清水理史の「イニシャルB」
バッファロー初のWi-Fi 6ルーターは「こだわりの凝縮」、「フツー、そこまでやらない……」とまで感じた「真打」開発秘話
アンテナの先から新電波法、ルーティングエンジンまで全⽅位のチューニングを4万円台で！
2019年10月11日 06:00
製品登場前に用意されたティザーサイトに「真打、あらわる。」と銘打たれたのは、伊達ではなかった。こんなに手間をかけて開発されたWi-Fiルーターは、おそらくほかにないだろう。
バッファローから登場したWi-Fi 6対応ルーター「WXR-5950AX12」は、縦置きのデザインから、アンテナの設計、チップの選定、有線LAN部分のルーティングエンジン、価格設定まで、開発陣のコダワリが詰まりまくった製品だ。
それぞれの詳細や理由は後述するが「Wi-Fi 6を超える」と言っても過言ではない、ある意味やり過ぎとも言えるコダワリについて、株式会社バッファローでWXR-5950AX12の開発に携わったメンバーに話を聞いた。
「いばらの道」を選んでこだわり抜いたWi-Fiルーターコスト、開発期間、新電波法、そして性能………
最初に、INTERNET Watchとは関係なく、筆者個人としての率直な感想を言わせていただきたい。
「この製品が売れなければ、今後、国内の多くのWi-Fiルーターは、製品として味気ないものばかりになってしまうだろう」。
それほどまでに、この製品はバッファロ－にとってチャレンジングな試みであると同時に、市場に問う意味合いが大きな製品だと思う。
Wi-Fi AllianceがWi-Fi CERTIFIED 6の認定を開始し、Wi-Fi 6対応のiPhone 11が登場した今のタイミングなら、正直、Wi-Fi 6対応のチップセットを選定し、海外のOEMベンダーに設計を任せるだけでも、無味乾燥な低コスト製品はリリースできただろう。
しかし、開発チームが選んだのは、それとは真逆の「いばらの道」だった。
手間が掛かるため他社が避けてきた縦型のデザインをあえて選んだ上で、ファンを搭載するという安易な逃げ方もしていない。一見4本に見えるアンテナは実際は8本だし、背反する要件を満たす必要があり、7月に施行されたばかりの新電波法にもきちんと対応している。
さらに、Wi-Fi 6仕様の認定要件ではないにもかかわらず、“IEEE 802.11axの仕様を満たすべき”という同社の考えと、それによるパフォーマンスの向上を目指し、新電波法において8msとなったバースト長に対応するチューニングにも手を抜いていない。そして、10GbEのルーティング性能をQoSオンでも十分に発揮させるため、ルーティングエンジンのソースレベルで対応させている。
いや、フツー、そこまでやらないです……。というか、予算やコスト、開発期間の関係で、普通は、やりたくてもできないです……。
こんな例えが適切かどうか分からないが、いわゆる「ボクが考えた最強の××」。これをWi-Fiルーターで、本当に、やり切ってしまった面々が、WXR-5950AX12を開発したメンバーといっても過言ではないだろう。
彼らが、この先も、フツーではないコダワリを製品に込め続けられるかどうかは、ひとえに、我々が市場に並んだWXR-5950AX12をどう評価するかに委ねられていると言えるかもしれない。
「市場ニーズは80MHz幅と160MHz幅の両対応」、それを見極めてQualcommチップの採用へ
「過去には弊社でも、Wi-Fi新規格のドラフト版に対応した製品を発売してきましたが、発売後にファームウェアをアップデートしたりと、対応が必要なことがありました。今回のWi-Fi 6では、信頼性やパフォーマンスという点で自信を持って提供できる製品を提供したいという思いで開発を進めました」。
そう語ったのは、今回の開発を統括した株式会社バッファローブロードバンドソリューションズ事業部長の田村信弘氏（以下、田村氏）だ。
Wi-Fi 6、当時はIEEE 802.11ax対応製品の開発をスタートしたのは2018年のはじめ。2018年9月あたりから、すべてのチップセットベンダーを回り、ルーターに搭載するWi-Fiチップの検討を進めたと言う。
「いろいろなチップベンダーを回る中で、2018年末あたりに、11axではどうやら、PCは160MHz幅、スマートフォンは80MHz幅と、2種類のクライアント環境が混在する環境になりそうなことが分かってきました。どちらかを選ぶという選択肢ももちろんあったのですが、我々としては、両方とも同時に接続できる環境を目指しました。そこでWXR-5950AX12では、これを唯一実現できるQualcommのチップを採用することにしました」と同氏は開発の経緯を語った。
確かに、現状のWi-Fi 6対応ルーター製品には、160MHz対応がオプションになっていたり、選択式になっていたりする場合がある。そしてWXR-5950AX12では、このいずれにも同時に接続可能になっている。
