Wi-Fiとは

わいふぁい

IEEE 802.11規格による無線LANの通称で、業界団体のWi-Fi Allianceの認証を受けた機器であることを示す名前。主に2.4 GHz帯、5 GHz帯、6 GHz帯の電波を使い、アクセスポイントを通してLANにつなぐ。電波の使い方はCSMA/CAで調整し、OFDMやMIMO、Wi-Fi 6(802.11ax)からはOFDMAで速度と効率を高めている。通信の暗号化にはWPA2やWPA3を使う。

「Wi-Fi」は、2分野の11問の練習問題に出てきます(無線通信の基礎, ネットワークの基礎など)。

この用語の分野: 無線通信の基礎

Wi-Fiの練習問題に挑戦

無線LANが、有線のイーサネットで使われてきたCSMA/CDではなく、CSMA/CAを使う主な理由として正しいものはどれか。

  1. A無線では、送信しながらほかの端末の弱い電波を受けて衝突を検出するのが難しいため、送信の前に待ち時間を置いて衝突をなるべく避ける
  2. B無線は有線より通信が速いので、衝突が起きても性能への影響が小さいため
  3. C無線LANでは端末とアクセスポイントが常に1対1で通信し、衝突が起こりえないため
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正解:A. 無線では、送信しながらほかの端末の弱い電波を受けて衝突を検出するのが難しいため、送信の前に待ち時間を置いて衝突をなるべく避ける

CSMA/CDは、ハブでつないだ昔のイーサネットのような共有の有線で、送信中に衝突を検出したら送信をやめ、ランダムな時間の後に送り直す方式です。無線では、自分が送る電波が強すぎて、同時に離れた端末の弱い電波を受けるのが難しく、また互いの電波が届かない端末(隠れ端末)どうしの衝突は送信側では分かりません。そこでCSMA/CAでは、電波が空いていることを確かめたうえで、さらに決まった時間とランダムな待ち時間(バックオフ)を置いてから送ります。受信側は正しく受け取るとACKを返し、ACKが来なければ送信側は衝突などとみなして再送します。なお、スイッチと全二重でつなぐ現在の有線イーサネットでは衝突は起こらず、CSMA/CDは実質的に使われていません。

無線LANの2.4 GHz帯と5 GHz帯の一般的な違いとして正しいものはどれか。

  1. A2.4 GHz帯は障害物があっても遠くまで届きやすいが、電子レンジやBluetoothなどと共用で混雑しやすく、互いに重ならないチャネルも少ない
  2. B5 GHz帯は2.4 GHz帯より壁などの障害物を通り抜けやすく、遠くまで届く
  3. C2.4 GHz帯は無線LANだけに割り当てられた帯域なので、ほかの機器の電波の干渉を受けない
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正解:A. 2.4 GHz帯は障害物があっても遠くまで届きやすいが、電子レンジやBluetoothなどと共用で混雑しやすく、互いに重ならないチャネルも少ない

一般に、周波数の高い電波ほど壁などの障害物で弱まりやすく、届く距離が短くなります。2.4 GHz帯は届きやすい反面、免許のいらないISMバンドとして電子レンジやBluetoothなど多くの機器が使うため干渉を受けやすく、20 MHz幅で互いに重ならないチャネルは3〜4個程度しかありません。5 GHz帯は使えるチャネルが多く、チャネルを束ねて幅を広げ、高速にしやすい一方、障害物に弱く、一部のチャネルでは気象レーダーなどとの干渉を避けるDFSの手順が必要です。2020年代に入り、Wi-Fi 6EやWi-Fi 7で6 GHz帯も使えるようになりました(使える範囲は国や地域によって異なります)。

解説の中の「Wi-Fi」

「Wi-Fi」が出てくる問題(11問)

  1. 無線LANが、有線のイーサネットで使われてきたCSMA/CDではなく、CSMA/CAを使う主な理由として正しいものはどれか。
  2. 無線LANの2.4 GHz帯と5 GHz帯の一般的な違いとして正しいものはどれか。
  3. IEEE 802.11ac(Wi-Fi 5)の無線LANが使う周波数帯はどれか。
  4. 無線LANの隠れ端末問題を軽減するために使われるRTS/CTSの仕組みとして、適切なものはどれか。
  5. 無線LANのセキュリティ規格WPA3のパーソナルモードで、WPA2の事前共有鍵(PSK)による方式に代えて採用され、通信を傍受されてもオフラインの辞書攻撃でパスワードを推測されにくくした認証・鍵交換の方式はどれか。
  6. Webページのデータを送るとき、送信側でデータが上の層から下の層へ渡されるたびに起こることとして正しいものはどれか。
  7. MACアドレスについて正しいものはどれか。
  8. 1台のL2スイッチでVLANを設定し、ポート1〜4をVLAN 10、ポート5〜8をVLAN 20にした。このときの動作として正しいものはどれか。
  9. 同じシンボルレートで、変調方式を16QAMから256QAMに変えたときの一般的な性質として、適切なものはどれか。
  10. OFDM(直交周波数分割多重)の説明として、適切なものはどれか。
  11. OFDMA(直交周波数分割多元接続)の説明として、適切なものはどれか。

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