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バックナンバー

■ その116「DLNAの仕組み」
[2007/03/26]
■ その115「ドメインとActive Directory」
[2007/03/19]
■ その114「ワークグループができること」
[2007/03/12]
■ その113「WPSの仕組み」
[2007/03/05]
■ その112「Gopherの生い立ちと現在」
[2007/02/26]
■ その111「Wikiの使われ方」
[2007/02/19]
■ その110「文字コードとは」
[2007/02/05]
■ その109「IISの生い立ち」
[2007/01/29]
■ その108「NASの登場と一般への普及」
[2007/01/22]
■ その107「HomePNAのいろいろ」
[2007/01/15]
■ その106「Ogg Vorbisの成り立ち」
[2006/12/25]
■ その105「MIDIの原理とSMFの構造」
[2006/12/18]
■ その104「AIFFの構造」
[2006/12/11]
■ その103「WAVの構造と現状」
[2006/12/04]
■ その102「WMAの歴史」
[2006/11/27]
■ その101「AACの特徴」
[2006/11/20]
■ その100「MP3/MPEG Audioの仕組み」
[2006/11/13]
■ その99「HSDPAの仕組み」
[2006/11/06]
■ その98「H.264・MPEG-4 AVCの特徴」
[2006/10/30]
■ その97「IEEE 802.16e（モバイルWiMAX）の特徴」
[2006/10/23]
■ その96「TIFFの特徴」
[2006/10/16]
■ その95「PNGの現状と今後」
[2006/10/02]
■ その94「GIFの構造」
[2006/09/25]
■ その93「10GBASEの種類（2）」
[2006/09/11]
■ その92「10GBASEの種類」
[2006/09/04]
■ その91「GbEのいろいろ」
[2006/08/28]
■ その90「JPEGの特徴」
[2006/08/21]
■ その89「DivXの広がり」
[2006/08/07]
■ その88「MPEGの仕組み」
[2006/07/31]
■ その87「WMVのこれまで」
[2006/07/24]
■ その86「AVIの生い立ちとそのコーデック」
[2006/07/10]
■ その85「QuickTimeの変遷」
[2006/07/03]
■ その84「Realのこれまでと今後」
[2006/06/26]
■ その83「ShareとWinny」
[2006/06/19]
■ その82「DOCSISの仕組み」
[2006/06/12]
■ その81「SQLインジェクションの流れ」
[2006/06/05]
■ その80「RSSの動作」
[2006/05/29]
■ その79「Skypeの仕組み」
[2006/05/22]
■ その78「BitTorrentの特徴と今後」
[2006/05/15]
■ その77「Winnyの仕組みと現状」
[2006/05/08]
■ その76「WinMXの特徴」
[2006/04/24]
■ その75「Gnutellaの歴史と構造」
[2006/04/17]
■ その74「Napsterの歴史」
[2006/04/10]
■ その73「P2Pのいろいろ」
[2006/04/03]
■ その72「IEEE 802.11nの動向」
[2006/03/27]
■ その71「ActiveX Scriptingの動作」
[2006/03/20]
■ その70「Ajaxの仕組み」
[2006/03/13]
■ その69「DHTMLの動作」
[2006/03/06]
■ その68「Scriptの定義」
[2006/02/27]
■ その67「JavaScriptの仕組み」
[2006/02/20]
■ その66「Javaの動作」
[2006/02/13]
■ その65「RFCのプロセス」
[2006/02/06]
■ その64「ActiveX DocumentとActiveX Controlの違いと共通点」
[2006/01/30]
■ その63「ActiveX Controlの機能」
[2006/01/23]
■ その62「ActiveXを構成するもの」
[2006/01/16]
■ その61「Cookieの仕組みと用途」
[2005/12/26]
■ その60「malwareとその分類」
[2005/12/19]
■ その59「rootkitの動作」
[2005/12/12]
■ その58「CSSの役割」
[2005/12/05]
■ その57「HTMLの変遷」
[2005/11/28]
■ その56「PONとその種類」
[2005/11/21]
■ その55「FWAの仕組み」
[2005/11/14]
■ その54「DoSとDDoS」
[2005/11/07]
■ その53「SNMPとMIBの動作」
[2005/10/03]
■ その52「Jumbo Frameとフレームサイズ」
[2005/09/12]
■ その51「WPA2の仕組み」
[2005/09/05]
■ その50「WPAとWPA-PSKの違い」
[2005/08/29]
■ その49「WPAの仕組み」
[2005/08/22]
■ その48「WebDAVの動作」
[2005/08/08]
■ その47「OFDMAの仕組みとOFDMとの違い」
[2005/08/01]
■ その46「OFDMの仕組み」
[2005/07/25]
■ その45「WiMAXの特徴」
[2005/07/11]
■ その44「Wi-Fiの役割」
[2005/07/04]
■ その43「FTPの目的と動作」
[2005/06/27]
■ その42「UPnPの動作」
[2005/06/20]
■ その41「ネットマスクの仕組み」
[2005/06/13]
■ その40「ARPの機能」
[2005/06/06]
■ その39「DNSの原理」
[2005/05/30]
■ その38「デフォルトゲートウェイの役割」
[2005/05/23]
■ その37「MACアドレスの仕組み」
[2005/05/16]
■ その36「スイッチとその進化」
[2005/05/09]
■ その35「ルータによるメリット」
[2005/04/25]
■ その34「ブリッジの原理」
[2005/04/18]
■ その33「リピータの機能」
[2005/04/11]
■ その32「IPアドレスのクラス」
[2005/04/04]
■ その31「ブロードキャスト/マルチキャスト/ユニキャスト」
[2005/03/28]
■ その30「SMTP AUTHと認証の種類」
[2005/03/14]
■ その29「Submissionポートとスパムメール対策」
[2005/03/07]
■ その28「Outbound Port25 Blockingとは」
[2005/02/28]
■ その27「PGPの仕組み」
[2005/02/21]
■ その26「PKIと認証局」
[2005/02/14]
■ その25「公開鍵暗号方式とは」
[2005/02/07]
■ その24「共通鍵暗号とは」
[2005/01/31]
■ その23「SSHの仕組みと応用」
[2005/01/24]
■ その22「SSLの役割」
[2005/01/17]
■ その21「POP3とIMAP4の違い」
[2004/12/27]
■ その20「POP3の役割と機能」
[2004/12/20]
■ その19「SMTPの機能と問題点」
[2004/12/13]
■ その18「SPIとパケットフィルタリング」
[2004/12/06]
■ その17「LANの概念とその広がり」
[2004/11/29]
■ その16「SIPの役割」
[2004/11/15]
■ その15「プロキシの利用」
[2004/11/08]
■ その14「VoIPの仕組み」
[2004/11/01]
■ その13「イーサネットとは」
[2004/10/25]
■ その12「IP/TCP/UDP/ICMPとは」
[2004/10/18]
■ その11「DHCPの役割」
[2004/10/04]
■ その10「MIMOとは」
[2004/09/27]
■ その9「DMZとその効果」
[2004/09/13]
■ その8「ファイアウォールとは」
[2004/09/06]
■ その7「NATとNAPTの違いとIPマスカレード」
[2004/08/30]
■ その6「VPNとVPNパススルーの仕組み」
[2004/08/23]
■ その5「無線LANの問題とWEP」
[2004/08/09]
■ その4「IEEE 802.11a/b/gって何を意味しているの？」
[2004/08/02]
■ その3「ダイナミックDNSって？」
[2004/07/26]
■ その2「グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス」
[2004/07/12]
■ その1「PPPoEって何だろう？」
[2004/07/05]

