今回は、「Wi-Fi」についての説明です。
１．Wi-Fiとは？
Wi-Fiとは、電波を用いて機器間で相互に通信を行うことでネットワークを構成する技術のことです。
要するに、無線LANの一種です。
ワイファイと読みます。
LANとは室内・建物内のような限られた範囲内にあるコンピュータなどの電子機器を接続して形成したネットワークのことです。
無線LANは、ケーブル接続するのではなく、電波などを使用してネットワークを形成するタイプのLANです。
この無線LANは、IEEE 802.11という規格(決まり事)によって定められています。
無線LAN自体はIEEE 802.11制定前から存在しましたが、その段階では規格が何も定まっていないので、機器によっては通信ができないなどの不具合がありました。
これを解決するためにIEEE 802.11が制定され、機器の相互接続が実用的になりました。
そこで、無線LANの中でもIEEE 802.11に準拠している製品は見た目で区別できるようにロゴを貼り付ることにしました。
そのロゴがWi-Fiのロゴです。
つまり、無線LANはIEEE 802.11に準拠しているとは限らない、Wi-FiはIEEE 802.11に準拠していて相互接続ができると認められているという違いがあります。
なのですが、一般的に普及している無線LANはほぼIEEE 802.11に準拠している為、Wi-Fiのロゴが貼り付けられています。
その為、身の回りに存在する無線LANはほぼほぼWi-Fiのことを指しています。
だから無線LAN=Wi-Fiというイメージが植え付けられているわけです。
厳密には違うけど、同意語として覚えておいて問題は無さそうですね。
Wi-Fiはルータを親機として、ルータから出ている電波をPCやスマートフォンなどの子機が受信することで相互通信できるような仕組みになっています。
なので、コンビニやらネットカフェやらに『Wi-Fiあります』と書かれていた場合、付近にルータが存在するわけです。
ルータに接続するには契約が必要だったり、パスワードを入力するだけで使えたりと違いがありますので、Wi-Fiが利用可能なスポットがあった場合は各自で接続方法を調べる必要があります。
注意点として、誰でも簡単に使用できるフリーWi-Fiの場合はセキュリティ面が不安なので、機密情報は取り扱わないように注意しましょう。
ネットショッピングしてクレジットカード情報を入力なんてしちゃダメですからね？
カード情報盗み見されるかもしれないですよ？
２．Wi-Fiの使用周波数帯の種類
Wi-Fiの通信で使用する周波数帯は、2.4GHz帯と5GHz帯の2種類存在します。
昨今のスマートフォンにはWi-Fi機能がデフォルトで搭載されていますので、取扱説明書を読めば使用周波数帯が記述されているはずです。
この記述の形式ですが、実際に使用する周波数帯を数字で書いていることもあれば、通信規格だけ書かれていることもあります。
通信規格と周波数帯の関係は、以下のようになっています。
同じIEEE 802.11に準拠していても、バージョンによって使用周波数帯も最大通信速度も異なるのです。
Free Wi-FiのスポットがあるのにスマートフォンのWi-Fiが繋がらなかった場合、ルータの取り扱っている周波数帯とスマートフォンが対応している周波数帯が一致していない可能性があります。
例えば、カラオケのJOYSOUNDには自前のムービーをスマートフォンから送信する機能があるのですが、ムービーの送信には5GHzのWi-Fiを利用します。
なので、スマートフォンがもし2.4GHzにしか対応していなかった場合、接続がうまくできずにムービーは送信できません。
このように、デバイスが2.4GHz帯と5GHz帯のどちらのWi-Fiに対応しているのかは、地味に重要だったりします。
３．2.4GHz帯と5GHz帯を使用する理由
Wi-Fiでは、2.4GHz帯と5GHz帯の2つの周波数帯を使用しているわけですので、使用デバイスによってWi-Fiが繋がったり繋がらなかったりするという明確なデメリットが存在します。
ですが、わざわざ2種類の周波数帯を使用できるようにしているということは、しっかりとしたメリットも存在します。
まあ、他のデメリットもあるわけですが。
2.4GHz帯は、5GHz帯に比べて電波が遠方まで届きやすいです。
また、壁や床などの障害物にも強いので、部屋の隅々まで電波が届きます。
