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2011年6月14日火曜日

ipod touch 4GとWiMAXルーターWM3500RのWi-Fi接続が安定しない件 その2

前回の続きだ。結果から言うと解決した。(前回の記事:ipod touch 4GとWiMAXルーターWM3500RのWi-Fi接続が安定しない件
それでは、この問題の概要から。
ipod touchをWM3500RのプライマリSSID(aterm-xxxxxx-g WPA/WAP2-PSK(AES))に接続していると、早い場合10分くらい、遅い場合でも30分くらいでインターネットへのアクセスができなくなってしまう。だが、なぜかセカンダリSSID(aterm-xxxxxx-gw 128bit WEP)ではこの現象は出ず、接続は安定している。現象が起こったときは、無線LANの接続は切断されず、WM3500Rとipod touch間のIP通信だけができなくなり、同じ無線LAN内の別のPCからipod touchへのPingは通る。だがその別のPCでARPテーブルをいったんクリアし再度Pingした場合、PCのARPテーブルにはipod touchのエントリは自動的に現れず、Pingも通らなくなる。そして、PCのARPテーブルにスタティックでipod touchのMAC AddressとIPアドレスのエントリを手動で追加してやると、再びipod touchにPingが通る。だがipod touchとWM3500ルーター間のIP通信は復旧しないまま。復旧させるにはipod touchの設定画面でWi-Fiをオフ/オンするか、無線LANをわざと圏外にして再接続させる必要がある…。とこんな具合だ。
前回のテストでは、この問題が起こっているときに、ipod touchのWi-Fiネットワーク設定にある「DHCPリースを更新」をやってもべつに復旧したりすることはなかった。だが、今回同じテストをやっていたところ、「DHCPリースを更新」でWM3500Rとの間の通信が復旧する場合があることが分かった。ipod touchがDHCPのリースを自動更新しないのが原因だとする説もあるが、それなら24時間は異常は起こらないはずだ。しかし、俺の場合そうではない。今回はipod touchやiphoneからpingやtraceroute、ARPテーブルの表示ができるAppを見つけたのでこれらを使ってもう少し調べてみた。(これらのツールはいずれも無料Appなのがありがたい。)


ipod touchのARPテーブルを参照することができる「iNetUtility」。問題が起こっているときにも異常は見当たらず、ARPテーブル内にはWM3500Rののエントリ(192.168.0.1)がある。(192.168.0.6は同じ無線LAN内のNetbook PC)
 
 ipod touchからPing、Traceroute、Telnetができる「Ping Lite」。

問題が起こっているときは、デフォルトゲートウェイ 192.168.0.1(WM3500R)へのPingが「No response」になる。

 WM3500Rからipod touch(192.168.0.7)へのPingも通らない。本当はWM3500RのARPテーブルがどうなっているか知りたいが、これだけは調べる方法がない。

問題が起こっているときの現象は、DHCPのリースが切れた場合に起こり得ると思われる現象と同じでもある。だが、WM3500RではDHCPサーバーのリース時間がデフォルトの24時間に設定されており、WM3500Rが正常ならこんな短時間でリース切れの問題が起こるはずがない。もしかすると、この現象が起こっているときは、ipod touchがARPブロードキャストに応答しないのではなくて、WM3500Rがipod touchのIPアドレス192.168.0.7をなぜかDHCPリース切れと勘違いし、ある無線LANポートから受信した192.168.0.7宛のARPブロードキャストを別の無線LANポートへ伝搬させることなく破棄しているのかも知れない。
確かな根拠は無かったが、WM3500R側でDHCPサーバーのリース切れ判断や、ARPキャッシュのタイマーに不具合がある気がした。そして、試しにWM3500R側の「詳細設定」→「LAN側設定」→「DHCPサーバ」→「リースタイム(時間)」がデフォルトで24時間になっていたのを、無期限の「ゼロ」に設定してみた。元々24時間になっているにもかかわらず、リース開始後の数分から30分間くらいで通信ができなくなるので、少々値を変えたところで変わるはずないとは思ったが、ゼロなら何か変わるかもしれない、そう思った。

