学校ネットワーク構築で押さえるべき重要ポイント

学校ネットワーク構築が求められる背景と特殊性

GIGAスクール構想の推進により、全国の小中学校で1人1台端末の配備が進み、教育現場におけるICT活用は新たなステージに入りました。これに伴い、学校ネットワークの重要性はかつてないほど高まっています。

学校におけるネットワーク構築は、一般的な企業ネットワークとは大きく異なる特性を持っています。まず挙げられるのが同時接続数の多さです。1クラス40名の生徒が一斉にタブレット端末を使用し、動画教材を視聴したり、クラウドサービスにアクセスしたりする状況は、企業オフィスでは通常考えられないトラフィック集中を引き起こします。

また、利用者のITリテラシーの幅広さも特徴的です。小学校低学年から高校生まで、年齢層が広く、教職員も含めると技術レベルは多岐にわたります。そのため、ネットワークは高い安定性と使いやすさを両立させる必要があります。

さらに、学校は個人情報を大量に扱う機関であることも忘れてはなりません。児童生徒の成績、健康情報、家庭環境など、機密性の高いデータを保護しながら、教育活動に必要な情報共有を実現するというバランスが求められるのです。

同時接続を前提としたネットワーク設計の考え方

学校ネットワーク構築における最大の技術的課題は、大量の端末が同時接続する環境への対応です。特に授業開始時刻には、校内の複数教室で一斉に端末が起動し、認証処理やクラウドサービスへの接続が集中します。

この課題に対応するためには、まず帯域幅の適切な確保が必要です。文部科学省の「教育情報セキュリティポリシーに関するガイドライン」では、児童生徒数に応じた回線容量の目安が示されていますが、実際の利用状況を想定したシミュレーションが重要となります。例えば、300人規模の小学校で全員が同時に動画コンテンツを視聴する場合、最低でも500Mbps以上のインターネット回線が推奨されます。

次に重要なのが無線LANアクセスポイントの適切な配置です。教室という限られた空間に40台以上の端末が集中するため、1教室あたり1〜2台のアクセスポイント設置が標準的です。ただし、単にアクセスポイントの数を増やせば良いわけではありません。電波干渉を避けるためのチャネル設計、適切な出力調整、ローミング設定など、専門的な知識に基づく設計が求められます。

学校規模	児童生徒数	推奨回線速度	AP設置目安
小規模校	〜200名	300Mbps以上	10〜15台
中規模校	200〜500名	500Mbps以上	20〜30台
大規模校	500名以上	1Gbps以上	40台以上

さらに、ネットワーク機器の性能も重要な要素です。特にコアスイッチやルーターは、大量のトラフィックを処理できる十分なスループットを持つ製品を選定する必要があります。安価な家庭用ルーターでは、数十台の同時接続で性能が著しく低下するため、教育機関向けのエンタープライズグレード製品を導入することが推奨されます。

また、QoS（Quality of Service）機能の活用も効果的です。オンライン授業やビデオ会議などリアルタイム性が求められる通信を優先的に処理することで、限られた帯域を効率的に活用できます。授業で使用する教育アプリケーションのトラフィックを優先し、動画ストリーミングなどの帯域を占有しやすい通信を適切に制御する設定が有効です。

教育機関特有のセキュリティ対策

学校におけるネットワークセキュリティは、単に外部からの攻撃を防ぐだけでなく、児童生徒を有害コンテンツから守るという教育的な側面も持ち合わせています。このため、一般企業とは異なる多層的なセキュリティ対策が必要となります。

まず基本となるのがネットワークの分離です。文部科学省のガイドラインでは、校務系ネットワークと学習系ネットワークの分離が推奨されています。校務系ネットワークでは成績処理や人事情報など機密性の高いデータを扱い、学習系ネットワークでは児童生徒が使用する端末を接続します。この2つのネットワークを物理的または論理的に分離することで、万が一学習系で情報漏洩が発生しても、校務系への影響を最小限に抑えることができます。

