RF 干渉の課題:ステップ 1、2、3|NetScout

RF 干渉の課題:ステップ 1、2、3

 

はじめに
400 人の学生を収容できる講堂を想像してみてください。講堂は総スループット 5 Gbps でテスト済みです。学生 1 人あたり 2 台半のデバイスを使用していたとしても、十分過ぎるスループットになります。概算でデバイスあたり 5 Mbps 以上です。

では、次は講堂に学生がいて、Wi-Fi のパフォーマンスが悪いことを想像してください。「遅い」と、皆が口々に言います。コントローラーをちら見すると、講堂内のアクセスポイントの総スループットが 100 Mbps 未満になっています。どうすればこのようなことが可能なのでしょうか?5 Gbps があっという間に 100 Mbps になった理由は何でしょうか?

その答えは、干渉です。テスト済みの無線ネットワークが期待どおりに機能しないというありがちな問題の一般的な原因は干渉です。

まず、干渉が Wi-Fi 問題の原因となることを理解する必要があります。その第一のステップは、簡単です。しかし、詳細が必要になってくると、厄介になります。次のような、難しい質問に答えなければなりません。干渉の原因は何でしょうか。干渉を避けることはできるのでしょうか。今ある干渉の問題を解決しても、他に新しい問題が発生するのでしょうか。このペーパーでは、これらの質問への回答が得られます。

  • 目次
  • はじめに
  • ステップ 1: 非 Wi-Fi 干渉デバイスの識別
  • ステップ 2: Wi-Fi 干渉デバイスの位置特定
  • ステップ 3: Wi-Fi 干渉デバイスの識別

ステップ 1: 非 Wi-Fi 干渉デバイスの識別

まずは、Wi-Fi を使用できなくなくさせる非 Wi-Fi 干渉デバイスを分析することから始めます。例えば、病院に DECT 電話システム(非 Wi-Fi テクノロジー)があったりすると、2.4 GHz 周波数帯全体にわたって Wi-Fi の電波干渉を引き起こす可能性があります。(最新バージョンの DECT では、2.4 GHz 帯とは異なる周波数が使用されていますが、古い DECT システムでは、依然として問題が生じる可能性があります。)それは、DECT 電話は電波を分け合わないためです。DECT 電話は、電波を使いたければ、他の無線機器を気にすることなく、電波を使います。And many other wireless technologies—from Bluetooth to zigbee devices—work the same way: no sharing.

 
 

Wi-Fi 干渉デバイスは、電波を分け合うことができるため、非 Wi-Fi 干渉デバイス程害を及ぼしません。Wi-Fi デバイスは 802.11 コンテンションを使用するため、デバイスは送信を行う前に、チャネルをリッスンし、使用されていないことを確認します。この確認とリッスンを行うことで、Wi-Fi デバイスはチャンネルを共有(分け合う)ようになります。ほとんどの場合、非 Wi-Fi デバイスはコンテンションを使用しないため、チャネルを共有しません。

では、非 Wi-Fi 干渉デバイスにどのように対処すればよいのでしょうか?最善の策は、それらを識別して場所を割り出し、その影響を評価して、それに基づき調整を行うことです。

まず最初に、干渉源を特定します。Wi-Fi デバイスは、一般的なラジオを内蔵しています。鍵は、これを利用してエンドユーザーの体験をエミュレートすることにあります。スペクトラム・アナライザーに Wi-Fi デバイスと似たアンテナを備えている場合、スペクトラム・アナライザーで見られる干渉は、エンドユーザーの Wi-Fi デバイスでも見られる可能性が高くなります。外部アンテナを使用するスペクトラム・アナライザーでは、エンドユーザーに影響がない干渉を検出する可能性があります。影響のない干渉を調査することは、貴重なトラブルシューティング時間を無駄にするだけです。


 

ステップ 2: Wi-Fi 干渉デバイスの位置特定

非 Wi-Fi 干渉デバイスを識別したら、次はその場所を割り出す必要があります。デバイスの位置を特定したら、そのロケーションのポリシーに基づいて対処できます。干渉デバイスを無効にすることが理想ですが、それが常に可能とは限りません。



ステップ 3: Wi-Fi 干渉デバイスの識別

非 Wi-Fi 干渉デバイスに対処したら、今度は近接する Wi-Fi デバイスを分析します。

何を探すべきか。チャネル時間は限られたものであるため、それを浪費することは Wi-Fi パフォーマンスの低下を招く最大の原因となります。無線チャネル上に流れるパケット数は増やせられます。パケット・エラーが少なければ、より多くのパケットが流れます。チャネル上のデータ量(バイト)も増やせます。データレートが向上すれば、各デバイスがアクセスできるデータ量が増えます。しかし、1 秒は 1 秒なのです。失った時間は、たとえ 1 秒でも取り戻すことはできません。

時間が失われる原因はいくつか考えられます。例えば、衝突があります。衝突が発生すると、データを再送する必要があるため、無線チャネルの時間が失われます。最初のデータ送信が、時間の無駄になることになります。遅い速度も、時間の無駄使いになります。データレートは、データを時間で割ることで計算されます。データレートが低ければ、同じデータ量を送信するのにより多くの時間がかかることを意味します。データ以外のトラフィックも、それが不要であれば、時間の浪費になります。

