無線LAN

⑤ なぜ無線では衝突を検知できないのか

有線では、送信しながら自分が流した信号を読み返し、歪んでいれば衝突だと判断できます。

ところが無線では、自分が発している電波が強すぎて、他人の電波が聞こえません。大声で話しながら相手の声を聞き取ろうとしても無理なのと同じです。

だから無線では、送信を始める前に「誰か話していないか」を確かめ、話していれば終わるまで待つという方式を取ります。これがAvoidance（回避）です。

⑥ ACK信号で確認する

CSMA/CA方式でもデータ送信中にコリジョンが発生する可能性はあります。そこで、CSMA/CA方式はデータが正しく送信されたかについて、受信側からACK（Acknowledge）信号が返ってくるかで判断します。

受信側からACK信号が返ってこない場合は、コリジョン（または通信障害）が発生したと判断してデータの再送信を行います。

ACK（Acknowledge）は「受け取りました」という確認の応答です。

「返事がないから、届かなかったのだろう」と推測する——直接検知できない代わりの手段です。内容証明郵便の配達証明に似た考え方といえます。

⑦ 無線ならではの事情

なぜ無線では「回避」と「確認」という二段構えが必要なのでしょうか。無線が抱える固有の難しさがあります。

有線のケーブルは「つながっているか、いないか」がはっきりしていますが、無線は「なんとなくつながっている」という曖昧さを常に抱えています。この曖昧さに対処するための工夫が、CSMA/CA方式とACK信号です。

実務での判断

「無線LANにすれば配線がなくなって便利」というのは事実ですが、すべてを無線にすればよいわけではありません。

安定性が要るものは有線、動くものは無線——この使い分けが基本になります。

確認してみましょう

> 次の記述の正誤を判定せよ。

> a　CSMA/CA方式は、データの送信前に他の端末が送信中であるかを調べ、送信中であれば終了まで待機する。

> b　CSMA/CA方式は、送信側に衝突の検知手段がある無線通信に用いられる。

> c　CSMA/CA方式では、受信側からACK信号が返ってこない場合、コリジョンや通信障害が発生したと判断して再送信する。

解答　a：○　b：×　c：○

• b：×……CSMA/CA方式は、送信側に衝突の検知手段がない無線通信に用いられます。検知できないからこそ、事前に回避し、ACK信号で確認するのです。

正式名称は末尾の英字（n、ac、ax、be）で区別されますが、覚えにくいため、世代番号を付けた通称（Wi-Fi 4〜7）が使われるようになりました。

② 伝送速度と無線周波数

※6GHzの周波数帯を利用する場合は、Wi-Fi 6Eを利用します。

③ MIMOとマルチユーザMIMO

IEEE802.11ac、IEEE802.11ax、IEEE802.11beでは、IEEE802.11nで採用されていた複数のアンテナを組み合わせてデータ送受信の帯域を広げるMIMO（Multiple Input and Multiple Output）を発展させたマルチユーザMIMOなどの技術を用い、大幅な高速化を実現しています。

MIMO（マイモ）は、複数のアンテナで同時に送受信する技術です。1本の道を広げる代わりに、道の本数を増やすという発想です。

マルチユーザMIMOは、これをさらに発展させ、複数の端末に対して同時に送信できるようにしたものです。1台ずつ順番に相手をするのではなく、同時に複数の相手と通信できるため、端末が多い環境で効果を発揮します。

④ 2.4GHz帯と5GHz帯の違い

表に出てくる2つの周波数帯には、それぞれ長所と短所があります。この違いが試験で繰り返し問われます。

2.4GHz帯の弱点——電子レンジ

2.4GHz帯は、電子レンジが使う周波数と同じです。そのため、電子レンジを使っている間は無線LANが不安定になる、という現象が起こります。

この点は、令和4年度の本試験で「電子レンジなどの家電製品から電波干渉を受ける」という形で出題されました。電波干渉を受けるのは2.4GHz帯、受けにくいのは5GHz帯と、確実に押さえてください。

⑤ 表の読み方

IEEE802.11acだけが5GHz帯のみという点に注目してください。速度を優先した結果、干渉の少ない5GHz帯に絞った世代です。その後のWi-Fi 6以降では、再び2.4GHz帯にも対応し、用途に応じて使い分けられるようになりました。

