期待のネット新技術

ついにWi-Fiが本格普及した「IEEE 802.11b/g」、ノートPCとCentrinoで利用加速

【Wi-Fi高速化への道】(第2回)

 現在、高速なWi-Fiアクセスポイントとして普及が進んでいる「IEEE 802.11ac」の最大転送速度は、8ストリーム時の理論値で6.9Gbpsとなっているが、国内で販売されているWi-Fiアクセスポイントは4ストリームまでの対応で最大2167Mbps、クライアント側は2ストリームまでで最大867Mbpsの転送速度となっているのが現状だ。

 一方、理論値では最大転送速度が9.6Gbpsに達し、混雑下での速度向上も目指す「IEEE 802.11ax」が現在策定中だ。このドラフト規格に対応し、最大2.4GbpsのWi-Fiアクセスポイント機能を備えたホームゲートウェイが、KDDIが3月より提供を開始した「auひかり ホーム10ギガ/5ギガ」のユーザーに向けて、すでに提供されている

 スマートフォンやPCなど、Wi-Fi子機向けの11ax対応チップについては、IntelQualcomm東芝が2018年度の出荷などを発表している。

 2.4GHz帯と5GHz帯を用いる11axに対し、60GHz帯を用いて最大転送速度6.8Gbpsを実現している「IEEE 802.11ad」に対応する機器も、すでにネットギアジャパンから販売されている

 そこで今回は、現在の普及への足掛かりとなった2.4GHz帯を用いる「IEEE 802.11b」と、これを拡張した「IEEE 802.11g」の詳細や当時の普及状況について解説する。(編集部)

「Wi-Fi高速化への道」記事一覧

2.4GHz帯で最大11Mbpsの「IEEE 802.11b」

 前回解説した「IEEE 802.11a」に比べ、遥かに盛り上がったのが、11aと同じ1999年の標準化された「IEEE 802.11b」である。こちらはIEEE 802.11をそのままアップグレードしたもので、一次変調には引き続きDSSSを利用するが、二次変調方式として「CCK(Complementary Code Keying)」を追加し、最大11Mbpsへと帯域を高めている。逆に、これ以外には変更点がない。5GHz帯を用いるIEEE 802.11aに比べて周波数が低く、また当時はチップの製造にGaAs(Gallium Arsenide:ヒ化ガリウム)を使うことがまだ多かった5GHz帯に対し、CMOSだけでもなんとか製造可能で、低コスト化できることもメリットだった。

 周波数帯としては「1(2.412GHz)」~「14(2.484GHz)」までの14チャネルが用意されたが、日本ではこれを全部利用できる(アメリカは1~11チャネル、ヨーロッパは1~13チャネルに制限される)こともあり、技適の問題は別にすれば、海外の機器をそのまま利用できることも大きなポイントだった。

 そんなわけで、2000年頃から次第に普及を始めたIEEE 802.11bであるが、当初はノートPCに拡張カードの形で追加して利用する形態だったから、それほど広く普及していたわけではない。以下の図でも分かるが、当初は全世界で数百万台程度の普及でしかなかった。

 これが大きく変わるのは、2003年である。Intelが自社のモバイル向けCPUにWi-Fiチップをバンドルするかたちで「Centrino」というブランドを立ち上げ、ノートPCベンダーに対してWi-FiチップをCPU、チップセットと組み合わせて購入する際に大幅なディスカウントを行うことで、半ば強制的にWi-Fiチップを導入させるという荒業に出たわけだが、これにあわせてIntelは公衆無線LANの普及にも投資を行っており、結果としてWi-Fiという存在の認知度を上げることに成功した。

Wi-Fiチップ、CPU、チップセットを組み合わせたIntel「Centrino Mobile Technology」

 その結果、Wi-Fiデバイスの出荷総数は、2003年の2300万台から2004年にグンと増えたわけだ。また、「自分の買ったノートにWi-Fiが入っているから、使ってみるか」というニーズも次第に出てきたことで、2005年からは明確に出荷台数が上昇し始めた。この時期、Intel以外のチップベンダーもWi-Fi(主にIEEE 802.11b)をセットにするようになり、ごく普通に利用できる環境が整い始めたわけである。

