[省電力で超高速]5G時代の次世代Wi-Fi規格 Wi-Fi6とは？対応ルーターやスマホも紹介

今年、Wi-Fiの規格が10年ぶりに一新されます。2019年1月に次世代無線LAN規格Wi-Fi６が登場したからです。ではこのWi-Fi６、どこが進化したのでしょうか。もちろん通信速度は向上しましたが、それだけではありません。様々な最新技術を取り入れて５G時代に対応した、次世代の無線LAN規格になります。

さらにWi-Fi６以外にもWPA3とEnhanced Openという無線LAN通信を変える新規格が登場しています。

これらにどのような最新技術が使われているのか、ルーターはどうするのか、生活がどう変化するのか、などここで理解しておきましょう。

Wi-Fi6までの規格の進化

Wi-Fiの通信規格はアメリカに本社を置く IEEE (アイ・トリプルイー：米国電子電気学会)という団体が 「IEEE 802.11」 という無線LAN規格として策定しています。802.11が「無線LAN」という意味を表していて、802.11の後の、a、n、acなどのアルファベットで世代ごとに規格を区別しています。

Wi-Fiが最初に登場したのは1997年のことで、当時の伝送速度は ２Mbps でした。その後、1999年に発表された 802.11b で 11Mbps まで速度が向上し、Wi-Fiが普及することになりました。そして2003年に802.11bの上位互換として登場した、 802.11g で 54Mbps の伝送速度を達成しました。これは OFDM(直交周波数分割多重方式) という技術を利用して実現しています。

2009年になると、これまでの2.4GHに加えて、 5GHz の周波数帯域を利用して、 600Mbps 以上の最大転送速度を実現する「 802.11n 」(Wi-Fi4)という規格が登場します。

802.11nでは 複数のアンテナで送受信を行うMIMO (Multiple Input Multiple Output) や複数の通信チャネルを結合する チャネルボルディング により、高速化と安定化を実現します。

そして、2014年に現在最も利用されている規格である 802.11ac (Wi-Fi 5)が登場しました。802.11acではチャネルボルディングの高度化とMIMOを発展させた MU- MIMO 、 256QAM により 1733Mbps という転送速度を達成しました。

1997年の登場からわずか20年間で、Wi-Fiの転送速度は 約866倍 にまで高速化を果たしたのです。

Wi-Fi6の特徴　5Gに対応して進化

Wi-Fi　AllianceによるとWi-Fi６の特徴は以下のものです。

• 高いデータレート
• 容量の向上
• 数多くのコネクテッド デバイスが存在する環境での優れたパフォーマンス
• 省エネ性の向上

Wi-Fi６は正式名称を 「802.11ax」 と言います。その最大の特徴は 実行速度の向上 です。Wi-Fiの通信速度には 理論値 と 実行速度 の2つがあります。理論値はその名の通り理論上の最大速度で、実行速度は 実際に行える最大の通信速度 になります。別名、 実行スループット とも呼ばれます。

現在主流の802.11acは理論値上の最大速度は 6.9Gbps ですが、実行速度はせいぜい 800Mbps と言われています。Wi-Fi６では理論値は 9.6Gbps と802.11acの1.4倍程度ですが、 実行速度は少なくとも4倍 にまで向上するとしています。この実行速度を生かしてWi-Fi6では 8K動画のストリーミング も可能になります。これがWi-Fi６の最大の特徴です。

このようにWi-Fi6 は5Gの「超高速」「大容量」などの特徴に対応する形で進化した通信規格なのです。

さらに、Wi-Fi６には以下のような様々な技術の導入により速度の向上以外にも多くの進化点があります。

MU-MIMO

Wi-Fi６ではWi-Fi５と同様に MU-MIMO( マルチユーザーMIMO)という技術に対応しています。MU-MIMOは複数のアンテナを利用してデータを送受信するMIMOをさらに発展させて、 複数の端末に同時にデータを送受信することができる ようにした技術です。

Wi-Fi５との違いは「指向性を持つアンテナを利用して特定の端末に向けて電波を飛ばすことで、電波干渉を減らして通信を高速化することができる ビームフォーミング の対応数が最大4台から ８台 にまで増えたことです。

これまでよりもさらに 多数の端末をWi-Fiに接続しても速度が落ちにくくなった ということです。

OFDMA

Wi-Fi５で利用されているOFDM(直交周波数分割多重方式)をチャネル帯域幅をより細かなサブチャネルに分割することで より多数の端末との接続を可能にしたものがOFDMA です。

元々、 モバイル向け４G通信 で利用されていた技術で、 同じチャネル帯域幅でより多くの端末が利用できるようになります。

TWT(ターゲットウェイクタイム)

Wi-Fiに接続される機器にはスマホなど、バッテリー駆動しているものが多い。Wi-Fi接続はバッテリーを消費しやすいので、必要なときのみ通信して、バッテリーを節約する必要があります。

そこでWi-Fi6では 「TWT 」という機能が取り入れられている。TWTはWi-Fiルータとスマホなどの通信端末との通信を あらかじめ決めておいたタイミングのみ行う ことです。これは先述したように通信端末の バッテリー消費 面で有利になるだけではなく、無駄な通信を省くことで、 通信帯域配分の最適化 という面でも有利になります。

トリガーフレーム

Wi-Fi6では複数端末での同時通信をより効率化・安定化させるために、新たに トリガーフレーム という技術が導入されています。

トリガーフレームではWi-Fiルータの指示に応じて、接続されている端末が最大送信出力などの 様々な情報をルーター側に送信 します。これにより、遠くにある端末には高い出力で送信するなど、 端末までの距離に応じて適切な出力で送信することができます。