そして、なんとこれで直った!
今のところ、ipod touchをWM3500RのプライマリSSID(aterm-xxxxxx-g)に長時間接続していても何の問題も起こらない。今まで数分~30分足らずで問題が起こっていたが、以前と同じ現象は起こらず通信は安定しているようだ。テストをはじめて5時間経ったが、Skypeもつながりっぱなしで安定している。もう一度言う。 WM3500R側で「詳細設定」→「LAN側設定」→「DHCPサーバ」→「リースタイム(時間)」がデフォルトで24時間になっていたのを、無期限の「ゼロ」に設定し、保存してWM3500Rを再起動した。それだけだ。WM3500Rの残りの設定はすべてデフォルトのままだ。
ちなみに、Windows PCでDHCPリース期限を確認すると、「無期限」という表示ではなく、136年後の2147年某日となる模様だが、これがWindows PCになにか問題が起こすことはないと思われる。
WM3500Rは自身がDHCPサーバーでもありLANスイッチでもある。しかし、ある無線LANポートから受信したARPブロードキャストを、DHCPサーバー的にはリース切れのIPアドレスだという理由で、勝手にブロックしてはならないはずだ。もしそういう仕様なら、LAN内のIPアドレスの重複をWindowsが検知する仕組み(Gratuitous ARPというそうな)が働かなくなってしまう。だから、そうではなくてipod touchがARPに応答しなくなっているのだ、という可能性もあり、WM3500R側で「DHCPサーバリースタイム」の設定変更をすることで偶然これの影響を受けなくなるのかも知れない。たとえばWM3500RのARPテーブルのキャッシュ時間は実はDHCPリースタイムに依存していて、DHCPリースタイムをゼロにすると、つられて自身のARPキャッシュが時間によってクリアされることもなくなり、たとえipod touchがARPに応答しなくなっていてもWM3500RはARPブロードキャストをする必要がなく問題にならない…とか。



ipod touchはどこで買っても同じ値段だが、WiMAXを新規契約する場合、ルーターはヤマダで1円なのでAmazonで買ってはならない。

2011年6月11日土曜日

ipod touch 4GとWiMAXルーターWM3500RのWi-Fi接続が安定しない件

この前買ったipod touch 4G(MC544J iOSバージョン 4.3.3)とWiMAXルーター NEC WM3500R(ファームウェアバージョン2.0.0)とのWi-Fi接続が安定しない。俺の場合、ipod touchをWM3500RのプライマリSSID(aterm-xxxxxx-g)に接続していると、早い場合10分くらい、遅い場合でも30分くらいでインターネットへのアクセスができなくなってしまう。これまでに分かっていたのは、ipod touchの設定画面でWi-Fiをオフ/オンすると復旧することと、なぜかセカンダリSSID(aterm-xxxxxx-gw)ではこの現象は出ず、接続は安定しているということだ。しかし、セカンダリSSIDは暗号化モード128bit WEP用にあるもので、セキュリティ上あまり好ましくない。できればプライマリSSID(暗号化モードがWPA/WAP2-PSK(AES))で安定して接続できる方法を探したい。ググって調べてみると同様の問題で悩んでいる人は多いようだ。原因は諸説あり、DHCPリース時間、暗号化キー更新間隔、DTIM間隔などが疑われているようだ。だが俺の場合、原因はこれらのどれでもないと思う。
そして俺は多分、この問題の原因を発見した。それは
ipod touchがARPのブロードキャスト要求に応答しない場合があるということだ。(※これは違うかも。お急ぎの方は問題が解決した続編「ipod touch 4GとWiMAXルーターWM3500RのWi-Fi接続が安定しない件 その2」へ)
WM3500Rの無線LAN側インターフェースや、LAN内の別のPCでARPキャッシュ内にあるipod touchのエントリが、時間切れや他の何らかの理由で消えてしまった場合、ルーターや他のPCがARPブロードキャストをLAN内に送信するも、ipod touchが応答しないため、ipod touchのMAC Address向けにパケットを送信することができなっているのではないだろうか。
実験はipod touchをWM3500RのプライマリSSID(aterm-xxxxxx-g)に接続して行った。WM3500Rとipod touchの設定はすべてデフォルト。ipod touchからSkypeでインターネット越しに遠隔のデスクトップPCに接続したまま放置しておいたところ、約27分後にSkypeが止まった。SafariブラウザでYahooのホームページを開くこともできない。DNSの問題でないことを確かめるためにSafariのURL欄にIPアドレスを直接指定してみたが、同様にWebページを開くことができない。そして、同じ無線LAN内の別のPCでは、インターネットとの通信にはなにも問題はない。ところが、この状態でその別のPCからipod touchへのPingが通るのだ。WM3500Rでは、「複数台の子機を同時に使用する場合、無線LAN通信ができなくなる」という不具合がメーカーHPで公開されているが、俺の場合となりのPCからipod touchへPingが通るので無線LANレイヤーの問題ではないことは明らかだ。

