今回は社内の無線LANが遅い原因とその対策について紹介していこうと思います。
社内LANを無線化するメリット・デメリット
まずは社内LANの無線化に関する一般的な知識を共有していきましょう。
社内LANの無線化とは
通常、社内のオフィスのLANはHUB(ハブ)と呼ばれるLANケーブルを分岐する機械とLANケーブルを使って構築され、パソコンやプリンターなどの端末のLANポートにLANケーブルを刺してネットワークに接続しています。これを有線LANと呼びます。
その有線LANに対して、物理的なLANケーブルを使わずに、無線を使ってネットワークに繋げる仕組みを無線LANと呼びます。またWi-Fi(わいふぁい)という名称もよく使われますが、Wi-Fiとは無線LANの電波の名称の呼び名であり(更に正確に言えば商標)、厳密には異なる言葉ですが、無線LANとほぼ同じ意味として使われることも多いです。
尚、無線LANでネットワークに繋げるためには、パソコンなどの端末側では無線を受信出来る部品が内蔵されている必要があり、無線LANルーターやアクセスポイントと呼ばれるような無線LAN用のネットワーク機器が必要になります。
無線LANのメリット
- LANケーブルを端末に刺さなくてもネットワークに接続できる。
- 端末をネットワークに接続したまま物理的な移動が出来る。
- HUBの空きポート数の用な物理的な接続台数の制約を受けない。
- 部屋のレイアウトによる制約を受けない。
- LANケーブルを這わせたり整理する必要がない。
これだけ見ると良いことばかりに見えますね。
まぁ実際に便利です。我が家でも日常的に使用する端末は全て無線LANでネットワークに接続させています。またタブレットを業務で使用される企業においては無線LANは必須と言えます。
さて、次はデメリットも見ていきましょう。
無線LANのデメリット
- 電波干渉により通信が不安定になる場合がある。
- 無線LANルーターやアクセスポイントと端末との距離や遮蔽物によって通信が不安定になる場合がある。
- 電波が放射線状に広がる為、設置場所によっては屋外へも電波が届き、無線の傍受や自ネットワークへの不正アクセスのリスクがある。
- 有線LANと違いネットワーク構成が目に見えない為、障害時の対応が困難。
- セキュリティの確保や業務レベルでの無線ネットワークを構築する場合は無線LANの専門的な知識が不可欠。
- 有線LANと比較すると確実に通信速度が遅い。
主だったデメリットは以上です。要は有線LANより安定性に欠けて、セキュリティにもかなり考慮する必要があり、使いこなすには専門的な知識が求められるということです。
無線LANが遅くなる原因と対策
さてここからが今回の本題です。無線LANを使用したネットワークで、通信速度が遅くなる原因は色々あります。
無線LANを技術仕様等も踏まえて、原因の解説とその対応策を紹介していきます。
ケース１ 同時接続台数増加による速度
これはITエンジニアでもネットワーク系の技術者で無い限りあまりちゃんと理解されていないと思われますが、無線LANの仕様として、一つの無線LANルーターやアクセスポイントにぶら下がる端末が増えれば増えるほど、通信は遅くなります。
その理由は「無線LANは半二重通信だから」です。
因みに有線LANでは通常は全二重通信です。この通信方法の違いとしては以下です。
| 通信方法 | 対象LAN | 同時通信 | コリジョン対策 |
|---|---|---|---|
| 半二重 | 無線LAN | 不可 | 待機 |
| 全二重 | 有線LAN | 可能 | 不要 |
ポイントはコリジョンに対する対策にあります。そもそも「コリジョン」とは何かと言うと、LANケーブルや無線で受け渡ししているデータを細かく分割したものを「パケット」と呼び、そのパケット同士が衝突する現象を言います。
全二重通信が出来る有線LANのLANケーブル内部には、データ送信用(上り)とデータ受信用(下り)で物理的に二本の銅線が入っているイメージです。
データは共に一方通行の銅線を通っていくので、そもそもぶつからないということです。
かたや無線LANはどうかというと、半二重通信なので、データの送信と受信を同時に行うことはできません。具体的な仕組みとしては、無線LANでは通信を開始する際に、対象の無線で現在通信中の端末が居ないかを確認して、通信の端末が居なければ通信を開始します。また、通信中の端末が居れば、通信が終わるまで待ちます。
あと、この「通信」ですが、送信と受信はそれぞれ別の通信として扱い、送信と受信の通信を同時に行うことはできません。
上記の仕組みは無線LANでのデータ衝突、電波干渉を発生させない為に行われている最も根幹の仕組みですが、この仕組みでは、電波を発しているアクセスポイントがクライアントの端末のどれか１台と通信している場合、他のクライアント端末は現在通信中の端末の通信が終わるまで待たされることになります。※CSMA/CAという仕組みです。
ただ、実際には通信開始待ちの端末は、延々と待たされる訳ではなく、非常に短い間隔で通信を許可するクライアント端末をアクセスポイント側で切り替えて、複数居る無線LANのクライアント端末があたかも同時に通信しているように見せています。ただ、実際にアクセスポイントと通信をしている端末は1台だけ。
よって、アクセスポイントや無線LANルーターに接続するクライアント端末が増えれば増えるほど、通信開始待ちの時間は増えていくため、通信は遅くなる。
と言えます。
ケース１の対策：アクセスポイントを増やそう
