IEEE 802.11ac-2013

Wi-Fi世代
将軍[1]IEEE
標準		採用する。リンクレート
（Mbit/s）		無線周波数（GHz）
2.456
—802.1119971～2はい
—802.11b19991～11はい
—802.11a6～54はい
—802.11g2003はい
Wi-Fi 4802.11n20096.5～600はいはい
Wi-Fi 5802.11ac20136.5～6,933[あ]はい
Wi-Fi 6802.11ax20210.4 –9,608はいはい
Wi-Fi 6Eはいはいはい
Wi-Fi 7802.11be20240.4 –23,059はいはいはい
Wi-Fi 8 [2] [3]8021億1000万未定はいはいはい

IEEE 802.11ac-2013または802.11acは、 IEEE 802.11プロトコルセット（ Wi-Fiネットワークファミリーの一部）の無線ネットワーク規格であり、 5GHz帯で高スループットの無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）を提供します。[b]この規格は、 Wi-Fi Allianceによって遡及的にWi-Fi 5としてラベル付けされました。[4] [5]

この仕様は、マルチステーションスループットが少なくとも1.1ギガビット/秒（1.1 Gbit/s）で、シングルリンクスループットが少なくとも500メガビット/秒（0.5 Gbit/s）である。[6]これは、 802.11nで採用されている無線インターフェース概念を拡張することで実現されている。すなわち、より広いRF帯域幅（最大160 MHz）、より多くのMIMO 空間ストリーム（最大8）、ダウンリンクマルチユーザーMIMO（最大4クライアント）、高密度変調（最大256QAM）である。[7] [8]

Wi-Fiアライアンスは、802.11ac無線製品の導入を「Wave 1」と「Wave 2」という2つのフェーズ（「ウェーブ」）に分けました。[9] [10] 2013年半ばから、アライアンスはIEEE 802.11acドラフト3.0（IEEE規格は同年後半に最終決定されました）に基づいて、メーカーが出荷するWave 1 802.11ac製品の認証を開始しました。 [11]その後、2016年にWi-FiアライアンスはWave 2認証を導入しました。これには、 MU-MIMO（ダウンリンクのみ）、160MHzチャネル幅のサポート、より多くの5GHzチャネルのサポート、4つの空間ストリーム（4つのアンテナを使用。Wave 1と802.11nでは3つ、IEEEの802.11ax仕様では8つ）などの追加機能が含まれています。[12]これは、Wave 2製品がWave 1製品よりも高い帯域幅と容量を持つことを意味しました。[13]

新しい技術

802.11acで導入された新しい技術には以下のものがある: [8] [14]

  • 拡張チャネルバインディング
    • ステーションのオプションの 160 MHz および必須の 80 MHz チャネル帯域幅。802.11n の最大 40 MHz を参照。
  • より多くのMIMO空間ストリーム
    • 最大 8 つの空間ストリームをサポート (802.11n では 4 つ)
  • ダウンリンク マルチユーザー MIMO (MU-MIMO、最大 4 つのダウンリンク MU-MIMO クライアントの同時接続が可能)
    • それぞれ 1 つ以上のアンテナを備えた複数のSTAが、独立したデータ ストリームを同時に送信または受信します。
      • 空間分割多重アクセス(SDMA): ストリームは周波数によって分離されるのではなく、11n スタイルの MIMO と同様に空間的に解決されます。
    • オプションモードとして、ダウンリンクMU-MIMO（送信デバイス1台、受信デバイス複数）を搭載。
  • 変調
    • 256- QAM、レート 3/4 および 5/6 がオプション モードとして追加されました (802.11n では 64-QAM、レート最大 5/6 と比較)。
    • 一部のベンダーは、256-QAMと比較して25％高いデータレートを提供する非標準の1024-QAMモードを提供しています。
  • その他の要素/機能
    • ベンダー間の互換性を確保するために標準化されたサウンディングとフィードバックを備えたビームフォーミング（802.11n では非標準であるため、異なるベンダーの製品間でビームフォーミングを効果的に動作させることは困難でした）
    • MACの変更（主に上記の変更をサポートするため）
    • 20、40、80、160 MHz チャネル、11ac、11a/n デバイスの共存メカニズム
    • PPDUヘッダーに4つの新しいフィールドを追加し、フレームが802.11nの高スループット（HT）フレームまたはそれ以前のフレームではなく、非常に高いスループット（VHT）フレームであることを示します。ヘッダーの最初の3つのフィールドは、従来のデバイスでも読み取り可能であり、共存を可能にします。
    • 同じ周波数帯域を使用する気象レーダーシステムとの干渉を減らすために、5 GHz のチャネル 52 と 144 の間でDFS が義務付けられました。

