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インターネット最新テクノロジー：第20 回だろうか。これは当然ながら、互いの通信機器が無線LAN であるにもかかわらず通信はで無線 LANの国際標準規格となるきない。

IEEE 802.11

異なったメーカーから販売されている無線LANを使用するには、相互に通信できるための標準化が必要不可欠である。無線 LAN に必要な基本機能を標準として定め、これに従って各メーカーが製品を開発すれば、どこの従来の無線LANシステムは各メーカーが独自の無線LAN仕様で製品を開発して販売し無線LANを購入しても、標準に準拠しているていたため、マルチベンダー環境でのシステム構築ができなかった。しかし、現在では限り相互に通信できる。

IEEE 802.11によって無線LANの規格が標準化され、それに対応した製品なども発表されている。今回は、無線LANの標準として今後主流となるIEEE 802.11について解

このように、通信には相互接続性を確保するために標準化は欠かせない。

説する。

無線LANに不可欠な大澤 智喜

日本電気株式会社 C&C 基盤開発研究所第三研究部

岡ノ上 和宏日本電気株式会社 C&C メディア研究所無線ネットワークTG

神川 忠

日本電気株式会社ワークステーション・サーバ販売推進本部 LAN ビジネス推進部研究課長

工学博士

主任

周波数の取り決め
無線 LAN は有線 LAN とは異なり、周波数という限りある資源を使うため、周波数の使い方についての取り決めがある。国内では郵政省のもとでARIB（電波産業会）が検討し、標準を作成している。
無線LANは「RCR STD-33A」というもので、2.4GHz（1 秒間に1 と0 が24 億万回変わる）というISM 帯が割り当てられている。
米国ではFCC（Federal CommunicationsCommission）が定めている。
2.4GHz のISM 帯は産業（Industry）の「I」、科学技術（Science）の「S」、医学（Medical）の「M」をまとめたもので、産業、科学、医療など多目的に使用される周波数帯である。したがって無線LANが導入され相互接続を確保する通信の標準化視されるようになってきた。そこで、国際的たときに、今まで上述の目的で使用されていにコンピュータネットワークを構築するためのたものが使えなくなることは問題である。

機能を7 つの階層に分けて標準化することがSTD-33A では、この問題を解決するためコンピュータネットワーク通信の世界は、決められた。現在のインターネットに使われに、主に周波数資源の使い方（変調方式、TCP/IP に代表されるさまざまな通信機能がているネットワークプロトコルなどは、すべてスペクトラムなどの電波の形）について定めて積木のように積み重ねられて成り立っている。

この考え方に基づいている。

いる。周波数の使い方は各国により異なるの

以前は、各コンピュータメーカーがIBM のたとえば、異なるメーカーのEthernetボードが基本だが、2.4GHz帯に関しては、日、欧、SNA（Systems Network Architecture）にをコンピュータに装着しても、これらのボード米でそれぞれほとんど類似の規格となってい代表されるように、独自のネットワークプロが標準に準拠している限り相互に通信できる。

る。変調方式としては、ほかのシステムに妨トコルを設計していたが、コンピュータの資源では、標準に準拠しない異なった無線 LAN

害を与えにくいスペクトラム拡散方式（後述）を有効に使用するための「相互接続」が重要を使って通信を行おうとすると一体どうなるが採用されている。したがって、現在のとこ350 INTERNET magazine 1998/9

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ろ日本で使用する限りは、この規格に準じて1に示すOSIの7階層モデルに基づいたプロトいなければ無線LAN として使用できない。

コルアーキテクチャー（階層モデル）に当てまた、この規格は周波数資源の使い方につはめて考えると、物理層（Physical Layer：いて言及するものであり、無線LAN としてのPHY）と、データリンク層の副層であるMACアクセス方法などのシステムに関する項目に層に対応している。

ついては特に規定がない。ただし、無線フレ加えて、複数の種類の物理層を使用でき、各ームに呼び出し符号が必要となる点が日本の物理層の差異を吸収するために、IEEE 802.11

