石油化学プラント、製油所、石油・ガス施設、鉱山、タンクファーム、電力・エネルギーサイト、その他の危険な産業環境で使用される防爆電話は、通常、アナログまたはSIPインターフェースのいずれかで提供されます。外観上、両バージョンは同じ筐体、受話器、キーパッド、ケーブルグランド、取り付け構造を使用する場合がありますが、通信システムへの接続方法は大きく異なります。

アナログ防爆電話は、電話線対を介してPBX、PABX、またはFXSインターフェースに接続された従来の加入者端末として動作します。通話制御のほとんどは交換機で処理されます。SIP防爆電話はIPエンドポイントとして動作します。Ethernetに接続し、独自のネットワークパラメータを持ち、IP-PBXまたはSIPサーバーに登録します。

この違いは、電話機に入るケーブルだけでなく、現場ポイントへの給電方法、内線番号の割り当て方法、ネットワークの計画方法、新しいエンドポイントの追加方法、複数の生産エリアや遠隔地の管理方法にも影響を与えます。

産業プロジェクトにおいて、SIPは単にアナログの代替として扱うべきではありません。既存の配線、プラントのネットワークカバレッジ、利用可能な電源、プロジェクトの規模、将来の拡張、稼働エリアの変更コストなどが、どちらのインターフェースがより適切かに影響します。

1. 主要なアーキテクチャの違い

2つのアーキテクチャは、主に通信制御が現場電話と中央システムの間でどのように分割されるかが異なります。

アナログ電話はエンドポイントにおいて比較的シンプルです。内線番号、呼び出し音、通話ルーティング、およびほとんどの電話サービスはPBXまたはFXS機器によって処理されます。現場電話は、物理的なケーブル対とその回線を収容する加入者ポートに密接に関連付けられています。

SIP電話はエンドポイントにより多くの設定を保持します。ネットワークID、SIPアカウント、サーバー情報、コーデック設定、およびIPネットワーク上で動作するために必要なその他のパラメータを持ちます。PBXに戻る専用のアナログ音声回線を使用する代わりに、音声とシグナリングはプラントのIPインフラストラクチャを共有します。

SIPとアナログは通信インターフェースを指し、電話の防爆性能ではありません。SIPモデルは本質的にアナログモデルよりも危険区域に適しているわけではありません。防爆タイプ、機器グループ、温度クラス、環境保護、認証、および設置要件は、現場の状況に合わせる必要があります。

2. 通話制御と音声処理

オペレーターにとって、両方のバージョンは同じ基本的な操作（受話器を上げ、内線番号をダイヤルし、制御室と話し、切る）を提供するかもしれません。しかし、その受話器の背後にある通信プロセスはかなり異なります。

アナログ通話制御

アナログ電話は通常、PBX、電話交換機、またはアナログゲートウェイが提供するFXS加入者インターフェースに接続されます。FXS側は電話インターフェースを供給し、受話器がオフフックまたはオンフックになったときに回線の変化を検出します。

ダイヤルされた数字は同じ電話線対を介して送信され、交換機によって解釈されます。PBXは宛先を決定し、必要な呼び出し音を生成し、設定された通話許可を適用し、音声接続を確立します。

このロジックのほとんどは、フィールド端末ではなく機器室に残ります。電話自体は通常、IPアドレス、ユーザーアカウント、SIPパスワード、またはコーデック設定を必要としません。

したがって、物理的な加入者ループはアナログ設計の重要な部分です。長距離の産業用電話回路を設計する際には、ケーブル導体サイズ、ループ抵抗、接続品質、距離、FXSポートの特性、および選択された電話の要件をすべて考慮する必要があります。

SIP通話制御

SIP防爆電話は、電話機であると同時にIPネットワークエンドポイントです。接続されて電源が入ると、通常はIP-PBXまたはSIPサーバーに内線番号またはSIPアカウントを登録します。

SIPはセッションシグナリングを処理します。登録はエンドポイントが利用可能な場所をプラットフォームに伝え、通話確立はINVITEなどのSIPメッセージとそれに対応する応答を使用します。通話が確立されると、音声メディアは通常RTPを介して個別に伝送されます。

