IEEE 802.11
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IEEE 802.11p
2012年に車両間通信のために策定された[27]。IEEE 802.11pは、IEEE 802.11aを基に、高度道路交通システム (ITS: Intelligent Transport System) の路車間 (V2I: Vehicle-to-Infrastructure)、車車間 (V2V: Vehicle-to-Vehicle) 通信に対応するように機能を強化したもので、米国のITS計画を起源としており、米国では、物理層とMAC層のIEEE 802.11pと上位層のIEEE 1609を合わせて、WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) と称されており、欧州でも、WAVEと同様の路車間、車車間通信を目的とした5.9 GHz帯の仕様の開発が進行中で、日本では、5.8 GHz帯のARIB STD-T75という規格を推進している[28][29]。
IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5)
802.11vht
通称802.11vht (802.11 very high throughput)、ギガビットWi-Fiとも呼ばれる第5世代の無線LAN規格も研究・開発が行われている。マルチリンク技術を実装し、デュアルリンク接続で1 Gbps以上を実現、シングルリンク接続でも実効速度500 Mbps以上の達成を目標にしている[30]。世界各国で研究が本格化しており、日本のNICT（情報通信研究機構）では、2008年には60 GHz帯を使って3 Gbpsもの高速な無線LANシステムの開発に成功している[31]。
既に標準規格として制定されたものではIEEE 802.11acとIEEE 802.11adがある。
IEEE 802.11ac
IEEE 802.11acはギガビットスループットをIEEE 802.11aやIEEE 802.11nと同じ5 GHz帯で提供することが規定されている。2.4 GHzは利用しない。
80 MHzチャネルボンディング（必須）[注 5]、160 MHzチャネルボンディング、80 MHz + 80 MHzチャネルボンディング、256QAM[注 6], MU-MIMO（以上オプション）を採用することで伝送速度をさらに高速化させている。
周波数に5 GHz帯を使うため、11a同様、電子レンジの影響を受けにくい利点があるが、信号強度の空間伝搬損失は通信に使用する周波数の2乗に比例するため、2.4 GHz帯の信号ほど遠くまで伝搬しない。
また、IEEE 802.11nに比べ仕様が簡素化された。全てのフレームはA-MPDU形式となった。MCS setはストリーム数の情報を分離することで0-76から0-9に削減された。ビームフォーミング方式も簡素化された。Greenfield形式フレームは廃止された。
最大伝送速度は、Wave1（第1世代）で1.3 Gbps、Wave2（第2世代）で6.9 Gbps（160 MHzチャネルボンディング、8ストリーム時）となる。これまでのIEEE 802.11a/nと同じ周波数帯を使用し、後方互換性があるため既存の無線LANからも移行（アップグレード）しやすい。またMIMOを発展させたMU-MIMOの技術を用いて、複数のクライアントが存在するサービスセットにおいても、各クライアントのスループットが低下しにくくなった。ただし、端末側にも2本以上のアンテナを搭載する必要があり端末数スペースが必要となるため、市場に占める対応機器は2015年現在、一部の高機能機種に限られている。
2012年にIEEE 802.11acドラフト規格対応の無線ブロードバンドルーターが製品化された。11ac規格自体は5 GHz帯域のみを使用する規格であり、2.4 GHzを使用する11b/g/n規格との互換性はないが、市販製品では11acに加えて11nの通信機能を持たせることで、過去の11a/b/g/n機器からのスムーズな移行を可能にしている。
2015年現在市販されている最大1733 Mbps対応の製品は、帯域幅では80 MHz幅を使用しながら、第二世代規格であるWave2で規定された4x4 MIMOを使用している。
| 帯域幅 | データレート (Mbps) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| MIMO不使用 | 2x2 MIMO | 3x3 MIMO | 4x4 MIMO | 8x8 MIMO (MU-MIMO[注 7]) | |
| 80 MHz （必須） | 433.3 | 866.7 | 1300 | 1733 | 3467 |
| 160 MHz （オプション） | 866.7 | 1733 | 2600 | 3467 | 6933 |
| MCS
ｲﾝﾃﾞｯｸｽ |
変調方式 | 誤り
訂正率 |
データレート (Mbps) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 MHz幅 | 40 MHz幅 | 80 MHz幅 | 160 MHz幅 | |||||||
| 800 ns GI | 400 ns GI | 800 ns GI | 400 ns GI | 800 ns GI | 400 ns GI | 800 ns GI | 400 ns GI | |||
| 0 | BPSK | 1/2 | 6.5 | 7.2 | 13.5 | 15 | 29.3 | 32.5 | 58.5 | 65 |
| 1 | QPSK | 13 | 14.4 | 27 | 30 | 58.5 | 65 | 117 | 130 | |
| 2 | 3/4 | 19.5 | 21.7 | 40.5 | 45 | 87.8 | 97.5 | 175.5 | 195 | |
| 3 | 16-QAM | 1/2 | 26 | 28.9 | 54 | 60 | 117 | 130 | 234 | 260 |
| 4 | 3/4 | 39 | 43.3 | 81 | 90 | 175.5 | 195 | 351 | 390 | |
