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メッシュ導入ガイド(CVD)

ネットワーク設計を決定する重要な要素は、Meraki 独自のメッシュ ネットワーク機能を使用する必要があるかどうかです。メッシュ ネットワークでは、複数のアクセス ポイントが単一のインターネット接続をワイヤレスで共有できます。Cisco Meraki メッシュ ネットワークの導入が成功するために理解しておくべき重要な用語やガイドラインがいくつかあります。主要コンポーネント、アルゴリズム、および使用可能なモニタリング ツールの概要については、Cisco Meraki メッシュに関するドキュメントが参考になります。


メッシュ ネットワーク コンポーネント

メッシュ ネットワークのアクセス ポイントは、ゲートウェイまたはリピータという 2 つのいずれかの状態を取ることができます。

ゲートウェイ

ゲートウェイ アクセス ポイントは、有線ネットワークに直接接続され、インターネットへのアップリンクをネットワークに追加します。ゲートウェイは、インターネット接続が失われると、近くのゲートウェイを探し、自動的にフェールオーバーしてリピータとして動作します。これにより、クライアントへのサービス提供を続行できます。

 

Meraki は、デバイスが DHCP 要求を送信するときに、ブート時にリピータであるかゲートウェイであるか判断します。有線ネットワーク上のデバイスから DHCP 応答を受信した場合、有効な LAN 接続があるものと仮定してゲートウェイ AP になります。ゲートウェイ AP が LAN ゲートウェイ/上流に位置するルータに到達できない場合、AP はリピータ モードにフェールオーバーします。

リピータ

リピータ アクセス ポイントは、有線ネットワークに直接接続されておらず、無線メッシュ リンクを利用してインターネットに到達します。リピータに電力が供給されていて、別のリピータまたはゲートウェイへの強力な(遮るもののないラインオブサイト)ワイヤレス接続がある場合は、メッシュ リンクを形成します。

リピータ AP にはスタティック IP アドレスを設定できません。スタティック IPアドレスを指定すると、デバイスはリピータではなくゲートウェイとして自動的に指定されます。

ゲートウェイとリピータの両方がワイヤレス クライアントに対応できます。メッシュ ネットワークには複数のゲートウェイを設定できます。リピータは、最も強力な接続を持つゲートウェイを自動的に選択します。

 

サイトの準備と計画

サイト調査

機器を設置する前に、無線サイトの調査を推奨します。サイト調査では、干渉、フレネル ゾーン、ロジスティックスなどの特性を明らかにします。適切なサイト調査には、メッシュ リンクの一時的なセットアップや、アンテナの計算が正確かどうかを判別する測定などが含まれます。穴を開けたり、ケーブルを設置したり、機器を取り付けたりする前に、それが正しい場所かどうかを確認します。

電源が準備できていないときは、無停電電源装置(UPS)を使用してメッシュ リンクに一時的に電源を入れることを推奨します。

 

設計プロセスでは、メッシュ設計内の各アクセス ポイントに適切な外部アンテナを選択することが重要です。Cisco Meraki が提供する外部アンテナ オプションは多数あります。ほとんどの場合、長距離にわたるバックホール接続には非常に狭いビーム幅のアンテナが適しています。アンテナのデータシートには、アンテナの Half Power Beam-Width(HPBW)およびゲインが定義されています。データシートの情報は、適用対象に最適なアンテナを特定するのに役立ちます。ただし、Cisco Meraki パートナーの支援を受けて、メッシュ ネットワークの RF 設計を確認することを常にお勧めします。

RF ライン オブ サイトの最大化

ワイヤレス信号は、何もない空間を最も効率よく通過します。そのため、オムニアンテナを搭載する AP は、ワイヤレス ユーザと必要な全カバレッジ エリアの両方に対するライン オブ サイトを最大化するように配置してください。"RF ライン オブ サイトは、RF が無線で伝播する方法に起因する「ビジュアル ライン オブ サイト」とは異なります。

フレネル ゾーン

フレネル ゾーンは、トランスミッタとレシーバの間の目に見えるライン オブ サイトを取り囲む虚楕円です。無線信号はフリー スペースを通って目的の場所に到達するため、フレネル ゾーンに障害物を検出して信号の質が低下することがあります。最高のパフォーマンスと範囲は、フレネル ゾーンに障害物がない場合に達成されます。フレネル ゾーン、フリー スペース ロス、アンテナ ゲイン、ケーブル損失、データ レート、リンク距離、トランスミッタ電源、レシーバ感度、およびその他の変動要因は、メッシュ リンクのスループットと到達距離を判別する役割を持ちます。機能リンクは、次の図に示すように、フレネル ゾーンの 60 ~ 70% が遮られていなければ構成できます。Cisco Meraki パートナーは、フレネル ゾーンの適切なクリアランスを決定するためにネットワーク設計の評価を支援できます。

