エンタープライズ向け Meraki 無線のベスト プラクティス - RF デザイン

課題説明／要件

モバイルデバイスは、インターネットにアクセスする固定デバイスの数をすでに上回っています。ネットワーク接続は、お客様やビジネスにとって重要なインフラとなっていることは明らかです。ほとんどの人は同時に2〜3台のデバイスを持ち歩いています。これらすべてのデバイスは接続する必要があり、ネットワーク接続がないことは停電と同じくらい業務遂行が困難になります。そのため、ネットワークの役割はますます重要になっています。では、現在および将来のビジネスニーズを満たせる信頼性の高いネットワークを設計するには、どのように考え始めればよいのでしょうか。本資料では、そのための思考プロセスと、成功するための推奨事項を紹介します。これらのガイドラインは、世界最大で最も複雑なWi-Fi導入事例から集められたものです。

Wi-Fiネットワークソリューションを設計する際には、要件をしっかり理解することが成功の鍵です。Wi-Fi設計では「最悪を想定し、最良を期待する」という考え方が定石であり、このアプローチは長年にわたり業界で有効でした。過去4〜5年で、インフラとクライアントデバイスの両方の技術は大幅に向上しました。新しい技術によって結果を出すことが容易になったとはいえ、その技術が有効な場面とそうでない場面を理解することが重要です。本資料では、典型的なエンタープライズオフィス環境における要件と解決策を、「オフィス」を異なるカバレッジニーズを持つ機能エリアに分けて例示します。

クライアントデバイスの理解

異なるクライアント密度や種類に応じた設計の考え方は、標準規格とともに進化してきました。経験則も変化しています。例えば、かつては40 MHzチャネルの使用はクライアントサポートが不十分で「無駄」と見なされていましたが、Wi-Fi 5クライアントの普及により状況が変わりました。Wi-Fi 5/802.11axの規格では、クライアントは80 MHzまでのすべてのチャネル幅を「サポートしなければならない」と定められていますが、802.11nでは最大40 MHz幅までを「サポートする場合がある」とされていました。802.11n時代では、高性能なクライアントのみが40 MHzをサポートし、ユーザー全体のわずかな割合に過ぎませんでした。

もう1つの例はSpatial Streams（空間ストリーム）です。802.11n時代、多くのクライアント実装はコストや複雑さを減らすため、シングルストリームを選択していました。現在では、Wi-Fi 5および6がクライアント全体の98％以上を占め、ほとんどのクライアントが2空間ストリームをサポートしています。標準にMU-MIMOやビームフォーミングが追加されたことで必要性が増し、現在では多くの主流クライアントがこれらをサポートしています。

全てのクライアントがMU-MIMOや複数空間ストリームをサポートしていない場合でも、目標はエアタイム効率の改善です。サポートの有無に関わらず、クライアントが素早く通信を終えるほど、他のクライアントにより多くのエアタイムを提供でき、全体の体験が向上します。

ほとんどのユーザーは2〜3台のデバイスを持ち歩きますが、同時にすべてを使用することは稀です。したがって、ネットワークリソース（IPアドレス、DHCP、認証など）は1対1のキャパシティが必要ですが、エアタイムは通常ボトルネックにはなりません。

典型的なオフィスのモバイル（無線）クライアントデバイスは、主にノートPC、スマートフォン、タブレットの3種類に分類されます。「その他」についても後述します。

アプリケーションと一般的な要件

クライアントデバイスの価値は、そのアプリケーションに依存します。通常、全ユーザーが必要とする「ビジネスクリティカル」アプリケーションには、コラボレーション、メール、ファイルアクセス、Webアプリケーション、ブラウジングが含まれます。

