Wi-Fi n、ac、ad、ax、6E…ワイヤレス ネットワークとその速度について知っておくべきことすべて

Wi-Fi が登場したのは 90 年代後半で、当時は Wi-Fi の話はありませんでしたが、1999 年に Apple の AirPort が iBook に搭載されました。数年後、Wi-Fi という用語は、その規格が持つすべての 802.11 規格を指すようになりました。認証は WECA (現在は Wi-Fi Alliance) によってサポートされています。 Wi-Fi はさまざまな規格をカバーしており、そのすべてに 802.11 プレフィックスが付いています。文字の形の接尾辞により、規格を相互に区別することができます。個人の場合は、802.11a/b/g/n/ac/ad/ax の 7 つの異なる世代について話します。それぞれが以前のものと比較した進化を表しています。それぞれの特徴を詳しく見てみましょう！

上の表からわかるように、理論上の流量にはさまざまな種類があります。詳細に入る前に、実際に記録された流量は理論上の最大流量を大幅に下回っていることに注意してください。これは、802.11 プロトコルの仕組みによるものです。さらに、流量はデバイス間の距離だけでなく、邪魔になる障害物 (壁など) にも大きく依存します。最良の場合、実際の流量は理論流量の約半分であると考えてください。。そして最悪の場合（壁や干渉）、文字通り信号が失われるまで流れが崩壊する可能性があります。

Wi-Fi 2 (802.11b): 始まり

したがって、Wi-Fi は 1999 年に、企業向けの規格 802.11a (WiFi 1) と個人向けの規格 802.11b でデビューしました。 Wi-Fi B は 2.4 GHz 帯域と DSSS 変調を使用し、最大速度は 11 Mb/s になります。Wi-Fi A は 5 GHz 帯域と OFDM 周波数分布を使用し、54 Mb/s に達します。

一般的な真実ですが、周波数が低くなるほど信号の搬送量は多くなりますが、干渉を受けやすくなるということを覚えておいてください。他の Wi-Fi ネットワークからの干渉だけでなく、何よりも他の信号からの干渉、つまり 2.4 GHz 帯域は Bluetooth、DECT コードレス電話、および... 電子レンジの帯域でもあります。

Wi-Fi 3 (802.11g) : 統合

2003 年に Wi-Fi A と B は Wi-Fi G のみに置き換えられました。IEEE 802.11g 標準は、Wi-Fi A のより効率的な OFDM 変調と Wi-Fi B の 2.4 GHz 周波数帯域を効果的に組み合わせ、 Wi-Fi 機器との下位互換性を確保しながら、一般向けには Wi-Fi A の理論上の最大速度 54 Mb/s、より広い範囲の Wi-Fi B を提供します。 Bは既存のもの。

Wi-Fi 4 (802.11n): 速度の向上

IEEE 802.11n は、文字通り理論上の最大スループットを 10 倍に高めるメジャー リビジョンです。これを実現するために、この規格では MIMO テクノロジーと 2 倍の帯域幅という 2 つの開発が行われています。

Wi-Fi N は、以前と同様に 20 MHz 幅で動作できます。この場合、最大 72.2 Mb/s を提供しますが、現在は 40 MHz 幅です。 4G の場合と同様、速度は帯域幅に比例し、40 MHz ストリームは 20 MHz ストリームの 2 倍、つまり 150 Mb/s になります。

MIMOの場合

MIMO は、Multiple Input Multiple Output の略です。その名前が示すように、このテクノロジーにより、Wi-Fi が複数のストリームを同時に操作できるようになります。たとえば、2 つの送信アンテナと 2 つの受信アンテナの 2×2 MIMO について話しています。これは、MIMO なしの構成と比較してスループットが 2 倍になります (つまり、40 MHz で 300 Mb/s)。 Wi-Fi N は 4×4 MIMO、絶対最大 600 Mb/s に到達できます。

