隠れ端末問題とさらし端末問題

無線ネットワーク技術を学ぶ中で避けて通れない課題の一つに、隠れ端末問題とさらし端末問題があります。

これらの問題は、無線通信の効率を大きく左右し、ネットワークスペシャリスト試験でも出題される可能性が高い重要な概念です。

この記事では、それぞれの問題がどのような状況で発生し、どのように対処できるのかを丁寧に解説していきます。

隠れ端末問題

まずは隠れ端末問題について学習しましょう。

隠れ端末問題とは、無線ネットワーク環境で発生する問題の一つです。

具体的には、あるPC01とPC02が通信範囲にいるアクセスポイント（AP）と直接通信できるにも関わらず、PC01とPC02はお互いの電波を認識できない状況を指します。

この場合、PC01とPC02が同時にAPにデータを送信しようとすると、双方が相手の存在に気づいていないために、衝突が発生する可能性があります。

この問題に対処するために、RTS/CTSプロトコルが有効です。

PC01が送信を希望する場合、まずRTS信号を送信し、APがCTS信号で応答します。

このCTS信号はネットワーク上の他の端末にも届くため、PC02はCTSを受信することで「PC01が通信中である」ことを認識し、自分の送信を控えることができます。

これにより、隠れ端末間での衝突を回避し、効率的なデータ通信が実現されます。

この問題が発生すると、衝突によって再送が必要となり、結果としてネットワークの遅延が増加します。

無線環境では、建物の壁やその他の障害物によって電波が遮られることが多く、これが隠れ端末問題を引き起こす一因となります。

したがって、RTS/CTSプロトコルを使用して隠れ端末問題を解決することは、無線ネットワークの信頼性を高めるために不可欠です。

RTS/CTSプロトコルの使用には、多少のオーバーヘッドが発生しますが、隠れ端末問題による衝突や再送の発生を防ぐ効果は大きく、ネットワーク全体の効率性を向上させる役割を果たしています。

※オーバーヘッドとは、通信や処理において実際のデータ転送以外に必要となる追加の処理やリソースのことです。
例えば、RTS/CTSプロトコルを使用すると、データを送信する前に追加の信号（RTSとCTS）をやり取りする必要があり、これが通信全体の負荷や遅延を引き起こします。
これが「オーバーヘッド」と呼ばれるもので、データ通信の品質を高めるためのコストともいえます。

特に、企業のオフィス環境や公共の場など、複数のユーザーが同時にネットワークを利用する状況では、RTS/CTSを適切に活用することで、データ通信の品質が大幅に改善されることが期待できます。

さらし端末問題

さらし端末問題とは、二つの端末が互いに通信範囲内にあり、両方がAPと通信可能であっても、CTSを受け取ってしまった端末が「誰かが送っているな」と判断し、自分の送信を控えてしまうことで通信の効率が低下する問題です。

たとえば、近くに別のAPがあっても、CTSを受信したことでそのAPを使わないで待機してしまうことがあります。

このような状況では、本来使用可能なリソースが有効活用されないため、ネットワークの効率が下がってしまいます。

これにより、複数のAPが同じチャンネルを使わず、干渉が減ることで、各端末が適切に通信を行うことが可能になります。

さらに、さらし端末問題を軽減するためには、端末が受信したCTSの内容をより柔軟に判断するアルゴリズムの導入も検討されています。

例えば、近隣のAPが別のチャンネルを使用している場合、そのチャンネルを利用することで通信を継続することができる仕組みです。

このように、複数のチャンネルを効率的に活用することで、ネットワーク全体のリソースがより有効に使われ、通信の効率が向上します。

さらし端末問題は、特に無線ネットワークが密集している環境で顕著に現れるため、このような解決策を導入することで、混雑したネットワーク環境においてもスムーズな通信を実現することが期待されます。

まとめ

隠れ端末問題とさらし端末問題は、無線通信における重要な課題であり、ネットワークの効率と信頼性に大きな影響を与えます。

そのため、それぞれの問題を正しく理解して適切な対策を講じることが、無線ネットワークの安定性向上に繋がります。

ネットワークスペシャリスト試験対策として、これらの問題の原因と解決策をしっかり押さえておきましょう。