20年前、最初のWi-Fiは1Mbpsだった……「IEEE 802.11/a」は国内で普及進まず

　2017年のゴールデンウイークの時分、編集部のある神保町にほど近いJR水道橋駅そばに、知人の会社が引っ越して来た。引っ越しのついでに、社内用のWi-Fiルーターも新調したそうなのだが、そのルーターにつなぐと、pingでパケットが70％ほどロスするという状況になったそうだ。

　マンションの上層階に位置する新オフィスの窓の向かいには、キャリアの公衆無線LANのアンテナが鎮座しているのだそうで、2.4GHz帯／5GHz帯ともに、えらいことになっていたそうだ。だからといって窓にシールドを噛ましたりすると、今度は携帯電話が繋がらなくなるという困ったことになり、ちょっと前に話題になった“無線LANケーブル”でも導入するしかないのでは？　という状況らしい。

　問題は、これがこの知人のオフィスだけの問題ではないこと。そうでなくてもこの周波数帯は、Wi-FiとBluetoothと電子レンジが共存している上、Wi-Fiでしか繋がらないデバイスも山のようにあるわけで、これを何とかしないといけない、というのが、ここ10年ほどのWi-Fiにおける課題となっている。

「IEEE 802.11n」に至るまでの長い道のり

　現在もっとも広く利用されている規格は、おそらく「IEEE 802.11n」と思われる。“おそらく”というのは、IEEE 802.11n規格に対応したデバイスは、従来のIEEE 802.11a/g/bとの後方互換性を持っているからだ。実際にはIEEE 802.11b相当で接続されているが、規格としてはIEEE 802.11n、という場合もIEEE 802.11nと見なしているためで、どの規格相当で接続されているかという実際のデータは存在しない。その結果として、冒頭の話のようにIEEE 802.11n対応ルーターでも、実際にはIEEE 802.11b未満の接続環境だったりするわけだ。

　さて、簡単に従来のWi-Fiの規格とその特徴をまとめると、以下のようになる。

2.4GHz帯で実効1Mbpsの「IEEE 802.11」

　まず最初に標準化されたのが「IEEE 802.11」である。2.4GHz帯を使い、変調方式は「DSSS（Direct-Sequence Spread Spectrum：直接スペクトル拡散）」ないし「FHSS（Frequency-Hopping Spread Spectrum：周波数ホッピングスペクトル拡散）」という方式を採用。通信速度は1Mbpsないし2Mbpsとされた。ちなみに実効速度は40％程度、1Mbps出るか出ないかというあたりだ。

　もっともこの当時、有線LANはまだ10Mbps（100BASE-TXの標準化は1995年）が主流だった。1998年1月に宮村優子の声を搭載した100BASE-TXスイッチが7万8000円で発表されたという時期にも、その価格が示す通り、まだ100BASE-Tの普及には遠かったから、あくまでも最初のステップはこれでもよし、とされた。とはいえ、この802.11準拠の製品は価格も高く、ほとんど普及に至っていない。

5GHz帯で最大54Mbpsへ高速化した「IEEE 802.11a」

　これに続き、IEEE 802.11のワーキンググループは「IEEE 802.11a」と「IEEE 802.11b」という2つの規格を1999年に標準化する。このうちIEEE 802.11aの方は5GHz帯を用いるともに、変調方式を「OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）」に変更することで、最大で54Mbpsへ大幅に高速化することに成功する。

　これは特に欧米、中でも主にアメリカから要望があったもので、それもあって海外ではそれなりにマーケットが立ち上がった。またいくつかのベンダーは勝手に仕様を拡張し、2つのバンドを使って同時に通信することで帯域を倍にする「Turboモード」に対応させたりしていた。

　筆者の知る範囲では、Athelos Communicationsのチップを使った製品に搭載されており、Turboモードを使うと、通信速度を伸ばすほかに、速度は同じでも到達距離が伸ばせる（場合もある）という触れ込みだったが、国内では後述する電波法との絡みで利用なかったこともあり、どの程度効果があったのかは分からない。

気象レーダーと同じ周波数が問題、国内で普及進まず

　ただし、このIEEE 802.11a、海外ではともかく日本ではほとんど普及しなかった。理由の1つは電波法にある。日本では5.24GHz～5.35GHzの範囲を気象レーダーが利用していたからだ。

　IEEE 802.11aでは、5GHz～6GHz帯を5MHz刻みのチャネルに区切った上で、欧米では、JEITA（一般社団法人電子情報技術産業協会）が「W52」と呼ぶ、36（5.18GHz）、40（5.20GHz）、44（5.22GHz）、48（5.24GHz）の4チャネルと、「W53」と呼ぶ52（5.26GHz）、56（5.28GHz）、60（5.30GHz）、64（5.32GHz）の4チャネルの計8チャンネルを利用可能としていた。

　ところが日本では、気象レーダーとの干渉を防ぐため、「J52」と呼ばれる34（5.17GHz）、38（5.19GHz）、42（5.21GHz）、46（5.23GHz）の4チャネルしか利用できないことになっていた。日本向けのチャネルが10MHzずつずらされた理由は、それぞれが中心周波数から上下に10MHzほどスロープが広がるためだ。つまり、5.24GHzに干渉させないためには、48チャネルは利用不可能で、46チャネルへとずらす必要があり、そこから20MHz刻みにした結果となっている。

　こうなると、技適の問題は別としても、海外の機器をそのまま利用することができず、設計の手直しが必要になってしまう。これは当然高コストにつながるわけだ。また電波法では、気象レーダーとの干渉を防ぐため、現在でも5GHz帯での屋外利用を禁じており、アクセスポイントなどに5GHz帯を利用することができなかった。

　日本家屋特有の事情として、5GHz帯は2.4GHz帯に比べて直進性が強く、また壁などを通過する際の減衰も大きかったことが挙げられる。木造2階建て住宅程度ならともかく、木造の3階建てで1階にアクセスポイントを置いても、3階ではつながらないことも少なくなかった。ソニーなどでは早くからIEEE 802.11a対応のルーターやネットワークカードをリリースして需要の喚起に努めたものの、そんなわけで、ほとんど盛り上がらないままになってしまった。