高速無線LAN-2 [Computer]
無線LANの規格
IEEE802.11で規格されている物は、IEEE802.11の次にアルファベットを付けることで区別されており、伝送規格以外にも、セキュリティなど様々な物があります。
伝送規格として、規格化されている物は以下の通りです。
IEEE802.11a
IEEE802.11b
IEEE802.11g
IEEE802.11n
こうして見ると、
IEEE802.11aとIEEE802.11nは5GHz周波数帯を、
IEEE802.11bとIEEE802.11gとIEEE802.11nは2.4GHz周波数帯
を使用していることが分かります。
同じ周波数帯の複数の規格で無線LANを同時通信した場合、干渉することが予想されます。
また、2.4GHz周波数帯は、コードレス電話や電子レンジでも使用されています。
各規格には、チャネル幅が規定されています。チャネルは、5MHz毎にチャネル番号が決められています。
チャネル番号は、中心周波数で規定されています。
チャネル幅が20MHzであれば、そのチャネルの前後の5チャネルを使います。
2.4GHz周波数帯
この周波数帯を使用しているのは、IEEE802.11bとIEEE802.11gです。
使える周波数帯は、2.400GHzから2.483.5GHzとなります。この間を5MHz毎に区切ってチャネルを作っていくのですが、2.400GHzが1チャネルではなく、2.412GHzが1チャネルと決められています。
IEEE802.11g規格では、１～13チャネル規定されています。（表－1参照）
2.402GHzから5MHz単位で区切られていることが分かります。
チャネル番号は、2.412GHz「1」から振られていて、「13」2.472GHzまでとなっています。
IEEE802.11g規格では、チャンネル幅が20MHzになっているので、1チャンネルを使うのに5つのチャネルが必要になります。
チャネル番号「1」で使用する時は、2.402GHzのチャネルから2.422GHzのチャネルまで使います。
干渉する周波数帯を避けて、20MHzの幅で割り振ると、2.402MHzから3つのブロックが出来ます。
つまり3チャンネルとなります。
この時の中心周波数のチャネル番号が「1」「6」「11」になるわけです。
IEEE802.11g規格でひとつのアクセスポイントであれば、チャネル番号「1」～「13」のどれを使っても、問題ありません。
2つ以上のアクセスポイントで使用する時に、チャネル番号を5つ離せば、干渉ません。
干渉しない様にチャネル番号を設定した時に、最大3チャンネル使用できるので、アクセスポイントを3つ作ることが出来ます。
通常家庭内無線LANで3か所以上、無線LANの親機を設置することは、まず無いので、家庭内無線LANの構築には問題ないでしょう。
ここで「チャネル」と「チャンネル」と分かりやすいように使い分けをしました。英語では両方とも「channel」と書くので、本来は同じ意味として扱うべきものでしょう。ただネット上では使い分けている所もあります。
5GHz周波数帯
この周波数帯を使用しているのは、IEEE802.11aです。
2007年1月の省令改正によって2010年12月現在、日本で使用できる周波数帯は国際標準準拠規格に基づき、3つの周波数帯に分けられています。
W52：5.15GHz～5.25GHz（36・40・44・48チャネル）
W53：5.25GHz～5.35GHz（52・56・60・64チャネル）
W56：5.47GHz～5.725GHz（100・104・・・・・140チャネル）
この内、W53・W56は、気象レーダと同じ帯域を使用するため、干渉を避けることが義務付けられています。
またW56は免許なしでも屋外仕様が可能です。
5GHz周波数帯も20MHz幅を1つのチャンネルで使います。
従って、W52タイプの振り分けをしてみると表－3のような考え方になると思います。
一般的には、表－4のように、4チャネル毎のブロックになり、中心周波数がチャネル番号として使われます。
5GHz周波数帯は干渉しないように20MHz幅で割り振っていくと19チャンネル使用できることになります。
日本では、規制のない「W52」のチャネルを推奨使用している、機器が多いようです（家庭使用の場合）。
ここから、チャネルボンディングの説明になります。
チャネルボンディングの考え方は、20MHzのチャンネル幅を2つ同時使用して、速度を速めようと言う事です。
そしてこれを規格化したのがIEEE802.11nです。
2.4GHz周波数帯
2.4GHz周波数帯はチャネル番号が5MHz毎に割り振られています。
40MHzの周波数帯を確保するためには、9チャンネル必要になります。
例：周波数とチャネル番号の組み合わせ
2.402 GHz～2.442 GHz 1チャネル+5チャネル
2.417 GHz～2.457 GHz 2チャネル+6チャネル
このように重なり合わない2つのチャネル番号を使います。
ひとつのアクセスポイントであれば、チャネンルを4つ離せば組み合わせでも構いません。