⑥ 速度の伸びを見る

Wi-Fi 7の46Gbpsは、第2節で学んだ有線の10GBASE-T（10Gbps）を上回る数字です。無線が有線の速度を超えつつあるというのが、現在の状況です。

ただしこれは理論上の最大値であり、実際の速度は距離、障害物、接続台数、干渉の状況によって大きく下がります。「カタログの数字がそのまま出るわけではない」という点も、実務では重要です。

電波は回り込むが、光は回り込まない——この物理的な性質の違いが、そのまま表に現れています。テレビのリモコンを壁越しに操作できないのと同じ理屈です。

④ NFC（Near Field Communication）

2003年12月にISO/IEC 18092として勧告された、近距離無線通信の国際標準のひとつです。

非接触ICカードやスマートフォンなどで用いられています。通信距離は10cm程度に限定され、かざすだけで簡単にデータ通信を行えることが特徴です。

「10cm程度」という短さは欠点ではなく、むしろ特徴です。

交通系ICカードや電子マネーで使われているのは、この性質によります。財布の中のカードが勝手に読み取られては困るからです。

⑤ Wireless USB

USBを拡張した無線通信規格です。大容量のデータ転送用途を想定しています。

第1章で学んだUSBの無線版にあたります。

⑥ LPWA（Low Power Wide Area-network）

省エネルギーと長距離無線通信の能力により、IoT（Internet of Things）デバイスの広範囲な普及を支えるための通信技術の総称です。

IoTデバイスが世界中で数十億台にものぼる規模で展開される時代に向け、LPWAの低消費電力、広範囲なカバレッジ、コスト効率の高さが注目されています。

⑦ LPWAが必要とされる理由

第13章で学ぶIoTでは、センサーを大量に設置します。そのとき問題になるのが電源です。

たとえば農地の土壌センサーや、水道メーターの検針データを送る用途では、「1時間に1回、数バイトのデータを送れればよい」のです。高速通信は要りません。そのかわり、電池交換なしで何年も動き、遠くまで届くことが求められます。

この要求に応えるのがLPWAです。名前のとおり Low Power（低消費電力）Wide Area（広範囲）。

⑧ 距離で並べ直す

距離が長いほど速度が低く、消費電力も抑えられているという傾向が読み取れます。用途に応じて距離・速度・電力のどれを優先するかが違うわけです。

⑤ なぜインフラストラクチャモードが一般的なのか

アドホックモードには、次の制約があります。

一方、アクセスポイントを置けば、

• 有線LANやインターネットへ中継できる
• 端末はアクセスポイントとだけ通信すればよい
• アクセスポイントを増やせば範囲を広げられる

という利点が得られます。前節で学んだ有線のスター型トポロジと同じ構造で、中心に集約するほうが管理しやすいわけです。

⑥ 無線LANルータの2つのモード

市販の無線LANルータはインターネットへ接続するためのルータ機能が備わっており、有線との接続も可能であるため、無線LANルータ1台でルータの役割と、有線と無線をつなぐスイッチングハブの役割を果たします。

この場合、前者をルータモード、後者をブリッジモードとして利用します。

⑦ 2台目以降はブリッジモード

また、無線の到達距離を伸ばしたい場合は、複数の無線LANルータを設置します。この場合、2台目以降の無線LANルータは、ルータモードではなく、ブリッジモードで使用するのが一般的です。

なぜ2台目はブリッジモードなのか

ルータは異なるネットワークを接続する機器です（前節のとおり）。ルータを2台つなげると、ネットワークが2つに分かれてしまいます。

「1階と2階で別のネットワークになってしまい、ファイル共有ができない」——という症状は、2台目もルータモードにしてしまったことが原因です。電波を伸ばしたいだけなら、2台目はブリッジモードと覚えておきましょう。

⑧ 第3節との対応

前節で学んだ機器の役割が、ここで実際の製品の設定として現れています。

同じ箱が、設定によって別の機器として振る舞う——これが現在のネットワーク機器の実態です。用語を個別に暗記するのではなく、どの層で何を見る機器なのかという軸で理解しておくと、こうした場面でも迷いません。