筆者の家には、無線LANアクセスポイント(AP)が1台しかない。しかしそのAPには、パソコンやスマートフォン(スマホ)、プリンター、Apple TVなど複数の端末を接続している。スマホで再生している動画をApple TVに送信しながら、パソコンではWebブラウザーで調べ物をするといった使い方をしている。

 こうした使い方ができるので、APは同時に複数の通信をさばいているように見える。しかし実際は異なる。有線LANとは異なり、無線LANは送受信の経路が物理的に分かれていないからだ(図1)。

図1●有線LANと無線LANの通信方式の違い
有線LANは、LANケーブル内で送信用と受信用の線が分かれているので送受信を同時に行う全二重通信が可能。一方無線LANは、送信と受信に同じ周波数を利用するため、送信と受信を同時に行えない半二重通信である。
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 このため無線LANでは、送信と受信を同時に行えない。これは半二重と呼ばれる通信方式である。現在、一般的に利用されているIEEE 802.11a/b/g/n/acのいずれも半二重方式で通信する。

 また、無線LANでは複数の端末が同時にデータを送信できない。同一周波数を使っているため、信号が衝突してしまうからだ。衝突を避ける仕組みはCSMA/CAと呼ばれる。

 そこで今回は、無線LANの通信が、双方向同時に行えないことを実験で確かめてみよう。

3台同時に接続してみる

 例えば、1台のAPに3台の端末(1ストリーム端末)がつながっている状況で、それらの端末がサーバーから同時にデータをダウンロードしたとする。同時に通信できる端末が1台だけだとすると、通信が可能な時間を3台の端末で分け合うことになる。そのため1台の端末が使える帯域は、1台のときの3分の1になる。

 別の言い方をすれば、3台の端末の帯域を合計した総帯域は変わらないと考えられる。実際にこの通りになるのかを検証しよう。

 実験では、APに米シスコシステムズのAP1852E(外部アンテナモデル)を使用した。無線区間での電波の減衰を少なくするために、本来は外部アンテナを取り付けるAPのアンテナ端子に同軸ケーブルを取り付けて、米キーサイト・テクノロジーのIxVeriWaveと接続した(図2)。

図2●今回の実験環境
IxVeriWaveで仮想的な無線LAN端末(仮想無線LAN端末)と仮想的なサーバー(仮想サーバー)を構築。仮想サーバーとAPはイーサネットケーブルで、APのアンテナと仮想無線LAN端末は同軸ケーブルで接続した。
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