ひとつのローカルエリアで2つのアクセスポイントを使用する時は以下の組み合わせになります。
2.402 GHz～2.442 GHz 1チャネル+5チャネル
2.442 GHz～2.482 GHz 9チャネル+13チャネル
このように、2.4GHz周波数帯では、最大2つのチャネルボンディングを組むことが出来、干渉しない最大2つのアクセスポイントを構築出来ます。
5GHz周波数帯
5GHz周波数帯はチャネル番号が20MHz毎に割り振られています。
40MHzの周波数帯を確保するためには、隣り合った2つのチャンネルが必要になります。
例：周波数とチャネル番号の組み合わせ
5.170 GHz～5.210 GHz 36チャネル+40チャネル
5.190 GHz～5.230 GHz 40チャネル+44チャネル
ひとつのアクセスポイントであれば、隣り合ったチャネンルが2つあればどのような組み合わせでも構いません。
ひとつのローカルエリアで2つ以上のアクセスポイントを使用する時は以下の組み合わせになります。
5.170 GHz～5.210 GHz 36チャネル+40チャネル
5.210 GHz～5.250 GHz 44チャネル+48チャネル
このように組み合わせていくと、W52で2つ、W53で2つ、W56で5つの最大9つのチャネルボンディングを組むことが出来、干渉しない最大9つのアクセスポイントを構築出来ます。
IEEE802.11n規格の通信速度
IEEE802.11n規格は、最初に書いたように大きく5つの項目の規定で構成されています。
（1）MIMO（multi- input multi-output
（2）チャネルボンディング
（3）搬送波数
（4）ガードインターバル
（5）符号化率
IEEE802.11n規格は規格の設定であって、その全てを満たす必要はありません。
つまり、製品化された製品がこれらの規格全てを網羅しているわけではないのです。
その関係は以下の様になります。
基本的には、MIMOとチャネルボンディングが通信速度を大きく左右します。
現在日本では、最大速度が300Mbpsに規制されているので、この速度を出すためには、2ストリーム（アンテナ2本）で周波数幅が40MHzの設定が必要になります。
IEEE802.11n製品
ここで、整理してみましょう。
現在市販されている、無線LANは、ほとんどがIEEE802.11nに対応しています。（IEEE802.11nドラフト準拠も含めて）
そして、それらのパッケージには通信速度の最大値が記載されています。
また、IEEE802.11n対応とも記載されています。
最大速度300MbpsでIEEE802.11n対応であれば、問題なしかというとそうでもありません。
IEEE802.11n規格では、2.4GHz周波数帯と5GHz周波数帯で使用できます。
ただし、製品がこの両方に対応していない時は、対応している周波数帯のみでの使用になります。
例えば製品の記載が、IEEE802.11b/g/n対応とします。
この製品は、IEEE802.11b/gと2.4GHz周波数帯でのIEEE802.11nしか使用できません。
当然、受信側（子機）も同じ周波数帯に対応していないといけません。
仮に、受信側（子機）がIEEE802.11a/b/g/n対応であっても、親機がIEEE802.11aに対応していなければ、5GHz周波数帯でのIEEE802.11n規格は使えません。
今までの説明でお分かりになったと思いますが、IEEE802.11n規格で、2ストリームの40MHzの周波数幅を使用すれば、2.4GHz周波数帯でも5GHz周波数帯でも、最大速度300Mbps（理論値）の設定は出来ます。
IEEE802.11n規格での2.4GHz周波数帯と5GHz周波数帯の大きな違いは、チャンネル数です。
家庭内無線LANの構築を考えると、ルータ付き無線LANをベースにする場合と、ルータ経由で無線LAN機器を接続する場合が考えられます。
何れにしても、アクセスポイントは1つなので、IEEE802.11n規格での通信を行なってもチャンネルは1つ良いわけです。
仮にもう一つアクセスポイントを作っても、2つまでなら、どちらの周波数帯を利用しても、干渉することはありません。
3つ以上のアクセスポイントを作り、なおかつ干渉しない周波数帯での設定をしようと思ったら、IEEE802.11a/n規格に対応していなければ、出来ないという事です。
IEEE802.11n 2.4GHz帯設定例
これは、チャネルボンディングの設定例です。
IEEE802.11n 2.4GHz帯の設定では、40MHz帯域を5チャンネルと9チャンネルでの設定にしてあります。
一つだけのアクセスポイントであれば、4チャンネル離せば、どのような組み合わせでも構いません。
プライマリとセカンダリはどちらでも構いません。（9チャンネルと5チャンネルでも良い）。
IEEE802.11n 5GHz帯設定例
IEEE802.11n 5GHz帯の設定では、40MHz帯域を44チャンネルと48チャンネルでの設定にしてあります。
プライマリとセカンダリはどちらでも構いません。（48チャンネルと44チャンネルでも良い）。
