HDGの説明:WiFiはどのように機能しますか?


Wi-Fi は、WiFi対応デバイスをローカルネットワークに接続できるワイヤレスネットワーキングテクノロジーです。 WiFiを使用すると、ローカルネットワークデバイス間でデータを転送したり、接続が利用可能な場合はインターネットに接続したりできます。私たち全員が毎日WiFiを使用しているので、ほとんどの人はおそらくこれを知っていますが、WiFiは実際にはどのように機能しますか?

WiFiはラジオ

WiFiの最も基本的な事実は、電波を使用して情報を送信することです。電波は、電磁放射の特定の周波数範囲と呼ばれるものです。光は私たちの目に敏感なスペクトルの一部ですが、電波と同じ「もの」でできています。

WiFiは、2.4Ghzと5Ghzの2つの異なる周波数を送信に使用します。これは、毎秒2,400,000,000サイクルと5,000,000,000サイクルです。これは、周波数がわずか100MhzのFMラジオに比べてかなり高いです。

電波の正確な周波数は、その特性によって大きく変化します。周波数が高いほど、信号により多くの情報を詰め込むことができます。ただし、一部の周波数には非常に長い範囲がありません。

異なる周波数でも物質への浸透が異なります。一部の周波数は大気圏外に跳ね返る可能性があるため、トランスミッターとレシーバーが見通し内で動作する必要はありません。他の周波数は空間にまっすぐ発射します。これは、衛星と通信したい場合に便利です。受信機が地球上にある場合はそれほどではありません。

WiFiの動作周波数の波は、送信電力に十分なワット数を入れた場合、数百マイルに達する可能性があります。何も邪魔にならず、適切なアンテナを使用してください。ただし、標準的な家庭用WiFiは通常、遮るものがない範囲で30〜50メートル(約100/150フィート)です。 2.4Ghz WiFiの方が範囲が広く、5Ghz WiFiの方が高速です。

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WiFiはデジタル

WiFiは無線ですが、デジタル無線です。つまり、電波はデジタルコードを伝送するように変調されます。 WiFiにはデジタル情報が満載です。

最新かつ最高のWiFiテクノロジーの理論上の速度制限は4.8 Gbpsで、4つの1.2Gbpsデータストリームを一度に使用します。 1秒あたり600メガバイトです。もちろん、理論上の速度は実験室で最適な条件下で決定されますが、実際の世界でも現代のWiFiは非常に高速です。

WiFiには標準とプロトコルがあります

WiFiは古くからあります。この技術の最初の商用版は1997年にリリースされました。電気電子技術者協会 (IEEE)は、正式にはIEEEとして知られているWiFi標準を体系化しました。 802.11。 WiFiの第1世代は802.11aとして知られていますが、時間が経つにつれ、新しいバージョンのWiFiが開発されました。

  • 802.11a
  • 802.11b
  • 802.11g
  • 802.11n
  • 802.11ac
  • 802.11ax
  • WiFiはサポートされていません完全に下位互換性があります。 802.11aデバイスと通信できる最新のデバイスは多くありません。多くのWiFiデバイスは「bgn」であり、2.4Ghz周波数帯域を使用するこれら3つの規格で動作します。 802.11acは5Ghz帯域を使用しますが、これらのルーターのほとんどは「デュアルバンド」であり、2.4Ghzを提供して、古い規格を使用する古いデバイスと通信することもできます。

    実際には、一部のデバイスではWiFiとの下位互換性が不十分です。それぞれの規格内で特定の速度にロックされています。新しいルーターでは物事が遅くなることはありません!

    ちなみに、「802.11」の命名規則全体が廃止されました。最新の802.11axは現在WiFi 6 として知られており、802.11はWiFi 5などです。

    WiFiは暗号化されています

    誰でもWiFi電波を傍受できますが、デジタル暗号化 のおかげで、送受信されているものを簡単に盗聴することはできません。少なくとも、これはWiFiネットワークがパスワードで保護されている場合に当てはまります。

    WiFiパスワードは暗号化キーでもあるため、パスワードを知っている人なら誰でも、フィルタリングされていないすべてのデータパケットを見ることができます。これが、HTTPSが有効 のWebサイトのみを使用し、パブリックWiFiホットスポットを使用している場合は常にVPN サービスを使用する必要がある理由です!

