連載ネットワーク・デバイス教科書第3回 ネットワークの自由度を高める「無線LANアクセス・ポイント」渡邉利和 |
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無線LANと呼ばれるものには、HomeRFなどいろいろな規格があったが、IEEE 802.11bの規格化によって一気に普及が進んだように思える。Wi-Fi（ワイファイ）＊1による標準化で互換性の問題が解決したことや、Macintoshで標準サポートされたこと、機器が低価格化してきたことが追い風になったと思われる。
| ＊1 IEEE 802.11bの普及促進と相互接続性の検証を行っている業界団体「WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance）」が互換性を確認した製品に「Wi-Fi（Wireless Fidelityの略）」ロゴの表示を許可している。Wi-Fiロゴが表示された無線LANアクセス・ポイントと無線LANアダプタならば、異なるベンダ間の製品でも接続が保証される。なお、Wi-Fiロゴを取得した製品については、WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance)のホームページで確認できる。 |
一方、この規格の仕様上の上限帯域幅が11Mbpsであることから「10BASE-Tと同等のスループットが得られる」などと紹介されることもあるようだが、これを額面どおりに受け取ってはいけない。IEEE 802.11bは媒体として無線を利用するため、周辺環境からの電磁的なノイズの影響を受けやすい。そのため、実効スループットが有線と同等にはなりにくい。筆者の実測では、実効帯域幅は3M〜5Mbps程度、10BASE-Tの約半分程度である。しかし、ワイヤレスで接続できるというメリットは、単純な実効スループット以上に価値がある、と考える人も多いことだろう。特にSOHOなどでイーサネットの配線が難しいような場合、無線LANは非常に便利だ。
ただ通常は、無線LANだけでネットワークを構築することはなく、最終的には有線LANを経由して、インターネットに接続されるのが一般的だろう。無線だけでネットワークを構築する場合にはなくてもよいのだが、有線LANと混在させる場合に欲しくなるのが「無線LANアクセス・ポイント」だ（無線LANアクセス・ポイントを介さずに無線LANクライアント同士で通信を行う方式を「アドホック・モード（インデペンデント・モード）」、無線LANアクセス・ポイントを介して通信を行う方式を「インフラストラクチャ・モード」と呼ぶ）。現在では機種のバリエーションの幅も広がり、店頭ではいろいろな機能を持つ無線LANアクセス・ポイトが販売されている。
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| アドホック・モード（インデペンデント・モード） |
| アドホック・モードとは、無線LANクライアント同士で通信を行う方式。無線LANアクセス・ポイントが不要だが、有線ネットワークに接続する場合などでは、1台がルータの役割をするように設定する必要があり、面倒なことも多い。 |
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| インフラストラクチャ・モード |
| インフラストラクチャ・モードとは、無線LANアクセス・ポイントを介して通信を行う方式。無線LANアクセス・ポイントが必要になるが、ローミング機能などによって別の無線LANアクセス・ポイントのエリアに移動しても引き続き通信を行うことが可能。インターネットへの接続などは無線LANアクセス・ポイントを介して行われるため、設定は非常に容易だ。 |
今回は、この無線LANアクセス・ポイントを選ぶ際に気を付けた方がよい点をいくつか紹介しようと思う。ただ、すべての機種を実際に使用したわけではないので、パフォーマンスについては言及しない。無線LANアクセス・ポイントもネットワーク・デバイスであり、パケットを中継する機能を果たす以上、パケット・スループットがどの程度か、という点も重要な要素ではあるのだが、実際に測定していない以上この点には踏み込めないことをご了承いただきたい。
無線LANアクセス・ポイントとは
さて、まずは無線LANアクセス・ポイントとはどのようなデバイスなのだろうか。基本的な構成としては、IEEE 802.11b対応の無線LANデバイスであり、かつ10BASE-Tなどの有線LANインターフェイスを備えたもの、という認識が一般的だろう。一種の据え置きアンテナだと考えることもできる。無線LANのノードから有線LANへアクセスする、あるいは逆に有線LAN上のノードから無線LANノードへのアクセスの際には、この無線LANアクセス・ポイントがパケットを中継するわけだ。あるいは、無線LANノード間の通信でも、アクセス・ポイントを使用する場合には、アクセス・ポイント経由の通信となる。
