用いられるポリウレタンや熱可塑性のあるエラストマーは引張強度が高く、また低温柔軟性と低温脆性に優れているため、断裂、摩耗、薬品、湿気などへの耐性にも優れています。

 

  • IP44認定のフェイスプレート―リアシーリングガスケットのついたステンレス加工のスチール製フェイスプレートは、湿気とごみの侵入を防ぎます。

 

  • MEMA 4Xエンクロージャ―NEMAの認定を受けたエンクロージャとサーフェイスマウントボックスは、耐久性の高いアウトレットの成端点を保護します。

最適な製品の選定―球場から船内まで

デジタル情報、携帯端末、イーサネットなどの増加に伴い、消費者や従業員は生活や仕事をより快適に行うために、全ての場所でインターネットやデジタルアプリケーションと繋がることを望んでいます。その結果、今日の企業は以前であればネットワークや無線環境が必要とされていなかったであろう環境にもネットワークを拡大することが求められています。一般的な商業施設とは異なった環境でのネットワークアクセスが求められているため、企業は商用レベルでのコンポーネントだけではなく、より高い耐久性を持つケーブルやコネクティビティを提供する製造メーカーと提携しています。

ロサンゼルス・ドジャースの本拠地であり、メジャーリーグの全球場の中で3番目に古い築年数52年を誇るドジャースタジアムは1億5000万ドル規模の改修工事を行いました。最先端の顧客体験をファンに提供するために、ツイストペアケーブルと光ファイバーによる高性能の配線システムを新たに導入し、球場全域でのW iFi環境や、デジタルディスプレイ、IPベースのセキュリティ、チケット売り場、売店や店頭端末など、数多くの改善を施しました。

 

 

 

Dodger Stadium

また、改修工事の一環として、新たにレフト側とライト側のスタジアム入り口に広場がつくられました。売店はスタジアムのいたるところで利用できますが、その中で試合前と試合後のファンの注目を最も集めているのは、この広場に新しくオープンした Bullpen Overlook Bars、Think B lue Bar-B-Que、Tommy Lasorda’s Ita lian Trattoriaの三店舗です。 

ドジャースの情報技術担当副社長のラルフ・エスキベル氏は、LAN回線のコネクティビティを球場外の食品販売エリアでも最大限確保するために、シーモンと協力し最適な製品について検討しました。屋外での製品使用にあたり、環境要因による業務用コンポーネントへのダメージリスクを考慮し、シーモンのIP66/IP67認定のZ-MAX6Aシールドアウトレットとモジュラーコードが選択されました。

Z-MAXのコネクタは完全な防塵性と短期間の防水性を備え、また高い温度と広い湿度範囲に耐えられます。より強固な保護を確保するために、Z-MAXのコネクタは頑丈で、化学薬品に強く、産業レベルの熱可塑性を備え、特許を取得したクオーターターン型のバヨネット式の装着方法を採用しています。また、パフォーマンスとノイズ耐性をスタジアム全域で実現するために、シーモンのシールドF/UTPケーブルが選択されました。エスキベル氏は「将来、この規模の投資をいつまた行えるようになるかはわからない」と語った。「とても多くの技術を抱えているため、確実な保護を施す必要がある。」

IP66/IP67認定のZ-MAX 6Aシールドアウトレットとモジュラーコードが屋外の屋台と売店に敷設されました。

トライデント・シーフード社

シアトルに拠点を置く米国最大の水産食品会社トライデント・シーフード社は、漁船の運航と工場での加工食品の生産を行う垂直統合型企業です。工場ではTr ident、Lou isKemp、Rubenste in'sなど様々なブランドネームの下で鮮魚、冷凍、缶詰、燻製、インスタント食品などの生産を行っています。トライデント・シーフード社は3隻のトロール工船内へのネットワークの拡張を図り、高い耐久性を持つシーモンのコネクティビティに目を向けました。

全長276フィートのコディアック・エンタープライズ号をはじめとして、トライデント社は操舵室で用いられていた既存の通信環境の改善だけでなく、漁業のピーク時に長期間にわたって海上で生活を送る125名を超えるクルー全員に船内全域で利用できるW i-Fi環境を提供するために、船上のネットワークの完全なアップグレードを模索しました。乾ドックの短い期間を利用して、ネットワークインフラストラクチャーの包括的サービスインテグレーターであるCab ling & Technology Services社(CTS)がこの船の全ての配線インフラストラクチャーの総入れ替えを行いました。コンポーネントの故障を起こす海水に対する防食性と防水

