Wi-Fi-クイックガイド

WiFiはの略です Wireless Fiデリティ。WiFiItは、IEEE 802.11ファミリの標準に基づいており、主に、建物内のブロードバンドカバレッジを提供するように設計されたローカルエリアネットワーキング（LAN）テクノロジです。

現在のWiFiシステムは、54 Mbpsのピーク物理層データレートをサポートし、通常、100フィートの距離にわたって屋内カバレッジを提供します。

WiFiは、家庭、オフィス、および公共のホットスポットの場所でのラストマイルブロードバンド接続の事実上の標準になっています。システムは通常、アクセスポイントからわずか約1,000フィートのカバレッジ範囲を提供できます。

WiFiは、主に20 MHzの広い帯域幅で動作するため、3Gシステムよりも著しく高いピークデータレートを提供しますが、WiFiWiFiシステムは高速モビリティをサポートするようには設計されていません。

WiMAXおよび3Gに対するWiFiの重要な利点の1つは、端末デバイスの幅広い可用性です。今日出荷されたラップトップの大多数には、WiFiインターフェースが組み込まれています。現在、WiFiインターフェイスは、携帯情報端末（PDA）、コードレス電話、携帯電話、カメラ、メディアプレーヤーなどのさまざまなデバイスにも組み込まれています。

WiFiは半二重です

すべてのWiFiネットワークは競合ベースのTDDシステムであり、アクセスポイントとモバイルステーションはすべて同じチャネルの使用を争っています。共有メディア操作のため、すべてのWiFiネットワークは半二重です。

WiFiメッシュ構成を販売している機器ベンダーがありますが、それらの実装には、標準で定義されていないテクノロジーが組み込まれています。

チャネル帯域幅

WiFi規格では、802.11bの場合は25 MHz、802.11aまたはgネットワークの場合は20MHzの固定チャネル帯域幅が定義されています。

電波信号

無線信号は、WiFiネットワーキングを可能にする鍵です。WiFiアンテナから送信されるこれらの無線信号は、WiFiカードを備えたコンピューターや携帯電話などのWiFi受信機によって受信されます。コンピューターがWiFiネットワークの範囲内の信号（通常はアンテナの場合は300〜500フィート）を受信すると、WiFiカードが信号を読み取り、ユーザーとネットワークの間にインターネット接続を作成します。コード。

アンテナとルーターで構成されるアクセスポイントは、電波を送受信する主なソースです。アンテナはより強力に機能し、半径300〜500フィートの無線送信が長くなります。これは公共エリアで使用されますが、弱くて効果的なルーターは、無線送信が100〜150フィートの家庭に適しています。

WiFiカード

WiFiカードは、インターネットに直接接続するためにコンピューターをアンテナに接続する目に見えないコードと考えることができます。

WiFiカードは external または internal。WiFiカードがコンピューターにインストールされていない場合は、USBアンテナアタッチメントを購入してUSBポートに外部接続するか、アンテナを備えた拡張カードをコンピューターに直接インストールすることができます（上の図を参照）。）。ラップトップの場合、このカードは、ラップトップのPCMCIAスロットに挿入するPCMCIAカードになります。

WiFiホットスポット

WiFiホットスポットは、インターネット接続へのアクセスポイントをインストールすることによって作成されます。アクセスポイントは、短距離で無線信号を送信します。それは通常約300フィートをカバーします。Pocket PCなどのWiFi対応デバイスがホットスポットに遭遇すると、デバイスはそのネットワークにワイヤレスで接続できます。

ほとんどのホットスポットは、空港、コーヒーショップ、ホテル、本屋、キャンパス環境など、一般の人々が簡単にアクセスできる場所にあります。802.11bは、世界中のホットスポットの最も一般的な仕様です。802.11g規格は.11bと下位互換性がありますが、.11aは異なる周波数範囲を使用し、a、a / g、またはa / b / gアダプタなどの個別のハードウェアを必要とします。最大のパブリックWiFiネットワークは、プライベートインターネットサービスプロバイダー（ISP）によって提供されます。彼らはインターネットにアクセスしたいユーザーに料金を請求します。

ホットスポットは世界中でますます発展しています。実際、T-Mobile USAは、スターバックス、ボーダーズ、キンコズ、デルタ航空、ユナイテッド航空、USエアウェイズなどの公共の場所にある4,100を超えるホットスポットを管理しています。一部のマクドナルドのレストランでさえ、WiFiホットスポットアクセスを備えています。

