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ゼロからわかるWi-Fi6

寝る前にアマゾンの「ほしいものリスト」で安くなった商品がないかチェック!自分が気になって探した「最近チェックした商品」も見てしまいます。そうこうしているうちの寝落ちしてしまい、起きたときにカートに商品が入っていないか心配になる毎日です。

てな感じでアマゾン巡回中に見つけてしまったのが「Wi-Fi6」というキーワードです。みなさんはWi-Fi6ときいて「ああ、アレね」なんて感じですか?わたしはまったく???でした。わたしのように???状態だった人のために、Wi-Fi6について調べてみました。

これまでも実はWi-Fi4とWi-fi5があった

まず、Wi-Fiの歴史をざっくり説明しますと、1999年に「これからはワイヤレスネットワークじゃ!」と先見の明のある企業があつまって非営利団体をつくりました。2000年にWi-Fi ALLIANCE(わいふぁい あらいあんす)という正式名称となったのですが、Wi-Fi ALLIANCEが米国電気電子学会(IEEE あいとりぷるいー)がつけた名称「IEEE 802.11なんとか」という世代名を簡略化してWi-Fi4とかWi-Fi5とかWiFi6とか言っているんです。

この15年の間に4、5回ルーターを買い換えているのですが、我が家で今動いているのは「NEC AtermWG1800HP2(生産終了製品)」です。

NEC AtermWG1800HP2のWi-Fi仕様(無線LANインタフェース)

  • IEEE802.11ac/n/a(5GHz帯)
  • IEEE802.11n/g/b(2.4GHz帯)

IEEE802.11の後ろのアルファベットが米国電気電子学会がつけた世代名で、aとbとgは、すっごいむかしからあるやつです。IEEE 802.11nっていうのをWi-Fi ALLIANCEがWi-Fi4に名称を簡略化し、IEEE 802.11acWi-Fi5としました。

いつ買い換えたが覚えていませんが、我が家の無線ルーターでもWi-Fi5まではすべて対応できていたようです。

Wi-Fi6には未対応だけど必要なのかね?

アマゾンでみる無線ルーターにWi-Fi6と記載されていたことから、今回調べることになりましたが、我が家は無線ルーターを買い換える必要があるのでしょうか?

これが一番重要なポイントです。

Wi-Fi6は、米国電気電子学会でいうところのIEEE802.11axです。周波数帯はこれまでと同様に2.4GHz帯と5GHz帯に対応しております。最大通信速度が、Wi-Fi5の6.9GbpsからWi-Fi6では9.6Gbps(規格上の値)にスピードアップ!

やっぱり導入するとスピードアップが期待できるのかな?そんな単純なものかな?スピード以外にメリットは?と調べていて浮かんできたキーワードが、多台数同時接続「OFDMA」です。

多台数同時接続「OFDMA」

802.11ac Wi-Fi5のときはOFDM(直交波周波数分割多重方式)という技術をつかっていたそうな。色々と調べてみたけど、マルチユーザーチャネルアクセス技術ではないって解説されています。

ということは、1つの通信で順番待ちがあったってことなんですよね。

スマホを家族でつかっていて、Wi-Fi接続しているときに、「なんか遅くなったんだけど!」と感じていた原因は、多元接続(マルチアクセス)できなかったってことなんだ!

Wi-Fi6ではOFDMA(直交周波数分割多元接続)という技術で多元接続(マルチアクセス)できます。1つの通信で複数のデバイスに届くってことなんです。

でも、ちょっとまった!!!

スマホ側が対応していないと多元接続(マルチアクセス)できないみたいだぞ!!!やっぱり渋滞したまんまか!!!

デバイスが対応していないと、Wi-Fi6のポテンシャルがまったく生きてこない。ところで対応しているデバイスってなんだろ?対応しているスマホってあるの?

Wi-Fi6に対応しているスマホって?

手持ちスマホのWi-Fiを確認してみてほしい

  • Wi-Fi のスペックにIEEE802.11axと記載されているだろうか?
  • Wi-Fi の空間ストリーム数(電波の数)MINOの数は?

単純に「Wi-Fi6」「スマホ」で検索してみたけど、ずらっと対応スマホが検索画面には表示されない。それでもしつこく調べてわかったのが「iPhone11」は対応しているという事実だった。

なーんだ、iPhone11もっていないとWi-Fi6の必要ないかも。。。。いやまてよ

それでもWi-Fi6に対する疑問は、ここで終わりとなりませんでした。もうコレ勉強だよね勉強。「空間ストリーム数」と「MIMO」ってキーワードがわからないから調べるさ!調べるよ!

ストリーム数をしらべてMIMO(マイモ)にたどりついた

iPhone11がWi-fi6に対応しているのでスペックを調べてみました。

  • 対応規格Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax)
  • MIMO2×2
  • 帯域幅80MHz
  • 最大速度1.2Gbps

MIMO (multiple-input and multiple-output、マイモ)って何?

無線通信において、送信機と受信機の双方で複数のアンテナを使い、通信品質を向上させることをいう。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』MINOより

複数のアンテナを使うのはわかったけど、MINO2×2ってのはどういうこと?