ただし、2.4GHz帯を使用している機器は身の周りに多々存在します。
電子レンジやIHヒーターなどの家電製品にも普通に使用されていますし、Bluetoothの通信にも使用されています。
その為、2.4GHz帯を使用した通信を行っている機器が近場に存在した場合、電波が互いに干渉してしまい、通信障害が発生しやすくなります。
5GHz帯は、2.4GHz帯に比べて電波が遠方まで届きませんし、壁や床などの障害物にも弱いです。
ですが、Wi-Fi専用の周波数帯となっています。
つまり、2.4GHz帯のように、他の機器の通信と干渉し合うことはありません。
また、2.4GHz帯よりも高速通信が可能です。
その為、障害物の少ない空間での通信なら、5GHz帯を使用した方がよりスムーズなものとなります。
４．Wi-Fiのチャンネルについて
Wi-Fiでは2.4GHz帯と5GHz帯の2種類の周波数帯を使用すると説明してきましたが、毎回周波数“帯”と表現していることが気になりませんでしたか？
これにはしっかりと意味があります。
「2.4GHz」を使用するのではなく、「2.4GHz付近の帯域」を使用するのです。
2.4GHz帯の場合、2.412～2.472GHzの周波数帯から基準点が13箇所選定され、その基準点から20～22MHz幅を占有して通信を行います。
この分割された周波数帯のことをチャンネルと呼びます。
要するに、以下のような関係になっています。
※1チャンネル当たりの幅は22MHzとする。
チャンネルは5MHz刻みで存在します。
この場合、1チャンネル(1ch)は2401～2423MHz、2チャンネル(2ch)は2406～2428MHzという具合に割り振られるわけです。
こうして区分けされたチャンネルの何れかを指定して、通信を行うのです。
2.4GHz帯の場合は、先述したように様々な機器で使用されているので、同周波数帯であっても別々のチャンネルを使用することで通信が互いに干渉しないようにしているのです。
そう考えると、1点気になりませんか？
チャンネル同士で周波数帯の範囲が被っている箇所がありますよね？
図2の緑色の範囲のことです。
当然ながら、この範囲は信号が干渉し合ってしまいます。
その為、2.4GHz帯の通信を実際に使用する際は、ある程度離れたチャンネルを使用する必要があります。
仮に1チャンネルを使用した場合、1チャンネルと周波数帯が被らないのは6チャンネル、6チャンネルと周波数帯が被らないのは1チャンネルと11チャンネルになります。
従って、1チャンネル/6チャンネル/11チャンネルの3つのチャンネルを使用する必要があります。
周波数帯が被らなければ良いので、2/7/12チャンネル、3/8/13チャンネルという組み合わせでも問題ありません。
とにかく、範囲が被らないチャンネルを選ぶ必要があるのです。
また、例外的にIEEE 802.11bのみ14チャンネル目が存在しますが、このチャンネルだけは特殊で若干離れた位置に存在します。
まあ、昨今でIEEE 802.11bに則っている機器はほぼ無いので、あまり覚えておく必要は無いと思いますけど…。
5GHz帯に関しても、2.4GHz帯のようにチャンネルが存在します。
5GHz帯の場合、5.150～5.725GHzの周波数帯に19チャンネル存在し、チャンネルは20MHz刻みに存在します。
そして、チャンネル幅は20MHzになっていることが多いです。
その為、この条件なら2.4GHz帯と違って隣り合うチャンネル同士で周波数帯が被りません。
なので、チャンネル同士で干渉し合うことは無く、19チャンネルをフルで使用することが可能です。
チャンネル幅などは規格によって異なる為、大元の考え方は上記のようになっていると覚えておくと良いかと思います。
通常、Wi-Fiのアクセスポイント(よくAPと省略されている)が近場に複数あった場合、自動で快適なチャンネルを選定してくれるようになっています。
なのですが、これはあくまでWi-Fiのアクセスポイントのチャンネルが被らないようにしているだけです。
何が言いたいのかというと、家電製品などの電波は考慮されないんですよ。
その為、場合によっては手動でチャンネルを変更した方が良かったりする場合もあります。
ただ、手動での変更は素人には難しいですし、チャンネルを変更することで寧ろ通信障害が発生することもままあるので、下手に弄ることはおすすめしません。
以上、「Wi-Fi」についての説明でした。