近年では、さらにゲスト用ネットワークを別途用意する3層構造も一般的になっています。学校開放時や外部講師の来校時に、校務系・学習系とは完全に分離されたネットワークを提供することで、セキュリティリスクを低減できます。

フィルタリング機能の実装も教育機関では不可欠です。児童生徒の発達段階に応じて、アクセス可能なWebサイトを制限する必要があります。単純なURLフィルタリングだけでなく、カテゴリ別のフィルタリング、時間帯による制御、学年別の設定など、きめ細かな制御が求められます。ただし、過度な制限は教育活動の妨げとなるため、教育目的に必要なサイトは適切に許可するバランス感覚が重要です。

認証システムの整備も重要な要素です。Active DirectoryやRADIUSサーバーを活用し、ユーザーごとに適切なアクセス権限を付与します。特に学習系ネットワークでは、児童生徒一人ひとりに個別のアカウントを発行し、利用状況のログを記録することが推奨されます。これにより、不適切な利用があった際の追跡が可能になり、情報モラル教育にも活用できます。

さらに、エンドポイントセキュリティの観点も欠かせません。持ち帰り学習を実施する場合、端末が学校外のネットワークに接続されることになります。ウイルス対策ソフトの導入、OSやアプリケーションの定期的な更新、MDM（モバイルデバイス管理）による一元管理など、端末レベルでのセキュリティ対策も必要です。

ネットワーク区分	主な用途	利用者	セキュリティレベル
校務系ネットワーク	成績処理、人事管理、財務処理	教職員のみ	最高レベル（インターネット分離推奨）
学習系ネットワーク	授業での端末利用、学習支援ツール	児童生徒・教職員	高レベル（フィルタリング・認証必須）
ゲストネットワーク	外部講師、保護者向け一時利用	来校者	基本レベル（完全分離）

校内LANの物理配線とWi-Fi環境の最適化

学校ネットワーク構築では、物理的な配線設計も重要な検討事項です。校舎は一般的なオフィスビルとは異なる構造を持ち、築年数が古い建物も多いため、配線経路の確保が課題となります。

理想的には、各教室まで有線LANを敷設し、そこからWi-Fiアクセスポイントに接続する構成が推奨されます。Cat6以上のLANケーブルを使用することで、将来的な帯域拡張にも対応可能です。配線は天井裏や床下を通すことが一般的ですが、古い校舎では配線スペースが限られている場合もあります。その際は、モール配線や光ファイバーケーブルの活用も検討すべきです。

校内の基幹ネットワークには、PoE（Power over Ethernet）対応スイッチの導入が効果的です。PoEを活用することで、LANケーブル1本でアクセスポイントへの電源供給とデータ通信の両方を実現でき、設置場所の自由度が大幅に向上します。特に天井設置のアクセスポイントでは、電源工事のコストを削減できるメリットがあります。

Wi-Fi環境の最適化については、単に最新規格の機器を導入すれば良いというものではありません。学校という環境では、以下のような点に注意が必要です。

まず、電波の到達範囲と干渉です。教室は鉄筋コンクリート造が多く、壁による電波の減衰が大きくなります。また、隣接する教室でも同じように無線LANを使用するため、チャネル設計が重要となります。5GHz帯と2.4GHz帯を適切に使い分け、自動チャネル選択機能を持つエンタープライズ向けアクセスポイントの導入が推奨されます。

次に、ローミング設定の最適化です。児童生徒が端末を持って教室間を移動する場合、シームレスな接続切り替えが求められます。IEEE 802.11rなどの高速ローミング技術に対応した機器を選定し、適切に設定することで、移動中の通信断を最小限に抑えられます。

また、端末の接続台数制限も考慮すべき点です。1台のアクセスポイントが処理できる同時接続数には限界があり、一般的には40〜50台程度が上限とされています。しかし、実際には20〜30台程度で性能低下が始まることも多いため、余裕を持った設計が必要です。

