電波は目に見えないこともあり、「無線LANといえばトラブルが付きもの」というイメージを持っている人は少なくないだろう。筆者も、「理由は分からないが通信が途切れる」「会社で使っているノートパソコンは、自分の席なら問題なく通信できるのに、会議室に移動すると極端に遅くなる」といった話をよく耳にする。

 そういったトラブルの中で筆者が最近気になっているのは、「スマートフォン(スマホ)の画面上にWi-Fiマークが表示されているのに通信できない」「スマホを持って少し移動したら無線LANで通信できなくなった。だが4GやLTEに切り替わらない」といったものだ。つまり、接続しているのに通信できないトラブルである。何とも解せず、イライラしてしまうようなトラブルだが、実はよく起こる。原因は複数考えられるが、今回は「スマホの電波強度」が原因のトラブルについて解説する。

スマホの電波が届かない

 例えば、1台のアクセスポイント(AP)に2台のスマホ(スマホA、スマホB)が接続している状況を考えよう。2台のスマホとAPの距離がほぼ同じならば、2台のスマホはAPから同じ強度の電波を受信することになる。APの電波強度が十分高ければ、2台とも問題なく通信できると思うだろう。

 ところが、そうとは限らない。スマホによって送信する電波の強度が異なるからだ。APの電波強度が十分高くても、電波強度が低いスマホでは通信できない可能性がある(図1)。スマホAは電波強度が高く、スマホBは電波強度が低い場合、スマホAの電波はAPに届くが、スマホBの通信はAPに届かずに通信できないことがあり得る。APに近い場所では電波強度が低くても電波が届くので電波強度の差は気にならないことが多いが、APから離れれば離れるほど、この差が顕著に表れてくる。このスマホBの状況が、接続しているのに通信できない状況である。APの電波は届いているので接続はしているが、スマホの電波は届かないので通信はできない。

図1●スマートフォンの電波強度が低いと通信できない
無線LANアクセスポイント(AP)の電波強度が十分高くても、スマートフォン(スマホ)の電波強度が低いと通信できない場合がある。APとスマホが離れれば離れるほど、スマホの電波強度の影響は顕著になる。
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異なる機種の電波強度を測定

 接続しているのに通信できないトラブルは、スマホによって発生する場合と発生しない場合がある。つまり図1のような状況だ。スマホAは通信できるが、スマホBは通信できない。このような状況が発生するということは、スマホの機種によって電波強度が異なるからだ。では、機種によってどの程度異なるのか。実験で確かめてみた。実験対象は5機種。OSがiOSのスマホが2台、Androidのスマホが3台である。

 実験では、電波暗箱内にスマホとAPを設置(図2)。スマホからAPへ継続的に電波を送信する。その電波の強度を、シグナルアナライザーで測定した。シグナルアナライザーとは信号を可視化する装置のこと。電波強度も測定できる。シグナルアナライザーは、図2の左側にあるアンテナに接続されている。

図2●電波強度試験の様子
電波暗箱内にスマホとAPを設置。スマホからAPへ送信される電波の強度をシグナルアナライザーで測定した。実験対象のスマホは5機種。
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 電波暗箱の内部は電波吸収材が敷き詰められているので、スマホをそのまま置くと背面からの電波が吸収されてしまう。このため、スマホは発泡スチロール製の台の上に置いた。さらに、どの機種もシグナルアナライザーにつながるアンテナとの距離が一定になるようにスマホを設置した。また、スマホの機種によって内蔵アンテナの位置が異なるため、シグナルアナライザーでの受信電波が最も強くなる角度で測定した。

 実験では、「Wave Client」というアプリを利用して通信を発生させ、スマホから電波を送信させた(図3)。このアプリは、米キーサイト・テクノロジーの「IxVeriWave」から制御できる。例えば、指定したサイズのパケットをスマホから継続的に送信させられる。

図3●電波強度試験のネットワーク構成
スマホからの電波送信には、「Wave Client」というアプリを利用した。このアプリは、無線LAN用テストツール「IxVeriWave」から制御できる。スマホが送信する電波の強度はシグナルアナライザーで測定する。
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 今回の実験に用いた機器は、すべて「Wi-Fi機器」である。最近では、Wi-Fi機器という言葉は無線LAN機器と同じ意味で使われることが多い。だが本来のWi-Fi機器とは「無線LAN機器のうち、Wi-Fi Allianceが策定した相互接続試験をパスしたもの」である。

 現在、主要な無線LAN機器の多くはWi-Fi Allianceの認証を取得している。今回実験に使用したスマホも、本来の意味でのWi-Fi機器である。機種による電波強度の差を調べるのが今回の実験の目的だが、相互接続試験をパスした機器なら、大きな差はないと思うだろう。ところが、結果は意外だった。

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