ワイヤレスが統合されたノートブックコンピュータ、製造元によってマザーボードに接続されたワイヤレスアダプタ、またはPCMCIAカードなどのワイヤレスアダプタは、ワイヤレスネットワークにアクセスできます。さらに、コンパクトフラッシュ、SD I / Oサポート、または内蔵WiFiを備えたすべてのPocket PCまたはPalmユニットは、ホットスポットにアクセスできます。

一部のホットスポットでは、接続にWEPキーが必要です。これは、プライベートで安全であると見なされます。オープン接続に関しては、WiFiカードを持っている人なら誰でもそのホットスポットにアクセスできます。したがって、WEPでインターネットにアクセスするには、ユーザーはWEPキーコードを入力する必要があります。

802.11標準は、WLANのいくつかの仕様によって定義されています。ワイヤレスクライアントと基地局の間、または2つのワイヤレスクライアント間の無線インターフェイスを定義します。

There are several specifications in the 802.11 family −

802.11 −これは無線LANに関係し、周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）または直接シーケンススペクトラム拡散（DSSS）のいずれかを使用して、2.4GHz帯域で1Mbpsまたは2Mbpsの伝送を提供します。
802.11a−これは802.11の拡張機能であり、無線LANに関連し、5GHz帯域で54Mbpsの速度で動作します。802.11aは、FHSSまたはDSSSのいずれかではなく、直交周波数分割多重（OFDM）エンコード方式を採用しています。
802.11b− 802.11高速WiFiは802.11の拡張機能であり、無線LANに関連し、2.4GHz帯域で11Mbpsの伝送（信号の強度に応じて5.5、2、および1 Mbpsにフォールバック）の接続を実現します。。802.11b仕様はDSSSのみを使用します。802.11bは、実際には1999年に追加された元の802.11標準の修正であり、ワイヤレス機能をハードワイヤードイーサネット接続に類似させることができます。
802.11g −これは無線LANに関係し、2.4GHz帯域で20Mbps以上を提供します。

これは、3つの主要なWiFi標準間の技術的な比較です。

特徴	WiFi（802.11b）	WiFi（802.11a / g）
PrimaryApplication	無線LAN	無線LAN
Frequency Band	2.4 GHz ISM	2.4 GHz ISM（g） 5 GHz U-NII（a）
Channel Bandwidth	25 MHz	20 MHz
Half/Full Duplex	ハーフ	ハーフ
Radio Technology	直接拡散スペクトラム拡散	OFDM （64チャンネル）
Bandwidth	<= 0.44 bps / Hz	≤= 2.7bps / Hz
Efficiency
Modulation	QPSK	BPSK、QPSK、16-、64-QAM
FEC	なし	畳み込み符号
Encryption	オプション-RC4m（802.11iのAES）	オプション-RC4（802.11iのAES）
Mobility	開発中	開発中
Mesh	ベンダー独自の	ベンダー独自の
Access Protocol	CSMA / CA	CSMA / CA

IEEE 802.11ワイヤレスLANは、衝突回避を備えたCarrier Sense Multiple Access（CSMA / CA）と呼ばれるメディアアクセス制御プロトコルを使用します。名前はイーサネットのCarrierSense Multiple Access with Collision Detection（CSMA / CD）に似ていますが、操作の概念はまったく異なります。

WiFiシステムは、すべてのステーションが同じ無線チャネルで送受信する半二重共有メディア構成です。無線システムの根本的な問題は、送信中にステーションが聞こえないため、衝突を検出できないことです。このため、802.11仕様の開発者は、と呼ばれる衝突回避メカニズムを考案しました。Distributed Control Function （DCF）。

DCFによると、WiFiステーションは、チャネルがクリアされている場合にのみ送信します。すべての送信が確認応答されるため、ステーションが確認応答を受信しない場合、ステーションは衝突が発生したと見なし、ランダムな待機間隔の後に再試行します。

衝突の発生率は、トラフィックが増加するにつれて、または移動局がお互いを聞くことができない状況で増加します。

IEEE 802.11e標準の採用により、WiFiテクノロジーにサービス品質（QoS）機能を組み込む計画があります。802.11e規格には、2つの動作モードが含まれ、どちらも音声のサービスを向上させるために使用できます。

WiFiマルチメディア拡張機能（WME）-必須
WiFiスケジュールマルチメディア（WSM）-オプション

WiFiマルチメディア拡張機能（WME）

WiFiマルチメディア拡張機能は、拡張マルチメディア分散制御アクセス（EDCA）と呼ばれるプロトコルを使用します。これは、元の802.11 MACで定義された分散制御機能（DCF）の拡張バージョンの拡張です。