さらに田村氏によると、「チップの選定にあたっては、性能面での条件もいくつか用意していました。例えば、アップリンクでのOFDMAに対応しているかどうか、実効スループットが弊社で定める一定の基準を満たせるかどうかといったものです。こうした条件を満たしていたのがQualcommチップだったという経緯もあります」とのことだ。
ちなみに、WXR-5950AX12では、実際に電波を使った対向通信（WXR-5950AX12を2台使ったテスト）を行なった場合には、3.8Gbps前後を実現できるはずだという。
今回Qualcomm製チップを採用した裏には、このように実際の現場の利用シーンをきちんと想定した経緯があったわけだ。
有線は2.5Gbpsでなく10Gbps「事業者さんの機器が10Gbps対応、2.5Gbps非対応のことも多いから」
こうした実際の利用シーンを想定した開発は、有線LANが10GBASE-Tに対応している点でも同じだ。
「もちろん、2.5Gbps対応などで開発をスタートする選択肢もありましたが、10Gbps対応のインターネット接続サービスを提供する事業者を回ってヒアリングを進めていく中で、回線から端末までフルに10Gbpsの環境を提供したいというニーズがあるにもかかわらず、それを実現できる機器がないという声を耳にする機会が少なからずありました」。
「また、事業者さんが提供するONUの中には、10Gbps対応でも、2.5/5Gbpsでも利用できるマルチギガビット対応ではなく、10Gbpsでしかリンクしないものも多く存在することが分かってきました。こうした状況の中、どのような環境でも利用でき、かつ回線から端末まで10Gbpsをフルサポートできるようにすることを（今回のWXR-5950AX12の）開発目標としました」と田村氏は語った。
なお、バッファローでは、2.5GBASE-Tに対応するPC用USBアダプター「LUA-U3-A2G」と、スイッチングハブ「LXW-2G5」も発売する。これらの製品化は、今回のルーターの開発があってのものだとのことだ。LXW-2G5は2万円程度の価格になる見込みだという。
既存のギガビット環境で使っているLANケーブルをそのまま利用してLANを高速化できることもメリットで、10GBASE-T対応とすると価格が高く、発熱も大きくなってしまうこともあって、まずは2.5GBASE-T対応の製品から発売するという。ただ、年内には、10GBASE-Tポート×2を搭載した購入しやすい価格のスイッチングハブの発売も予定しているという。
さて、冒頭で筆者はWXR-5950AX12について“開発者のコダワリが実現された製品である”と紹介したが、実際には、同社はマーケットの状況や普及後の現場の利用状況、回線事業者などの周辺事情をかなり重視している。このあたりは、WXR-5950AX12が技術一辺倒のひとりよがりな製品とはなっていない大きな理由と言えそうだ。
「縦置き」「4万円台」は利用者ニーズとして死守実は難しい縦置き設計
とは言え、いくら市場が求めていたとしても、その技術を製品に落とし込むのは容易なことではない。同社ブロードバンドソリューションズ事業部第一開発課HW開発係長の成瀬廣高氏（以下、成瀬氏）は、そのあたりの経緯を紹介してくれた。
「10Gbpsに対応するための1つの課題は熱対策です。WXR-5950AX12は、縦置きのデザインを採用しています。熱の発生源が下の方に存在すると、熱が上方に上がってくるため、そこにあるほかのチップが影響を受けることになります。こうした点まで考慮した基板設計には苦労しました」。成瀬氏は続ける。
「製品設計では、チップベンダーなどが示すリファレンスデザインに沿って開発することがありますが、WXR-5950AX12では、無線LANがQualcomm、有線LANがAquantinaと、異なるベンダーの製品を組み合わせているので、リファレンスそのものが存在しません。このため、1から設計する必要がありました」という。
こちらも、言われて見てハッと気が付いた。確かに、市場のWi-Fi 6対応製品のほとんどは横置きで、縦置きの製品は見当たらない。ということは、縦置き、10Gbps対応のWi-Fi 6製品としては、このWXR-5950AX12が、事実上のリファレンスデザインになるのかもしれない。
しかしながら、そもそも縦置きにそんなにこだわるのは、なぜなのだろうか？ この点について、株式会社バッファローのブロードバンドソリューションズ事業部マーケティング課長の下村洋平氏（以下、下村氏）が補足してくれた。
「今回の製品開発では、マーケティング的な立場から、開発陣にいくつか要望を出しました。それが縦置きであることと、4万円台の価格設定です。既存製品のお客様の声をお聞きすると、8割の方が縦置きで製品を利用されており、さらに1割の方が壁掛けで使っていることが分かりました。本体のサイズや設置面積などを考えても縦型の方がメリットが多いため、難しい課題があることは承知で開発陣にお願いしました」ということだ。
