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公衆無線lanとwi-fiの違いの問題点の徹底解説

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ノートパソコンやスマートフォンなどの情報機器に広く搭載され、さまざまな分野で使われているWi-Fiは、もはやビジネスや生活に欠かせない存在となりました。

家庭でのWi-Fi利用はもちろんのこと、職場では有線のLANに代えてオフィス全域をWi-Fiでカバーするケースも増えてきました。外出先でも手軽にインターネットに接続できるWi-Fiスポット(公衆無線LANのアクセスポイント)は駅、コンビニ、商店街などで設置がますます進んでいます。

また、海外からの観光客の増加に対応するために、空港はもちろん、観光地、スタジアムなどでもアクセスポイントは拡充されています。

Wi-Fiは、すでに固定通信(光回線)、移動通信(モバイル)と並ぶ情報通信基盤であるといっても過言ではありません。

では、Wi-Fiがなぜここまで普及し、情報通信基盤といえる存在になったのかを徹底的にご紹介します。

※無線LAN、Wi-Fiの表記について
無線LANは、無線を利用してデータ通信を行うLAN(Local Area Net Work)システムのことです。Wi-Fiは、無線LANの方式の1つであり、IEEE802.11規格シリーズにもとづいた機器の相互接続性の認定の名称です。無線LANのなかでは、Wi-Fiが最も広く普及している方式であることから、このサイトではWi-Fiを無線LANと同じ意味で使用しています。

Wi-Fiの登場と発展

無線LANのプランドの1つでありながら、実質的にはデファクトスタンダードになっているWi-Fiが登場したのは20年程前のことですが、その普及には、4つの発展段階があったと考えられます。

  1. 第1ステップ
    1999年のIEEE802.1lbの登場
  2. 第2ステップ
    デバイスヘのWi-Fiの公衆インフラ化
  3. 第3ステップ
    スマートフォンとトラフィックのオフロードの普及
  4. 第4ステップ
    人と物がワイアレスでつながる時代

Wi-Fiがここまで発展してきた理由

1995年は通信業界とコンピューター業界にとって、大きな転換点であったといえるでしょう。この年から日本でインターネットとモバイルの本格普及が始まります。

大きなエポックとなったのが、この年リリースされたWindow95がインターネットの通信方式TCP/1Pを標準搭載したことです。

これにより個別に行われていたパソコンとプリンターなど周辺機器との接続をLAN(Local Area Network)でつないで使うことが当たり前に行われるようになりました。

インターネットとの接続も格段に容易になり、一気に普及が進みました。

電子メール(インターネットメール)やWebなど、社会生活を支える基盤となったインターネットベースのアプリケーションの利用も広がり、企業では汎用機と専用端末で構築されていた情報システムからパソコンをベースとしたクライアント/サーバーシステムヘの移行が加速しました。

さらに、持ち運びが容易なノートパソコンが広く使われるようになってきたことで、LAN環境を場所に縛られないで使えるようにしたいというニーズが高まってきます。

1.標準無線LAN規格IEEE802.11bの登場

LANの標準化を手がけたIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers:米国電気電子学会)802委員会(LAN/MAN関連の標準化組織)が、90年代初め頃から展開が始まっていた各メーカーの無線LAN方式を統合し、1997年に初の標準無線LAN規格IEEE802.11を策定しました。

無線LANの導入の経路

参考:docsplayer.net

IEEE802.11は、免許を受けず世界各国で利用できる2.4GHz帯のISMバンド(Industry, Science and Medical band)を利用して最大2Mbpsの通信を可能するもので、無線伝送方式には第3世代携帯電話(W-CDMA/CDMA2000)の要素技術でもあるDSSS(Direct Sequence Spread Spectrum:直接スペクトラム拡散)方式が採用されました。

98年には各社から対応製品の投入が開始

実は、IEEE802.11までの初期の無線LANは、企業や家庭に広く普及するには、まだ課題の多いものでした。その1つが通信速度です。当時、有線LANでは10Mbpsでの通信が可能な10Base―T製品が普及しており、100Mbps対応の100Base_T製品も使われるようになってきていました。