拡張部分は、EDCAは、共有無線チャネルへのアクセス優先順位の8つのレベルを定義することです。元のDCFと同様に、EDCAアクセスは、衝突を回避するように設計された一連の待機間隔とバックオフタイマーを採用する競合ベースのプロトコルです。ただし、DCFでは、すべてのステーションが同じ値を使用するため、チャネルでの送信に同じ優先順位があります。

EDCAを使用すると、異なるアクセス優先度のそれぞれに、異なる範囲の待機間隔とバックオフカウンターが割り当てられます。アクセス優先度の高い送信には、より短い間隔が割り当てられます。この規格には、アクセスポイントまたは移動局がチャネルを予約して3〜5個のパケットを順番に送信できるようにするパケットバーストモードも含まれています。

WiFiスケジュールマルチメディア（WSM）

オプションのWiFiスケジュールマルチメディア（WSM）を使用すると、真の一貫した遅延サービスを提供できます。WSMは、元の802.11 MACで定義されたほとんど使用されていないポイント制御機能（PCF）のように動作します。

WSMでは、アクセスポイントは定期的に制御メッセージをブロードキャストし、すべてのステーションにチャネルをビジーとして扱い、送信を試みないようにします。その期間中、アクセスポイントは、時間に敏感なサービス用に定義された各ステーションをポーリングします。

WSMオプションを使用するには、デバイスは帯域幅、遅延、およびジッター要件を説明するトラフィックプロファイルを送信する必要があります。アクセスポイントにトラフィックプロファイルを満たすのに十分なリソースがない場合、ビジー信号を返します。

セキュリティはWiFiの主要な欠陥の1つですが、より優れた暗号化システムが利用できるようになっています。WiFiでは暗号化はオプションであり、3つの異なる手法が定義されています。これらのテクニックはここに与えられています-

Wired Equivalent Privacy（WEP）

静的キーを使用したRC4ベースの40ビットまたは104ビットの暗号化。

WiFi Protected Access（WPA）

これは、40ビットまたは104ビットのWEPキーを使用するWiFi Allianceの新しい標準ですが、各パケットのキーを変更します。この変更されたキー機能は、Temporal Key Integrity Protocol（TKIP）と呼ばれます。

IEEE 802.11i / WPA2

IEEEは、Advanced EncryptionStandardと呼ばれるはるかに堅牢な暗号化技術に基づく802.11i標準を完成させました。WiFi Allianceは、802.11i標準に準拠する製品をWPA2として指定しています。

ただし、802.11iを実装するには、ハードウェアのアップグレードが必要です。

サービスプロバイダーがWiFiを使用して、当初は設計されていないサービスを提供し始めたため、状況はやや混乱しています。この2つの主要な例は、ワイヤレスISPと都市全体のWiFiメッシュネットワークです。

ワイヤレスISP（WISP）

WiFiから成長した1つのビジネスは、ワイヤレスISP（WISP）でした。これは、無線LAN技術と共有インターネット接続を利用したインターネットアクセスサービスを、ホットスポットに指定された公共の場所で販売するというアイデアです。

技術的な観点から、サービスへのアクセスは、WLANテクノロジーの送信範囲に基づいて制限されます。それを使用するには、ホットスポット（つまり、アクセスポイントから100m以内）にいる必要があります。ビジネスの観点から、ユーザーは特定のキャリアのサービスに月額料金で加入するか、1時間あたりの料金でオンデマンドでサービスにアクセスします。月額料金ベースが最も費用効果が高いですが、キャリア間アクセスの取り決めはほとんどないため、サービスにアクセスするには、キャリアが運営するホットスポットにいる必要があります。

市全体のメッシュネットワーク

限られた範囲に対処するために、メッシュネットワークやトロポスネットワークなどのベンダーは、WiFiの無線技術を使用してメッシュネットワーク機能を開発しました。

無線メッシュネットワークの考え方は、メッセージを複数のアクセスポイントを介して中央ネットワーク制御ステーションに中継できるというものです。これらのネットワークは通常、移動局が移動するときに接続がアクセスポイントからアクセスポイントに渡されるため、モビリティをサポートできます。

一部の自治体では、WiFiメッシュネットワークを使用して、公共の安全アプリケーション（つまり、パトカーの端末）をサポートし、コミュニティ（つまり、市全体のホットスポット）へのインターネットアクセスを提供しています。

