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第78回 より高速かつ広域な通信網の実現に向けて −WiMAXの可能性−

 ここ1年ほどの間で、WiMAX(ワイマックス)という言葉を耳目にした機会があるのではないかと思います。

通信網と通信範囲
 WiMAXは Worldwide interoperability for Microwave Access の頭文字を取った略語で、次世代無線通信規格と、それに準拠した仕様の製品を指すブランド名です。現状、一般向けに普及している無線LAN規格であるWi-Fi(Wireless Fidelity)よりも大幅に高速かつ広域での無線通信を目的に考案されました。
 Wi-Fiがおもに個人宅や企業内での無線通信用途に向けて開発された、いわゆるLAN(Local Area Network 構内/狭域通信網)を無線化する技術なのに対し、WiMAXはそもそもBroadband Wireless Access(広帯域通信)用途に向けた無線通信の技術です。仕様上で想定されている通信範囲は50kmにもおよび、もはやLocal Areaの域を越えていることから、ワイヤレスMAN(Metropolitan Area Network 都市規模通信網)の呼称も一般化しつつあります。
 MANとは、たとえば企業の事業所内部で構築しているLANを、市町村程度の範囲で相互に接続し、通信可能とするような規模のネットワークを指す言葉で、光ファイバー網の整備とともに普及してきた概念です。ケーブルテレビ回線網などをイメージすると、具体的な回線網の規模が理解しやすいかもしれません。そのMANを無線化できないか? という発想から生まれたのがワイヤレスMANであり、その派生・発展版であるのがWiMAXです。
 ちなみに、最近は個人宅、もしくは特定の室内といった規模のネットワークを指すものとしてPAN(Personal Area Network)という呼称も定着しつつあります。ネットワークの規模はPAN(通信範囲10〜20m程度)<LAN(数百m程度)<MAN(数十km程度)<WAN(Wide Area Network 広域通信網)の順に大きくなります。


WiMAXの基本仕様
 WiMAXの基本仕様は、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers 米国電気電子学会)の802標準化委員会(LAN/MAN Standards Committee)の下部組織、第16標準化部会(Broadband Wireless Access Standards)で策定されています。
 もともとの規格である802.16規格の仕様は、10〜66GHzの周波数帯を使い、1台のアンテナで約50km程度の範囲をカバー、最大通信速度が75Mbpsというものです。変調方式はWi-Fi規格と同じOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を使い、1チャネルあたりの帯域幅もWi-Fiと同じ20MHzですが、固定アンテナで安定的に電波を送受信することで、通信データ量を大きく増やしているのが特徴です。
 そこから派生・発展したWiMAX(802.16a/d規格、後に802.16-2004規格に発展)は、使用周波数帯を2〜11GHzに変更しています。周波数帯を低めることで電波の直進性を弱め、建物の陰などにも回り込みやすくし、より安定した通信を実現することなどが目的です。
 1チャネルあたりの周波数帯の設定自由度が高いことも特徴です。たとえば全体で30MHz幅をの周波数帯が使える場合、それを10MHz幅ずつや5MHz幅ずつに分割し、それぞれを個別に管理・制御しながら運用できるのです。
 802.16規格は、Fixed Broadband Wireless Access(広域固定無線機器アクセス技術)とも呼ばれていました。おもな想定用途は、いわゆる「ラストワンマイル」用メディアとしての役割です。FTTHなどのブロードバンド回線を利用したいが、回線網の適用範囲から外れている、もしくは回線自体はすぐ近くまで来ているけれども、なんらかの事情で建物/家屋内に引き込めない……といった場合、通信可能な範囲に基地局を設け、建物との間を無線で接続することで、ブロードバンド通信を可能とするわけです。
 有線ネットワークでは、実際になんらかのケーブルを敷設しなければならない都合上、回線網の拡大にはさまざまな困難がつきまといます。たとえば、あらかじめ内部にネットワーク用回線網を持っていないアパートやマンションなどに設置する場合、各部屋ごとにいちいち回線を引き込まなければならないなど、なにかと手間がかかります。
 対してWiMAXなら、標準的な基地局1個あたりで600〜1000人の利用者をサポートできるとされているため、建物単位ではなく、ある程度の地域全体をカバーできてしまいます。つまり、これまで不可能だった地域でも高速通信を可能とする上で、手間とコスト節約の面で大きなメリットがあるわけです。

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