はじめに

家に無線LANが届かない部屋があるんだけど、色々エリアを伸ばす方法があってよくわからないんだよね。という話があり、解説を書くことにしました。
仕組みを簡単に説明しつつ、どの場合はどの方式を使うのが一番良いのかについて説明していきます。

仕組みの説明

ローミング

ローミングとは、複数の同一のSSID及び暗号化設定を行った無線LAN APを信号強度・信号品質などから自動的に判断して、クライアントが切り替える仕組み
日常的に利用するものとしては、新幹線や高速道路で高速移動しているときに携帯の通話が切れないように基地局を切り替えていく仕組みとだいたいほとんど同じ仕組みにです。

中継機

中継機とは、無線LANのアクセスポイントのエリアを広げる方法の1つで、今ある無線LANの電波を中継して、エリアを広げる仕組み。

イメージとしては、APさんが「熊が出た、逃げろー」と叫ぶと、それを聞いた中継機さんが「熊が出た、逃げろー」と再度叫んで、APさんからの声が直接届かない人に伝えたいことを伝えているような姿を想像すれば良い。

つまり、中継機は「電波が届かない場所」に設置するのではなく、電波を届けたい場所との間に設置して、APと中継機の間の通信が確保される必要がある。

中継機の正しい使い方と正しくない使い方を図として表示する。

正しい使い方

以下の例では、中継機がアクセスポイントからの電波が届く範囲にあるため、中継機に接続したクライアントも中継機を経由してインターネットへ接続することができる。

正しくない使い方

以下の例では、中継機がアクセスポイントからの電波が届かない範囲にあるため、中継機に接続したクライアントは中継機から先に進むことができず、インターネットへ接続することができなくなる。

中継機の場所選び

アクセスポイントからの電波が届かない場所や、非常に弱く安定しない場所に中継機を設置した場合、その不安定な電波を中継することになる。スマートフォンやノートPCなどを利用して、電波強度が問題なく十分な通信速度が確保できる場所かつスピードテストの結果がさほど悪くない場所に設置するのがベストな場所となる。

以下の例では、設置場所として的確な場所は②となる。それ以外の場所が適さない理由としては以下の通り
① アクセスポイントに近すぎる。中継しても電波が届かない会議室Cまで電波が届かないため、使える状態になることはない。
③ 信号強度/通信速度とも不安定な場所に設置した場合、その不安定な電波を中継することとなり、快適な通信はできない。
④ そもそもアクセスポイントに接続ができないため、中継機に接続したクライアントはインターネットへ接続することができない。設置場所としては不適切というより、論外となる。

メッシュ

中継機が複数あるような場合、インターネットへ接続するアクセスポイント(ここではmasterと表記)への適切な経路を選ばなければ通信が不安定になったり、そもそもつながらないことになる。そういった調整を自動的に行えるようにしたものがメッシュとなる。

例えば、以下の構成の場合に、Slave3からmasterに向かって疎通を行う場合はどの経路で通信するのが一番良いのかを考えるとした場合、以下のような条件の場合はどうなるか考えてみよう。

slave1 - slave2 (接続C) : 安定して接続は可能だが、電波は少し弱い。
slave1 - slave3 (接続D) : 接続はできるが、電波が非常に不安定である。
slave2 - slave3 (接続E) : 安定して接続は可能だが、電波は少し弱い。
master - slave1,2 (接続A, B) : 安定して接続が可能、電波も良好。
master - slave3 : そもそも繋がらない。

考え方としては、Slave3 から master に向けて ① 接続の安定性 ② master までに経由するAPの数の2つの点を見ながら選択してく。

slave3 は slave1への通信は安定してできないが、slave2への通信は安定しているので、接続E を選択する
slave2 は slave1, master への通信は安定しているが、 slave1 への経路 (接続C) を利用すると、中継点が1つ増えるので master と直接接続する経路(接続B)を利用する。

このような判断を、人間が手動で行った場合は「検証」と「計測」、「設定」を行う必要があり、非常に難易度が高い作業となる。また、slave を追加した場合は、masterの位置を変更した場合に逐一検証と計測、再設定を行う必要があり、非常に面倒くさい。

そこで、それらの作業をグルーピングしたAPの中で「自動的に計算/修正する機能をもたせた中継機の集団」を構成するのがメッシュというものになる。

なお、メッシュの機材は、バックホールとして有線LANを利用できる器材もあるため、鉄筋コンクリート造の2Fに届けたいという場合に、階段の踊り場まで有線LANを配線して、そこから更に電波が弱くなっている場所に向けてslaveを設置するという方法も可能。

逆に、階段区間にケーブルを這わせず、2Fだけ有線LANで接続するのようなこともできる。

どの方式も、違いはクライアントが接続したAPからインターネット側のバックホールだけ

メッシュにしろ、中継機にしろ、クライアントは自分から見える一番電波の強いAPを自動的に選択することで、APまでの通信を快適に行えるようにしている。

正確には、一度つながったAPとは一定の強さ以下にならない限りAPの切り替えは行われないが、接続が不安定なAPと繋いだままになることはクライアントが使っているOSがあまりにも古いとかでない限り、だいたいほとんどない。

会社や学校などが導入しているAPのローミングは、有線LANをバックホールとして接続されるアクセスポイントが複数ある
中継機は、中継機がアクセスポイントからの電波を中継するしてバックホールを作成する事によって、アクセスポイントに接続できるようにしている。
メッシュは、複数の中継機を利用して、一番快適な経路をバックホールとして自動的に選択して、masterへ接続する。

どれを選べばいいの？

仕組みによるが、次のとおりです。

有線LANが配線してあり、快適に利用したい部屋の全てにLANコンセントがある場合は、複数のアクセスポイントに同じSSIDと暗号化を設定したAPを設置する。
有線LANが配線してあり、家の一部にある電波が届かない場所で無線LANを使いたい場合は、届かない場所に一番近いLANコンセントに同じSSIDと暗号化を設定したAPを設置する。ただし、中継機を併用する予定がある場合はメッシュを購入するとよい。
有線LANの配線がなく、家の一分にある電波が届かない場所で無線LANを使いたい場合は、中継機を購入する。ただし、複数の中継機を利用する予定がある場合はメッシュを購入するとよい。
有線LANの配線がなく、家の複数の場所で電波が届かず、無線LANが不便である場合は、メッシュを購入する。
有線LANを配線できる場合は、可能な限り有線LANを利用する。有線LANは正義。

特に問題なく使えそうなのをピックアップしていくつか貼っておきます。比較的新しい(11n以降の)Atermはなんと、ルーター、コンバータ、中継機のどれにでもになるので、前使っていた無線LAN親機を中継機として使うなんてこともできます。

TP-Link？知らない子ですねぇ……。