WiFiシステムは、2つの主要な無線伝送技術を使用します。

802.11b (<=11 Mbps) − 802.11b無線リンクは、と呼ばれる直接シーケンススペクトラム拡散技術を使用します。 complementary coded keying（CCK）。ビットストリームは特別なコーディングで処理され、Quadrature Phase Shift Keying（QPSK）を使用して変調されます。
802.11a and g (<=54 Mbps)− 802.11aおよびgシステムは、64チャネル直交周波数分割多重方式（OFDM）を使用します。OFDM変調システムでは、利用可能な無線帯域がいくつかのサブチャネルに分割され、一部のビットがそれぞれに送信されます。送信機は、バイナリ位相シフトキーイング（BPSK）、直交位相シフトキーイング（QPSK）、または2つのレベルの直交振幅変調（16、または64-QAM）のいずれかを使用して、64サブキャリア上のビットストリームをエンコードします。送信される情報の一部は冗長であるため、受信者は情報を再構築するためにすべてのサブキャリアを受信する必要はありません。

元の802.11仕様には、周波数のオプションも含まれていました hopping spread spectrum （FHSS）、しかしそれは大部分が放棄されました。

適応変調

WiFiは、適応変調とさまざまなレベルの前方誤り訂正を使用して、伝送速度とエラーパフォーマンスを最適化します。

無線信号の電力が失われたり、干渉が発生したりすると、エラー率が高くなります。適応変調とは、これらの悪条件では、送信機が自動的に、効率は劣りますが、より堅牢な変調技術に移行することを意味します。

WiFiテクノロジーの採用が遅れている原因と思われる問題がいくつかあります-

Security Problems−セキュリティ上の懸念により、企業の世界でのWiFiの採用が妨げられています。ハッカーとセキュリティコンサルタントは、ほとんどのWiFi接続で使用されているWired Equivative Privacy（WEP）として知られる現在のセキュリティテクノロジーを簡単に解読できることを実証しました。ハッカーは、すぐに利用できる資料とソフトウェアを使用してWiFiネットワークに侵入できます。
Compatibility and Interoperability− WiFiの主な問題の1つは、その互換性と相互運用性です。たとえば、802.11a製品は802.11b製品と互換性がありません。動作周波数が異なるため、802.11aホットスポットは802.11bクライアントに役立ちません。標準化、調和、および認証が不足しているため、さまざまなベンダーが互いに機能しない製品を発表しています。
Billing Issues− WiFiベンダーは、商用WiFiホットスポットの展開を妨げてきたバックエンドの統合と課金の問題を解決する方法も模索しています。1日あたり、1時間あたり、無制限の月額接続料金など、WiFi課金について検討中のアイデアの一部。

WiFiは、無線周波数を利用してデータを転送するユニバーサルワイヤレスネットワークテクノロジーです。WiFiは、ケーブルを使用せずに高速インターネット接続を可能にします。

WiFiという用語は、「ワイヤレス忠実度」の短縮形であり、ワイヤレスネットワークテクノロジーを指すために一般的に使用されます。WiFi Allianceは、802.11x規格に認定された機器の認証マークとして使用する権利を主張します。

WiFiは自由です–有線からの自由。コーヒーショップ、ホテルの部屋、職場の会議室など、どこからでもインターネットに接続できます。さらに、通常のダイヤルアップ接続よりも約10倍高速です。WiFiネットワークは、ライセンスのない2.4無線帯域で動作し、データレートはそれぞれ11 Mbps（802.11b）または54 Mbps（802.11a）です。

WiFiにアクセスするには、WiFi対応デバイス（ラップトップまたはPDA）が必要です。これらのデバイスは、WiFiアクセスを備えた任意の場所でワイヤレスでデータを送受信できます。

次は何ですか？

現在、ワイヤレスの焦点は広域、つまりWiMaxにシフトしています。WiMaxは、Worldwide Interoperability for Microwave Accessの略で、IEEE802.16標準で定義されています。これは、大都市圏ブロードバンドワイヤレスアクセス（BWA）サービスを提供するように設計されており、WiMaxフォーラムによって推進されています。

WiMAXはWiFiと非常に似ていますが、はるかに大規模で高速です。遊牧民のバージョンは、今日の携帯電話のように、WiMAX対応デバイスを広いエリアに接続したままにします。

WiMAXの詳細については、WiMAXチュートリアルを参照してください。