ワイヤレス : Cisco 4400 シリーズ ワイヤレス LAN コントローラ

WLC での 802.11n の設定

2013 年 8 月 21 日 - 機械翻訳について
その他のバージョン: PDFpdf | ライター翻訳版 (2009 年 6 月 16 日) | 英語版 (2008 年 11 月 26 日) | フィードバック


目次


概要

このドキュメントでは、802.11n のテクノロジーが動作する仕組みと、Wireless LAN Controller(WLC; ワイヤレス LAN コントローラ)での 802.11n の設定方法について説明しています。

前提条件

要件

次の項目に関する知識があることが推奨されます。

  • 基本動作用の WLC 設定方法

  • Lightweight Access Point Protocol(LWAPP; Lightweight アクセス ポイント プロトコル)

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、次のソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づくものです。

  • ソフトウェア バージョン 5.1.151.0 が稼働している WLC 4404

  • Cisco Aironet 1250 シリーズ Access Point(AP; アクセス ポイント)

  • Intel 無線クライアント カード アダプタ

このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されたものです。 このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、クリアな(デフォルト)設定で作業を開始しています。 ネットワークが稼働中の場合は、コマンドが及ぼす潜在的な影響を十分に理解しておく必要があります。

関連製品

このドキュメントは、次のバージョンのハードウェアとソフトウェアにも使用できます。

  • Cisco 2100 シリーズ WLC

  • Cisco Catalyst 6500 シリーズ/7600 シリーズ Wireless Services Module(WiSM)

  • Cisco Catalyst 3750 シリーズ Integrated WLC

  • Cisco WLC モジュール

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

802.11n の概要

ワイヤレス ネットワークは、企業や家庭内の環境に広く導入されています。 そして、ユーザのニーズを満たすために、新たなアプリケーションが開発されています。 これらのアプリケーションの多くは、帯域幅を強化したものです。 マルチメディア アプリケーションには、パフォーマンスを向上させるためにより大きな帯域幅が必要です。 802.11n では、600 Mbps のスループットを実現することで、これらの課題に対応しています。 また、既存の 802.11 a/b/g のテクノロジーよりも信頼性とカバー領域が優れています。 このドキュメントでは、802.11n が動作する仕組みと、WLC での 802.11n の設定方法について概要を説明しています。

802.11n は、2.4 GHz か 5 GHz のいずれかで動作します。 これらは既存の 802.11a や 802.11 b/g のテクノロジーとの相互運用性があります。 このセクションでは、802.11n の動作の仕組みについての概要を説明しています。 現在、802.11n は Cisco 1250 シリーズの AP および Cisco 1140 シリーズの AP でサポートされています。

802.11n で高いスループットが得られる仕組み

802.11n では、従来よりも高いデータ レートや広いカバー領域を得るために、さまざまな技術が導入されています。 このセクションでは、使用されている技術について詳しく説明しています。

MIMO: 既存の 802.11 a や 802.11 b/g のテクノロジーでは、データ ストリームの送信と受信は、通常は複数のアンテナのうちの 1 本だけを使用して行われます。 しかし、802.11n のデータ ストリームは、両方のアンテナを使用して送受信されます。 そのため、一定時間内に送受信されるビット数が増え、通常は屋内でのカバー領域において問題となるマルチパス信号も効率的に利用されます。 結果として、スループットが向上し、カバー領域も広くなります。 現在 Cisco 1。MCS 0-7 によってサポートされる 802.11n のデータ・ レートが単一空間的なストリーム(データビット)を使用して実現するデータ・ レートであることを表 1 は示します。 MCS 8 ~ 15 は、各アンテナに 1 つずつの、2 つの空間ストリームを使用して得られるデータ レートです。 8 ~ 15 ではデータ レートが倍になっていることに注目してください。 これらのデータ レート(0 ~ 15)については、このドキュメントでは MCS レートのスループットとして説明しています。

