テクノロジ系ネットワーク出題頻度 ★★★

無線LANと移動体通信（5G）

Wi-Fiでおなじみの無線LANと、スマホの5Gなどの移動体通信を、校内放送と携帯の基地局の例えで図解。SSID、暗号化方式WPA3、2.4GHz帯と5GHz帯の違い、5Gの3つの特徴、MVNO、Bluetoothなどの近距離無線まで整理し、用語問題が解けるようになります。

運営：東大院卒・ふくろう先生の中の人

この単元の用語：無線LAN / Wi-Fi / アクセスポイント / SSID / WPA3 / 5G / MVNO / テザリング / Bluetooth / LPWA

家ではWi-Fi、外では5G…。どっちも電波なのに何が違うんですか？

Wi-Fiは自分で置いた親機から電波を飛ばす「近所の無線」、5Gは通信会社の基地局から電波を飛ばす「街じゅうの無線」なんだ。順番に見ていこう。

無線LAN ― ケーブルの代わりに電波でつなぐ

無線LAN は、LANのケーブルの代わりに 電波 で機器をつなぐ仕組みです。無線LANの規格は IEEE 802.11 シリーズとして決められています。業界団体が相互接続を確認した製品に付ける名称が Wi-Fi で、今では無線LANとほぼ同じ意味で使われています。

  • アクセスポイント：無線LANの親機。電波を出して子機（PCやスマホ）とつなぎ、有線LANやインターネットへの橋渡しをする
  • SSID（ESSID）：アクセスポイント（ネットワーク）を識別する 名前。スマホのWi-Fi設定画面に並ぶ名前がこれ

アクセスポイントは 校内放送のスピーカー のようなものです。電波は壁を越えて広がるので、ケーブルがなくても届く一方、近くにいる誰にでも届いてしまう という弱点もあります。だから無線LANでは暗号化が欠かせません。

規格と周波数帯

無線LANの規格は、通信速度の向上に合わせて新しいものが作られてきました。近年は覚えやすいように「Wi-Fi 6」のような世代名も使われます。

規格世代名使う周波数帯
IEEE 802.11nWi-Fi 42.4GHz帯、5GHz帯
IEEE 802.11acWi-Fi 55GHz帯
IEEE 802.11axWi-Fi 6（6GHz帯にも対応したものは Wi-Fi 6E）2.4GHz帯、5GHz帯

周波数帯によって電波の性質が違います。

2.4GHz帯 📡 壁 💻 ◯ 障害物に強く遠くまで届く △ 電子レンジなどと干渉しやすい 5GHz帯 📡 壁 ✕ 弱まる ◯ 干渉が少なく、速度を出しやすい △ 壁などの障害物に弱い
2.4GHz帯は「遠くまで届くが混みやすい」、5GHz帯は「速いが壁に弱い」

無線LANのセキュリティ

電波は誰でも受信できるので、通信を 暗号化 し、つなげる機器を制限することが大切です。

  • 暗号化方式：WEP は弱点が知られており、使うべきではありません。現在は WPA2、さらに安全性を高めた WPA3 を使います
  • MACアドレスフィルタリング：あらかじめ登録したMACアドレスの機器だけを接続させる
  • SSIDのステルス化（ANY接続拒否）：SSIDを周囲に知らせない、SSIDを指定しない接続要求を断る

MACアドレスフィルタリングやSSIDのステルス化は、補助的な対策 です。MACアドレスは偽装できる場合があり、SSIDも通信を観察すれば知られてしまうことがあります。基本は WPA2・WPA3による暗号化 です。

公衆Wi-Fi（カフェや駅の無料Wi-Fi）は、暗号化されていなかったり、悪意のある人が同じ名前（SSID）の偽アクセスポイントを置いていたりすることがあります。重要な情報のやり取りは、HTTPSで暗号化されたサイトに限るなど注意しましょう。