この分離によりSIPシステムはより柔軟になりますが、電話機とプラットフォームに互換性のある設定が必要になることも意味します。プロジェクトによっては、エンジニアはSIPサーバー、内線アカウント、認証方法、コーデックリスト、DTMF方式、登録動作、トランスポート設定を確認する必要があるかもしれません。

コーデックとDTMFに関する考慮事項

異なるメーカーのSIP機器が同じシステムを共有する場合、音声コーデックの選択が重要です。G.711は、広い互換性と簡素な音声処理のため、産業用LANで広く使用されていますが、帯域幅やプロジェクト要件に応じて他のコーデックが選択されることもあります。

最終的なコーデックは通話の両端でサポートされている必要があります。両方のデバイスがSIPをサポートしているという事実は、すべての音声設定が相互運用可能であることを自動的に意味するわけではありません。

DTMFはもう一つの小さなながら重要な詳細です。ホットラインアプリケーション、IVRシステム、アクセス制御、またはその他のサービスはキーパッドのトーンに依存する場合があります。機器によっては、DTMFはRFC 4733、SIP INFO、または他のサポートされる方法で処理される場合があります。これらのパラメータは通常、危険区域の評価の一部としてではなく、システム統合時に確認されます。

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3. 配線、距離、電源

大規模な産業サイトでは、フィールドインフラストラクチャがプロジェクトコストに与える影響は、アナログとSIP電話モデルの価格差よりも大きくなる可能性があります。電話ポイントは、プロセスユニット、ポンプ室、変電所、ワークショップ、タンクエリア、トンネル、遠隔操作棟に分散している場合があります。

アナログフィールド配線

アナログ電話は通常、銅製の電話線対を使用します。多くの既存の産業プラントには、電話配線盤、多心ケーブル、接続箱、地下ルート、および生産エリアにわたる予備ペアがすでにあります。

これらのケーブルルートが引き続き適切である場合、各場所に個別のEthernet接続を必要とせずに、固定電話ポイントにサービスを提供し続けることができます。これが、アナログ電話が既存工場（ブラウンフィールド）の産業プロジェクトで引き続き関連性を持つ理由の一つです。

長距離アナログ回線は依然としてエンジニアリングチェックが必要です。最大使用可能距離は単一の普遍的な値ではなく、導体サイズ、総ループ抵抗、FXSインターフェース、電話の電気的特性、中間接続、および機器メーカーが定義する要件に依存します。

SIPネットワークインフラストラクチャ

SIP端末はEthernetを使用するため、大規模なプラントでは通常、異なるフィールドトポロジが必要です。銅製Ethernetはローカル接続に使用され、ファイバーは建物、プロセスエリア、または遠隔通信キャビネット間のバックボーンリンクに頻繁に使用されます。

産業用スイッチは通信エンドポイントのグループの近くに設置され、SIP電話が中央PBX室に戻る個別の電話ペアを必要とする代わりに、サイトのより広いネットワークインフラストラクチャを共有できるようにします。

これにより、スイッチの配置、ファイバールート、ネットワークキャビネット、アップリンクの冗長性、およびバックアップ電源が電話システム設計の一部になります。したがって、SIP電話は、独立したフィールドデバイスとして指定するのではなく、産業用ネットワークと一緒に検討する必要があります。

電源アーキテクチャ

アナログシステムとSIPシステムは、電源の依存関係を異なる場所に配置することもできます。

電話機とPBXの設計によっては、アナログ加入者インターフェースが中央電源装置から必要な回線状態を供給する場合があります。PBXまたはFXSシステムがUPS電源でバックアップされている場合、すべてのエンドポイントの横に個別のネットワーク電源を設置しなくても、フィールド電話の可用性を維持できます。

SIPモデルは、製品に応じてPoE、DC、またはその他の承認された電源構成を使用する場合があります。PoEが使用される場合、Ethernetスイッチは電話機の電源経路の一部になります。そのため、重要なサイトでは、スイッチ、SIPサーバー、ゲートウェイ、およびその他のアクティブなネットワーク機器のバックアップ電源を検討する必要があります。