特徴

必須

オプション

  • 802.11n仕様から引用:
  • 802.11ac 仕様で新たに導入されたもの:
    • 5～8個の空間ストリーム
    • 160 MHz チャネル帯域幅 (連続 80+80)
    • 80+80 MHz チャネルボンディング（非連続 80+80）
    • MCS 8/9（256QAM）

新しいシナリオと構成

802.11acがサポートするシングルリンクとマルチステーションの拡張機能により、家庭内の複数のクライアントへのHDビデオの同時ストリーミング、大容量データファイルの迅速な同期とバックアップ、ワイヤレスディスプレイ、大規模なキャンパス/講堂の展開、製造現場の自動化など、いくつかの新しいWLAN使用シナリオが可能になります。[15]

802.11acアクセスポイントとルータは、WLANの能力を最大限に活用するために、ビデオストリーミング、FTPサーバー、パーソナルクラウドサービスなどのさまざまなサービスを提供するためにUSB 3.0インターフェイスを組み込むことを必要とするほどのスループットを備えています。[16] USB 2.0を介してローカルに接続されたストレージでは、802.11acによって利用可能な帯域幅を埋めることは容易に達成できませんでした。

構成例

すべてのレートは 256-QAM、レート 5/6 を想定しています。

シナリオ一般的なクライアント
フォームファクタ		PHYリンクレート総
容量
（速度）
1アンテナAP、1アンテナSTA、80 MHzハンドヘルド433 メガビット/秒433 メガビット/秒
2アンテナAP、2アンテナSTA、80 MHzタブレット、ノートパソコン867 メガビット/秒867 メガビット/秒
1アンテナAP、1アンテナSTA、160 MHzハンドヘルド867 メガビット/秒867 メガビット/秒
3アンテナAP、3アンテナSTA、80 MHzノートパソコン、PC1.30 ギガビット/秒1.30 ギガビット/秒
2アンテナAP、2アンテナSTA、160 MHzタブレット、ノートパソコン1.73 ギガビット/秒1.73 ギガビット/秒
4アンテナAP、4つの1アンテナSTA、160 MHz
（MU-MIMO）		ハンドヘルド各STAに867 Mbit/s3.39 ギガビット/秒
8アンテナAP、160 MHz（MU-MIMO）
  • 4アンテナSTA 1台
  • 2アンテナSTA 1台
  • 2台の1アンテナSTA
デジタルテレビ、セットトップボックス、
タブレット、ノートパソコン、PC、ハンドヘルド
  • 3.47 Gbit/s から 4 アンテナ STA
  • 2アンテナSTAへの1.73 Gbit/s
  • 各1アンテナSTAに867 Mbit/s
6.93 ギガビット/秒
8アンテナAP、4つの2アンテナSTA、160 MHz
（MU-MIMO）		デジタルテレビ、タブレット、ノートパソコン、PC各STAに1.73 Gbit/s6.93 ギガビット/秒

波1対波2

Wave 2は2016年に導入された製品を指し、2013年以降に導入された従来のWave 1製品よりも高いスループットを提供します。Wave 1の物理層理論上の最大速度は1.3 Gbit/sです​​が、Wave 2は2.34 Gbit/sに達します。そのため、実際のスループットが理論速度の50%にしか達しない場合でも、Wave 2は1 Gbit/sを達成できます。また、Wave 2はより多くの接続デバイスをサポートします。[13]

