今回は、次世代の無線LAN規格IEEE 802.11axのMAC層(物理層の上位、IP層の下位に位置する無線LANのデータをやり取りするレイヤー)で使われる技術とマネジメント機能について解説する。

 MAC層で使われる技術として、IEEE 802.11nでは複数のフレームを一度に送る「フレームアグリゲーション」と、アクセスポイント(AP)が複数の端末から受信したデータの各送信元に対してまとめて応答を返す「Block Ack」という、MAC層の通信を効率化するための2つの技術が盛り込まれた。これらの技術はIEEE 802.11acで使用範囲が拡大し、多用されるようになった。

 そして802.11axでは、MAC層の通信を効率化する技術やマネジメント機能が、さらに強化される予定である。

データ送信を効率化する主な技術

 802.11axでは、マルチユーザー伝送技術によって効率的なデータ転送が可能になる予定だが、それを制御する仕組みやデータを送る際のフレームシーケンス全体を効率化するための仕組みも検討されている。これらの仕組みのうち、主なものを紹介する。

(1)トリガーフレーム(Trigger Frame)

 トリガーフレームは、無線APが端末の上り送信を制御するために、802.11axで新たに導入される仕組みである。APからの指示に応じる形で、端末がデータを含む様々な情報を送信する。トリガーフレームは、利用シーンに応じて制御内容が異なるため、以下に示すものを含め数種類が規定される予定である。

  • Basic Trigger:APが宛先端末に対し、上りデータの送信を指示するためのフレーム
  • Multi-User Block Ack Request(MU-BAR):APが複数の端末に対して、一括で応答の送信を要求するためのフレーム
  • Multi-User RTS(MU-RTS):APが下りマルチユーザー伝送の際に、複数の端末との間でシーケンスを保護するためのチャネルの予約を行うために使用するフレーム
  • Buffer Status Report Poll(BSRP):APが端末の上り送信をスケジューリングするために、端末からバッファ内のデータの蓄積状況を把握するために使用するフレーム

 このほか、APが端末に対して送信ビームフォーミングを実行するための情報を要求するトリガーフレームや、使用可能なチャネル帯域幅を通知してもらうためのトリガーフレームが検討されている。

(2)応答手順の効率化(HE Acknowledgment)

 802.11axでは、マルチユーザー伝送機能の強化に伴って、データに対する応答も効率化されている。ここでは、新たに検討されている機能のうちの主なものを紹介する。

  • Multi-STA Block ACK(M-BA)

     Multi-STA Block ACK(M-BA)は、Block ACKの一種として定義されている。

     下の図は、Block ACKフレームの基本的な構成である。BA Controlフィールド内のBA Typeフィールドに設定される値によって、いくつか定義されているBlock ACKの種類を識別できる。このフィールドの値がM-BAを意味していた場合、BA Informationフィールドには、AID(端末がAPに接続した際に割り当てられる識別子)とTID(トラフィックの種別を表す識別子)の組み合わせごとにデータの受信結果が設定される。

    Multi-STA Block ACKのフォーマット
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  • Multi-User Block ACK Request(MU-BAR)

     MU-BARはトリガーフレームの一種類として定義されており、APが下り方向のマルチユーザー伝送で複数の端末に対してデータを転送したあと、それらの端末からの応答を明示的に要求する場合に使用する。

     これにより、APは応答が返されるタイミングを制御可能となる。この場合、端末が送信する応答はMU-BARを契機として上りマルチユーザー伝送で返される。

(3)シーケンスの保護(Protection Mechanism)

 無線LANには、隠れ端末問題の対策として、データの送信に先立ち送受信局間でRTS(Request to Send)、CTS(Clear to Send)という短い制御信号を交換することでチャネルを予約する手順が用意されている。トリガーフレームの一種として紹介したMU-RTSは、このRTS/CTS手順をマルチユーザー伝送のために拡張するものである。

 APが下り方向のマルチユーザー伝送を行う際、その直前にMU-RTSを送信できる。端末はデータの受信が可能な状態であれば、このMU-RTSに対してCTSを返信する。この時、CTSはMU-RTSの宛先である複数の端末から同時に返されるため、同時CTS(Simultaneous CTS)とも呼ばれる。

 MU-RTSやCTSには、データ転送のためにチャネルを使用する時間が設定されており、これらの信号を受信したほかの端末はその間送信を待機することで、APからの下りのマルチユーザー伝送を保護することが可能となる。

MU-RTS/CTSによる下りマルチユーザーシーケンスの保護
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