WiFiの将来：802.11ad、802.11ah HaLow（およびその他）の調査

わずか15年で、WiFiは低迷するテクノロジーから、堅牢で用途の広いテクノロジーに進化しました。そして今では何億人もの人々の生活に欠かせない役割を果たしているため、ほぼ絶えず改善されています。しかし、これらの変更は、消費者と企業が探している2つの最も重要なものをもたらします：範囲 および速度 ？

これらの目標を達成するために作成された、最近採用された3つのWiFi標準があります。ただし、これらの標準を詳しく調べる前に、一歩下がってIEEE標準の歴史を簡単に確認しましょう。 Institute of Electronics and Electronics Engineersは、電子通信の権威として機能する専門家協会です。 IEEEは、電気通信や情報技術などの業界での通信用の標準とプロトコルを作成します。 IEEEが承認する各規格は、一意の番号で示されます。 802は、エリアネットワーキングを伴うプロトコルまたは修正に使用されるプレフィックスです。 たとえば、イーサネットローカルエリアネットワーク（LAN）の標準は802.3で指定され、Bluetoothパーソナルエリアネットワーク（PAN）は802.15で指定されています。 この記事の主題である無線LANは802.11によって指定されています。

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1997年、IEEEはワイヤレスローカルエリアネットワーク（WLAN）通信の基本標準をリリースしました。これは、 802.11。と呼ばれています。 その後数年間で、この基準に多くの修正が加えられました。

ここでは、最近作成された3つのWiFiネットワークオプションに焦点を当てます。

• 802.11ah（HaLow） 、低データレート、長距離センサーおよびコントローラー用に作成されています。
• 802.11af 、HaLowに類似したアプリケーション用に作成されました。 （このネットワークオプションは、伝送に2.4GHzまたは5GHz帯域ではなく、未使用のTVスペクトルに依存しています。）
• 802.11ad 、マルチギガビット速度（ワイヤなし）および高性能ネットワーク用に作成されました。

これら3つの規格を徹底的に紹介した後、残りの802.11ファミリを確認します。

802.11ah（HaLow）—2016

A、B、G、N、およびACを含むWiFi規格の大部分は、2.4GHzまたは5GHzのいずれかで動作します。そして、この比較的高いデータレートでは、感度が低下します。したがって、建物の2階にWiFi接続のサーモスタットがあり、地下にWiFiルーターがある場合、従来の802.11nを使用していると、サーモスタットの接続に非常に苦労する可能性があります。

特に高いデータレートを必要としないIoTセンサーの場合、WiFiの比較的短い範囲を拡大するために、802.11ahが導入されました。 HaLow（通称）は900メガヘルツのWiFiで、長距離データ送信に適しています 。

HaLowは、理論的には低消費電力にも対応しています。 。たとえば、HaLowはターゲットウェイクタイムを使用して、デバイスがネットワークへの接続を維持するために必要なエネルギー量を削減します。これは、メッセージを受け入れるために、デバイスを定義された間隔で非常に短い時間（たとえば、15秒ごとにミリ秒）ウェイクアップさせることによって行われます。これは、LTE-Mが電力を節約するためにeDRXがどのように機能するかと概念が似ています。

HaLowを使用できるのは誰か：

• WiFi対応である必要があるセンサーレベルのテクノロジーを使用している企業。

メリット：

• 壁や障害物を貫通します 以下で説明する802.11adのような高周波ネットワークよりも優れています。
• 短くてバースト性のあるデータに最適です これは大量の電力を消費せず、長距離を移動する必要があります。スマート照明、スマートHVAC、スマートセキュリティシステムなどのスマートビルディングアプリケーションを考えてみてください。また、駐車場やパーキングメーターなどのスマートシティアプリケーションでも機能します。

落とし穴：

• 900MHzのグローバル標準はありません。 現在、世界の80％が2.4 GHz WiFiを使用しています。これは、世界中のどこからでもこれらのグローバル標準帯域に接続できることを意味します。ただし、900 MHzのグローバル標準がないため、HaLowは非常に米国中心です。
• AHは利用可能ですが、使用されていません 。 HaLowは2016年にリリースされましたが、現在、この標準を使用する製品は市場に1つもありません。これは、一部にはグローバルスタンダードの欠如が原因である可能性がありますが、IoTのニーズにより適切に対応する競合するテクノロジーが市場に存在するという事実も原因である可能性があります。たとえば、Symphony Linkのデータレートはさらに低く、リンクバジェットが増加します。これは、802.11ahで理論的に可能であるよりも優れた浸透が得られることを意味します。 Symphony Linkとそのようなテクノロジーも、ほぼ同じIPオーバーヘッドを持っていません。 HaLowはIPトラフィックをサポートする必要がありますが、Symphonyは無線でTCP / IPトラフィックをアドレス指定できます。

802.11af（AF）—2014

802.11afは、UHFおよびVHFの未使用のテレビスペクトル周波数（つまり「空白」）を利用して情報を送信します。このため、「White-Fi」というニックネームが付けられました。これらの周波数は54MHz〜790 MHzであるため、AFはHaLowのような低電力の広域範囲に使用できます。

802.11afは2014年にリリースされましたが、いくつかの理由で実際に離陸することはありませんでした。まず、ジオロケーションの周りには多くの複雑さがあります。たとえば、カリフォルニアにいる場合は、お住まいの地域で利用できるため、特定のUHFチャンネルの使用が許可される場合がありますが、D.C。に旅行して同じチャンネルを使用しようとすると、その放送局がすでにライセンスを所有している可能性があります。さらに、無線フロントエンドは、数百MHzのUHFスペクトルで機能するように特別に設計およびフィルタリングする必要があります。つまり、数百ドルまたは数千ドルを支払うことなく、これらすべてのチャネルにアクセスできる機器を購入することはできません。

