「IEEE 802.11ax」が“期待外れのIEEE 802.11ac”とは違うこれだけの理由

「IEEE 802.11ax」と「IEEE 802.11ac」を比べた場合、新しい規格である前者のメリットは大きい。製品認証プログラム「Wi-Fi 6」と共に知られるこの新しい規格には、どのような新機能を期待できるのだろうか。

公開 2019年08月05日 05時02分

著者

Lee Badman

[TechTarget]

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　無線LAN規格の標準化に関する動向をまとめれば数百ページが必要になり、細かな技術的な情報であふれかえることになる。無線LANの標準化の動向を知る上で重要なのは、この新規格が前の規格とどのように異なるのかという点だ。本稿ではその点を簡潔にまとめる。

　最新の無線LAN規格「IEEE 802.11ax」（業界団体Wi-Fi Allianceによる製品認証プログラムの名称では「Wi-Fi 6」）が話題になっている。前世代の規格「IEEE 802.11ac」と比べてどのような違いがあるのか、気になっている人は少なくないだろう。

　IEEE 802.11acを利用することで進化が促進すると見なされている分野において、IEEE 802.11axを利用すればさらに大きな進化がもたらされると期待されている。技術面で、IEEE 802.11axとIEEE 802.11acの間には大きく異なる点が幾つかある。

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利用する周波数帯の違い

　IEEE 802.11axとIEEE 802.11acの比較に当たって、まずは利用する周波数帯から見てみよう。IEEE 802.11acに準拠した無線LANアクセスポイント（AP）を購入した際、それが5GHz帯と2.4GHz帯の両方の周波数帯を利用できるデュアルバンドのAPだったとしよう。そのAPは、2.4GHz帯ではIEEE 802.11acよりも前の規格である「IEEE 802.11n」の仕様によって接続することになる。IEEE 802.11acは、5GHz専用の規格であるためだ。

　IEEE 802.11acとは異なり、IEEE 802.11axは両方の周波数帯（周波数の範囲）を利用できる仕様となっている。複数のアンテナを使用してデータ伝送するMIMO（Multi Input, Multi Output）の技術で利用できる空間ストリーム（通信経路）数は、IEEE 802.11acの場合は最大8つだ。だが市場に出回っているIEEE 802.11ac準拠APは、空間ストリーム数が4つにとどまっている。ここで重要なのは、こうしたハードウェアの制限によって、IEEE 802.11acは理論的な最大のデータ伝送速度である6.9Gbpsを実現するには至っていないことだ。

　IEEE 802.11axの場合、8つの空間ストリームを利用できるAPが既に市場に登場している。データ伝送速度が高速になりやすい理想的な状況下で使用すれば、9.6Gbpsという理論的な最大値を実現できる地点までハードウェアのレベルが達しているのだ。

IEEE 802.11axが“期待外れ”にならない理由

　何がIEEE 802.11axのパフォーマンス向上を可能にしているのか。その核心に迫ってみよう。

　IEEE 802.11axとIEEE 802.11acの仕様を比較すると、「4倍」という乗数がかなり頻繁に登場する。例えばIEEE 802.11axは、最大のデータ伝送速度が実現する環境において、データと電波の変調方式として1024QAM（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）を使用する。これに対して、IEEE 802.11acは256QAM方式を使用する。

　つまりIEEE 802.11axのシンボル（電波に信号を載せられる最小の単位）は、IEEE 802.11acの4倍になる。一定の時間間隔で伝送できるデータ量は、それだけ多くなる。IEEE 802.11axはデータを伝送するための複数の搬送波（サブキャリア）の幅を、IEEE 802.11acの約4分の1に減らして緻密化。その分データ伝送に利用できる帯域幅（データ伝送に使う周波数の幅）を広げている。

　IEEE 802.11axの主な進化点は、以下の通りだ。

「OFDMA」（直交周波数分割多元接続）の採用。単一のチャネル（データの送受信に用いる周波数帯）を使った複数ユーザーの接続を可能にする。
デバイス間のデータ伝送の間隔を調整することで、バッテリーの消費を抑制する節電機能。IoT（モノのインターネット）デバイスでの利用を目的とする。
下り（APからユーザー端末へのデータ送信）と上り（ユーザー端末からAPへのデータ送信）の双方に「マルチユーザーMIMO」（MU-MIMO）を適用。
無線LANのネットワーク識別子の一つであるBSS（Basic Service Set）へのカラーコードの付与（カラーリング）。同一チャネル内における電波干渉が発生しにくくなる。

　無線LANは同一のチャネルにおいて隣接するセル（APから電波が届く範囲）からの電波干渉に対処する効果的な方法がないため、パフォーマンスが低下する懸念があった。IEEE 802.11axでは、BSSをカラーリングすることで、同一チャネルにおける隣のセルからの電波干渉を回避する仕組みを導入した。こうした強化点は大きな魅力になるだろう。

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