アクセスポイントとそのアクセスポイントに接続しているクライアント端末は、クライアント端末が何台居ようが、通信出来る台数は1台だけということであれば、「アクセスポイントを増やして、アクセスポイント1台あたりのクライアント端末の台数を減らしてあげればよい」ということになります。
1台のアクセスポイントにつき、何台のクライアント端末と接続させるのかが適切かについては、アクセスポイントの性能や通信時に発生するデータ量など様々な要因で決まる為、一概に何台が適切かは言えませんが、昔は通信速度に問題はなく、最近はやたら通信が遅かったり不安定な状態になることが増えたと感じ、且つ以前よりクライアントの端末台数が増えているということであれば、アクセスポイントを増やしてみることをお勧めします。その際には、追加したアクセスポイントにも同じSSIDを設定し、無線の規格も合わせておくことで、クライアント端末は無線LANに接続しようとした際に、電波感度の良いアクセスポイント側接続してくれるようになり、クライアント側での設定変更も不要になります。
ケース２ 電波干渉での速度遅延
無線LANにおける電波干渉は比較的よく知れ渡っているため、そういった事象に起因して無線が不安定になることがあると知っている人も多いかと思いますが、具体的にどのような干渉が発生するかなどの詳細はよく理解出来ていない人もいるかと思うので、改めておさらいをしてみましょう。
まず、現在の無線LANにおける使用可能な周波数は2種類あります。
■無線LANの周波数種類
- 2.4GHz
- 5GHz
無線LANは古くから2.4GHz帯を使用していましたが、後から5GHz帯も使用可能となりました。2.4GHz帯は無線LANだけではなく、Bluetoothでも使用していたり、電子レンジやコードレスフォンなども2.4GHz帯を使用します。
5GHz帯はほぼ無線LANのみで使用しております。
2.4GHzの様な同じ周波数を使用している電子機器が無線LAN以外にも存在する場合は、それらの機器が発する電波が無線LANの電波に「干渉」することになります。
5GHz帯については、使用している電子機器は無線LANがほとんどな為、無線LAN以外の機器から同じ周波数の電波が発せられ、無線LANの電波に対して「干渉」することはほとんど無いと言えます。
■無線LANのチャンネル
無線LANでは、2.4GHzの周波数と5GHzの周波数のそれぞれに、「チャンネル」という概念が存在し、無線LANルーターやアクセスポイントの設定において、自機器はどの周波数を使用し、どのチャンネルを使用して電波を発するのかを決めます。
このチャンネルとは、同一周波数を使用する無線LANの電波において、その周波数のなかで更に細かく範囲指定をし、その範囲ごとに固有のチャンネル番号が定義されています。アクセスポイントや無線LANルーターで無線の設定をする際には、どのチャンネルを指定して電波を出すかを設定画面で指定します。2.4GHzでは13個のチャンネル、5GHzでは19個のチャンネルが有ります。
このチャンネル番号が同じということは完全に同じ周波数を使用していることになる為、自アクセスポイントと他アクセスポイントの無線を区別出来なくなり、電波干渉が発生し、通信は不安定になります。あと、2.4GHz帯を指定した無線LANの場合は、周辺で飛び交っている電波のチャンネルが同じ番号だけではなく、近い番号でも干渉が発生します。具体的には周辺で飛んでいる電波のチャンネル番号から二つ以上ずらした番号を設定することが推奨されます。この「二つ以上」の意味ですが、例えば自ネットワークとは全く関わりのない無線LANの電波が比較的強い電波感度で飛んできている場合、その電波がチャンネル５を使っていた場合、自ネットワークで設定すべきチャンネルは１～３または７～１３です。
このチャンネルをずらすルールですが、5GHz帯については、同じチャンネル番号さえ使わなければ近いチャンネル番号でも電波干渉は発生しないように設計されています。
以上のように、無線LANの電波は大きく分けて2.4GHzと5GHzの二種類が有り、2.4GHzについては、様々な要因で電波干渉を発生させる可能性があります。
ケース２の対策：可能な限り2.4GHz帯の使用を停止し、5GHzのみで運用しよう
5GHz帯のみを使用する限り、電波干渉を受ける可能性はだいぶ低くなります。よって、もし2.4GHz帯のみ、または2.4GHzと5GHzの混合環境で無線LANを構築している場合は、2.4GHzでの使用を停止することで通信はかなり安定し、その結果速度遅延も減少するかと思います。
ただ、5GHz帯は2.4GHz帯よりも新しい周波数帯です。その為、昔の機器ですと2.4GHzしか対応していない機器も有り、そういった機器も無線LANのネットワークに接続する必要がある場合は対応が難しいかも知れません。
後、実は障害物を介した環境での通信で言えば、5GHzよりも2.4GHzの方がくまなく電波が届きます。2.4GHzは障害物で遮られた場合に、5GHzよりも電波がより良く回り込んでくれる為、障害物の影響を受けにくいのです。よって、上記の対策を参考に5GHzだけの環境に置き換えたら、逆に端末側の電波感度が下がり通信が遅くなったというケースも無くはありません。
よって、当対策をとる場合は、事前に十分検証してから実施することを推奨致します。
今回は二つのケースに対して紹介しました。また気が向いたら別のケースについても紹介していこうかと思います。
ではでは、皆様ごきげんよう。
以下の記事も無線LANの設計、構築、運用で必ず知っておいて頂いた方が良い知識です。ご一読ください。