ホワイトペーパー

本章では本製品の電波伝搬性能について記載します。

本製品は2.4GHz帯と5GHz帯の電波を使用して無線通信を行います。無線通信は送信機から放射された電波が受信機に届いたときに、ある一定の電力が保たれていることで成立します。しかし電力は空間に放射されると大きく2つの要因で減衰します。一つは距離減衰です。電波は空間に放射されると球面状に拡散しながら伝搬していきます。そのため放射点からの距離が離れるほど単位面積あたりの電力密度が小さくなります。すなわち通信距離が長いほど受信機が受信する電力は小さくなります。もう一つは物体による遮蔽や透過減衰です。電波は物体にぶつかると物体の特性により遮蔽されたり透過したりして伝搬していきます。そのため屋内のように構造物が多い環境では遮蔽や透過が発生する頻度が高くなります。電波が遮蔽されると受信機まで到達することができないため通信は成立しません。また電波が物体を透過する場合、物体の特性に応じて電力は減衰してしまうため構造物が多い環境では通信が成立しなくなる可能性が高くなります。屋内環境で良好な通信を成立させるためには、通信距離や構造物の影響を考慮する必要があります。

良好な通信が成立するエリアを確認する方法としてサイトサーベイがあります。サイトサーベイとは電波調査のことで設置した無線LANアクセスポイントの電波がどのように伝搬しているかを実際に測定して確認する手法です。測定は専用の受信端末と測定した電力をヒートマップ状に可視化して表示するアプリケーションで行います。このヒートマップを見れば通信可能エリアが確認できるため、無線LANアクセスポイントの設置位置の設計にとても効果的です。

ここからは Ekahau社（ https://www.ekahau.com/ ） のサイトサーベイツールを使用して測定した本製品のヒートマップについて記載します。記載するヒートマップは、とあるオフィス環境において本製品を下表の条件で設置した場合の測定結果です。測定結果は建物の構造やレイアウト等によって異なります。そのため実際に設置する環境においてもサイトサーベイを実施し、通信可能エリアの検証を行うことを推奨します。ここで記載するヒートマップは、本装置の通信可能エリアの傾向を示すものとして、設置場所の検討の際に参考情報としてご活用ください。

本製品の主な設置方法である天井設置と壁面設置について測定を行います。またそれぞれの設置においてアンテナ指向性あり/なしについて測定します。測定条件を下表に示します。

本製品を天井設置して測定したヒートマップを下図に示します。図から読み取れる本製品の電波伝搬特性を以下に挙げます。

本製品を壁面設置して測定したヒートマップを下図に示します。図から読み取れる本製品の電波伝搬特性を以下に挙げます。

測定したヒートマップから確認できる本装置の電波伝搬特性を整理します。

安定した無線LAN環境を実現するためには、本製品の電波伝搬特性をご理解いただき目的に応じて設置場所やアンテナ選択を適切に行う必要があります。本製品の電波伝搬特性に基づき、推奨する設置条件を下表に示します。

本製品と前モデル(WLX212)の電波伝搬特性はほぼ同じであることから、置き換えをご検討の場合は基本的に同じ設置条件でご使用可能です。ただし、設置環境により電波伝搬特性が完全に一致はしないため、事前に所望の範囲で通信が可能かどうかご確認いただくことを推奨します。

本製品の設置方法やアンテナ指向性の設定方法等については、 設置方法とアンテナ選択 ・ アンテナ指向性 もご参照ください。

本章では本製品のデータ転送処理性能について記載します。通信内容や接続台数などの使用環境によって、推奨される無線環境の構成は変化します。そこで、本測定では本製品のデータ転送処理性能を、ロングフレーム・ショートフレームの双方の観点で測定し、使用環境ごとの推奨構成について考察します。

アクセスポイントを通過・処理されるデータはフレームという単位で表現されます。フレームは通信データのサイズが大きいものがロングフレーム、小さいものがショートフレームと呼ばれています。ロングフレームとショートフレームにはそれぞれに以下のような特徴があります。

