Wi-Fi 6

Wi-Fi 6
Wi-Fi AllianceがWi-Fi 6で使用するアイコン
紹介された2020年9月1日 ( 2020-09-01 )
互換性のあるハードウェアパソコン、ゲーム機、スマートデバイス、テレビ、プリンター、防犯カメラ
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）
2.4 5 6
— 802.111997 1～2 はい
— 802.11b1999 1～11 はい
— 802.11a6～54 はい
— 802.11g2003 はい
Wi-Fi 4802.11n2009 6.5～600 はいはい
Wi-Fi 5802.11ac2013 6.5～6,933[あ]はい
Wi-Fi 6802.11ax2021 0.4 –9,608はいはい
Wi-Fi 6Eはいはいはい
Wi-Fi 7802.11be2024 0.4 –23,059はいはいはい
Wi-Fi 8 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]8021億1000万未定はいはいはい

IEEE 802.11ax-2021 [ 5 ]または802.11axは、 Wi-Fi Allianceの無線ネットワーク ( WLAN )用のIEEE標準規格です。この標準規格はWi-Fi 6として販売されています。[ 6 ] 2.4 GHz 帯と 5 GHz 帯で動作し、[ 7 ] 6 GHz 帯を追加した拡張バージョンのWi-Fi 6Eがあります。[ 8 ]これは Wi-Fi 5 ( IEEE 802.11ac )からのアップグレードであり、混雑した場所でのパフォーマンスを向上させるための改善が行われています。Wi-Fi 6 は、一般的に使用されている 2.4 GHz と 5 GHz 帯、およびより広い 6 GHz 帯 (WiFi 6E 用) を含む、ライセンス免除の ISM バンドの周波数をカバーしています。 [ 9 ]

この規格は、オフィスやショッピングモールなどの混雑した場所におけるスループットの向上[ b ]を目指しています。公称データレートは802.11acよりわずか37% [ 10 ]高いだけですが、スループットは少なくとも4倍に増加し[ 11 ] 、効率が向上し、遅延が75%削減されます[ 12 ] 。全体的なスループットの5倍化は、スペクトル効率の向上によって可能になります。

802.11ax Wi-Fiは、携帯電話事業者のネットワークの仕組みに似たOFDMAと呼ばれる主要機能を備えています。[ 10 ]これにより、スペクトル利用効率が向上し、干渉を回避するための電力制御が改善され、1024QAM、MIMO、MU-MIMOなどの高速化技術が実現します。また、消費電力の低減やTarget Wake TimeやWPA3などのセキュリティプロトコルの採用など、信頼性も向上しています。

802.11ax規格は2020年9月1日に承認され、ドラフト8は95%の承認を得ました。その後、2021年2月1日にIEEE標準化委員会から正式な承認を受けました。[ 13 ]

レート設定

変調および符号化方式
MCS指数[ i ]変調方式 コーディング率 データレート（Mbit/s）[ ii ]
チャネル幅（MHz）
20 40 80 160
ガードインターバル（μs）
1.60.8 1.60.8 1.60.8 1.60.8
0BPSK1/288.61617.23436.06872
1QPSK1/21617.23334.46872.1136144
2QPSK3/42425.84951.6102108.1204216
316QAM1/23334.46568.8136144.1272288
416QAM3/44951.698103.2204216.2408432
564QAM2/36568.8130137.6272288.2544576
664QAM3/47377.4146154.9306324.4613649
764QAM5/68186.0163172.1340360.3681721
8256QAM3/498103.2195206.5408432.4817865
9256QAM5/6108114.7217229.4453480.4907961
101024QAM3/4122129.0244258.1510540.410211081
111024QAM5/6135143.4271286.8567600.511341201

注記

  1. ^ MCS 9 は、チャネル幅と空間ストリーム数のすべての組み合わせに適用できるわけではありません。
  2. ^空間ストリームごと。

OFDMA

802.11ac（802.11の以前の改訂版）では、空間多重化技術であるマルチユーザーMIMOが導入されました。MU-MIMOにより、アクセスポイントは各クライアントに向けてビームを形成し、同時に情報を送信することができます。これにより、クライアント間の干渉が低減され、複数のクライアントが同時にデータを受信できるため、全体的なスループットが向上します。

802.11axでは、周波数分割多重化（OFDMA）に同様の多重化が導入されています。OFDMAでは、複数のクライアントが利用可能なスペクトル内の異なるリソースユニットに割り当てられます。これにより、80MHzチャネルを複数のリソースユニットに分割できるため、複数のクライアントが同じスペクトルを介して同時に異なる種類のデータを受信できます。

