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Wi-Fi 7が登場、新たなテストの必要性も

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Wi-Fi 6/6Eがパラダイムシフトとそれに伴うテスト要件を示したのに対し、Wi-Fi 7はWi-Fi 6の機能を改良・拡張することを約束しています。このことはシームレスな進化を実現するためのスマートなテスト戦略の重要性を物語っています。Wi-Fi 7の詳細についてご覧ください。

Wi-Fiの各世代はエンドユーザーのパフォーマンスを向上させることに重点を置きながら、より高いデータ転送レートを提供してきました。一般的な家庭ですべてのデバイスが同じ電波を争っているとしたら、それはますます増える需要です。それは企業ユーザーが直面するのも同じです。

Wi-Fi 6は家庭やオフィスでのこのような状況を解決することを目的としています。これは複数のユーザーをより良くサポートするための新しい機能とメカニズムを導入したパラダイムシフトでした。Wi-Fi 6に続いて登場したのが6GHz帯の電波を利用するWi-Fi 6Eです。

Wi-Fi 7はWi-Fi 6の機能を6GHz帯でさらに洗練させ拡張するものです。Wi-Fi 7は6GHz帯におけるWi-Fi 6の機能を改良・拡張するもので、これまでWi-Fiを利用する上で障害となっていた問題に対処するための新機能や仕組みが追加されています。

最大12 Gbpsの高いスループットがWi-Fi 7の主な利点ですが、それを達成するのは簡単ではありません。

その理由と意味をWi-Fi 7の中核的な機能と利点から探ってみましょう。

320 MHzの帯域幅でより多くのデータ通信を実現

Wi-Fi 7はWi-Fi 6Eと同様に320 MHzの広帯域チャネルをサポートする6GHz帯を使用します。これはWi-Fi 6Eの2倍、Wi-Fi 6の4倍に相当します。Wi-Fi 7では6GHz帯で320MHzのチャンネルを3つ使うことができます。より広いチャンネルはより多くのデータを伝送できるため、Wi-Fi 7のパイプはこれまで以上に太くなります。

しかしその電波は実際に使えるのでしょうか?320MHzの広いチャンネルはその帯域に干渉者がいる可能性が高く、チャンネルの一部が使えなくなる可能性があります。Wi-Fi 7ではその部分を利用せず、スペクトルは分割されても320MHzチャンネル内の残りは使えるようにする仕組みで対処しています。

高次変調で20%高速化

QAM (Quadrature Amplitude Modulation)はコンステレーション図上の離散点を用いて電波でデータを伝える方式です。各離散点はデータのビット数を表します。離散点の数が多ければ多いほどより多くのデータを送信することができます。Wi-Fi 6では1024(ポイント)QAMを採用し、Wi-Fi 5から25%データレートを向上させました。Wi-Fi 7ではさらに20%増加して4096 QAMとなり、1シンボルあたり12データビットとなります。

この高次変調の問題はチャネルノイズの影響により復調が困難になることです。4096 QAMは高速ですが正常に動作させるためには高い信号対雑音比(SNR)が必要となります。このため、4096 QAMの使用は約18フィートの短い動作距離に限られ、一部のアプリケーションには不向きですがバーチャルリアリティのような他のアプリケーションには最適です。

マルチリソースユニットで周波数効率を向上

OFDMAは複数のクライアント間で同時送信することで性能を向上させます。Wi-Fi 6とLTEではチャネルをRU(Resource Units)という周波数グループに分割することができ、各デバイスに1つのRUが割り当てられています。Wi-Fi 7では周波数効率を高めるため、各デバイスに複数のRUを割り当て、未使用の可能性のある周波数帯を利用することができます。

マルチリンクによるリンクとチャネルの効率化

従来のWi-Fiメッシュネットワークでは各メッシュノードが1つの帯域で近くのデバイスと通信し、メッシュノード同士が通信していました。これはデバイス間のトラフィックに対して効率的なアプローチではない場合があります。その代わりWi-Fi 7ではMLO (Multi-Link Operation)により、同時に複数のリンクを別々のチャンネルで動作させ、各リンクを独立して動作させることができます。例えば2.4GHz、5GHz、6GHzの無線機をあたかも1つの無線機のように使用することが可能です。

MLOはWi-Fi 7の重要な新機能です。複数のリンクを一貫して管理するための統一された一貫性のあるフレームワークであり、管理オーバーヘッドを削減します。異なるチャネルのリンクを集約することでMLOはスループットを向上させます。また複数のリンクを並行して使用し、柔軟なチャネルアクセスを行うことでレイテンシーも改善されます。複数のリンクで重複したデータを送信することで信頼性を高め、適切なリンクにトラフィックを割り当てることでQoS(Quality of Service)を向上させることができます。

優先アクセスのためのQoS管理強化

通常1つのチャネルに対してすべてのデバイスが先着順で競合します。これはタイミングが重要な音声通話などのアプリケーションには不向きです。

Wi-Fi 7はデバイスが保証された時間を要求できるよう、強化されたQoS管理を導入しました。例えば音声通話で 20 ms ごとに 5 ms を必要とすることをアクセス・ポイントに通知します。アクセス・ポイントは可能であればチャネルを事前に割り当てます。これにより音声パケットを送信する際のチャネルへのアクセスが保証されます。QoS管理の強化により従来の先着順方式よりもスムーズなチャネルアクセス管理が可能になりました。

レイテンシーを確約するためにサービス期間を制限

リアリティを高めるためにはレイテンシーが重要です。Wi-Fi 6ではOFDMAによりレイテンシーを改善しましたが、家の中のゲーマーの数によってはレイテンシーが大きく変動することがありました。Wi-Fi 7は必要なものを必要なときに確保する確定的なレイテンシーを提供することができます。

Wi-Fi 7テストに関する考察

Wi-Fi 6の新機能は主要なテスト手法の導入が必要でしたがWi-Fi 7でもさらに必要となります。最大の影響はマルチリンク動作で、標準的なメッシュデバイスのテストとは異なるアプローチでありながらより一貫性のある新しいテスト手法とテストプランが必要になります。同様にターゲットとするQoS待ち時間のテスト手法も強化する必要があります。

いつものようにテストプランニングはWi-Fi Allianceのテストプランが利用可能になった時点利用できるようになります。それまでの間、この先進化するWi-Fi技術に対応するためにWi-Fi 6およびWi-Fi 6Eのテストアプローチを最新に維持することは必要不可欠です。

SpirentのWi-Fiデバイス向けTest as a Serviceを理解いただき、eBook「Testing Wi-Fi for High-Performance Use Cases」もぜひご覧ください。

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Fanny Mlinarsky
Fanny Mlinarsky

Sr. Vice President of Wi-Fi Products

Fanny Mlinarsky is Sr. Vice President of Wi-Fi Products at Spirent. She came to Spirent via an acquisition of octoScope, a wireless testbed company she founded in 2006. Fanny’s background includes hands-on product development and R&D management, mostly with test equipment companies. Prior to octoScope, Fanny was Founder and CTO of Azimuth Systems (now Anritsu). Prior to Azimuth, she was VP of Engineering at Scope Communications, which was acquired by Hewlett Packard (now Keysight). Her first job was with Teradyne. She has been an active contributor to the wireless standards being developed at IEEE 802.11 and published numerous articles, white papers and test reports on wireless technologies and standards. Fanny holds 10 patents.