主なwifiプロトコルは何ですか？あなたが知る必要があるすべて

今回 は、主なWifiプロトコル について詳しく説明します。数年前までは、ケーブルを使用してコンピュータを相互接続することしかできませんでした。このタイプの接続は非常に一般的ですが、たとえば、いくつかの制限があります。ケーブルの到達限界までしか機器を移動できません。高度な機器環境では、ケーブルを通すための建物構造の改造が必要になる場合があります。家では、ケーブルが他の部屋に届くように壁に穴を開ける必要があるかもしれません。継続的または不正な操作を行うと、ケーブルコネクタが損傷する可能性があります。幸い、 Wi-Fiワイヤレスネットワークが登場し、これらの制限が取り除かれました。

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このタイプのネットワークの使用は、 家庭や職業の環境だけでなく、 公共の場所 （バー、カフェ、ショッピングモール、書店、空港など）や学術機関でもますます一般的になっています。

このため、Wi-Fiテクノロジーの主な特徴を見て、その仕組みについて少し説明します。止まらないので、Wi-Fi規格の802.11b、802.11g、802.11n、802.11acの違いもわかります。

主なWifiプロトコルは何ですか？ Wi-Fiとは何ですか？

Wi-Fiは、 IEEE 802.11規格に基づくワイヤレスローカルエリアネットワーク（WLAN）の一連の仕様です。「Wi-Fi」という名前は、英語の用語「Wireless Fidelity」の略語として使用されていますが、テクノロジーベースの製品のライセンス供与を主に担当するエンティティであるWi-Fi Allianceは、そのような結論を確認していません。 Wi-Fiという名前は「wi-fi」、「Wi-fi」、さらには「wifi」と書かれているのが一般的です。これらの名前はすべて同じテクノロジーを指します。

Wi-Fiテクノロジーを使用すると、地理的に近いコンピューターとその他のデバイス（スマートフォン、タブレット、ビデオゲームコンソール、プリンターなど）を接続するネットワークを実装できます。

これらのネットワークは無線周波数によってデータの伝送を実行するため、ケーブルを使用する必要はありません 。この方式には、いくつかの利点があります。ユーザーが伝送範囲内の任意のポイントでネットワークを使用できるようになります。ネットワーク上の他のコンピューターやデバイスをすばやく挿入できます。不動産の壁や構造がプラスチックになったりケーブルの通過に適合したりするのを防ぎます。

Wi-Fiの柔軟性は非常に高いため 、主に前の段落で述べた利点によりコストが削減されることが多いため、このテクノロジーを利用するネットワークをさまざまな場所で実装することが可能になりました。

したがって、ホテル、空港、高速道路、バー、レストラン、ショッピングモール、学校、大学、オフィス、病院など、さまざまな場所でWi-Fiネットワークを利用できることがよくあります 。これらのネットワークを使用するには、ユーザーはラップトップ、スマートフォン、または任意のWi-Fi互換デバイスを持っているだけで済みます。

Wi-Fiの歴史の一部

ワイヤレスネットワークの概念は新しいものではありません。業界はこの問題について長い間懸念してきましたが、 標準と仕様の標準化の欠如が障害となっていることがわかりました。結局のところ、いくつかの研究グループがさまざまな提案に取り組んでいました 。

このため、 3Com、Nokia、Lucent Technologies、Symbol Technologies （Motorolaが買収）などの一部の企業がこの問題に対処するためのグループを結成し、1999年に Wireless Ethernet Compatibility Alliance （WECA）が誕生しました。 2003年にWi-Fi Allianceに改名されました。

他の技術標準化コンソーシアムと同様に、Wi-Fi Allianceに参加する企業の数は常に増加しています。 WECAは、IEEE 802.11仕様での作業を継続しました 。 これは、実際にはIEEE 802.3仕様とそれほど変わらないものです。この最後のセットはイーサネットの名前で知られており、従来の有線ネットワークの大部分で構成されています。基本的に、ある規格から別の規格に変更されるのはその接続特性です。1つのタイプはケーブルで機能し、もう1つのタイプは無線周波数で機能します。

