Wi-Fi®およびセルラーネットワークアーキテクチャの基本を理解する
ワイヤレス技術は、イーサネットやその他の有線接続に代わり、消費者および企業デバイスがインターネットやクラウドなどのリソースに接続する最も一般的な手段となっています。この傾向を踏まえ、Wi-Fi®およびセルラーネットワークアーキテクチャの基本を理解することが重要です。
Wi-Fi®
オフィスでも工場の製造現場でも、エンタープライズ向けWi-Fi®ローカルエリアネットワーク（WLAN）は、通常以下のハードウェアコンポーネントで構成されます：
- 無線アクセスポイント（AP）：名前の通り、スマートフォン、ノートパソコン、IoTデバイスなどがネットワークおよびその先に接続するためのゲートウェイを提供します。APが対応する周波数帯が多いほど、混雑した環境でも安定かつ高性能な接続が可能になります。
- ネットワークインターフェースカード（NIC）：デバイスに内蔵されており、APとの通信を可能にします。最新のWi-Fi®規格（Wi-Fi® 6または7）に対応しているNICであれば、より良好なパフォーマンスが期待できます。
- アンテナ：NICとAPの通信を支える重要な役割を担っており、通信の品質と信頼性に大きな影響を与えます。多くのAP、ルーター、デバイスには内蔵アンテナがありますが、外付けアンテナを追加することで通信距離と性能をさらに高めることができます。指向性アンテナは特定方向に信号を集中させ、無指向性アンテナは広範囲をカバーします。たとえば、Wi-Fi®は6GHz帯を使用してスループットを最大化するため、監視カメラのバックホールなど高帯域幅が求められる用途には、6GHz対応アンテナの選定が重要です（詳細は「産業用途におけるWi-Fi®アンテナの選び方ガイド」をご参照ください）。
- ルーター：接続されたデバイスにIPアドレスを割り当て、トラフィックを管理し、ファイアウォールや暗号化などのセキュリティ機能を備えています。多くのルーターはAPも内蔵しています。
- スイッチ：大規模ネットワークでは、複数の有線・無線デバイスを接続し、そのトラフィックを管理するために使用されます。たとえば、スイッチはデスクトップPCやプリンタをイーサネットで接続しつつ、ノートPCにWi-Fi®アクセスを提供できます。
ケーブルとコネクタ：APとスイッチの接続など、Wi-Fi®ネットワークにおける重要なハードウェアです（詳細は「Cat5とCat6のRJ45コネクタの違いとは？」をご覧ください）。
セルラー通信
企業は通常、自社のWi-Fiネットワークを所有・運用しています。近年では、同様のアプローチをセルラー通信にも応用し、プライベート4G/5Gネットワークを構築するケースが増えています。これらのネットワークは大きく以下の2つの構成要素に分けられます：
- 無線アクセスネットワーク（RAN）：基地局（セルサイト）で構成されます。5G規格では、4Gよりも広範な周波数帯（たとえばギガビット級の速度を提供するミリ波帯など）に対応しており、これらはより狭い範囲しかカバーしないため、アンテナ選定時に使用帯域を考慮することが重要です（詳細は「4G vs LTE vs 5G：モバイル技術の進化」と「マルチバンドセルラーアンテナによるカバレッジ拡張」をご参照ください）。
- コアネットワーク：パケットゲートウェイなどのノードで構成され、RANとインターネット、他のモバイルネットワークとを接続します。Wi-Fiネットワークにおけるスイッチやルーターに相当します。
プライベートセルラーネットワークの構築方法
プライベートセルラーネットワークには、以下の3つの実装オプションがあります：
- 自社でRANおよびコアネットワークを構築・運用する方式
→ 例：多くの電力・ガス会社が、自社用CDMA、GPRS、LTEネットワークを運用し、自動検針（AMR）などの用途に活用。 - モバイルキャリアの公衆ネットワークを仮想的に分割し、専用スライスを借りる方式
→ 他ユーザーと通信が混在せず、ネットワーク構築・運用の手間を省きつつ、高い自律性を確保。 - ハイブリッド方式
→ 拠点内では自社ネットワークを使用し、拠点外ではキャリアのプライベートスライスを利用。例：物流企業が自社倉庫と港では自社ネットワークを使用し、トラックやコンテナが移動中は公衆ネットワークスライスへ切り替え。
4Gまたは5Gの選択
どの方式を採用する場合でも、4Gと5Gのどちらを使用するかが重要な検討事項です。判断基準は、デバイスコスト、通信速度、レイテンシ、技術ロードマップなどのアプリケーション要件に依存します（詳細は「LTE 450による長距離ミッションクリティカル通信」もご参照ください）。