ipod touchでインターネットの通信ができないにもかかわらず
同じ無線LAN内のPC(192.168.0.6)からipod touch(192.168.0.7)へのPingが通る。
※無線LAN内 IPアドレス
192.168.0.1  WM3500R1
192.168.0.7  ipod touch
192.168.0.6  Netbook PC(NEC Lavie)

 

そして、ルーターからipod touch(192.168.0.7)へのPingは通らない。

同じ無線LAN内のPC(192.168.0.6)で、ARPキャッシュを確認してみる。
ここではipod touchのエントリがまだ残っている。
C:\Windows\system32>arp -a

インターフェイス: 192.168.0.6 --- 0xb
  インターネット アドレス      物理アドレス      種類
  192.168.0.1           00-3a-9d-93-d4-62     動的------ルーターのアドレス
  192.168.0.7           8c-7b-9d-4c-75-39    
動的------ipod touchのアドレス
  192.168.0.255         ff-ff-ff-ff-ff-ff     静的

ためしにARPキャッシュを手動でクリアしてみる。
C:\Windows\system32>arp -d *
そうするとPingが通らなくなる。
C:\Windows\system32>ping 192.168.0.7

192.168.0.7 に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
192.168.0.6 からの応答: 宛先ホストに到達できません。
192.168.0.6 からの応答: 宛先ホストに到達できません。
192.168.0.6 からの応答: 宛先ホストに到達できません。
192.168.0.6 からの応答: 宛先ホストに到達できません。

192.168.0.7 の ping 統計:
    パケット数: 送信 = 4、受信 = 4、損失 = 0 (0% の損失)、

普通ならARPキャッシュをクリアしても自動的に更新されるのでこんなことにはならない。ipod touchがARPブロードキャスト要求に応答しなくなっている。
ためしに手動でARPエントリにipod touchのMAC Addressを追加してみる。すると、Pingが通った。やはり無線LAN接続には異常は無い。
C:\Windows\system32>arp -s 192.168.0.7 8c-7b-9d-4c-75-39

C:\Windows\system32>ping 192.168.0.7

192.168.0.7 に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
192.168.0.7 からの応答: バイト数 =32 時間 =90ms TTL=64
192.168.0.7 からの応答: バイト数 =32 時間 =3ms TTL=64
192.168.0.7 からの応答: バイト数 =32 時間 =4ms TTL=64
192.168.0.7 からの応答: バイト数 =32 時間 =3ms TTL=64

192.168.0.7 の ping 統計:
パケット数: 送信 = 4、受信 = 4、損失 = 0 (0% の損失)、
ラウンド トリップの概算時間 (ミリ秒):
最小 = 3ms、最大 = 90ms、平均 = 25ms