データレートと速度

変調および符号化方式
MCS
指数[c]		空間
ストリーム		変調
方式		コーディング
率		データレート（Mbit/s）[17]
20 MHzチャネル40 MHzチャネル80 MHzチャネル160 MHzチャネル
800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI800 ns GI400 ns GI
01BPSK1/26.57.213.51529.332.558.565
11QPSK1/21314.4273058.565117130
21QPSK3/419.521.740.54587.897.5175.5195
3116QAM1/22628.95460117130234260
4116QAM3/43943.38190175.5195351390
5164QAM2/35257.8108120234260468520
6164QAM3/458.565121.5135263.3292.5526.5585
7164QAM5/66572.2135150292.5325585650
81256QAM3/47886.7162180351390702780
91256QAM5/6——180200390433.3780866.7
02BPSK1/21314.4273058.565117130
12QPSK1/22628.95460117130234260
22QPSK3/43943.38190175.5195351390
3216QAM1/25257.8108120234260468520
4216QAM3/47886.7162180351390702780
5264QAM2/3104115.62162404685209361040
6264QAM3/4117130.3243270526.558510531170
7264QAM5/6130144.427030058565011701300
82256QAM3/4156173.332436070278014041560
92256QAM5/6——360400780866.715601733.3
03BPSK1/219.521.740.54587.897.5175.5195
13QPSK1/23943.38190175.5195351390
23QPSK3/458.565121.5135263.3292.5526.5585
3316QAM1/27886.7162180351390702780
4316QAM3/4117130243270526.558510531170
5364QAM2/3156173.332436070278014041560
6364QAM3/4175.5195364.5405——1579.51755
7364QAM5/6195216.7405450877.597517551950
83256QAM3/42342604865401053117021062340
93256QAM5/6260288.95406001170130023402600
04BPSK1/22628.85460117.2130234260
14QPSK1/25257.6108120234260468520
24QPSK3/47886.8162180351.2390702780
3416QAM1/2104115.62162404685209361040
4416QAM3/4156173.232436070278014041560
5464QAM2/3208231.2432480936104018722080
6464QAM3/42342604865401053.2117021062340
7464QAM5/6260288.85406001170130023402600
84256QAM3/4312346.86487201404156028083120
94256QAM5/6——72080015601733.331203466.7

現在、複数の企業が、より高い変調レート（QuantennaとBroadcomがサポートするMCS-10とMCS-11（1024-QAM））を備えた802.11acチップセットを提供しています。技術的には802.11acの一部ではありませんが、これらの新しいMCSインデックスは、2021年に承認された802.11ax規格で正式に採用されました。

一部の周波数が他の目的に割り当てられた規制上の問題により、160 MHz チャネルは一部の国では利用できません。

宣伝されている速度

802.11acクラスのデバイスの無線速度は、多くの場合「AC」の後に数字が付き、その数字はデバイス内で同時に使用可能なすべての無線の最高リンク速度（Mbit/s）を合計した値です。例えば、AC1900アクセスポイントは、2.4GHz無線で600Mbit/s、5GHz無線で1300Mbit/sの速度を実現できます。単一のクライアントデバイスで1900Mbit/sのスループットを達成することはできませんが、2.4GHzと5GHzの無線にそれぞれ接続する個別のデバイスでは、合計で1900Mbit/sに近いスループットを達成できます。ストリーム構成が異なる場合、ACの合計値は同じになることがあります。

タイプ2.4 GHz帯[b]
メガビット/秒		2.4 GHz 帯域構成
[全 40 MHz]		5GHz帯
Mbit/s		5 GHz 帯域構成
[全 80 MHz]
AC450 [18]--4331 ストリーム @ MCS 9
AC6001501 ストリーム @ MCS 74331 ストリーム @ MCS 9
AC7503002 つのストリーム @ MCS 74331 ストリーム @ MCS 9
AC10003002 つのストリーム @ MCS 76502 つのストリーム @ MCS 7
AC12003002 つのストリーム @ MCS 7867MCS 9 の 2 つのストリーム
AC1300400256-QAM の 2 ストリーム867MCS 9 の 2 つのストリーム
AC1300 [19]--1,300MCS 9 の 3 つのストリーム
AC1350 [20]450MCS 7 の 3 つのストリーム867MCS 9 の 2 つのストリーム
AC1450450MCS 7 の 3 つのストリーム975MCS 7 の 3 つのストリーム
AC16003002 つのストリーム @ MCS 71,300MCS 9 の 3 つのストリーム
AC17008004ストリーム @ 256-QAM867MCS 9 の 2 つのストリーム
AC1750450MCS 7 の 3 つのストリーム1,300MCS 9 の 3 つのストリーム
AC1900600 [日]3ストリーム @ 256-QAM1,300MCS 9 の 3 つのストリーム
AC21008004ストリーム @ 256-QAM1,300MCS 9 の 3 つのストリーム
AC2200450MCS 7 の 3 つのストリーム1,733MCS 9 の 4 つのストリーム
AC23006004 つのストリーム @ MCS 71,6253 ストリーム @ 1024-QAM
AC24006004 つのストリーム @ MCS 71,733MCS 9 の 4 つのストリーム
AC2600800 [日]4ストリーム @ 256-QAM1,733MCS 9 の 4 つのストリーム
AC2900750 [e]3 ストリーム @ 1024-QAM2,1674 ストリーム @ 1024-QAM
AC3000450MCS 7 の 3 つのストリーム1,300 + 1,3003 ストリーム @ MCS 9 x 2
AC31501000 [e]4 ストリーム @ 1024-QAM2,1674 ストリーム @ 1024-QAM
AC3200600 [日]3ストリーム @ 256-QAM1,300 + 1,300 [f]3 ストリーム @ MCS 9 x 2
AC50006004 つのストリーム @ MCS 72,167 + 2,1674 ストリーム @ 1024-QAM x 2
AC5300 [23]1000 [e]4 ストリーム @ 1024-QAM2,167 + 2,1674 ストリーム @ 1024-QAM x 2