注:  1 将来の展開では、さらに高いデータ レートが計画されています。

チャネル ボンディング: 送信可能なデータの量は、データ転送に使用するチャネルの幅によっても変わります。 2 つ以上のチャネルを束ねれば(ボンディング)、より広い帯域幅をデータ転送に使用できるようになります。 2.4 GHz と 5 GHz の周波数帯域では、各チャネルには約 20 MHz の幅があります。 802.11n では 2 つの隣接チャネルで、それぞれ 20 MHz が束ねられて全体で 40 MHz の帯域幅が得られます。 これによってチャネル幅が広がり、より大量のデータを送信できるようになります。 Cisco では、2.4 GHz の周波数(802.11 b/g)ではチャネル ボンディングをサポートしていません。これは、オーバーラップしないチャネルとして 1、6、および 11 の 3 つしか使用できないためです。 しかし、5 GHz の周波数範囲にはオーバーラップしない隣接チャネルが現在 23 もあるため、チャネル ボンディングにはこちらの方が適しています。 チャネル ボンディングは、802.11a など、5 GHz だけでサポートされています。 表 2 では、チャネル ボンディングによって得られるデータ レートを示しています。

A-MPDU によるフレームの集約: 802.11 では、各フレームの送信後、次のフレームが送信されるまでの間に Interframe Spacing(IFS; インターフレーム スペーシング)と呼ばれるアイドル時間が見られます。 802.11n では、アプリケーション データの複数のパケットが 1 つのパケットに集約されます。 これを Aggregated - MAC Protocol Data Unit(A-MPDU; 集約 MAC プロトコル データ ユニット)と呼びます。 この機能によって、IFS の数が減り、データ転送に使用できる時間が増加します。 さらに、802.11n で動作しているクライアントからは、個々のパケットに対しての確認応答ではなく、パケットのブロックに対しての確認応答が送信されます。 これによって、フレームの確認応答に関係するオーバーヘッドが減り、全体のスループットが向上します。

タイマーの減少: 802.11n では、いくつかのタイマーが減らされたため、個々のフレーム転送間のアイドル時間が減少しています。

  1. Guard Interval(GI; ガード インターバル): 802.11 では、データはビット単位で転送されます。 次のビットを転送する前に、ある一定の時間間隔が取られます。 これをガード インターバルと呼びます。 GI により、ビット転送が互いに干渉しないようになっています。 エコーがこのインターバルの間に収まっていれば、データはガード インターバルの外側でのみ解釈されるため、受信側で実際のデータを安全にデコードする機能に影響は及びません。 このインターバルを短くすると、データ ビットが短いインターバルで送信されるようになるため、スループットが向上します。

    表 1 では、20 MHz のチャネル幅において、ガード インターバルによってどのようにデータ レートが変化するかを示しています。

    表 1

    変調および符号化方式(MCS)インデックス MCS データ レート 使用している変調方式 GI = 800 ns の場合のデータ レート GI = 400 ns の場合のデータ レート
    0 1 BPSK 6.5 7 2/9
    1 1 QPSK 13 14 4/9
    2 1 QPSK 19.5 21 2/3
    3 1 16-QAM 26 28 8/9
    4 1 16-QAM 39 43 1/3
    5 1 64-QAM 52 57 7/9
    6 1 64-QAM 58.5 65
    7 1 64-QAM 65 72 2/9
    8 2 BPSK 13 14 4/9
    9 ミリ秒 2 QPSK 26 28 8/9
    10 2 QPSK 39 42 4/3
    11 2 16-QAM 52 57 7/9
    12 2 16-QAM 78 86 2/3
    13 2 64-QAM 104 115 5/9
    14 2 64-QAM 117 130
    15 2 64-QAM 130 144 4/9

    表 2 では、40 MHz のチャネル幅において、ガード インターバルによってどのようにデータ レートが変化するかを示しています。

    注: MCS 8 ~ MCS 15 ではデータ レートが倍になっています。

    表 2

    変調および符号化方式(MCS)インデックス 空間ストリームの数 使用している変調方式 GI = 800 ns の場合のデータ レート GI = 400 ns の場合のデータ レート
    0 1 BPSK 13.5 15
    1 1 QPSK 27 30
    2 1 QPSK 40.5 45
    3 1 16-QAM 54 60
    4 1 16-QAM 81 90
    5 1 64-QAM 108 120
    6 1 64-QAM 121.5 135
    7 1 64-QAM 135 157.5
    8 2 BPSK 27 30
    9 ミリ秒 2 QPSK 54 60
    10 2 QPSK 81 90
    11 2 16-QAM 108 120
    12 2 16-QAM 162 180
    13 2 64-QAM 216 240
    14 2 64-QAM 243 270
    15 2 64-QAM 270 300

