プログラマが知っているとよい無線通信(WLAN: wireless local area network)<書きかけ>
ここでは、TCP/IPを前提にした無線通信について整理する。

第1章理論：ISO/OSI および RFC
第2章規格：IEEE 802
第3章　法律(law)
第4章　特許(patent)
第5章　Wireshark

理論：ISO OSI(Open Systems Interconnection)

ISO OSIではAPSTNDF(Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data link, physical)の７層を定義。
TCP/IPでは、物理層の上のDatalink層がEthernetであることを想定し、network層とtransport層を規定している。

できる限り関連するRFC(request for comment)のURLを示す。

1. 物理層

物理層としては、無線の周波数帯、通信方式などが課題となる。

1.1 Wi-Fi

MIMO
OFDM

無人運用
アプリケーション連携
　アプリによって優先順位を設定
セキュリティ機能
　Mac アドレス認証の課題
　USB-ethernetによる回避

1.2 bluetooth

1.3 ZIGBee

http://www.zigbee.org
###1.4 LTE(Long Term Evolution)

http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte
###1.5 WiMax
http://wimaxforum.org

data link層

TCP/IPでは、データリンク層として Ethernetを仮定している。
Ethernetでは、物理層として10 base 5,10 base 2, 10 base T, 100 base T, 1000 base Tなどを利用してきた。無線通信でこれらと同等の動きができるとよい。

Standard Group MAC Address
https://standards.ieee.org/products-services/regauth/grpmac/index.html

network層

RFCを読む、翻訳する、整理する
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/97212ce0a21bc28faa6a

基本はIPである。
RFC 791 INTERNET PROTOCOL
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc791.txt
ICMPも。
RFC792 INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc792.txt

transport層

基本はTCP。RFC: 793 TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc793.txt

再送の必要のない通信はUDP。
RFC 768 User Datagram Protocol
https://www.rfc-editor.org/search/rfc_search.php

session層

SIP（RFC3261 Session Initiation Protocol ）
https://tools.ietf.org/html/rfc3261

【PHP超入門】Cookieとセッションについて
https://qiita.com/7968/items/ce03feb17c8eaa6e4672

Radius

RadiusのRFCを読む。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/2d17342b9abfac945a1c

AAA

AAAのRFCを読む
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/dab6ecf20ca742789124

規格：IEEE 802

EthernetのMac AddressをIEEEで登録する。
無線LANの規格は主にIEEE 802で規定している、

802.1 Higher Layer LAN Protocols Working Group
802.3 Ethernet Working Group
802.11 Wireless LAN Working Group
802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group
802.18 Radio Regulatory TAG
802.19 Wireless Coexistence Working Group
802.21 Media Independent Handover Services Working Group
802.22 Wireless Regional Area Networks
802.24 Vertical Applications TAG

IEEE 802.11

IEEE 802.11b: Enhancements to 802.11 to support 5.5 Mbit/s and 11 Mbit/s (1999)
IEEE 802.11a: 54 Mbit/s, 5 GHz standard (1999, shipping products in 2001)
IEEE 802.11g: 54 Mbit/s, 2.4 GHz standard (backwards compatible with b)
(2003)
IEEE 802.11i: Enhanced security (2004)
IEEE 802.11j: Extensions for Japan (4.9-5.0 GHz) (2004)
IEEE 802.11e: Enhancements: QoS, including packet bursting (2005)
IEEE 802.11n: Higher-throughput improvements using MIMO (multiple-input, multiple-output antennas) (September 2009)
IEEE 802.11-2016: A new release of the standard that includes amendments ae, aa, ad, ac, and af (December 2016)

Wi-Fi Alliance
https://www.wi-fi.org

IEEE 802.15

法律

電波法

技術基準適合証明

第三章の二　特定無線設備の技術基準適合証明等
第一節　特定無線設備の技術基準適合証明及び工事設計認証
（登録証明機関の登録）
第三十八条の二の二　小規模な無線局に使用するための無線設備であつて総務省令で定めるもの（以下「特定無線設備」という。）について、前章に定める技術基準に適合していることの証明（以下「技術基準適合証明」という。）の事業を行う者は、次に掲げる事業の区分（次項、第三十八条の五第一項、第三十八条の十、第三十八条の三十一第一項及び別表第三において単に「事業の区分」という。）ごとに、総務大臣の登録を受けることができる。

電気通信事業法

不正アクセス行為の禁止等に関する法律

特許

無線LAN and WLAN 特許
https://researchmap.jp/jorb4q1yq-1826017/#_1826017

無線LAN特許　技術用語
https://researchmap.jp/jocgc8obb-1826017/#_1826017

p.s.
Wi-Fiへの追記事項
追記前
「電気通信回線に接続するものは技術基準適合認定も要する。」
追記後
「電気通信回線に接続するものは電気通信事業法令の技術基準適合認定も要する。」
理由
電波法の項目に、他の法律事項を記載するにあたって、法律名を記載しないのは不親切である。

用語集

Association
Re-association
disassociation
distribution
integration
TPC transmit power control
DF(dynamic frequency selection

はいスループットモード
ヂュアルCTSプロテクション
レガシー、ミックス、グリーンフィールド　モード

PSMP power save multi poll
フレームアグリゲーション

OFDM orthogonal frequency division multiplexing

畳み込み符号化
　バンクチャード処理
　ビタビ復号
　インターリーブ

課題

屋内と屋外のノイズの違い

##測定ソフト

omnipeak
https://www.dit.co.jp/products/savvius/omnipeek/
2018年8月末を持ちまして販売終

Airmagnet
https://enterprise-jp.netscout.com/products/airmagnet-survey

finpad
http://musenlan.biz/technology/finpad.html

無線LAN構築支援ツール「iBwave Wi-Fi」　
https://www.toyo.co.jp/ict/products/detail/iBwave-Wi-Fi.html

