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WiFi アドバイザリ & デザインサービス WiFi 教育 WiFi 診断 & 最適化

ミッドレンジ 802.11ac アクセスポイントのクライ

アント密度 / ビデオパフォーマンス比較

Devin K. Akin, CEO

[email protected]

2017 年 9 月

バージョン 1.00

2

105 Muirfield Way Carrollton, GA 30116 米国 [email protected] +1.404.437.6006 http://DivDyn.com

エグゼクティブサマリー

このドキュメントでは、高クライアント密度環境で複数ベンダーのミッドレンジ

802.11ac Wave 2 アクセスポイント (AP) のパフォーマンスを詳細に説明しています。

主なデータトラフィックタイプとしてビデオを使用しました。従来の競合テストでは、

AP に負荷をかける方法としてファイル転送を使用した場合の総データスループット

を重視する傾向にありました。ビデオを含めた最新の公開ストレステストは 2013 年

に発行されたもののようです。

このテストスイートでは、主なデータ負荷としてビデオトラフィックを選択しました。

理由は簡単で、今日の多くのネットワークではビデオがネットワークトラフィック量

の大半を占めているからです。最新の Cisco Visual Networking Index1 には次のような内

容が記載されています。

• 世界の IP ビデオトラフィックは 2016 年から 2021 年までに 3 倍に増加する。こ

れは CAGR 26 % に相当する。

インターネットビデオトラフィックは 2016 年から 2021 年

までに 4 倍に増加する。これは CAGR 31 % に相当する。

• ビジネス IP トラフィックは 2016 年から 2021 年までに CAGR 21 % の速度で増

加する。高度なビデオコミュニケーションを採用する企業が増えるに伴い、ビ

ジネス IP トラフィックは 2016 年から 2021 年までに 3 倍に増加する。

最新の Ericsson Mobility Report2 には以下のような内容が記載されています。

• モバイルビデオトラフィックは、2022 年までに年間約 50 % 成長すると予測さ

れる。これは全モバイルトラフィックの 4 分の 3 近く。

• 2016 年後半に、タブレットのモバイルデータビデオトラフィックは 60% に近

づいた。

ビデオはバンド幅を大量に消費するだけでなく、e メール、ファイル転送、閲覧など大

部分のデータアプリケーションと比較した場合に、エンドユーザーの体験の質に大き

く影響するという点で突出しています。e メール添付ファイルのダウンロード速度が 1、

2 秒遅くても、ユーザーはおそらく気づかないでしょう。しかし、ビデオ失速はすぐ

にわかります。ユーザーが低品質の (失速) ビデオを経験する可能性は、そのユーザー

が高クライアント密度環境にいる場合に高くなります。このテストスイートでは、高

密度環境を 60 個のクライアントと定義しています。

1 Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016–2021 ホワイトペーパー 2 Ericsson Mobility Report、2017 年 6 月

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まとめると、このテストはビデオトラフィックと高クライアント密度を組み合わせて