  2. IFS: 802.11 と比較して、802.11n では IFS が少なくなっています。

802.11n の展開のためのガイドライン

802.11n を展開する際には、次のガイドラインに従ってください。

  1. LWAPP パケットに対する QoS を活用して、802.11n の導入により負荷が高くなったことで AP がコントローラとのハートビートを失わないようにします。

  2. LAP にはローカルの電源、パワー インジェクタ、または 802.3af 対応のスイッチを使用して給電できます。 1140 シリーズの AP は、既存の 802.3af 標準を使用して完全に給電できるため、導入が容易です。 しかし、デュアル バンドの製品(802.11b/g/n と 802.11a/n の両方の無線を備えた AP)である 1250 シリーズの AP は、802.3af では完全に給電できず、それぞれのバンドで両方のトランスミッタを動作させるために 802.3at またはパワー インジェクタが必要です。 802.3af でサポートできるのは、無線を 1 つ(802.11b/g/n または 802.11a/n)備えた AP の両方のトランスミッタか、各バンド(802.11b/g/n と 802.11a/n)に 1 つのトランスミッタを備えた 802.11n のいずれかです。

    注: M8 から M15 のデータ レートはディセーブルになります。これは、正しく動作するためにバンド内の両方のトランスミッタが必要になるためです。

  3. 1250 シリーズの APscan では、各バンド(802.11b/g/n および 802.11a/n)で両方のトランスミッタを対象として、低い出力(11 dBm)で 802.11n に対応しています。

    1. Enhanced POE(16.8W)および CDP に対応した Cisco のスイッチが必要です。

    2. 出力は低くなるため、M0 から M15 のデータ レートは低下しますが、引き続きイネーブルのままです。

  4. 使用するのは、2.4 GHz の 20 MHz 802.11n モードだけです。 Cisco で 20 MHz と 40 MHz(チャネル ボンディング)両方の 802.11n モードをサポートしているのは、5 GHz でだけです。

  5. 5 GHz での 20 MHz(非チャネル ボンディング)(802.11 a/n)を使用するのは、次の場合だけです。

    1. 音声トラフィックで 802.11a を使用している。

    2. .11a と .11n の混合環境で 20 MHz の方が良好である。

  6. 5 GHz での 40 MHz(チャネル ボンディング)(802.11a/n)は、次の場合に使用します。

    1. トラフィックが広い帯域幅を使用する(ビデオ)。

    2. ほとんどのクライアントが 802.11n の場合に、40 MHz の方が良好である。

802.11n の設定

802.11n のための WLC の設定

このセクションでは、802.11n に対応している WLC で 5 GHz の周波数帯域を設定する方法について説明しています。 次の手順を実行します。

注: この手順は、2.4 GHz の周波数帯域の場合の設定と、802.11a が 802.11 b/g になる以外は同じです。

  1. 802.11a のネットワークで、802.11n のサポートをイネーブルにします。

    (Cisco Controller)>config 802.11a 11nsupport enable

    注: 802.11n のサポートをイネーブルにする前に、802.11a のネットワークをディセーブルにする必要があります。

  2. 802.11n は 802.11a と同じチャネルで動作します。 802.11n のクライアントとの互換性を良好にするためには、低いチャネル(UNII-1 帯域)にいることを推奨します。 ワイヤレス > 802.11a/n > WLC GUI の DCA の下でチャネル アロケーションで使用される DCA チャネル リスト メニューからの AP に関してはチャネルのリストをチェックして下さい。 このリストにチャネルを含めたり、リストからチャネルを削除したりするには、Select Channel リストを使用します。

    /image/gif/paws/108184/config-802.11n-wlc1.gif

  3. 個々の lightweight access point(LAP; Lightweight アクセス ポイント)に対して、手作業でチャネルを設定することもできます。 この方法は、802.11n のクライアントしか接続していない環境でのチャネルの制御に便利です。 また、トラブルシューティングが容易になります。 コマンド

    (Cisco Controller) >config 802.11a channel AP001b.d4e3.a81b 36
             
    !--- Sets 802.11a channel to 36 on AP AP001b.d4e3.a81b.
    
