周波数帯とチャネル

Wi-Fiは主に2つの無線周波数帯、2.4 GHzと5 GHzで動作します（新しい機器では6 GHz帯も追加されています）。各帯域はチャネルに分割されます。チャネルは、ネットワーク同士の通信が重ならないように使用する、周波数のより小さな区切りです。高速で干渉のない無線ネットワークを設計するには、帯域とチャネルを理解することが重要です。このレッスンでは、両方の帯域と、チャネルを適切に選ぶ方法を説明します。

2.4 GHz帯は、より遠くまで届き、壁を通り抜けやすいため、カバレッジの確保に適しています。しかし、多くのデバイスが使用するため、速度が遅く混雑しています。古いWi-Fi、Bluetooth、電子レンジ、コードレス電話なども2.4 GHz帯を使用します。この混雑によって干渉が発生します。2.4 GHz帯で使用できるチャネルはわずかしかないため、干渉をさらに避けにくくなっています。

5 GHz帯は、速度が速く、重ならないチャネルもはるかに多いため、混雑が大幅に少なくなります。ただし、高い周波数ほど減衰が速いため、到達距離が短く、壁や床を通り抜けにくいという欠点があります。5 GHz帯は同じ部屋や開けた場所での高速接続に適しており、2.4 GHz帯は速度が低い代わりにより遠くまで届きます。

各帯域はチャネルに分割されています。近くにある2台のアクセスポイントが同じチャネルを使用すると、まったく同じ周波数を共有するため干渉します。これを避けるには、隣接するAPで異なる、重ならないチャネルを使用します。チャネルは道路の車線のようなものだと考えてください。車を別々の車線に分けると衝突を防げます。適切なチャネル計画は、安定したWi-Fiの中心となります。

2.4 GHz帯には（北米では）1から11までのチャネルがありますが、チャネル幅がチャネル間の間隔より広いため、互いに重なります。互いに重ならないのは1、6、11チャネルだけです。そのため、2.4 GHz帯では1、6、11だけを使用するのが基本です。それ以外のチャネルを使用すると、2つのチャネルと重なって干渉が発生します。これは試験でよく問われる重要事項です。

5 GHz帯には、重ならないチャネルがはるかに多く、20以上あることも珍しくありません。そのため、干渉を避けながらAPを離して配置する余地が大きくなります。この豊富なチャネルが、5 GHz帯が高密度な環境で優れた性能を発揮する大きな理由です。5 GHz帯の一部のチャネルは、レーダーと共用するDFS（Dynamic Frequency Selection）チャネルです。レーダーを検出すると、APはそのチャネルから移動する必要があります。

チャネルは結合して、20、40、80、160 MHzのような幅広いチャネルにできます。幅広いチャネルはより多くのデータを運べますが、帯域をより多く使用し、重なりやすくなるため、干渉の危険も高まります。混雑した2.4 GHz帯では、幅広いチャネルは適していません。余裕のある5 GHz帯では、周囲のネットワークが少なく電波を取り合わない場合、幅広いチャネルによってスループットを向上できます。

近くにある2台のAPが同じチャネルを使用すると、同一チャネル干渉が発生します。両者は通信時間を共有して順番に送信する必要があるため、実効性能は半分になります。重なり合うチャネルを使用すると隣接チャネル干渉が発生します。これは、秩序立って共有するのではなく信号が乱れるため、さらに深刻です。特に2.4 GHz帯で1、6、11のルールを守って適切にチャネルを割り当てると、両方の問題を避けられます。

適切なチャネルを選ぶため、技術者は無線サイトサーベイを実施します。これは、周囲のネットワークがどのチャネルを使用しているか、またカバレッジが弱い場所はどこかをスキャンして調べる作業です。下の例は、スキャンで得られる情報の種類を示しています。このデータを使ってAPを配置し、重なりが最小になるようにチャネルを割り当てます。これは、ラジオ局同士の電波が混ざらないように周波数を配置するのとよく似ています。

多くの最新アクセスポイントはバンドステアリングを使用し、対応デバイスを2.4 GHz帯に自動的に接続させるのではなく、より高速で混雑の少ない5 GHz帯へ誘導します。APは両方の帯域で1つのSSIDを通知し、信号強度や負荷に基づいて各クライアントをより適した帯域へ誘導します。これにより、ユーザーが自分で帯域を選ばなくても、クライアントが帯域間で自動的に分散され、全体の性能が向上します。

目的に応じて帯域を選びます。到達距離を重視するなら2.4 GHz、速度と混雑の少なさを重視するなら5 GHzです。重ならないチャネルを割り当てます。2.4 GHz帯では1、6、11のいずれかを使用します。チャネル幅に注意し、同一チャネル干渉と隣接チャネル干渉を避けてください。サイトサーベイに基づいてこれらを選択することが、高速で安定したWi-Fiネットワークと、低速で不安定なネットワークを分けます。

Wi-Fiは2.4 GHz帯（到達距離が長く、混雑しやすく、低速）と5 GHz帯（高速で、重ならないチャネルが多く、到達距離が短い）を使用します。各帯域はチャネルに分割され、近くのAPは異なるチャネルを使用する必要があります。2.4 GHz帯で重ならないのは1、6、11チャネルだけです。結合して幅を広げたチャネルは速度を向上させますが、干渉も増加します。無線サイトサーベイを行い、同一チャネル干渉と隣接チャネル干渉を避けましょう。