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6GHz Wi-Fi時代のAdaptive(適応型)MIMO

著者:  ON Semiconductor  - 04-22-2020 

2018年、米連邦通信委員会(Federal Communications Commission、FCC))は、5.925GHz ~7.125GHz の最大1.2GHzの帯域を、免許不要の用途向けに開放する旨の立法案公告(Notice of Proposed Rulemaking、NPRM)を発行しました。新たに開放される領域は、現在2.4GHz および5GHz で許可されている帯域の2 倍以上になる可能性があります。このチャネルの追加により、10Gbps のような高速通信が可能になるだけでなく、集合住宅(Multi-Dwelling Units、MDU)などの密集した環境でより多くのユーザーをサポートできます。6GHz が、新時代のWi-Fi コンピューティングの到来を告げる潜在能力を持つことは明らかです。FCC のNPRM の発行により、大方の予想では、2020 年末に向けて最終的な法制定の道筋が出来ました。おそらく2022 年には、欧州連合やアジアなどの他国も6GHz の各国ごとの採用に向けて追随するでしょう。

6GHzの投入が大きな進歩であることにほとんど疑いの余地はありませんが、私たちが日々愛用している機器で採用される仕組みとなると少し複雑です。私たちは、Wi-Fi 5(802.11ac)技術の採用が最も可能性が高い優れた方法と捉えることができます。802.11ac の公式な仕様は、2013年12月、IEEE により公開され、2016年末までに、802.11acはすべてのスマートフォンに採用されました。2016年には14 億台以上の新しい携帯電話が出荷されましたが、大半(10 億台以上)は802.11ac 対応でした(図1)。この推移モデルをWi-Fi 6(802.11ax)6GHz 対応端末に当てはめると、IEEE が802.11ax 仕様を公開(2020年6月)してから約3年後の2023年半ばには、新しいWi-Fi 6 対応端末が10億台を超えると予測されます。ただし、2020年末までに6GHzの規制承認が追加されるため、このスケジュールはFCCが2020年末までに6GHzの運用を完全に合法化してから3年後の2023年末まで若干延びる可能性が高いでしょう(図2)。

1 Wi-Fi 5802.11acの端末における採用

2 Wi-Fi 6 および6GHz の採用の予測

6GHz が投入されると、2020 年に発表されるホームゲートウェイやアクセスポイントなどの次世代のWi-Fi 6 インフラ機器は、固定した4×4無線を3つの各周波数帯(2.4GHz、5GHz、および6GHz)に割り当てた固定アーキテクチャで設計されるだろう、と単純に想定しがちです(図3)。先に述べたように、2023年末までに発売される6GHz Wi-Fi 6 対応端末は少ないため、専用の6GHz 回路を備えたゲートウェイのソリューションは、かなりの期間でほとんど使用されない状態になるでしょう。つまり、ゲートウェイの内部のこの新しい6GHz コンポーネントに伴う費用とスペースは、基本的に無駄になります。ただし、サービスプロバイダの交換サイクルは、端末の交換サイクルより長いため、将来を見据えたゲートウェイを開発して展開する必要があります。この2つの競合する動向は、6GHz 対応のWi-Fi 6 を計画しているサービスプロバイダにとって興味深い課題です。

 

図3 3周波数帯の固定4×4 設計

可能性のある解決策は、Adaptive(アダプティブ)MIMO(マルチ入力、マルチ出力)と呼ばれる技術に見ることができます。Adaptive MIMOは、インフラ機器を動的にし、エンドユーザーの居住環境(クライアント機器の数、近隣からの干渉レベル、および他の要因)に応じて、1つの8x8 無線と2 つの4×4 無線間で5GHz MIMO 構成を変更する方法の1つとして、オン・セミコンダクターの一部門であるクアンテナ(Quantenna)により2018年6月に初めて導入されました。一方で、この技術は、6GHz 市場の Wi-Fi 6 対応ゲートウェイの採用に伴う複雑な問題に対処できるため、さらに強力なソリューションとなりえます。6GHz Adaptive MIMO は、1つのハードウェア設計を1つの8x8 5GHz 無線と1つの4×4 2.4GHz無線(構成1)、およびそれぞれが6GHz、5GHz、および2.4GHzで動作する3つの4×4 無線(構成2)の間で適応できることを意味します。この設計が最初に導入される時点では、インフラ機器は構成1の形になるでしょう。Wi-Fi 6 6GHzが市場に導入される2023年末までに、インフラ機器は構成2で動作するようになるでしょう。この構成は、ネットワーク内の6GHz Wi-Fi 6 対応クライアントの普及を決定するインテリジェント分析を使用してコントロールできます。Adaptive MIMO 設計には、新しい独特独自のロスレス5~7GHz FEM(フロントエンドモジュール)が組み込まれていることに注目することが重要です。

4 Adaptive 8x8設計

6GHz の導入により、Wi-Fi 6 デバイス向けに新たな性能と有用性がもたらされることが期待されています。また、来たるべきWi-Fi 6 ネットワークを大幅に改善するだけでなく、ワイヤレス環境全体を劇的に変化させる可能性もあります。次のWi-Fi規格であるIEEE 802.11be は、インフラ機器で最大16x16 のMIMO 構成を使用し、6GHz 帯域で320MHz チャネルを実現する見込みです。このような発展が組み合わさることで、速度は40Gbps を超え、過去にない帯域性能を達成し、高度なWi-Fiアプリケーションの新時代が到来します。ただし、そこに到達するために、インフラ機器は、Adaptive MIMO などのインテリジェントでコスト効率の高いアーキテクチャを採用しなければなりません。

詳しくはwww.quantenna.com をご覧ください。

Tags:IoT, Internet of Things, Portable and Wireless, Networking and Telecommunications
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