IEEE802.1の2Mbpsという速度は、これらに比べかなり見劣りしていました。

2番目が機器のサイズです。例えば、無線LANをノートパソコンで使うには、かさばる外付けの装置を、ケーブルとPCカードタイプの接続アダプタを介してパソコンに接続する必要がありました。

3番目に普及の大きなネックとなったのが価格です。初期の無線LAN端末は1台10万円、アクセスポイントは数十万円もしました。

4番目に、大きな課題となったのが相互接続性です。当時は、同じメーカーの通信アダプタとアクセスポイントでなければ、多くの場合、接続ができませんでした。

当時の無線LANは、限られた分野で使われる特殊な装置に過ぎませんでした。しかし1999年についに「夜明け」がやってきます。

この年の10月に策定されたIEEE802.11の改良版、「IEEE802.1lb」の登場です。これがWi-Fiの発展の契機となりました。

EEE802.1lbで高速化と低廉化が実現

EEE802.1lbは、IEEE802.11と同様2.4GHz帯を使う無線LAN規格ですが、DSSS方式にCCK(Complementary Code Keying:相補型符号変調)方式という技術を付与することで、IEEE802.11の5倍超、1lMbpsでの通信を実現しました。

これにより1番目の通信速度の問題が克服されます。

99年10月には、5GHz帯を使って54Mbpsの高速通信を可能にする「IEEE802.1la」も策定されています。IEEE802.1laは、第4世代携帯電話の伝送方式LTE(Long Term Evoluti on)のベースとなっているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式を用いた意欲的な規格でしたが、技術的なハードルが高く、対応製品の発売はIEEE802.1lbよりかなり遅れ、2002年となりました。

IEEE802.1lbの標準化を受け、日本でも1998年に電波法の規定が改定され、2470.75~2497MHzであった2.4GHz帯の日本独自の無線LAN用帯域を、欧米と共通の2400~2483.5MHzに合わせることになりました。

これによりIEEE802.1lbの運用チャネルが1チャネルから実質4チャネルに増え、ある程度多くのユーザーが同時に利用しても快適な通信が行えるようになりました。

2番目の機器のサイズの問題も、ノートパソコンのPCカードスロットに挿入して使える「無線LANカード」の製品化などによって改善されます。

そして3番目、普及の大きなネックとなっていた価格の問題が、一般コンシューマを対象とした意欲的な製品の投入で解決されます。

その契機となったのが、米アップルコンピュータ(現アップル)による、Macintosh用のIEEE802.1lb仕様の無線LAN製品「Airport」(日本国内での名称は「Air Mac」)の投入です。

Airportは、IEEE802.1lbが策定される少し前の99年7月に発表され、その安価な価格設定でユーザー、そして業界関係者を驚かせました。

日本での販売価格は通信カード(Air Macカード)が1万2800円、アクセスポイントが3万7800円でした。

これに他社が追従したことで、無線LANの普及が一気に進みます。Windowsパソコンなどでも使える汎用の無線LAN製品では、メルコ(現バッファロー)が2000年にIEEE802.1lb対応の無線LANカードを2万6800円(標準価格)、アクセスポイントを5万4800円(同)で投入し、普及に大きく貢献しました。

Wi-Fi  Allianceが接続性を保証

前述した初期の無線LANの4つ課題のうち最後まで残ったのが、4番目の相互接続性が確保されていないことでした。

異なるメーカーの無線LANカードとアクセスポイントはつながるかどうかわかりませんでしたし、同一メーカーの製品でもラインナップの異なる製品の間ではつながらないケースもありました。

メーカーの無線LAN最大速度

参考:無線LANの標準規格が「IEEE802.11」 これからの主流は「11ac」 - 日経トレンディネット

標準規格のIEEE802.11が策定されても、相互接続性が確保できなかった理由の1つに規格に解釈の違いが生じる余地があったことがあげられます。相互接続を確認するための手法も確立していませんでした。

