平均スループットは？

WiMAXとは何か──期待できる性能

性能を測る指標と性能に影響する諸要素について解説。現在のモバイルWiMAXの性能の測定値を紹介する。

公開 2008年08月21日 07時30分

更新 2012年09月04日 18時45分

著者

Paul DeBeasi

[TechTarget]

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　WiMAXについて解説する連載（第1回は「WiMAXとは何か――技術概要とアプリケーション」）の第2回目は、WiMAXの性能にスポットを当てる。

性能を測る指標

　まず「性能」とは何かを定義しなければならない。性能には多数の要素がある。ユーザーにとって最も分かりやすいのはメガビット毎秒（Mbps）で示される上り／下り速度だろう。下り速度はWeb閲覧の快適さを左右するため、従来はユーザーが最も気にする指標だった。しかしP2Pネットワーキングの台頭と、動画や画像といったユーザー作成コンテンツをアップロードする需要の高まりにより、上り速度の高速化も求められるようになっている。

性能に影響する要素

　次に、ピーク性能と平均性能の違いも知っておく必要がある。ピーク性能は、そのテクノロジーが理想的な環境で達成し得る最高の性能だ。ピーク性能は普段、大々的に宣伝されるが、ユーザーがそのような高いレベルの性能を体感することはまずない。実際のモバイルサービスでユーザーが体感するのは普通、平均性能だ。平均性能はカバー範囲全体の中で差が出ることもあり、次のような多数の要素に影響される。

チャンネル帯域幅

　ほとんどの携帯電話システムは、さまざまな帯域に対応した設計になっている。例えば10MHzのチャンネルは、5MHzのチャンネルの2倍の帯域幅を提供する。チャンネル帯域幅が増えるほど、そのチャンネル経由で毎秒伝送できるデータ量が増える。

バックホール容量

　多くの基地局（ベースステーション）は、受信した無線トラフィックをネットワークのコアに転送できるだけの伝送容量を持っていない。このため、個々のユーザーの性能レベルが制限される。

MIMO

　MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）ラジオシステムは、固有のデータストリームを別々の経路で伝送することによりマルチパス干渉（※）を利用する。例えば2×2のMIMO設定なら伝送アンテナ2本を使い、別々の2つの経路を利用できる。アンテナの数が多いほど、システムがチャンネル経由で毎秒伝送できるデータ量が増える。

※注　直接受信する電波と壁などにぶつかった反射波を受信することによる干渉。MIMOでは反射波を積極的に利用する。

伝送損失

　伝送損失は受信信号を低下させ、携帯端末とベースステーションの距離が遠くなるほど悪化する。雨、雪、霧といった天候によって大きくなることもある。

シャドーイング

　建物や樹木などの障害物で無線信号の経路が遮断されるとシャドーイング（電波の「影」ができる＝遮断された状態）が発生する。

ネットワークの負荷

　無線は共有媒体であるため、個々の基地局におけるユーザー当たりの性能は、ユーザー数が増えるほど低下する（携帯電話ネットワークは周波数再利用向上のためにセクタアンテナを活用している）。

移動速度

　携帯端末が高速で移動するほど、接続の維持が難しくなる。

WiMAXの性能

　ネットワーク運営者はさまざまなチャンネル帯域幅を使ってモバイル技術を導入している。帯域幅に中立の性能を示すため、通常はスループット（Mbps）をチャンネル帯域幅（MHz）で割った値を用いる。この値でサイクル当たりのビット毎秒（単位：b/s/Hz）が示される。

　図はWiMAXのピークと平均のセクタスループットを示したものだ。20MHzチャンネルを使った平均下り速度が約30Mbpsとなることに注目しよう（IEEE 802.11gの平均スループットに近い）。これは、下り用にセクタ当たり約30Mbpsの共有帯域幅が利用できるという意味だ。例えば、同じセクタを使ってネットワークに接続しているユーザーが20人いて、その半分が同時にデータをダウンロードしていたとすると、各ユーザーのダウンロードスループットは平均3Mbps程度となる。WiMAXはサービスの質を高める高度な仕組みを備え、ネットワーク運営者がユーザーごとの性能を公平に管理できる。

図　モバイルWiMAXのスループット（資料：Intel）

　いずれWiMAXネットワークが進化すれば、平均性能も向上するだろう。また、HSPA（high-speed packet access）、EV-DO（evolution-data optimized）、LTE（long-term evolution）といったほかの技術でも、WiMAXと競合する形で高速インターネット接続が提供されるだろう。

　次回はモバイルWiMAXのセキュリティに目を向ける。モバイルWiMAXはどの程度安全なのか。具体的には、この技術の認証機能、データプライバシー、データの完全性について解説する。

本稿筆者のポール・デビーシ氏は、Burton Groupの上級アナリストで、ネットワーキング業界で25年余りの経験を持つ。Burton Group入りする前は無線コンサルティング会社のClearChoice Advisorsを設立し、無線スイッチの革新企業Legra Systemsの製品マーケティング副社長、新興企業IPHighwayとONEX Communicationsの製品マーケティング担当副社長、Cascade Communicationsのフレームリレー製品ラインマネジャーを歴任した。ボストン大学でシステムエンジニアリングの理学士およびコーネル大学で電気工学の工学修士の学位を取得。

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