インターフェースタイプだけではシステムの可用性は決まりません。重要なのは、通信経路内のすべての必要なコンポーネントが適切なレベルの電源およびネットワーク回復力で設計されているかどうかです。

4. 設定とネットワーク設計

アナログシステムとSIPシステムは、異なる導入および管理作業負荷も生み出します。

従来のアナログシステムでは、エンジニアはPBXでほとんどの設定を行います。内線番号、通話許可、トランクアクセス、ダイヤルルール、その他の電話サービスは、加入者ポートと物理配線システムに関連付けられます。

フィールド端末自体は比較的シンプルなままです。これは、保守チームがすでに電話配線盤、銅ペア、従来の交換システムを扱っている設置において便利です。

SIP電話は、ネットワークと電話の両方の設定を必要とします。端末とプラットフォームに応じて、一般的な設定には以下が含まれる場合があります：

• 固定IPまたはDHCP；

• サブネットマスクとデフォルトゲートウェイ；

• 一次および二次SIPサーバーアドレス；

• SIP内線と認証情報；

• コーデックの優先順位；

• DTMF方式；

• VLAN設定；

• NTPまたは時刻同期；

• ダイヤルルール；

• ホットラインまたは自動応答設定；

• サポートされている場合のプロビジョニングパラメータ。

プロジェクトが数台のフィールド電話から数十または数百のエンドポイントに成長すると、設定の一貫性が重要になります。選択されたデバイスとプラットフォームでサポートされている場合、集中プロビジョニング、設定テンプレート、エンドポイントインベントリ、および制御されたファームウェア管理により、繰り返しの導入作業を削減できます。

VLANとQoS

産業用Ethernetが電話トラフィックのみを伝送することはめったにありません。CCTVストリーム、エンジニアリングワークステーション、ビジネスアプリケーション、アクセス制御、ワイヤレスインフラストラクチャ、およびその他のサービスが同じネットワークの一部を使用する場合があります。

専用の音声VLANにより、通信デバイスの管理が容易になり、無関係なトラフィックから分離できます。QoSポリシーは、共有リンクがより高い利用率になる可能性がある場合に、リアルタイム音声に適切な優先順位を与えることもできます。

例えば、複数のカメラストリームと大量のエンジニアリングデータ転送を伝送するプラントネットワークは、依然として十分な平均帯域幅を持つかもしれませんが、一時的な輻輳は通常のファイル転送よりもリアルタイム音声に顕著に影響を与える可能性があります。ネットワークセグメンテーションとトラフィックの優先順位付けは、変化するネットワーク負荷の下で電話のパフォーマンスを予測可能に保つのに役立ちます。

ネットワークセキュリティ

電話機がIPエンドポイントになると、サイトのネットワークセキュリティアーキテクチャの一部にもなります。

SIPアカウントは管理された認証情報を使用し、管理アクセスは必要なネットワークセグメントに制限され、製品が許可する場合は未使用のサービスを無効にする必要があります。音声ネットワークは、VLAN、ルーティングポリシー、ファイアウォール、またはアクセス制御ルールによって他のプラントサービスから分離される場合もあります。

ファームウェアと設定管理も機器のライフサイクルの一部となります。正確なセキュリティ機能は製品によって異なるため、安全な管理アクセス、アカウント制御、ファームウェアメンテナンス、ネットワークセグメンテーションなどの要件は、製品選択時にレビューする必要があります。

5. 拡張とマルチサイト利用

アナログとSIPの違いは、プラントが新しい建物、プロセスユニット、変電所、倉庫、または遠隔操作エリアを追加する場合に特に顕著になります。

追加のアナログ内線には、フィールドポイントとFXSインターフェースの間に利用可能なケーブルペアが必要です。当初の設計時に予備ペアと未使用の加入者ポートが確保されていた場合、拡張は簡単です。そうでない場合、新しい配線または追加のアナログインターフェース機器が必要になる場合があります。