OFDMAをサポートするために、802.11axは802.11acの4倍のサブキャリア数を必要とします。具体的には、20、40、80、160MHzチャネルの場合、802.11ac規格ではそれぞれ64、128、256、512のサブキャリア数であるのに対し、802.11ax規格では256、512、1024、2048のサブキャリア数となります。利用可能な帯域幅は変わらず、サブキャリア数が4倍に増加するため、サブキャリア間隔も同じだけ狭くなります。これにより、OFDMシンボルの長さが4倍になります。802.11acではOFDMシンボルの送信に3.2マイクロ秒かかります。802.11axでは12.8マイクロ秒かかります（いずれもガードインターバルなし）。

技術的な改善

802.11ax 修正では、802.11acに比べていくつかの重要な改善がもたらされています。 802.11ac は 700 MHz を少し超える幅の5 GHz 帯域のみを使用しますが、 802.11ax では 、幅 100 MHz 未満の一部の以前のプロトコルの 2.4 GHz 帯域 と、幅 が約 1200  MHz のより広い 6 GHz 帯域の使用も許可されています。[ 14 ] Wi-Fi 6Eでは、 Wi‑Fi 6に6 GHz 帯域の使用が追加され 、それによって5 GHz帯域のすべての 160 MHzチャネルに適用される動的周波数選択の制限なしに160 MHz幅のチャネルが使用できるようになりました 。 [ 15 ]使用可能なチャネルの数と選択肢は、特定の Wi-Fi 6 ネットワークが稼働している国によって異なります。[ 16 ]

特徴 802.11ac802.11ax コメント
OFDMA利用不可中央制御型のメディアアクセスで、ステーションごとに26、52、106、242(?)、484(?)、または996(?)のトーンを動的に割り当てる。各トーンは、78.125kHzの帯域幅を持つ単一のサブキャリアで構成される。したがって、1回のOFDMA伝送は2.03125MHzから約80MHzの幅となる。 OFDMAは、スペクトルを時間周波数リソースユニット（RU）に分離します。中央調整エンティティ（802.11axではAP）が、関連するステーションに受信または送信用のRUを割り当てます。RUの中央スケジューリングにより、競合によるオーバーヘッドを回避でき、高密度展開のシナリオにおける効率が向上します。
マルチユーザーMIMO （MU-MIMO）ダウンリンク方向 で利用可能ダウンリンクとアップリンクの方向 で利用可能ダウンリンクMU- MIMOでは、APは複数のステーションと同時に送信することができ、アップリンクMU-MIMOでは、APは複数のステーションから同時に受信することができます。OFDMAは受信機を異なるRUに分離しますが、MU-MIMOではデバイスは異なる空間ストリームに分離されます。802.11axでは、MU-MIMOとOFDMAを同時に使用できます。アップリンクMU送信を有効にするために、APはスケジューリング情報（ステーションのRU割り当て、および各ステーションで使用される変調および符号化方式（MCS））を含む新しい制御フレーム（トリガー）を送信します。さらに、トリガーはアップリンク送信の同期も提供します。これは、送信がトリガー終了後 SIFSで開始されるためです。
トリガーベースのランダムアクセス 利用不可RUを直接割り当てられていないステーションによるUL OFDMA送信の実行を可能にする トリガーフレームにおいて、APは後続のUL MU送信に関するスケジューリング情報を指定します。ただし、複数のRUをランダムアクセス用に割り当てることができます。RUを直接割り当てられていないステーションは、ランダムアクセス用に割り当てられたRU内で送信を行うことができます。衝突確率（つまり、2つ以上のステーションが同じRUを送信に選択する状況）を低減するため、802.11ax修正規格では特別なOFDMAバックオフ手順が規定されています。APがステーションで保留中のULトラフィックに関する情報を持たない場合、ランダムアクセスはバッファステータスレポートの送信に適しています。
空間周波数の再利用 利用不可カラーリングにより、デバイスは自ネットワーク内の送信と隣接ネットワーク内の送信を区別できます。適応型電力および感度しきい値により、送信電力と信号検出しきい値を動的に調整し、空間の再利用性を高めます。 空間再利用機能がない場合、デバイスは隣接ネットワークの送信と同時に送信することを拒否します。基本サービスセットカラーリング（BSSカラーリング）を使用すると、無線送信は送信開始時にマークされ、周囲のデバイスが無線媒体の同時使用の可否を判断するのに役立ちます。隣接ネットワークから検出された信号レベルが従来の信号検出閾値を超えた場合でも、ステーションは無線媒体をアイドル状態と見なし、新しい送信を開始できます。ただし、新しい送信の送信電力が適切に低下していることが条件となります。
ナビシングルNAV デュアルNAV 高密度な導入環境では、あるネットワークからのフレームによって設定されたNAV値が、別のネットワークからのフレームによって簡単にリセットされ、誤動作や衝突が発生する可能性があります。これを回避するため、各802.11axステーションは2つの独立したNAVを維持します。1つのNAVはステーションが関連付けられているネットワークからのフレームによって変更され、もう1つのNAVは重複するネットワークからのフレームによって変更されます。
目標起床時間（TWT）利用不可TWT は電力消費とメディア アクセスの競合を削減します。 TWTは802.11ahで開発された概念です。これにより、デバイスは周期的なビーコン送信時間以外のタイミングで起動できるようになります。さらに、APは異なるTWT周期を持つデバイスをグループ化することで、無線メディアを巡って同時に競合するデバイスの数を減らすことができます。
断片化 静的 動的 静的フラグメンテーションでは、データパケットの最後のフラグメントを除くすべてのフラグメントのサイズは同じです。動的フラグメンテーションでは、デバイスは利用可能なRUを他の送信機会に最大持続時間まで使用して送信することができます。したがって、動的フラグメンテーションはオーバーヘッドの削減に役立ちます。
ガードインターバル期間 0.4または0.8μs 0.8、1.6、または3.2μs ガード インターバル期間を延長すると、屋外環境で発生する信号遅延の拡散に対する保護が強化されます。
シンボルの持続時間 3.2μs 12.8マイクロ秒 サブキャリア間隔が4分の1に縮小されるため、OFDMシンボル期間も4分の1に増加します。シンボル期間の延長により、効率が向上します。[ 17 ]
周波数帯域 5GHzのみ 2.4GHzと5GHz 802.11ac は、2.4 GHz 帯域では 802.11n にフォールバックします。

