特集:IoTがもたらす製造業の革新〜進化する製品、サービス、工場のかたち〜
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» 2015年09月08日 11時30分 UPDATE

IoTのためのWi-Fi:サブギガヘルツ帯Wi-Fi「IEEE 802.11ah」とは (1/4)

規格策定が進む新しい無線LAN/Wi-Fi規格「IEEE 802.11ah」。802.11ahとは一体、どんなWi-Fiなのか。ユースケースや使用周波数帯といった基本からドラフト仕様、計測/試験における課題までを紹介する。

[Kevin Qian/Mingyan Wang,EDN]

IoT/M2Mに対応

 IEEE802.11作業グループが「802.11ah」と呼ばれる新規格「IEEE 802.11ah」を制定中だ。これは、サブギガヘルツの免許不要周波数帯で動作し、伝送距離の大幅延長を可能にするとともに、IoT(モノのインターネット)やM2M(Machine to Machine)の数千万にも上る膨大な数のデバイスを対象とする低消費電力の大規模センサーネットワークにも応用できる。

 802.11ahは、802.11ac規格のダウンクロッキングを基盤とし、PHYおよびMACレイヤーの電力節減、対応可能基地局数の増大、カバレッジエリアの拡大、移動受信性の改善などの面で強化したものだ。この規格は、現状はドラフト段階だが、2016年には最終版が発行される見通しだ。同時に、Wi-Fiアライアンスは802.11ahに対する認証プログラムの制定も開始した。

 IEEE802.11 WLAN(Wireless Local Area Network、ワイヤレスローカルエリアネットワーク)は主として2.4GHzと5GHzの周波数帯で動作する。ところが、こうした高周波帯の802.11nや802.11acは屋外用途向けとしては伝送距離が足りない。本稿では802.11ahの基礎を学ぶとともに、その試験課題を概説する。


ユースケース

 802.11ahの一般的ユースケースは3分野、つまり、センサーネットワーク、センサーやメーターからのデータに対するバックホールネットワークおよび、距離延長型Wi-Fiとなる。広カバレッジ、低消費電力、ネイティブIP対応、大量デバイス対応が802.11ahの主要な長所だ。その特性には以下の内容が含まれる。

  • 802.11ahは1MHzと2MHzを必須モードとし、距離を延長する。
  • 802.11ahのPHYとMACレイヤーは幾つかの面で強化され、小パケットサイズと長スリープタイムの動作に最適化することにより超低消費電力、数年オーダーのバッテリー寿命が実現するよう設計される。
  • 802.11ahセンサーはネイティブIPをサポートする。
  • 階層的な識別子構造の適用により1つのアクセスポイント(AP)当り最大8191デバイスに対応する。

ケース1:スマートホーム

 図1は将来のスマートホームに使用されるセンサーネットワークの一例だ。この用途では802.11ahテクノロジーのAPが屋内に設置される。温度センサー、光センサー、スマートメーター(電力計)といった多数のデバイスが屋内外に配置され、各種デバイスや関連器具類がスマート化される。

図1 スマートホーム向け用途では、802.11ahは802.11acに比較し遠距離をカバーできる (クリックで拡大)
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