無線 LAN / Wi-Fi の通信技術とモジュール活用

無線 LAN モジュールを組み込んだ装置を自分で作り、製品として世に出すまでに何を決め、何を確かめればよいのかを一冊で通して学べるのが『無線 LAN / Wi-Fi の通信技術とモジュール活用』 (西山 高浩 著、CQ 出版、2014 年 12 月 1 日発行) です。CQ 出版のレベルアップ・シリーズの一冊で、版元は「無線 LAN モジュールを使った装置を製作するときに, すぐに役立つ 1 冊」と紹介しています。電波が届く範囲や電池での動作時間の算出方法、省電力動作の設定、お薦めのセキュリティ設定といった具体的なノウハウに加え、IEEE 802.11b/a/g/n/ac の規格ごとの特徴もまとめられています。雑誌トランジスタ技術の 2012 年 7 月号から 2013 年 5 月号までの連載に加筆と修正を行い、再構成した本です。

Introduction と全 16 章の構成、接続のしくみから製品化の評価まで

本書は Introduction に続く全 16 章です。第 1 章と第 2 章で、無線 LAN 装置がインターネット上のサーバーと、そしてアクセス・ポイントとつながるまでの流れを追い、第 3 章で規格を整理し、第 4 章で認証と暗号化によるセキュリティのしくみを扱います。第 5 章と第 6 章は製作事例で、スマートフォンからアクセス・ポイント経由でモジュールを動かす実験装置と、モジュールをアクセス・ポイントとして動かして直接つなぐ実験装置を作ります。後半は第 7 章の省電力動作、第 8 章の通信品質を確保するしくみ、第 9 章のモジュールのハードウェア、第 10 章の RF 回路の構成、第 11 章の通信距離と伝達速度の関係、第 12 章の電波干渉を防ぐ技術、第 13 章の変調方式と高速化、第 14 章の 2.4GHz 帯と 5GHz 帯の違いと続きます。締めくくりは第 15 章「タイホありの電波法とロゴ認証」と、第 16 章「通信性能のテストや不具合の解析」です。

設定値と電波の物理、省電力と通信距離の章

無線 LAN は、パソコンやスマートフォンで使う分には SSID とパスワードを入れれば済む技術ですが、装置を作る側に回ると事情が変わります。モジュールに渡す設定値の一つひとつが、電池の持ち、届く距離、混雑した帯域での速度に結びつきます。たとえば省電力のためにスリープの時間を長くすれば応答は遅くなり、送信電力を上げれば距離は伸びても消費電流は増えます。本書は第 7 章で消費電力と通信速度や距離のトレードオフを、第 11 章で通信距離を計算で求める方法を、第 12 章で干渉の原因と対策を扱っているので、こうした判断の根拠を章ごとに確かめられます。上位の層についても、無線区間の 暗号化 だけでなく、その先で TCP/IP によってサーバーとデータをやりとりする部分までを一続きで説明しているため、組み込み側の技術者がネットワークの全体像をつかむ足場にもなります。

2014 年の刊行時点の規格と電波法の章

本書は 2014 年 12 月の刊行で、規格のまとめは第 3 章の 802.11b/a/g/n/ac とその他の規格までです。刊行後の規格の動きや、各国の電波法と認証の制度の変更は本書では確かめられません。電波法と認証の章は刊行時点の制度に基づきます。ネットワークの利用や運用の側から学ぶ本は ネットワーク本の選び方 で整理しています。

第 9 章には節「モジュール選び 七つのチェック・ポイント」があり、第 15 章と第 16 章で電波法とロゴ認証、通信性能のテストと不具合の解析を扱います。