体育館や講堂などの大空間への対応も特殊な配慮が必要です。通常の教室用アクセスポイントでは電波が届かない場合があるため、指向性アンテナや高出力タイプのアクセスポイントを使用します。ただし、出力を上げすぎると隣接エリアへの干渉が発生するため、専門家による電波調査と設計が推奨されます。

運用・保守体制の構築と予算確保の考え方

学校ネットワークは構築して終わりではなく、継続的な運用・保守が不可欠です。しかし、多くの学校では専任のIT担当者がおらず、教員が兼務している実態があります。このため、運用負荷を最小限に抑える設計と、外部リソースの効果的な活用が重要となります。

運用の効率化のためには、以下のような取り組みが有効です。まず、ネットワーク機器の一元管理システムの導入です。クラウド型の管理プラットフォームを活用することで、複数拠点の学校を統合的に管理でき、設定変更やファームウェア更新を効率的に実施できます。特に自治体単位で複数校を管理する場合、この仕組みは大きな効果を発揮します。

次に、トラブルシューティングの標準化です。よくある問題とその解決方法をマニュアル化し、現場の教員でも一次対応ができる体制を整えます。「インターネットに繋がらない」「Wi-Fiが遅い」といった典型的な問い合わせについて、チェックリスト形式の対応手順を用意しておくことで、専門知識がなくても初期対応が可能になります。

外部委託の活用も現実的な選択肢です。初期構築は専門業者に依頼するとしても、日常的な運用保守をどこまで外部委託するかは予算との兼ね合いで判断が必要です。以下のような段階的なアプローチが考えられます。

• レベル1（最小限）：機器故障時の修理・交換対応のみを委託
• レベル2（標準）：定期的な保守点検、ファームウェア更新、簡易的な障害対応を含む保守契約
• レベル3（充実）：24時間365日のヘルプデスク、リモート監視、定期的な最適化作業を含む包括的な運用委託

予算が限られる場合は、段階的な整備も検討すべきです。全校一斉の整備が理想的ですが、予算制約がある場合は優先順位をつけた段階的な導入も有効です。例えば、第一段階で普通教室のみを整備し、第二段階で特別教室や体育館に拡大するといったアプローチです。

予算確保の戦略としては、国や自治体の補助金・交付金の活用が重要です。GIGAスクール構想関連の予算措置、教育のICT化に向けた環境整備5か年計画など、様々な財政支援制度が用意されています。これらの制度を活用するためには、計画的な予算申請と、教育効果を明確に示す説明が求められます。

また、TCO（Total Cost of Ownership）の視点も重要です。初期導入コストだけでなく、5年間、10年間の運用コストを含めた総所有コストで比較検討することで、真に経済的な選択が可能になります。安価な機器を導入しても、故障率が高く頻繁な交換が必要になれば、結果的にはコスト高になる可能性があります。

費用項目	初期費用	年間運用費用	備考
ネットワーク機器	500〜2,000万円	–	学校規模により変動
配線工事	200〜800万円	–	建物構造により変動
回線費用	10〜50万円	60〜300万円	回線速度により変動
保守委託費	–	50〜200万円	委託範囲により変動
ライセンス費用	–	30〜100万円	フィルタリング・管理ツール等

さらに、リプレースサイクルの計画も重要です。ネットワーク機器は一般的に5〜7年程度が更新の目安とされています。計画的な更新予算を確保することで、老朽化による突然の障害や、技術の陳腐化を避けることができます。

今後の展望と新技術への対応

学校ネットワークを取り巻く環境は急速に変化しており、将来を見据えた設計が重要です。現時点で完璧なシステムを構築しても、数年後には新たな要求に対応できなくなる可能性があります。

まず注目されるのがWi-Fi 6（IEEE 802.11ax）やWi-Fi 6Eへの対応です。これらの新規格は、多数の端末が同時接続する環境での性能向上が図られており、学校のような高密度環境に適しています。OFDMA（直交周波数分割多元接続）技術により、複数の端末に効率的に帯域を割り当てることができ、特に上り通信の性能改善が期待できます。ただし、端末側も対応している必要があるため、段階的な移行計画が現実的です。