AP にストレスをかけるよう設計されています。どちらの条件も今日の WLAN ネット

ワーク環境で一般的なものです。ラッカスのテクニカルチームがテストサイトと機

器を用意し、このドキュメントに記載されているすべてのテストを実施しました。筆

者は、すべてのテスト機器、ソフトウェア、構成、結果を確認して検証しました。施

設内の物理的な AP とクライアントは、「実世界」におけるベストプラクティスの設

計パラメーターを使用してセットアップしました。この検証済みの構成で、すべての

ベンダーを同一の条件の下でテストしました。

筆者について

Devin Akin は、ベンダー中立的なトレーニングおよび認定において事実上のグローバ

ル標準である CWNP の共同創立者です。Akin (CWNE #1) は、IT 分野で 20 年以上の経

験があり、うち 15 年以上は WLAN を専門に扱っています。また、革新的な WiFi 設計、

検証、パフォーマンスソリューションに特化した WiFi システムインテグレーター/ト

レーニング組織である Divergent Dynamics の創立者で CEO です。

このテストはどのようなものですか？

このレポートでは、ビデオトラフィック負荷をかけた AP のパフォーマンスを測定す

るために設計された一連のテストについて説明しています。実世界の導入に近い環境

を用意するため、ミッドレンジ 802.11ac Wave 2 3x3:3 AP を選択しました。特定の製造

元が 3x3:3 AP モデルを作っていない場合は、次位モデルを使用しました。

価格が手頃なこと、多数の WLAN 環境でよく使用されるローレンジからミッドレンジ

の広範なワイヤレスデバイスの代用となることから、2x2:2 802.11ac 無線機能を持つ

Chromebook を選択しました。Chromebook は小中高等学校や初等教育でも広く使用さ

れているため、このテストスイートは特にそのような環境にとって関連性が高くなり

ます。

ビデオテスト中にビデオ以外のデータトラフィックでネットワークに負荷をかけるた

めに Apple Mac Mini を使用しました。

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このテストにはどのような意義がありますか？

ビデオトラフィックは全データトラフィックの大部分を占めるため、ビデオを配信す

るネットワークのパフォーマンスが低いと、他のほとんどのデータタイプのトラフィ

ックと比較した場合に、エンドユーザーの体験に与える影響が極めて高くなる可能性

があります。このため、WLAN がビデオのサービス品質を確保できることは、あらゆ

るタイプの組織にとって基本的な要件です。

サービス品質 (QoS) を保証する仕組みは、信頼性と安定性の高いアプリケーションを

提供するための基盤です。そのような QoS 管理は、大企業から教育までさまざまな業

種の企業にとって不可欠です。サービス品質は、急増するモノのインターネット (IoT)

デバイスに対応するためにも極めて重要です。多数の IoT デバイスが UDP プロトコル

である Bacnet 経由で通信を行うため、(時間/遅延に弱い) ビデオデバイスや音声デバイ

スと同じレベルのパフォーマンスを目標にする必要があります。

テスト環境

テストは、米国カリフォルニア州ユニオンシティ市にある中学校の 2 つの隣り合わせ

た教室で実施しました。教室には何もなく、クリーンな無線周波 (RF) 環境であったこ

とが、この場所を選択した主な理由でした。

各 WLAN 製造元の機器は、シングル SSID でビデオとデータトラフィックを送信する

ように設定と構成を行いました。テスト対象の各 AP は、一方の教室の、2 つの教室を

隔てる壁の反対側に設置しました。

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テスト対象のアクセスポイント

このテストでは以下のハードウェアとファームウェアを使用しました。

ベンダー AP/ コントローラーソフトウェアバージョン MIMO タイプ

Ruckus R610 と SZ100 3.5.0.0.832 3x3:3 11ac

Aruba AP-305 と 7205 6.5.1.2 3x3:3 11ac

Aerohive AP250 HiveOS 8.0r1 ビルド 161337 3x3:3 11ac

Meraki MR42 クラウド 3x3:3 11ac

Cisco 1850i と 5508 8.3.102.0 4x4:4 11ac

図 1 - テスト対照の AP モデル

テスト方法

WLAN 構成

すべてのテストは 5 GHz 帯域幅で実行しました。これは、高密度環境の業界推奨ベス

トプラクティスです。すべてのクライアントにバンド幅 40 MHz のチャネルを使用し、

PSK でセキュアにして、1 つの SSID で WLAN に接続しました。80 MHz バンド幅を

使用すれば 802.11ac より高いデータレートに対応できはしますが、高密度環境ではチ

ャネル競合によってチャネル再使用率が低下するため、そのように大きなチャネルバ

ンド幅は推奨されません。

テスト中に AP のチャネルが変更されないようにするために、各 AP は手動で 149 以降

に割り当てました。他のデバイスがこのチャネルを使用しないように、このスペクト

ラムをスイープしました。

AP の 1 つ (Aerohive AP250) は第 2 無線を 5 GHz 無線として使用する構成 (デュアル 5

GHz 無線モード) に対応するため、AP250 は 5GHz 無線を 1 つ有効にした状態と 2 つの

5GHz 無線を両方有効にした状態とで 2 度テストしました。製造元の推奨に基づき、第

1 無線と第 2 無線は 80 MHz で分離しました。第 1 無線はチャネル 40 を、第 2 無線は

チャネル 149 を使用するように構成しました。

イーサネットスイッチの構成

有線インフラには Ruckus ICX 7150 スイッチを使用しました。すべてのデバイスを、レ

イヤー 2 VLAN を使用してギガビットイーサネットポートに接続しました。

ビデオ構成

各 Chromebook クライアントに 1.6 Mbps ユニキャスト TCP ビデオをストリーミングす

るために、Microsoft Windows メディアサーバー 6 台を使用しました。ビデオがキャッ

シュされないように、Chrome ブラウザオペレーティングシステムの「シークレット」

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モードで実行しました。ビデオはループさせず、各テストで最初から再生しました。

