無線LANネットワークのトラブルを少なく！提案・基本設計時に考慮すべきこと！

本記事では私の実体験に基づき、法人向けアクセスポイントにおける無線設計に関する注意点をご紹介させて頂きます。

無線の問題点

まず最初によくある「法人向けの無線の問題」を見てみたいと思います。

無線を使った事がある方であれば、1つ以上はご経験ないでしょうか？
無線のトラブルの原因は色々考えられます。

上記はあくまで一例です。
他にも無線のトラブルには様々な原因が考えられるのが、無線の難しいところですね・・・・


ただ、「設計」という観点では、ネットワークエンジニア側で考慮できる点です。
それでは、次章からネットワークエンジニアが提案、設計時に考慮しておいた方がいいポイントをご紹介いたします。

無線の提案・設計・構築時に考慮すべきこと

では最初に「無線の提案・設計・構築時に考慮すべきこと」をご紹介いたします。

それでは、1つずつご紹介いたします！

無線LAN設計① 無線機器の構成

1つ目は「お客様の要望を把握」です。

お客様の要望をしっかりと把握していないと、機種選定や無線設計を正確に行うことができません。
最低限以下の項目を予めヒアリングするようにしましょう！

また、可能であれば事前に現地でのサイトサーベイ(電波調査)を実施しておいた方がいいです。
無線LANを導入する場所(障害物や外来波など)を調査し、アクセスポイントの設置場所・数を検討しましょう。

無線LAN設計② 無線機器の選定

2つ目は「無線機器の選定」です。


具体的には無線機器である「無線Lanコントローラー」と「アクセスポイント」を選定する際、一般的に何に気をつけるべきかご紹介いたします。
機器は一度購入してしまうと、後戻りができないので、お客様のご要望に応じた機能・スペックを持った機器を選定しましょう！

対応している無線LAN規格(IEEE802.11)

現在、無線LAN規格は複数ございます。
これから購入される方はWi-Fi6(IEEE 802.11ax)対応のアクセスポイントがいいと思います。

Wi-Fi6(IEEE 802.11ax)とは

Wi-Fi6では従来の規格と比較すると、OFDMAやMU-MIMO技術の多重アクセス技術による複数端末の同時通信が可能になり、無線LANの品質が向上させることが可能です。


このようにWi-Fi6は以前の規格よりも安定・高速な無線LANネットワーク環境を構築できます。

Wi-Fi6E(802.11ax)とは

または、将来を見越してWi-Fi6(802.11ax)に対応しているアクセスポイントを検討されるといいと思います。
今まではWi-Fiで利用できる周波数帯は2.4Ghz帯と5Ghz帯の２種類でした。


Wi-Fi6E対応のアクセスポイントでは、6GHzも使うことができます。
6GHz帯は電子レンジなどの家電やBluetooth機器、航空/気象レーダーなどの電波干渉が発生しない為、高速・安定した無線LAN通信が可能になります。

アンテナの数・種類

アクセスポイントを選定する際は「アンテナの数・種類」を確認する必要がございます。

アンテナの数(4×4:4 など)

アンテナの数は各メーカの製品仕様書を確認して頂ければと思います。
製品仕様書には、4×4:4や2×2:2など書かれている事が多いです。


アンテナの数が多い程、高速通信が可能になりますが、高価になります。

アンテナの種類(無指向性・指向性など)

アンテナには無指向性・指向性など、複数種類がございます。
オムニアンテナやパッチアンテナなどが有名ですね！


アンテナ種別により、電波の飛び方が変わります。
アクセスポイントの設置場所(天井設置、壁設置など)を踏まえて、選定する必要がございます。

その他 無線機器の選定ポイント

無線機器選定時のポイントは、他にも複数ございます。
代表的なことを一覧でまとめました。


お客様の要件を踏まえて、必要な機能を搭載しているアクセスポイント・無線Lanコントローラーを選定するようにしましょう。


また、RRMやDFSのような機能はどのメーカでも搭載していると思います。
しかし、メーカによって仕様・動作が異なる事がありますので、購入前にしっかりと把握しておきましょう！