誰が使用できるか：

• 非常に長距離のワイヤレスネットワークを必要とする組織。

メリット：

• AFは一度に複数の未使用のTVチャンネルを利用できるため、非常に長距離のデバイスに適しています —最大数マイルの可能性があります—高いデータレートで。

落とし穴：

• 高価なバンド固有のハードウェアが必要です。
• 「ホワイトスペース」チャネルは、どこでも、特に大都市で利用できるわけではありません。
• HaLowと同様に、802.11afはグローバルスタンダードではありません -米国/カナダ固有です。また、スペクトルの認証は国ごとのプロセスであるため、デバイスメーカーは、必要がない限り、デバイスにAFを追加する可能性はほとんどありません。

802.11ad（AD）-2012

802.11adはAHとこれ以上の違いはありません。 AHは潜在的な低電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）オプションですが、ADは60 GHzWiFiです理想的 非常に 高いデータレート、 非常に 短距離通信。 実際、ADは、802.11nの50倍の速度を達成できる光ファイバーの代替品となることを目的としています。

ADは、市場が非常に狭いという理由だけで離陸したわけではありません。非常に小規模なネットワークでマルチギガビットの速度を必要とする人はそれほど多くありません。 生のビデオをワイヤレスでストリーミングする必要がある人。

誰が使用できるか：

• ワイヤレスrawビデオストリーミングなど、非常に短距離のデバイスで拡張帯域幅を必要とするエンタープライズレベルの組織。

メリット：

• 高データレートのファイル転送と通信に適しています。 8 gbpsのADは、802.11n（2007年に導入されたときにこれまでで最速のプロトコルと見なされていた）よりも50倍高速です。実際、このプロトコルは非常に高速であるため、このFast Companyの記事によると、ADには、「ローカルに接続されたものと同じくらい高速なワイヤレスハードドライブ」のような「まったく新しいクラスのデバイスを有効にする」可能性があります。
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落とし穴：

• チップの製造には非常に費用がかかります 、これはコストのかかる設定になります。
• ADは非常に短い範囲を提供します 。 本当にあるとき 60 GHzのような高周波、短距離通信が理想的です。ルーターがすぐ隣にある場合、これは問題ではありません。ただし、壁を貫通する場合は、追加のルーターが必要になります。
• ADは国際標準として認められていません 。

• 802.11adが提供する種類の速度はほとんど必要ありません。 ほとんどの場合、通常のWiFi経由で送信される高度に圧縮されたビデオ（つまり、Apple VideoやChromecastのように）は、大多数の消費者にとって十分です。

追加の過去および現在の802.11修正

グラフィック提供：Microwaves＆RF

802.11a（1990）： 「WiFiA」（OFDM（直交、周波数分割多重）波形とも呼ばれます）は、標準が完成してから2年後に行われた最初の修正でした。この修正により、5ギガヘルツの帯域拡張が定義され、WiFi Aがより柔軟になりました（2.4 GHzのスペースは、ワイヤレスの家庭用電話、ベビーモニター、電子レンジなどで混雑していたため）。

802.11b（2000）： 最初に広く使用されたプロトコルの1つとして、「WiFi B」は、802.11aよりも範囲と転送速度が向上しましたが、今日の標準では非常に低速です（最大11 mbps）。 802.11bは2.4GHz帯域拡張を定義しました。このプロトコルは引き続きサポートされていますが（WiFiの80％は2.4 GHzで動作します）、より高速なオプションに置き換えられたため、このテクノロジーは製造されなくなりました。

802.11g（2003）： 「WiFiG」はBの3年後に市場に登場し、54mbpsで約5倍の転送速度を提供します。より高いデータレートで2.4GHz帯域拡張を定義しました。その主な利点は、消費者にとって重要なスピードの向上でした。ただし、今日では、これらの速度は、家庭内のWiFi対応デバイスの平均数や、多数のデバイスからの強力なワイヤレスドローに追いつくのに十分な速度ではありません。

802.11n（2007）： 「WiFiN」は、転送速度の速度（アンテナの数に応じて300〜450 mbps）と範囲をさらに大幅に改善しました。これは、2.4 GHz との両方で動作する最初の主要なプロトコルでした。 5GHz。これらの転送速度により、大量のデータをこれまでになく迅速に送信できました。

802.11ac（2013）： 2013年には「WiFiAC」が導入されました。 ACは、「ギガビットWiFi」と見なされるものの最初のステップでした。つまり、約1 gbpsの速度を提供します。これは、8000mbpsに相当します。これは802.11nの約20倍強力であり、これは重要で広く使用されているプロトコルになっています。 ACは5GHz帯域で動作します。これは注目に値します。あまり広く使用されていないため、速度に関しては利点がありますが、周波数が高く、変調率が高いほど、範囲が制限されます。 2016年には、パフォーマンスを向上させるためにACに修正が加えられました。

WiFiの見出しはどこにありますか？

2年前、HaLow、AD、AFは、WiFiが目覚ましい変化を遂げたことの明確な証拠であると信じていましたが、3つのプロトコルすべてがリリース後に広く使用されることも期待していました。 結局のところ、それらの採用は低いものから存在しないものまでどこにでもありました。 IEEEは引き続き802.11プロトコルの修正を定期的にレビューしているため、今後数年間で何が起こるかを確認したいと考えています。