高速無線LAN情報局

無線LAN規格について

▼ IEEE802.11とは

無線LANの規格のIEEE802.11とは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,アメリカ電気電子技術者協会)の802委員会配下にあるワーキング・グループ11が定めた無線規格です。IEEE802.11は1997年に制定されました。IEEE802.11は2.4GHz帯の無線を使用し、伝送速度が1Mbpsか2Mbpsの無線規格でした。今から考えるとずいぶん遅い規格でした。無線の変調方式には、DSSS方式、FHSS方式、赤外線通信方式があります。DSSS方式が最も一般的な変調方式です。

▼ 11b、11a、11gの制定

IEEE802.11bやIEEE802.11a、IEEE802.11gなど、最近よく耳にする無線LAN規格は、IEEE802.11を高速化しようというグループが標準化した規格です。これら作業を行うグループは全てワーキング・グループ11の配下にあり、タスク・グループ(TG)と呼ばれ、設立された順にアルファベットの小文字が名前として与えられます。IEEE802.11bはTGb、IEEE802.11aはTGa、IEEE802.11gはTGgというふうになります。タスク・グループが標準化を完了させたものが無線LANの規格として世の中に出回るわけです。

IEEE802.11から派生した無線規格として初めて出回ったのがIEEE802.11bです。1999年に制定されました。11bは2.4GHz帯の無線LANで、CCKという無線の変調方式が使われています。伝送速度は11Mbpsで、IEEE802.11の5倍以上になっています。また、DSSS方式もサポートされ、IEEE802.11との互換性が保たれました。

次に出てきた無線LAN規格がIEEE802.11aです。11bと平行して研究され、11bと同じ1999年に制定されましたが、製品化が難しく、実際に市場に製品が出回ったのは2001年末になってからでした。11aは11bとは違い、5GHz帯の無線LANを使用します。伝送速度は54Mbpsで、11bの5倍程度の速度があります。変調方式には、地上波デジタル放送などで使われているOFDM変調が採用されています。

そして、2003年6月にようやく制定されたのがIEEE802.11gです。11gは11bと同様に2.4GHz帯の無線を使用し、伝送速度が54Mbpsの無線LAN規格です。変調方式には11bと互換性のあるDSSS-OFDM方式が採用されています。11bとの互換性のためにデータパケットのヘッダ部分をDSSS方式、データ部分をOFDM方式とされています。

▼ 11b、11a、11gの特徴

これら3つの規格をその特徴などを踏まえて表にまとめると、以下のようになります。

無線LAN規格周波数帯伝送速度飛び電波干渉
IEEE802.11b2.4GHz11Mbpsあり
IEEE802.11a5GHz54Mbpsなし
IEEE802.11g2.4GHz54Mbpsあり

11b/gの2.4GHz帯の無線LAN規格は、一般的に電波がよく飛ぶとされ、建物内の複数階での通信も可能で、日本の家屋に向いています。逆に5GHz帯の11aは電波の飛びは11gに比べて弱く、特に障害物に弱いとされていましたが、最近では無線LANチップの性能向上により改善され、11b/gにやや劣る程度は飛ぶと考えても問題ないかと思われます。また、11aは電波法により屋外での使用が禁止されています。

上の表で最も問題にすべき点は、電波干渉です。2.4GHz帯は電子レンジなどと干渉を起こすのですが、一般家庭やオフィスでは四六時中電子レンジを使っているわけではありませんので、それほど気にすることもありません。問題なのは、近隣のアクセスポイントとの電波干渉です。

日本で使う11aは、5.150GHz~5.250GHz帯で、チャネルが34、38、42、46chの4チャネルですが、それぞれのチャネルの中心周波数が離れているので、隣接するチャネル(34と38など)を使ってもほとんど電波干渉はありません。それに対し11b/gは、2.4GHz~2.4835GHz帯で、チャネルが1~13の13チャネルです(11bの14ch除く)。このとき、隣接するチャネルに設定された無線LAN機器は干渉しまくりで使い物になりません。一般には、11b/gでチャネルは5チャネル以上離すようにいわれています。つまり、1、6、11chなどとする必要があり、同時に3チャネルしか使えないのです。(11bのみの製品では中心周波数2.484GHzの14chが他のチャネルを干渉なく使用できるので、11bのみの無線カードでは4チャネル同時使用可。11g製品は1~13chが使用可能チャネルで、14chは使えません。)