当初はメーカーも顧客を囲い込みやすくなるため、相互接続性の確保に熱心ではなかったという事情もありました。とはいえ、すべて同じメーカーの製品で揃えなければ安心して使えないというのでは、無線LANの普及は望めません。

この問題を解決するために結成されたのが、無線LANの普及促進団体「Wi-Fi Alliance(ワイフアイアライアンス)」です。

Wi―Fi Allianceは、IEEE802.1lbのり児格が策定された1999年にWECA(Wireless Ethernet Compatibility Alliance)の名称で設立され、2000年3月から様々な機器の相互接続の認定業務を開始しました。

この認定プログラムでは相互接続性を一日で確認できるよう「Wi-Fi CERTIFIED」というブランドを設け、認定を受けた機器には登録商標であるWi‐Fiロゴの使用を許可するようにしました。

Wi-Fiロゴがついていればメーカーが異なってもつながることが保証されます。これによりユーザーは安心してWi-Fi搭載機器を購入できるようになりました。

こうした活動を通じてWi-Fiの名称が認知されてきたことから2002年10月にWECAは現在のWi-Fi Allianceに改名します。

Wi-Fiの名称は高音質オーデイオの代名詞として使われるHi-Fi(High Fidelity)の韻を踏んで後から名付けられたもので、高品質な無線システム(Wireless Fidelity)を意味しています。

Wi-Fiの認証制度の確立により、速度、価格、サイズ、相互接続性という初期の無線LANの課題がすべて解決され、「第1ステップ」がスタートしました。

Wi-Fi Allianceのホームページから引用

Wi-Fi Alliance®(ワイファイ アライアンス)は、世界中のユーザーにWi-Fi®を届ける、企業の世界的なネットワークです。「Wi-Fi」という語を造りだした瞬間から今日に至るまで、Wi-Fi AllianceはWi-Fiテクノロジが世界で最も幅広く使われる最も価値あるテクノロジの1つとなるように、絶え間ない努力を重ねてきています。Wi-Fi Allianceでは、世界中の多様な業種からの数百社に上る企業が連携して、世界におけるWi-Fiの普及と相互接続性、進化発展の促進に取り組んでいます。Wi-Fi Allianceは標準ベースの革新的なWi-Fiテクノロジとプログラムを定義すると共に、規定の品質、性能、セキュリティ、能力を満たす製品の認定を行い、業界のソート リーダーシップを提供しながら、全世界で周波数帯の割り当ての公平なルール作りを提言しています。いまや世界中で総人口を上回る数のWi-Fi デバイスが使われており、インターネット トラフィックの半分以上がWi-Fiネットワークを通じてやり取りされています。あらゆる場所で、すべての人とモノとをつなぐというWi-Fi Allianceの情熱は、日常生活のほぼあらゆるシーンを通じて、継続的な品質向上をもたらしています。Wi-Fi Allianceについて

Wi-Fi Allianceは世界で最も成功したデファクトスタンダードの組織と評価されています。

2.公衆無線LANの登場

2000年代に入ると、1999年に標準化されたIEEE802.11b対応製品が手ごろな価格で出回り始め、ADSLや光回線の先にWi-Fiアクセスポイントをつなぎ家庭内のどこからでもパソコンでインターネットを使えるという利用形態が一般的になってきます。

並行して無線LANの高速。大容量化も進みました。IEEE802.1lbと同時期に規格化されたものの商品化が遅れていたIEEE802.1laも2002年には対応製品の供給がはじまり、2.4GHz帯に比べて混雑の少ない5GHz帯で54Mbpsのデータ通信ができるようになりました。

また、IEEE802.1lbと同じ2.4GHz帯を用いながらIEEE802.1laと同じ54Mbps通信を実現するIEEE802.11gが2003年6月に策定され、ほぼ同時に対応商品が発売されました。

