Wi-Fi
Wi-Fiは、IEEE 802.11規格に基づく無線LANであり、アクセスポイント（AP）と端末間で電波を用いてパケット通信を行う近距離無線である。主に2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯を用い、直交周波数分割多重（OFDM）、多入力多出力（MIMO）、ビームフォーミングなどの物理層技術を組み合わせて通信速度と信頼性を高める。無線は媒体共有であるため、CSMA/CAによる競合回避、チャネル設計、変調・符号化方式（MCS）の自動適応が総合的なスループットを左右する。暗号化はWPA2/WPA3が主流で、ネットワーク識別にはSSID、機器識別にはBSSID（APのMACアドレス）が用いられる。IP層ではDHCP/NATにより端末へアドレスを払い出し、上位アプリケーションのトラフィックを搬送する。
名称と由来
Wi-Fiという呼称は「Wireless Fidelity」という言葉を簡略化したものであると誤解されることもあるが、実際には商標を取得する際のネーミング戦略から生まれたブランド名である。無線LAN技術の認証団体である「Wi-Fi Alliance」が採用して以来、世界的に標準的な呼び方として定着している。この呼び名の定着によって、同種の無線LAN技術全般を総称してWi-Fiと呼ぶケースも見られるようになった。こうした背景から、商業的なブランディングと技術要素が相互に絡み合いながら普及が進んだ点が特徴的である。
周波数帯とチャネル設計
2.4GHz帯は到達性に優れる一方でチャネルが少なく干渉しやすい。5GHz帯はチャネル数が多く、高スループットと低レイテンシを得やすいが、屋内では壁の減衰が無視できない。6GHz帯（Wi-Fi 6E/7）は更に広帯域でDFS制約が少ないのが利点である。設計では、隣接/重複チャネルを避け、チャネル幅（20/40/80/160MHz）を用途に応じて選択する。帯域幅を広げるほど瞬間のPHYレートは上がるが、干渉耐性とエリア効率は下がりがちで、施設規模や端末密度に応じた最適化が必要となる。
物理層の要点：MCS・MIMO・ビームフォーミング
変調方式と符号化率の組であるMCSは、電波状況に応じて自動適応し、リンク品質が良いほど高次変調（例：256-QAM、1024-QAM）が選ばれる。MIMOは空間多重により実効スループットを引き上げ、マルチユーザMIMO（MU-MIMO）やOFDMAは端末同時接続時のスケジューリング効率を改善する。ビームフォーミングは指向性利得を確保してSNRを稼ぎ、安定したリンクを実現する。
媒体アクセス制御とQoS
CSMA/CAは送信前待機、バックオフにより衝突を低減するが、端末密度が高いほど待ち時間が増す。トラフィック制御にはWMM（Voice/Video/Best Effort/Backgroundの優先度）があり、音声・映像の体感品質を向上させる。OFDMAのリソースユニット割当は混雑時の小パケット処理に有効である。
セキュリティ：WPA2/WPA3と認証
WPA2-PSKは共有鍵型で運用しやすいが、企業用途ではWPA2/WPA3-Enterpriseが一般的で、RADIUS/EAPによる個別認証で鍵管理の厳格化が図れる。管理用のWPSは利便性が高い反面、要件次第で無効化も検討する。ゲストネットワークはVLAN分離、ファイアウォール、帯域制御と併用してリスクを抑える。
電波設計：RSSI・SNR・リンクバジェット
受信感度とノイズ底を踏まえたSNR確保がMCS選択に直結する。リンクバジェットでは送信出力、アンテナ利得、ケーブル損失、自由空間損失、建材減衰を総合評価する。実地ではヒートマップ測定やサイトサーベイにより、デッドスポットやコチャネル干渉を把握し、AP密度・高さ・指向性を調整する。
ローミングと大規模運用
エンタープライズでは802.11k/v/rを用いてハンドオーバの迅速化・安定化を図る。L2/L3ローミング要件、コントローラ型/クラウド型管理、APの電源供給（PoE）、ゼロタッチプロビジョニングなど運用要素も重要である。コア側ではVLAN設計、認証基盤、ログ監査、可視化ダッシュボードで保守性を高める。
メッシュ/中継と屋外設置
有線敷設が困難な場所ではメッシュ（802.11s相当機能）やWDSで中継を構成する。ただし無線バックホールはスループットが分割されるため、バックホール用チャネルの分離とアンテナ指向性の最適化が鍵となる。屋外は耐候性、防水防塵、落雷保護、避雷器、適正なEIRPと規制遵守が求められる。
2.4GHz帯の共存：Bluetooth・電子レンジ等
2.4GHz帯はBluetooth、Zigbee、電子レンジなど他機器との共存が課題である。周波数ホッピングやチャネル固定回避、20MHz運用、AP出力最適化で干渉影響を抑制する。工場内ではノイズ源の把握、金属反射によるマルチパス、移動体の遮蔽を考慮する。
スループットの実効値とアプリケーション適合
カタログのPHYレートはヘッダ、制御フレーム、再送、共有媒体のオーバヘッドを含まない。実効スループットは一般に半分以下となることも多く、端末数、トラフィック特性（上り/下り、小/大パケット）、遅延要求に応じてAP台数と配置を設計する。映像配信や制御系ではQoSとチャネル計画の両輪が不可欠である。
産業用途と信頼性
製造現場や物流では、堅牢シャーシ、温度範囲、電源品質、冗長AP、異常時のフェイルセーフ、ログ収集、ファーム更新の計画が信頼性を左右する。端末側はローミング挙動、再接続戦略、省電力設定のチューニングが有効で、エッジ装置やAGV/AMRの可用性を高める。
設定・運用チェックリスト
- SSID設計（本番/ゲスト/管理の分離）、隠蔽SSIDは原則不要
- 暗号方式はWPA3優先（互換必要時は移行計画）
- チャネル/幅の固定と自動制御の適切な併用
- AP送信出力の最適化とセル設計、電波法順守
- VLAN・ACLでトラフィック分離、監視とログの集中管理
- ファームウェアの計画的アップデートとバックアップ
用語整理
SSID：ネットワーク名。BSSID：AP識別のMAC。MCS：変調/符号化の組。OFDMA：周波数リソースを分割する多元接続。MU-MIMO：複数端末へ同時伝送。WMM：QoS枠組。DFS：気象/レーダとの共用制御。RSSI/SNR：受信強度/信号対雑音比の指標。
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