メッシュネットワークとは

メッシュネットワークは、主にWi-Fi (無線LAN)のカバーエリアを拡大するために、無線の中継局と通信経路を動的に構築する技術のことを言います。

2018年前後から、Googleを筆頭に家庭用Wi-Fiルータにメッシュネットワーク機能を組み込むことがトレンドになり、一気に普及しました。いまではほとんどの家庭用無線LANルータにメッシュ対応モデルが用意されています。

メッシュネットワークの語源

米Mesh Networks社が最初にこの技術を商用化したのが始まりではないかと思います。会社名がそのまま技術名として定着したようです。

Mesh Networks社は旧モトローラに買収されました。製品は今でも「MotoMesh」の名で残っています。

メッシュネットワークの要件

現在「メッシュネットワーク」(または短く略して「メッシュ」)は、様々な人がいろいろな意味を込めて使っており、定義は定まっていません。

しかしすべてに共通しているニュアンスとして、最大公約数的な要素が2つだけあります。

メッシュネットワークの2要件

  • マルチホップ通信
  • Self-forming, Self-healing機能

無線に「メッシュ」機能を求める人は、暗黙のうちにマルチホップ通信機能のサポートを期待しています。メッシュネットワークの重要な要素技術の一つに「経路制御」があり、経路制御はマルチホップ通信のために存在します。

またself-forming(自動的なネットワーク形成)とself-healing (自己修復)機能も暗黙のうちに期待しています。Wi-Fiの中継局を追加すれば自動的にネットワークに取り入れられ、また除去すれば、その中継局の利用が自然に停止するといった、自動的なネットワーク形成の能力が重要です。

通信経路の自動修復(self-healing)機能:

healing1

healing2

広い意味での(無線)メッシュネットワークは、この2要件を満たす無線システムのことを言います。

このため「マルチホップ通信はサポートするが、経路は固定(または手動設定)」という製品をメッシュ対応とは言いずらいです。

またネットワーク形態がツリーだからメッシュ対応ではないという言い方も、適切とは言えません。そのシステムがSelf-healingをサポートするのであれば、ツリーの親が動的に切り替わるという点でそれはおのずと網の目状になり、れっきとしたメッシュネットワークと言えます。

メッシュネットワークは主にWi-Fi (IEEE 802.11xx系)で研究・実装・運用されてきた経緯があり、最も広く使われているのもまたWi-Fi メッシュルーターです。しかし必ずしもWi-Fiメッシュだけに限られた通信技術ではありません。

Mesh-underとRoute-over

IP(Internet Protocol)ベースのメッシュネットワークを実装するレイヤとしては、大きくMesh-underとRoute-overに別れます。

Mesh-under方式はレイヤ2(MAC層)で実現します。特徴として、ルーティングはL2で完結しているため、あたかも同一サブネット内で直接通信している状態として利用できます(たとえばブロードキャストなど)。Mesh-underのシステムで10ホップ先の端末にpingを打っても、TTLは1しか減りません。

Route-over方式はレイヤ3(IP層)で実現します。一般的なL3のIPルーティングと同じで、ルーティングテーブルを適切に操作することでマルチホップ通信を実現します。考え方はインターネットで複数台のルータを経由した通信と全く同じです。10ホップ先の無線端末にpingを打つとTTLが10減ったecho replayが応答されます。

Wi-Fiメッシュはなぜこれほど急速に一般化したか

「家庭向けに大きなニーズがあった」というのが最大の理由と思われます。筆者も10年以上前に、大手の無線LANルータメーカーと「家庭用メッシュルーター」の製品企画を進めたことがあります。結局、製品化には至りませんでしたが、今振り返ると「成功にはタイミングが重要」という貴重な教訓を得られた経験でした。

では、昨今のメッシュ対応ルータの急激な普及の、技術的な要因はなんでしょうか? 実は、まだ筆者もよくわかっていません。

一つ言えるのは市販のWi-Fiメッシュルータのメッシュネットワーキング機能が、純粋にソフトウェアだけで実現されているとは考えにくいということです。複数のRF部の帯域・周波数制御、QoS、リンク品質監視、経路選択、これらの要素をGiga bpsクラスのスループットを維持しながら実現するには、半導体の力なくしては困難です。

おそらく、どこかのWi-Fiチップセットにメッシュ機能が追加され、これが実用レベルで評価され、広く安価に出回るようになり、結果、ほとんどの無線LANルータメーカーで素早い製品化が可能になったのだと推測しています。「素早い」というのは「チップセットを採用するだけでメッシュ対応にできる」という、素晴らしいメリットです。おそらく・・・クアルコム?

この辺りの事情に詳しい情報をお持ちの方は、ぜひ知見をお寄せください。

最後に

本文章の文責はスカイリー・ネットワークスにあります。 ご意見、ご要望、ご指摘は「info atmark skyley.com」宛てにお寄せください。 製品等の名称にはそれぞれの団体または企業のトレードマークが含まれます。

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Last-modified: 2019-06-25 (火) 11:56:18 (85d)