もちろん、熱対策という意味なら、ファンを付けるという選択肢もあったはずだ。実際、筆者がこれまでにテストしてきたWi-Fi 6対応製品の中には、常時稼働するわけではないが、ファンが搭載されていた機種も少なからず存在した。
ファンの搭載について成瀬氏は、次のように説明した。「お客様が実際に利用するシーンを考えると、ファンの騒音は無視できるものではありません。また、ファンのような可動部品は、環境によっては劣化が早く、長く使って頂けません。これらを避けるためにも、WXR-5950AX12ではファンレスにこだわりました」。
ちなみに、CPUやGPU、SSDなどで「サーマルスロットリング」という言葉を耳にした人も少なくないことだろう。高負荷などで熱が高くなった際に、チップが自らの処理能力を落とすことで、発熱を抑える機能だ。
成瀬氏によると、こうした現象は、もちろんWi-Fi関連のチップでも発生する可能性があると言う。このため、WXR-5950AX12では、前述したように基板の設計を工夫するなどして、サーマルスロットリングが発生しないように対策を十分に施しているとのことだ。
WXR-5950AX12のサイズがそれなりに大きめ（と言ってもほかのWi-Fi 6製品と比べれば若干小さい）なのは、こうした対策による影響と言えそうだ。
実は8本あるアンテナ、「上の80MHz」と「下の80MHz」の向きをそろえて利得向上
本体デザインという意味では、今回のWXR-5950AX12が搭載しているアンテナも、非常に特徴的だ。
成瀬氏によると、「WXR-5950AX12のアンテナは、1本のアンテナが80MHzずつ上下2つのパートで構成されます。Wi-Fi 6では、主にスマートフォンが80MHz幅（1.2Gbps）で、PCが160MHz幅（2.4Gbps）でルーターに接続します。80MHz幅を上下でそれぞれで送受信できるのに加え、160MHz幅のときに80＋80として送受信できる構成になっています」とのことだ。
同社では、このアンテナを「デュアルスタックダイポールアンテナ」と表現しているが、役割としては、80＋80で80MHz幅も160MHz幅も対応できるという意味になる。
成瀬氏は続ける。「80＋80という構成にすることで、160MHz幅で通信するときに上の80MHzと下の80MHzを同じ方向に向けられるのが、このアンテナの特徴です。80MHz幅ずつ8本のアンテナを個別に用意することもできましたが、80＋80を上下のセットとすることで、160MHz幅での通信時に、電波の方向を上下で合わせることができます。これにより、8本の外付けアンテナよりも簡単に利得を向上させられるようになっています」とのことだ。
筆者はてっきり4本が外付けで、ほかは内蔵されているのかと思っていたが、見た目は4本でも、実質的には8本のアンテナとなっているわけだ。
安易に考えれば、8本のアンテナを外付けしてしまえばよさそうなものだが、省スペース性や見た目、実際にアンテナの向きを調整する際のユーザーの利便性、そして何より、160MHz幅時の通信性能を考慮して、わざわざ凝った設計にしてあるわけだ。
Wi-Fi 6のポイント「OFDMA」の活用もファームウェアで自動判断、有線10Gbpsのルーティング速度もコダワリが………
ちなみに、Wi-Fi 6における160MHz幅での通信には、連続160MHzと非連続160MHzの2種類の帯域の確保方法がある。
株式会社バッファローブロードバンドソリューションズ事業部第一開発課コンシューマFW開発係長の山口悟氏（以下、山口氏）によると、「WXR-5950AX12では、クライアントとなるPCで採用されているIntelチップ（AX200）の仕様にあわせて連続160MHzの対応となっています。W52＋W53、もしくはW56で連続8チャネルを利用して接続することになります」とのことだ。
山口氏は、今回のWXR-5950AX12のファームウェアを担当した人物だが、ハードウェア同様、ソフトウェアにも数々のコダワリが詰め込まれている。
例えば、「Wi-Fi 6では、OFDMAによる通信が注目されていますが（筆者注：周波数帯を複数端末にうまく割り振ることによって、多数の同時接続時でも高い速度を実現できる）、実際に通信する際には、通信相手や他端末の通信状況によって、OFDMAを使うか、MU-MIMO（MIMOによる多重化ストリームを複数ユーザーに分割して同時接続を高速化する技術）か、SU-MIMO（シングルユーザー接続）を使うかを、自動的に判断しています」というのだ。
続けて、「接続する台数やデータ量を測定し、最適なモードを選択して通信をします。環境にもよりますが、例えば長距離の場合はOFDMA、近距離の場合にMU-MIMO、ビームフォーミングが必要な場合はSU-MIMOといったように、環境に応じて最適な技術を判断する仕組みを持っているのです」とのことだ。
