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チャネル計画のベスト プラクティス

このドキュメントでは、802.11 ワイヤレス環境におけるチャネル計画のベスト プラクティスを紹介します。

AP は、ワイヤレス クライアントのパケット損失を最小限に抑え、ローミングの際に信号が最も強力な AP が選択されるように導入する必要があります。これを実現するには、隣接する AP のカバレッジ セルが一部重複するように配置する必要があります。AP のカバレッジが重複する場合、各 AP のチャネルが重複しないように設定する必要があります。このように設定することで、AP におけるチャネルの使用率の増大や相互の干渉を防止することができます。

Cisco Meraki ワイヤレス システムには、同一ネットワーク内で隣接する AP のチャネル設定と電力レベルを自動的に調整する 2 つの機能(自動チャネル選択機能と節電機能)が用意されています。これらを利用することで、強力なワイヤレス カバレッジを提供しつつ、チャネルの使用率の増大や干渉の発生を防止できます。ただし、特定の高密度環境においては、これらの機能は十分にアグレッシブであるとは言えないかもしれません。このような場合、ダッシュボード管理者はサイト サーベイで得られた RF の測定結果を利用して、チャネルおよび電源の選択を手動で行い、ワイヤレス ネットワークを微調整することができます。

重複しない異なるチャネルを使用することの目標は、チャネルの使用率および干渉による影響が生じないようにすることです。以下の 2 つのセクションで、これが重要な理由を説明します。

チャネルの使用率

同じチャネル上にあり、しかも相互の範囲内にある AP とワイヤレス クライアントは、イーサネット ハブと同じような単一のブロードキャスト ドメインを形成します。すべてのデバイスが互いの伝送を受信できるうえ、任意の 2 つのデバイスが同時に伝送する場合には、それらの無線信号が衝突して破壊され、データ破損や完全なフレーム損失が発生します。衝突の回数があまりにも多くなると、データが正常に伝送されなくなり、ワイヤレス ネットワークを使用できなくなります。802.11 のワイヤレス デバイスでは衝突を回避するために、ワイヤレス メディアへのアクセス時に、アプローチを伝える前にリッスンします。具体的には、デバイスが Clear Channel Assessment(CCA)を実行します。つまり、デバイスがフレームを送信しようとする前に、別のデバイスがチャネル上でアクティブに伝送を行っているかどうかを確認するためにリッスンします。デバイスは、別の伝送が行われていることを検出すると、ランダムなバックオフを短期間実行します。その後、伝送を再試行する前に、もう一度確認を行います。確認後、チャネルがクリアになると、デバイスはチャネルにアクセスしてデータを送信できるようになります。フレームを伝送する必要があるデバイスの台数がチャネル上で増えるにつれ、輻輳が発生して、デバイスが送信よりも受信に費やす時間が長くなることがあります。これにより、デバイスがデータを送信できるようになるまで待機しなければならない時間も長くなるため、伝送速度が低下します。

干渉

2 つのワイヤレス デバイスが同時に伝送を行うと、無線信号が衝突して破壊されます。同じチャネル上の 802.11 デバイスは、こうした衝突を回避するために CCA チェックを使用します。ただし、CCA チェックでは、チェック対象のチャネルと重複する周波数も含んでいる別のチャネルで行われている伝送を、検出できない場合があります。この場合、重複のある別々のチャネル上の 2 つの 802.11 デバイスが同時に伝送を行うと、衝突が起こり、データ破損やフレーム損失が発生する可能性があります。これは、あるデバイスの伝送が別のデバイスの伝送を妨害することから、干渉と呼ばれています。デバイスを干渉する回数が増えるにつれ、フレーム損失が発生する可能性も高くなります。802.11 標準規格では、信頼性の高い伝送メカニズムが使用されています。このメカニズムでは、送信された各データ フレームの ACK を受信者が返すことで、フレームが伝送中に紛失したり、破損したりしなかったことを確認します。送信者が ACK を受信しない場合、ACK を受信するまで同じフレームを再送する必要があります。再送を行うと、1 つのフレームを正常に送信するのに必要な時間が長くなるため、伝送速度が低下します。

802.11 RF スペクトラム

2.4 GHz

802.11 標準規格では、2.4 GHz の ISM(Industrial, Scientific, and Medical)帯域に 14 個の 20 MHz 幅のチャネルが定義されています。802.11b/g/n として指定されているワイヤレス デバイスは、この帯域内で動作することができます。各国/地域で使用できるチャネルは、それぞれの政府機関によって決定されています。米国では、チャネル 1 ~ 11 の使用が許可されています。このうち 1、6、11 の 3 つのチャネルは重複しません。しかし、ほとんどのチャネルが重複するため、高密度の 802.11 環境では 2.4 GHz が最善の選択肢になりません。次の図に、2.4 GHz のチャネル計画を示します。

2.4 GHz のチャネル計画

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「エンタープライズ モビリティ 4.1 設計ガイド:WLAN の無線周波数設計に関する考慮事項」、
シスコ提供