無線LANアクセス・ポイントは、ネットワーク・デバイスとしての観点からは「ブリッジ」に位置付けられる。無線LANアクセス・ポイントとして販売されている製品すべてがそうであるかどうかは確認していないが、少なくとも筆者が使用したことのある製品はどれもブリッジであった（後述するルータ機能の付いた「複合機」は除く）。
とりあえず、手持ちの機種で実験してみたところ、有線LANノード間の通信は中継しないが、有線LANノードが発信したブロードキャスト・パケットは無線LANノードにも届けられた。一方、スイッチング・ハブではないので、有線LANノードと無線LANノードAとの通信のパケットは、同じアクセス・ポイントを認識している別の無線LANノードBにもすべて届いている。逆は試していないのだが、多分無線LANノード間の通信が有線LANに中継されることもないはずだ。
ここで、すでに無線LANアクセス・ポイントを使ったことがある人は、疑問が生じるかもしれない。通常、ブリッジにはIPアドレスを付与する必要がない。IPアドレスを持つデバイスと通信する場合は、そのIPアドレスを指定してアクセスすることになるが、ブリッジはTCP/IPのレベルから見ると単なるケーブルと同等の存在である。これは、IPアドレスを持つネットワーク・デバイスであるルータと比べてみるとよく分かるだろう。ルータを経由してパケットを中継する場合は、ノードの側でもルータの存在を認識し、ルーティングの設定を行わなくてはならなくなる。
にもかかわらず、ほとんどの無線LANアクセス・ポイントがIPアドレスの設定を要求する。しかし、ルータとして構成することはないし、もちろん有線LANと無線LANとをサブネット分割したりもしない。いろいろ試してみると、どうやら無線LANアクセス・ポイントは、IPアドレスを持ってはいるものの、このIPアドレスは設定用のファームウェアやWebサーバへのアクセスの際にのみ利用し、パケットの中継自体はブリッジとしてほかのノードからは透過的に見える、という構成になっているようだ。
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| 無線LANアクセス・ポイントのブロック図 |
| 無線LANアクセス・ポイントは、実際にはMACアドレスでパケットをフィルタリングしてコリジョン・ドメインを分割するブリッジである。ブリッジとしての動作にはIPアドレスは不要だが、実際には各種の設定をする際にアクセス・ポイント自体にアクセスする必要があることから、IPアドレスを付与するようになっている。つまり、概念的にはブリッジに設定機能を提供するIPノードが内蔵されている、といったイメージになる。ルータではないので、ノード側でこのIPアドレスをデフォルト・ゲートウェイ・アドレスに指定する必要はない。 |
無線LANアクセス・ポイントの付加機能
単純な無線LANアクセス・ポイントの場合、有線LAN（10BASE-Tが一般的）と無線LAN（IEEE 802.11b）とを接続するブリッジであるということは先に述べたとおりだ。しかし、これだけでは、それこそ価格とデザイン、そしてパケット・スループット程度しか差別化のポイントがない。そこで、現在市場にはさまざまな付加機能を追加した「複合機」と呼べそうな機種が多く投入されている。この動きに熱心に取り組んでいるのがメルコである。同社のAirStationシリーズでは、標準モデルに加え、「ISDNルータ内蔵モデル」、「CATV、xDSLモデル」（いわゆる「ブロードバンド・ルータ」機能を持つ、4ポート・スイッチング・ハブ組み込みモデル）、「シリアルポート搭載モデル」（モデム／TA接続用）、「モデム内蔵モデル」といったバリエーションがある。どれも発想としては、インターネット接続のために必要となるデバイス機能を取り込もうということのようだ。すでに有線LANでインターネット接続環境が構築されているのであれば、こうした付加機能は余分だろうが、有線LANの環境がないのであれば、こうした付加機能を持つアクセス・ポイントを利用すれば導入すべきデバイスの数が少なくて済み、結果としてコストも安く抑えられるだろう。
付加機能は好みと必要性で選べばよいのだが、筆者の好みをあえて述べるとすれば、「基本機能に徹した単純なものがよいのではないか」ということになる。スイッチング・ハブ機能やブロードバンド・ルータ機能などは、あれば便利かもしれないが、後々システムを発展させる際にはそれぞれ専用のデバイスに分かれていた方が自由度は高く、個別にアップグレード可能な点で有利だ。複合した機能を持つ製品は、どこかの機能に不満を感じても、全体を入れ替える以外に手段がなくなってしまうため、少々もったいない。例えば、ハブ内蔵モデルを利用していたユーザーが、新たにスイッチング・ハブを導入した場合には、アクセス・ポイントのハブ機能は無駄になってしまう、というわけだ。