注記

  1. ^ 802.11acは5GHz帯での動作のみを規定しています。2.4GHz帯での動作は802.11nで規定されています。
  2. ^ ab 802.11acは5GHz帯での動作のみを規定しています。2.4GHz帯での動作は802.11nで規定されています。
  3. ^ MCS 9 は、すべてのチャネル幅/空間ストリームの組み合わせに適用できるわけではありません。
  4. ^ abc 802.11nでは、2.4GHz帯で600Mbpsの伝送速度は、150Mbpsの空間ストリームを4つ使用することで実現できます。2014年12月現在、2.4GHz帯で600Mbpsの伝送速度を実現する市販機器は、200Mbpsの空間ストリームを3つ使用しています。[21] [22]これには256QAM変調方式が必要ですが、これは802.11nに準拠しておらず、独自の拡張とみなすことができます。[22]
  5. ^ abc 802.11n への独自の拡張機能を備え、2.4GHz で 40MHz チャネル、400ns ガード間隔、1024-QAM、および 4 つの空間ストリームを使用します。
  6. ^ 2014 年 12 月現在、市販の AC3200 デバイスは、それぞれ 1,300 Mbit/s の 2 つの独立した無線を使用して、5 GHz 帯域で合計 2,600 Mbit/s を実現しています。

