keyboard samurai ZERO COOL

 

  1. ホーム
  2. IT技術及びツール紹介
  3. ネットワーク(無線LAN)6

ネットワーク(無線LAN)

無線LANや関係する周辺技術を徹底解剖し解説

進化し続ける無線ネットワーク技術を理解し使いこなしプライベートやパブリックなあらゆる環境やシチュエーションで活用し、ライフスタイルに取り入れよう。

 |  1 |  2 |  3 |  4 |  5 |  6 |  7 |  8 |  9 | 

無線LANでいうストリームとは
--  無線LANを理解していくと出会うストリームとは何?  --

主流は3方式

無線LANの高速化の経緯と、最新の無線LANの規格の名前を押さえておこう。

最初に登場した無線LANの標準規格は「IEEE802.11」。

2.4GHz帯の電波を使い、最大伝送速度は2Mビット/秒である。

次に登場したのが、最大11Mビット/秒と高速化した「IEEE802.11b」だ。

高速化に加えて、低価格がどんどん進み、一気に普及が進んだ。業界団体が違うメーカー同士の相互接続性を保証するWi-Fi(ワイファイ)と呼ぶ認定制度も、普及の後押しに一役買った。

そして、2001年後半、最大伝送速度が54Mビット/秒の無線LAN製品が登場した。

5GHz帯という新しい周波数帯域を使う無線LAN規格「IEEE802.11a」に準拠するものである。

さらに、2.4GHzで最大54Mビット/秒を達成する「IEEE802.11g」も2003年に標準化された。

高速化とは物理層を変えること。なぜ高速化のためには新しい規格が必要なのだろうか。

それは、伝送速度を高めるには物理層の部分を大きく変更しなければならないからだ。

それでは、物理層を変更するとなぜ高速化できるのか。

この疑問に答えるには、そもそも無線通信ではどうすれば高速化できるかを知る必要がある。

高速化のためには、必要なことが二つある。

(1)情報を運ぶ電波にできるだけ多くの情報を乗せること。

(2)ノイズの影響を避けること。

実は、この二つは深く関係している。

電波に多くの情報を乗せるには、ただ単に多くのビットを波に割り当てるわけにはいかない。

いたるところにさまざまなノイズの発生源があるからだ。

電波にビットを多く乗せれば乗せるほど、ノイズの影響が深刻になる。

したがって、いかにノイズの影響を抑えるかが無線での高速化のカギになる。

そのためには、電波への情報の乗せ方、「変調方式」を変えなければならない。

IEEE802.11bに比べて高速化したIEEE802.11g、IEEE 802.11aはすべて、新しい変調方式を取り入れている。

ただし、物理層より上のMAC層は、1997年に最初に登場したIEEE802.11と共通のものをそのまま利用している。

これらの変調方式は後で詳しく説明しよう。

MIMO

2つのアンテナで異なるデータを送信し速度を2倍にするもう一つの高速化技術がMIMOである。

MIMOとは、「Multiple Input Multiple Output」の略で、要するに複数のアンテナを使って、同時に通信を行なうことで通信速度を高める技術だ。

従来のIEEE802.11a/gでもアンテナを2本備えたアクセスポイントはあったが、アンテナが2本あっても、送られているデータは全く同じだった。

しかし、MIMOでは、まずデータを複数に分割し(ストリームと呼ぶ)、それぞれのストリームを別々のアンテナを使って同時に送信する。

受信側も複数のアンテナを使ってそのデータを受信し、演算によって元のデータに復元する仕組みになっている。

送信側でデータを複数のストリームに分けて、複数のアンテナで送信、受信側では複数のアンテナで受信して、再び元のデータに戻す。

1ストリームから2ストリームに増えるということは、高速道路の車線が1車線から2車線に増えるようなもので、通信速度もストリームの数に比例して向上する。

IEEE802.11nでは、最大4ストリームまでが規定されており、40MHz幅&4ストリームでは、理論値600Mbpsの通信が可能になる。

ただし、ストリームを増やすには、それに応じてアンテナも増やす必要がある(3ストリームの通信には受信側と送信側に最低3本のアンテナが必要)。

受信側と送信側のアンテナの数を揃える必要はないが、同時に送れる最大ストリーム数は、アンテナの数が少ない方と等しくなる。

IEEE802.11n対応機器のスペック表記で、アンテナが「3×2」となっているのは、送信アンテナが3本、受信アンテナが2本という意味である。

アンテナを増やすと、機器の小型化が難しくなるだけでなく、複雑な計算を行なうチップも必要になるなどコストも上がるため現在は2ストリーム対応の製品が主流である。

なお1ストリーム+20MHz幅のときIEEE802.11a/gの54MHzに対して、IEEE802.11nで72.2Mbpsと高速になっているのは同じ周波数幅でもサブキャリア数を増やしたり、ショートガードインターバル(上の表はガードインターバル=400ns)と呼ばれるデータ送信の間の時間を短縮するなどの高速化の工夫が施されているためだ。

IEEE802.11nの最大通信速度

ストリーム数  20MHz幅   40MHz幅
1ストリーム    72.2Mbps    150Mbps
2ストリーム    144.4Mbps   300Mbps
3ストリーム    216.8Mbps   450Mbps
4ストリーム    288.9Mbps   600Mbps

    スポンサーリンク