 

天気

フリー スペース パスのロスとライン オブ サイトの他に、天候によってもメッシュ リンクの質は低下する場合があります。雨、雪、霧、多湿条件はライン オブ サイトに若干の障害となったり影響を与えたりし、メッシュ リンクにわずかに影響するような小さなロスをもたらします(レイン フェードやフェード マージンと呼ばれることもあります)。安定したメッシュ リンクを確立したのであれば、天候が問題になることはありませんが、リンクが開始できないほど弱い場合は、悪天候でパフォーマンスが低下したりリンクのロスが引き起こされたりします。

理想的にはライン オブ サイトが必要ですが、何も見えないような吹雪ではライン オブ サイトが認められません。また、嵐で雨や雪が問題になるかもしれない一方、その悪天候によって別の状況が引き起こされる可能性も多々あります。たとえば、アンテナはおそらくマスト パイプ上にあり、嵐がマスト パイプまたはアンテナ構造に吹き付けていて、その揺れによってリンクが行ったり来たりしたり、アンテナの上に氷や雪の大きな塊ができたりします。

典型的な導入モデル

ポイントツーポイント

ポイントツーポイント メッシュ シナリオでは、1 つのゲートウェイ アクセス ポイントが 1 つのリピータ アクセス ポイントへのアクセスを提供します。デフォルトでは、リピータ アクセス ポイントは同じ SSID をブロードキャストして、そのすべてをゲートウェイ アクセス ポイントとして提供します。「AP タグ付け」は、リピータ上の特定の SSID を無効にするために使用されることがあります。リピータは、クライアントにワイヤレス アクセス ポイントを提供しながら、イーサネット セグメントをゲートウェイ アクセス ポイントから拡張できます。イーサネット ブリッジングの詳細については後述します。

 

この導入シナリオが適切な適用例には次のようなものがあります。

  • メイン オフィスとリモートの一時オフィスの間のリンクをブリッジする
  • キャンパスのインフラストラクチャベースのワイヤレス ネットワークから運動場や駐車場のように重要度が低く到達するのが難しいエリアへとリーチを拡張する
  • セキュリティで保護されたネットワークをインダストリアル コアからミッション クリティカルでないまたは一時的なロードハウスやサテライト ビルディングへと拡張する

 

ポイント ツー マルチポイント/マルチポイント ツー マルチポイント

ポイント ツー マルチポイント シナリオでは、1 つまたは複数のゲートウェイが複数のリピータにサービスを提供します。すべてのゲートウェイおよびリピータが、同じ SSID をブロードキャストしてワイヤレス クライアントにサービスを提供する可能性があります。

 

このような導入シナリオが適切な適用例には次のものがあります。

  • 複数の一時ビルディングに対してバックホールを提供する
  • リモート ワイヤレス アクセス ポイントのクラスタに到達する
  • 広域に分散する低帯域幅のサブスクライバをカバーする

アクセス ポイントの機能

すべての Cisco Meraki MR アクセス ポイントは、追加の構成やライセンスなしでメッシュをサポートします。メッシュ導入を成功させるには、導入前の設計フェーズと設計後のテスト フェーズの両方を経ることです。

 

データシートに記載されている一般的な仕様とは別に、各アクセス ポイントには一意のメッシュ特性があります。アクセス ポイントの機能が希望の設計目標に一致することを確認するには、Cisco Meraki のシステム エンジニアが最適なリソースです。Cisco Meraki トライアル プログラムを利用すると、顧客は実際にコンセプト実証を実行して設計をテストできます。Cisco Meraki のシステム エンジニアと設計を話し合い、コンセプト実証のトライアルを手配するには、Cisco Meraki のアカウント担当者に問い合わせることをお勧めします。

最新のファームウェアに更新し、適切な構成を Meraki ダッシュボードからダウンロードするため、導入前にアクセス ポイントをステージングすることをお勧めします。導入後、メッシュ ネットワーク上でファームウェアや構成の更新が発生することがあります。

 

導入の考慮事項

メッシュ導入を成功させるために従うべきガイドラインがいくつかあります。

リピータ上のワイヤレス クライアント処理

VLAN およびその他の SSID 設定(ファイアウォールやトラフィック シェーピング設定など)は、リピータ アクセス ポイントによって提供される SSID 上で管理されます。

ゲートウェイ対リピータ比

一般に、全体的なネットワークのパフォーマンスと信頼性を最大限にするため、できるだけ多くのゲートウェイ アクセス ポイントを用意することが必要です。一般的なガイドラインとして、各ゲートウェイ アクセス ポイントには 2 つ以上のリピータ アクセス ポイントを接続しないように計画することをお勧めします。

最大メッシュ ホップ数 

メッシュ内のホップごとにスループットが低下します(~ 50% 削減)。ゲートウェイからクライアント デバイスへのメッシュ ホップが複数にならないようにメッシュ ネットワークを設計することをお勧めします。