この利点は、このテクノロジに基づいてワイヤレスネットワーク通信用の特定のプロトコルを作成する必要がなかったことです 。これにより、両方の標準を使用するネットワークを持つことも可能です。

しかし、WECAは別の質問に対処する必要がありました。テクノロジーの適切な名前であり、発音が簡単で、その提案、つまりワイヤレスネットワークにすばやく関連付けることができました。これを行うために、ブランドに特化した会社Interbrandを採用しました 。InterbrandはWi-Fiという名前 （おそらくその用語「Wileress Fidelity」に基づく）だけでなく、テクノロジーのロゴも作成することになりました。報告されているように、宗派は非常に広く受け入れられており、WECAは2003年にその名前をWi-Fi Allianceに変更することを決定しました。

Wi-Fiの操作

テキストのこの時点で、当然Wi-Fiがどのように機能するか疑問に思っています。ご存じのとおり、このテクノロジーはIEEE 802.11標準に基づいています。ただし、これは、これらの仕様で動作するすべての製品がWi-Fiになることを意味するものではありません。

製品がこのブランドのシールを取得するには、Wi-Fi Allianceによる評価と認定を受ける必要があります。これは、W i-Fi認定済みのシールが付いたすべての製品が、 他の機器との相互運用性を保証する機能標準に準拠していることをユーザーに保証する方法です。

ただし、これは、シールのないデバイスがシールのあるデバイスで機能しないことを意味するものではありません（リスクと問題を回避するために、認定された製品を選択することを常にお勧めします）。

802.11規格は、ワイヤレスネットワークの作成と使用に関する規格を確立します 。このタイプのネットワークの伝送は、無線周波数信号によって行われます。無線信号は、空中に広がり、家の中の数百メートルのエリアをカバーできます。

無線信号を利用できるサービスは多種多様であるため、各国政府が定めた要件に沿って行動することが不可欠です。これは、不都合、特に干渉を回避するための良い方法です。

ただし、各政府の適切なエンティティからの直接の承認を必要とせずに使用できるいくつかの周波数セグメントがあります。ISM （Industrial、Scientific and Medical） バンドは、特に次の間隔で運用できます： 902 MHz-928 MHz; 2.4 GHz-2.485 GHzおよび5.15 GHz-5.825 GHz （国によって、これらの制限は異なる場合があります）。

SSID（サービスセット識別子）

802.11の最も重要なバージョンを知るつもりですが、その前に、理解を容易にするために、そのようなネットワークを確立するには、デバイス（STAとも呼ばれます）を容易にするデバイスに接続する必要があることを知っておくと便利です。アクセス。これらは総称してアクセスポイント（AP）と呼ばれます。したがって、1つ以上のSTAがAPに接続すると、基本サービスセット（BSS）と呼ばれるネットワークが存在します。

セキュリティ上の理由と、特定の場所に複数のBSS（たとえば、イベントエリアの異なる会社によって作成された2つのワイヤレスネットワーク）が存在する可能性があるため、それぞれがService Setと呼ばれるIDを受け取ることが重要です識別子（SSID）。定義後、ネットワーク上の各データパケットのヘッダーに挿入される文字のセット。つまり、SSIDは各ワイヤレスネットワークに付けられた名前です。

Wi-Fiプロトコル

802.11規格の最初のバージョンは、約7年間の研究の後、1997年にリリースされました。新しいバージョン（後で対処予定）の登場により、元のバージョンは802.11-1997または802.11レガシーとして知られるようになりました。

IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）は無線周波数伝送技術であるため、この規格は前述のISM帯域の1つである2.4 GHzおよび2.4835 GHzの周波数範囲で動作できると判断しました。

そのデータ伝送速度は1 Mb /秒または2 Mb /秒（メガビット/秒）であり、直接シーケンススペクトラム拡散（DSSS）および周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）伝送技術を使用することが可能です。

これらの技術により、周波数内で複数のチャネルを使用した送信が可能になりますが、DSSSは送信された情報の複数のセグメントを作成し、それらを同時にチャネルに送信します。

次に、FHSS技術は「周波数ホッピング」方式を使用します。この方式では、送信された情報は特定の期間に1つの周波数を使用し、もう1つの周波数は別の周波数を使用します。