2004年にはIEEE802.1la/b/gに対応した、トリプルモードのアクセスポイントの販売が開始されています。

Wi-Fiを用いる情報機器では、無線LANカードを搭載したノートパソコンが主流でしたが、2000年初頭からWi-Fiチップ内蔵のノートパソコンや携帯型ゲーム機、PDA(携帯情報端末)などが登場し、利用シーンが広がっていきます。対応デバイスの増加に伴い無線LANの利用形態に大きな変化が生じます。

公衆無線LANサービスの登場

ノートパソコンなどの情報機器の所有者に外出先でインターネット接続を提供する公衆無線LANサービスの登場です。

この種のサービスは米国で2000年頃から見られるようになり、日本でもほどなくパソコンショップや飲食店が集客の目的で無料提供するケースが出てきました。2002年にはNTTコミュニケーションズやNTT西日本、NTTドコモなどの通信事業者が有料サービスを手がけるようになります。

NTTBPもこの年「無線LAN倶楽部」の名称で、NTT東日本エリアで公衆無線LANサービスをスタートさせました。

通信事業者の無線LANへの参入に伴い、駅。空港・ホテル・カフェ等の人の集まるスポットで広く公衆無線LANが利用できるようになりました。当時、外出先でインターネットにアクセスする手段としてはPHSや携帯電話もありましたが、通信速度はPHSで64~128kbps、携帯電話でも第3世代の384kbpsが最速で、通信料金も高額でした。

公衆無線LANは使える場所は限られますが、接続できれば非常に快適な通信が可能です。料金も月額1000円以下、あるいは無料で使えることからユーザーの支持を得ます。

公衆無線LANのアクセスポイントの拡充に伴い、Wi-Fiの利用シーンは屋内から屋外へ、プライベート空間からパブリックの空間に広がり、公衆インフラとしての性格を強めていきます。これがWi-Fiの「第2のステップ」です。

公衆無線LANのアクセスポイントの展開

参考:Wi-Fiスポットの高品質化に限界、NTTドコモは「あくまで選択肢の1つ」という位置付けに | BUZZAP!(バザップ!)

Wi‐Fiの利用を広げたセントリーノ

第2の発展をもたらす契機となったのが、インテルのモバイルパソコン向けプラットフォーム「セントリーノ」の登場でした。

ノートパソコンを持ち歩いて街中の公衆無線LANスポットでインターネットに接続するという利用形態は早くから提唱されていましたが、当時のノートパソコンはバッテリーの持続時間がそれほど長くなく、性能もデスクトップパソコンに及ばなかったことから、こうした使い方はなかなか広がりませんでした。

そうした中、インテルが省電力と高性能を両立させたノートパソコン向けプロセッサーベンティアムを開発、これに、モバイルに欠かせないとインテルが考えた無線LANモジュールを組み合せたチップセット・セントリーノの提供を2003年に開始します。

これにより、無線LANカードを用意しなくても無線LANネットワークヘの接続が可能で、外出先でも良好なパフォーマンスで長時間使用可能なノートパソコンを、セントリーノのロゴのa付いた製品を選択するだけで入手できるようになりました。

セントリーノの展開は、インテルにとっては半導体製品の販売に貢献し、パソコンメーカーにとってはCPUと無線モジュールを別々に購入するより半導体製品を割安に入手でき、広告宣伝費をインテルに一部負担してもらえる利点がありました。

ユーザー、インテル、パソコンメーカーの三者それぞれにメリットをもたらすことでモバイルパソコンの普及が実現したのです。

小型。軽量で手軽に外に持ち出して使えるモバイルパソコンは、公衆無線LANを利用するデバイスの主力となっていきます。

3.スマートフォンとトラフィックオフロード

公衆無線LANの拡充をスマートフォンが牽引

Wi-Fiの「第3ステップ」の契機となったのが、2008年のiPhone3Gの発売を機に本格化したスマートフォンの普及に伴う、トラフィックのオフロードの進展です。