マルチパス メッシュ 

複数のフェールオーバー パスが存在することを保証するために、各メッシュ アクセス ポイントには少なくとも 3 つの強いネイバー(メッシュ内でアクセス ポイントが認識できるその他のアクセス ポイント)があるようにすることをお勧めします。メッシュのマニュアルでは、Meraki ダッシュボードで使用可能なさまざまなモニタリング ツールの概要について説明しています(ネイバー テーブルの概要など)。

イーサネット ブリッジング

ゲートウェイ アクセス ポイントは、トランク ポートとトランク SSID をさまざまな VLAN に接続するように構成できます。リピータもさまざまな VLAN 上でトランクされた SSID を提供します。ただし、SSID と関連 VLAN は 1 つのみが、リピータ アクセス ポイントのイーサネット ポート上のメッシュ リンクで有線クライアントをブリッジするように構成できます。有線クライアントと Cisco Meraki アクセス ポイントが 1 つの MR リピータ インターフェイスに接続されている混在環境は、サポートされる導入構成ではありません。これは、Cisco Meraki アクセス ポイントがゲートウェイまたはリピータとして動作するタイミングを推定するために使用する自動検出メカニズムが原因です。

メッシュ有線アクセスは、リモート サイト上のルータとの従来のポイントツーポイント リンクのように扱うことができます。アクセス ポイントは、ブロードキャスト ドメインを分離するレイヤ 3 ルータでリピータに接続できます。この設計の詳細については、「ワイヤレス メッシュ リンクを使用した LAN の拡張」ドキュメント記事を参照してください。

有線クライアントは、ワイヤレス クライアントが従う認証要件と同じ要件に従いません。有線クライアントは PSK や RADIUS などの認証方法をバイパスし、SSID に関連付けられているかのようにネットワーク接続性を得ます。

 

ワイヤレス メッシュ データ レート

利用可能な RF スペクトラムを効果的に使用するにはワイヤレス データ レート選択が重要なメカニズムです。また、データ レートはクライアント デバイスのスループットにも影響を与えることがあり、スループットはベンダー デバイスを評価するために業界出版物で使用される重要なメトリックです。

Dynamic Rate Adaptation(DRA)には、パケット伝送のために最適なレートを推測するプロセスが含まれます。レートを正しく選択することが重要です。レートが高すぎると、パケット伝送が失敗し、通信障害が発生します。レートが低すぎると、使用可能なチャネル帯域幅が効率的に使用されず、ネットワークの輻輳やコラスプト リンクが発生する可能性があります。Cisco Meraki アクセス ポイントは、リンク メッシュを確立するときに、カスタマイズされた完全に自動の動的レート アダプテーション アルゴリズムを使用します。

周波数/無線の使用方法

Cisco Meraki アクセス ポイントの動作が許可されている任意のチャネルをメッシュに使用できます。特定のアクセス ポイント モデルにおけるチャネル可用性は、規制ドメインの制限および認定に従います。アクセス ポイントがあるバンドを別のバンドより優先することはありません。 メッシュのドキュメントでアルゴリズムのセクションを参照してください。ワイヤレス クライアントにサービスを提供しながら、Cisco Meraki アクセス ポイント上で両方の無線を同時に使用できます。リピータ モードのアクセス ポイントが手動でのチャネル設定を受け付けることはありません。手動でメッシュ チャネルを変更する方法の詳細については、このドキュメント記事を参照してください。

DFS の推奨事項

信頼性を高めるため、[ワイヤレス(Wireless)] > [構成(Configure)] > [無線設定(Radio settings)] ページの [DFSチャネルの除外(Exclude DFS channels)] オプションを使用して、DFS チャネルを回避することをお勧めします。DFS イベントにより、アクセス ポイントは影響を受けるチャネル上の通信をサイレント化し、一時的に別のチャネルへ移動します。DFS ドキュメント記事を参照してください。

 

メッシュ コンバージェンス時間

Cisco Meraki メッシュ アルゴリズムは、可変リンクを使用する固定アクセス ポイント向けに設計されています。このアルゴリズムでは、2.4 GHz および 5 GHz のデータ無線上で定期的にさまざまなサイズのディスカバリ フレームを送信して、メッシュ ネイバーを検出します。ネイバー探索およびゲートウェイ選択の詳細については、メッシュのドキュメント記事を参照してください。1 つのネイバーがゲートウェイとして選択されると、同じ稼働チャネル上で新しいルートが受動的に識別されます。メッシュ リンクの確立には数分かかることがあります。また、リンク メトリックの良好な新しいルートが使用可能になる可能性があり、すべてのデータ フローで使用されるとは限りません。

Cisco Meraki メッシュ アルゴリズムは、移動するアクセス ポイント向けに最適化されていません。