次世代オフィスのキーテクノロジー「IEEE 802.11n」

ドラフト段階でも実用期――IEEE 802.11nの最新動向

理論上最大600Mbpsを実現する次世代無線LANの本命「802.11n」は、ドラフト段階から業界団体の認定プログラムがスタート、本格的な普及に向けて動き出している。その動向や対応製品を見ていく。

公開 2008年07月17日 08時00分

更新 2012年09月04日 18時50分

[池田冬彦]

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最大理論速度は600Mbps

　現行のIEEE 802.11a/g（以下、802.11a/g）よりもはるかに高速な次世代無線LAN規格、IEEE 802.11n（以下、802.11n）が、いよいよエンタープライズ市場に向けて動き出そうとしている。2007年からは無線LANの業界団体であるWi-Fiアライアンスによる製品の認証作業も順調に進んでおり、本格的な実用段階に入った。

　802.11nの最大のメリットは、広帯域通信が可能なこと。現行製品では300Mbps（物理層のリンクアップ速度）。具体的な最大速度はアンテナの数と運用方法、ストリーム数、実装される技術によって異なるが、ストリーム数が2本かつ1チャンネル当たりの帯域が20MHzの場合、リンクアップ速度は130Mbpsまたは144.2Mbps。40MHzの場合は300Mbpsとなる。さらに、製品化は先の話となりそうだが、既に4本のストリームでは、20MHzで260Mbpsまたは288.9Mbps、40MHzでは600Mbpsと、ギガビットイーサネットに迫る速度も達成している。

802.11nの仕様上の理論速度（周波数帯域別）
ストリーム数	20MHz：ガードインターバル800ns	20MHz：ガードインターバル400ns	40MHz：ガードインターバル400ns
1	65Mbps	72.2Mbps	150Mbps
2	130Mbps	144.2Mbps	300Mbps
3	195Mbps	216.7Mbps	450Mbps
4	260Mbps	288.9Mbps	600Mbps

※ns＝ナノ秒。ガードインターバルは、MIMOの変調方式OFDM（直交波周波数分割多重）において個別のデータを区別するために設けられるもの

　なお、802.11nのセキュリティについては、最も安全性の高いWPA2（Wi-Fi Protected Access 2）の実装を必須としている。また、IEEE 802.1X認証をはじめ、従来通りワイヤレスファイアウォールや検疫システムと組み合わせて利用できる。

ワイヤレスの「不安定さ」を解消

　802.11nのキーテクノロジーとなるのは「MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）」という技術だ。MIMOは、クライアント、アクセスポイント（AP）間で複数のアンテナを使ってデータを異なる信号系列で多重伝送する。また、単に高速になるだけでなく、複数の伝送路を使ってデータを送るため、室内の障害物や構造などの影響を受けにくく、遠距離でも安定していることがMIMOの一番のメリットだ。

　802.11a/gでは「マルチパスフェージング」（反射波の遅延、障害物による伝送路変動）が速度低下、通信不安定化の大きな要因となっていた。例えば、細長いレイアウトやL字型など見通しの悪い構造のフロアでは壁に反射する電波が多く発生し、全体のスループットが下がってしまう。また、こうした問題に加え、APの前を人が通り過ぎるだけで途端に電波が弱くなる、といった問題も抱えている。

　しかしMIMOでは、逆に室内の反射波を積極的に利用して通信を行う仕組みのため、オフィス構造や環境にかかわらずより遠くまで安定して無線LANを利用できる。また耐フェージング性能も高く、従来のように「密」にAPを設置する必要はない。より少ないAPで効率的にワイヤレス環境を運用できるのが大きなポイントだ。また、802.11nは混信の少ない5GHz帯も併用でき、より安定した通信状態を保てる。

MIMOによる多重通信のイメージ（2×2の場合）

シングルストリームを前提とする802.11a/gの場合は、遅延波の発生が通信の妨げとなる。MIMOは複数のストリームを合成することを前提としており、遅延波も有効に利用する

　なお、複数のストリームを使った通信では、ストリーム数に対応した数のアンテナが必要だ。例えば2ストリームの場合は、クライアント／APの双方が最低2本のアンテナを持つ必要がある（これを「2×2」という）。ただし、AP側に3本のアンテナを持つ製品もある。この場合は、クライアントは2本、APは3本という形で、2ストリームにて通信する（これを「2×3」という）。2×2よりも2×3の方が安定性は高い。

802.11nはオフィスの“線”の束縛を解放する

　802.11a/gのワイヤレスネットワークでは、実効速度は条件が良くてせいぜい20Mbps前後。条件が悪いと10Mbps台の帯域にしかならない。これを複数のユーザーでシェアすると、さらに実効速度は下がる。イーサネットとの速度差は大きく、限られた帯域をうまく使って運用しないと、途端に帯域不足に陥る。

　このようにハンドリングが難しいのが従来の無線LANの泣きどころだ。オフィスなどでその潜在能力を生かすにはしっかりとサイトサーベイ（※注）を行い、数多くのAPを配置する必要がある。しかも、セキュリティ要件にも対応しなければならない。こうなると、機材や調査費用、運用管理に掛かる費用など、かなりの投資が必要だ。“ワイヤレスである”メリットが相応に得られなければ「有線LANで十分」という判断にもなりかねない。