比較

802.11ネットワーク規格
周波数
範囲
またはタイプ		物理プロトコル発売
日[24]		周波数帯域チャネル幅ストリーム
データレート[25]		最大
MIMOストリーム		変調おおよその範囲
屋内屋外
（GHz）（MHz）(メガビット/秒)
1～ 7GHzDSSS [26]、FHSS [A]802.11-19971997年6月2.4221、2—DSSS、FHSS [A]20メートル（66フィート）100メートル（330フィート）
HR/DSSS [26]802.11b1999年9月2.4221、2、5.5、11—CCK、DSSS35メートル（115フィート）140メートル（460フィート）
OFDM802.11a1999年9月55、10、206、9、12、18、24、36、48、54
（20  MHz 帯域幅の場合、
10 MHz と 5  MHz の場合は 2 と 4 で割る）		—OFDM35メートル（115フィート）120メートル（390フィート）
802.11j2004年11月4.9, 5.0
[B] [27]		??
802.11y2008年11月3.7 [C]?5,000メートル（16,000フィート）[C]
802.11p2010年7月5.9200メートル1,000メートル（3,300フィート）[28]
802.11bd2022年12月5.9、60500メートル1,000メートル（3,300フィート）
ERP -OFDM [29]802.11g2003年6月2.438メートル（125フィート）140メートル（460フィート）
HT -OFDM [30]802.11n
（Wi-Fi 4）		2009年10月2.4、520最大288.8 [D]4MIMO-OFDM
（64- QAM）		70メートル（230フィート）250メートル（820フィート）[31]
40最大600 [D]
VHT -OFDM [30]802.11ac
（Wi-Fi 5）		2013年12月520最大693 [D]8DL
MU-MIMO OFDM
（256- QAM）		35メートル（115フィート）[32]?
40最大1,600 [D]
80最大3,467 [D]
160最大6,933 [D]
HE -OFDMA802.11ax
( Wi-Fi 6、
Wi-Fi 6E )		2021年5月2.4、5、620最大1,147 [E]8UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(1024- QAM )		30メートル（98フィート）120メートル（390フィート）[F]
40最大2,294 [E]
80最大5,500 [E]
80+80最大11,000 [E]
EHT -OFDMA802.11be
（Wi-Fi 7）		2024年9月2.4、5、680最大5,764 [E]8UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(4096- QAM )		30メートル（98フィート）120メートル（390フィート）[F]
160
(80+80)		最大11,500 [E]
240
(160+80)		最大14,282 [E]
320
(160+160)		最大23,059 [E]
午前802.11bn
( Wi-Fi 8 )		2028年5月
（予定）		2.4、5、6320最大
23,059
8マルチリンク
MU-MIMO OFDM
(4096- QAM )		??
ウル[G]802.11ba2021年10月2.4、54、200.0625、0.25
（62.5  kbit/s、250  kbit/s）		—OOK（マルチキャリアOOK）??
ミリ波
（WiGig）		DM [33]802.11ad2012年12月602,160
(2.16  GHz)		最大8,085 [34]
(8  Gbit/s)		—OFDM、[A]シングル キャリア、低電力シングルキャリア[A]3.3メートル（11フィート）[35]?
802.11aj2018年4月60 [H]1,080 [36]最大3,754
（3.75  Gbit/s）		—シングル キャリア、低電力シングルキャリア[A]??
CMMG802.11aj2018年4月45 [H]540,
1,080		最大15,015 [37]
(15  Gbit/s)		4 [38]OFDM、シングル キャリア??
EDMG [39]802.11ay2021年7月60最大8,640
（8.64GHz  ）		最大303,336 [40]
(303  Gbit/s)		8OFDM、シングル キャリア10 メートル（33 フィート）100 メートル（328 フィート）
サブ1GHz（IoT）TVHT [41]802.11af2014年2月0.054～
0.79		6、7、8最大568.9 [42]4MIMO-OFDM??
S1G [41]802.11ah2017年5月0.7、0.8、0.9
​		1～16最大8.67 [43]
(@2  MHz)		4??
ライト
（Li-Fi）		LC
( VLC / OWC )		802.11bb2023年11月800～1000 nm20最大9.6  Gbit/s—O- OFDM??
IR [A]
( IrDA )		802.11-19971997年6月850～900 nm?1、2—PPM [A]??
802.11 標準ロールアップ
 802.11-2007（802.11ma）2007年3月2.4、5最大54DSSS、OFDM
802.11-2012 (802.11mb)2012年3月2.4、5最大150 [D]DSSS、OFDM
802.11-2016（802.11mc）2016年12月2.4、5、60最大866.7または6,757 [D]DSSS、OFDM
802.11-2020（802.11md）2020年12月2.4、5、60最大866.7または6,757 [D]DSSS、OFDM
802.11-2024（802.11me）2024年9月2.4、5、6、60最大9,608または303,336DSSS、OFDM
  1. ^ abcdefg これは廃止されており、将来の標準改訂でサポートが削除される可能性があります。
  2. ^ 日本の規制について。
  3. ^ ab IEEE 802.11y-2008は、 802.11aの運用を認可された3.7GHz帯まで拡張しました。電力制限の引き上げにより、最大5,000mまでの範囲が利用可能になりました。2009年現在、米国ではFCC（連邦通信委員会）のみで認可されています。
  4. ^ abcdefghi ショートガードインターバルに基づいています。標準ガードインターバルは約10%遅くなります。速度は距離、障害物、干渉などによって大きく異なります。
  5. ^ abcdefgh シングルユーザーの場合のみ、デフォルトのガードインターバル（0.8マイクロ秒）に基づいています。802.11axではOFDMAによるマルチユーザー通信が利用可能になったため、これらの値は減少する可能性があります。また、これらの理論値は、リンク距離、リンクが見通し内かどうか、干渉、および環境内のマルチパス成分に依存します。
  6. ^ ab デフォルトのガードインターバルは0.8マイクロ秒です。しかし、802.11axでは、屋内環境に比べて最大伝播遅延が大きい屋外通信に対応するため、最大ガードインターバルを3.2マイクロ秒まで拡張しました。
  7. ^ 目覚ましラジオ（WUR）の運用。
  8. ^ ab 中国の規制について。

参照

参考文献

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  • MIMO 802.11ac テストアーキテクチャ
  • 802.11ac: 第5世代Wi-Fi技術論文
  • 802.11ac入門
  • インテル ワイヤレス製品選択ガイド
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