テクノロジー解説

MIMO(Multi-Input Multi-Output)

MIMO(Multi-Input Multi-Output)

IEEE(米国電気電子学会)による最初の標準規格 IEEE 802.11の策定から 10年。ワイヤレス LAN は、企業にも家庭にも、また公衆サービスとしても不可欠なネットワーク要素へと発展しました。ワイヤレス LAN が広く普及するようになった要因は、1999年の 802.11b規格の登場でした。それまで 2Mbpsだったワイヤレス LAN の速度が 5 倍以上の 11Mbps になったのです。これで、イーサネットとほぼ同じ速度でのワイヤレス通信が可能になったのです。

今、ワイヤレス LAN は次の世代に移ろうとしています。それが新しい標準規格「802.11n」です。802.11n 規格のパフォーマンスは、1 つの無線で最大 300 Mbps のデータ レートを実現すると見込まれています(現在の 802.11a および 802.11g ソリューションのデータ レートは最大 54 Mbps)。つまり、約 5 倍のパフォーマンスが実現されるのです。

802.11n 規格では、主に次の 3 つの技術を利用して、ワイヤレス LAN のスループットおよび信頼性を向上させています。

  • MIMO(Multiple Input Multiple Output)テクノロジー
  • チャネル ボンディング(40 MHz チャネル)
  • パケット集約

ここでは、802.11n 規格で採用されている高速ワイヤレス通信を実現する技術の 1 つであるMIMO を紹介します。

MIMOテクノロジー

MIMO(「マイモ」と呼びます)は、Multi-Input Multi-Outputの頭文字をとったもので、「複数入力・複数出力」という意味です。これは、複数のアンテナを使い、それぞれのアンテナから異なるデータを送信し、複数のアンテナで同時にデータを受信することで通信を高速化する技術です。例えば、2つのアンテナを使ってそれぞれから異なる信号を送った場合、2倍の速度が実現できるというわけです。

パフォーマンスの向上

従来の 802.11a/b/g では、1 つのアンテナで 1 つのデータ ストリームを使った通信を行います。なかには複数のアンテナを備えたアクセス ポイントもありますが、使用するアンテナは 1 本のみ。安定した通信ができるものを使用します。

MIMO テクノロジーは、複数のアンテナを同時に使用して複数のデータ ストリームを送受信する技術です。それぞれのアンテナが個別にメッセージを受信し、送信された複数のストリームを復元します。

1 本のアンテナでは 1 つのストリームしか処理できなかったのですから、MIMO により、理論上はストリームの数だけ高速化します。例えば、2本のストリームを送受信できるならパフォーマンスは 2 倍、3 本のストリームが扱えるなら 3 倍です。802.11nでは最大4本と規定されています。

信頼性の向上

MIMO 対応のアクセス ポイントと MIMO 対応のワイヤレス クライアントの両方が組み込まれた 802.11n ネットワークは、信頼性とデータ スループットが大幅に向上することになります。

ここで 802.11n が 802.11a/b/g との互換性も備えていることに注目します。現在、802.11g および 802.11b は2.4 GHz、802.11a は5 GHz の無線周波数帯域で動作します。802.11n では、2.4 GHz または 5 GHz、あるいはその両方の無線帯域で動作します。そして従来の 802.11a/b/g クライアントを使っている場合でも、ワイヤレス アクセス ポイントを MIMO 対応にするだけで、そのパフォーマンスは最大 30% 向上します。

これは、MIMO テクノロジーにより、標準のダイバーシティ アンテナよりも長距離で確実に信号を受信できるためです。たとえば、802.11a/g クライアントが従来のアクセス ポイントと通信し、パフォーマンスが 54 Mbps から 36 Mbps に低下するような距離であっても、同じクライアントと MIMO アクセス ポイントとの通信では、54 Mbps で引き続き動作することができます。

複数のアンテナを活用することで、ワイヤレス伝送を安定させ、スループットの信頼性と一貫性のレベルを向上させることができるのです。

Cisco Aironet 1250 シリーズ アクセス ポイント

Cisco Aironet 1250 シリーズは、802.11n ドラフト 2.0 標準をサポートし、将来新しい高速 WLAN テクノロジーを組み込むためのモジュラ設計を採用した、エンタープライズクラスのアクセス ポイントです。MIMO などの高速ワイヤレス LAN テクノロジーを組み込み、将来の仕様変更に合わせて無線を置き換えることのできるモジュラ設計となっています。

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IEEE 802.11 タスクグループ n(TGn)は、2003 年 9 月から 802.11n 規格の策定を開始し、今でも協議を続けています。さまざまな技術的課題を解決し、作業が完了するのは 2008 年 7 月になるとされています。
Wi-Fi Alliance は 2007 年 6 月に開始した Wi-Fi 認定および互換性テストの初期段階の基準として、暫定的な IEEE 802.11n ドラフト 2.0 を使用しています。Cisco Aironet 1250 シリーズを含め、現在市場に参入している 802.11n 対応製品は、このドラフト提案に基づいた設計になっています。多くの企業が、既存の 802.11n ドラフト 2.0 製品が、最終的な 802.11n 標準へのソフトウェア アップグレードに対応できるように積極的に取り組んでいます。ただし、そうなる保証はありません。シスコではプラットフォームのモジュール性を利用して、ハードウェアの変更が必要な場合でも、無線モジュールの交換のみで対応し、アクセス ポイントを完全に変更しなくても済むようにしています。

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