| 5 | 64-QAM | 2/3 | 52 | 57.8 | 108 | 120 | 234 | 260 | 468 | 520 |
| 6 | 3/4 | 58.5 | 65 | 121.5 | 135 | 263.3 | 292.5 | 526.5 | 585 | |
| 7 | 5/6 | 65 | 72.2 | 135 | 150 | 292.5 | 325 | 585 | 650 | |
| 8 | 256-QAM | 3/4 | 78 | 86.7 | 162 | 180 | 351 | 390 | 702 | 780 |
| 9 | 5/6 | N/A | 180 | 200 | 390 | 433.3 | 780 | 866.7 | ||
IEEE 802.11ad
2012年12月にIEEE 802.11ad-2012として仕様が確定された。また2013年に、WiGig規格に準拠した相互認証プログラムをWi-Fi Allianceが実施することが発表され、2016年提供開始された。
60 GHzという高い周波数帯を使うため、壁や障害物のない、10 m程度の近距離でのギガビット通信を想定している[32]。
また、60 GHz帯は空気中の酸素と共振するため、伝搬減衰が大きい。
PHY層はシングルキャリアは必須 (4620 Mbps)、OFDMはオプション (6756.75 Mbps) である。最大伝送速度は6.8 Gbps。
チャネル幅は2.16 GHz幅。57 GHz–66 GHzを利用。利用可能チャネルと中心周波数は以下の通り。
- CH1: 58.32 GHz
- CH2: 60.48 GHz
- CH3: 62.64 GHz
- CH4: 64.8 GHz
| MCS | PHY | 変調 | 符号化率 | 伝送レート (Mbps) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | シングルキャリア | π/2-BPSK | 1/2 | 385 |
| 2 | 770 | |||
| 3 | 5/8 | 962.5 | ||
| 4 | 3/4 | 1155 | ||
| 5 | 13/16 | 1251.25 | ||
| 6 | π/2-QPSK | 1/2 | 1540 | |
| 7 | 5/8 | 1925 | ||
| 8 | 3/4 | 2310 | ||
| 9 | 13/16 | 2502.5 | ||
| 10 | π/2-16QAM | 1/2 | 3080 | |
| 11 | 5/8 | 3850 | ||
| 12 | 3/4 | 4620 |
IP層を介さないPAL層のプロトコルも定義されている。
Display PortとHDMIへの変換はAV-PAL、PCIe、USB3.0、SDIOへのプロトコル変換はI/O PALが定義されている。
FastSessionTransferと呼ばれる仮想MACの技術を用いることで、60 GHzと、2.4 GHzや5 GHzのPHYの間のセッションを高速に切り替える。
日本国内においては、2015年11月、総務省令第九十九号により、電波法施行規則の一部を改正する省令が公布され、以下の2種類に分類されることとなった。空中線電力が10 mW超のものはキャリアセンス機能を具備することが義務づけられる。
- 証明規則 第2条第1項第19号の4の2 60GHz帯省電力データ通信システムの無線局（空中線電力10mW超）
- 証明規則 第2条第1項第19号の4の3 60GHz帯省電力データ通信システムの無線局（空中線電力10mW以下）
IEEE 802.11af
TVホワイトスペース、即ちテレビ放送に使用されるVHF帯（米国）、UHF帯の空きスペースを利用する。テレビ放送のための周波数帯は各国で概ね広範囲に取られているが、チャンネル間の有害な混信を防ぐために、使用されてない空きチャンネルが多数存在する。また、それは都道府県や中継所エリアなど、地方・地域ごとに異なる。
このような空きチャンネルを無線ネットワークで有効利用しようと言う試みである。規格仕様では、あるWLANアクセスポイントはGPSにより自己の位置を把握し、ネットワークを通してジオロケーションデータベースにアクセスし、その場所で使用できる空きチャンネル（ホワイトスペース）の情報（利用可能時間を含む）を得る方式を取る。
PHYはIEEE 802.11acと同様にOFDMを使用。VHF/UHF帯では建物の壁面等による伝搬損失が、Wi-Fiに使われる2.4 GHz/5 GHz帯よりも小さいため、電波の有効到達範囲は拡がる事になる。
802.11afの規格仕様は以下の通りである[33]：
- OFDM
- チャネル帯域幅
- 6/7/8 MHz
- 伝送速度
- 約20–30 Mbps
- 伝送距離
- 約100–500 m
注釈
- ^ サブキャリアの本数は52→56（ただしうち4本はパイロット信号用のため、実質的には48→52）に増え、最大の符号化率は3/4→5/6に向上した。これに伴い、最大伝送速度の理論値は (52/48)×(5/6)/(3/4) = 65/54倍になった。
- ^ 1シンボル当たりのデータ送信時間は 3200 ns のため、このオプションを利用すれば、最大伝送速度の理論値はさらに (3200 + 800) / (3200 + 400) = 20/19 倍になる。
- ^ IEEE 802.11n-2009（英語版）を参照
- ^ 2011年（平成23年）現在、最大伝送速度が300 Mbpsの無線LANルーターは「11n準拠」、150 Mbpsの無線LANルーターは「n (11n) テクノロジー対応」としてそれぞれ販売されている。
- ^ 40 MHzチャンネルボンディング時の802.11nに比べ、データ信号用サブキャリアが108→234本に増えるため、最大伝送速度は234/108 = 13/6倍になる。
- ^ 64QAMに比べ、1シンボル当たりのビット数が6bit→8bitに増えるため、最大伝送速度は8/6 = 4/3倍になる。
- ^ 1ユーザーに対しては最大4ストリームのため、1つの端末に対する最大速度は4x4 MIMOと同等。下記数値は親機側の通信速度合計の理論値。
出典
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