    
  4. 802.11a のチャネル ボンディングを使用すると、通常のスループットが 2 倍になります。 あるチャネルを周波数領域の次の隣接チャネルと結合させます。 チャネル ボンディングの例を次に示します。 ここでは、チャネル 36 が隣接チャネルと組み合わされて、40 MHz のチャネル幅を提供しています。

    (Cisco Controller)> config ap <AP Name>
            (Cisco Controller)> config 802.11a disable <Ap name>
            (Cisco Controller)> config 802.11a channel <Ap name> 36
             Set 802.11a channel to 36 on the specified AP.
            (Cisco Controller)> config 802.11a txpower <Ap name> 1
             Sets power on the AP.
            (Cisco Controller)> config 802.11a chan_width <Ap name>
    40
             Here you have an option of configuring channel width 
            (Cisco Controller)> config 802.11a enable <Ap name>
            (Cisco Controller)> config ap enable <Ap name>

    これがはたらいたかどうか確認するために、show ap 構成 802.11a <ap name> コマンドを使用して下さい。 このコマンドを実行すると、802.11a 特有のパラメータのリストが表示されます。 PHY OFDM パラメータの下にある Extension channel フィールドで、AP の Current operating channel にボンディングされたチャネルが表示されます。

  5. 次のコマンドを実行して、802.11n 特有の機能を設定します。

    (Cisco Controller) >config 802.11a 11nSupport a-mpdu tx priority <0-7/all> enable/disable
            (This enables the aggregation of frames(A-MPDU) for the traffic of priority levels 0-7) 
    
             (Cisco Controller) >config 802.11a 11nSupport mcs tx <0-15>
             (This configures the 802.11n rates at which data is transmitted between the access point and the client)

802.11n のためのクライアントの設定

クライアント カードの多くは、2.4 GHz で動作します。 チャネル ボンディングを使用するには、必ず 5 GHz がサポートされているクライアント カードを使用してください。

XP 機で 802.11n 対応の Intel 製カードを設定する方法について、次の手順で説明します。

  1. Start メニューをクリックします。 Settings に移動して、Control Panel を選択します。

  2. [Network Connections] アイコンをダブルクリックします。

  3. Intel Wireless Card を右クリックして、Properties をクリックします。

  4. [Advanced] タブをクリックします。

  5. Wireless Mode プロパティに対して Use the default value オプションを選択して、クライアントが 802.11a モードと 802.11 b/g モードのどちらか使用できる方で動作するようにします。

    config-802.11n-wlc2.gif

  6. ネットワークの構成が 802.11n のクライアントだけではない場合は、Mixed mode protection を使用して、802.11n クライアントが既存の 802.11a クライアントまたは 802.11 b/g クライアントと共存できるようにします。

    config-802.11n-wlc3.gif

  7. Channel Width を Auto モードにしてクライアントがチャネル幅について WLC とネゴシエートするようにするか、または 2.4 GHz の周波数帯域の場合は 20 MHz に設定します。

    /image/gif/paws/108184/config-802.11n-wlc4.gif

    注: Cisco でサポートしているのは、5 GHz の帯域では 40 MHz だけです。 チャネル幅のオプションを Auto に設定して、40 MHz のチャネル幅を使用します。 ただし、WLC で 40 MHz のチャネル幅がイネーブルになっていることを確認してください。

  8. Fat Channel Intolerant プロパティをディセーブルにして、40 MHz のチャネル ボンディングを許可します。

    config-802.11n-wlc5.gif

802.11n のスループットに影響を与える要素

802.11n のデバイスが、使用可能な最高のデータ レートで動作できない環境があります。 この理由としてはさまざまなものが考えられます。 802.11n のスループットに影響を与える要素を次に一覧します。

  1. 802.11n クライアントが 802.11a クライアントや 802.11 b/g クライアントと混在する環境で動作している場合、802.11n には 802.11a クライアントや 802.11 b/g クライアントと相互運用するための保護メカニズムが備わっています。 この機能によってオーバーヘッドが生じ、802.11n デバイスのスループットが低下します。 最大スループットは、存在するのが 802.11n クライアントだけである場合の Greenfield mode で得ることができます。

  2. チャネル幅、ガード インターバル、および Reduced IFS(RIFS)などの要素は、帯域幅に関して大きな役割を担っています。 表 1表 2 では、これらの要素が帯域幅に影響を与える程度を説明しています。