スペクトルアナライザ
MetaGeek社　Wi-Spy USBスぺクトラムアナライザ
https://www.bitrieve.co.jp/products/lan_analyzer/2123

Wi-Fiアナライザ/スペクトルアナライザ「MTTplus900」　
https://www.toyo.co.jp/ict/products/detail/MTTplus900.html

ハンディ型Wi-Fiモニタ/スペクトラム解析ツール「WX150」　
https://www.toyo.co.jp/ict/products/detail/wx150.html

wireshark

データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、アプリケーション層の通信を監視するにはWiresharkが便利である。

通信途絶対応

###Wiresharkで対応できないこと
1 通信デバイスをOSが認識しない。

1.1 　デバイスへの利用権限がない利用者でWireshark、通信ソフトを起動している可能性がある。
1.2 対応
1.2.1　他の利用権限で接続しなおしてみる。
1.2.2　管理者権限で設定を確認する。

2 Wiresharkが起動しない。
2.1 利用権限がない利用者でwiresharkを起動しようとしている。

Wiresharkで調査すること

参考文献

RFC検索
https://www.rfc-editor.org/search/rfc_search.php

情報処理技術者試験　ネットワークスペシャリストに合格　
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/407857392ca5c5677ee4

Wireshark

Wireshark 導入、記録、分析
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/d1d452d5f3eadd420d6e

MacintoshにWiresharkを導入する7つの壁
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/69eb2d357a125f5368e1

Wi-Fiのすべて

802.11b
DSSS方式
CCK(Complementary Code Keying:相補型符号変調）
802.11a
OFDM orthogonal Frequency Division multiplexing 直交周波数分割多重
1998電波法
Wi-Fi Alliance
対抗規格 ETSI HiperLan type2, MMAC AWA(advanced wireless access)は大きく、発熱
　　　　HomeRF WG
スマートフォン　トラフィックオフロード

802.11ad 直進性

802.11ah IoT
LPWA: low power wide area, Sigfox, Lora

無線LANパラメータ、変調方式
CSMA/CA

隠れ端末問題：RTS/CTS

認証・暗号化方式　WEP, WPA2-Persona, WPA2-Enterprise

製造業向け
GOBeam8000
クボタ　RaFLOW,

セキュリティ
　SSIDの隠蔽
　MACアドレス認証
　WEP
802.1x 動的WEP
WPA
802.11i
　Web認証
Hotspot2.0/Passpoint
802.112w

PHY/mac総合評価ツール

ネットワークトラブル完全ガイド

仮想mACアドレス
ループ
NAT設定
httpリダイレクト

VPN

想定していないトラフィック

SDN: Software Defined Network

絶対わかる!トラブル事例で学ぶネットワークの基礎 LAN/無線LAN編

IP
確認方法
ルータ
iPv4, v6
MACアドレス

手順違い、手順間違いでネットワーク、IPの設定が間違い
DHCPの設定間違い
IPアドレスの重複
プリンタがつながらない　L3スイッチ
イーサフレームの形式
　OS/2にイーサネットフレームに関する設定変更

ブロードキャスト
サブネットマスク

無線LAN
　電波反射
　アクセスポイントが切り替わらない　移動しても　設定
　作業台が電波に影響
　コードレスフォンの影響

自動チャネル・出力調整機能
　バンドステアリング・エアタイムフェアネス

inSSIDer
NetStumbler
Wi-Fi Analyzer

802.11axの概要

今すぐ使えるかんたんぜったいデキます! Wi-Fi 無線LAN 超入門
オンサイト

説明歌ケーブルが不要自宅と外出先暗号対応パスワードなど
ルーターにスマフォタブレットプリンタゲーム機カメラモバイルルータ

文書履歴

ver. 0.01 初稿 2019年1月1日午前
ver. 0.02 wireshark,参考文献追記　2019年1月1日午後
ver. 0.03 RFC追記 20190103
ver. 0.04 物理層追記 20190106

p.s.
一時的に終わる可能性のある技術を大きく取り上げない。
目安は１０年以上。

記憶媒体

紙テープ
紙カード
磁気ドラム
open reel磁気テープ
８インチFD:1S, 2D
カセットテープ
5.25インチFD: 2DD
3.25インチFD：2DD, 2HD
HDD
MD
DAT
USBメモリ
SDカード：
mini SDカード：今ここ

通信サービス

アナログ回線モデム: 300bps, 1200bps, 9600bps
ISDN: ADSL, 光通信の高速化、低価格化で終わった。
ADSL:光通信の高速化、低価格化で終わるかも。

ポケベル：PHS、携帯電話（ガラケー）の端末の低価格販売、料金の低価格化で終わった。
PHS:携帯電話（ガラケー）の端末の低価格販売、料金の低価格化で終わった。
携帯電話（ガラケー）:スマフォの低価格販売、料金の低価格化で終わる。

赤外線無線：bluetoothの普及で低減
bluetooth: Wi-Fiの普及で低減
Wi-Fi: 802:11b, a, g, n,...

文書履歴(document history)

ver. 0.01 初稿
ver. 0.02 追記
ver. 0.03 表題統一・参考文献追記　20190312
ver. 0.04 表現訂正 20210319

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