無線LAN関連国際標準化の動向

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ネットワーク
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無線 LAN 関連国際標準化の動向
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山田 曉
● NTT ドコモ
ユーザーやエリアごとのスループット向上を目指す IEEE802.11ax の
標準化が開始。60GHz の高速化、次世代測位方式、携帯電話コア網への
収容の高度化も議論。
スマートフォンやタブレット端末、リッチコンテ
て検討がなされている。
ンツ等の普及に伴い、無線 LAN 利用時にユーザー
Wi-Fi Alliance では、無線 LAN 機器間の相互接
が体感する品質の向上が求められている。また、
続に関わる認定プログラムの策定や、携帯電話シ
国内外にて携帯電話システムのトラフィックは急
ステムとの連携に関して議論している。
増しており、モバイルオペレータは無線 LAN シス
Wireless Broadband Alliance では、特にオペ
テムへのトラフィックのオフロードを進めている。
レータにより運用される無線 LAN サービスを中心
こうした状況を鑑み、各標準化団体では、携帯電
とした、相互認証手段の標準化やホワイトペーパー
話と無線 LAN のシステム間連携機能の向上や、通
を策定している。
信速度の高速化に向けた議論を活発化させている。
3GPP では携帯電話-無線 LAN システム間の IP
本稿では、IEEE802.11 Working Group での最
アドレスの共通化や、シームレスハンドオーバー
新状況を中心に、無線 LAN に関わる標準化動向に
を実現する技術、無線 LAN 用周波数帯域を LTE に
ついて解説する。
て活用する技術の標準化がなされている。
■無線 LAN システムに関する標準化
■ IEEE802.11 標準規格
無線 LAN システムおよびその他システムとの連
●概要
携に関する技術は、IEEE802.11、Wi-Fi Alliance
IEEE802.11 標 準 化 は 1991 年 か ら 開 始 さ れ 、
（WFA）
、Wireless Broadband Alliance（WBA）
、
以降多くの高度化技術が標準化されてい
3GPP において、それぞれ標準化が行われている。
る（ 資 料 5-3-4）。現 在 、６ 個 の Task Group
IEEE802.11 では、無線通信を高度化するため
（IEEE802.11ah、ai、aj、ak、aq、ax）にて標準
の無線伝送方式の標準化や、アクセスポイントへ
化が進められると共に、新たな標準の策定を目指
の接続方法や認証方法、送信タイミング等を定め
す２個の Study Group（NG60、NGP）が立ち上
る MAC 層での標準化、他システムとの連携に関し
げられた。
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第 5 部 製品・技術動向
資料 5-3-4 IEEE802.11 標準規格およびグループ一覧
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出典：「OFFICIAL IEEE 802.11 WORKING GROUP PROJECT TIMELINES」
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をもとに筆者作成
●無線伝送速度の変遷
1997 年に標準化された最初の IEEE802.11 規格で
無線 LAN に関連するメーカーにとって、無線
は最大 2Mbps までに限定されていたが、最新の
伝送速度の高速化はユーザーへデバイスの買い
IEEE802.11ac 規格では、仕様書上の最大伝送速
替えを促すことができる大きなビジネスチャンス
度は約 6.9Gbps を達成した。これまでの標準化仕
であり、これまで無線 LAN 標準化における中心
様における無線伝送速度の変遷と、代表的な変調
的な位置づけとして技術検討が進められてきた。
方式や採用された技術を資料 5-3-5 に示す。
第 5 部 製品・技術動向
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資料 5-3-5 無線伝送速度の変遷
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出典：筆者作成
・IEEE802.11：2.4GHz 帯 、DSSS 最 大 速 度
な周波数チャネル配置を示す。
2Mbps
2.4GHz 帯における中心周波数は 1ch から 14ch
・IEEE802.11a：5GHz 帯、OFDM 最大速度
の間が規定されている。20MHz 帯域幅にて利用
54Mbps
する場合は、全てのチャネルを中心周波数として
・IEEE802.11b：2.4GHz 帯、DSSS/CCK 最大
利用可能である。
速度 11Mbps
一方、5GHz 帯では、中心周波数として利用
・IEEE802.11g：2.4GHz 帯、OFDM、最大速
可能な周波数チャネルは、資料 5-3-7 に記載し
度 54Mbps
た値 の み と な っ て い る 。ま た 、5180MHz から
・IEEE802.11n：2.4/5GHz 帯、OFDM、最大
5320MHz を中心周波数とする周波数帯（W52 およ
速度 600Mbps（40MHz 帯域幅、4x4 MIMO）
び W53）では、屋外での利用が禁止されている。そ
・IEEE802.11ac：5GHz 帯、OFDM、最大速度
の他、5260MHz から 5320MHz および 5500MHz
6.9Gbps（160MHz 帯域幅、8x8 MIMO）
から 5700MHz を中心周波数とする場合は、利用す
る周波数チャネルを環境に応じて動的に変更する
●無線 LAN で利用可能な周波数帯