スマートフォンは、それまで個別のデバイスで実現されていた音楽プレーヤーやカメラ、ビデオ、ゲーム機、地図、電子書籍等の機能を1台に搭載した、いわば「All in One」端末です。

音楽のダウンロードや写真のやり取り、オンラインゲームの対戦にはインターネットヘの接続が不可欠ですから、携帯電話の通信機能を内蔵したスマートフォンは理想的なデバイスと言えます。

しかし、スマートフォンの普及拡大に伴い、予想しなかった大きな課題が発生しました。やりとりするデータ量が従来の携帯電話に比べて格段に多くなったのです。スマートフォンの急速な普及により携帯電話網への負荷が一気に増加します。

中にはネットワークの増強が追いつかず「つながらない」と評される通信事業者も出てきました。そこで、スマートフォンのデータトラフィックを携帯電話網を介さずに直接インターネットに流す「トラフイックオフロード」の手段としてWi-Fiが脚光を浴びることになります。

スマートフォンにはデファクトでWi-Fiが搭載されていたため容易にオフロードが可能でした。トラフイックオフロードを実現するために通信事業者は、新事業として取り組みを進めていた公衆無線LANサービスのアクセスポイントを、都市部を中心に大幅に拡充し、自社のスマートフォンユーザーに無料で使えるようにしました。

これに伴い、公衆無線LANのアクセスポイントの数は一気に拡大していきます。公衆無線LANのスポット数は、2013年に1.3万だったものが2014年3月には90万に増えました。

NTTグループでは、2005年にそれまで各事業会社が独自に行っていたWi‐ Fiスポットの整備をNTTBPが一括して行い、各事業会社に貸し出す形に変更し、事業の効率化を図ることにしました。

SSID(Service Set Identifier :サービスセット識別子)を切り分けることで複数の通信事業者が無線LANアクセスポイントを共用するようにしたのです。ほどなくNTTグループ以外の通信事業者もNTTBPのアクセスポイントを利用するようになりました。

事業モデルの転換に伴い、NTTBPの無線LAN倶楽部は2005年にサービスを終えることになります。

NTTBPは、2012年までに約1万のアクセスポイントを展開していましたが、この年の春、NTTドコモからアクセスポイント数を1年で11万増やして、12万とすることを要請されました。

当時、ライバルの携帯電話事業者が20~ 30万という無線LANアクセスポイントの整備計画を表明しており、これに対抗する必要があったのです。

KDDIの2014年度のWi-Fiによるオフロード量の変化では、オフロード量が1年間で、1.9GBから3.5GBと84%も増加しています。Wi-Fiによるデータオフロードによリモバイルネットワークの負荷が大きく軽減されたことが分かります。

Wi-Fiからインターネットヘのアクセスには主に光回線が使われているので、Wi-Fiへのトラフイックオフロードは、スマートフォンにおいて携帯電話回線と光回線を融合させることだと見ることもできます。

2009年に策定されたIEEE802.1lnによって、Wi-Fiの通信速度は54Mbpsから300~ 600Mbpsに高速化されましたが、こうした高速。大容量化に伴いWi‐ Fiと光との融合はさらに加速していくことになります。

スマートフォンの出現により光とWi-Fiの融合が起き、全く新しい通信形態が生まれたのです。長い間言われてきた、「FMC(Fixed Mobile Convergence、固定通信と移動通信の融合)」がこれによって初めて本格的に実現したと言えます。

進展したWi-Fiの用途拡大

Wi-Fi業界はアップルCEOであった故ステイーブ ジョブスに2度救われたといってよいでしょう。1つは1999年のAirport(Air Mac)の商品化です。これがWi-Fiの普及の起爆剤になりました。

もう1つがiPhoneにWi-Fiを標準搭載したことです。一昔前の携帯電話とPHSの時代は、ともにシングルモードの端末しかなく、携帯電話の端末はモバイルキャリアの携帯電話の基地局にしかつながらず、PHSの端末は基本的にはPHSの基地局にしかつながりませんでした。