SIPエンドポイントは、メイン通信室に戻る専用の音声ケーブルへの依存度が低くなります。新しい場所に産業用ネットワークと適切な電源がすでに存在する場合、拡張は主に利用可能なスイッチ接続、ネットワーク設定、およびSIPプラットフォーム上の容量に関係します。

マルチサイト通信

この違いは、通信が単一プラントを超えて拡張される場合により有用になります。

組織は、異なる場所に製油所、貯蔵ターミナル、コンプレッサーステーション、遠隔倉庫、および中央運用センターを運営する場合があります。これらのサイトがすでにプライベートIPネットワークで接続されている場合、SIP内線は、すべての場所の間に個別の物理電話回線を構築することなく、共通の番号計画および通信環境内で動作できます。

アナログフィールド電話も引き続き参加できます。それらの加入者回線はPBXまたはFXS機器でローカルに終端し、IPネットワークはそのポイントを超えてサイト間の通信を伝送します。

番号計画とエンドポイントの場所

SIPは、内線番号とその物理的な場所との関係も変更します。

多くのSIPシステムでは、内線はアカウントに関連付けられており、1つの物理的な加入者ペアに永久的に結び付けられているわけではありません。エンドポイントが別の許可されたネットワークロケーションに移動された場合、中央の銅配線を変更せずに同じ内線を維持できることがよくあります。

アナログシステムは通常、物理ポートとケーブルペアにより密接に関連付けられています。固定された産業用電話ポイントの場合、これは完全に許容できるかもしれませんが、SIPはワークショップ、一時的な運用センター、または遠隔地が時間とともに変化する場合に追加の柔軟性を提供します。

6. 既存プラントの近代化

産業用通信のアップグレードは、常に完全なフィールド交換を必要とするわけではありません。移行戦略を選択する前に、3つの質問を分離することが有用です。既存の電話機が引き続き適切か、フィールド配線がまだ使用可能か、既存のPBXが将来のシステム要件を満たしているか。

既存のアナログシステムの維持

PBX、電話配線、および防爆フィールド端末が引き続き運用要件を満たしている場合、通信プロトコルを変更するためだけにそれらを交換することにはほとんど利点がないかもしれません。

番号が安定しており拡張要件が限定されている固定ポイントは、このアプローチに適していることがよくあります。

フィールドを維持しながらコアをアップグレード

もう1つのオプションは、アナログフィールド電話を維持しながら、コア通信プラットフォームをIPに移行することです。

FXSゲートウェイは、標準アナログ電話に必要な加入者インターフェースを提供し、ネットワーク側で通話をSIPに変換します。これにより、すべてのフィールドエンドポイントをすぐに交換することなく、機器室がIP-PBXまたはSIPベースのプラットフォームを採用できるようになります。

このアプリケーションでは、FXSとFXOの区別が重要です。標準アナログ電話は通常、FXSポートに接続されます。このインターフェースは加入者側の電話サービスを提供するためです。FXOポートは、機器をアナログ交換機またはトランク回線に接続するなど、別の役割を目的としています。

既存工場（ブラウンフィールド）プロジェクトでは、このアプローチにより危険な生産エリアでの変更を減らすことができます。新しいケーブル設置、追加の接続箱、アクセス許可、および停止調整は、通信室内での変更よりもはるかに多くの作業を追加する可能性があるためです。

ハイブリッド移行

多くのプラントは、一度に再構築するのではなく、段階的に拡張されます。古いユニットはアナログ電話を引き続き使用し、新しい生産エリアは最初からSIP端末を備えている場合があります。

IP-PBXと適切なアナログゲートウェイを組み合わせることで、両方のエンドポイントタイプを同じ全体的な番号計画の下に置くことができます。その後、産業用ネットワークが拡張するにつれて新しいSIPポイントを導入でき、既存のアナログ端末は、機器の状態またはプロジェクト要件が交換を価値あるものにする場合にのみ交換されます。

この段階的モデルにより、通信アップグレードは、単一の大規模な切り替えを必要とする代わりに、計画されたプラント建設およびメンテナンスウィンドウに従うこともできます。

