ネットワークの構成

要点と定義

ネットワークは機器や拠点をつなぎ、データをやり取りする仕組みです。限られた範囲で構成するものをLAN、離れた拠点など広い範囲を結ぶものをWANといいます。範囲による分類を問われたときに、この違いで判断します。

通信方式は、無線か有線か、どの通信路を使うかで区別します。BLEとZigBeeは無線通信、PLCは電力線に通信信号を重ねてデータを送る有線通信です。PLCでは電力線がデータの伝送路にもなります。

IoT向けの通信方式は、通信距離や消費電力など用途に応じて選びます。BLEは省電力の近距離通信に用いられ、LPWAは省電力で広い範囲を通信する用途に向きます。省電力という特徴だけでは通信距離は決まりません。

アドホックネットワークは、アクセスポイントを介さず無線端末同士が直接通信するネットワークです。端末間の直接通信という構成が判断の手掛かりです。

マルチホップは、機器が別の機器へ通信を中継することを繰り返し、通信範囲を広げる方式です。複数の中継点を経由する構成かどうかで判断します。

伝送時間を計算するときは、データ量と速度の単位をそろえます。バイトをビットに直すには8倍し、伝送効率が示されていれば、公称速度に効率を掛けて実効速度を求めます。例えば、1 Gバイトは8×10⁹ビットです。伝送速度が20 Mbps、効率が80％なら実効速度は20×0.8＝16 Mbpsとなり、所要時間は8×10⁹÷(16×10⁶)＝500秒です。ここで20 Mbpsは効率を反映する前の伝送速度です。

サブネットマスクは、IPアドレスのどの部分をネットワークアドレスに使うかを定めます。ネットワーク部とホスト部の境界を区別する役割を問われたときに使います。

HTTPプロキシサーバは、PCからWebサーバへの接続要求を受け、PCに代わって接続し、送受信データを中継します。クライアントとWebサーバの間で要求やデータを中継する役割で判断します。

携帯電話で使われる電波は、周波数が低いほど障害物の裏に回り込みやすい性質があります。資料の例では700～900 MHz帯が挙げられています。周波数と単位を合わせて判断します。

キャリアアグリゲーションは、複数の周波数の電波を束ねて通信に使える帯域幅を広げ、無線通信を高速化する技術です。複数の周波数を集約する点が判断の手掛かりです。

適用条件と例

IoT機器の方式選びでは、距離、速度、消費電力を用途と照らします。近くのセンサーと省電力で通信するならBLE、広い範囲を省電力で結ぶならLPWAが候補です。電力線をデータの伝送路として使う条件ならPLCを検討できます。

工場内でセンサーAからBへ、さらにBからCへデータを中継する構成はマルチホップです。一方、端末同士がアクセスポイントを介さず直接通信する構成はアドホックネットワークです。中継の繰返しか、直接通信かを見分けます。

速度計算では、データ量がバイト単位、速度がビット毎秒なら、データ量を8倍してビットに直します。伝送速度が20 Mbpsで効率が80％の場合、実効速度は20×0.8＝16 Mbpsです。8×10⁹ビットを16×10⁶ビット毎秒で割ると500秒です。