情報は1つの端末だけではなく、同時に複数の端末から送信することもできます。順番に情報を送信する場合に比べて遅延が少ないのもトリガーフレームの特徴です。

Wi-Fiと無線LANを変えるその他の新規格

WPA3

Wi-Fi6に限ったことではありませんが、今後のWi-Fiには WPA3 という新たなセキュリティープロトコルが取り入れられます。WPAでは無線LANアクセスポイントがデバイスの接続を許可する 「認証」 と接続された後にデバイスとの通信を保護するための 「暗号化」 が定められています。

WPA3で最も特徴的なのはWPA2では有効な攻撃手段である 辞書/総当たり攻撃 を不可能にすることができる点です。さらに推奨されている文字数や複雑さを満たさないパスワードであっても WPA2よりも高いセキュリティー を誇ります。

これは SAE(Simultaneous Authentication of Equals) という認証時の鍵確立プロトコルにより実現されています。さらに、たとえパスワードが漏洩したり解読されても 過去に行われた通信の暗号を解読できない ようになっています。

Wi-Fiアライアンスのマーケティング担当バイスプレジデント、ケビン・ロビンソン氏は「WPA3は2019年後半には多くのデバイスが対応するのではないか」という見込みを示しています。また、ほとんどの機能を ソフトウェアベース で導入できるため、既存製品にもWPA3 に対応する製品が出てくる可能性もあります。

Enhanced Open

Enhanced Openは正式名称 「Wi-Fi CERTIFIED Enhanced Open」 と言って、 公衆無線LANなど正式に認証されていないWi-Fi用のセキュリティー規格 です。

コンビニや駅などで提供されている現在の公衆無線LANはWPA2などのセキュリティー規格を適用していない「 オープンWi-Fi 」がほとんどです。オープンWi-Fiにはユーザーがパスワードを入力すること無くアクセスポイントに接続することができるという高い利便性がありますが、 通信が暗号化されていないので内容を盗聴される危険性があります。

Enhanced Openはパスワード無しの利便性を維持しつつも、 通信を暗号化した安全な通信 を提供してくれます。導入も簡単で、Wi-Fiアライアンスによるとキャプティブポータルをすでに導入しているオープンWi-Fiであれば、認証サーバーなどを追加すること無くセキュアな通信を実現できるとしています。

Wi-Fi６対応のルーター・スマホ

Wi- Fi6対応のルーター

現時点で国内発売されているWi-Fi6対応ルーターはほとんどありませんが、すでにWi-Fi６対応を歌ったルータも発売されています。

今回は現時点で国内発売されているルーターを3機種紹介します。

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ASUS「RT-AX88U」

国内初のWi- Fi6対応ルーター 。802.11axの5GHz帯で 4804Mbps 、２.4GHz帯で 1148Mbps の通信速度を実現します。既存の11ac、11nにも対応していて、それぞれ通信速度は4333Mbps、1000Mbpsとなっています。

特徴的な機能として ゲーマー・プライベート・ネットワーク(GPN) があり、最適な通信経路を確保する 「wtfast」 が内蔵されています。その他、パッケット割においてゲームパケットを優先する「Adaptive Qos」、ビームフォ-ミング技術の「AiRadar」、トレンドマイクロの技術を利用したセキュリティー機能「AiProtection」などを搭載しています。

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ネットギア　「Nighthawk AX8 RAX80-100JPS」

1024QAMや4×4MU-MIMOに対応し、5GHz帯で 4800Mbps、 2.4GHz 帯で 1200Mbps の最大通信速度を実現しています。

特徴はルーター本体の左右に伸びた 羽のような形状をしたアンテナ 部分で、左右にそれぞれ2本ずつアンテナが内蔵されています。ネットギアジャパンによると、この構造は「ネットギアの無線通信に関する長年の豊かな経験や知見に基づいて11axの性能を最大限に発揮できるようにこだわってアンテナの角度や配置を変えたもの」だと言います。

これにより 他のWi- Fiルーターのように角度を変える必要が一切ない ことが「Nighthawk AX8 RAX80-100JPS」の新しい特徴と言えます。

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NEC　「BL1000HW」(auひかり向け)

2018年２月に発表されたインターネット接続サービス「auひかりホーム10ギガ」「auひかりホーム5ギガ」と同時に提供開始されたWi-Fiルーターです。

802.11ax対応していて、5GHz帯で最大 2401Mbps 、2.4GHz帯で最大 1147Mbps の通速度で通信できます。

auひかり向けのホームゲートウェイとして提供されているため、 一般に市販はされていません。

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Wi-Fi6対応のスマホ

Iphoneは最新のXsやXsMaxでもWi-Fi6には対応していません。また、現状のところApple製品でWi-Fi６対応している製品はありません。

Appleは基本的に 最新の通信規格に対応するのが遅い ので今年発売されるであろう最新機種でも対応するかは微妙なところです。 ５Gへの対応も他社よりも遅れる と見られています。

Androidスマートフォンは米クアルコムの Snapdragon855 というSOC(システム・オン・チップ)が搭載されていればWi-Fi６に対応することが可能です。

代表的な機種としては Galaxy S10・S10plus、Xperia 1 などがあります。ただ、Snapdragon855を搭載していても Wi-Fi6に対応しているかは機種によって異なる ので確認が必要です。

Wi-Fi6は5G時代に重要な技術

現在でもWi-Fiにそこまで不満を感じている人はいないかもしれません。しかし、５G時代の到来に伴い、これからモバイル通信の体験は大きく変化していきます。

Wi-Fi６やWPA3はこうした５G時代に対応した新たなワイヤレス通信の規格として重要な存在になるでしょう。

 

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