機能である Dynamic Frequency Selection（DFS）
無線 LAN で利用可能な周波数帯は、2.4GHz 帯
と、通信に必要最小限な出力電力に抑えて他シス
と 5GHz 帯に大別される。資料 5-3-6 および資料
テムへの影響を最小限にする機能である Transmit
5-3-7 に、日本国内において無線 LAN で利用可能
Power Control（TPC）等の機能が必要となる。
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第 5 部 製品・技術動向
資料 5-3-6 2.4GHz 帯における無線 LAN チャネル配置の一例
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出典：筆者作成
資料 5-3-7 5GHz 帯における無線 LAN チャネル配置
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出典：筆者作成
■ IEEE802.11ax 標準化の状況
LAN 通信の可能な端末が、急速に普及している。
●概要
それに伴い、市街地や住宅地、オフィス等におい
昨今、廉価なアクセスポイントや光回線、無線
て無線 LAN アクセスポイントが乱立している。そ
第 5 部 製品・技術動向
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の結果、無線システムのスループット低下の問題
のアクセスポイントが設置される状況を想定
が顕在化している。
（2）Enterprise：オフィスにおいて、10∼20m
その課題解決のため、これまでの規格がフォーカ
間隔でアクセスポイントが設置される状況を想定
スしていたアクセスポイントあたりのスループッ
（3）Indoor Small BSS Hotspot：屋内にお
トのみではなく、ユーザーごとあるいはエリアご
いて、100 台程度のアクセスポイントが設置され
とのスループットの向上を目指した新たな技術が
る状況を想定
求められてきた。
（4）Outdoor Large BSS Hotspot：屋外
2013 年 5 月から IEEE802.11 Working Group
において、100∼200m 間隔でアクセスポイントが
において、High Efficiency Wireless LAN Study
設置される状況を想定
Group（HEW-SG）の活動が開始された。HEW-SG
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で は 、新 た な 規 格 に て 求 め ら れ る 機 能 に つ い
■ IEEE802.11ax の要素技術
て明確化し、2014 年 5 月に IEEE802.11ax Task
IEEE802.11ax では高効率な無線 LAN システム
Group（TG）へ昇格し、標準化が開始された。
実現に向け、以下の技術を候補とした議論が進め
IEEE802.11ax では、IEEE802.11ac にてスコープ
られている。
外とされた 2.4GHz 帯を含め、ユーザースループッ
トの４倍以上の向上を目標としている。また、ユー
● OFDM シンボルの延長
スケースとして、従来のデータ通信のみならず、
IEEE802.11ax では、OFDM シンボルを延長す
音声通話やビデオ通話時のユーザー体感品質向上、
ることでフレーム効率を高めることが議論されて
クラウドへのアクセスや携帯電話システムのトラ
いる。それに加え、Cyclic Prefix 長を長くするこ
フィックオフロード等、幅広い利用が想定されて
とで、屋外利用時の遅延波に対する耐干渉性を高
いる。
めることが議論されている。具体的には、現在の
2014 年 11 月会合以降、技術仕様の詳細策定に向
OFDM シンボル長（3.2us）を２倍から８倍程度
けた Specification Framework Document（SFD）
とし、Cyclic Prefix 長（0.4us または 0.8us）を
の作成が開始された。また、IEEE802.11ax は参
４倍（1.6us または 3.2us）とすることが議論され
加者数が数百名に上ることから、議論の効率化の
ている。
ために４個のアドホックグループ（PHY、OFDM、
MAC、Spacial-Reuse）に分離した上での議論が予
● OFDMA の適用
定されている。現在、2016 年 7 月に Draft1.0 を、
周波数軸方向でのユーザー多重による高効率化を
2017 年 3 月に Draft2.0 を、2019 年に標準化完了
目指し、LTE や WiMAX で採用されている DL（下
を目指し、議論が進められている。
りリンク）および UL（上りリンク）での OFDMA
の無線 LAN への適用について各社から提案がなさ
● IEEE802.11ax の利用シナリオ
れている。
以下の４種類のシナリオを元に、利用シーンと
ともに議論が進められている。
●上りリンク MU-MIMO の適用
下りリンクの DL-MU-MIMO は IEEE802.11ac
（1）Residential：アパートにおいて、数十個
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第 5 部 製品・技術動向
で規定されていたが、UL（上りリンク）への適用
も議論されている。
●次世代測位方式
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2015 年 1 月から、次世代測位方式の標準化を策定
● DSC（Dynamic Sensitivity Control）の適用
するグループである Next Generation Positioning
無線 LAN にて使用されているユーザー多重方式
Study Group（NGP-SG）が立ち上がる予定であ
である CSMA/CA は、周辺の端末が送信していな
