【仕組み解説】WiFiはどうやって無線でデータを送っているのか — 電波通信の仕組みを図解

WiFiは「電波」を使ってデータを送受信しているんだよ。具体的には、コンピュータが扱う0と1のデジタルデータを電波の波に変換して飛ばしているんだ。この変換のことを「変調」と呼ぶよ。電波の振幅や周波数、位相を細かく変化させることで、1秒間に何億ビットもの情報を乗せられるんだ。

それは「周波数帯」のことだよ。2.4GHz帯は電波が遠くまで届きやすくて壁も通りやすいけど、速度はそこそこ。5GHz帯は速度が速いけど壁に弱くて届く距離が短いんだ。最近のWiFi 6Eやwifi 7では6GHz帯も使えるようになって、さらに高速で混雑しにくくなったよ。用途に合わせて使い分けるのがコツだね。

本当だよ！電子レンジは食品を温めるために2.45GHzの電波を使っていて、これがWiFiの2.4GHz帯とほぼ同じ周波数なんだ。WiFiは周波数帯を「チャネル」という小さな区画に分けて使っているんだけど、電子レンジの強力な電波がチャネルに干渉してデータがうまく届かなくなるんだよ。対策としては5GHz帯を使うのが一番確実だね。

WiFiルーターは2つの大きな役割を持っているよ。1つ目は「アクセスポイント」としての役割で、スマホやPCなどのデバイスと電波でやりとりすること。2つ目は「ルーター」としての役割で、家庭内のネットワークとインターネットをつなぐ中継点になること。つまり、デバイスからの電波を受け取って、光回線などの有線ネットワーク経由でインターネットに送り出しているんだ。

WiFiの規格は世代ごとに速度と機能が進化しているよ。WiFi 4（802.11n）は最大600Mbps、WiFi 5（802.11ac）は最大6.9Gbps、WiFi 6（802.11ax）は最大9.6Gbpsと高速化してきたんだ。特にWiFi 6以降は「OFDMA」という技術で複数デバイスに同時にデータを送れるようになって、混雑した環境でも速度が落ちにくくなったよ。最新のWiFi 7は最大46Gbpsで、4K動画の同時視聴やVRにも対応できる性能だね。

いい質問だね。暗号化なしのWiFiだと、電波を傍受すれば通信内容が見えてしまう可能性があるよ。だからWiFiにはセキュリティ規格があって、現在主流のWPA2はAES暗号で通信を保護しているんだ。最新のWPA3ではさらに強力な暗号化に加えて、パスワードの総当たり攻撃への対策も強化されているよ。カフェなどの公衆WiFiでは、VPNを使うとさらに安全だね。

そういう場合は「メッシュWiFi」がおすすめだよ。従来の中継器は親機の電波を中継するだけなので速度が半減しがちだけど、メッシュWiFiは複数のアクセスポイントが1つのネットワークとして協調動作するんだ。部屋を移動しても自動的に最適なアクセスポイントに切り替わるから、家中どこでも安定した速度が得られるよ。

エンジニア目線だと、WiFiアナライザーアプリでチャネルの混雑状況を可視化して、空いているチャネルに手動で設定するのが定番だね。あと意外と知られていないのが「ビームフォーミング」という技術で、WiFi 5以降のルーターはデバイスの位置を検知して、そのデバイスに向けて電波を集中的に飛ばすことができるんだ。全方向に均等に飛ばすよりずっと効率がいいんだよ。

そうだね。WiFiは「見えない電波」で動いているから意識しにくいけど、変調技術・周波数管理・暗号化・ビームフォーミングなど、実はかなり高度な技術の集合体なんだ。普段何気なく使っているWiFiの裏側を知ると、ルーター選びや設置場所の工夫にも活かせるから、ぜひ意識してみてね。