オフィス、ショッピング モール、さらには自宅を歩き回っているときに、接続されたデバイスを介してワイヤレス インターネット アクセスを楽しんでいる場合は、メッシュ Wi-Fi に感謝することができます。その仕事は、広いエリアのデッドゾーンを排除することです。でも、メッシュ Wi-Fi とは何ですか?
メッシュ Wi-Fi は、安価な既存のテクノロジーを使用して、広いエリアを簡単かつ効果的にワイヤレスで接続できるワイヤレス メッシュ ネットワークを指します。ワイヤレス メッシュ ネットワークでは、ネットワーク接続が数十、場合によっては数百のワイヤレス メッシュ ノードに分散され、相互に「通信」して広いエリアにわたってネットワーク接続を共有します。
この記事では、メッシュ Wi-Fi システムが従来の Wi-Fi ネットワーク上でどのように機能するのか、また、メッシュ Wi-Fi システムがさまざまな業界のネットワーク アクセスをどのように増加させるのかについて説明します。その過程で、イーサネット ケーブルから切り離すことで得られる自由を実感していただけるでしょう。
メッシュ Wi-Fi システムの仕組み
一般的な Wi-Fi ルーターは、ネットワークに接続されている複数のデバイスのハブとして機能します。従来のほとんどの「ワイヤレス」アクセス ポイントは、依然として信号をブロードキャストするためにインターネットに配線する必要があります。大規模なワイヤレス ネットワークの場合、イーサネット ケーブルを天井や壁、公共エリア全体に埋め込む必要があります。
ワイヤレス メッシュ ネットワークでは、1 つのノードのみがインターネット接続を持つ必要があります。ネットワークに追加された各ノードは、その近くにある他のすべてのノードとワイヤレスで接続を共有します。ノードの数が増えるほど、接続はさらに広がり、大規模なオフィスや数百万の都市にサービスを提供できるワイヤレスの「接続のクラウド」が作成されます。
メッシュシステムの利点
狭いエリアにインターネット アクセスを提供するだけであれば、単一のメッシュ ネットワーク ノードと従来のワイヤレスルーターとの間に大きな違いは見られないでしょう。ただし、大規模なネットワークの場合、メッシュ ネットワークには次のような利点があります。
ワイヤレス メッシュ ネットワークの利点は次のとおりです。
- 使用するワイヤの数が少なくなるということは、
- インストールするノードが増えるほど、ワイヤレス ネットワークは大きくなり、高速になります。
- これらは、ほとんどの無線ネットワークにすでに導入されているのと同じ無線通信規格に依存しています。
- これらは、屋外エリアや、エリアや など従来のインフラストラクチャが機能していない場所など、イーサネットの壁接続が不足している場所に便利です。
- これらは、ワイヤレス信号が断続的にブロックされる見通し外 (NLoS) ネットワーク構成に役立ちます。たとえば、遊園地では、観覧車が無線アクセス ポイントからの信号を遮断することがあります。周囲に他のノードが数十または数百ある場合、クリアな信号を見つける必要があります。
- メッシュ ネットワークは「自己構成」です。ネットワーク管理者による調整を必要とせずに、ネットワークが既存の構造に自動的に組み込まれます。
- メッシュ ネットワークは、ノードがブロックされたり信号が失われたりした場合でも、ネットワークがデータを送信するための最速かつ最も信頼性の高いパスを自動的に見つけます。
- ワイヤレス メッシュ構成では、ローカル パケットが中央サーバーに戻る必要がないため、ローカル ネットワークをより高速に実行できます。
- ワイヤレス メッシュ ノードはインストールとアンインストールが簡単であるため、必要なカバレッジの多かれ少なかれに応じて、ネットワークの適応性と拡張性が非常に高くなります。
インターネットは世界最大のメッシュ ネットワークです。情報は、目的地に到達するまで、ルーターからルーターへと自動的にバウンスされ、インターネット上を移動します。インターネットは、データが通過できる潜在的なパスが数十億あるため、接続の「クラウド」または「ウェブ」として描かれることがよくあります。
ワイヤレスメッシュテクノロジー
以下の図は、ローカル エリア ネットワーク (LAN)経由でインターネット接続を共有するときに、ワイヤレス メッシュ ネットワークがどのように機能するかを示しています。ご覧のとおり、インターネットに直接配線する必要があるのは、ワイヤレス メッシュ ネットワーク内の 1 つのノードだけです。その有線ノードは、インターネット接続を最も近いノードのクラスターと無線で共有し、さらにそのノードも最も近いノードのクラスターとそれを共有する、というようになります。
つまり、個々のノードには、屋外の場合は従来の AC プラグ、バッテリー、またはソーラー パネルなどの電源だけが必要です。屋外ノードは耐候性の保護シールドに包まれており、電柱や屋根など、どこにでも取り付けることができます。
より高速なインターネット接続
ワイヤレス メッシュ ネットワークは、設置されるノードの数が増えるほど信号がより遠くまで伝わるため、インターネット接続の共有に効果的です。また、ノードが増えれば増えるほど、ユーザーにとってのインターネット接続はより強力かつ高速になります。
インターネット接続はどのようにしてより強力かつ高速になるのでしょうか?
