無線配信システム

ワイヤレス配信システム( WDS ) は、 IEEE 802.11ネットワーク内のアクセス ポイントのワイヤレス相互接続を可能にするシステムです。これにより、従来のように有線バックボーンで接続する必要なく、複数のアクセス ポイントを使用してワイヤレス ネットワークを拡張できます。他のソリューションに対する WDS の顕著な利点は、アクセス ポイント間のリンク全体でクライアント フレームのMAC アドレスが保持されることです。^[1]

アクセス ポイントは、メイン ベース ステーション、リレー ベース ステーション、またはリモートベース ステーションのいずれかになります。

• メインベース ステーションは通常、(有線)イーサネットに接続されます。
• リレーベース ステーションは、リモート ベース ステーション、ワイヤレス クライアント、または他のリレー ステーション間でデータをメイン ベース ステーションまたは別のリレー ベース ステーションに中継します。
• リモートベース ステーションは、ワイヤレス クライアントからの接続を受け入れ、それをリレー ステーションまたはメイン ステーションに渡します。「クライアント」間の接続は、MAC アドレスを使用して行われます。

ワイヤレス配信システム内のすべてのベース ステーションは、同じ無線チャネル、暗号化方法 (なし、WEP、WPA、または WPA2)、および同じ暗号化キーを使用するように設定する必要があります。異なるサービス セット識別子 (SSID)に設定することもできます。WDS では、すべてのベース ステーションがシステム内の他のベース ステーションに転送するように設定する必要もあります。

WDS は、従来のブリッジとは異なり、ワイヤレス クライアントを同時にブリッジして受け入れるように見えるため、リピーター モードと見なすこともできます。ただし、リピーター方式では、ワイヤレスで接続されたすべてのクライアントのスループットが半分になります。これは、Wi-Fiが本質的に半二重メディアであるため、リピーターとして機能するすべての Wi-Fi デバイスは、ストア アンド フォワード方式の通信を使用する必要があるためです。

IEEE 802.11-1999 規格では、このような実装の構築方法や、この形式のフレームの交換を準備するためにステーションが相互作用する方法が定義されていないため、WDS は異なる製品間で互換性がない場合があります (場合によっては同じベンダーの製品であっても)。IEEE 802.11-1999 規格では、これを可能にする 4 アドレス フレーム形式を定義しているだけです。^[2]

WDS は、アクセス ポイント間 (AP 間) 接続の 2 つのモードを提供します。

• ワイヤレスブリッジングでは、WDS AP（ローカルルーターAP上のAP間）が相互にのみ通信し、ワイヤレスステーション（STA、ワイヤレスクライアントとも呼ばれる）がアクセスできないようにします。
• 無線中継、AP（ローカルルータ上のWDS）が相互に、また無線STAと通信する

WDS を使用する場合の 2 つの欠点は次のとおりです。

• 最初の再送信 (ホップ) が行われた後、ワイヤレスの最大有効スループットは半分になる場合があります。たとえば、WDS 経由で接続された 2 つの AP があり、AP A のイーサネット ポートに接続されたコンピューターと AP B にワイヤレスで接続されたラップトップの間で通信が行われている場合、スループットが半分になるのは、AP B が両側の通信中に情報を再送信する必要があるためです。ただし、AP A のイーサネット ポートに接続されたコンピューターと AP B のイーサネット ポートに接続されたコンピューター間の通信の場合は、情報を再送信する必要がないため、スループットは半分になりません。デュアル バンド/無線 AP では、1 つのバンド/無線でクライアントに接続し、もう 1 つのバンド/無線と WDS ネットワーク リンクを作成することで、この問題を回避できます。
• 動的に割り当てられ、ローテーションされる暗号化キーは、通常、WDS 接続ではサポートされません。つまり、事前共有キーを使用する WPA は可能ですが、動的なWi-Fi Protected Access (WPA) やその他の動的なキー割り当てテクノロジはほとんどの場合使用できません。これは、この分野で標準化が不十分なためです。これは、今後の802.11s標準で解決される可能性があります。その結果、WDS リピーティング AP に関連付けられている STA を含め、WDS 接続では静的 WEP キーまたは WPA キーのみを使用できます。