システムが違えば違うビジネスであり、両者は競合関係にありました。個別システム同士による競争の時代でした。

Wi-Fiが普及し始めた時には、まだ異なるワイヤレスシステムを1つの端末に一体化するということは業界的には敵に塩を送るというような雰囲気がありました。

打ち壊したのがスティーブジョブスのiPhone

1台の端末が携帯にもWi-Fiにもつながる、ユーザーは誰でもがそうなったらいいなと心底望んでいたことがスティーブジョブスの顧客目線の発想から実現したのです。

PHSはエリアが限定されることが事業展開上、大きなネックでした。Wi-Fiにもエリアの面でPHS以上に大きな制約があるのですが、携帯電話と組み合わせることで、これが解消され、安価に高速でインターネットに接続できるWi―Fiの利点が生きてきたのです。

スマートフォンが、Wi-Fiの普及に及ぼしたインパクトは計り知れないものがあります。

あるメーカーの技術者は、スマートフォンやタブレット端末への標準搭載を機にWi-Fiを様々な用途で活用しようとする動きが広がったことを、「まるで竜巻のように、Wi-Fiがあらゆるものを巻き込みながら成長している」と表現しました。

スマートフォンの普及に伴い、テレビやデジカメ、白物家電、防犯センサー、ヘルスケア製品、車載機器等にもWi-Fiが搭載されるようになりました。屋内から街へ出ることで市場を広げたWi-Fiが、再び家庭や企業のプライベート空間における様々な機器に搭載されるようになり、これまでにない新たな利用シーンやビジネスモデル、新たな市場を生み出したのです。

公衆無線LANの利用形態も、スマートフォンの普及により大きく変化しました。例えば、Wi-Fiのエリアが限られたスポットであることを逆手にとって、コンビニを訪れたスマートフォンユーザーにクーポンを配布するなど、「ここだけ、あなただけ」といった新タイプのサービスの提供が行われるようになりました。

顧客データの収集など、新たなビジネス展開も始まっています。

4.Wi-Fiは、人と物がワイアレスでつながる時代に

スマートフォンの登場によりWi-Fiは携帯電話と光回線と共に社会生活になくてはならない情報通信基盤に成長しました。近年は「モバイル」「光」に次ぐ「第3のアクセス」としても期待されるようになりました。

そして今Wi-Fiは「第4のステップ」に差し掛かっています。

トリガーの1つは、外国からの観光客の通信手段の確保を目的としたWi-Fiスポットの拡充です。国を挙げて取り組む地方創生。観光立国化、そして2020年の東京オリンピック・パラリンピックの成功に向け、Wi-Fiは大きな役割を果たすことが期待されています。

もう1つのトリガーがIoT(Internet of Things)の展開の本格化です。最近では毎日のように取り上げられている、モノがインターネットにつながるIoTのアクセス手段としてもWi-Fiは大きな注目を浴びています。

まとめ

すでに、各種ウェアラブル端末や、ボタンを押すだけで洗剤などが注文ができる「ダッシュボタン」、ドローン、ロボット、クルマなど多様なデバイスがワイヤレスでネットワーク・インターネットにつながるようになってきています。

家庭、企業におけるワイヤレス化はこれからが本番といえるでしょう。

ソフトバンクグループの孫正義会長兼社長はARM社を買収した時に、3兆個のIoTデバイスにARMのモジュールが搭載されると述べましたがこれは3兆のワイヤレスアクセスが必要だということです。

人が持つスマートフォン、タブレット端末をワイヤレスでつなげるとともに、家や企業に設置されたカメラやセンサーや電化製品や機械をつなぐ手段としてWi-Fiの出番はますます広がることが期待されています。

また、震災時に個別企業の枠を超えて対応する取り組みなどを進んでおり、ますます重要な役割を果たすことと思います。

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