- 距離はワイヤレス信号の強度に大きな影響を与えます。コンピューターと最も近いワイヤレス ノード間の距離が 2 つ縮まると、信号強度は 4 倍になります。
- ノードは、従来のイーサネット ケーブルを使用して、 VoIP電話、ビデオ カメラ、サーバー、デスクトップ ワークステーションなどのネットワーク内の有線デバイスにインターネット接続を提供することもできます。ほとんどのノードには少なくとも 1 つのイーサネット ポートが付属しており、パワー オーバー イーサネット (PoE) と呼ばれるテクノロジを通じて、ノードはカメラをコンセントに接続しなくても監視カメラのように使用できます。
次に、ワイヤレス メッシュ ネットワークの実際の潜在的なアプリケーションをいくつか見てみましょう。
ワイヤレス メッシュ LAN であっても、より広範囲のインターネットに到達するために、情報がアクセス ポイントに返される必要がある場合があります。その情報をアクセス ポイントに戻すことを と呼びます。小規模なワイヤレス メッシュ ネットワークは、特別な構成を必要とせずにバックホールを処理します。都市や大企業向けのような大規模なメッシュ ネットワークでは、特定のノードを として専用にする必要があります。他のノードはすべての送信情報をバックホール ノードの 1 つに直接送信し、バックホール ノードは不要なホップなしで情報を有線アクセス ポイントに送信します。
ワイヤレスメッシュネットワーク用のアプリケーション
市区町村
ワイヤレス メッシュ ネットワークを使用すると、都市は広範囲にわたる高速ワイヤレス接続を介して市民と公共サービスを接続できます。
A は公衆 WiFi ホットスポットを設置しています。メッシュ ネットワークを使用すると、都市はすべてのホットスポットを安価かつ簡単にリンクして自治体全体をカバーできるようになります。地方自治体のネットワークは、必ずしも都市やコミュニティ自体によって作成および維持されるわけではありません。地域住民によって作成されたアドホック ネットワークもあります。非営利プロジェクトや政府プロジェクトからの資金提供を受けて立ち上げる会社もあります。米国国務省は、反体制派に自国政府の監視を受けずに通信する方法を提供するために、海外の一部の場所にあるメッシュネットワークに資金を提供した。
オープン自治体メッシュ WiFi ネットワークには次のような利点があります。
- 通勤者は電車、公園、レストランで電子メールをチェックできます。
- 公共事業職員は、発電機に無線ノードを設置することで、市の電力と水道の診断を監視できます。ケーブルを配線するために溝を掘る必要はありません。
- 通常の電話や携帯電話のサービスがダウンしている場合でも、大規模なネットワーク内の安全な仮想ネットワークにアクセスして、通信回線を開いた状態に保つことができます。街路灯や信号機にメッシュ ノードを取り付けることで、警察や消防士は移動中でもネットワークに接続したままにすることができます。
自治体のネットワークが拡大
MuniNetworks.org は非営利団体、Institute for Local Self-Reliance のプロジェクトで、米国内の数百の自治体ネットワークを示すコミュニティを示しており、その多くはメッシュ ネットワークを使用してブロードバンド アクセスを分散しています。自治体メッシュ ネットワークは米国だけで利用できるわけではなく、 や など世界中で普及しつつあります。
メッシュ ネットワークは、企業チャネルを通じて近隣地域にも導入されています。小売大手の Amazon は、Ring ブランドのスマート ホーム デバイスを使用して、近くの住宅間にメッシュ ネットワークを構築しています。 2019年に発表された、Amazon Sidewalk。 Amazon がこのサービスに賛同するのは、顧客のスマート ホーム デバイスをサポートすることであり、自治体の WiFi ネットワークとは異なり、Amazon Sidewalk のメッシュ ネットワークは通信に 900 MHz スペクトルを使用します。
ただし、すべての自治体のワイヤレス ネットワークがメッシュ テクノロジを使用しているわけではありません。 WiMAXと呼ばれるテクノロジーを使用するものもあります。これは、強力なマイクロ波伝送を使用して長距離に信号をブロードキャストする機能を備えています。他の地方自治体のネットワークでは、メッシュ、WiMAX などを組み合わせて使用します。