無線LANアクセス・ポイントはデザインも重要
付加機能以外のデザイン面では、全体的な形状がポイントだろう。IEEE 802.11bの場合、電波を使用する都合上、アクセス・ポイントは見通しのよい場所に設置する必要がある。物陰に押し込んでおくのでは都合が悪いわけだ。そのため、どうしても目に付く場所に置かれることになる。場合によっては、設置場所もある程度限られることになる。いずれにしてもあまり大きなものでない方が都合はよいが、縦置きタイプ（メルコ、アクトンなど）、横置きタイプ（アライドテレシス、コレガなど）、アンテナ状（アイ・オー・データ機器など）など、形のバリエーションもいろいろある。デザインは好みの部分が大きいが、アンテナの方向が変更できるタイプの製品の方が設置場所の自由度は高い（アンテナの方向を変えることで、電波の感度が大幅に向上する場合がある）。
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| 縦置きタイプのメルコ AirStation標準モデル（WLA-L11） | 横置きタイプのアライドテレシス CntreCOM WR11AP | アンテナ状のアイ・オー・データ機器 WN-B11/AXP |
| 同じようなケースで、無線LANアクセス・ポイントとISDNルータやブロードバンド・ルータ、モデムなどの機能を内蔵したモデルも用意されている。縦置きタイプは設置面積が小さく、邪魔になりにくいというメリットがある。 | 新ファームウェアでNAT、DHCPサーバ／クライアント機能が利用できるようになり、ブロードバンド・ルータ機能も実現可能になった。横置きタイプは設置面積が大きくなるが、スイッチング・ハブなどと重ねて置けるというメリットがある。 | アンテナは倒して横置きタイプと同等の形状にすることが可能。アンテナが大きく、電波の感度はよさそうだ。アンテナの形状にもよるが、この機種の場合は横置きタイプと同様の設置が可能だ。 |
有線LANコネクタについては、10BASE-Tのものと10/100BASE-TX両対応のものがある。ただし、筆者の経験からはIEEE 802.11bは10BASE-Tよりもかなり遅いため、10BASE-Tが付いていれば十分だと思う。とはいえ、これはブリッジに限定した話である。アクセス・ポイントにスイッチング・ハブ機能が付いている場合、どうせならスイッチング・ハブ部については100BASE-TXで利用できる方が有線LANノード間の通信のスループットが向上するので好ましいだろう。もちろん、10/100BASE-TX両対応のスイッチング・ハブを別途用意する場合は、10BASE-Tコネクタが1つだけ付いた無線LANアクセス・ポイントで何も問題ない。
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| アクトンのbroadDirectのWeb設定画面 |
| broadDirect Series-ADS7004BRの設定は、画面のようにWebブラウザで行うことが可能。専用のユーティリティなどのインストールが不要なため便利だ。 |
そのほか、基本機能として無線チャネルの切り替えやESS ID（無線ノードをグループ分けするID）の設定、暗号化（WEP：Wired Equivalent Privacy）機能といったIEEE 802.11b特有の機能があるが、こうした点に関してはどれもサポートされているようで、別段機種による違いはないと考えてよい。筆者宅ではメルコの無線LANアダプタ（PCカード・タイプ）をアイ・オー・データの無線LANアクセス・ポイントを使って有線LANと接続しているが、メーカーが違っていても通信のために設定するチャネル番号やESS IDなどはそれぞれ設定を合わせてやれば、問題なく通信できた。この点、互換性もかなりのレベルで確保されているようだ。ただし、暗号化機能については、機種に依存している部分もあるため、暗号化機能を有効にした場合、同じベンダの無線LANアクセス・ポイントと無線LANアダプタでないと通信できない場合があるので注意したい。メーカーによっては、暗号化（WEP）機能を有効にして通信できるかどうか確認した結果を公開しているところもあるので、参考にするとよいだろう（アイ・オー・データ機器の無線通信確認済製品のページ）
なお、設定はWebブラウザを利用して行うものと、専用ユーティリティを利用するものとがある。これも好みの問題だが、通常は特別なユーティリティをインストールしなくてもWebブラウザで設定できた方が便利だろう。
ネットワークの設計と将来展望を考える
