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無線LANの要点まとめ(電気通信主任技術者試験「システム」「設備管理」)

電気通信主任技術者試験(伝送交換)の「電気通信システム」、「伝送交換設備及び設備管理」で出題される無線LANの分野についてまとめました


専門科目で出されるほどの応用的な内容がすこし混じっているかもしれませんが、参考程度に知っておいて損はないです


過去問を解きながら参考書にコピペしたものをもとに書いたものなので、怪しいところがあるかもしれませんが、参考程度に使用して下さい


試験の過去問の他、NTTラーニングシステムズのテキストからも引用しました

電気通信教科書 電気通信主任技術者 伝送交換設備及び設備管理・法規編 第2版

電気通信教科書 電気通信主任技術者 伝送交換設備及び設備管理・法規編 第2版


概要

主な無線LANの規格と使用周波数帯は次の通り

規格 周波数帯
IEEE802.11a 5GHz帯
IEEE802.11b 2.4GHz帯
IEEE802.11g 2.4GHz帯
IEEE802.11n 2.4/5GHz帯
IEEE802.11ac 5GHz帯

2.4GHz帯

  • 比較的障害物に強く、遠くまで届きやすい
  • 同じ周波数帯を用いる機器が多く、電波干渉を受けやすい


1ch(2.412GHz)から13ch(2.472GHz)と、11bのみ14ch(2.484GHz)


チャネルの中心周波数は5MHz刻みであるが、1つのチャネル幅が11bは22MHz、11g/nは20MHzであるため、同時に使用できる最大のチャネルは11bは1ch, 6ch, 11ch, 14ch の4つ、11g/nは1ch, 5ch, 9ch, 13chの4つとなる


ただし、11nはチャンネルボンディング(詳細は後ほど)を用いることは可能ではあるが、利用できるチャネルは2つだけになる


5GHz帯

  • チャネルが多く用意されている
  • 他の無線機器からの干渉を受けにくい
  • 障害物に弱い
  • 電波が遠くまで届きにくい

チャネルの中心周波数は4ch20MHz刻みで、W52、W53、W56を合わせて計19chを同時に利用できる

周波数帯域 (規格) チャネル数 使用チャネル
J52 (IEEE802.11a/n) 4 34, 38, 42, 46ch
W52 (IEEE802.11a/n/ac) 4 36, 40, 44, 48ch
W53 (IEEE802.11a/n/ac) 4 52, 56, 60, 64ch
W56 (IEEE802.11a/n/ac) 11 100, 104, ..., 140ch


W53とW56にはDFSとTPCの機能が実装される事が必要

DFS(Dynamic Frequency Selection)

気象レーダーの干渉波を検出した場合、ダイナミックにチャネルを変更する機能


通信を開始する前に1分間のレーダ電波の検知を行い、レーダ電波が出ていない場合に限り、そのチャネルで通信を行うことができる

TPC (Transmit Power Control)

干渉を回避する為無線の出力を低減させる機能


IEEE802.11a

5.2/5.3/5.6GHz帯を用いる
OFDM(直交周波数分割多重方式)

IEEE802.11j

4.9GHz-5.0GHz用に合わせ、11aを修正したもの


IEEE802.11b

2.4GHz帯を用いる


直接拡散方式(DS方式)をベースにCCK(Complementary Code Keying) 方式により高速化


日本のみ14chを用いることができる
1つのチャネル幅は22MHzであるため、同時に使用できる最大のチャネルは1ch、6ch、11ch、14chの4つ
14chが使えない機器の場合は3つになるが、チャネル幅を狭くして1ch、5ch、9ch、13chの4チャネルを使える機器もある


IEEE802.11g

2.4GHz帯
OFDMを用いて高速化を実現


1つのチャネル幅が20MHzの場合、干渉を起こさずに同時に使用できるチャネルは1ch、5ch、9ch、13chの4つのみ


11bと互換性があり、11b規格の機器が1台でもあると11bモードで作動し、速度が低下する


一部製品ではMIMO技術で高速化している


IEEE802.11n

2.4/5GHz帯
サブキャリアの変調方式は64QAM
AP(アクセスポイント)と無線LANクライアントは瞬間的に同時に1台まで

チャネルボンディング

隣り合う2つのチャネルを束ねて通信する技術
11nでは、20MHzの幅の2つのチャネルを束ね、40MHzの帯域幅で通信することで、高速化できる


同時に利用できるチャネルは最大でW52とW53はそれぞれ2つ、W56は5つになる


2.4GHz帯でチャネルボンディングをすると、他の無線LAN機器の干渉を受けずに利用可能なチャネルが2つだけになり、スループットが落ちることがある


チャンネルボンディングはこのページで非常に分かりやすく説明されています
www.infraexpert.com

フレームアグリゲーション

データリンク層で宛先が同じフレームを連結することでスループットを向上する


※参考: 第9回:フレームを連結して待ち時間を短縮 | 日経 xTECH(クロステック)


IEEE802.11ac

サブキャリアの変調方式は256QAM

チャネルボンディング

WAVE1(第1世代)では80MHz
WAVE2(第2世代)は80MHz+80MHz、160MHzにボンディングが可能


※参考: 802.11acとは

MIMO

WAVE1: SU-MIMO(シングルユーザMIMO)
WAVE2: MU-MIMO (マルチユーザMIMO)


MU-MIMOにより、AP(アクセスポイント)と無線LANクライアントは瞬間的に同時に4台まで通信できる



MIMO、OFDMなどの技術説明はこちらの記事参照
www.charter-blog.com
www.charter-blog.com



5.2GHz帯の屋外利用

現在(執筆時点)では5GHzで屋外利用可能な周波数帯は5.6GHz帯(W56)のみ
電波法施行規則を一部改正し、5.2GHz帯も屋外利用を可能にするよう関連規定の整備を行うとのこと

これらを「5.2GHz帯高出力データ通信システム」と称する

  • 免許不要: 端末

ただし、最大EIRPは従来同様200mW相当とし、登録局による制御と通信が条件


参考: 無線LANの5.2GHz帯(W52)、屋外利用を可能に、電波法施行規則を改正へ - INTERNET Watch


その他

・近距離無線を使用した無線PANには、IEEE802.15WGで検討され、標準化された規格として、2.4GHz帯を使用するBluetooth、ZigBeeなどがある

アドホックモード

無線LANシステムで用いられるネットワーク構成において、アドホックモードによるネットワークは、
基地局(アクセスポイント)を必要とせず、端末局のみで構成される

インフラストラクチャモード

無線LANシステムのネットワーク構成において、基本となる一つの基地局と、その配下の複数の端末で構成されるネットワーク形態は、一般に、インフラストラクチャーモードといわれる







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