その10「MIMOとは」


■ MIMOとは

　MIMO（Multi Input Multi Output）とは、日本語では「多重入出力」あるいは「多入力・多出力」などと訳される場合が多い用語です。MIMOという用語自体は、コンピュータの世界では昔からよく出てきていますが、今回取り上げるMIMOは無線LAN関連の用語となります。つまりアンテナを複数用意し、複数の周波数帯で同時に通信を行なうという方法です。


■ MIMOが登場する背景

　MIMOが登場する背景には、現在の無線LANの能力の限界が出てきてしまった、という理由があります。例えば、最大通信速度が11MbpsのIEEE 802.11bの場合、ピークで6Mbps程度、平均3～4Mbpsといった性能です。しかも、同時に使える人数は多くて20人といったところ。IEEE 802.11aやIEEE 802.11gを使うともう少し性能は上がりますが、それでも平均転送速度は20Mbps前後あたりで、最大利用人数もやはり20人程度のままです。

　個人の自宅で1人だけで使うというぶんにはこれでも十分ですが、ある程度の人数が集まる会場や、身近なところでは数十人が入るホットスポットなどでは、1つのアクセスポイントでカバーするのは非常に難しいものがあります。

　現実問題、私もノートPCを持参してホットスポットで打ち合わせをすることがありますが、大体の場合1回で接続できた試しがありませんでした。ガラガラなホットスポットなら簡単に繋がる（変なところでは、サンフランシスコ国際空港ではいつも1回で繋がります）のですが、混みあった喫茶店でホットスポットサービスが提供されていて、しかもお客さんのほとんどがノートPCを使ってる状況では、1回でスムーズに繋がることはあまりないでしょう。

　加えて（自宅で使う分にはまず問題にならないのですが）、到達距離の問題もあります。信号が届くだけならば100m近くまで距離を伸ばすことも条件次第で可能ですが、それなりのスピードで通信したい場合は、やはり現実問題としてアクセスポイントから10m以内にいるのが望ましいところです。