この機能により、FHSSのデータ伝送速度がわずかに低くなります。一方、使用される周波数は常に変化するため、干渉の影響を受けにくくなります。 DSSSはより高速になりますが、すべてのチャネルが同時に使用されると、干渉を受ける可能性が高くなります。

802.11b

802.11標準への更新は1999年にリリースされ、802.11bと呼ばれていました。このバージョンの主な特徴は、1 Mb /秒、2 Mb /秒、5.5 Mb /秒、11 Mb /秒の伝送速度で接続を確立できることです。

周波数範囲は元の802.11（2.4〜2.4835 GHz）で使用されているものと同じですが、FHSSが確立した標準を考慮に入れないと、伝送技術は直接シーケンスによるスペクトル拡散に制限されます。連邦通信委員会（FCC）が2 Mb /秒を超える速度での送信に使用される場合。

5.5 Mb / sおよび11 Mb / sの速度で効果的に機能するために、802.11bはまた、相補コードキーイング（CCK）と呼ばれる技術を使用します。

802.11b伝送のカバレッジエリアは、理論的にはオープン環境では最大400メートルであり、閉鎖された場所（オフィスや家庭など）では50メートルの範囲に達する可能性があります。

ただし、送信の範囲は、干渉を引き起こすオブジェクトや、送信元からの送信の伝搬を妨げるオブジェクトなど、いくつかの要因によって影響を受ける可能性があることに注意することが重要です。

送信を可能な限り機能させるために、802.11b規格（およびその後継規格）により、データ伝送速度が最小値（1 Mb / s）まで低下する可能性があることに注意してください。ステーションはアクセスポイントから離れています。

その逆も当てはまります。アクセスポイントに近いほど、伝送速度が速くなります。

802.11b標準は大規模に最初に採用されたため、Wi-Fiネットワークの普及に責任を持つ人々の1人でした。

802.11a

802.11a標準は、802.11bバージョンとほぼ同じ時期に1999年後半にリリースされました。

その主な特徴は、 6 Mb /秒、9 Mb /秒、12 Mb /秒、18 Mb /秒、24 Mb /秒、36 Mb /秒、48のデータ伝送速度で動作する可能性です。 Mb / sおよび54 Mb / s 。その送信の地理的範囲は約50メートルです。ただし、その動作周波数は元の802.11標準とは異なります。5GHz、この範囲内の20 MHzチャネル 。

一方で、この周波数は干渉の可能性が少ないため便利です。結局、この値はほとんど使用されません。その一方で、多くの国ではその頻度に関する規制がないため、特定の問題が発生する可能性があります。さらに、この機能により、 802.11および802.11b規格で動作するデバイスとの通信が困難になる可能性があります。

重要な詳細は、 DSSSまたはFHSSを使用する代わりに、802.11a標準が直交周波数分割多重（OFDM）と呼ばれる技術を利用することです 。その中で、転送される情報は、異なる周波数で同時に送信されるいくつかの小さなデータセットに分割されます。これらは、一方が他方に干渉するような方法で使用され、 OFDM技術を十分に機能させます。

より高い伝送速度を提供しているにもかかわらず、 802.11a標準は802.11b標準ほど普及していませんでした 。

802.11g

802.11g標準は2003年にリリースされ、完全に互換性があるため、802.11bバージョンの後継として知られています。

これは、 802.11gで動作するデバイスは、802.11bで動作する別のデバイスと問題なく通信できることを意味します。ただし、データ転送速度が明らかに後者によって許可される最大値を制限するという事実を除きます。

802.11g規格の最大の魅力は、802.11a規格で発生するように、最大54 Mb / sの伝送速度で動作できることです。

ただし、このバージョンとは異なり、 802.11gは2.4 GHz帯域（20 MHzチャネル）の周波数で動作し 、その前身である802.11b規格とほぼ同じカバレッジパワーを備えています。

このバージョンで使用される伝送技術もOFDMですが、802.11bデバイスと通信する場合、伝送技術はDSSSになります。

802.11n

802.11n仕様の開発は2004年に始まり、2009年9月に終わりました 。この期間中に、規格の未完成バージョンと互換性のあるさまざまなデバイスがリリースされました。