る。NGP では誤差 0.1m 以下の屋内向け測位の実
いことを確認した上で、自端末の送信を開始する
現を目指す予定である。
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方式である。従来、周辺端末からの受信電力が一
定のしきい値以上の場合、自端末の送信を抑止し
■関連標準規格の動向
ていた。
携帯電話-無線 LAN 間のシステム間のハンドオー
それに対して IEEE802.11ax では、そのしきい
バーや、携帯電話システムからのトラフィックの
値を動的に制御（DSC）することにより、他端末
オフロードなど、異なるシステムを効率よく連携
が送信中であっても自端末の送信を許容する予定
させるための技術が各標準化団体にて議論されて
である。DSC により、一定の SINR が担保できる
いる。
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エリアでの通信を許容することで、エリアスルー
プットの向上が期待される。
●携帯電話コア網へのデータトラフィック収容 5
スマートフォンの普及に伴い、携帯電話向け
■その他 IEEE802.11 の状況
サービスを無線 LAN でも利用可能にする要望が高
● 60GHz 帯無線 LAN の高速化
まっている。そのため 3GPP では、無線 LAN トラ
60GHz 帯無線 LAN（IEEE802.11ad）の後継規
フィックの Evolved Packet Core（EPC）への収
格の策定を目指すグループである Next Generation
容を実現する技術（SaMOG）をもとに、さらに
60GHz Study Group（NG60-SG）が立ち上がり、
高度化した Enhanced S2a Mobility Over trusted
2014 年 9 月から活動を開始している。2014 年 12
WLAN access to EPC（eSaMOG）の標準化を進
月現在、MIMO 等を適用した高速化により、MAC
めている。
層で 20Gbps の通信速度実現を目指し、2015 年 7
eSaMOG では、LTE から無線 LAN へのシーム
月から標準化を開始する予定である。
レスハンドオーバーが実現可能となる。eSaMOG
におけるネットワーク構成を資料 5-3-8 に示す。
第 5 部 製品・技術動向
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資料 5-3-8 eSaMOG におけるネットワーク構成
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出典：「3GPP TS 36.300 v12.3.0」をもとに筆者作成
●無線 LAN ホットスポットでの利便性向上
LTE（LAA）と呼ばれる議論が進められている。
スマートフォンの普及に伴い、無線 LAN ホット
これは、LTE を無線 LAN システムで利用されてい
スポット利用時の利便性を向上させるための標準
る 5GHz 帯にて運用可能にするものである。2014
化が推進されている。
年 9 月の 3GPP RAN Plenary で、Study Item とし
Wireless Broadband Alliance では、通信キャ
て活動が承認された。現在、要素技術や実現方法
リアによるホットスポットの高度化を目的とした
についての議論が開始されており、2015 年 6 月に
議論が進められている。
Technical Report が完成する予定である。
Next Generation Hotspot（NGH）Program で
LAA の 利 用 シ ナ リ オ と し て 、Carrier
は、無線 LAN 利用時のユーザーの利便性を携帯電
Aggregation での Secondary Cell とし ての 利 用
話と同等レベルまで高めることを目的とした認定プ
を中心に議論が進められている（資料 5-3-9）
。ま
ログラムを策定している。具体的には、Hotspot2.0
た、既存の無線 LAN システムとの干渉を回避す
やオンラインサインアップの適用によるアクセス
るための仕組みである Listen Before Talk（LBT）
ポイントへの接続を容易にすることや、無線 LAN
についても、検討が進められている。
トラフィックの携帯電話コア網（EPC）への収容に
一方、既に 5GHz 帯にて既にデバイスが広く
よるシステム間ハンドオーバーの実現が求められ
普及している IEEE802.11 や Wireless Broadband
ている。また、認定プログラムの策定にあたり、多
Alliance、Wi-Fi Alliance でも、LAA との同一周波
数のオペレータにより相互接続試験を行う“NGH
数帯における共存方式に関する議論がなされてい
Trial”が１∼２年ごとに実施されている。
る。例えば、IEEE802 は 3GPP 側へ Liaison Letter
を送付し、システム間の同一周波数帯における Fair
●アンライセンスバンドでの LTE 利用
3GPP では、Licensed Assisted Access using
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第 5 部 製品・技術動向
Sharing メカニズムの確立を呼びかけている。
資料 5-3-9 LAA の利用シナリオ（例）
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出典：「3GPP R1144469」をもとに筆者作成
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1.http://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htm
第 5 部 製品・技術動向
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