IEEE802.11規格
IEEE802.11規格は、無線LANを実現するための国際標準であり、Wi-Fiとも呼ばれる通信技術の基盤となっている。2.4GHz帯や5GHz帯などの周波数を利用し、高速かつ便利なデータ通信を実現するために策定されてきたものである。登場以来、複数のバージョンが追加・拡張され、現在ではスマートフォンから産業機器に至るまで幅広い領域に不可欠な存在として認知されている。
誕生の背景
当初、有線LANの規格であったEthernetがオフィスや家庭内で広く使われていたが、ケーブル配線の煩雑さから自由なネットワーク構築を求める声が高まった。そこで策定されたのがIEEE802.11規格であり、最初は1～2Mbps程度の速度しかなかったが、無線環境を簡単に構築できる点が注目された。1997年ごろに正式に承認され、以後は技術革新やチップの集積度向上によって実用性が大幅に高まり、ノートPCやアクセスポイントの普及を後押しした。
周波数帯と変調方式
IEEE802.11規格では2.4GHz帯や5GHz帯、さらに一部では6GHz帯など複数の周波数帯を選択肢として定めている。初期の802.11bやgでは2.4GHz帯、802.11aやacでは5GHz帯が用いられたが、周波数が異なると電波の到達距離や障害物への強さも変わってくる。加えて、OFDM(直交周波数分割多重)やDSSSなどの変調方式が採用され、通信品質や速度を向上させてきた。
主なバージョンの特徴
代表的な拡張としては、最大54Mbpsを実現した802.11a/b/gの世代から、MIMO技術で100Mbps超の通信を可能にした802.11n、さらにギガビット級の速度を目指した802.11ac、そして最新のWi-Fi 6に相当する802.11axなどが挙げられる。いずれの世代も、アンテナ技術や周波数利用効率の最適化により大幅な高速化を果たし、IEEE802.11規格の存在感を一層高めている。
セキュリティと暗号化
無線通信には盗聴やなりすましのリスクが伴うため、IEEE802.11規格では暗号化プロトコルが重要視されている。初期のWEPは脆弱性が指摘され、その後WPAやWPA2、そしてWPA3へと進化してきた。AESなどの強固な暗号アルゴリズムを用いることで、企業ネットワークや個人宅の無線LANでも安全な通信を確立できるようになった。一方で暗号化を誤って設定すると速度低下や互換性問題が生じるケースもある。
チャネルと干渉問題
2.4GHz帯は利用可能なチャネル数が限られているうえに、Bluetoothや電子レンジなど他の機器とも干渉が起きやすい。一方で5GHz帯はチャネル数が多く、干渉が相対的に少ない利点があるが、障害物の影響を受けやすい。そこでIEEE802.11規格はDFS(Dynamic Frequency Selection)やチャネルボンディングなどの手法を導入し、電波の効率利用と混信回避を進めてきた。新規格ではより細かいチャネル設定や電波管理機構が採用され、安定的な通信を実現している。
実運用と注意点
実際に無線LANを設定する際は、アクセスポイントとクライアントの双方が同じIEEE802.11規格に対応しているか確認する必要がある。また、最高速度の理論値は理想条件下での数値であり、実環境では障害物や電波干渉、チャンネル設定によって速度や通信品質が大きく変動する。セキュリティレベルを高めると処理負荷が増し、通信性能に影響を及ぼすケースもあるため、暗号化方式やパスワード強度の選択はバランスを考慮することが大切である。