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無線LAN

無線LANとは

無線LANとWi-Fiの違い

無線LAN

無線LANとは、電波による無線通信を利用して、パソコン・スマートフォン・タブレット端末など、複数の機器間でデータの送受信を行う構内ネットワーク(LAN:Local Area Network)のことを指します。一般的にはIEEE 802.11規格に準じた製品で構成されるネットワークのことを、無線LANと呼んでいます。

Wi-Fi

無線LAN製品の普及促進を図ることを目的としたアメリカの業界団体「Wi-Fi Alliance」が定義したブランド名のことをいいます。Wi-Fi Allianceが定める相互接続性認証試験に合格した製品のみ、Wi-Fiと呼ぶことができ、「Wi-Fi CERTIFIED」のロゴマークの使用が許可されます。

「Wi-Fi CERTIFIED」のロゴマーク 「Wi-Fi CERTIFIED」のロゴマーク
技術基準適合証明(技適)

電波法の技術基準に適合することを証明する制度であり、通称「技適」と呼ばれます。この証明がないと、日本国内において電波を発信することができません。 一般に使用する無線機の殆どに特定無線設備の技術基準適合証明等のマーク(技適マーク)が付いています。技適マークが付いていない無線機は、「免許を受けられない/違法になる」恐れがあるため、無線機を購入・使用する際は注意が必要です。

特定無線設備の技術基準適合証明等のマーク(技適マーク) 特定無線設備の技術基準適合証明等のマーク(技適マーク)

無線LANの知識 - 基礎編 -

無線LANの規格

標準規格

IEEEが策定している無線LANの標準規格が「IEEE 802.11」です。さらに各規格は「IEEE 802.11a」のように末尾のアルファベットで区別され、現在までに30以上の規格が制定されています。

規格の種類

伝送規格として、11b / 11a / 11g / 11n / 11ac / 11axが定義されています。

Wi-Fi無線規格一覧
新しい規格が出るにつれて高速化している

2つのチャンネル(2.4GHz帯と5GHz帯)

2.4GHz帯と5GHz帯

無線LANで使われている帯域は、2.4GHz帯(802. 11b/g/n)、5GHz帯(802.11a/n/ac/ax)の2つです。具体的には、これらの周波数帯の中からさらに22MHz程度の帯域幅をもつ「チャンネル(ch)」を使って、相手と通信します。

メリット デメリット
2.4GHz帯
  • 電波が飛びやすい
  • 対応している端末が多い
  • 確保できるチャネルが少ない
  • Wi-Fi以外の干渉源も多い
5GHz帯
  • 干渉源が少ない
  • 独立したチャネルを多く確保
  • 古い端末では繋がらない
  • 屋外利用時の制限がある
  • DFSの制限がある
  • 電波が飛びづらい
アクセスポイントと端末 どちらの帯域にも対応している機種を選定しましょう!
利用機器が多い 2.4GHz帯

ほとんどの無線LAN機器はこの2.4GHz帯に対応しています。1~13チャンネルまで選択が可能で、日本国内で802.11bのみ、14チャンネルも利用可能です。一つの通信で使用する帯域幅が22MHzほどあるため、約4チャンネル強を占有します。そのため、電波干渉無しで通信できるのは実質3チャンネルまでとなります。Wi-Fiのほかにも、Bluetoothやコードレス電話、電子レンジなど、さまざまな機器が同じ周波数帯に同居しているため、電波干渉を引き起こしてしまうことがあります。

2.4GHz帯のチャンネルと使用帯域
2.4GHz帯のチャンネルと使用帯域の図
速度を求めるなら 5GHz帯

5GHz帯は、W52(36,40,44,48ch)、W53(52,56,60,64ch)およびW56(100,104,108…140ch)の計19チャンネルで選択が可能です。家電製品などに使われないため、干渉が少なく安定した通信が望めます。帯域も2.4GHz帯と比べてかなり広く、4チャンネルごとに利用します。
しかし、壁などの障害物に対しては、2.4GHz帯に比べると透過性が劣り、壁に遮蔽された場所などでは不安定になることもあります。また5GHz帯は、気象レーダーや航空機のレーダーも利用しているため、これらのレーダーに影響を与えない機能の搭載が法律上義務づけられています。

5GHz帯のチャンネルと使用帯域
5GHz帯のチャンネルと使用帯域の図
5GHz帯 周波数帯別の制限事項
屋外利用 気象レーダー 備考
W52
(36~48ch)
× 影響なし 屋内利用ではもっとも有効
W53
(52~64ch)
× 検知時停波 気象レーダがない場所では有効
W56
(100~140ch)
検知時停波 屋外利用可能/気象レーダがない場所では有効
気象レーダの照射タイミングなどは 公表されていないため、 W53、W56の設定には無線停波の可能性を 留意する必要がある