発展途上国
ワイヤレス メッシュ ネットワークは、電話サービスや電力などの分野で役立ちます。太陽光発電のノードは 1 つの携帯電話または衛星インターネット接続に接続でき、村全体をオンラインに保つことができます。
孤立した場所
先進国であっても、従来の高速インターネット サービス プロバイダーが利用できる網から遠く離れた険しい場所があります。これらの分野では、ワイヤレス メッシュ ネットワークが検討されています。一連のノードは、最も近い利用可能な有線アクセス ポイントから到達しにくいエリアまでマウントされます。
教育機関
多くの大学、大学、高校は、キャンパス全体をワイヤレス メッシュ ネットワークに変換しています。このソリューションにより、古い建物内やキャンパス全体にケーブルを埋める必要がなくなります。屋内外に数十のノードが適切に配置されているため、誰もが常に接続されています。
メッシュ ネットワークには、大きなファイルをダウンロードする必要がある学生が必要とする高帯域幅のニーズを処理する能力もあります。
学校は、公共安全システム全体をネットワークに組み込んで、セキュリティカメラを監視し、緊急事態においてすべての職員が常に通信できるようにすることもできます。
医療施設
多くの病院は、コンピューター ネットワークを考慮して建設されていない、密集して建設された建物の集合体に分散しています。ワイヤレス メッシュ ノードは、角を迂回して厚いガラスやその他の素材を介して短距離に信号を送信し、すべての手術室、研究室、オフィスでのアクセスを確保できます。
より多くの医師や介護者が、検査結果、病歴、さらには保険情報などの患者情報を、部屋から部屋に持ち運べるポータブル電子機器で管理し、更新するようになっているため、ネットワークに接続する機能は非常に重要です。
ホスピタリティと仮設会場
ホテルやリゾートでの高速インターネット接続は例外ではなく、一般的になっています。ワイヤレス メッシュ ネットワークは、既存の構造物を改造したりビジネスを中断したりすることなく、屋内と屋外にすばやく簡単にセットアップできます。
建設現場では、ワイヤレス メッシュ ネットワークの簡単なセットアップと取り外しを活用できます。建築家やエンジニアはオフィスに有線接続を続けることができ、イーサネット経由の監視カメラにより盗難や破壊行為を減らすことができます。建設プロジェクトの進行に合わせて、メッシュ ノードを移動したり追加したりできます。
ワイヤレス メッシュ ネットワークは、ストリート フェア、屋外コンサート、政治集会などの他の一時的な会場でも、すぐにセットアップしたり撤去したりできます。そして香港では、抗議者たちは監視を避け、インターネットの遮断を回避するためにスマートフォンで作成されたアプリを使用している。
倉庫
最新の倉庫で使用されているハンドヘルド スキャナーなしには、在庫と出荷物流を追跡する効果的な方法はありません。ワイヤレス メッシュ ネットワークにより、ほとんど手間をかけずに巨大な倉庫構造全体の接続が確保されます。
メッシュシステムの将来の応用
メッシュ システムの目標は、信頼性の高い Wi-Fi 信号の取得だけにとどまりません。米軍は、何千ものマイクロチップサイズのメッシュノードを戦場に投下して即時偵察および監視ネットワークを構築できる日が来ると予測している。情報は地上部隊と本部職員の両方に送信されます。
自動車メーカーや通信会社は、無線メッシュネットワークなどの技術を活用した高度道路交通システム（ITS）の開発に取り組んでいる。公安当局は、監視カメラと車内センサーの自動ネットワークを使用して、交通事故や危険な道路状況を厳重に監視できます。
ワイヤレス メッシュ ネットワークは、一般的になるにつれて、セキュリティ、スマート農業、製造などを含む、モノのインターネット (IoT) デバイスに電力を供給する上で価値のあるものになってきました。 Bluetooth ワイヤレス メッシュ ネットワークなどの新しいテクノロジも含まれます。ワイヤレス メッシュ ネットワークの将来のアプリケーションは、私たちの想像力によってのみ制限されます。
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