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 現在の最新無線LAN製品である「Wi-Fi6」。その後継となる「Wi-Fi7」になる見込みの仕様の標準化が、米国の学会である「IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)」の標準化組織「IEEE-SA(Standards Association)」 の作業班「IEEE 802.11 WG(Working Group)」で進んでいます。それが「IEEE 802.11be 」(以下11be)です。11beは、MAC(Medium Access Control)層から上位層への通信レベル(MAC SAP)で30Gビット/秒(bps)以上の最高スループットを目指しています。本記事では11beの標準化作業に参加するNTTの研究者が、11beの標準化動向や高速化効果について解説します。

11axの後継規格、ARやVR、8K利用のために超高速化

 現在、Wi-Fiとして一般に認知されている無線LANシステムは、IEEE 802.11 WGにて、物理層とMAC層における通信機能やマネジメント機能を規定しています。2021年9月現在、市中における最新の無線LAN製品の多くは、2019年9月に業界団体「Wi-Fi Alliance」が開始した「Wi-Fi 6」認証を取得した機器です。Wi-Fi 6は、IEEE 802.11WGで策定されたIEEE 802.11ax(以下11ax)ドラフト版仕様を基に、Wi-Fi Allianceによる相互接続試験プランの認証をパスした機器を指します。この11ax規格はIEEE 802.11WGにおいて、2021年2月に標準化が完了しました。

 IEEE 802.11WGでは、11axの次世代規格として、11beの規格化に向けた議論が進行中です。11beではAR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality)/MR(Mixed Reality)や8K以上の高精細ビデオ、クラウドコンピューティング・ゲーミング、リモートオフィスなどをユースケースとして、MAC層から上位層への通信レベル(MAC SAP)で30Gビット/秒以上の最高スループットを目指しています。また11beでは、これまで無線LANで用いられてきた2.4GHz/5GHz帯に加えて、11axで利用可能になった6GHz帯の帯域も対象周波数とします。

IEEE 802.11における一般的な標準化プロセス
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IEEE 802.11における一般的な標準化プロセス
(出所:NTTアクセスサービスシステム研究所)

 IEEE 802.11の標準化プロセスは、規格策定からリリースに至るまでいくつかのフェーズがあります。一般的な標準化プロセスとして、最初に特定機能やトピックに関する規格化の必要性を参加メンバーが提案し、規格化の可能性を検討する「TIG (Topic Interest Group)」というグループをつくります。TIGにおいて、規格化の可能性が十分にあるとWGで合意を得られた場合、「SG(Study Group)」 という議論グループを経て、実際の標準規格策定を行う「TG(Task Group)」 が始まりました。

 11beの議論は、超高速スループットをテーマにした「EHT(Extremely High Throughput) TIG」「EHT SG」という前身を経て、2019年に「TGbe(Task Group be)」というグループで規格策定の議論が始まりました。TGbeを形成するにあたり、無線LANにおけるリアルタイムサービス実現機能を議論していた「RTA(Real Time Application)TIG」や全二重通信を議論していた「FD(Full-Duplex)TIG」もEHT SGに合流しました。

 SGでは、標準化活動のスコープや必要性などを規定する「PAR(Project Authorization Request)」や、 標準化活動の位置づけ、市場優位性などを明確化する「CSD(Criteria for Standards Development)」を規定します。11beでは、30Gビット/秒以上の最高スループットのほか、最低遅延やジッターの改善などを目指しており、これらの規定はこのPARにて記載しています。

IEEE 802.11beの標準化スケジュール
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IEEE 802.11beの標準化スケジュール
(出所:NTTアクセスサービスシステム研究所)

 TGにおいては、PARに記載されたスコープを達成させるための技術提案や議論が進められ、ドラフト規格の骨組みとなる機能仕様を明記した文書である「SFD(Specification Framework Document)」をつくります。このSFDを基に、標準規格仕様のドラフトを作成し改訂を重ねます。

 TGにおいてドラフトを作成、あるいは改訂された時点で、作成(改訂)したドラフトに対するコメントをWGで募集し、集約したコメント解決の議論を行うことでドラフト規格のさらなる改訂を進めます。改訂したドラフト規格を正式な標準規格仕様とするか否かを「WG LB(Letter Ballot)」 投票により審議し、規定条件をすべて満たすまでドラフトの改訂作業を繰り返します。WG LBによる審議を通過した後IEEE-SAによって審議し、上位組織の承認を経て正式な標準規格仕様のリリースとなります。

 11beでは、2021年5月にドラフト1.0規格を策定、同年7月にドラフト1.1規格に改訂し、このドラフト1.0規格に対する4372件のコメントを解決すべく、現在議論が進んでいます。

 11beにおける技術トピックは、周波数利用効率向上や広帯域化機能の高度化、マルチリンク機能、マルチAP(Access Point)協調・連携機能、最低遅延・ジッターの改善機能、緊急通報を実現する機構など、さまざまな要素を含みます。

2フェーズで標準化、R1仕様は22年3月に規定見込み

 11be以前の無線LANの規格は、議論開始から標準化プロセス完了までの必要期間はおおよそ5年~8年でした。11beは、2024年5月の標準化完了の目標時期としています。もっとも11beは、マルチリンク機能やマルチAP協調・連携技術、最低遅延・ジッターの改善機能など、これまでの規格にはない新機能の提案や議論が多岐にわたっているため、従来の規格とは若干異なる形態で議論が進んでいます。

 11beの大きな相違点としては、TGbeで議論される機能項目をR1(Release 1)/R2(Release 2)に割り振り、まずR1機能の議論を優先的に行い、早期に仕様を固める方針とした点です。このため、まずR1機能のコメント募集や解決によるドラフト改訂を行い、R1の技術仕様をドラフト2.0として2022年3月に規定予定としています。

 Wi-Fi 6認証機器が11axのドラフト版を基に標準化完了前に市場に登場したように、11beにおいてもこのドラフト2.0版を基にした製品が2022年~2023年に登場すると予測されます。現在、R2機能の規格化に向けた議論も並行して進行しています。このR2の機能仕様が含まれるドラフト3.0の策定時期は、2022年11月の予定です。ドラフト3.0策定まではWG LBを行わず、コメント募集・解決によるドラフト改訂を進める方針です。最終的にR1/R2すべての技術仕様の規定を目標とするドラフト4.0の最初のIEEE-SAによる審議開始時期は、2023年5月の予定となっています。

 IEEE 802.11 WGは2020年1月までは隔月に1度の現地会合および不定期の電話会議により標準化を推進していました。しかし新型コロナウウイルスによる影響により、2020年3月以降は対面での会合を開催せず、隔月のオンライン会合および週3日ペースの定期電話会議により議論を進めています。議論形態は以前と大きく変わりましたが、現在のところ予定されたスケジュール通りに議論が進んでいます。