Wi-Fi 5 (802.11ac): 最大 2600 Mb/秒

Wi-Fi AC は、使用される各伝送技術を改善することで速度をさらに倍増します。

• チャネル幅を考慮すると、Wi-Fi AC は 5 GHz 帯域でのみ動作し、アクセス ポイントは 2.4 GHz 帯域の Wi-Fi N に切り替わります。
• のビームフォーミング、アクセス ポイントが端末に向けて電波を送信できるようにする機能が標準化されました
• 変調が 64QAM から 256QAM に変更され、帯域幅が 25% 増加します
• 80 MHz と 160 MHz の新しいチャネル幅。Wi-Fi N の最大 40 MHz と比較して帯域幅が 2 倍および 4 倍になります。
• MIMO では最大 8 ストリーム。これにより、Wi-Fi N の最大 4 ストリームと比較して帯域幅がさらに 2 倍になります。
• マルチユーザー (MU-MIMO の MU) のサポート。これにより、アクセス ポイントが複数の端末と順番に (非常に高い周波数で) 通信するのではなく、同時に通信できるようになります。

IEEE は 802.11ac を指定しましたが、Wi-Fi Alliance は 2 つの波に分けてデバイスを認定しました。

• したがって、2014 年に最初の 802.11ac Wave 1 デバイスが登場しました。シングル ユーザーおよび 80 MHz の 3 ストリームに限定されていますが、すでに 1300 Mb/s の最大帯域幅 (80 MHz ストリームあたり 433 Mb/s) を実現しています。
• 2017 年以降、80 MHz の 4 ストリームを備えたマルチ ユーザーと互換性のある 802.11ac Wave 2 製品が登場し、デバイスあたり 1733 Mb/s に達することができます。一部のデバイスは 2166 Mb/s または 5330 Mb/s を謳っていますが、これは標準化されていない 1024QAM 変調を使用しているため、異なるブランドの機器間で相互運用性の問題が発生する可能性があります。

Wi-Fi 802.11ad: 非常に短距離で非常に高速

次に登場するのは Wi-Fi AD ですが、これは Wi-Fi AC の後継というよりも、補完的な規格です。 IEEE 802.11ad も IEEE 802.11ac より前に承認されており、文字通り「ギガビット ワイヤレスのための同盟」である独自の WiGig Alliance を持っています。

その名前が示すように、WiGig は 1 つのストリームでギガビット/秒で表される速度を実現します。これを行うために、60 GHz 帯域の非常に高い周波数で動作し、チャネル幅は 2160 MHz です。したがって、Wi-Fi AD は壁を通過せず、表面に反射して間接的に見えるデバイスに到達するだけです。最大射程は 10 メートルです。

実際には、シングルキャリア モードは最大 4.6 Gb/s のスループットを提供し、2.4 GHz および 5 GHz 帯域も使用するトリプルバンド OFDM モードは最大 7.2 Gb/s のスループットを提供します。

2017 年、WiGig は主に業務用ラップトップ用のワイヤレス ドッキング ステーションの設計に使用されています。非常に高速なので、1 つまたは 2 つの画面と USB デバイスを接続できます。ローカルネットワークについては、今でも Wi-Fi AC で対応しています。

Wi-Fi 6 (802.11ax): ネットワークを解放します。

Wi-Fi の新たな進化

理論的には、以前のバージョンの 2 つの周波数 (2.4 GHz と 5 GHz) との互換性を維持しながら、10 Gb/s を超えることができます。

IoT とスマートフォンを念頭に置いて開発されたこの規格は、エネルギー消費を削減し、デバイスの自律性を高める必要があります。

この新世代の目標もまた、高密度ネットワークの管理を改善するつまり、数十台、場合によっては数百台のモバイル デバイスが流通する主な公共の場所です。 802.11ac Wi-Fi が満たさないユースケース。

Wi-Fi 6E (または Wi-Fi 6 GHz): 常に干渉が少なく、速度が向上します

Wi-Fi 6と並行して米国で開発された、Wi-Fi 6E できる2.4 GHz および 5 GHz の周波数帯域だけでなく、6 GHz 帯域でも動作します。これはすでにヨーロッパで占有されており、ここに割り当てられたスペクトルは、米国の 1.2 GHz と比較して、追加の 480 MHz にすぎません。

したがって、ルーターに応じて、Wi-Fi 6E はそれぞれ 80 MHz の 6 つの追加チャネル、または 160 MHz の 3 つのチャネルを提供します。これにより、特に人口密集地域における周波数の輻輳、ひいては干渉を回避することが可能になります。

理論的には、Wi-Fi 6E は Wi-Fi 5 より 30% 高いピーク速度を達成することも約束されています。実際には、これを達成することは現時点では困難です。

最後に、新しい多重化方式のおかげで信号配信モードが改善され、多数のデバイスが同じアクセス ポイントに同時に接続されている場合でも、Wi-Fi 接続の汎用性と安定性が向上しました。

Wi-Fi 7 (802.11be): ケーブルの代替手段?

