WiFi容量計画:要求に応えるネットワークを構築

正確な計算と予測モデリングを使って、高密度環境でのWi-Fi容量をどのように計画するか学びましょう。

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多くのユーザーは、シグナルのカバレッジとWi-Fiの容量を混同しています。問題は必ずしもカバレッジにあるとは限りません。しばしば、問題はWi-Fiネットワークが接続されているデバイスの数に対応できないことにあります。これがWi-Fi容量と呼ばれるもので、ネットワークが同時に多くのデバイスに対して信頼性が高く安定した接続を提供できる能力のことです。

Wi-Fiネットワークのパフォーマンスを正しく計画して、ビデオ通話がフリーズしたり、終わりのないバッファリングを忘れられる方法を考えてみましょう。

Wi-Fi容量とは何であり、なぜそれが重要なのですか?

Wi‑Fiの容量は、無線ネットワークが許容できる速度と遅延で同時に維持できる接続数を示します。これは、シグナルの到達範囲のみを意味するカバレッジとは別のものです。実際のデバイス負荷に対して容量が低すぎる場合、ユーザーは信号バーが満タンに見えても、リトライ回数の増加、パケットドロップ、ジッタなどを経験します。

そのため、容量設計では3つの変数を測定します。

  • エアタイム:各チャネルのタイムスライスのうち、すでに使用されている割合を指します。
  • スループット:1秒あたりに実際に届けられる有効ペイロード量です。
  • コンテンション:2台のデバイスが同時に送信を試みて一方が待機しなければならなくなる確率を指します。

優れたWi‑Fi容量計画では、これらの変数のバランスをとり、ピーク時でもエアタイムが約70%未満に抑えられ、ユーザーごとの平均スループットがアプリケーションのニーズに合致し、コンテンション率が一桁台に保たれるようにします。

無線ネットワーク容量の主要な要因

コア変数が定義できたところで、実際のネットワークで数値に影響を与える現実世界の変数 — デバイスの構成、トラフィックパターン、チャネルの選択、APの配置、そしてWi‑Fi規格そのもの — を見ていきましょう。

  • デバイス数とタイプ: すべてのスマートフォン、タブレット、IoTプローブがエアタイムを消費します。旧型の802.11nラジオが最も速く消費します。Wi‑Fi 5/6 の5 GHzラジオあたりアクティブなクライアントが25台が一般的な上限です。6 GHz(Wi‑Fi 6E/7)ではより多くをサポートできる場合もあるので、常にライブ統計で検証してください。
  • アプリケーションの要求: メールは軽い負荷ですが、4KストリームやARヘッドセットは重い負荷です。シンプルなZoom通話は約3Mbit/s、4K Netflixは25Mbit/s以上を消費する場合があります。
  • チャネル幅とスペクトラム: 6 GHz帯域では最大59本のクリーンな20 MHzチャネルが利用可能です。狭い20 MHzチャネルはパラレルレーンを増やし、高密度環境では単一の80 MHzチャネルよりも優れることが多いです。低密度エリアでは40 MHzまたは80 MHzへ拡張することでピーク速度を向上できますが、事前にスペクトラムスイープで検証してください。
  • アクセスポイントの配置: オーバーラップが多すぎると競合が増え、少なすぎるとデッドゾーンができます。目指すべきは均一な−67 dBm信号、チャネルのずらし、クライアント負荷の均等です。
  • Wi‑Fi世代と機能: 新しい規格は大きく上限を引き上げます。Wi‑Fi 6のOFDMAMU‑MIMOは複数デバイスの同時通信を実現し、Wi‑Fi 7はチャネル幅を320 MHz、変調方式を4096‑QAMへ強化します。実際には、APあたりの総スループットはWi‑Fi 5の約1.3 Gb/sからWi‑Fi 6の約2.4 Gb/s、Wi‑Fi 7の約6 Gb/sまでジャンプし、実質的に利用可能な容量がほぼ3倍になります。

理論的Wi‑Fi容量計画:ステップバイステップ

予測Wi‑Fiヒートマップやアクセスポイントの購入リスト作成の前に、WiFiキャパシティプランニングは紙の上で始まります。目標は、人間の活動(50人の子供が動画をストリーミング」を具体的な数値(トライバンドAP2台、20MHzチャンネル」に変換することです。ここでは、教室、倉庫、カフェ、スタジアムのコンコースにも適用できる実用的なワークフローを紹介します。

1. パフォーマンス目標を設定する。

ネットワークがスタールしたときに最も影響を受けるアプリケーションから始めます。リアルタイム音声はユーザーごとに約0.5 Mbit/s、往復遅延150 ms未満で動作します。フルHD動画にはおおよそ3 Mbit/sが必要で、4Kストリーミングだと25 Mbit/sが必要です。最悪時想定のスループットと遅延要件を最初に書き出してください。なぜなら、WiFiキャパシティプランニングの後のすべての選択は、そのベースラインに従う必要があるからです。