山口氏は、さらに付け加える。「また、10Gbps有線LANのルーティング性能にもこだわりました。WXR-5950AX12では、通常時で9Gbpsを超えるスループットを実現できますが、アドバンスドQoS（筆者注：使用頻度の高いサービスの優先順位を上げる機能）をオンにしても、7Gbps前後の実効スループットを実現できるようにチューニングしています」とのことだ。
山口氏によると、ルーティングはハードウェアで実装されているという。これを同社独自のQoS機能でも有効化するには、おそらくハードウェアの内部的なチューニングも行われているのではないかと推測できる。
さらに驚いたのは、Wi-Fi 6の必須条件ではない機能までも、ソフトウェア的に実装している点だ。
IEEE 802.11axの仕様上は、バースト長が4msから8msへと拡張されている。MAC層の拡張技術として、複数のEthernetフレームを1つの802.11フレームとしてまとめて送信する「フレームアグリゲーション」という技術は、従来から搭載されていたが、この占有時間が8msへと拡張されているわけだ。
要するに、まとめてデータを通信できる時間が長くなることで、より多くのデータを連続的に送信できることになる。
しかしながら、8msのバースト長は、Wi-Fi CERTIFIED 6の認証取得では必須の項目とはなっていない。このため、無理に実装する必要はないのだが、IEEE 802.11axの仕様としては存在するため、“真のIEEE 802.11ax対応”とするために、きちんと実装しているという。並々ならぬコダワリと言えよう。
新電波法にも対応、「妥協はしなかった」「Wi-Fi CERTIFIED 6」認証も家庭用ルーターとして世界初取得
WXR-5950AX12のもう1つの特徴でもある新電波法への対応についても、苦労が多かったが、妥協はしていないという。
新電波法では、W56のチャネルとして従来の100/104/108/112/116/120/124/128/132/136/140chに加え、新たに144chが利用可能になっている。W56では、従来は80MHz幅（4チャネル1セット）を重複せずに2組しか確保できなかったが、144chが加わったことで、3組を確保できるようになった。
このW56の144chは、隣にDSRC（自動車のETC）で利用している周波数帯が存在するチャネルだ。このため、実際に144chを利用可能にするには、慎重な設計が必要になる。
ハードウェア設計を担当した成瀬氏によると、「パワーを上げすぎるとETCに影響があり、下げすぎると無線の性能が落ちます。アンテナ側でなるべく利得を確保しつつ、それでいて基板側でノイズの影響をなるべく受けないという、相反する要件を満たす必要があり、その点にとても苦労しました」とのことだ。
このような電波関連の機能は、製品のリリース後にファームウェアの更新で対応することはできず、仕様の変更が伴うために、いわゆる技適の再認証が必要になる。このため、製品を購入する段階で新電波法に対応しているかどうかは、後々の使い勝手を左右する大きな違いになる。このポイントは、ぜひ押さえておきたいところだ。
なお、WXR-5950AX12は、家庭用のWi-Fiルーターとして現時点で唯一、「Wi-Fi CERTIFIED 6」の認証を取得している。
Wi-Fi CERTIFIED 6は、Wi-Fi AllianceがWi-Fi 6（11ax）機器に対して認定を行うプログラムで、製品間の相互接続性と、WPA3など業界標準のセキュリティ機能に準拠した機器が認定される。これについては、「規格の普及期における端末の間の相互接続性を担保するため、開発の初期段階から認証を取得する予定で進めていました」（山口氏）とのことだ。
想像以上の手間暇をかけた製品「やり残したことはない」
以上、バッファローのWXR-5950AX12の開発チームに、製品のポイントや苦労した点などを伺ったが、製品をレビューしていたときに想像していた以上に、手間暇が掛かっていることに驚いた。
インタビュー取材の際には、思わず「よく4万円台で収めましたね」と言ってしまったが、ハードウェア的なコストだけでなく、ソフトウェアの開発に要する工数や人的な労力も相当なものだ。これは、“戦略的”の一言では済ませられない価格設定と言える。
話を聞き進めてみると、時間が許す限り、各メンバーから次から次へと興味深い話が出てくるので、「ちょっと待ってください。じゃあ、逆に、やり残したこととか、心残りはないんですか？」と聞いたてみたのだが、全員が全員、首を横に振って「ない」と答えたのが印象的だった。あらためてWXR-5950AX12の凄さを感じさせられたインタビューだった。
（協力：株式会社バッファロー）
清水 理史
製品レビューなど幅広く執筆しているが、実際に大手企業でネットワーク管理者をしていたこともあり、Windowsのネットワーク全般が得意ジャンル。最新刊「できる Windows 10 活用編」ほか多数の著書がある。