規格の特徴である。

固有の階層としてPLCP 層（Physical Layer
Convergence Protocol：PLCP）が物理層LANの標準を決めるIEEE 802
IEEE 802 委員会は、米国の地域標準としてIEEE のもとで、コンピュータネットワークとMAC 層の間に挿入されている。

物理層は高周波と赤外線を使うのローカルエリアネットワーク（LAN）とメ物理層として、900MHz 帯、2.4GHz 帯のトロポリタンエリアネットワーク（MAN）の高周波による物理層と赤外線による物理層がOSIの7階層モデルでいうところの物理層とデ検討されている。高周波を用いた物理層につータリンク層に関する標準を決めている。

いては狭義の無線として2.4GHz 帯のISM 帯

データリンク層は、ロジカルリンクコントロを使 用 することになってる（ 米 国 ではール（Logical Link Control ：LLC）副層と900MHz 帯もあるが、日本では割り当てられメディアアクセスコントロール（Mediumていない）。米国の2.4GHz帯に関する高周波Access Control ：MAC）副層という2 つのの物理層は、おおむね日本の規格であるSTD-副層に分けられる。

33A とほぼ等しい規格になっている。

IEEE 802 委員会で決められた有名な標準高周波を使った方式は、さらにその変調方には、Ethernet（IEEE 802.3）やトークンリ式に2 種類、また通信速度として1Mbps とング（IEEE 802.5）などがある。IEEE 802.11

2Mbps の2 種類が選択可能となっている。

は、IEEE 802 委員会の1 つの標準化組織でここでは、もう少し詳しく、変調方式について説明する。

あり、無線LAN の標準化を行っている。
IEEE 802.11における無線LANの標準化活動は、約 5 年前から始められている。IEEE802委員会で決定された標準は、基本的には米国の地域標準として有効であるが、米国の地域標準としてのみならず国際的な規格である I S O にも採 番 されており、 実 質 的 には「IEEE ＝ISO」という公式が成り立っているようだ。したがって、IEEE 802委員会は、単なる米国の地域標準という立場だけではなく、

アプリケーション層
プレゼンテーション層
セッション層

MAC副層

トランスポート層

CSMA/CA

ネットワーク層

PLCP層

むしろ国際標準に近い形で世界をリードしている。

データリンク層
物理層

IEEE 802.11の階層モデル

OSIの7階層モデル

IEEE 802.11 で検討されている範疇は、図

物理層高周波赤外線

IEEE 802.11のモデル

図1 IEEE 802.11と関係する階層

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変調方式は同じ周波数を用いているほかの号の逆系列を用いて再生する。干渉信号は逆機器（電子レンジなど）に影響を与えないよ

拡散後には雑音信号となり、その影響が軽減

うにスペクトラム拡散技術（図 2）を用いるされる（この場合1/11）。

ことになっている。スペクトラム拡散技術には次の2 種類があり、両者とも標準方式とし●周波数ホッピング（FH）：この方式は、送て定められている。

る信号が一定間隔の決まったパターンで周波数を次々に移っていくものである。受信側で●直接拡散方式（DS）：この方式では、送るも、同じパターンで送信に同期して周波数を信号1 ビットごとに11ビットの拡散符号（雑次々に移っていくことで、送信パケットを受信音に近いランダムな1、0 の系列）を用いて、する。もし、ほかのシステムが使用しているチ信号を雑音化している。受信ではこの拡散符ャンネルがあれば、そこを除くパターンを使用することにより、ほかからの干渉が避けられる。

高周波に対し、赤外線も有線を無線化できS拡散信号ることから、無線 LAN の1 つのパートとして周波数軸波形

時間軸軸波形定められている。赤外線無線LAN も1Mbpsと2Mbps の伝送規格について決められてい送信情報

周波数軸波形

周波数軸波形

周波数軸波形る。赤外線無線LANは、高周波無線LANと比較すると、方向性を持ってしまうという特性があるものの、非常に安価でコストパフォーマンスに優れているという利点がある。