すべてのビデオトラフィックは、有線スイッチの DSCP 40 でマーキングしました。

すべてのクライアントに 1 分間の実行時間を与え、データ負荷をかける前の失速数を

カウントしました。ビデオ失速はごく短い場合もあるため、ビデオ失速の定義は緩め

に設定しました。各テスト段階の終わりにビデオが開始していない、または失速状態

の場合に失速とみなす、と定義しました。

ビデオクライアントが実行を開始したら、Mac Mini クライアントを Ixia Chariot 7.3 EA

エンドポイント (各 1 ペア) として構成して、ビデオ以外のデータトラフィックを

WLAN に 1 分間追加しました。異なるクラスのトラフィック (ビデオおよびデータ) の

間で利用可能なバンド幅の奪い合いを起こすために、ネットワークに十分な負荷をか

けました。制御を厳密に行って一貫した負荷をかけるために、UDP 形式のデータトラ

フィックを選択しました。

ビデオがただちに再生され始めなかった場合は、2 回リトライしました。2 度目にも再

生されなかった場合は失速とみなし、基準カウント (ネットワーク負荷なしの状態でビ

デオを再生したビデオクライアント) からマイナスし、ネットワーク負荷をかけた状

態での失速クライアント (失速状態が続いていた場合) としてカウントしました。

規定の 1 分間のデータ負荷が終了する時点で、同じ失速条件を使用して、失速ビデオ

クライアント数を再度カウントしました。データクライアント (Mac Mini) の最終的な

総スループットは Chariot3 からレポートされた値としました。

クライアント

2x2:2 Chromebook クライアント 60 台と Mac Mini クライアント 30 台を使用しました。

クライアント数とクライアントの組み合わせは、以下の 2 度のテストで変更されてい

ます。

3 Chariot スクリプトは、UDP_RFC768 を無効にした標準のパフォーマンステストスクリプトでした。これは UDP

スループットテスト向けに Ixia から推奨されている方法です。

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図 2 - テスト対象のネットワークトポロジー

テスト 1: 30 台のビデオクライアントと 30 台のデータクライアント

目的

隣接した教室でデータ専用クライアント 30 台を追加して、メインの教室にある

Chromebook クライアント 30 台のビデオ品質への影響を判断します。測定基準は、デ

ータに負荷をかける前と後に AP で同時に対応できるビデオの数です。

説明

ビデオストリームは 30 台の Chromebook で手動で開始しました。すべてのビデオが再

生開始してから 1 分後に、隣の教室にある 30 台の Mac Mini クライアントにデータを

プッシュしました。非失速ビデオクライアントの数を記録し、さらにデータ専用クラ

イアントとの関連で総データスループットを記録しました。各テストでは、いったん

失速したが、ネットワーク負荷停止後に再開したビデオの数も記録しました。各テス

トは 3 回実施しました。

成功条件

ネットワーク負荷をかける前と負荷をかけている間に AP が 30 台のビデオクライアン

トに非失速ビデオを正常に配信し、しかも同時にデータ専用クライアントにデータを

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配信したときに成功とみなしました。負荷をかけている間にビデオが失速する場合は、

負荷を停止したときにビデオが再開するはずです。これにより、ネットワーク負荷を

かける前、かけている間、負荷停止後に一貫したパフォーマンスを示します。総デー

タスループットについては、絶対的な成功条件値はありません。

図 3 - Chromebook (30 クライアント) でのストリーミングビデオと Mac Mini (30 クライアント)