重要アプリケーションの帯域幅・レイテンシ許容度は、アプリケーションの種類やデータの性質、必要なユーザー体験によって大きく異なります。

設計ソリューション

アクセスポイント（AP）は、エンタープライズ空間における潜在的な容量の限界を表します。各クライアントは、そのアプリケーションのニーズに基づいて、そのセルの容量の一部を利用します。クライアント数やアプリケーション要件が単一セルで利用可能な容量を超える場合は、同じスペース内の容量を増やすために別のAP／セルが必要になります。各セルは、他のセルと干渉しない動作チャネルを必要とし、利用可能なチャネル数には限りがあります。ある空間で運用するチャネル数の限度を超えると、干渉やパフォーマンス低下が発生します。

以下の設計ガイドラインは、エンタープライズオフィス環境において干渉のない高性能なカバレッジを構築・設定するために作成されました。これらは、天井高が約2.4〜3 mのエンタープライズ型オープンオフィスに適用されます。Cisco/Merakiのベストプラクティスでは、5GHzおよび6GHzカバレッジにおいて、APあたり110〜185㎡の密度（1.2〜2k ft²）を推奨しています。このセルサイズにより、AP間の距離は約12〜15mになります。

5GHzの場合、40MHzチャネル幅を1つ、または20MHz幅を2インターフェースで運用し、干渉を最小限に抑えます。

Wi-Fi 6E／6GHzの場合：ETSIプランで UNii 5（500 MHz）のみに制限された地域では40MHzを使用し、UNii 5〜8の1200 MHz全帯域が利用可能な地域では最大80MHzまで使用できます。

すべてのケースでの目標は、どのセル内でも一貫したユーザー体験を提供することです。Cisco Merakiでは、高密度クライアントネットワークでは5GHzおよび6GHz帯においてチャネル幅を手動設定することを推奨しています。

高性能ネットワークのチャネル設計については、Cisco 高密度ワイヤレス設計ビデオを参照してください。APおよびクライアント密度に応じて、ネットワークは通常5GHzで4〜15 dBmの送信出力で動作します。

送信電力の設定には、ユースケースごとに後述の範囲に従いAutoRFを使用することを推奨します。

最適には、同一チャネル内で-82dBmを超える信号強度でお互いを検出しないようにAPを配置します。現代のエンタープライズ環境では、一部の場所でAP同士が近づくこともあります。この場合、RX-SOPを-78dBmに設定して調整できます。RX-SOP値を上げると受信感度が低下しセルサイズが小さくなりますが、高すぎる設定はカバレッジの欠落を招くため注意が必要です。-78dBmを超える値を使用する場合は、対象エリアの端で複数のクライアント種類による接続性テストを行ってから本番適用してください。

最小ビットレートの設定は、ネットワークに接続できるクライアントの種類を制限するために非常に重要です。低速レートでの接続を許可すると、同じチャネルとエアタイムを共有する他のクライアント体験に悪影響を与える可能性があります。また、最小ビットレートはクライアントが直接接続できる信号強度の指標にもなります。AP密度が低い場合（AP間距離が遠い）、低めの最小ビットレートを選択し、密度が高い場合（AP間距離が近い）はより高めに設定してローミングや負荷分散を促進します。標準的なオフィス環境では、AP密度に応じて通常12または24に設定します。注意: ビットレートを高く設定しすぎるとカバレッジの抜けや穴が発生することがあります。

セルサイズを小さくすることで、クライアントは最寄りのAPに最高データレートで接続できます。高密度環境ではセルサイズが小さいほど有効です。APが密集している場合は、SNRを維持するため送信出力を増やすことが重要です。適切な出力レベルの評価が重要になります。ただし、本当に混雑した環境では出力は自然に低くなるため、高出力は天井が高い場合にのみ正当化されます。

ここでは、オフィスビルにおけるクライアント密度と複雑性の異なる3つのユースケースを検討します。それぞれの設計条件や違い、その理由を明確にし、管理すべき設計要素や採用されたソリューション、ベストプラクティスや設定選択の背景を解説します。いずれのシナリオも、802.11ax向けに設計された既存ハードウェア基盤を前提とし、Wi-Fi 6E展開についても簡単に触れます。