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【入門】無線LAN・Wi-Fiの規格

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無線LANで主流となっている規格がIEEE802.11です。IEEEは規格を策定している組織名です。

主な無線LANの規格

実行速度は最大通信速度よりも低くなります。アクセスポイントからの距離が近いほど(電波が強いほど)通信速度は高い水準で推移し、逆に電波が弱いほど通信速度は低い水準で推移します。

最大通信速度(理論値) 運用周波数帯
IEEE802.11b 11Mb/s 2.4GHz
IEEE802.11g 54Mb/s 2.4GHz
IEEE802.11a 54Mb/s 5GHz
IEEE802.11n 600Mb/s 2.4GHz/5GHz
IEEE802.11ad 6800Mb/s 60GHz
IEEE802.11ac 6900Mb/s 5GHz
IEEE802.11ax 10000Mb/s〜 5GHz
IEEE802.11ah 150kb/s〜2.7Mb/s 920MHz

第1世代

IEEE802.11

IEEEが最初に策定した無線LANの規格です。周波数帯は2.4GHzです。

第2世代

IEEE802.11b

IEEE802.11の高速化版です。2.4GHz帯を利用しているためIEEE802.11との互換性があります。現在では2.4GHz帯でより高速な規格があるため相対的に低速となっています。

IEEE802.11a

IEEE802.11とは異なる5GHz帯を利用して高速化を図った規格です。高い周波数帯を利用するため、多くの情報を送信できる一方、電波が減衰しやすく範囲が狭いといった特徴があります。

第3世代

IEEE802.11g

IEEE802.11bの高速化版です。2.4GHz帯ながら802.11aと同等の速度を実現しました。

第4世代

IEEE802.11n

大容量データ通信での高速性維持に対応した規格です。2.4GHz帯を用いる802.11n/aと5GHz帯を用いる802.11n/gがあります。前者は802.11aと、後者は802.11gとそれぞれ互換性があります。両周波数帯に対応したデュアルバンド対応製品があります。高速化技術としてチャネルポンディングとMIMOがあります。

チャネルポンディング

通常ではひとつのチャンネルが使用する帯域は2.0MHzですが、2つのチャンネルを束ねることで40MHzの帯域での通信を可能としました。対応機器で利用可能です。

MIMO

複数のアンテナを用いることで同時並行での通信を可能とし、多くのデータをやり取りできるようにしています。性能はアンテナ本数に依存します。またそれまでノイズとして処理されていた反射波を正規の電波として扱うことができるようになりました。

第5世代

IEEE802.11ac

最大通信速度6900Mb/sという高速・大容量の規格で、802.11nの後継と位置付けられています。ギガビットWi-Fiとも呼ばれます。6900Mb/sという速度は802.11nの約11.5倍と非常に高速です。帯域は最大160MHzにまで広がりました。スマートフォンなどの小型端末ではアンテナ数が限られるため、通信速度はカタログスペックを満たせるとは限りません。

IEEE802.11ad

他の規格が運用される2.4GHz帯、5GHz帯より遥かに高い60GHz帯を運用周波数帯に用いる規格で、最大通信速度は6800Mb/sとIEEE802.11acと遜色ない通信が可能です。60GHz帯を用いることで、9GHzもの周波数幅を利用可能となっています。60GHz帯は直進性が高く、通信距離が短いため障害物を介さない室内での利用が主軸となる見込みです。

IEEE802.11ax

限られた空間の中で、利用密度が非常に高くなる場合を想定した規格です。LTEで用いられているOFDMAを応用するなどして、10000Mb/sを超える超光速通信が見込まれます。

IEEE802.11ah

電波が回り込みやすく遠くまで届くサブGHz帯を用いた規格で、通信速度は遅い一方で広範囲をカバーでる長距離通信向けの規格です。

チャンネル

無線LANで使用される周波数帯をさらに細かく区分いている単位です。例えば周囲に同じ周波数帯を使用しているネットワークがある場合、チャンネルを変更することで干渉を避けることができます。従来は手動で設定していましたが、最近では自動でチャンネルを選択する製品も登場しています。

Wi-Fiって?

無線LANのブランドのひとつです。実際に無線LANを使用する場合には親機と子機が同一の規格に対応している必要があります。また規格が同じでも、メーカーの異なる機器同士では相性問題などがネックになります。そこで、無線LAN製品の接続互換性を確保しているのがWi-Fiです。Wi-Fiのロゴがある製品同士は接続が担保されているということです。Wi-Fiの特長として、新しい規格が出た場合、それまでの規格との互換性を持つことが挙げられます。

Wi-Fiの認証・暗号化方式

WEP(Wired Equivalent Privacy)

任意で設定したキーワードを入力した端末のみ接続を許可する方式です。暗号化アルゴリズムがRC4という現在ではツールで解読可能なものであったため、セキュリティに問題があります。IEEE802.11n(第2世代)以降では利用できなくなりました。

WPA-PSK[TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)]

WEPの問題に対して経過措置的に設けられた方式です。暗号化アルゴリズムはRC4のままですが、WEPで設定したキーワードを接続中に動的に変更します。

WPA-PSK(AES)

暗号化アルゴリズムにAES(Advanced Encryption Standard)を用いることでセキュリティを高めた方式です。

WPA(Wi-Fi Protected Access)とWPA2

WPA2はWPAの後継規格で、WPA同様、TKIPとAESが利用できます。WPA2ではAESの実装が義務付けられていて、WPAではTKIPの実装が義務付けられています。

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