無線LANの知識 - 応用編 -

無線LANの電波干渉

電波干渉

電波干渉とは、同一チャンネル内に多数の無線が飛び込むことで、それぞれの無線がぶつかり合ってしまい、通信速度が低下することをいいます。無線LANの電波干渉の場合、近くにある他の無線機器が同じ(または近い)チャネルで使用されていると、お互いの電波が干渉して、無線の通信速度が低下することがあります。

電波干渉のおもな原因
  • 同一チャンネルの電波が届いている場合
    既設アクセスポイントのチャンネル設定ミスや配置が近い場合や、
    隣接する施設からの外来波がある場合は、電波干渉を起こすことがあります。
  • 同一周波数帯の電波が届いている場合
    2.4GHzの無線LAN機器を、電子レンジやコードレス電話などが隣接しているところで
    使用すると、電子レンジの電波干渉により、接続が切れてしまうことがあります。
    2.4GHzはISMバンド(医療用装置、アマチュア無線、電子レンジなどに割り当てられた周波数帯)と重なるため、様々な機器の影響(ノイズ)を受けやすいのです。
<混雑しやすい2.4GHz帯>
平常時と電子レンジをつけた時の図 平常時と電子レンジをつけた時の図
電波干渉を防ぐには
  • アクセスポイントの電波が互いに届かない場合は、同じチャンネルを設定します。
  • アクセスポイントの電波が互いに届く場合は、重複しないチャンネルを設定します。
  • アクセスポイントを密に配置する必要がある場合は、電波出力を弱くしたり、チャンネルの重複を認識した上で設定します。
<設計イメージ>
設計イメージ 設計イメージ

暗号化(セキュリティ)

認証と暗号化

有線LANでは「ケーブルを接続する」というアクションが、ある意味でセキュリティの一つになっています。無線LANでこれに相当するセキュリティを確保するために「認証」が必要です。
有線LANで通信の傍受は困難ですが、無線LANではだれでも容易に行うことができます。傍受を防ぐためには、通信を暗号化する必要があります。

セキュリティの種類と暗号化一覧
セキュリティの種類 暗号化 認証 キー MFP*
スタティックWEP WEP 64bit or 128bit -
ダイナミックWEP(IEEE802.1X) WEP RADIUS -
WPA-パーソナル TKIP(AES) 半角英数記号(8-63) -
WPA2-パーソナル AES(TKIP) 半角英数記号(8-63)
WPA3-パーソナル AES(TKIP) 半角英数記号(8-63) ○(必須)
WPA-エンタープライズ TKIP(AES) RADIUS -
WPA2-エンタープライズ AES(TKIP) RADIUS
WPA3-エンタープライズ AES(CNSA) RADIUS ○(必須)
*MFP(Management Frame Protection:
11ac対応製品のみ)
【暗号の強度について】
CNSA>AES>>TKIP>WEPとなります。
WEPには脆弱性があります。利用は推奨できません。
セキュリティ構築

サービスの提供形態や規模によってセキュリティの種類を選択します。

WPA2/3-パーソナル

WPA2-PSKやWPA3-SAEとも呼ばれます。
接続を許可したいクライアントに対しては、WPA2では事前共有キー(PSK)で、WPA3では同等性同時認証(SAE)により鍵交換をします。

無線アクセスポイントの設定のみで認証と暗号化を行えますので、手軽にセキュリティを確保できます。

キーを持っていない場合とキーを持っている場合の図 キーを持っていない場合とキーを持っている場合の図
WPA2/3-エンタープライズ

認証用にRADIUSサーバーを使用します。
例えば、RADIUSサーバーに登録されているユーザーのみをLANへ接続できるように設定可能です。

無線アクセスポイントの設定にはRADIUSサーバー情報を設定するだけで詳細なユーザー管理を行うことができます。
WPA3では192ビットの暗号強度を実現しています。

ユーザー登録ありの場合となしの場合の図 ユーザー登録ありの場合となしの場合の図

通信方式(CSMA/CA)

CSMA/CA*方式

無線LAN通信において、各端末からのデータ同士の衝突を防ぐため、同一のチャネルに複数のユーザーがアクセスする際の競合を回避する、媒体アクセス制御方式のことをいいます。
誰かがデータを送信している間は待機するほか、データ同士の衝突を防ぐため、データ送信前も待機時間があり、スループット低下要因のひとつとなっています。

* CSMA/CA(搬送波感知多重アクセス/衝突回避)
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

CSMA/CA方式の図
無線LANは1対1の通信

無線LANは複数の通信を同時に行うことはできません。端末台数が多くなると通信占有時間を確保しにくく、再送が多発すると全体のパフォーマンスが低下します。
一番の理想は、ひとつのアクセスポイントにつき数台の接続端末とし、至近距離で利用のがよいです。

無線LANの図 無線LANの図
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