Wi-Fi技術を比較する:Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6を比較

IoT(Internet of Things)機器の数が爆発的に増加するにつれ(2025年にはIoT機器の総数が400億台以上になるという予測もあります)、高速でエネルギー効率の高い、安全な接続性への期待も急増しています。このようなIoT機器の飛躍的な成長と需要は、既存の接続プロトコルのギャップを露呈させ、無線技術の開発会社はそれを埋めようと競争しています。

Wi-Fi CERTIFIED 6 とは一体何なのか？

Wi-Fi 6は、2.4GHz、5GHz、6GHzの免許不要および区分免許帯域用の最新世代のWi-Fi技術で、IEEE 802.11ax仕様を搭載する製品に指定されています。前世代には、2.4GHzおよび5GHz帯のWi-Fi 4(IEEE 802.11n)、5GHz帯のWi-Fi 5(IEEE 802.11ac)などがあります。2.4 GHzおよび5 GHz帯用に設計されたWi-Fi 6デバイスは、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11gなどの以前のWi-Fi技術との下位互換性があり、長いパケットプリアンブルや追加の保護メカニズムなどのパケット伝送用の追加のオーバーヘッドがあることを意味します。

Wi-Fi Allianceによると、Wi-Fi 6は「スタジアムなどの公共施設や、時間的制約のある広帯域アプリケーションを利用する企業ネットワークなど、何百、何千もの接続機器がある場所での高品質な接続性」を重視しています。容量、効率、密集したカバレッジ、そして忙しい環境下で今日のユーザーが求める性能ということです。つまり、これは主にゲームやバーチャルリアリティなど、5GHz帯や6GHz帯の高スループットで短距離のアプリケーションのためのものです。

Wi-Fi CERTIFIED HaLowとは何なのか？

Wi-Fi HaLowは、Wi-Fi Allianceが認定した最新のMAC/PHYプロトコルです。Wi-Fi 4、5、6よりも長い通信距離と低消費電力での接続を実現し、IoTの需要に応えるために特別に設計されました。Wi-Fi HaLowは、厳しい環境における独自の要件を満たし、産業、農業、スマートビルディング、スマートシティ環境におけるさまざまなIoTユースケースを可能にします。

一目でわかる　Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6の比較

特にIoTアプリケーションを視野に入れた場合、すべてのWi-Fiが同じように作られてきたわけではありません。次の表は、家庭や企業のオーナーが求める最も人気のある機能に従って、IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow と 802.11ax Wi-Fi 6 を比較したものです。

接続性の深さと広さ

Wi-Fi HaLowは、1GHz以下の帯域で動作し、比較的狭いチャンネル(通常1MHzから8MHzの幅)を使用しますが、IEEE 802.11ahでは16MHzチャンネルも指定されています。非常に低消費電力のIoTデバイスは1MHzまたは2MHzのチャンネルを利用できますが、より高いスループットを必要とする長距離、低消費電力のカメラは4MHzおよび8MHzのチャンネルを利用できます。狭いチャンネルと、850 MHzから950 MHzの1 GHz以下のRF周波数、および範囲に最適化された変調・符号化方式(MCS)レートにより、Wi-Fi HaLowの範囲は1 kmを超えます。これは、Wi-Fi 6(≅100m)の10倍の範囲です。また、Wi-Fi HaLowが使用する1GHz未満の信号は、障害物の建築材料に関係なく、2.4GHz、5GHz、6GHzのWi-Fi 6信号よりも効果的に壁やその他の障害物を通過することができます。

Wi-Fi 6は、リソースユニット(RU)割り当てによるOFDMA(直交周波数分割多重アクセス)をサポートしており、複数のクライアントがアクセスポイント(AP)から同時に送信または受信できるようになっています。これは、より狭いチャンネルを提供するように見えますが、実際の最小チャンネル幅とサンプリングレートは20MHzのままであり、Wi-Fi HaLowで使用される狭いチャンネルと同じように電力を節約することはありません。

