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スマートフォン普及により無線LANの需要は今後ますます伸びることが予想されます。ここは自分向けの無線LAN基本知識のメモ書きです。

■代表的な無線LAN規格


規 格
説 明
特 徴
IEEE802.11b
2.4GHz 帯での最大11Mbpsの無線LANの物理層仕様
1999年策定
最大スループットは11Mbps

チャネル数は13
最も低速だが対応していない製品は皆無と思って良い。
IEEE802.11g
2.4GHz 帯での最大54Mbpsの無線LANの物理層仕様
2003年策定、11bと互換性有り
変調方式の違いにより最大スループットは54Mbps
チャネル数は13で同時使用可能なのは3
IEEE802.11a
5GHz 帯での最大54Mbpsの無線LANの物理層仕様 1999年策定
最大スループットは54Mbps
5Ghz帯を使用するため電波干渉が生じにくい
チャネル数は19(但し、製品によっては8chもしくは4ch)
IEEE802.11n

実 効速度100Mbps以上の伝送速度を実現するための仕様

2009年策定、11a/gと互換性有り
2.4Ghzと5Ghzの両方を使用
最大スループットは規格上600Mbps
今後の無線LANの主役


■無線LANチャネル


チャネルとは無線LANにおいてデータの送受信に必要な周波数の幅のことで、無線LAN機器(アクセスポイント)同士では電波干渉を 防ぐため異なるチャネルを使用する必要があります。



・IEEE802.11b/g


チャネル数13ですがチャネル間隔は5Mhzであり、1つのチャネル幅 は22Mhzであることから同時使用できるのは3チャネルまでです。現状では主流な無線LANチャネルですが、今後の無線LANは 11aの5Ghzが主流になっていくと言われています。


・IEEE802.11a


チャネル数8 ( W52 / W53 )、1つのチャネル幅は20Mhzで全てのチャネルを同時利用可能です。2007年1月の電波法改正につき、11aでは新たに11ch(W56)が利用可能となり規格上は19ch利用可能です。新しく追加されたチャネルでは屋外利用も可能です。


■無線LANセル

セルとはアクセスポイントから電波が届く範囲のことです。電波強度によって伝送速度は変動致します。(強度が弱くなればなるほどスループットは低下)


電波強度に応じた伝送速度は徐々に遅くなるのではなく段階的に数字が決め打ちされています。これをフォールバック機能と呼び伝送速度の自動調整を行います。

IEEE802.11b
11Mbps / 5.5Mbps / 2Mbps / 1Mbps
IEEE802.11g 54Mbps / 48Mbps / 36Mbps / 24Mbps / 18Mbps / 12Mbps / 11Mbps / 9Mbps / 6Mbps / 5.5Mbps / 2Mbps / 1Mbps
IEEE802.11a 54Mbps / 48Mbps / 36Mbps/ 24Mbps / 18Mbps/ 12Mbps / 9Mbps / 6Mbps


■BSSとESS

  1. BSS – 1つのAPとその配下にいるクライアントの無線ネットワーク
  2. ESS – 複数のBSSから成り立つ無線ネットワーク
  3. BSSID – BSSのIDであり、通常はAPのMacアドレスとなります。
  4. ESSID – ESSのIDであり、32文字までの英数字で構成されます。

SSIDとは本来APの識別子ですが、上記のESSIDのことを我々は日常的にSSIDと呼んでいます。Windows Vistaの無線LAN設定ではSSIDのことを「ネットワーク名」という名称になっています。

■アドホックモードとインフラストラクチャモード


無線LANの通信方式にはアドホックモードインフラストラクチャモードの2種類があります。電気屋さんで売っているような無線LAN製品には、この2つのどちらで設定するかの項目があったりします。

アドホックモードはクライアント同士が直接通信するのに対しインフラストラクチャモードはアクセスポイントを介して通信する方式であり一般の会社や大学などの組織では後者のインフラストラクチャモードで稼働しているのが一般的です。

■CSMA/CA

無線LANではCSMA/CA方式が採用されています。 (同一チャネル上の競合回避)有線LANではCSMA/CD(半二重通信)方式が採用されています。



衝突を検知しなくても、衝突を回避する仕組みを持とうというのが、CA(Collision Avoidance)方式。具体的には、通信路が一定時間空いているかを送信の都度確認を行います。ただ、いくら回避しようとしても衝突は起き、かつそれを検知できません。そこで、きちんと受信できたかは、受信側がACK(ACKnowledge)を返すことで確認しACKが帰って来ない場合は再送します。

■無線LANの暗号化


無線LANの主要な3つの暗号化方式の比較表です。

名称
WEP
WPA1
WPA2
セキュリティ強度
×


11n 対応
×
×

通信速度
ハー ドウェア処理。低下なし。
ソ フトウェア処理。低下あり。
ハー ドウェア処理。低下なし。
対応機器
全て
古い機器だと未対応のものもあり。
古い機器だと未対応のものもあり。

■無線LANの認証

・PSK ( Pre-Shared-Key ) 方式 
 コントローラに設定されたキーを複数のクライアントで共有する。

・IEEE802.1X 
 RADIUSサーバに登録されたユーザごとに認証を行い、ユーザごとに異なる属性を与えることができる。


■IEEE802.11N

・MIMO (Multiple Input Multiple Output)
 無線LANのデータのやりとりに複数の経路を使用し、同時に送受信を行います。この経路のことをMIMOでは「ストリーム」と呼びます。ストリームが2本だと2倍となり54Mbps×2=108Mbpsまで高速化が可能です。

・フレームアグリゲーション
 複数のフレームをまとめて効率的に送る技術です。前述したCSMA/CA方式によるACK応答や電波の混信をさけるために送信待ち時間の発生を抑制するものです。これにより108Mbpsから約150Mbpsまで高速化が可能です。

・チャネルボンディング (オプション)
 5Ghz帯では各chの幅は20Mhz。従来であれば1chづつ使用していたのを2ch分まとめて使用可能です。これによりスループットが2倍に高速化されます。但し、2.4Ghzでは同時利用可能chが3chのため、あまり効果的ではありません単純に速度は2倍となるので150Mbps×2=300Mbpsまで高速化されます。



 
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