802.11nプロトコルの主な特徴は、Multiple-Input Multiple-Output（MIMO）と呼ばれる方式を使用していることです。MIMOは、さまざまな伝送ルート（アンテナ）を組み合わせることにより、データ転送速度を大幅に向上させることができます。これにより、例えば、ネットワークの操作のための２つ、３つまたは４つの送信機および受信機の使用が可能である。

この場合の最も一般的な構成の1つは、3つのアンテナ（3つの伝送パス）を使用するアクセスポイントと、同じ数の受信機を持つSTAの使用です。この機能を仕様の改良と組み合わせて追加すると、802.11nプロトコルは300 Mb / sの範囲で送信でき、理論的には最大600 Mb / sの速度に到達できます 。最も単純な伝送モードでは、1つの伝送パスで、802.11nは150 Mb /秒に到達できます。

周波数に関しては、 802.11n規格は2.4 GHzおよび5 GHz帯域で動作するため、802.11aでも以前の規格と互換性があります。これらのトラック内の各チャネルは、デフォルトで40 MHz幅です。

その標準的な送信技術はOFDMですが、MIMOスキームを使用しているため、いくつかの変更が加えられているため、しばしばMIMO-OFDMと呼ばれています。一部の調査では、そのカバレッジエリアが400メートルを超える可能性があることを示唆しています。

802.11ac

802.11nの後継は802.11ac規格で 、その仕様は2011年から2013年の間にほぼ完全に開発され、2014年にIEEEによってその特性が最終的に承認されました。

802.11acの主な利点はその速度にあり、最も単純なモードでは最大433 Mb /秒と推定されています。ただし、理論的には、複数の伝送パス（アンテナ）を使用する最大8つまでのより高度なモードで、ネットワークを6 Gb /秒を超えるようにすることができます。業界では、最大3つのアンテナを使用して機器を優先し、最大速度を約1.3 Gb /秒にする傾向があります。

WiFi 5Gとも呼ばれる802.11acは5 GHzの周波数で動作します。つまり、この範囲内では、各チャネルはデフォルトで80 MHzの幅を持つことができます（オプションで160 MHz）。

802.11acプロトコルには、最も高度な変調技術もあります。より正確には、 MU-MUMO（マルチユーザーMIMO）方式で動作します。これにより、さまざまな端末からの信号の送受信を、まるで同じ端末で協調しているかのように行うことができます。

また、802.11n規格ではオプションである、ビームフォーミング（TxBFとも呼ばれる）と呼ばれる送信方法の使用も強調しています。これは、送信デバイス（ルーターなど）がクライアントデバイスとの通信を評価できるようにするテクノロジです。あなたの方向で伝達を最適化するため。

その他の802.11標準

IEEE 802.11規格には 、上記のバージョンに加えて、さまざまな理由で普及していない他のバージョンがありました （今後も増える予定です）。

その1つが802.11d規格です。これは、何らかの理由で他の確立された規格の一部を使用できない一部の国にのみ適用されます 。別の例は802.11e規格で、主な焦点は伝送のQoS（サービス品質）、つまりサービス品質です。このため、VoIP通信など、ノイズ（干渉）の影響を大きく受けるアプリケーションにとって、このモデルは興味深いものになります。

802.11fプロトコルもあり、これはリレーと呼ばれるスキームで機能します。つまり、同じネットワーク内で、あるデバイスを弱い信号のアクセスポイントから切断し、別のより強い信号のアクセスポイントに接続します。。問題は、いくつかの要因により、この手順が適切に実行されず、ユーザーに不便が生じる可能性があることです。 802.11f仕様により、 アクセスポイント間の相互運用性が向上し、 これらの問題が軽減されます 。

802.11h規格も強調表示するに値します。実際、これは802.11aのバージョンであり、制御機能と周波数変更機能を備えています。 これは、5 GHz周波数（802.11aで使用）がヨーロッパのさまざまなシステムに適用されているためです。

他にもいくつかの機能がありますが、特定の理由がない限り、最も人気のあるバージョン、できれば最新のバージョンで作業することをお勧めします。