クラウドシフトも大きな潮流です。従来は校内サーバーで管理していた学習管理システムやファイルサーバーを、クラウドサービスに移行する動きが加速しています。Microsoft 365 EducationやGoogle Workspace for Educationなどのクラウド型教育プラットフォームの活用により、場所を問わない学習環境が実現できます。ただし、クラウド利用が増えるほどインターネット回線への依存度が高まるため、回線の冗長化やバックアップ回線の確保も検討すべきです。

ゼロトラストセキュリティの概念も教育現場に浸透しつつあります。従来の境界型セキュリティ（校内ネットワークは安全、外部は危険という考え方）から、すべてのアクセスを検証するゼロトラストモデルへの移行です。端末認証、多要素認証、アクセスログの詳細な記録など、より高度なセキュリティ対策が求められるようになっています。

AI・IoT技術の活用も今後の展開として注目されます。ネットワーク管理にAIを活用することで、トラフィック異常の自動検知、障害の予兆検知、最適なチャネル設定の自動調整などが可能になります。また、校内の温度センサーや空調制御、照明制御などのIoTデバイスをネットワークに接続することで、スマートスクール化も進展しています。

一方で、デジタルデバイド（情報格差）への配慮も忘れてはなりません。家庭の通信環境に格差がある中で、持ち帰り学習を実施する場合、モバイルルーターの貸与やオフライン学習環境の整備など、すべての児童生徒が平等に学習機会を得られる配慮が必要です。

環境への配慮も今後重要性を増すテーマです。ネットワーク機器の省電力化、不要時の自動電源オフ、グリーン調達の推進など、環境負荷を低減する取り組みも求められます。これは単なる社会的責任だけでなく、電気代削減による運用コスト低減にもつながります。

最後に、地域連携・学校間連携の視点も重要です。自治体内の複数校で共通のネットワーク基盤を構築することで、スケールメリットによるコスト削減、ノウハウの共有、教員の異動時の負担軽減などのメリットが得られます。また、大学や研究機関との連携により、最新技術の実証実験の場として学校ネットワークを活用することも考えられます。

まとめ

学校ネットワークの構築は、単なる技術的なプロジェクトではなく、未来の教育環境を形作る重要な取り組みです。本記事で解説したように、同時接続への対応、多層的なセキュリティ対策、適切な物理配線とWi-Fi環境の構築、持続可能な運用体制の整備など、多面的な検討が必要となります。

特に重要なのは、教育現場の実態を深く理解し、技術的な最適解と運用の現実性をバランスよく両立させることです。最新の技術を導入しても、現場で使いこなせなければ意味がありません。逆に、予算制約を理由に過度に妥協すれば、すぐに性能不足に陥る可能性があります。

学校ネットワーク構築を成功させるためには、以下のポイントを押さえることが重要です。

• 児童生徒数と利用形態に応じた適切な帯域と機器性能の確保
• 校務系・学習系のネットワーク分離によるセキュリティ確保
• 教室環境に最適化されたWi-Fi設計と定期的なメンテナンス
• 現場の負担を最小化する運用体制と外部リソースの効果的活用
• 補助金活用を含めた計画的な予算確保とTCO視点での判断
• 将来の技術進化を見据えた拡張性のある設計

また、構築後も継続的な改善が不可欠です。利用状況のモニタリング、定期的な見直し、教職員や児童生徒からのフィードバック収集など、PDCAサイクルを回しながら、常により良い環境を目指す姿勢が求められます。

学校ネットワークは、子どもたちの学びを支える重要なインフラです。適切に設計・構築・運用されたネットワークは、ICTを活用した質の高い教育を実現し、子どもたちの可能性を大きく広げます。本記事が、学校や自治体のIT担当者の皆様にとって、より良いネットワーク環境を構築するための一助となれば幸いです。