典型的な活動 ユーザーごとの概算帯域幅
音声/VoIP通話 0.5 Mbit/s
音楽またはポッドキャストのストリーミング 0.5 Mbit/s
一般的なウェブ閲覧 & メール 1 Mbit/s
ドキュメントや写真の印刷 1 Mbit/s
双方向ビデオ会議(720p–1080p) 2-4 Mbit/s
HDビデオオンデマンド(1080p) 3-5 Mbit/s
ウルトラHD/4Kストリーミング 25 Mbit/s

2. クライアントフリートと同時接続数をプロファイルする。

同時に通信する可能性のあるすべてのデバイスクラス(ノートパソコン、スマートフォン、タブレット、IoTセンサー、POS端末、カメラなど)をカウントします。それぞれのクラスについて、無線の世代(Wi‑Fi 5、Wi‑Fi 6、Wi‑Fi 7)と予想される最大同時利用数を記録します。WiFiの容量を左右するのは総在庫数ではなく、同時接続数(コンカレンシー)です。

3. 需要をユーザー数で掛けて総負荷を算出する。

ステップ1で得たユーザーごとの数値に、ステップ2で算出した同時接続クライアント数を掛け、すべてのアプリケーションタイプについて合計します。これがピーク時にWLANが提供すべきペイロードスループットとなります。

4. ペイロードをエアタイムに換算する。

総ペイロードを、選択した標準規格およびチャネル幅における現実的な物理スループットで割ります。オーバーヘッドを考慮した場合、単一のWi‑Fi 6 5 GHzラジオが20 MHzチャネルで運ぶことができるTCPトラフィックは約150〜200 Mbit/sです。ピーク時でもエアタイムは70%未満に抑えてください。

5. 無線機の台数を算出する。

全体のクライアント負荷を分散し、1台の無線機が約25台以上のアクティブデバイスを担当したり、エアタイムが70パーセントを超えたりしないようにします(干渉の少ない6GHz帯では基準を上げ、ノイズの多い2.4GHz帯では下げてください)1台の無線機が50クライアントやエアタイム90パーセントになる場合は、無線機をもう1台追加し、再度計算を行いましょう。このステップでは、算出した無線ネットワーク容量を必要なアクセスポイントまたは無線機の明確な台数に変換します。

6. チャネル幅と再利用パターンを選ぶ。

狭い20MHzチャネルはより多くの独立した経路を生み出し、密集した地域での同一チャネル干渉を減らします。広い40MHzや80MHzチャネルは、スペクトルが静かでクライアント密度が低い場合のみ適しています。無線機の台数に合わせてチャネルプランを組み、隣接するセルが異なるチャネルで重なるようにしましょう。

7. 予測モデリングまたは現地調査で検証する。

設計が完了したら、実際の現場で検証する時です。壁や素材、計画したアクセスポイントをNetSpotのようなシミュレーションソフトに入力するか、サーベイツールを使って現場を歩いてみましょう。すべてのゾーンが目標スループットを満たし、エアタイムが70パーセント未満、衝突率が一桁台に収まっているか必ず確認してください。ヒートマップでデッドゾーンや過負荷セルが見つかった場合は、APの出力レベルや設置場所を適宜調整します。

8. 成長余地を確保しましょう。

今後のデバイスやより負荷の重いアプリケーションに備えて、最低でも20%の余剰エアタイム、または追加のチャネルペアを用意しておきましょう。計画を文書化し、定期的に確認スケジュールを設定してください。トラフィックパターンやクライアント数は変動するため、Wi-Fiのキャパシティ設計は一度限りの計算ではなく、常に見直しが必要です。

これら8つのステップを順番に実施すれば、勘に頼ったやり方から再現性のある方法論へ進化できます。とにかくAPを追加して祈る」方式から脱し、Wi-Fi容量設計が、利用が急増したときでも速度や遅延を安定して保てるネットワークを実現します。

算出されたAP数が、オフィス、教室、講義室、アリーナセクターなどで経験豊富な設置業者が実際に設置している数とどれだけ一致しているかに注目してください。もしあなたの数値がこれらの基準値から大きく外れている場合は、前提条件を見直しましょう。クライアント数、ワークロード、チャネルプランのいずれかに調整が必要な部分があるはずです。

表1 — 代表的な設計シナリオ
(控えめな Wi-Fi 6E スループット(20MHz時)成長のために20〜30%の余地を追加)

