IEEE802.11n



 ◆ IEEE802.11n とは

 IEEE802.11nは、理論上600Mbps、スループットで100Mbpsを実現する2009年9月策定の無線LAN規格。
 IEEE802.11nでは、
チャネルボンディングMIMOという大きく2つの技術により高速化を実現しています。
 先ずはIEEE802.11nの仕様を確認してみましょう。IEEE802.11n の場合は1つの規格であるにも関わらず
 2.4GHz帯と5GHz帯の2つの周波数帯域を利用することができるので、下表では一部を分離して記載します。
 ※ IEEE802.11n 通信を行う際には無線LAN端末/アクセスポイントの暗号化を
AESにする必要があります。

無線LANの伝送規格 IEEE802.11n
周波数帯域 2.4 GHz帯 5 GHz帯
同時使用チャネル数
2ch 9 ch
利用可能チャネル数 13 ch 19 ch
最大伝送速度 600Mbps ※1
変調方式
(データを電波に変換する方法)
OFDM
屋外での利用
IEEE802.11bとの互換性
策定時期 2009年9月

 ※1 40MHzのチャネルボンディングを行い、さらに4つのアンテナ(4ストリーム)を使用した場合、理論上最大で600Mbpsの速度。


 ◆ IEEE802.11n - チャネルボンディングとは

 チャネルボンディングとは、無線LANで使用する周波数帯域において、隣り合う2つのチャネルを束ねて
 通信する技術のことです。IEEE802.11a /g では1つのチャネルが使用する帯域は
20MHzでありましたが
 IEEE802.11nでは2チャネル分の
40MHzで通信することにより、伝送速度を2倍以上になります。例えば、
 IEEE802.11aで36chは周波数5.18GHz、40chは周波数5.20GHzなので、5.20GHz − 5.18GHz により
 IEEE802.11aが1つのチャネルで使用する帯域が20MHzであることが分かります。そして 802.11n では
 下図のようにこれらの2つのチャネルを束ねて40MHzの帯域として使用できるので、高速化が実現します。



  



 上図の通り、IEEE802.11nで周波数を5GHz帯を使用すると、最大同時チャネルが9であることが分かります。
 一方で下図の通り、IEEE802.11nで周波数を2.4GHz帯を使用すると、最大同時チャネルが2だと分かります。
 つまりIEEE802.11nにおけるチャネル設計では企業ネットワークでは5GHz帯を使用することが推奨されます。



      


 ※ 2.4GHzにおける40MHzのチャネルボンディングは他のAPの干渉を受けやすくなり、むしろ電波品質が
 劣化してしまう可能性があるため、Ciscoの無線LAN製品ではサポートしていませんが、MIMOやフレーム
 アグリゲーションの実装により、2.4GHzにおける11nでも高速通信を実現します。(5GHzよりは遅いです)

 
IEEE802.11n対応クライアントと、IEEE802.11n非対応クライアントが混在する環境では、802.11n対応クライアントは5GHz帯を
 使用するように設計し、802.11n非対応クライアントは2.4GHz帯を使用するよう設計する事が推奨。パフォーマンスが向上します。


 ◆ IEEE802.11n - MIMOとは

 MIMO (Multiple Input Multiple Output) とは、複数のアンテナを使用してデータを同時伝送することで
 無線通信を高速化させる技術です。たとえば、下図では送信側、受信側の無線LAN機器において、ともに
 2つのアンテナがあるとします。送信側の機器でデータを2分割して、2つのアンテナでその分割データを
 送信します。受信側の機器はその分割データを2つのアンテナで受信してそれをもとにデータに復元します。

 このように複数のアンテナを使用することで生じる複数の経路を1つの伝送路として見なして、データを
 送受信することで高速化を実現しているので、アンテナの数が多ければ多いほど伝送速度が速くなります。


   


 アンテナといっても、例えば無線LANクライアントになるノートPCに内蔵されたものは、とても小型ですから
 最近のものでは、例えばAdvanced-N + WiMAX 6250のIntelのチップには2本( 2×2 )も搭載されています。
 「2×2」というのは「送信用アンテナ2本、受信用アンテナ2本」という意味です。アンテナが2本ある場合は
 2つのデータの通信路(ストリーム)を形成することができるのでストリーム数は「2ストリーム」と言います。



 ◆ IEEE802.11n - 通信速度 ( なぜ製品により理論上の最大速度がバラバラなのか )

 802.11n規格に準じた製品といえど、製品によってチャネルボンディングに対応していなかったり、つまり
 使用する周波数帯域(20MHzなのか40MHzなのか)が異なったり、製品によってアンテナの数が異なるので
 ストリーム数が異なったりすることで、製品により理論上の最大通信速度が異なります。40MHzを使用する
 ようにチャネルボンディングに対応した製品は多いですが、アンテナ4つ実装したアクセスポイントは少ない
 ことから、一般的に300Mbpsくらいの理論上の最大通信速度を実現する無線LAN機器が主流と言えるでしょう。

IEEE802.11nの理論上の最大伝送速度
ストリーム数 20MHz使用 40MHz使用
1ストリーム ( 1×1 ) 72.2Mbps 150Mbps
2ストリーム ( 2×2 ) 144.4Mbps 300Mbps
3ストリーム ( 3×3 ) 216.7Mbps 450Mbps
4ストリーム ( 4×4 ) 288.9Mbps 600Mbps


 IEEE802.11nでも、上図の「1ストリーム」と「20MHz使用」の場合では、アンテナが1つであることと、
 チャネルボンディングも行っていない点から、802.11aやgと全く同じ通信状態なわけですが、54Mbpsでは
 なく72.2Mbpsを理論上の最大伝送速度が実現します。理由はMIMOやチャネルボンディング以外の802.11n
 における高速化の技術で実現できるからです。802.11nでは、例えばデータ送信の間の時間短縮を行えます。



 ◆ IEEE802.11n - 高速化を実現するために

 @ IEEE802.11n の規格どおり、暗号化にはAESを採用する。

 A IEEE802.11n ネットワークでは、11n 非対応のWLAN端末を存在させないようにする。
 ※ 11n 環境で、11n非対応のWLAN端末が通信を開始すると、11n対応のクライアントPCの速度は低下する。

 B IEEE802.11n ネットワークには5GHz帯を使用するようにして、チャネルボンディングを行うようにする。

 C IEEE802.11n ネットワークでは、11n 非対応のWLAN端末が存在する場合、802.11n対応クライアントを
   5GHz帯を使用させるようにして、11n非対応のクライアントに2.4GHz帯を使用させるようSSID設計する。



無線LAN - IEEE802.1X認証 無線LAN - IEEE802.11e

ネットワークエンジニアとして

Copyright (C) 2002-2018 ネットワークエンジニアとして All Rights Reserved.