AP容量の把握

1台のWi-Fi HaLow APで最大8,191台のデバイスを扱うことができ、これはWi-Fi 6 AP(2,007台)の4倍の容量に相当します。これは、スマートビルや工場で採用されている膨大な数の自動化デバイスはもちろん、LED電球、スマートドアロック、セキュリティカメラの数を大幅に増やすことができます。スマートホームの場合、Wi-Fi 6ルーターは一般的に数十台のデバイスをサポートしますが、ブロードバンドサービスプロバイダーが家庭に設置した1台のWi-Fi HaLow APは、あらゆる家庭のIoT需要に対応するために容易に拡張できます。

動作中のセキュリティ

Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6は、IEEE 802.11プロトコルを採用しており、接続機器の認証と安全な通信方法を定義する世界的に認められた規格に準拠しています。また、Wi-Fiアライアンスの最新のセキュリティ要件である認証(WPA3)と無線通信(OTA)のAES暗号化をサポートし、安全なOTAファームウェアのアップグレードを可能にするデータレートを備えています。

エネルギー効率

Wi-Fi 6の接続には大量の電力が必要です。その結果、バッテリー駆動のWi-Fi 6ベースのIoTデバイスは、頻繁な充電を必要とする可能性があります。これは、長距離を移動し、何年もバッテリーで動作しなければならない電力制限のあるIoT機器にとって特に問題となります。Wi-Fi HaLowは、この課題を解決するために設計されました。Wi-Fi HaLowは、Wi-Fi 6の数分の一の電力しか必要としない、最もエネルギー効率の優れたタイプのWi-Fiです。

Target Wake Time(TWT)は、もともと長時間スリープするWi-Fi HaLowデバイスのための省電力メカニズムとして設計されました。Wi-Fi 6もTWTをサポートしていますが、これは主にマルチユーザーMIMOアップリンク送信のスケジューリングであり、IoTデバイスの長時間スリープをサポートするためのものではありません。

接続の汎用性の高さ

Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6は、他の独自の無線プロトコルとは異なり、オープンなIEEE 802.11規格に基づくライセンスフリーの接続ソリューションです。このため、専用のゲートウェイ、コントローラー、ハブが必要ないため、設置が簡素化され、運用コストが削減されます。さらに、両プロトコルはIEEE 802.11規格の一部であるため、Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6のネットワークは、RF性能に影響を与えることなく共存することができます。

データレート

Wi-Fi HaLowは、IoTデバイスに最適なデータレートの範囲を提供します。例えば、BPSK変調のMCS 10を使用した150Kbpsから、MCS 9を使用した最高4.4Mbpsまで、最も狭い帯域幅1MHzで単一の空間ストリームを使用します。8MHzの動作チャンネルでは、シングルストリームのWi-Fi HaLow APは、1MHzのパケットを150Kbpsで送信する超低消費電力センサーから、8MHzのパケットを最大43Mbpsで送信するカメラまでのIoT機器の組み合わせをサポートすることができます。

Wi-Fi HaLowは、ほとんどのIoTアプリケーションで最もバランスのとれた802.11規格を提供しますが、超高解像度ビデオストリーミング、ハイエンドゲーム、低遅延バーチャルリアリティなどの短距離でデータ量の多いアプリケーションは対象としていませんでした。より高速なデータレートを持つWi-Fi 6は、高いスループットと低遅延を必要とするこれらの電力消費型アプリケーションにより適しています。

まとめ

Wi-Fi HaLowとWi-Fi 6は、競合する兄弟であり、わずかに異なり、互換性があり、それぞれが独自の焦点を持っていると考えてください。Wi-Fi 6は、消費電力や到達距離が重要視されない、帯域幅を重視する家庭やビジネス・アプリケーション向けの高速な主流プロトコルです。IoTアプリケーションで、より長い到達距離、障害物への容易な侵入、より低い電力、優れたデータスループットの組み合わせが必要な場合は、Wi-Fi HaLowが好まれます。

(次回は8月21日に掲載予定です)