CTSのサービスプロジェクトマネージャーであるジェーム性を実現するため、ここでも、船内全域にシーモンのズ・ガノン氏は「船上での配線作業は配線場所の狭さや海IP66/IP67認定のカテゴリ6 MAXアウトレットとモジュラ水の腐食など、様々な環境要因が影響するためとても難しーコードが導入されました。い仕事だ」と語っています。「Wi-Fiアクセスの実現と水「トライデント社は水に負けない製品を求めていて、シー産加工エリア内のパッケージソフトウェアとの接続のためモンはその要望に応えることのできる製品を持っていましに船内全域にコネクションを張らなくてはなりませんでした。」とガノン氏は語りました。「これまで多くのプロジたが、加工エリアは床から天井まで濡れていることがありェクトを通してシーモンの製品を使ってきましたが、高耐、また衛生処理の一環としてウォッシュダウンを行ってい久性を謳う製品を使ったことはありませんでした。2014年ました。」中に導入が完了する予定のアイランド・エンタープライズ号とシアトル・エンタープライズ号の二隻のトロール工船でもこの製品を採用しています。」

適切なパートナー選び―経験と製品知識

LAN環境を劣悪な環境へと拡大していく企業が増加していますが、商業環境でのネットワークデザインや構築の経験を持っている企業が、産業環境でのネットワークの構築やMICEパラメータの運用、また必要とされる製品の特徴について十分理解しているとは限りません。さらに、求められるコンポーネントや環境の苛酷さを判断する規格やパラメータは、常に単純な適用ができるとは限りません。

産業規格はそれぞれの環境に依存するコンポーネントを検討するために用いることができますが、中間環境が「軽産業環境」として定義されることもあります。軽産業環境という呼び方は、産業環境ではなく、商業環境の延長として過酷な環境にネットワークを拡張するような場合に誤解を招きやすくなります。したがって、このような環境での設計段階において「産業」規格の遵守が徹底されなかった結果として、不適切なコンポーネントが使用されたり、ネットワークの障害が起こります。

トライデント・シーフード社がシーモンのIP66/IP67認定のMAXアウトレットを導入したトロール船は、276フィートを誇るこのコディアック・エンタープライズ号だけではありません。

このような環境でのネットワークのデザインは経験がモノを言います。たとえば、産業環境や劣悪な環境でのネットワーク構築の経験があるデザイナーであれば、あるコンポーネントが10フィート以内の距離から誘導加熱を受ける場合、E3のレベルが要求されることを想像できる一方で、わずか数フィートしか離れていない距離でも、それが蛍光灯の熱放射であれば、E1のレベルで済むことが見抜けられるでしょう。

また、耐久性の高いケーブルやコネクティビティを選定する際にもう一つ考慮しなければならないことは、様々なパフォーマンスレベルを持つツイストペアケーブルや光ファイバーケーブルが存在するということです。耐久性の高い産業用コンポーネントを製造しているメーカーのほとんどが、ツイストペアケーブルについてはカテゴリ6あるいはカテゴリ5eを最上位モデルとするに留まっています。更に、光ファイバーのコネクティビティとケーブルについては、耐久性の高い最新の製品は少なく、選択肢が限られています。これには、多くの産業システムがカテゴリ6Aや光ファイバーを使用するほどの広帯域幅を必要としていないことに大きな原因があります。しかし、より多くのLAN環境が劣悪な環境へと拡張されていく中で、ネットワークデザイナーは企業内LANと同レベルの性能実現に腐心しています。通常のLAN環境で用いられているツイストペアケーブルや光ファイバーと同じコネクティビティを保ちながらも、更に高い耐久性を持ったツイストペアケーブルや光ファイバーを提供できるメーカーを選ぶことで、劣悪な環境でのネットワーク構築に妥協することなくパフォーマンスを実現できるでしょう。

経験の不足しているネットワークデザイナーが劣悪な環境におけるケーブルとコネクティビティのデザインを行う場合には、耐久性の高い最新のツイストペアケーブルや光ファイバーケーブル用のコンポーネントを扱っていて、標準規格や仕様について深い理解を持ち、また様々な環境要因を理解しそこから必要とされるケーブルやコネクティビティを判断できる経験を持っているメーカーと緊密な繋がりを持つことが賢明と言えるでしょう。

 

シーモン社について

1903年に創業したシーモン社は、世界トップクラスの企業にデータセンタ、通信室等のローカルエリアネットワークや 、インテリジェントビルディングシステムに不可欠な高品質で高性能な通信システム、ケーブリングソリューションとサービスを提供する実績を持ち、それらの専門性の高いコンポネンツを設計・製造するリーディングカンパニーです。米国コネチカット州に本社を持ち世界100カ国の主要都市にセールス、技術、ロジスティックの専門家を配し、カッパと光ファイバケーブリングシステム、キャビネットを含むラックシステム、ケーブルマネジメント、データセンタ電源コントロールシステムと冷却システムそしてインテリジェントインフラマネジメントソリューションと幅広く通信システムを提供しています。また、配線システムに関して400以上の特許を取得し 、シーモンラボでは研究開発と業界の規格や標準化の発展を重視し、絶え間なく投資を繰り返し長期的な視野で通信業を通して幅広く顧客と通信業界の発展に寄与しています。

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