アクセスポイントを探すユーティリティ(11aや11gの製品では各社だいたい標準で入っています)などを使って近所のアクセスポイントを調べた結果、4chと10chのふたつが使われていて、自分が使うところがないとかいう悲惨なことが結構あるのです。さすがに、隣の家にある無線LANでも、電波がかなり微弱になっていますので、電波干渉の影響は少なめにはなりますが、それでも多少の影響は避けられません。アクセスポイントの発信元を見つけ、そこに「ちょっとは考えてチャネル設定しろや」とも文句はいえないので、こうなると我慢するしかありません。

逆に11aは、隣の家で使っていたとしても、家の外壁2枚を通しては届きそうにはありません。もし届いたとしても、チャネルが隣接しても電波干渉はありませんから、問題はないはずです。11aが11b/gより若干ではあるが飛びで劣る、特に壁などの障害物に弱いということは、一般家庭では弱点と思われますが、オフィスなどでは逆にこっちの方が都合がいいことが多いということがあります。オフィスでやりとりするデータは非常に重要なものばかりです。これが外に漏れ漏れになるってのはどうでしょうか。実際に、オフィスでの高速無線LANの導入事例として、電波干渉が少なく、電波が外に漏れにくい11a製品の採用が多くなってきています。

11aでも11gでも切り替えてどちらでも使えるコンボチップがリリースされ、11a/g両方使える無線LAN機器が増えてきました。とりあえず11gで使ってる人は多いと思いますが、11bの無線カードをどうしても利用したくて互換性のある11gを使うのなら別ですが、新規で11a/gコンボの無線LANを導入した人は、とりあえず11aで試してみて、飛びのせいでイマイチだというとき、11gに変えてみましょう。電波干渉の少ない11aは、意外と快適だったりします。

これまでは11gのみの製品がずば抜けて安価でしたが、a/gコンボの製品が同じくらいの価格で出ていることを考えると、やっぱりa/gコンボを買わないと損でしょう。どちらか一方の規格でダメでも、もう一方で試し、都合のいい方を使えばいいのですから。

▼ a/b/g以外の802.11タスクグループ

11a/b/gなどの802.11ワーキンググループ下のタスクグループとその活動内容を以下の表にまとめます。11a/b/gは無線LANのデータ通信そのものの規格ですが、中にはそうでないものもありますので注意してください。

グループ名検討内容現状
TGa5GHz帯無線LANの物理層設計(OFDM変調)など標準化済み
TGb2.4GHz帯無線LANの物理層設計(CCK変調)など標準化済み
TGcIEEE802.1dに対するMAC層の補足活動終了
TGd電波規則更新審議中
TGeQoSのためのMAC層プロトコル強化審議中
TGfAP間通信仕様の策定審議中
TGg802.11bの高速化拡張仕様標準化済み
TGh欧州対応802.11a審議中
TGiセキュリティのためのMAC層プロトコル強化審議中
TGj日本向け4.9 ~ 5GHz利用(屋外)の仕様策定審議中
TGk無線資源の有効活用審議中
TGm802.11a/gなどの仕様修正審議中
WNG SC次世代無線LAN検討委員会審議中
HT SG高速スループット研究審議中

この中で重要そうなのが、TGiが標準化を進めるIEEE802.11iでしょう。セキュリティがどうのこうのといわれる無線LANに対して、IEEE802.1XやAESなどからMAC層を強化し、一定のセキュリティ強化をしようとか何とかいうのがこのグループの活動です。他には、IEEE802.11eなども関心が高い規格です。11eはQoS (Quarity of Service)を実現させ、無線通信の品質の向上を図るものです。

そして、今最も注目を集めているのが、HT SG(High Throughput Study Group)が策定しているIEEE802.11n規格です。11nは次世代の無線LANとして注目を集めています。最近活動が始まったばかりで、どのように高速化するのか未定の段階だそうですが、実効スループットで100Mbpsを越える無線LAN技術を開発すべく研究されているそうです。なんでもOFDMの進化版を変調に用いるそうで、11aか11gと互換性を持たせるとか。期待しましょう。

(2003.07.08)