無線（Wi-Fi）— 電波で飛ばす道

有線のCSMA/CDは「ぶつかったのを検知して」やり直します。無線はそもそも衝突を検知できないので、避けるしかありません。

1. 送信したい端末は、まず電波が空いているか聴く（キャリアセンス※1）
2. 空いていても即送らず、乱数で決めた短い時間だけ待つ（バックオフ※2）。皆が同時に飛び出すのを防ぐため
3. 待つ間ずっと空いていれば送信する。埋まっていたら待ち時間を延ばして再挑戦する
4. 受け手（AP）は正しく受け取れたらACK※3 を返す。送信側はACKが返って初めて「届いた」と確信できる
5. 一定時間ACKが来なければ衝突・消失とみなし、バックオフをやり直して再送する

なぜ「検知」でなく「回避」なのか。無線機は送信と受信を同時にこなしにくく、自分が送信している最中は、自分の強い電波で他局の弱い信号がかき消されて聞こえない。だからぶつかった瞬間を観測できず、ACKの有無で事後に推測するしかないのです。

登場人物メモ（※の説明）:

• ※1 キャリアセンス — 送る前に媒体（電波）が使われていないか聴くこと。「空いてから話す」の基本作法
• ※2 バックオフ — 空いていても乱数分だけ待つ仕組み。複数端末の再挑戦が重なって再衝突するのを散らす
• ※3 ACK — 受信確認の短い返信。届いた証拠。無線では正常系でも毎回ACKが返る（この往復が後述のオーバーヘッドになる）

⚠️ イレギュラー（キャリアセンスが効かない盲点）:

• 隠れ端末問題 — 互いの電波は届かないが同じAPには届く2端末は、相手の送信を聴けず両方が「空き」と誤判断して同時送信し衝突する。緩和策がRTS／CTS（送信要求と送信許可）で、APが返すCTSが圏内の全端末に届き「今から誰かが使う」という予約を周知する
• さらし端末問題 — 逆に、聴こえるが実は干渉しない相手にまで遠慮して、送れるのに送らず無駄に待つこともある

無線の速度上限は、まずどれだけ広い帯域幅を占有できるかで決まります。そしてどこの周波数帯を使うかで、届き方が根本的に変わります。

• チャネルと帯域幅 — チャネルは帯域を区切ったレーン。20MHz幅を40／80／160MHzへ束ねるほど一度に運べる量が増えるが、広げるほど空いている連続帯域が見つかりにくく、干渉相手も増える
• 2.4GHz帯 — 波長が長く回折して壁を回り込み、遠くまで届く。ただし対応機器が多く電子レンジやBluetoothとも干渉して混雑レーン。重ならない独立チャネルが実質3本ほどしかない
• 5GHz帯 — 帯域が広く高速。チャネル数も多い。直進性が強く距離や障害物で弱まりやすい。気象レーダー保護のため一部チャネルはDFS※1（レーダー検知で退避）が要る
• 6GHz帯（Wi-Fi 6E／7） — さらに広大な連続帯域を新規に使える。混雑が少なく高速だが、飛距離は最も短く壁に弱い

登場人物メモ（※の説明）:

• ※1 DFS — 動的周波数選択。5GHzの一部で気象・軍事レーダーを検知したらそのチャネルを即座に明け渡す義務。電波は公共の資源であり、無線LANは免許不要だが譲り合いのルール付きで間借りしている

⚠️ イレギュラー（帯域幅は諸刃）:

• 広帯域が裏目に出る — 混雑地では160MHzに広げるほど干渉に当たりやすく、狭めた方が実効速度が上がることがある
• 電波法の制約 — 使える周波数・最大送信出力・屋外利用の可否は国ごとに法で定められ、勝手には超えられない。速度の上限は物理だけでなく制度でも引かれている

無線の限界は、突き詰めると「空間という1つの媒体を皆で分け合う」ことと「電波が物理法則に従う」ことに行き着きます。

• 公称値と実効速度の断層 — 最大9.6Gbpsのような公称値は理想条件の上限。現実にはCSMA/CAの順番待ち、ACKや管理フレームのオーバーヘッド、距離減衰による低速変調への切替、他ネットワークとの干渉が重なり、実効はしばしば公称の半分以下に落ちる
• 台数が増えるほど1台は遅くなる — 帯域は皆で共有するので、接続端末が増えるほど順番待ちが延び、1台あたりの取り分は減る。有線の専用線とは根本的に事情が違う
• 距離減衰は避けられない — 電波は距離の二乗で急速に弱まり、壁や人体で吸収される。出力は電波法で上限が定められ、力ずくでは押し切れない
• 干渉は自分で制御できない — 近隣のWi-Fiや電子レンジは他人の設備。混雑帯ではチャネル選択も譲り合いになり、単独では最適化しきれない
• セキュリティは別問題として残る — 電波は空間に漏れるため、暗号化（WPA2／WPA3）を切れば盗聴・なりすましの余地が生まれる。速度の話とは独立に必須

まとめ——無線は、衝突を見られないから避ける（CSMA・バックオフ・ACK・RTS／CTS）／波に緻密に乗せる（変調とOFDM）／帯域と空間を使い切る（チャネル・MIMO・ビームフォーミング）という何段もの工夫で速度を絞り出しています。しかしその全ては、共有媒体・距離減衰・干渉・電波法という物理と制度の限界の内側での戦いです。有線のような専用線の安定と引き換えに、手軽さと引き回しの自由を得ている——ここまで見えれば、モバイル回線も衛星通信も、同じ「電波を分け合う」問題の別の解き方として読めるようになります。