環境 小規模オフィス
同時接続デバイス数 25
主なワークロード HDビデオ通話
デバイスごとの負荷 3 Mbit/s
合計需要 75 Mbit/s
実効APスループット 250 Mbit/s
必要なAP数 1
環境 教室(50席)
同時接続デバイス数 50
主なワークロード ウェブ+720p混在
デバイスごとの負荷 2 Mbit/s
合計需要 100 Mbit/s
実効APスループット 250 Mbit/s
必要なAP数 1(予備1台)
環境 講堂(300席)
同時接続デバイス数 300
主なワークロード 1080pストリーミング
デバイスごとの負荷 4 Mbit/s
合計需要 1200 Mbit/s
実効APスループット 350 Mbit/s
必要なAP数 4
環境 アリーナ区画(1,000席)
同時接続デバイス数 1000
主なワークロード SNS+4Kアップロード
デバイスごとの負荷 6 Mbit/s
合計需要 6000 Mbit/s
実効APスループット 450 Mbit/s
必要なAP数 14

この表は計画段階の計算と現場の現実をつなぎ、ハードウェアの注文を出す前に素早く直感的な確認ができるようにします。

NetSpotプランニングモードによる実用的な設計検証

設計が理論上問題ないと判断されたら、次は証拠が必要です。NetSpotのプランニングモードは、そのために特化されています。

NetSpot プランニングモード — 新しいプロジェクト

NetSpotのプランニングモードでフロアプランを読み込み、キャリブレーションを行った後、壁をなぞり、最も正確なシミュレーション結果を得るために適切な材料(石膏ボード、ガラス、レンガ)を割り当ててください。

建設要素を描画

NetSpotは各表面の減衰を予測エンジンに組み込み、信号伝播のライブモデルを提供します。次に、候補のアクセスポイントを図面上に配置します。内蔵のハードウェアライブラリーは、レガシーの802.11n/acユニットから最新のWi‑Fi 6/6E/7モデルまで、それぞれのアクセスポイントの主要なパラメータをすでに把握しており、必要に応じてカスタム仕様を入力することもできます。

アクセスポイントを追加(リストから選択)

アクセスポイントがフロアプラン上に配置されると、NetSpotは以下の主要なヒートマップをリアルタイムで再計算します:

  • 信号レベル — 主なカバレッジを表示します。
  • 信号対干渉比(SIR) — オーバーラッピングしたネットワークやチャネルの再利用によって利用時間が奪われているエリアを強調表示します。
  • セカンダリ信号レベル — 最も近いAPが故障した場合にクライアントが受けるバックアップカバレッジを明らかにします。
計画モードのビジュアライゼーション(セカンダリー信号レベル)

これらの3つのビューは、設計が負荷に対応でき、1つのアクセスポイントがオフラインになっても回復力を保てるかどうかを示します。主要なパラメータが目標を満たしたら、レポートをPDFまたはPNGのヒートマップ画像としてエクスポートし、インストーラーや関係者と共有しましょう。

シミュレーションの後、サーベイモードで現場を歩いて、実際の計測値がモデルと一致していることを確認します。

結論

Wi‑Fiの容量は数学の問題です—ユーザーがログオンする前に解決できる問題です。正確なアプリケーション予算、現実的な無線数、そしてエアタイムに最適化されたチャネルプランを組み合わせることで、後から対応するのではなく競合を防ぐことができます。NetSpotのプランニングモードはこのプロセスを効率化し、セカンダリ信号レベルビューによって冗長性を検証するため、1台のAPが故障してもヘルプデスクに殺到する事態にはなりません。

数値を常に最新に保ち、四半期ごとに利用状況を見直せば、デバイス数が増加してもあなたの無線ネットワーク容量は十分に対応できます。

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よくある質問

WiFiネットワークが容量に達しているかどうかは、どのように確認できますか?

再試行回数の顕著な増加、ビデオのバッファリング、またはVoIPジッターが、強いRSSIにもかかわらず発生している場合、通常はエアタイムの飽和を示しています。1つの無線ごとのアクティブクライアント数を数え、約25を超える場合は注意が必要です。

アクセスポイントを追加することでWiFiの容量問題は解決しますか?

いいえ。新しいAPが近隣とチャンネルを共有している場合、衝突が増加し、容量が低下します。まず、チャンネルを再計画するか、帯域幅を狭くしてください。スペクトラム分析で余地があると確認できた場合のみ、ハードウェアを追加してください。

WiFi容量をモデル化する最速の方法は?

NetSpotのプランニングモードで予測設計を実行:仮想APを設置し、クライアント/アプリケーションプロファイルを入力し、キャパシティヒートマップを確認できます—脚立は不要です。

ユーザーごとに必要なWiFi帯域幅はどれくらいですか?

最も重い重要なアプリケーションに合わせてください。音声は0.5 Mbit/s、HDビデオは約5 Mbit/s、4Kストリーミングは25 Mbit/sが必要になる場合があります。同時ユーザー数を掛けてから、バースト用に20~30%のオーバーヘッドを加算してください。

WiFi 6EやWiFi 7は自動的に容量の問題を解決しますか?

彼らは6GHzスペクトラムとOFDMAを追加することで助けになりますが、クライアントがそれらをサポートし、チャネルがクリーンな状態である場合に限られます。自己干渉を引き起こさないよう、依然として確実なWi-Fi容量計画が必要です。

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