IEEE802.11で規格されている物は、IEEE802.11の次にアルファベットを付けることで区別されており、伝送規格以外にも、セキュリティなど様々な物があります。
伝送規格として、規格化されている物は以下の通りです。
IEEE802.11a
IEEE802.11b
IEEE802.11g
IEEE802.11n
こうして見ると、
IEEE802.11aとIEEE802.11nは5GHz周波数帯を、
IEEE802.11bとIEEE802.11gとIEEE802.11nは2.4GHz周波数帯
を使用していることが分かります。
同じ周波数帯の複数の規格で無線LANを同時通信した場合、干渉することが予想されます。
また、2.4GHz周波数帯は、コードレス電話や電子レンジでも使用されています。
各規格には、チャネル幅が規定されています。チャネルは、5MHz毎にチャネル番号が決められています。
チャネル番号は、中心周波数で規定されています。
チャネル幅が20MHzであれば、そのチャネルの前後の5チャネルを使います。
2.4GHz周波数帯
この周波数帯を使用しているのは、IEEE802.11bとIEEE802.11gです。
使える周波数帯は、2.400GHzから2.483.5GHzとなります。この間を5MHz毎に区切ってチャネルを作っていくのですが、2.400GHzが1チャネルではなく、2.412GHzが1チャネルと決められています。
IEEE802.11g規格では、１～13チャネル規定されています。（表－1参照）
2.402GHzから5MHz単位で区切られていることが分かります。
チャネル番号は、2.412GHz「1」から振られていて、「13」2.472GHzまでとなっています。
IEEE802.11g規格では、チャンネル幅が20MHzになっているので、1チャンネルを使うのに5つのチャネルが必要になります。
チャネル番号「1」で使用する時は、2.402GHzのチャネルから2.422GHzのチャネルまで使います。
干渉する周波数帯を避けて、20MHzの幅で割り振ると、2.402MHzから3つのブロックが出来ます。
つまり3チャンネルとなります。
この時の中心周波数のチャネル番号が「1」「6」「11」になるわけです。
IEEE802.11g規格でひとつのアクセスポイントであれば、チャネル番号「1」～「13」のどれを使っても、問題ありません。
2つ以上のアクセスポイントで使用する時に、チャネル番号を5つ離せば、干渉ません。
干渉しない様にチャネル番号を設定した時に、最大3チャンネル使用できるので、アクセスポイントを3つ作ることが出来ます。
通常家庭内無線LANで3か所以上、無線LANの親機を設置することは、まず無いので、家庭内無線LANの構築には問題ないでしょう。
ここで「チャネル」と「チャンネル」と分かりやすいように使い分けをしました。英語では両方とも「channel」と書くので、本来は同じ意味として扱うべきものでしょう。ただネット上では使い分けている所もあります。
5GHz周波数帯
この周波数帯を使用しているのは、IEEE802.11aです。
2007年1月の省令改正によって2010年12月現在、日本で使用できる周波数帯は国際標準準拠規格に基づき、3つの周波数帯に分けられています。
W52：5.15GHz～5.25GHz（36・40・44・48チャネル）
W53：5.25GHz～5.35GHz（52・56・60・64チャネル）
W56：5.47GHz～5.725GHz（100・104・・・・・140チャネル）
この内、W53・W56は、気象レーダと同じ帯域を使用するため、干渉を避けることが義務付けられています。
またW56は免許なしでも屋外仕様が可能です。
5GHz周波数帯も20MHz幅を1つのチャンネルで使います。
従って、W52タイプの振り分けをしてみると表－3のような考え方になると思います。
一般的には、表－4のように、4チャネル毎のブロックになり、中心周波数がチャネル番号として使われます。
5GHz周波数帯は干渉しないように20MHz幅で割り振っていくと19チャンネル使用できることになります。
日本では、規制のない「W52」のチャネルを推奨使用している、機器が多いようです（家庭使用の場合）。
ここから、チャネルボンディングの説明になります。
チャネルボンディングの考え方は、20MHzのチャンネル幅を2つ同時使用して、速度を速めようと言う事です。
そしてこれを規格化したのがIEEE802.11nです。
2.4GHz周波数帯
2.4GHz周波数帯はチャネル番号が5MHz毎に割り振られています。
40MHzの周波数帯を確保するためには、9チャンネル必要になります。
例：周波数とチャネル番号の組み合わせ
2.402 GHz～2.442 GHz 1チャネル+5チャネル
2.417 GHz～2.457 GHz 2チャネル+6チャネル
このように重なり合わない2つのチャネル番号を使います。
ひとつのアクセスポイントであれば、チャネンルを4つ離せば組み合わせでも構いません。
ひとつのローカルエリアで2つのアクセスポイントを使用する時は以下の組み合わせになります。
2.402 GHz～2.442 GHz 1チャネル+5チャネル