5 GHz

802.11 標準規格では、5 GHz スペクトラムに 23 個の 20 MHz 幅のチャネルが定義されています。各チャネルは 20 MHz 間隔で割り当てられ、3 つの Unlicensed National Information Infrastructure(UNII)帯域に分類されています。802.11a/n/ac として指定されているワイヤレス デバイスは、これらの帯域内で動作します。米国では、チャネル 36、40、44、48 が含まれる UNII-1(5.150 ~ 5.250 GHz)、およびチャネル 149、153、157、161 が含まれる UNII-3(5.725 ~ 5.825)の使用が許可されています。チャネル 52、56、60、64、100、104、108、112、116、120、124、128、132、136、140 が含まれる UNII-2(5.250 ~ 5.350 GHz および 5.470 ~ 5.725 GHz)は米国で使用が許可されていますが、レーダー システムと共有されています。このため、UNII-2 チャネル上で動作する AP は、DFS(Dynamic Frequency Selection)を使用して、レーダー信号による干渉が発生しないようにする必要があります。AP がレーダー信号を検出した場合は、ただちにそのチャネルの使用を中止し、新しいチャネルをランダムに選択する必要があります。5 GHz は重複しないチャネルが多いため、米国では、UNII-2 帯域を使用しない場合でも、高密度の環境には 5 GHz が非常に適していると言えます。次の図に、米国での 5 GHz のチャネル計画を示します。

米国の 5 GHz チャネル計画

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「サービス プロバイダー Wi-fi、ライセンス未付与 Wi-Fi 導入の課題」、
『ケーブル事業者のための実践ガイド』、
シスコ提供

 

注:802.11n デバイスはどちらの帯域でも動作でき、以前の 802.11 標準規格との後方互換性も備えています。

カバレッジ セルの重複

AP の導入では、カバレッジ セルを重複させる必要があります。こうすることで、AP のカバレッジ セル間でローミングする際、ワイヤレス クライアントがデッド ゾーンに入った場合に発生する可能性があるパケット損失を防止することができます。ただし、カバレッジ セルが重複する AP は、可能であれば、チャネルを同じにしないでしてください。チャネルを同じにすると、チャネルの使用率が高くなる可能性があります。次の図では、チャネルが異なる AP が、カバレッジが重複するように配置されています。

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『エンタープライズ モビリティ 4.1 設計ガイド』、
「WLAN の無線周波数設計に関する考慮事項」、
シスコ提供

 

以下は、ダッシュボードの [無線設定(Radio settings)] ページに表示される見取り図です。AP のチャネル選択と電力レベルは、2.4 GHz のサイト サーベイから得られた RF の測定結果に基づいて手動で設定されています。その結果、十分な重複域のあるワイヤレス カバレッジがフロア全体に広がり、シームレスなローミングが可能になっています。隣接する AP のチャネルが同じになっていないことに注目してください。

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隣接する AP の特定

ダッシュボード ネットワーク内で隣接する Cisco Meraki AP のうち、チャネル使用率の増大や干渉の原因になっている可能性がある AP を特定することができます。この情報はサイト サーベイの一部として使用できます。このような隣接 AP を特定したら、それに応じてチャネル選択と電力レベルを調整することができます。

ローカル ステータス ページ

各 AP のローカル ステータス ページにはメッシュ ネイバー テーブルがあります。このページでは、範囲内の他の Cisco Meraki AP がリアルタイムでレポートされます。また、隣接する AP のチャネルと RSSI がレポートされます。このテーブルにはエントリがないのが理想ですが、エントリがある場合は、レポートされた RSSI が <10 dB 未満である必要があります。

[RF スペクトラム(RF spectrum)] ページ

Cisco Meraki AP がスペクトラム解析専用の無線を使用している場合、干渉している AP のリストがダッシュボードに表示されます。このリストは、[モニタ(Monitor)] >[RF スペクトラム(RF spectrum)] にある AP の詳細ページに表示されます。リストには、範囲内で動作している AP の BSSID(AP のワイヤレス MAC)、電力レベル、チャネル、および SSID 名が表示されます。この情報を利用して、輻輳や干渉の潜在的な原因を特定することができます。

サイト サーベイ

導入チームにとってのベスト プラクティスは、ワイヤレス環境の導入前後にサイト サーベイ(パッシブおよびアクティブ)を実施することです。サイト サーベイは、プロフェッショナル レベルのツールキット(Ekahau や Fluke Networks(Air Magnet)製のツールキットなど)を使用して実施します。単一フロアの狭い場所に 2 ~ 3 台の AP を設置するといった小規模な導入ならともかく、高度なサイト サーベイツールを使用せずに、堅牢で信頼性の高いワイヤレス システムを計画して導入することはほぼ不可能です。チャネル計画に関連するサイト サーベイの目的は、チャネルの使用率の増大や干渉を発生させることなく、十分なカバレッジを確保することです。以下に、ネットワークを調査する際のその他の考慮事項をいくつか示します。

  • デュアルバンドのアクセス ポイント(2.4 GHz と 5 GHz の両方に対応)を導入する際に考慮する必要がある特性は、2.4 GHz と 5 GHz では異なることに注意することが重要です。2.4 GHz の信号は 5 GHz よりも遠くまで送信できます。透過性の点でも 2.4 GHz の方が優れています。このため、2.4 GHz のカバレッジ セルの半径は 5 GHz よりも大きくなります。このため、サイト サーベイで 2.4 GHz のカバレッジしか測定していない場合には、5 GHz のカバレッジ内にデッド ゾーンが生じる可能性があります。また、カバレッジ セルを均一にするために、各無線の電力設定を別々に設定しなければならない可能性もあります。
  • 環境によっては、1 つの AP に対して複数の SSID が有効になっていることがあります。一部の SSID では従来のビット レートが無効になっていることがあり、その場合、2.4 GHz のカバレッジ半径が小さくなります。あるいは、SSID で 5 GHz しか有効にすることができなくなります。サイト サーベイでは、拡張サービスによって各 SSID のカバレッジ セルを個別に測定し、十分なカバレッジが確保されているかどうかを判断する必要があります。
  • 高密度環境の場合は、サイト サーベイのデータに基づいて、2.4/5.4 GHz のチャネルおよび電力設定を手動で調整します。

関連リソース

ワイヤレス関連のベスト プラクティスの詳細については、以下の記事を参照してください。