ためしに、この現象が起こった後、ipod touchをWM3500Rの無線LAN電波が届かない圏外へ持って行き、再び圏内に再び戻ってくると、インターネットとの通信が復旧するのがわかった。また、この現象が起こっている時、無線LAN圏内でipod touchのWi-Fiネットワーク設定にある「DHCPリースを更新」をやってもべつに復旧したりすることはなかった。そこで、ipod touchは自分のキャッシュに既にあるMAC AddressからARPブロードキャスト要求を受信しても応答しないのではないか?と疑った。だが、必ずしもそうではないようだ。この問題が起こっていないときに、無線LAN内のPCのARPキャッシュをクリアーしてから、LANのブロードキャストアドレス(192.168.0.255)へPingしてみたところ、ARPテーブルにはちゃんとipod touchのエントリが復活していたし、その後ちゃんとipod touchへのPingも通るのだ。ipod touchがどんな場合にARPブロードキャスト要求に応答しないか分からないが、少なくとも俺は複数回この現象を観測した。そして、いったんこの現象が起こったらWi-Fiリンクを切断しない限り、復旧することは無かったのである。また、WM3500R側で通信中の相手のARPエントリが消えてしまうとしたらそれも問題だと思うが、ルーター上では確かめる方法がないので本当にそうなっているかどうかは定かではない。俺の思うように、ipod touchが何らかの事情でAPRブロードキャスト要求に応答しない場合があることがこの問題の原因だとしたら、相手はWM3500Rでなくても起こりえるはずだ。実際、俺の場合ipod touchでインターネットとの通信ができなくなる現象は、自宅の無線LANルーター(Planex製 MZK-W300NH2)に接続している際にも起こる。そして、WM3500RもMZK-W300NH2も、他のPCやゲーム機でのWi-Fi接続では同様の問題は経験していない。残念ながら、この問題に対するユーザー側での解決方法はよくわからない。やってみてはないが、WM3500R側でDHCPを使わないように設定し、ipod touch側も固定IPにすれば、接続が安定するのかも知れない。でもデフォルトの設定で使えないのもなんだか面倒だし、DHCPが使えないのも面倒だ。とりあえず今は、WM3500RのセカンダリSSID(WEP)の方にipod touchを接続して使うようにしている。WEPで使うのは好ましくないが仕方がない。

WiMAXルーターNEC WM3500RとWi-Fi端末いろいろ

今使っているNetbook PC「NEC Lavie Light BL350DW6B」は、3月の原発事故の際実家に避難した時に、近所のヤマダで買ったやつだ。Fomaの端末「L-05A」とFomaの定額プラン・OCNの新規契約とぜんぶ抱き合わせで12,800円だった。東京に戻ってからもしばらくはFomaを使っていたが、通信速度があまりにも遅く(平均384Kbit/s)、プロトコルや帯域にも規制が多く、一ヶ月使ったところでFomaの解約金26,000円を支払ってヤマダWiMAXに乗り換えた。ヤマダWiMAXはUQのMVNOで、料金もまったく同じである。ヤマダWiMAXにタダで付いてきたというか、一円だけ支払って買った端末が「NEC Aterm WM3500R」だ。WAN側がUQ-WiMAX端末、LAN側がWi-FiアクセスポイントになっているポケットWi-Fiルーターである。内蔵バッテリーで8時間動作し、Wi-FiはIEEE802.1b/g/nに対応する。また、Wi-Fiインターフェースの無いデスクトップPCなどへUSBで直結すればネットワークアダプタとして動作し、なおかつ同時に無線LANアクセスポイントとして動作することが可能(Disableも可)といういう優れものだ。


子供のゲーム機やらこの前買ったばかりのipod Touchやら、
なんだかやたらとWi-Fi端末が増えてきた。
なお、NEC Lavie Light BL350DW6BはWiMAXを内蔵していない。

WiMAXはFomaに比べると極めて快適で、電波の届くところなら最低でも下り2.5M、調子が良ければ5~7M、平均で3Mbpsくらいのスピードが出る。Skypeも動画サイトもリモートデスクトップもストレスなく使える。エリアについては、オフィスビルの奥深くや地下だと厳しい場合もあるが、お店の入っているようなビルや電車内などはほぼ大丈夫な印象だ。屋外だと多分、東京都内ならどこでも大丈夫ではないだろうか。

 持ち運びに便利な、短めの各種USB充電ケーブルとACアダプタ。
顔のAC-USBアダプタはエレコム製AVA-ACU01シリーズ(AC100:DC5V/1A)。
エレコム製のACアダプタはちょっとお高い気がする。(実売1200円くらいだが)
ACアダプタがもう一個欲しかったので、秋葉原でジャンク扱いのバルク品を400円で入手(一番右)。こちらも出力がDC5V/1Aと同じだが、入力側は海外電源
対応(AC100-240V)になっている。

USB充電ケーブルは全部100円ショップで入手。意外と多くの種類が売られている。
マイクロUSBはAterm WM3500R用。なぜかiphone/ipod用のものだけが通信ケーブルとしても使える。

俺のネットブックPC BL350DW6Bはモバイル契約と抱き合わせで購入したものだ。単体での購入は割高なのでおすすめできないが、PC自体は悪くない。最初のFoma契約は無駄だったが、今はWiMAXルーターと共に素晴らしく便利に使わせてもらっている。