※注　外来波を含む電波状況のチェックなどAPの位置や台数を決定するための、無線LAN導入環境の事前調査

　だが、802.11nであれば帯域が広く、安定した運用が可能なので、従来のように「利便性を取るか、それとも帯域を取るか」と悩むケースは圧倒的に少なくなる。少なくとも300Mbpsの帯域があれば、サーバへのアクセスやイントラネットでの情報共有、インターネットアクセス、といった業務に必要なサービスはほとんどまかなえる。つまり、一般的なオフィスなら、スパゲティのようなLANケーブルと「島ハブ」が不要になるわけだ。これは、運用管理面でも大きなメリットになる。

「島」をワイヤレス化すれば、床下のLAN配線などが一切不要となり、オフィスレイアウト、さらには各ユーザーが仕事をする場所を自由に決められる。運用面では、厄介な番線管理やハブの管理などの苦労から解放される

　同時に「ワイヤレスであること」の恩恵をフルに生かせるのも魅力だ。ノートPCを持ち歩き、自席、ミーティングスペース、別の部署と動き回る社員にとっては、利用できる「ハブ」を探す手間が省け、場所に依存せずスマートに仕事が進められる。そもそも自席を定めないフリーアドレスのような、一歩進んだワークスタイルも現実的なものとなる。また、これまでQoS（サービス品質）のチューニングが難しかったVoIP（Voice over IP）サービスも有効な用途として考えられる。

主要ベンダーから製品出そろう

　802.11nの規格策定については、WWiSEとTGn Sync（標準化をめぐり2つの陣営が対立、仕様案を競い合った）によるグループ間の対立や詳細な仕様を巡る見解の相違などが原因で、標準化のスケジュールは予定より遅れており、現時点では2009年内にドラフトバージョン4で最終仕様となる見込みだ。Wi-Fiアライアンスによれば、IEEEによる標準化は早くても2009年7月になる予定だという。

802.11nの標準化スケジュール（2008年7月3日現在、Wi-Fiアライアンスのプレスブリーフィングより）《クリックで拡大》

　しかし、チップベンダーである米アセロス・コミュニケーションズや米エアゴーネットワークス（現米クアルコム）は標準化を待たず、2004年の「ドラフト（草案）バージョン1」の仕様に基づくワイヤレスチップを量産出荷し、このチップを搭載したコンシューマ向けの無線LANルータが半ばフライング気味に販売されて以来、802.11n製品はドラフト仕様をベースとした製品化が進んでいる。

　現在の仕様は「ドラフトバージョン2.0」であるが、使用帯域や相互接続性など技術的な課題はほぼ解決しており、完成度は高い。Wi-Fiアライアンスは対応製品の相互運用性を検証・認定する「ドラフト 2.0認証プログラム」を2007年6月より開始した。なお、日本では電波法の問題により帯域幅が40MHzの製品は利用できなかったが、2007年6月に電波法が改正され、2ストリームで300Mbpsのリンクアップ速度に対応するワイヤレスルータ製品が既に登場している。

　一方、エンタープライズ向けの802.11nソリューションも本格化している。業界大手のシスコシステムズでは、2007年10月にドラフト 2.0認証プログラム取得済みのAP「Cisco Aironet 1250」をリリース。2008年5月には、北陸先端科学技術大学院大学（石川県能美市）にこのAPを159台設置、11nを採用した無線LAN環境として世界最大規模のインフラ構築を行っている。

シスコの「Aironet 1250」。内部に2.4GHzおよび5GHz帯用の2つの周波数モジュールを搭載

　また、無線LAN機器ベンダーのメルー・ネットワークスは2007年に「AP300」シリーズを発表し、2008年2月から国内での出荷を開始。同様にアルバネットワークスも2007年から「AP-120 802.11n MIMOアクセス・ポイント・ファミリー」の出荷を開始している。

3×3 MIMOを採用したメルー・ネットワークスの「AP300」

マルチコアプロセッサを搭載するアルバネットワークスの802.11n対応無線コントローラー「MMC-3000」シリーズ

　さらに、Wi-Fiアライアンスでは、QoSや電源管理機能を含む「Wi-Fi Certified for Voice-Personal」という音声通信に対する新たな認証プログラムを2008年より開始し、小型携帯デバイスを含めた新たなWi-Fi音声通信に関する業界標準を策定した。2008年7月の段階では、170以上の製品が認証を取得しているという。今後の需要拡大が期待される分野をいち早く認証に取り入れる動きは、大変興味深い。

　このように、既に802.11nは実用段階に突入し、音声通信を含めた相互接続性も保証されている。また、今後の標準化については、基本的にシステムソフトウェアレベルでのアップグレードで対応できる見込みだ。製品が出そろった2008年からは、802.11b/gから802.11nへのシフト、オフィスでのインフラ再構築の動きもいよいよ加速しそうだ。

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