　性能に関してはともかく、利用人数に関してはある程度簡単に解決できます。複数のアクセスポイントを設置して、相互にうまくカバーできる範囲を分けてやれば良いのです。ところが、このためには複数のアクセスポイントを用意して、しかも相互に繋いでやらなければいけません。狭いところならばともかく、広いオフィスともなるとこれも面倒な話です。


■ MIMOの原理

　こうした問題を解決するのがMIMOです。MIMOは、IEEEによって802.11nという規格で現在審議中（現在は具体的な技術仕様を募集している段階で、規格が正式に決定されるのは2006年以降と言われています）ですが、これを先取りする形ですでにいくつかの製品が登場しており、それなりに性能が上がることが確認されています。

　さてそのMIMOですが、これは簡単に言えば「複数のアンテナから、同時に異なるデータを同じ周波数に重ねて送信することで、トータルとしての通信速度を向上させる」という方式です。「空間分割多重方式」などと呼ばれることが多いのですが、ここで重要なのは、この方式を使うと周波数帯域を増やす必要がないことです。

　無線LANの場合、能力の限界の根底にあるのは「利用できる周波数が少ない」という点にあります。周波数が十分にあれば、1ユーザーあたりで利用できる周波数がもっと大きく取れるため、速度や到達距離を伸ばすことが可能ですし、アクセスポイントで同時により多くのユーザーが利用することも可能になります。ところが無線LANなどに使える周波数帯域はすでに満杯状態で、増やすどころか減らされかねない状況です。したがって、利用できる周波数を増やすのは夢のまた夢といったところです。

　空間分割多重方式を使った場合、帯域を増やさずにこれと同等のことを成し遂げられます。原理的には例えばアンテナが2本ならば2倍に、3本ならば3倍に周波数が増えたのと同じ効果があるからです。

　また、複数のアンテナから複数の経路を通って電波が届くため、より送受信が安定する効果も期待できます。例えばパーティションであるとか壁や通路などによって、これまではうまく通信できなかったような場所でも、送受信性能が上がることが期待できます。距離に関してはまだ実証実験がそれほど多くなされていませんが、原理的には到達距離を伸ばすことが可能なので、こちらの効果も期待されています。


図1：MIMOとは

■ 現状の問題と今後

　技術的な面では、もうすでにいくつかのベンダーがMIMOをベースとした製品をリリースするなど、かなりのところまで煮詰まっています。標準的な仕様はありませんが、これはIEEE 802.11nの策定待ちといったところでしょう。問題はこのIEEE 802.11nの仕様に関して、2大グループが真っ向勝負をかけていることです。2グループとは、Airgo NetworksやBroadcomなど合計7社からなるWWiSE（World Wide Spectrum Efficiency）と、Atheros CommunicationsやCisco Systemsなど合計13社からなるTGn Syncです。


図2：IEEE 802.11n標準化を目指す2グループ

　WWiSEとTGn SyncはどちらもMIMOをベースとした技術を採用していますが、WWiSEはMIMO-OFDM（多入力多出力直交周波数分割多重方式）を、TGn SyncがMIMO-SDM（入力多出力空間分割多重方式）を利用するなど微妙に異なっています。WWiSEは最低135Mbps、最大540Mbpsを、TGn Syncは最低243Mbps、最大600Mbps超のスループットを確保するといった規格です。WWiSE、TGnSyncともに、すでに技術のドラフトを公開しており、今後激しいつばぜりあいが続くものと思われます。また、マーケットにはAirgo Networks，Inc.のMIMOチップを搭載した製品が投入されているあたりが、この争いを激化させている一助になっており、最終的に規格が決定するまでは紆余曲折がありそうです。

　もう1つ問題になっているのは、物理的に複数のアンテナが必要なことです。アクセスポイント側にアンテナを複数設けるのはそれほど難しくありませんが、クライアント側は今ですらアンテナの置き場所に苦労している状態ですので、これを増やすのは容易なことではありません。このあたりは今後の技術開発の向上が待たれるところです。






びび（右）：
ブロードバンド用語を習得すべく、日々学習中の小学生。何とか自力 で学ぼうとはしているが、結局はワーズに助け船をだしてもらっている。

ワーズ（左）：
言葉がキツくなるときもあるが、基本的には面倒見の良いお姉さんタイプ。びびとは家も近いこともあり、昔から何かと世話を焼いている。びびからは「ワーズさん」と呼ばれ、慕われている。


2004/09/27 11:10
槻ノ木 隆
　国内某メーカーのネットワーク関係「エンジニア」から「元エンジニア」に限りなく近いところに流れてきてしまった。ここ２年ほどは、企画とか教育、営業に近いことばかりやっており、まもなく肩書きは「退役エンジニア」になると思われる。（イラスト：Mikebow）
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