インターネット接続が切れる原因を調べた

最近よくインターネット接続が切れる。
数分経つと自然に回復するので放っといていたが、一日に何度も起きるようになって仕事に支障がでてきたので原因を調べた。

問題の切り分け

1. 端末(Mac, iPhone)の問題か?
iPhoneMacともにインターネット接続できない
=> 端末の問題ではない

2. 接続方式(無線LAN、有線LAN)の問題か?
Wi-Fiイーサネットともにインターネット接続できない
=> 接続方式の問題ではない

となるとルーターに問題がありそう。

無線モデム

私の家においてあるのはルーター機能付き無線モデムである。ルーター機能に加え、ケーブルテレビ回線を使ってインターネット接続するためにイーサネットとの変換を行っている。

インターネットや無線LAN(Wi-Fi)に接続できない | JCOMサポート
公式トラブルシューティングに書いてあるモデムの再起動、工場出荷時状態に戻すresetなどを行ったが解決しない。
もう諦めてJCOMに問い合わせて訪問対応してもらうか・・・と思ったが、まだできることがある。

192.168.0.1

192.168.0.1は多くのルーターのデフォルトIPアドレスになっていて、ブラウザでアクセスするとGUIルーターの設定ができる。
GUIでイベントログを見ることができた(MACアドレスは改変)。

時間 重要度 説明
Sat Nov 13 20:43:14 2021 Critical (3) DHCP FAILED - Discover sent, no offer received;CM-MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx;CMTS-MAC=yy:yy:yy:yy:yy:yy;CM-QOS=1.0;CM-VER=3.0;
Sat Nov 13 20:42:13 2021 Critical (3) No Ranging Response received - T3 time-out;CM-MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx;CMTS-MAC=yy:yy:yy:yy:yy:yy;CM-QOS=1.0;CM-VER=3.0;
Sat Nov 13 20:41:18 2021 Critical (3) Received Response to Broadcast Maintenance Request, But no Unicast Maintenance opportunities received - T4 time out;CM-MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx;CMTS-MAC=yy:yy:yy:yy:yy:yy;CM-QOS=1.1;CM-VER=3.0;
Sat Nov 13 20:40:45 2021 Critical (3) Started Unicast Maintenance Ranging - No Response received - T3 time-out;CM-MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx;CMTS-MAC=yy:yy:yy:yy:yy:yy;CM-QOS=1.1;CM-VER=3.0;

よくわからないがCriticalログが大量に出ている。

最終的にDHCPが失敗している*1ためにネットワーク接続ができていなさそう。
そしてDHCPに失敗している根本原因はMaintenance RangingやMaintenance opportunitiesなどに失敗していることのように見えるが、これは何なのか?

DOCSIS

ケーブルテレビ回線でデータ通信を行うための標準規格をDOCSISという。
DOCSISではインターネット(Wide Area Network)とケーブルモデムの間を取り持つ「CMTS(Cable Modem Termination System)」が存在している。

https://volpefirm.com/wp-content/uploads/2017/01/CM-SP-CMCIv3.0-I02-1407291.pdf


CMとCMTSは周期レンジング(Periodic Ranging)を行うことによって通信の安定を維持(maintenance)している。具体的には、送信パワー、送信タイミング、送信周波数などの調整をする。
CMTSはCMにレンジングの機会(Unicast Maintenance opportunities)を与える。一定時間が経過すると終了できるように、タイマー(T4)が設けられている。
CMはレンジングリクエスト(Unicast Maintenance Ranging Request)を送信するが、同様にタイマー(T3)やリトライカウンタ(RNG-REQ retries Retry Counter)が設けられている。
イベントログの「T3 timeout」「T4 timeout」などは、この周期レンジングに失敗していることを意味する。
詳しくは下のフローチャートを参照。

https://volpefirm.com/wp-content/uploads/2017/01/CM-SP-MULPIv3.0-I27-1505281.pdf

ということでインターネットとCMTSの間ではなくCMTSとCMの通信に問題があることがわかった。CMTSとCMの間を分解すると、

  • 「CMTS」と「家の壁のケーブル端子」を繋ぐケーブル回線
  • 「家の壁のケーブル端子」と「CM」を繋ぐ同軸ケーブル

なので、このどちらかに原因があるというところまで絞り込めた。
さらに調べ続けていたら決定的な記述を見つけた。

T3 ( Ranging Request Retries Exhausted )

Fixes:
1. Check for the loose or Bad cables. This is by far most neglected and most common fix
2. Remove extra splitters in house
3. Buy powered amplifier to boost your upstream power
4. Buy better coaxial cables
5. Call for a technician visit to inspect and fix cables outside and inside home (could be rain damage, fire damage, animal damage, construction damage, etc)
Cable Modem T3 and T4 Timeouts Error Messages and How to Fix them - Pick My Modem

T3 timeoutが出るケースはほとんどの場合同軸ケーブルの緩みが原因だとのこと。
同軸ケーブルを締め直したらエラーが出なくなり、解決した。*2

まとめ

知らないことでも調べて解決できると楽しい。

*1:一般的な「DHCP機能付きルーターがPCにIPアドレスを割り当て」ではなく、「ルーターの上流に設置されたDHCPサーバがルーターIPアドレスを割り当て」なので注意。

*2:引越してきた時に「このケーブルは絶対に触ったり抜き差しはしないでください」と言われたので勝手に締め直したりしなかった。