Wi-Fi 6 の特長について

今回はWi-Fi 6の特長をいくつか説明させていただきます。

ピンクの部分で産業用仕様についての考察を記載しています。

産業用機器(PLCなど)の通信特性上重要な、低遅延(リアルタイム性)の確保に有利

  • 複数機器の同時通信が可能になる = 待ち時間低下で低遅延を実現できる
  • 高密度に多数のクライアント(STA)を接続しても、速度低下が起こりにくい

変調方式の拡張や、より広帯域を利用可能になり、さらなる高速化を達成

目次

無線の利用効率を向上

Wi-Fi 6 では、無線空間の利用効率の向上を主眼として標準化が行われています。

マルチユーザMIMO

  • MU-MIMO(マルチユーザMIMO)では、アンテナを通信端末別に割り当てることにより、複数端末が同時に通信可能

空間ストリーム(MIMO)の数字は、物理アンテナ数となり一般に多いと筐体サイズが大きくなります。消費電力や価格にも影響しますので、バランスを重視し弊社FL WLANでは2ストリームを製品化しています。

OFDMA

  • OFDMAでは、1通信内で帯域を分割し、複数端末が同時に通信可能(直交周波数分割多元接続、Orthogonal Frequency Division Multiple Access

イメージとしては、1通信内で複数ユーザにリソースを割り当てて、遅延が減少する形です。(端末当たりのデータ量は減りますが、公平配分できるようになるともいえる)

副産物として、通信間で発生していた待ち時間(オーバーヘッド)が減少するので無線という有限なものをより効率的に活用することができます。OFDMでは、データが小さい場合でもオーバーヘッドは同じだけ必要であることが理由となります。

本機能は産業用途で特にデメリットは見当たりません。

Basic Service Setカラーリング

  • 同一チャンネル上の通信を色分けし、Spatial(空間)を再利用
  • 電波が届く範囲全体を1つのセルとせず、レベルが一定以下の場合は別扱いとすることで、別端末が使用中でも通信継続
  • 同一チャネル内での干渉の影響を最小化
  • ※BSS coloring(Basic Service Setカラーリング)なしの場合、電波が届く範囲は1つのセルとみなされる。同一チャンネルの別アクセスポイントに接続している機器は、通信開始できない

本機能は、同じチャンネルの電波でも、閾値以下のものは別とみなすような機能で、たとえ電波的に被ってしまったとしても待たずに送信する仕組みとなります。やや強引ではありますが、混雑している現場では有効と考えられます。

最新のセキュリティ(WPA3)に対応

WPA3(Wi-Fi Protected Access 3)は、WPA2後継の最新バージョンとなり、脆弱性を改善し暗号化方式や認証が強化。
通信内容の解読(KRACKs)、なりすまし対策や、ログインの総当たり(ブルートフォース攻撃)にも対応します。

WPA2もまだ(高度な手法で、相応の悪意を持って標的にならない限り)いまだ比較的安全ではあります。しかし、最新のWPA3のほうが良いことは間違いないので安心となります。

さらなる高速化

Wi-Fi 6では、以前から実装されている機能の底上げを行い、さらなる高速化を達成しています。

Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n)・Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac)と比較して、無線リンク速度向上が期待できます。

QAM変調方式 (直交位相振幅変調、quadrature amplitude modulation)

QAMのシンボル数を拡張して、高速化を行っています。

シンボルを増やすと速度は向上しますが、信号間の間隔が短くなるために一般にノイズには弱くなります。しかしながら、条件が良い時はより高速化可能で、悪くなればシンボル数・シンボルレートは自動的に低下しますので、デメリットは特にないと考えられます。

チャネルボンディング(広帯域の利用)

占有帯域を増加させて、通信速度を倍増させる機能。

  • 混雑してない環境であれば、簡単に速度を倍増できる
  • 隣接したWi-fiがある場合は設定した帯域幅で、だれも送信していない瞬間のみ送信可能 (=一般に遅延増加)  状況によっては20MHz幅のほうが良い場合がある。

本機能は一長一短です。利用者が少なければ広く周波数を利用できますが、DFSを回避できるチャンネル(2.4GHz、5GHzのW52)は一般に混雑していることが多く、必要がなければ20MHz幅でご利用いただく(必要以上に電波を広範囲に使用しない)ほうが、他の利用者に迷惑がかかりません。

参考: 製品のWebページリンク

FL WLAN 1120 / 1122
FL WLAN 1020
FL WLAN 2340
FL WLAN 2330

以上です。

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