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無線LAN規格「802.11ac Wave 2」編──MU-MIMOとビームフォーミングを理解する

大原雄介の「最新ネットワークキーワード」【第5回】

無線LAN規格「802.11ac Wave 2」編──MU-MIMOとビームフォーミングを理解する（1/2 ページ）

この連載は「いきなりIT部門に転属したら用語が全然分からん！」という担当者を救済するネットワーク入門企画だ。今回はWave 1とWave 2の比較からWave 2で注目したい新機能の“メリット”を解説する。

公開 2016年10月07日 09時01分

著者

大原雄介

[著]

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　実を言うと「IEEE 802.11ac」という規格は2種類ある。正確に言えば、IEEE 802.11acそのものは1つ（2013年に標準化が完了したIEEE 802.11ac-2013）だが、このインプリメント（実装要件）が2種類存在する。

　ここで絡んでくるのが、無線LANの普及や相互接続性のテストなどを手掛ける業界標準団体「Wi-Fi Alliance」だ。Wi-Fi AllianceはIEEE 802.11acに関しても、認証プログラムの「Wi-Fi CERTIFIED ac」を実施している。「IEEE 802.11ac準拠」をうたう製品は、この規格の標準化が完了する前から存在しており、こうした製品は同規格の正式版で定めている「全てのスペック」を満たしているわけではなかった。そこでWi-Fi AllianceはWi-Fi CERTIFIED acについて、「802.11ac Wave 1」と「802.11ac Wave 2」という2段階の認証をとることにした。

　Wave 1はIEEE 802.11acのスペックの一部を満たしたもの、Wave 2がフルスペックという扱いになる。このあたりの話は「第2世代ギガビット無線LAN、登場前に準備しておくべきこと」でも説明している通りだ。

　そもそもIEEE 802.11acはどんな内容で、そしてWave 1とWave 2でどんな違いがあるかを確認してみよう。

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　802.11acのWave 1とWave 2の仕様を並べてその違いをチェックしてみよう。

仕様項目	802.11ac Wave1	802.11ac Wave2
利用周波数帯	5GHz	5GHz
チャネルボンディング	最大4チャネル（80MHz）	最大8チャネル（160MHz）
帯域幅	20MHz、40MHz、80MHz	20MHz、40MHz、80MHz、80MHz＋80MHz、160MHz
変調方式	BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM	BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM
空間ストリーム数	1～3対	4～8対
最大転送速度	1.3Gbps	6.93Gbps
MU-MIMO	非対応	対応

利用周波数帯

　利用周波数帯は、Wave 1もWave2も5GHz帯で、W52（5150～5250MHz）、W53（5250～5350MHz）、W56（5470～5725MHz）の3種類が利用できる。5GHz帯では他にIEEE 802.11aとIEEE 802.11nで利用するJ52（5150～5250MHz）があるが、IEEE802.11acでは使わない。なお、日本においてJ52、W52、W53は屋外で使えないが、W56は屋外で利用できる。

　さて、J52もW5もW53もW56も、周波数帯を20MHzごとに区切った「チャネル」を構成する。このチャネルを1つ使うと帯域幅は20MHz分使えるが、これを複数同時に使うことで帯域幅を増やす方法がある。それが「チャネルボンディング」（Channel Bonding）と呼ぶ方式だ。IEEE 802.11nでは2チャネルを組み合わせて40MHzの帯域幅にできたが、Wave 1では4チャネル（80MHz）、Wave 2では8チャネル（160MHz）まで帯域幅を増やすことができる（周波数帯が空いていれば）。なお、80MHz＋80MHzという帯域幅の使い方は後述のMU-MIMOで出てくる。

変調方式

　変調方式（正確にはサブキャリアの変調方式）は、Wave 1もWave 2も、メインの変調方式はOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）で、IEEE 802.11nなどと変わらない。異なるのは、OFDMが利用するサブキャリア（搬送波）と呼ぶ信号の変調方式だ。IEEE 802.11nまでは、BPSK、QPSK、16QAM、64QAMまでの4種類を使っていた。効率が最も高いのが64QAM（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）で、64QAMは1度に6bit分のデータを表現できる。16QAMなら4bit、QPSKで2bit、BSPKでは1bitだった。これに対し、Wave 1とWave 2で追加した256QAMでは、8bitが表現可能で、それだけ通信速度を上げることが可能になった。

MU-MIMO

　MIMO（Multiple Input Multiple Output）は、複数の送受信アンテナを利用した同時通信で実効帯域幅を増やす技術だ。送信データを複数の信号（空間ストリーム）に分割して同時に伝送する。IEEE 802.11nでは最大で4空間ストリームのMIMOをサポートしていたが、Wave 1では最大3空間ストリーム、Wave 2では最大8空間ストリームのMIMOに対応している。

　ここまでは性能改善が主な目的になる。2014年から登場したWave 1対応の製品では、

チャネルボンディングとMIMO、256QAMの組み合わせで実現する最大1.3Gbps（理論値）までの転送速度
5GHz帯を使うことにより他の電波発生機器（2.4GHzを使う電子レンジなど）と干渉の可能性が減ること

を主な訴求項目としていた。

　Wave 2では単にMIMOが最大8空間ストリームまで可能なったとか、チャネルボンディングで帯域幅160MHzが可能になった以上の違いがある。それがMU-MIMOに代表される「ビームフォーミング」の技術だ。

次ページへビームフォーミング技術の仕組みを分かりやすく図解する

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大原雄介

無線LAN規格「802.11ac Wave 2」編──MU-MIMOとビームフォーミングを理解する（1/2 ページ）

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