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[ 18 ]周波数帯域 チャネル幅 ストリームデータレート[ 19 ]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～ 7GHz DSSS [ 20 ]、FHSS [ A ]802.11-19971997年6月 2.4 22 1、2 該当なし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 [ 20 ]802.11b1999年9月 2.4 22 1、2、5.5、11 該当なしCCK、DSSS 35メートル（115フィート） 140メートル（460フィート）
OFDM 802.11a1999年9月 5 5、10、20 6、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） 該当なし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 ] [ 21 ]? ?
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 5.9 200メートル1,000メートル（3,300フィート）[ 22 ]
802.11bd2022年12月 5.9、60 500メートル1,000メートル（3,300フィート）
ERP -OFDM [ 23 ]802.11g2003年6月 2.4 38メートル（125フィート） 140メートル（460フィート）
HT -OFDM [ 24 ]802.11n（Wi-Fi 4） 2009年10月 2.4、5 20 最大288.8 [ D ]4 MIMO-OFDM（64- QAM） 70メートル（230フィート） 250メートル（820フィート）[ 25 ]
40 最大600 [ D ]
VHT -OFDM [ 24 ]802.11ac（Wi-Fi 5） 2013年12月 5 20 最大693 [ D ]8 DL MU-MIMO OFDM（256- QAM） 35メートル（115フィート）[ 26 ]?
40 最大1,600 [ D ]
80 最大3,467 [ D ]
160 最大6,933 [ D ]
HE -OFDMA 802.11ax ( Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E ) 2021年5月 2.4、5、6 20 最大1,147 [ E ]8 UL/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 -OFDMA 802.11be（Wi-Fi 7） 2024年9月 2.4、5、6 80 最大5,764 [ E ]8 UL/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、6 320 最大23,059 8 マルチリンクMU-MIMO OFDM (4096- QAM ) ? ?
WUR [ G ]802.11ba2021年10月 2.4、5 4、20 0.0625、0.25 （62.5  kbit/s、250  kbit/s） 該当なしOOK（マルチキャリアOOK） ? ?
ミリ波（WiGig） DM [ 27 ]802.11ad2012年12月 60 2,160 (2.16  GHz) 最大8,085 [ 28 ] (8  Gbit/s) 該当なし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）[ 29 ]?
802.11aj2018年4月 60 [ H ]1,080 [ 30 ]最大3,754 （3.75  Gbit/s） 該当なしシングル 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 [ 31 ] (15  Gbit/s) 4 [ 32 ]OFDM、シングル キャリア ? ?
EDMG [ 33 ]802.11ay2021年7月 60 最大8,640 （8.64GHz  ） 最大303,336 [ 34 ] (303  Gbit/s) 8 OFDM、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 [ 35 ]802.11af2014年2月 0.054～0.796、7、8 最大568.9 [ 36 ]4 MIMO-OFDM? ?
S1G [ 35 ]802.11ah2017年5月 0.7、0.8、0.9​ 1～16 最大8.67 [ 37 ] (@2  MHz) 4 ? ?
ライト（Li-Fi） LC ( VLC / OWC ) 802.11bb2023年11月 800～1000 nm 20 最大9.6  Gbit/s 該当なしO- OFDM? ?
IR [ A ] ( IrDA ) 802.11-19971997年6月 850～900 nm ? 1、2 該当なし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54 DSSS、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303,336 DSSS、OFDM
  1. ^ a b c d e f g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. ^ a b 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によってのみ認可されています。
  4. ^ a b c d e f g h i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. ^ a b c d e f g h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. ^ a b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. ^ a b中国の規制について。

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. ^ IEEEの定義による面積あたりのスループットは、ネットワークの総スループットとネットワーク面積の比率である。 [ 10 ]

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