でのデータダウンロードを同時実行した場合

結果

ネットワーク負荷を停止し、AP がビデオトラフィックのみを配信しているときは、

テスト対象のすべての AP が 30 台のビデオストリーミングクライアントに対応でき

ました。データ負荷をかけると、大半の AP はビデオストリームすべてに対応するこ

とはできませんでした。以下 (図 4) に示すように、非失速ビデオ接続数は 30 クライア

ント (最高) からゼロ (最低) まで幅がありました。

記載されているテスト結果はすべて 3 回実施したテストの平均値です。

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図 4 – テスト 1 の結果 - 負荷をかけた場合の非失速ビデオ

ネットワーク負荷は時間の経過にともない上下するため、負荷からネットワークがど

のように回復するかを測定すれば、パフォーマンスをより詳細に分析できます。以下

のチャートは、データ負荷をかける前、かけている間、負荷停止後の、非失速ビデオ

の数を示しています。

図 5 - テスト 1 の結果 - ネットワークデータ負荷前、負荷中、負荷後

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図 6 - テスト 1 の結果 - ネットワークデータ負荷前、負荷中、負荷後

データネットワーク負荷をかけた場合とかけていない場合の両方で、30 台のクライア

ントすべてに非失速ビデオを配信できた AP は 1 つ (Ruckus R610) だけでした。R610

はまた、データ専用 Mac Mini クライアントでも最高の総データスループットを実現

しました。

図 7 – テスト 1 の結果 - 総データスループット

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結論

高解像度ビデオを 30 台のラップトップがある教室にストリーミングしながら、同時に

200Mbps のデータスループットを別の 30 台のクライアント (Mac Mini) にプッシュす

ると、非常に高パフォーマンスの無線ドライバーチューニングが見られます。R610 は

全競合をたやすく打ち負かし、各クライアントデバイスへのビデオ配信目標を達成し

た唯一のアクセスポイントでした。


目的

隣接した教室でデータ専用クライアント 2 台を追加して、両方の教室にある

Chromebook クライアント 60 台のビデオ品質への影響を判断します。測定基準は、デ

ータに負荷をかける前と後に AP で同時に対応できるビデオの数です。

説明

ビデオストリームは 60 台の Chromebook クライアントで手動で開始しました。すべて

のビデオが開始してから 1 分後に、隣の教室にある 2 台の Mac Mini クライアントにデ

ータをプッシュしました。非失速ビデオクライアントの数を記録し、さらにデータ専

用クライアントとの関連で総データスループットを記録しました。各テストでは、い

ったん失速したが、ネットワーク負荷停止後に再開したビデオの数も記録しました。

各テストは 3 回実施しました。

成功条件

ネットワーク負荷をかける前と負荷をかけている間に AP が 60 台のビデオクライアン

トに非失速ビデオを正常に配信し、しかも同時にデータ専用クライアントにデータを

配信したときに成功とみなしました。総データスループットについては、絶対的な成

功条件値はありません。

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図 8 - Chromebook (30 クライアント) でのストリーミングビデオと Mac Mini (2 クライアント)

でのデータダウンロードを同時実行した場合

結果

最初のテストケースと異なり、2 台の AP (Ruckus R610、Aruba AP-305) のみが、デー

タ負荷を同時にかけない状態で非失速ビデオを 60 台のクライアントに配信できました。

最初のテストケースと同様、データ負荷をかけると、大部分のベンダーで非失速ビデ

オの数が尐なくなりました。以下 (図 9) に示すように、非失速ビデオ接続は 60 クライ

アント (最高) から 5 クライアント (低い) まで幅がありました。

記載されているテスト結果はすべて 3 回実施したテストの平均値です。

データネットワーク負荷をかけた場合とかけていない場合の両方で、60 台のクライア

ントすべてに非失速ビデオを配信できた AP は 1 つ (Ruckus R610) だけでした。

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図 9 – テスト 2 の結果 - 負荷をかけた場合と負荷をかけない場合の対象ビデオクライアントの非失速ビデオ数