7. 適切なインターフェースの選択

プロジェクトチームが最初にインフラストラクチャを評価し、次に電話インターフェースを評価すると、実用的な選択は通常より明確になります。

グリーンフィールドプロジェクトでは、通信システムがファイバー、産業用Ethernet、ネットワークキャビネット、および集中IPサービスとともに設計される場合、SIPが好まれることがよくあります。ブラウンフィールドプロジェクトでは、既存のケーブルルート、停止ウィンドウ、設置済み機器、フィールド建設、および電源の可用性がプロジェクト全体のコストにより大きな影響を与える可能性があるため、異なる計算が必要です。

このため、選択は、いずれかの電話技術の購入価格や経年ではなく、完全な通信インフラストラクチャとライフサイクル要件に基づくべきです。

よくある質問（FAQ）

SIP防爆電話はインターネットアクセスを必要としますか？

いいえ。SIP電話は、プラントLAN、産業用Ethernetネットワーク、プライベートWAN、またはその他の隔離されたIP環境内で完全に動作できます。通信システムが使用するIP-PBXまたはSIPサーバーへのネットワークアクセスだけが必要です。

アナログ防爆電話はIP-PBXで使用できますか？

はい。FXSゲートウェイは電話に必要なアナログ加入者インターフェースを提供し、SIPを介して内線をIP-PBXに接続できます。これは、フィールド機器が引き続き使用可能であるが、コア通信プラットフォームが近代化されている場合の一般的なオプションです。

FXSゲートウェイとFXOゲートウェイの違いは何ですか？

FXSとFXOは、アナログ電話インターフェースの異なる側面にサービスを提供します。FXSポートは通常、標準アナログ電話に接続され、加入者側のサービスを提供します。FXOポートは通常、アナログ交換機または電話回線に接続されます。したがって、アナログ防爆電話は一般的にFXSインターフェースを必要とします。

すべてのSIP防爆電話がPoEをサポートしていますか？

いいえ。SIPは通信方式を定義し、電源方式を定義するものではありません。一部のモデルはPoEをサポートし、他のモデルはDCまたは別の承認された電源を使用します。必要な電源構成は、特定の端末とその認定された設置条件に照らして確認する必要があります。

SIPはアナログよりも防爆性が高いですか？

いいえ。通信インターフェースと防爆保護は別個の設計特性です。危険区域への適合性は、認定された保護概念、機器グループ、温度クラス、筐体、設置要件、および電話機に指定されたその他のパラメータに依存します。

SIPとアナログ防爆電話は同じ番号計画を共有できますか？

はい。IP-PBXはSIPエンドポイントを直接管理し、アナログ電話は互換性のあるFXSゲートウェイを介して接続できます。その後、両方とも同じ全体的な番号計画内で内線を使用できます。

既存のアナログ電話ケーブルをSIP電話に再利用できますか？

自動的にはできません。標準のSIP電話には適切なIPネットワーク接続が必要です。既存の配線を再利用できるかどうかは、ケーブルタイプ、トポロジ、距離、およびプロジェクト用に選択されたネットワーキング技術に依存します。既存のアナログ電話ペアが標準Ethernetをサポートしていると単純に想定すべきではありません。

アナログ防爆電話は時代遅れですか？

いいえ。アナログ電話は、信頼性の高い銅線電話インフラストラクチャ、固定フィールドポイント、および適切なPBXまたはFXS機器がすでに存在する場合に実用的です。多くの産業プロジェクトでは、より広範な通信アーキテクチャも変更を必要としない限り、機能しているアナログエンドポイントを交換してもほとんどメリットがありません。

SIPとアナログ防爆電話は、危険区域のフィールド通信をプラント全体の通信システムに接続する2つの異なる方法です。どちらのインターフェースもすべてのプロジェクトに自動的に適しているわけではありません。

Beckeは、SIPおよびアナログアプリケーション向けに防爆電話および関連する産業用通信機器を提供しています。したがって、SIP、アナログ、およびハイブリッド導入は、サイトですでに利用可能な通信インフラストラクチャに適合させることができます。