Wi-Fi 7 は 2021 年から議論され、さらに長く研究されてきました。新しい Wi-Fi 規格ではよくあることですが、約束は: 速度の向上 (理論上のスループットは最大 30 Gb/s について話しています)、待ち時間の短縮、および干渉管理の向上。

Wi-Fi 7 では、追加の周波数帯域、最大 320 MHz (Wi-Fi 6 の 2 倍) のチャネル サイズ、Wi-Fi 6 の 1024-QAM の代わりに 4096-QAM 変調が実現します。これにより、理論的には次のことが可能になります。イーサネットケーブルを交換する高速化、待ち時間の短縮、あらゆる条件下での優れた安定性を実現します。 MediaTek は、8K ビデオ ストリーミング、ワイヤレス仮想現実、さらにはルクラウドゲーム。

当初、IEEE (「電気電子学会» フランス語）は、2024 年の商業展開を目指していました。これは 2025 年までに実現しない可能性があります。

これらすべての規格間の互換性

最も良いのは、これらすべての標準が相互に互換性があることです。残念ながら、私たちは IT の世界にいるため、すべての標準間の相互運用性が難しい場合があります。初めに、ルーターが 5 GHz 帯域で構成されている場合、2.4 GHz 帯域のデバイスには認識されません。またその逆も同様です。。この制限を克服するために、ほとんどの場合、ルーターはデュアルバンドこれにより、ユーザーは 2 つの異なる Wi-Fi ネットワーク (1 つは 2.4 GHz 帯域、もう 1 つは 5 GHz 帯域) を構成できます。

この制約を除けば、この記事で説明されているすべての Wi-Fi 標準は相互に下位互換性があります。両方のデバイスが同じ周波数帯域上にある限り、新しい (またはより効率的な) 標準をサポートするデバイスは、古い (または効率の低い) 標準に適応します。。たとえば、802.11g Wi-Fi スマートフォンは、AC ルーターに接続できます。デュアルバンドしたがって、2.4 GHz 帯域のネットワークを備えています。

そして実際には？

これらの理論上の標準と流量はすべて十分に優れていますが、実際にはどのように見えるのでしょうか?この記事ですでに説明したように、理論上のスループットと比較すると、デバイスがルーターの隣にある場合でも、実際のスループットは約半分になります。現在、2.4 GHz 周波数帯域は、特に都市環境では飽和していることが多く、これを使用する 802.11g および n Wi-Fi デバイスは、Web ページの読み込みなどの最も単純なタスクに限定されることがよくあります。ストリーミング音楽の。

スマートフォンやタブレットで動画コンテンツを視聴する用途が増えています。この場合、特に HD ビデオの場合、Wi-Fi 802.11n 5 GHzマイクロカットを避けるために必要な場合があります。さらに、光ファイバーを使用している場合、インターネット接続は少なくとも 100 Mb/s なので、遅すぎる Wi-Fi で制限するのはもったいないでしょう。802.11n Wi-Fi の理論上の速度は 70 Mb/s に制限されているため、ファイバーを最大限に活用するには少なくとも 802.11ac Wi-Fi が必要です。

ラップトップの場合は、複数のアンテナが組み込まれていることが多いため、状況は少し異なります。 15 インチ MacBook Pro のような最もハイエンドなタッチバー3 つのアンテナを統合することで、理論上の 1300 Mb/s に達することが可能になります。ただし、13インチMacBook Proには、タッチバー、2 つのアンテナのみが統合されているため、理論上の速度は 867 Mb/s に制限されます。

いずれの場合も、これら 3 つのアンテナの利点を活用するには、ルータは 3 つの空間ストリームもサポートする必要がありますが、これはすべてのオペレータ ボックスに当てはまるわけではありません。確かに、Livebox 4 のみが MU-MIMO をサポートします4本のアンテナで5GHz帯の受信を実現。他の場合には、互換性のあるルーターを購入する必要があり、その価格はすぐに上昇する可能性があります。

最後に、互換性のあるルーターを購入する準備ができていて、速度要件が非常に高い場合を除き、アンテナを必要としない最も単純な形式の Wi-Fi 802.11ac は、現在、速度と価格の点で最良の妥協点となります。

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