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Wi-Fiの主流は秒速ギガ超え 最新技術と基本を知る

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何年も前に購入したWi-Fi(ワイファイ)の親機をそのまま使い続けている人はいないだろうか。Wi-Fiの技術や規格はここ数年で劇的に進化している。快適な通信環境を利用したい人が知っておくべき、Wi-Fiの超基本用語から最新トレンドまでをやさしく解説する。

【常識】「Wi-Fi」はLANケーブルを無線にするための技術

Wi-Fiが普及する前は、家庭や会社内でパソコンをネットワークに接続するにはケーブルを使うしかなかった。このネットワークをLAN(Local Area Network)と呼ぶが、これを無線で接続できるようにした技術がWi-Fiだ。そのため「無線LAN」ともいう。邪魔なLANケーブルがなくなり、LAN端子がないスマホやゲーム機などの機器も接続できるのがメリットだ。

要となるのがWi-Fiルーター(無線LANルーターとも呼ぶ)。これが「親機」となり、親機に無線で接続するパソコンやスマホなどの機器が「子機」という関係になる。物理的にケーブルで接続しないため、親機を「SSID」という名前で識別して接続する。

そもそもWi-Fiとは、業界団体のWi-Fiアライアンスが、国際標準規格に基づいてお互いに無線で接続できることを認めた名称だ。前述の無線LANとは厳密にいうと異なるものの、最近ではほぼ同じ意味で使われているので、使い分ける必要はほとんどない。

【トレンド】規格によって通信速度は段違い

Wi-Fiは1999年に登場した11bという規格から本格的に普及した。約5年ごとに新規格が策定され、通信速度は劇的に向上。2020年には最大で約10G(ギガ)ビット/秒(bps)の「11ax」の標準化が見込まれている。11bの登場から約20年で、速度は約900倍も向上したことになる。

現在の主流は「11ac」で、伝送速度は最大6.9Gbps。しかし、これはあくまでも理論上の最大値。実際には、11ac対応の最上位クラスのWi-Fiルーターでも1.7Gbps(1733M(メガ)bps)にとどまる。

なお、acやaxという規格名では世代がわかりにくいことから、Wi-Fiアライアンスでは名称を単純にする方針。とはいえ、国内の有力メーカーは様子見の段階だ。混乱を避けるため、当面は従来の規格名と併記されると思われるが、バッファローでは「浸透状況を見ながら準備を進める」、NECプラットフォームズでは「状況を見ながら判断する」としている。

【納得】Wi-Fiで使う周波数帯は「5GHz」と「2.4GHz」の2種類

Wi-Fiで使われている電波は、規格によって周波数帯が異なる。周波数帯には「5GHz」と「2.4GHz」の2種類があり、基本的に5GHz帯を利用する規格のほうが速いと考えてよい。速さの主な理由は、利用できる帯域(バンド)の幅が広いことだ。

しかし、5GHz帯も弱点を抱えている。周波数の違いで電波の特性が変わることを知っているだろうか。電波は原則として、周波数が高いほど直進性が高く、回り込みにくい。さらに距離による減衰もしやすい。つまり、5GHz帯は2.4GHz帯より障害物の影響を受けやすく、離れた場所では電波が弱くなるわけだ。

2.4GHz帯のほうが有利に思えるが、電波干渉が最大のネック。電子レンジなどの一部の家電やブルートゥース機器も同じ2.4GHz帯を利用しており、非常に混雑している。このため、干渉が起きて速度が大幅に落ちてしまうのだ。

【納得】実際の通信速度はアンテナ数で決まる

実際のWi-Fiの通信速度は、特に「親機(Wi-Fiルーター)」や「子機(パソコンやスマホなど)」が搭載するアンテナの数に左右される。Wi-Fiルーターの製品パッケージには「4×4」などの表記を目にするが、これが搭載するアンテナの本数だ。4×4なら送信用と受信用で4本ずつあるという意味。

複数のアンテナを使って通信を高速化する「MIMO(マイモ)」という技術で、理論上はアンテナの数だけ速度が向上する。例えば11acの場合、1×1だと最大433Mbps、4×4なら最大1733Mbpsとなる。ただ残念ながら、4×4のアンテナを搭載する子機は少ないのが現状だ。

MIMOは、親機のアンテナの本数が子機以上あって実力を発揮する。両者でアンテナの本数が異なる場合、少ない本数分しか利用できない。

【トレンド】新技術「メッシュ」は電波難民の救世主

最近は「メッシュネットワーク」に対応した製品が話題だ。メッシュネットワークとは、これに対応したWi-Fiルーターや子機を複数台設置して、「網の目」のように電波を張り巡らすことで、通常は届かない場所まで電波を送れる仕組み。ネットワーク内で相互に接続し、自動で最適な通信経路を選択することも売りだ。

これまでは、同じような役割を持つ「中継機」が一般的だった。中継機は親機からの電波を受信し、それを増幅して再送信する。その仕組み上、複数台を設置するのが難しかった。このためメッシュネットワークは、中継機が苦手とする階数が多い住宅や広いオフィスなどに向いている。さらに、ネットワーク内の1台に障害が起きても、自動的にほかの正常な機器に切り替えて通信できるのも特徴だ。

課題は価格。メッシュ対応ルーターは1台で1万円台後半から2万円台するのに対して、中継機は5000円前後と導入コストは雲泥の差だ。

【トレンド】「トライバンド」なら接続台数が増えてもOK

「トライバンド」をうたうWi-Fiルーターが増えてきた。直訳すれば「3つの帯域」で、文字通り3種類の周波数帯が利用できる製品を指す。通常のWi-Fiルーターは5GHz帯と2.4GHz帯が使えるが、これを「デュアルバンド」と呼ぶ。トライバンドは5GHz帯を2系統に分け、3つの帯域で同時に通信できるようにしたものだ。

最近のパソコンや家電は5GHz帯で接続することが多く、特に映像配信サービスを利用すると大容量のデータが占有してしまう。高画質な「4K」動画では顕著だ。そこで、5GHz帯を2系統用意して通信を分散させることで、パフォーマンスを維持できるようにしたのがトライバンドだ。

【トレンド】「MU-MIMO」や「ビームフォーミング」って何?

「MIMO(マイモ)」は複数のアンテナで通信を高速化する。これまでは子機1台ずつにしかデータを送れなかったが、11acではMIMOを拡張した「MU(エムユー)-MIMO」をサポートし、複数の子機に同時に送信できるようになった。ただし、「親機(Wi-Fiルーター)」と「子機(パソコンやスマホなど)」の両方がMU-MIMOに対応している必要がある。

「ビームフォーミング」も、MU-MIMOに関わる技術。親機の複数のアンテナから、子機のある場所が最適な電波強度になるように、位相を調整して発信する。つまり、アンテナの向きを変えなくても、電波に指向性を持たせられるわけだ。余計な電波干渉を減らし、通信速度の低下を抑えられるのがメリット。ただ、子機側もビームフォーミングに対応している必要がある[注]

[注]iPhone 6以降やアンドロイド端末の一部が対応している。

【納得】子機を追加すれば最新規格に対応可能

古めのパソコンでWi-Fi機能が11acに対応していなくても、諦める必要はない。USB接続タイプの子機が市販されている。現行製品のアンテナ数は1×1または2×2が一般的。基本的に1×1では最大433Mbps、2×2なら最大866Mbpsなので、親機の性能に合わせて選ぶとよいだろう。

ちなみに、3×3以上のアンテナを搭載する子機は現状ではほとんどなく、一部の高級ノートパソコンなどに限られている。

[日経PC21 2019年4月号掲載記事を再構成]

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