ビデオテスト中、全 AP がデータトラフィックをデータ専用クライアントに正常に配

信できました。Ruckus R610 と Cisco 1850 は、ほぼ同等の総スループットをデータ専用

クライアントに配信しましたが、Cisco では、3 分の 2 のビデオストリーミングクライ

アントでビデオが失速しました。

図 10 – テスト 2 の結果 - 総データスループット

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結論

2 つの教室にある各 30 台のラップトップ (合計 60 台のビデオラップトップ) に高解像

度ビデオをストリーミングしながら、同時に 150Mbps の UDP データに対応して QoS

を維持できれば、それは、まさに驚くべき性能です。Ruckus R610 は、このテストの

60 クライアントビデオ配信目標を達成した唯一の AP でした。実証されたこのレベル

の実行能力は、Ruckus が仕様どおりの価格/パフォーマンスを実現できることを証明し

ています。

まとめと結論

各テスト手順を実施する際には、スペクトラム分析ツール、プロトコル分析ツール、

ハンドヘルド診断プラットフォームなどの診断ツールを使用して、それぞれの結果を

検証しました。システム構成は、ベストプラクティスと製造元の推奨に照らして検証

しました。すべてのテストで、一貫性を保つためにエアタイムの消費を監視しました。

すべての結果は、テスト時に筆者が目視で検証して記録しました。

ここに掲載されている各メトリクスは、パフォーマンスの全体像と、実世界における

テストの有効性に大きく貢献します。たとえば、ビデオだけが AP を通過することは

まれです。データトラフィックが多数のビデオフローに与える影響を評価したのはこ

のためです。ビデオクライアントの数は、実際の教室を想定して決めました。これに

より、見込み顧客は各自の現場を想定し、それぞれのベンダーを使用した場合にどの

ようになるかを予測できます。

ネットワーク全体のキャパシティは、利用可能なエアタイム、プロトコル効率、およ

び QoS が有効になったトラフィック配信によって決まります。すべてのテストで、エ

アタイムの消費 (チャネル使用量) は予想どおり高くなり、75% 近くになることも頻繁

にありました。これは、チャネルが飽和点に近づいていたことを示します。しかし

Ruckus R610 だけは、十分な QoS とトラフィック処理効率を実現し、チャネルが飽和

点に近づいていたにも関わらず、すべてのテストで高品質ビデオを各クライアントデ

バイスに配信するという目標を達成しました。

筆者は、ラッカスチームが各テストのベンダー中立性と公平さを保ったこと、さらに、

不確かな点がある場合は必要に応じて常に他社が有利になるよう解釈したことは称賛

に値します。ここに記載する結果はすべて、テストで収集された生データを、四捨五

入や変更を加えずに、そのまま引用しています。テストメソドロジーは公平で、全ベ

ンダーに同様に適用され、各ベンダーのテスト結果は偏見なしにそのまま受け入れま

した。

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今日、かつてないほど大量のワイヤレスデバイスとアプリケーションがネットワーク

を通過しているのは衆知の事実ですが、これらのデバイスがどのように使用されてい

るかを把握することは非常に重要です。802.11 規格がアップグレードされるたびに

(802.11、802.11n、そして現在は 802.11ac)、データレートは高くなっていますが、必

ずしもスループットの向上が伴うわけではありません。スループット、そして最終的

にはユーザー体験の向上に直結するのは、すべてのネットワークが対応しなければな

らないモビリティの課題です。ピンポン、スティッキー、ドミナント、チャティデバ

イスの課題は、小規模ネットワークでも問題になりますが、高密度施設では大惨事に

なります。これらすべての課題に対応するネットワークインフラが、最終的には最高

の総スループットと最高とユーザー体験を実現するのです。

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付録 A: Ruckus R610 の結果


データ負荷がない場合の合計非失速ビデオストリーム数 30 中 30 (100%)

データ負荷がある場合の合計非失速ビデオストリーム数 30 中 30 (100%)

合計総ダウンリンク UDP スループット (30 クライアント) 201 Mbps





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付録 B：Aruba 305 の結果









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付録 C: Aerohive AP250 の結果テスト 1: 30 台のビデオクライアントと 30 台のデータクライアント (5 GHZ 無線 x 1)

データ負荷がない場合の合計非失速ビデオストリーム数 (30 中) 30 中 30 (100%)

データ負荷がある場合の合計非失速ビデオストリーム数 (30 中) 30 中 0 (100%)



(シングル 5 GHZ 無線)




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(デュアル 5 GHZ 無線)




テスト 2: 60 台のビデオクライアントと 2 台のデータクライアント (5 GHZ 無線 x 2)




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付録 D：Meraki MR42 の結果









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付録 E：Cisco 1850i の結果









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