本資料ではデータサイズが400Byte以下のフレームをショートフレーム、400Byteより大きく1518Byte以下のフレームをロングフレームと呼称します。

無線規格については以下のパターンで測定します。

周波数帯については5GHz帯を使用します。

測定に使用するフレームのサイズは以下の通りです。

※1. 事前にZoomやTeamsのWeb会議で送受信されているフレームを観測し、その中で多く使用されていたフレームサイズ（環境やバージョンにより異なる可能性があります）
※2. 転送データの最大フレームサイズ

APの有線LANポート・無線LANポートそれぞれにIxVeriWaveの仮想端末を台数を変化させて接続し、有線LAN側から無線LAN側に向けてショートフレーム・ロングフレームを送信し、スループットを測定します。また、それぞれの台数における各端末ごとのスループットも測定します。

本章では本製品のエイリアンクロストークに対する性能について記載します。
Cat.5eなどシールド対策されていないLANケーブルを複数並列して敷設すると、エイリアンクロストークが発生し通信性能が劣化する場合があります。通信性能の劣化を軽減するには、並列するケーブル間の距離を話したり、束ねるケーブルの本数を減らしたりする対策が必要です。

本製品の有線LANは2.5GBASE-Tに対応しています。2.5GBASE-TはCat.5eケーブル100m以上で2.5Gbpsの通信速度を指定した規格です。この規格は企業ネットワークの既設ケーブルの大半を占めるCat.5eケーブルを使用して最長100mで2.5Gbpsを実現することを目的として策定されました。
Cat.5eケーブルを使用して2.5Gbpsを実現する場合に課題となるのがエイリアンクロストークです。エイリアンクロストークとは、複数のLANケーブルを並列して敷設した場合に隣接するケーブルから受けるノイズのことです。ノイズは信号速度や隣接するケーブルの本数などに比例して大きくなります。ノイズの量が大きくなると通信性能の劣化や最悪リンクダウンが発生する場合があります。

エイリアンクロストークの影響を軽減するためには、シールド対策されたケーブルの使用が推奨されています。しかし、2.5GBASE-Tではシールド対策されていないCat.5eケーブルもサポートされています。そのためシールド対策されていないCat.5e/Cat.6ケーブルを使用する場合は、敷設ケーブルの状態を評価しエイリアンクロストークに対するリスクを把握しておくことが大切です。

既設ケーブルが2.5GBASE-Tに対応しているかを評価するために、TIA TSB-5021では敷設状態におけるエイリアンクロストークの影響リスクの指標を掲示しています。ここで言えることは、2.5GBASE-TはCat.5e/Cat.6ケーブルをサポートしているものの、全ての場合において通信性能を保証するものではないということです。敷設状態におけるエイリアンクロストークの影響を把握し、可能な範囲で緩和策を講じることが大切です。

ここからは本製品を使用したある特定の環境下におけるエイリアンクロストークの検証結果を記載します。
エイリアンクロストークは、隣接するケーブルの本数、距離、束ね長に比例して大きくなります。その状態を模擬した試験方法として6-around-1（シックス・アラウンド・ワン）があります。6-around-1では1本の通信ケーブルを中心に6本の妨害ケーブルを束ねた状態で通信試験を行います。妨害ケーブルで通信を行うことでエイリアンクロストークが発生し、通信ケーブルの通信に影響を与えます。

本章では本製品の ローミングアシスト機能 - IEEE 802.11k/v の機能改善について記載します。
接続分散の効果を確認するため、100台の無線端末を4台のAPに接続させたとき、時間経過に伴って接続先が分散していく様子を測定した結果を記載します。比較のために本機能改善前の従来バージョンを使用した場合でも測定します。

15m四方のエリアの四隅にAPを設置、エリアの内側に25台ずつまとめて無線端末を設置します。
APに無線端末を接続し、接続開始から1分/2分/3分/4分/5分/10分/15分/20分のタイミングで各APのWebGUIやシステムログから接続端末台数を記録します。

IEEE 802.11k/v 機能の機能改善によって、ローミング動作が積極的に発生するようになり、より最適な接続環境を目指す動きが見られます。