無線LAN設計③ アクセスポイントの配置

3つ目は「アクセスポイントの配置」です。


無線LANの品質を安定させるには「アクセスポイントの配置」が非常に重要です。

アクセスポイントの設置場所

大前提として電波が届きやすい場所にアクセスポイントを設置することが重要です。

主な考慮事項は以下の通りです。

アクセスポイント同士の間隔・幅・距離

アクセスポイントを設置する際、アクセスポイント同士の間隔も非常に重要です。

一般的にアクセスポイント同士の間隔は「10m〜15m程度」が1つの目安です。
上記はあくまで一般論です。

アクセスポイント同士の間隔を決める際、主な考慮事項は以下の通りです。

無線LAN設計④ 無線設計

4つ目は「無線設計」です。


当然のことながら、安定した無線LAN環境を提供するには、無線設計は重要です。
本記事では代表的な設計時の考慮事項をご紹介いたします。

電波調査 (サイトサーベイ)

無線LANを導入する際は「サイトサーベイ」を実施しましょう。
サイトサーベイを実施する事により、お客様環境での電波特性(外来波など)や棚や壁、ガラスなどの障害物を考慮した無線LAN設計を行う事ができます。
サイトサーベイツールはいろんな種類がありますが、Ekahauが有名かと思います。

一般的にはサイトサーベイは「アクセスポイント導入前」と「アクセスポイント導入後」の2回、実施しておいた方が安心です。

上記はあくまで一例ですが、安定した無線LAN環境を提供するには、サイトサーベイはかなり重要です。
無線は目に見えないので、サイトサーベイツールで可視化し「設計通りに電波が届いているのか？」把握しておきましょう！

電波受信強度(RSSI)と電波品質(SNR)の目安

電波の品質を測る指標は2つございます。

1つ目はRSSI(Received signal strength indication)です。
RSSIは電波受信強度を表す指標で、値が高かれば「良い」という意味です。

一般的な目安として、RSSIは「-67dBm以上」程度が目安となっております。
できれば-40dBm以上で考えておいた方が、安定した無線LAN環境を提供できると思います。

2つ目はSNR(Signal to Noise Ratio)です。
SNRは電波品質を表す指標で、値が高かれば「電波品質が良い」という意味です。

一般的な目安として、SNRは「25dB以上」であれば、安定した無線LAN環境を提供できると思います。

2.4GHz帯・5GHz帯について

社内で利用可能な周波数帯域は、大きく分けると2.4GHz帯・5GHzの2種類がございます。

2.4GHz帯・5GHzはそれぞれ特徴がございます。
それぞれの特徴を考慮して、利用する必要がございます。

2.4GHz帯のメリット・デメリット

2.4GHz帯の最大のメリットは「障害物に強く、電波が遠くまで届きやすい」点です。
デメリットは「確保できるチャネルが少ない」「電波干渉源が多い」点です。

特に2.4GHz帯を使用する場合は、「電波干渉源が多い」点が問題になることがあります。

上記は電波干渉になる可能性があるデバイスの一例です。
他にも様々なデバイスがございますので、2.4GHz帯を利用する際は、電波の干渉源となる機器があるか確認しましょう。

2.4GHz帯のチャネル

2.4GHz帯は実質、3chのみ(1ch, 5ch, 11ch)しかありません。

そのチャネルを奪い合うイメージになりますので、電波干渉の回避が難しい傾向がございます。
その結果、無線LANが不安定になったり速度が低下しやすい特徴があります。

2.4GHz帯を使う際は、外来波による電波干渉だけでなく、アクセスポイント同士の電波干渉にも気をつける必要があります。

5GHz帯のメリット・デメリット

5GHz帯のメリットは「干渉源が少ない」「チャネルを多く確保できる」点です。
デメリットは「電波が飛びづらい」「レーダーを回避する必要がある」点です。

実は、5GHz帯は気象レーダーなど利用的に利用されている周波数帯になります。
その為、レーダー波を検知した場合は、DFS(DynamicFrequencySelection)という仕組みを使って、他のチャネルへ切り替える必要がございます。
※ 法的義務がありますので、どの無線LAN機器でも実装されている機能です。

5GHz帯のチャネル

5GHz帯のチャネルは、計19チャンネル利用可能です。

・W52(36ch,40ch,44ch,48ch)
・W53(52ch,56ch,60ch,64ch)
・W56(100ch,104ch,108ch,112ch,116ch,・・・・140ch)

2.4GHz帯では3chしかなかったのに対して、5GHz帯では19ch使えます。
その為、アクセスポイント同士の電波干渉を回避することが比較的容易になります。

ただし、W53とW56はレーダー波と干渉しますので、DFSによる通信断が発生する可能性があります。

DFS(DynamicFrequencySelection)について

DFSではレーダー波を検知時に、他のチャネルへ切り替える機能です。

他のチャネルへ切り替える時、変更するチャネルでレーダー干渉が発生していないか、１分間スキャンが走ります。
※ その時、1分間の通信断が発生します。
また、レーダー波を検知したチャネルは30分間利用停止になります。

