アラカルト 今あるテクノロジー

高密度環境でのスループットを上げるIEEE802.11ax

文●今井 隆

アップルデバイスに搭載される、さまざまなテクノロジーを超ディープに解説!

読む前に覚えておきたい用語

無線LAN

無線LANとは、無線通信を物理層に用いてデータ通信を行うLANシステムのこと。ワイヤレスLANとも呼ばれる。IEEE802.11ワーキンググループによって規格策定が行われ、1999年に最初の規格であるIEEE802.11bがリリースされた。現時点での最新規格は、IEEE802.11ac Wave 2。Wi-Fi AllianceはIEEE802.11規格に沿って製造される製品間の相互接続性を認定する業界団体で、団体によって承認された機器にはWi-Fi(ワイファイ)認証が与えられる。

AirMac(AirPort)

アップル製品の無線LAN機能の名称。海外では「AirPort」の名称が与えられているが、国内ではすでに他社で商標登録されていたため、日本国内のみ「AirMac」の名称が使用されている。

MIMO

MIMOとは、送信機および受信機にて複数の無線アンテナを同時に使用することで通信品質を向上させるスマートアンテナ技術。複数アンテナの出力や位相を調整することで指向性を制御するビームフォーミング、信号を複数のアンテナから分割送信し受信合成する空間多重化、信号を時空間符号化するダイバーシティコーディングなどが用いられる。

 

 

無線LANの高速化と現実のジレンマ

1999年に登場した初代iBookに初めてAirMacが搭載されて以来、無線LANは急速にその普及が進み、今ではパソコンはもちろん、スマートフォンやタブレット、家電機器やゲーム機に至るまで、インターネット接続に欠かせない重要なインフラとなっている。その転送速度も当初のIEEE802・11bの11Mbpsから、現在普及しているIEEE802・11ac Wave 1ではその100倍を超える1300Mbpsへと向上し、有線LAN(ギガビットイーサネット)の理論値をも上回った。さらに、最新の同Wave 2では10Gビットイーサに迫る最大6933Mbpsの理論値が得られるという。

しかし、実際の無線LAN環境では理論値どおりの転送速度を得ることは難しいのが現実だ。近年では都市部を中心に公衆無線LAN(ホットスポット)の整備が進み、場所を問わずインターネットに接続できる環境が充実してきた。特にスマートフォンおよびタブレットユーザの急速な普及を受けて、携帯通信キャリアは3G/LTEに集中しがちなデータトラフィックを無線LANへとオフロードすべく、ホットスポットの充実を積極的に推進してきた経緯がある。

ただし、ホットスポットが充実すればするほどスポット同士の相互干渉が強まり、通信速度の低下や接続不良などの問題を引き起こす原因となっている。これに拍車をかけているのが、ユーザが利用するモバイルルータおよび、スマートフォンなどが提供するテザリング機能で、ただでさえ混雑状態にある無線LANの周波数帯域にダメ押しの一撃を加える要因の1つとなっている。

多数の無線LAN機器が存在する環境では、周波数リソースを複数の機器が自律分散して共有できるよう、CSMA/CA(搬送波感知多重アクセス/衝突回避)手順によってパケット衝突を回避するシステムが導入されている。これによって各通信機器単位で使える周波数リソースが減少し、かつパケット衝突を避けるためのプロセスに周波数リソースが割かれるなど、実際の機器でのスループットが大幅に低下するのが実情だ。特に駅やオフィス街、イベント会場など人が多く集まる場所でスループットの低下はより深刻な問題となっている。

この問題を解決し、無線LAN機器が集中する環境での実効スループットを向上することを目的に起ち上げられたのが、IEEE802・11委員会のタスクグループAX、すなわちIEEE802・11ax(以降11ax)だ。それまでの無線LAN規格のバージョンアップでは、主に理論上の転送速度を向上することに主眼を置いて規格策定が行われてきた。しかし、11axでは高密度環境での実効的な通信速度の向上と、その安定度の改善を目的としている点が従来とは大きく異なる。11ax規格は本原稿執筆時点でドラフト1.0がリリースされており、2019年度中には正式規格がリリースされる予定だ。

 

 

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IEEE.org

【URL】http://www.ieee.org




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