移動体通信 ― 基地局から街じゅうに

スマホが外出先でも通信できるのは、通信事業者が全国に設置した 基地局 と電波でやり取りしているからです。これを 移動体通信 といいます。移動中に通信する基地局が切り替わっても通信が途切れないのは、ハンドオーバ という仕組みのおかげです。

移動体通信は、およそ10年ごとに世代（Generation）が進んできました。音声中心の時代から、4G（LTEなど）でスマホでの動画視聴が当たり前になり、現在は 5G（第5世代移動通信システム） が普及しています。

5Gの3つの特徴

5G（第5世代移動通信システム） 超高速・大容量 🎬 高画質の動画 🥽 VR・AR 一度にたくさん運ぶ 超低遅延 🚗 自動運転 🏥 遠隔手術・操作 遅れがほとんどない 多数同時接続 🏭 工場のセンサ 🏠 家電などのIoT たくさんの機器を同時に
どの特徴がどの用途に効くかを結び付けて覚える

企業や自治体が、自分の工場や敷地などで独自に5Gのネットワークを作る ローカル5G という仕組みもあります。

移動体通信の関連用語

  • SIMカード：契約者を識別する情報が記録されたICカード。端末に組み込まれ書き換えできる eSIM もある
  • MNO：基地局などの設備を自ら持つ移動体通信事業者
  • MVNO：設備を持たず、MNOから回線を借りてサービスを提供する事業者（格安SIMなど）
  • テザリング：スマホをアクセスポイントのように使い、PCなどをインターネットにつなぐ機能
  • ローミング：契約している事業者のサービス区域外（海外など）でも、提携先の事業者の設備を使って通信できる仕組み

近距離・低消費電力の無線通信

無線LANや5G以外にも、用途に応じた無線通信があります。

名称特徴主な用途
Bluetooth数m〜100m程度の近距離で、機器同士を直接つなぐ。省電力版のBLEもあるワイヤレスイヤホン、キーボード
NFC10cm程度までの かざす 距離で通信する交通系ICカード、スマホ決済
LPWA低消費電力で広い範囲（km単位） をカバー。通信速度は遅い電気・ガスメータ、農地のセンサなどのIoT
ZigBee低速・低消費電力で、多数の機器をつなぐ家庭やビルのセンサネットワーク

LPWA は Low Power Wide Area の略。名前のとおり「省電力で広域」。電池交換が難しい場所のIoT機器に向いています。

試験に出るポイント

  • 無線LANの規格は IEEE 802.11 シリーズ。Wi-Fi は相互接続が確認された製品の名称
  • アクセスポイント ＝ 親機、SSID（ESSID） ＝ ネットワークの名前
  • 暗号化は WPA2・WPA3。WEP は使うべきでない。MACアドレスフィルタリングやステルス化は補助的な対策
  • 2.4GHz帯 は障害物に強いが干渉しやすい、5GHz帯 は干渉が少ないが障害物に弱い
  • 5Gの3つの特徴：超高速・大容量／超低遅延／多数同時接続。自社の敷地で使う ローカル5G もある
  • MVNO はMNOから回線を借りる事業者。テザリング はスマホ経由でPCをネットにつなぐ機能
  • LPWA ＝ 省電力・広域のIoT向け通信、NFC ＝ かざす近距離通信

確認クイズ

選択肢をタップすると、すぐに正解と解説が表示されます。

Q1工場の中に数多くのセンサを設置し、すべてを同時にネットワークにつなぎたい。5Gの特徴のうち、特にこの用途に役立つものはどれか。

Q2無線LANで、アクセスポイントを識別するために付けられる名前はどれか。

Q3無線LANの暗号化方式のうち、暗号の仕組みに重大な弱点があり短時間で解読されるおそれがあるため、使用すべきでないものはどれか。

Q4自らは基地局などの無線通信設備を持たず、携帯電話事業者から回線を借りて、独自のブランドで移動体通信サービスを提供する事業者を何というか。