2.442 GHz～2.482 GHz 9チャネル+13チャネル
このように、2.4GHz周波数帯では、最大2つのチャネルボンディングを組むことが出来、干渉しない最大2つのアクセスポイントを構築出来ます。
5GHz周波数帯
5GHz周波数帯はチャネル番号が20MHz毎に割り振られています。
40MHzの周波数帯を確保するためには、隣り合った2つのチャンネルが必要になります。
例：周波数とチャネル番号の組み合わせ
5.170 GHz～5.210 GHz 36チャネル+40チャネル
5.190 GHz～5.230 GHz 40チャネル+44チャネル
ひとつのアクセスポイントであれば、隣り合ったチャネンルが2つあればどのような組み合わせでも構いません。
ひとつのローカルエリアで2つ以上のアクセスポイントを使用する時は以下の組み合わせになります。
5.170 GHz～5.210 GHz 36チャネル+40チャネル
5.210 GHz～5.250 GHz 44チャネル+48チャネル
このように組み合わせていくと、W52で2つ、W53で2つ、W56で5つの最大9つのチャネルボンディングを組むことが出来、干渉しない最大9つのアクセスポイントを構築出来ます。
IEEE802.11n規格の通信速度
IEEE802.11n規格は、最初に書いたように大きく5つの項目の規定で構成されています。
（1）MIMO（multi- input multi-output
（2）チャネルボンディング
（3）搬送波数
（4）ガードインターバル
（5）符号化率
IEEE802.11n規格は規格の設定であって、その全てを満たす必要はありません。
つまり、製品化された製品がこれらの規格全てを網羅しているわけではないのです。
その関係は以下の様になります。
基本的には、MIMOとチャネルボンディングが通信速度を大きく左右します。
現在日本では、最大速度が300Mbpsに規制されているので、この速度を出すためには、2ストリーム（アンテナ2本）で周波数幅が40MHzの設定が必要になります。
IEEE802.11n製品
ここで、整理してみましょう。
現在市販されている、無線LANは、ほとんどがIEEE802.11nに対応しています。（IEEE802.11nドラフト準拠も含めて）
そして、それらのパッケージには通信速度の最大値が記載されています。
また、IEEE802.11n対応とも記載されています。
最大速度300MbpsでIEEE802.11n対応であれば、問題なしかというとそうでもありません。
IEEE802.11n規格では、2.4GHz周波数帯と5GHz周波数帯で使用できます。
ただし、製品がこの両方に対応していない時は、対応している周波数帯のみでの使用になります。
例えば製品の記載が、IEEE802.11b/g/n対応とします。
この製品は、IEEE802.11b/gと2.4GHz周波数帯でのIEEE802.11nしか使用できません。
当然、受信側（子機）も同じ周波数帯に対応していないといけません。
仮に、受信側（子機）がIEEE802.11a/b/g/n対応であっても、親機がIEEE802.11aに対応していなければ、5GHz周波数帯でのIEEE802.11n規格は使えません。
今までの説明でお分かりになったと思いますが、IEEE802.11n規格で、2ストリームの40MHzの周波数幅を使用すれば、2.4GHz周波数帯でも5GHz周波数帯でも、最大速度300Mbps（理論値）の設定は出来ます。
IEEE802.11n規格での2.4GHz周波数帯と5GHz周波数帯の大きな違いは、チャンネル数です。
家庭内無線LANの構築を考えると、ルータ付き無線LANをベースにする場合と、ルータ経由で無線LAN機器を接続する場合が考えられます。
何れにしても、アクセスポイントは1つなので、IEEE802.11n規格での通信を行なってもチャンネルは1つ良いわけです。
仮にもう一つアクセスポイントを作っても、2つまでなら、どちらの周波数帯を利用しても、干渉することはありません。
3つ以上のアクセスポイントを作り、なおかつ干渉しない周波数帯での設定をしようと思ったら、IEEE802.11a/n規格に対応していなければ、出来ないという事です。
IEEE802.11n 2.4GHz帯設定例
これは、チャネルボンディングの設定例です。
IEEE802.11n 2.4GHz帯の設定では、40MHz帯域を5チャンネルと9チャンネルでの設定にしてあります。
一つだけのアクセスポイントであれば、4チャンネル離せば、どのような組み合わせでも構いません。
プライマリとセカンダリはどちらでも構いません。（9チャンネルと5チャンネルでも良い）。
IEEE802.11n 5GHz帯設定例
IEEE802.11n 5GHz帯の設定では、40MHz帯域を44チャンネルと48チャンネルでの設定にしてあります。
プライマリとセカンダリはどちらでも構いません。（48チャンネルと44チャンネルでも良い）。
2010-12-27 19:13
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