1 つめは、衝突。衝突は、Wi-Fi データ送信の失敗です。802.11 標準(Wi-Fi 規格)は、データが送信され、到着確認応答が戻らない場合(つまり、衝突が発生したことを意味する)、データを送信したデバイスまたは AP は、再送データを Retry としてマークする必要があることを規定しています。これは、データの再送率が、データ送信時の衝突発生率と同じであることを意味します。

衝突の統計情報を有効活用するには、「高い」と見なされる再送率がどの程度なのか知る必要があります。普通の Wi-Fi では 8%、困難な Wi-Fi(ユーザー密度が高い、モバイル機器が多い、非 Wi-Fi 干渉が多いなど)では 20% を目安とします。再送率がこれら数値を超えた場合、なぜこれだけ多くの再送が発生しているのか調査します。

時間を無駄にする 2 つめの原因は、低速なデータレート(「速度」とも呼ばれる)です。データレートは、再送率が表示される同じ場所で確認できます。違いは、使用されているデータレートを表示するには、Infrastructure(インフラストラクチャ)画面で AP またはステーション・デバイスをクリックした後に、「Speed」(速度」ツリーを展開する必要があることです。

低速なデータレートが修正できる問題であるか判断するには、時間と注意深い分析が必要です。デバイスや AP(特に 802.11n/ac デバイスと AP)は、たとえ干渉が大きくなくても、公表される最大速度よりもずっと遅いデータレートを使用します。言い換えれば、802.11ac スマートフォン(40 MHz チャネル幅での最大速度:200 Mbps)を使用し、802.11ac AP に接続したオフィス・ユーザーは、RF 環境が申し分なくても、150 Mbps より遅いデータレートを使用する可能性があります。802.11ac(程度の差はあるが、802.11n も)には、企業での通常使用において滅多に使われることがない多くのテクノロジーが組み込まれています。したがって、干渉問題が存在するか確認するためのデータレートの分析には、多少経験が必要です。

Wi-Fi チャネルの時間が無駄に使われる 3 つめ(そして最後)の原因は、データ以外のトラフィックです。非データ・トラフィックに多くのタイプがありますが、そのほとんどが 802.11 の動作に必要なため、排除することはできません。AP やステーションが接続を維持し、衝突を検知して、無線ネットワークを機能させるために必要なさまざまなことを行うために、数多くのタイプの非データ・トラフィックをやりとりする必要があります。


 
 

その中で、時折減らすことができる 2 種類の非データ・トラフィックがあります。それはビーコンとプローブです。ビーコンは、AP がステーションに Wi-Fi ネットワークが利用可能であることを知らせるために使われます。問題は、Wi-Fi ネットワークごとに独自のビーコンが必要になることです。2 つの SSID(1 つはゲスト用、1 つは社内用)が存在する場合、一般的にビーコンはチャネル上の 2% から 5% の時間を占有することになります。SSID の数が 8 つになった場合(ベンダーごと、あるいは社内ユーザーの異なるグループごとに、独自の SSID を用意する場合など)、ビーコンは 8% から 20% のチャネル時間を費やすことになります。これは大きな違いです。また、同じチャネルを複数の AP がカバーしている場合には、問題が増長します。ある社用タブレットからチャネル 11 で 3 つの AP が見え、それら AP が 8 つの SSID を使用している場合、チャネル上に 24 セットのビーコンが存在することになります。これは、データのため以外に、24% から 60% のチャネル時間が使われることを意味します。

チャネル時間を無駄に使う非データ・フレームのもう一つのタイプは、プローブです。プローブが問題を引き起こしているかどうかを特定することが重要です。プロービングの問題がある場合は、問題のステーションに安定し Wi-Fi 接続があることを確認してみてください。最新の Wi-Fi デバイス(スマートフォン、タブレット、ノートパソコンなど)は、Wi-Fi 接続で安定したインターネット・アクセスがあれば、ほとんどプロービングを行いません。

Wi-Fi 干渉デバイスへの対処は、非 Wi-Fi 干渉デバイスの対処に似ていますが、大きな違いもあります。干渉デバイスを識別し、その場所を割り出すことから始めるのが最善の策です。Wi-Fi 干渉デバイスを識別し、その場所を特定したら、多くの場合、無線 LAN インフラを調整することで、問題を最小化または排除することができます。AP ラジオを無効にする、別の場所に新しい AP を追加する、AP チャネル番号を手動設定する、AP の送信出力をクライアント・デバイスのものに合わせるなどの方法で、AP とコントローラーのインフラストラクチャを改善することができます。その一方で、非 Wi-Fi 干渉デバイスは、Wi-Fi を再び機能させるために、無効にしたり、使用しないようにするなどの対応が必要になります。

これらの手順に従うことで、Wi-Fi 干渉の問題を長引かせないようにできる可能性があります。これらの手順に従うには多少の慣れが必要ですが、試行錯誤でトラブルシューティングを行うよりも確実に良く、干渉問題の特定・解決に大きな効果を発揮することでしょう。

 
 
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