Wi-Fiデバイスの出荷台数推移。出典は無線LANビジネス推進連絡会の小林忠男氏による「ますます拡大するWi-Fiの現状とこれから

2.4GHz帯で最大54Mbpsの「IEEE 802.11g」、11aの変調方式を採用

 こうした状況を追い風に、2003年に標準化が完了し、2004年あたりから普及を始めたのが「IEEE 802.11g」である。IEEE 802.11gは、周波数帯こそ既存の2.4GHz帯をそのまま使うが、変調方式などにはIEEE 802.11aのものをそのまま持ち込んだ規格、と考えればいい。

 後方互換性が保たれているので、アクセスポイントがIEEE 802.11bのみ対応なら最大11Mbps、IEEE 802.11g対応なら最大54Mbpsでの通信が可能だ。逆も同じく、IEEE 802.11g対応のアクセスポイントは、IEEE 802.11b対応とIEEE 802.11g対応のクライアントの両方と通信可能となっており、比較的シームレスに普及が進んだ。

 これはCentrinoでパッケージされるWi-FiチップがIEEE 802.11g対応になったことに加え、初代iPhoneが登場した2007年頃から市場に出回り始めたスマートフォンのほとんどが、IEEE 802.11gに対応していたことが大きい。これにタイミングを合わせるように、IEEE 802.11g対応のアクセスポイントの価格は、IEEE 802.11b対応のものと変わらないか、下手をすると安いというまでに、低下が急速に進んだ。

 エンタープライズ向けの高信頼性製品はともかく、民生用の廉価なWi-Fiアクセスポイントはおよそ3~5年程度で故障してしまう。これを買い換えるとなったとき、既に市場にはIEEE 802.11g対応のアクセスポイントしかない、という状況になり、必然的にIEEE 802.11gへシフトすることになった。

国内市場での11a対応製品の普及状況

 ちなみにこの時期、国内では当初こそ2.4GHz帯のIEEE 802.11b/gのみに対応した製品が多かったが、すぐに2.4GHz帯と5GHz帯のIEEE 802.11a/b/gに対応した製品に切り替わっている。これは、特にアメリカにIEEE 802.11aのユーザーが少なからずおり、IEEE 802.11b/gのみの対応だと既存のユーザーを取りこぼしかねなかったことと、技術的にもIEEE 802.11aとIEEE 802.11gが同じ変調方式を利用しており、以下の図のような構成を採ればIEEE 802.11a/b/gに対応する構成が簡単に実現できたことも大きい。

IEEE 802.11a/b/gの構成図

 2000年頃は高価だった5GHz帯のPHYも、2006~2007年頃になるとRF CMOSを使えば簡単に実現できるようになっており、通常のCMOSで実装する例も出てきたため、価格面への影響があまりなかったことも幸運であった。こうしたWi-Fiのチップはほぼ米国製なので、無理に日本向けにIEEE 802.11aを外すようなバージョンを作れば高コストになるし、その必然性もなかった。

 実は、この必然性に関しては、国内では総務省が5GHz帯に関して関係省令を改正したことも大きなポイントとなっている。先に書いた通り、IEEE 802.11aの制定当時は34/38/42/46の4つのチャネルしか利用できないことになっていたが、2005年5月に総務省令第92号~第94号、および総務省告知第580号/第581号が出され、屋内であればW52とW53が利用できるようになった。

 つまり、技適を別にすれば、米国向けの5GHz帯対応Wi-Fi機器がそのまま利用できるようになったわけだ。屋内だけでなく、飛行機の中でもW52がそのまま利用可能となった。この改正によって、日本でも普通に5GHz帯が利用できるようになったわけだ。

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 次回は、現在最も利用されているとみられる「IEEE 802.11n」の規格や普及の状況などについて、解説していきます。

大原 雄介

フリーのテクニカルライター。CPUやメモリ、チップセットから通信関係、OS、データベース、医療関係まで得意分野は多岐に渡る。ホームページはhttp://www.yusuke-ohara.com/