1つのデータを2つに分けて送信。2個のアンテナで送信して、2個のアンテナで受信。通信する空間が2つだから2ストリーム。この場合2×2と表記される。

送信2受信2で2×2なんだ。

MINOを調べていたら、MU-MINOというキーワードにたどりついた。

MU-MIMOのMUとはマルチユーザーのことで、複数の端末に同時接続することなんだけど、IEEE802.11ac(Wi-Fi5)のときからあるみたいだ。

????多元アクセスできていたってこと?ええっ!マルチユーザーとマルチアクセス。やばいわからなくなってきた。

陸上無線通信委員会という総務省の機関が作った資料をみつけた。「次世代⾼効率無線LANの導入のための技術的条件」平成31年1⽉11日 陸上無線通信委員会 5GHz帯無線LAN作業班

2ページ目にあったあった「無線LANシステムの現状・課題」ここにWi-Fi5とWi-Fi6のマルチユーザーのちがいが書いてありました。

従来の無線LAN(IEEE802.11ac)には多重伝送技術(下りマルチユーザMIMO)を導入済だが、次世代⾼効率無線LANには、新たな多重伝送技術(上り下りOFDMAと上りマルチユーザMIMO)を導入予定。

出典 「次世代⾼効率無線LANの導入のための技術的条件」平成31年1⽉11日 陸上無線通信委員会 5GHz帯無線LAN作業班

Wi-Fi5(IEEE802.11ac)は下りがマルチユーザということなんだ。Wi-Fi6(IEEE802.11ax)は、上り下りをOFDMA(直交周波数分割多元接続)でマルチアクセスに対応して、上りもマルチユーザMIMOでってことかなのかと認識しました。

やっぱり2020年の東京オリンピック・パラリンピック競技大会がポイントですね。世界中から人がわんさかやって来て、無線LANを解放してもめちゃ遅いWi-Fiだとしたら、「日本の通信環境イケテマセンネ」ってなるもんね。

オリンピックを抜きにしても、自分の町に来て来てとプロモーションしているようなところは、Wi-Fi6の無線ルーターが必要なんじゃないかな。

2020年1月23日に発売される新製品↓

上記NECの無線ルーターのスペックなんですが、太字の部分に注目です。

  • 8×8(5GHz/HE160 ※8×8のみHE80)+4×4(2.4GHz)
  • 5GHz速度 4,804Mbps
  • 2.4GHz速度 1,147Mbps
  • MU-MIMO 最大8台
  • OFDMA 最大36台
  • 1024QAM

1024QAMとか帯域幅ってなに?

Wi-Fi6は変調方式に1024QAMを採用という文字をいろんなとこでいっぱい見てきましたが、1024QAMってなに?

QAMを調べると「直角位相振幅変調

いやまいった。調べれば調べるほどハマる。わからない沼だ。

QAMとは、直角位相振幅変調方式。振幅変調(AM)と位相変調(PM)を組み合わせたような変調方式で、振幅と位相の両方の要素を変化させることで複数の情報を一度に伝達できる変調方式。

出典 通信用語の基礎知識 QAM

1024QAMは10ビット/シンボルとかいてあります。1024が2の10乗ってことはわかる。これって10通りの情報を伝送ってことだよね。Wi-Fi5が256QAMは2の8乗だから、単純にここをくらべても一度に伝達できる数が増えているってことでOKかな

さっきのルーターに、8×8(5GHz/HE160 ※8×8のみHE80)+4×4(2.4GHz)って書いてあったけど、HE160とか80って帯域幅のことだ。帯域幅ってなんだって調べたら「速度制限」という解説をしている記事があり、深掘りして「帯域幅と速度の関係」をしらべてみた。

帯域幅と速度の関係

周波数の上下に拡がる範囲が帯域で、その幅を表す数値が帯域幅だ。帯域幅が広いと、なぜ通信速度が速いのか?調べていちばんわかりやすかったのが下記の記事でした。

記事を読んでなっとくしたので、帯域幅が160MHzと表示されている方が80MHzよりも速いことがわかりました。ここでまたiPhone11の話なんだけど、iPhone11は帯域幅が80MHzなんです。しかし、変調方式が1024QAMだから最大速度が1.2Gbps出せる。

1.2Gbps。。。。Wi-Fi6が最大9.6Gbps(1024QAM/160MHz幅/8ストリーム時)なのはいいけど、Wi-Fi5でも最大6.9Gbpsってことは、ひとり暮らしとか、家族の中で自分だけがiPhone11をつかっている状況なら、IEEE802.11acことWi-Fi5でもいいかもしれない。

ルーターの有線接続ポートにつなぐケーブル大丈夫?

それと今更なんだけど、有線接続しているLANケーブルがCAT6だと1Gbps以上の速度に対応できないです。まったくノーマークでした。インフラ側のスピードが上がっても、つかう人が適応したケーブルを選んでいないとスピードがでません。

LANケーブルって普段から呼んでいましたが、ツイストペアケーブルなんですね。ツイストペアケーブルって言っても逆に通じないでしょうね。Wi-Fi6が無線技術だからといって有線接続がまったく関係ないわけではありません。

速い回線の契約をしているのに、ルーターの前後に変なケーブルを挿していたら大幅なスピードのロスになるのが間違いないからです。きちんとしたケーブルを選ぶようにしましょう。

Wi-Fi6に合わせてLANケーブルもカテゴリ8まできました。

今回はめちゃ勉強になりましたが、かなり時間かかりました。通信速度の進化を実感するのは、対応デバイスの普及を実感したときだと思います。そろそろ通信環境を見直そうかな!