汎用サードパーティ製ルーター ファームウェアであるOpenWRT は、WPA-PSK、WPA2-PSK、WPA-PSK/WPA2-PSK 混合モード暗号化モードを使用した WDS をサポートしています。最近の Apple ベース ステーションでは WPA を使用した WDS がサポートされていますが、ファームウェアのアップデートが必要な場合があります。Renasis SAP36g スーパー アクセス ポイントのファームウェアと、Linksys WRT54G(S)/GL のほとんどのサードパーティ製ファームウェアは、WDS モードで動作中に、WPA2-PSK 混合モード セキュリティを使用した AES 暗号化と、WPA-PSK を使用した TKIP 暗号化をサポートしています。ただし、このモードは、ストック ファームウェアまたは代替ファームウェアを実行している他のユニットとは互換性がない可能性があります。

Wi-Fi 対応のゲーム コンソールがあるとします。このデバイスは WAN ホストに 1 つのパケットを送信し、応答として 1 つのパケットを受信する必要があります。

• ネットワーク 1: 単純な (非 WDS) ワイヤレス ルーターとして機能するワイヤレス ベース ステーション。パケットはゲーム コンソールから送信され、無線でルーターに送られ、ルーターはそれを WAN 経由で送信します。1 つのパケットがルーターを経由して戻り、ゲーム コンソールにワイヤレスで送信されます。無線で送信されたパケットの合計数: 2。
• ネットワーク 2: WDS を採用した 2 つのワイヤレス ベース ステーション: WAN はマスター ベース ステーションに接続します。マスター ベース ステーションはリモート ベース ステーションに無線で接続します。リモート ベース ステーションはゲーム コンソールに無線で接続します。ゲーム コンソールはリモート ベース ステーションに 1 つのパケットを無線で送信し、リモート ベース ステーションはそれをマスター ベース ステーションに無線で転送し、マスター ベース ステーションはそれを WAN に転送します。応答パケットは WAN からマスター ベース ステーションに送信され、リモートに無線で送信され、再びゲーム コンソールに無線で送信されます。無線で送信されたパケットの合計数: 4。
• ネットワーク 3: WDS を採用した 2 つのワイヤレス ベース ステーションですが、今回はゲーム コンソールがイーサネット ケーブルでリモート ベース ステーションに接続されます。ゲーム コンソールからイーサネット ケーブル経由で 1 つのパケットがリモートに送信され、そこから無線でマスターに送信され、WAN に送られます。応答は WAN からマスターに送信され、無線でリモートに送信され、ケーブルでゲーム コンソールに送信されます。無線で送信されたパケットの合計数: 2。

ネットワーク 1 (非 WDS) とネットワーク 3 (WDS) は同じ数のパケットを無線で送信していることに注意してください。唯一の速度低下は、 Wi-Fi の半二重の性質により速度が半分になる可能性があることです。^[3]

ネットワーク 2 では、リモート ベース ステーションが無線で受信したばかりの無線パケットを再送信しているため、2 倍のエア タイムを使用するため、さらに半分になります。これは通常 WDS に起因する半分ですが、この半分はベース ステーション経由のルートが両側で無線リンクを使用している場合にのみ発生します。これは WDS では常に発生するわけではなく、非 WDS でも発生することがあります。

重要な注意: この「ダブル ホップ」(メイン ステーションからリモート ステーションへの 1 回目の無線ホップと、リモート ステーションから無線クライアント [ゲーム コンソール] への 2 回目のホップ) は、必ずしも 2 倍遅くなるわけではありません。ここで導入されるエンドツーエンドの遅延は、リモート ステーションによるパケット転送に関連する「ストア アンド フォワード」遅延です。ワイヤレス リモート ステーションを介したリレーと、メイン ステーションのブロードキャスト出力を単純に増加した場合の実際の遅延の影響を正確に特定するには、環境に固有のより包括的なテストが必要になります。

• アドホック無線ネットワーク
• ネットワークブリッジ
• ワイヤレスメッシュネットワーク

• Swallow-Wifi Wiki (DD-WRT デバイス用の WDS ネットワーク ダッシュボード)
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• Tomato 搭載ルーターでワイヤレス ネットワークを拡張する方法
• Polarcloud.com (WDS の使い方)