無線LANに関しては、スイッチング・ハブが行っているような並列動作は望めない。1つの無線LANアクセス・ポイントに所属するノード全部で11Mbpsという帯域を共有することになる。もちろん、無線LANアクセス・ポイントを複数設置する場合は、使用する無線チャネルを変更することで並列に利用できる＊2。要は総帯域幅の理論値は11Mbps×無線LANアクセス・ポイントの台数、ということになる。幸い無線LANアクセス・ポイントはブリッジであり、複数設置したからといってネットワークの構造が複雑になったりはせず、TCP/IP設定上は全無線LANアクセス・ポイントが同じネットワークに所属するように設定することが可能だ。この状態でもコリジョン・ドメインはアクセス・ポイントごとに分割される。
| ＊2 日本では最大14チャネル分の設定が可能だが、無線周波数が少しずつ重なっている。例えば、2チャネルと3チャネルは、周波数の重なりがあり、このチャネルを設定した2台の無線LANアクセス・ポイントを近くに設置した場合、周波数の干渉が起きてしまいデータ転送速度が低下してしまう。周波数が重ならないようにするには、3チャネル分を空けて（例えば、1、5、9、13という具合に）設定する必要がある。そのため、近接しては最大4台の無線LANアクセス・ポイントしか設置できない。 |
このため、ある程度以上の無線LANノードが存在するネットワークでは、特に付加機能を持たない単純な無線LANアクセス・ポイントを複数用意してスイッチング・ハブに接続して利用する、という構成が最もスループットを確保しやすく、かつ柔軟性も高い構成となるだろう。
なお、無線LAN規格としては、次世代のIEEE 802.11aという規格が年内にも製品化されて登場する予定だ。IEEE 802.11aは伝送周波数として5GHz帯を利用し、IEEE 802.11bとは互換性がない半面、理論値ではあるがスループットは54Mbpsとなり、IEEE 802.11bの約5倍のパフォーマンスを示す。実効スループットがどの程度になるかは実際に製品が発売されるまで分からないが、今度はさすがに有線の10BASE-Tよりは速いだろう。ただし、互換性がないため、IEEE 802.11bからの移行は基本的にはデバイスの入れ替えを伴うはずだ。11aと11bの両方に対応した無線LANアクセス・ポイントが製品化されれば、それを導入して順次クライアント側を移行していく、という手段がとれなくもないが、これもそのときになってみないと実現できるかどうかよく分からない。
無線LAN関連デバイスは、普及につれて低価格化も進行しているが、有線のイーサネット関連製品に比べればやはり高い。しかも、5倍高速な規格がまもなく利用可能になる可能性が高いことを考えると、現時点ではあまり大規模な投資はしにくいだろう。そのため、現時点ではパフォーマンスのために大量に無線LANアクセス・ポイントを導入するのは最良の選択とは言い難い、というのが正直なところだ。必要な部分にのみ最小限の数で導入しつつ様子をうかがう、というのが最も現実的な解だと思える。そのためには、無線LANアクセス・ポイントに関してもあまり欲張って付加機能をふんだんに盛り込んだ機種よりも、シンプルで低価格のモデルを選択しておく方が、後悔せずに済む可能性が高いと思われる。
| 機能 | チェック・ポイント |
| 本体デザイン | 見通しのよい場所に設置するという性格から、デザインは使い勝手に結構影響する。設置場所の条件や好みにもよるが、縦長のケースの方が邪魔にならないような気がする。また、電波の感度によって、アンテナの方向が変えられる方が便利だ |
| 設定ユーティリティ | 無線チャネルやESS IDの設定を行う必要があるため、何らかの設定機能が用意されているが、その手段には専用ユーティリティを使うものとWebブラウザを使うものとがある。専用ユーティリティを使うタイプは、設定に利用するPCにあらかじめユーティリティをインストールしておく手間がかかるので、個人的にはWebブラウザを使うタイプの方が便利だ |
| 10/100BASE-TX対応 | 有線側のスループットは、速くても悪いことは何もないが、現状の無線のスループットに対応することだけを考えれば10BASE-Tで不足はない |
| ハブ機能 | 有線LANと無線LANを無線LANアクセス・ポイント1台で集約できるのが便利だと考えるユーザーにとっては、ハブ機能を持つ機種が魅力的に見えるだろう。ただし、筆者としてはIEEE 802.11aへの移行も考えれば、別途スイッチング・ハブを用意して利用する方が賢明だ |
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| 無線LANアクセス・ポイントを選ぶときのチェック・ポイント | |
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