    お使いのWiFiデバイスはWPA2を使用している可能性が高いです。 WPAはWiFi Protected Accessの略で、WiFi接続用の非常に強力な暗号化スキームです。ただし、長年にわたってハッカーはさまざまなエクスプロイトを発見しており、場合によってはWPA2暗号化プロトコルを破ることができます。

    2018年、WiFiテクノロジーの管理者である WiFiアライアンス がWPA3を発表しました。この新しいバージョンはセキュリティを向上させ、WPA2にあるセキュリティホールをふさぎます。もちろん、世の中に出回っているすべてのハードウェアが新しいセキュリティ標準をサポートするまでにはしばらくかかるでしょう。

    WiFi Direct Is a Thing

    WiFiはルーターなどの中央デバイスを使用してデバイス間の通信を管理するように設計されています。ただし、WiFiを使用して、「ピアツーピア」接続と呼ばれる方法で2つのデバイスを直接接続することもできます。これは、たとえば、大きなファイルを自分のスマートフォンから誰かのスマートフォンに送信する場合に非常に便利です。

    これは、スマートフォンからスマートTVにビデオをキャストするためによく使用されるWiFiのタイプでもあります。 GoProカメラや特定のWiFiカメラドローンなどのデバイスを使用している場合は、直接WiFi接続も使用しています。 ブルートゥース は、特にエネルギー効率が高いため、ピアツーピアワイヤレス接続の世界で最も注目されていますが、WiFiダイレクトは高速で、使い方も同じくらい簡単です。

    ルーター、リピーター、メッシュネットワーク

    最近では、直接WiFi接続が一般的ですが、私たち全員がほとんどの場合使用するWiFiは、ハブアンドスポーク設計を利用しています。言い換えると、すべてのWiFiデバイスは、仲介役として機能する中央デバイスに接続します。ほとんどの人にとって、これは一般的なWiFiルーターになります。

    最新のルーターは複数のアンテナを備え、さまざまな周波数帯域とWiFiデータを送受信するハードウェアを分離します。これらのルーターは、インターネット接続とネットワーク上の有線イーサネットデバイスも処理し、有線ネットワークと無線ネットワークが相互に通信できるようにします。

    ただし、前述のとおり、WiFi信号の範囲はかなり制限されています。つまり、ルーターから離れるほど、信号強度が低下します。 WiFiリピーター は、カバレッジ範囲の端でその信号を拡張するために使用できます。

    リピーターは十分に機能しますが、「メッシュ」WiFiシステムへの新しい傾向があります。ここには、中央ルーターはありません。代わりに、いくつかの小さなルーターが家全体に広がり、相互に接続され、WiFiのシームレスなクラウドを提供します。これは、大企業で最も一般的に使用されているWiFiテクノロジーですが、家庭用に手頃な価格で利用できるようになっています。

    WiFiを超えて

    WiFiはこれまで以上に身近にあります、あらゆる種類のデバイスがネットワーク接続を必要としているため。ただし、ワイヤレスデータ伝送に関しては、WiFiだけが競合する技術ではありません。 Bluetoothは、低電力で短距離の接続に関してはルーズを支配します。 Bluetoothの将来のバージョンでは、速度と通信距離に関しては、WiFiにお金をかけられるかもしれません。

    ただし、WiFiの最大のライバルは5Gでしょう。第5世代のセルラーテクノロジーは、より安価なデータレートと高密度の都市カバレッジを提供します。 5Gは家庭内のWiFiに取って代わることはできませんが、5Gは、主にモバイルデータのコストが高いために普及しているパブリックWiFiホットスポットに代わるものを提供します。

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    23.07.2020