802.11ac」の最大転送速度は、8ストリーム時の理論値で6.9Gbpsとなっているが、国内で販売されているWi-Fiアクセスポイントは4ストリームまでの対応で最大2167Mbps、クライアント側はほぼ2ストリームまでで最大867Mbpsの転送速度となっているのが現状だ。802.11ax」が現在策定中だ。ホーム10ギガ/5ギガ」のユーザーに向けて、すでに提供されている。スマートフォンやPCなど、Wi-Fi子機向けの11ax対応チップについては、IntelやQualcomm、東芝が2018年度の出荷などを発表している。802.11ad」に対応する機器も、すでにネットギアジャパンから販売されている。802.11ax」におけるMU-MIMOの仕様や、OFDMAの採用などについて解説する。802.11ac」と基本的には変わらず、エクスプリシット・ビームフォーミングも引き続きサポートする。11acが最大4ユーザーまでの同時接続だったのに対し、11axでは同時接続が8ユーザーまでに拡張される。Multi-User」モードが追加されている。Access)」の搭載である。OFDMAはOFDMをベースにした拡張方式で、LTEの世代で最初に利用された手法である。端的に言えば、バンド内をさらに細分化して、別々のユーザーに割り当てる方式となる。802.11acまでで利用されてきたOFDMでは、最小で20MHzのバンドを丸ごと全部、ある一定期間の間だけ特定のクライアントに割り当てる方式だった。これに対し、OFDMAでは、このバンドの中をさらに細分化して、必要であれば異なるクライアントに割り当てることが可能となる。左がOFDM、右がOFDMAのイメージ。802.11axでは、サブキャリアの間隔が、11acにおける312.5KHzごとの4分の1となる78.125KHzごとに狭められているので、20MHz帯の場合には242のサブキャリアが利用できる。接続しているのが1クライアントのみであれば、この242のサブキャリアを独り占めできることになるが、OFDMAモードでは、これを106×2/52×4/26×8の3種類に分割し、それぞれ別のクライアントに割り当てることが可能なわけだ。4ユーザーで106+52+26+26といった組み合わせは、今のところ考慮されておらず、こうした場合には26×4+26×2+26+26、という組み合わせになる模様だ。Unit)」と呼ばれ、20MHzでは最大8ユーザーだが、40MHzなら18、80MHzなら37、80+80MHzまたは160MHzなら74ユーザーへ割り当てが可能となる。同時接続ユーザーは最大でも8だから、74ユーザーが同時には使えず、この枠を8ユーザーで適宜分け合って使うかたちとなる。Multi-User」におけるトリガーフレームに関する処理である。トリガーフレームは、アクセスポイントから全てのクライアントに対して割り当てられる空間ストリーム数やOFDMAの周波数、RUのサイズなどを通知するものだ。各クライアントでは、これを受けて受信の準備を整えるわけだが、その際にはアクセスポイントに対して、単にそれを了解したというだけでなく、電力調整が可能か否かといった情報を返すことになっている。要するに、アクセスポイントから距離の近いクライアントは、送信電力を多少落としても転送にはさほど支障はないが、遠いクライアントへの送信電力を落とすと通信ができなくなったり、通信できても転送速度が下がったりしかねない。そこで、各クライアントから受信状態をアクセスポイントに送り返すことで、アクセスポイント側で電力を調整できるようにするわけだ。802.11acのMU-MIMOにおいてエクスプリシット・ビームフォーミングを行うにあたって、CSIというデータをクライアントからアクセスポイントに送り返すという話を紹介したが、これと似た仕組みである。この仕組みでは、まずアクセスポイントからトリガーフレームを送り出した後、クライアントはこれに対する返答をそれぞれから送り返すわけだが、この際に、全てのクライアントが同時に返答をアクセスポイントに送り出すようになっている。以前であればクライアント1、クライアント2......と、クライアントが順に返事を送り出していたが、特にクライアント数が多いときには、この返事を順に返す時間が馬鹿にならない。Multi-Userを活用して、全クライアントが同時に返事を送り出すことで、このオーバーヘッドを最小にしようというわけだ。複数クライアント間で信号の衝突を回避する「CSMA/CS」トリガーフレームにおけるオーバーヘッドについては、CCSに関しても手を入れる予定になっている。Detection)」と呼ばれる方式で、複数のデバイスが1本のEthernetを共有していた。CSMAは、送信前に媒体(Ethernet)に対し、ほかのデバイスが通信を開始していないことを確認してから送信するというものだ。これだと、複数デバイスが同時に送信を始めることを防げない。そこで、複数のデバイスが同時に送信を行った際の衝突を直ちに検知(CD)し、一定(これは乱数)の期間、待機してから再送信を行うという手法である。スイッチングハブになると、原理的にコリジョンは発生しないので、10BASE-T以降ではCSMAの必要もないのだが、互換性維持のため、今でもCSMA/CDが利用されている。いえ、昨今では信号速度が上がって衝突検知の前に通信が終了してしまうため、CSMA/CDをサポートする最後の規格は1000BASE-Tまでだ。同じ仕組みは、Wi-Fiでも利用されている。Ethernetの場合は、信号が衝突すると信号電圧が規定値を超えるというかたちで容易に検出できたが、Wi-Fiでは信号の衝突(というか干渉)の検出は難しい。Avoidance:衝突回避)という技法を採用している。Send)」というパケットを相手に送信する。Send)」というパケットを送り返す。送信側は、このCTSを受け取ったら送信を開始するわけだ。それでも衝突が起きる可能性はゼロではない。そこで送信が完了したら、相手からACKパケットが返るのを待ち、これが一定期間内に返ってこなかったら衝突が起きたと見なして再送信を行う仕組みになっている。ここまでで分かる通り、このオーバーヘッドが、Wi-Fiの実効速度を大きく落としている理由である。Assessment)」であり、要するに空きチャネルの判定である。何をやっているかといえば、しばらく受信を行い、その際の信号レベルが一定値以下であれば空き、そうでなければ空いていないという判断を行う。問題は、複数のアクセスポイントが密に配されているケースが近年では珍しくなく、またクライアントが多数あると、そもそも空きと判断される時間そのものが減ってしまうことだ。BSS:右側)の両方の信号が受信できるような状況だったとする。この場合、クライアント1は、MyBSSとOBSSの両方が空いている状況でしか送信できないことになってしまう。あるアクセスポイントと、そこに繋がるクライアントをBSSと呼ぶこの問題を完全に回避するのは難しいが、状況を緩和するために提案されているのが、CCAのしきい値を変化させるという技法だ。CCAによってMyBSSでの信号はしきい値を低め、OBSSからの信号はしきい値を高めに設定することで、MyBSSの通信は阻害せずに、OBSSが通信をしていても、それなりに通信ができるようにしよう、というものだ。802.11axでは、MACフレームにカラーコードと呼ばれるものが新たに追加された。あるBSSに属するアクセスポイントやクライアントでは同一のカラーコードを使うという決まりになっており、受信した際には、そのカラーコードを見れば、それがMyBSSのものか、OBSSのものかが判断できる。これを利用して、感度のしきい値を上げ下げしようというわけだ。802.11ax」の仕様についてさらに解説していきます。雄介フリーのテクニカルライター。CPUやメモリ、チップセットから通信関係、OS、データベース、医療関係まで得意分野は多岐に渡る。