  3. 個々のフレームの確認応答ではなくブロック Ack を送信するクライアント機能。

  4. WLC で設定されている MCS インデックス。

  5. AP への近さ— AP エクスペリエンス データ・ レートに近い方のクライアント。 クライアントが AP から遠ざかるほど、信号強度が低下します。 結果として、データ レートは着実に低下していきます。

  6. RF 環境—環境のノイズおよび干渉の量。 ノイズと干渉が少ないほど、帯域幅は広くなります。

  7. 暗号化復号化—一般に暗号化はデータ暗号化/暗号化解除プロセスに関連するオーバーヘッドによるスループットを下げます。 しかし、AES などの高度暗号化規格においては、TKIP や WEP などの他の暗号化規格よりも高いスループットが得られます。

  8. 有線ネットワーク インフラストラクチャ—有線インフラストラクチャの帯域幅は無線クライアントに有線ネットワークに出入してトラフィックの速度を判別します。

  9. AP1250 を使用している場合、5-10% 倍力における H-REAP モードに AP を変更して下さい。

  10. AP1140 を使用している場合、AP をローカル モードで保存し、コントローラの TCP MSS を有効に して下さい。 構成 ap TCP 調節 ms をそれを有効に することを可能にします 1363 コマンドがすべて使用して下さい。

  11. 行った場合チャネル スループット ドロップを防ぐために RRM スキャンをディセーブルにして下さい。 これは 1-3% 機能強化をもたらすことができます。

  12. AP を確認するディセーブル RLDP はテストの間に不正なデバイスに接続するように試みません。

  13. データ平面が 4404 シリーズより優秀であるのでワイヤレス コントローラ 5508 を使用して下さい。

確認

WLC とクライアントの両方から、クライアントの接続状態、速度、モード、信号強度を確認できます。

  1. Intel 製のクライアントを使用している場合は、システム トレイ(デスクトップの右下隅)にある Wireless icon を右クリックすると、無線モードが表示されます。 次に Status をクリックして、帯域を確認します。 クライアントの動作速度を確認するには、Wireless icon を右クリックして、View Available Wireless Networks をクリックしてください。 SSID をクリックして、速度を確認します。次に例を示します。

    /image/gif/paws/108184/config-802.11n-wlc6.gif

  2. WLC の GUI で、Monitor をクリックします。 左側の Clients をクリックします。 現在 WLC に接続されているクライアントの一覧が表示されます。 次に、クライアントをクリックして、モード、速度、および接続製に関するその他の詳細事項を確認します。

    config-802.11n-wlc7.gif

トラブルシューティング

802.11n のデータ レートを実現できない

最も一般的な問題の 1 つが、802.11n の最大スループットを得られないということです。 次の点を確認します。

  1. 802.11n では、802.11n クライアントが使用する WLAN で AES 暗号化をイネーブルにする必要があります。 レイヤ 2 セキュリティとして NONE を指定している WLAN を使用できます。 しかし、レイヤ 2 セキュリティを設定するには、802.11n の場合は 11n のレートで動作するように WPA2 AES をイネーブルにする必要があります。

    config-802.11n-wlc8.gif

    注: レガシー型のクライアントを使用する場合は、相互運用性のために WPA TKIP をイネーブルにできます。

  2. AP に給電が正しく行われていることを確認してください。 AP への給電が足りないと、信号強度が低くなり、スループットが低下します。

  3. 802.11n のレートがイネーブルになっていることを確認してください。 MCS レートがイネーブルになっている必要があります(これはすべての MCS レートがイネーブルになっている状態を維持するために推奨されます)。

    /image/gif/paws/108184/config-802.11n-wlc9.gif

  4. 前述のように、AP に外部アンテナが 2 つ備わっていて、MCS 8 ~ 15 のデータ レートが使用できることを確認してください。

  5. 802.11n のレートが得られるように、WLAN のプロファイルで WMM が Allowed に設定されていることを確認してください。

クライアントが WLC に接続できない

802.11n ネットワークでの問題は、接続に関することでは 802.11 ネットワークで生じる問題と類似しています。 次の点を確認します。

  1. LAP がコントローラに接続されていて、すべての無線がアップ状態になっていることを確認します。 ワイヤレスの下でこれを > すべての AP チェックして下さい。

  2. 2.4 GHz と 5 GHz の両方の帯域で動作できるように、WLAN がイネーブルになっていて、Radio Policy の下で All と設定されていることを確認します。

    /image/gif/paws/108184/config-802.11n-wlc10.gif

接続に関する問題のトラブルシューティング方法についての詳細は、『Cisco Unified Wireless Network でのクライアントの問題のトラブルシューティング』を参照してください。

関連するシスコ サポート コミュニティ ディスカッション

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Document ID: 108184