このように5GHz帯はレーダーの影響により、一時的に無線LANが不安定になることがあります。
そこで各無線LANメーカーでは、様々な独自機能を用意しております。

チャネルボンディングについて

次に「チャネルボンディング」についてご紹介します。

チャネルボンディングは複数の無線チャネルを束ねて通信に使うことで、データ通信の高速化させる技術です。
例えば、5GhzのW53(52ch,56ch)をチャネルボンディングすることで、無線帯域を20MHzから40MHzへ高めることができます。

また、5Ghzは19chございますので、40MHz, 80MHz, 最大160MHzのチャネルボンディングが可能です。
無線帯域が大きくなるほど、データ通信の高速させることができます。

チャネルボンディングのメリット・デメリット

ここまでだと、チャネルボンディングすると通信が早くなるので、メリットが高い技術だと感じると思います。
しかし、チャネルボンディングにはデメリットもございます。

このように5Ghzにおいても、色々設計上考慮しなければならない点が多いです。

いずれにしても、5GHz帯は干渉源が少なく、チャネルを多く確保できる為、
2.4GHz帯と比較すると5Ghz帯の方が、無線LANが安定する傾向が強いです。

チャネル・電波出力 設定

多くの無線LAN製品では、無線チャネルと電波出力の設定ができます。

設定は「固定値設定」と「電波自動調整(RRM)」がございます。
無線の環境は常に変化しておりますので、原則「電波自動調整(RRM)」にすることを推奨いたします。

また、アクセスポイントの数を減らす為に、
「電波の出力を高く固定設定して、無線のカバー範囲を広くすればいい」と考える方もいらっしゃると思います。

ですが、それは無線品質に悪影響を及ぼす可能性が高いです。
１つのアクセスポイントに多くの端末が接続されてしまいスループットが低下したり、電波干渉、ローミングの問題など、数多くの問題が発生する可能性が高まります。
また、自社以外の無線LAN環境にも電波干渉などの影響を与えてしまう可能性があるので、やめましょう。

無線LAN設計⑤ セキュリティ設計

5つ目は「セキュリティ設計」です。


無線LAN環境は便利な反面、無線が届く場所であれば簡単にアクセスできてしまう問題がございます。

代表的なセキュリティ上の問題は以下の通りです。

上記は一例ですが、安定した無線LAN環境を提供するには、セキュリティ設計は重要です。
ここからは無線導入時におけるセキュリティ機能をご紹介します。

無線通信の暗号化

無線通信の傍受・情報窃取を防止するには、無線通信の暗号化することで対応できます。
暗号化することで、第三者から通信を読み取られないようにすることができます。

現在、暗号化規格には様々な規格がございます。
現在の主流は「WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)」と「AES(Advanced Encryption Standard)」の組み合わせです。

しかし、WPA2は脆弱性が発見されている点もあり、これから導入される場合はWPA3をご検討された方がいいと思います。
※ただし、端末側もWPA3に対応している必要がございます。

端末認証

なりすましによる不正アクセスを防止するには、認証サーバにて端末認証することで対応できます。
無線LANに接続する端末が「正規な端末か？」を認証することができます。

一般的に端末の認証方式は以下の３つのパターンがございます。

基本的には「RADIUS認証」「Web認証」を選択するようにしましょう。
MACアドレスは簡単に偽装できてしまいますので、MACアドレスフィルタリングはセキュリティ上、あまり適切な方法ではありません。

その他セキュリティ

その他にも無線セキュリティには様々な機能がございます。

以下が一例です。

あくまで個人的な意見ですが、上記のSSID ステルスはあまり使用しない方がいいと考えております。
該当のSSIDがない場所でも、端末側がSSIDを探すような動きになります。
つまり、仮にその通信を傍受された場合、どのSSIDへ接続しようとしているか把握されてしまい、ハニーポットなどが用意されてしまうかもしれません。

まとめ

最後までお読み頂きましてありがとうございます。


本記事では法人向けアクセスポイントにおける無線設計に関する注意点について、ご紹介いたしました。


不安定な無線LANの対応に日々悩まれている方にとって、少しでも有益な内容であれば幸いです。