PLCP層とMAC層

周波数周波数軸波形
FH拡散信号

IEEE 802.11 の標準では、前述のように数種類の物理層を持っている。とりわけ、同じ時間変調方式を使った高周波の物理層では、その図2 高周波方式の周波数拡散技術スピードを適切に判断して動作を調整するための機能を持つ層としてPLCP 層が決められ
Idle

Busyている。

Idle

MAC 層は、無線という共通の周波数を複数の端末で効率よく使うためのアクセス制御
回線：を行う。その基本方式としてはCSMA/CAIFSタイマー

IFSタイマー（ Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance）というアクセス方式をA：
キャリアセンス
キャリアOFF採用している（図3）。
Backoffタイマー

送信

大まかな動作は、データを送信しようとす

送信待ちる端末が、ほかの端末が現在データを送信していないかについて回線をモニター（センス）B：
キャリアOn

キャリアOffし、共通のチャンネルをできるだけ互いに衝送信

突しないようにパケットを送り合う。自分が
図3

CSMA/CAの動作

送信するときは、他局の送信後にランダムなD

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時間だけ待つ。一番小さい乱数値を引いた局

Radio8300 は無線LAN と有線LAN をブリが送信権を獲得する。MACにはさまざまなアッジする「 R 8 3 0 0 アクセスポイント」 とプリケーションを想定した多くの機能が盛りPCMCIAカードの「R8300無線インターフェ込まれている。

ースカード」から構成されており、物理層にたとえば、認証やマルチメディアをサービス

は IEEE 802.11 と STD-33A で定 められたする機能やバッテリーセービング機能などがあ2.4GHz帯の周波数ホッピング（FH）方式がる。また、周波数ホッピング方式では、その採用されている。

ホッピングパターンを同期させる必要があることはすでに述べたが、この制御もMAC層で行今後は高速化とパーソナル化をわれる。

目指す
IEEE 802.11 では、ここに記述した標準化

現状は標準に準拠していない作業はすでに終了しているが、現在、さらに物今や国際標準となろうとしている無線LAN理層を中心に多様な活動を行っている。IEEE

標準IEEE 802.11 も、その作業を開始してか802.11の中には標準化に関係するものとしてら5 年以上もの歳月を費やしてしまった。こタスクグループ（Task Group ：TG）が3 つの間、標準化では変調方式の選定に際してかあり、また、さらに将来の可能性を調査するなり白熱した議論が展開された。

スタディーグループ（Study Group：SG）が冒頭で述べたように無線通信は有線通信とある。そのいくつかの活動を紹介しよう。

異なり、LANの規格のほかに各国固有の周波数資源の有効利用のための規格（STD-33A）●TGa：5GHz帯を使用した物理層の検討をが存在する。したがって、システム的なLANのしている。Ethernet が100BASE-T など高速標準化の作業を待たずして、この周波数の利化しているのと同様に、IEEE 802.11 でも用だけを守った無線LAN の製品化もできる。

20Mbps の高速化を狙って2000 年までに標白熱した議論が当初計画したスケジュール準化を行う計画である。

を大きく遅らせている間に、標準化を待てなくなった企業がそれぞれの無線LAN製品を販売●TGb：ここでは従来の2.4GHz帯を用いて、し始ている。現在、製品化されている無線LAN

現状の2Mbps を10Mbps まで高速化しよう

は、IEEE 802.11のような標準に準拠していなというものである。低価格で小型である優位いものがほとんどであり、したがってメーカー性を活かしながら高速化を実現するもので、の異なる製品の間では通信することができない。

このグループでは2000年までに標準化を終了する計画である。

これからの無線LAN製品●SG：唯一のSG で、PAN（Personal Area

今 後 発 売 される無 線 L A N 製 品 は I E E E

Network）の検討をしている。PANはいわゆ

802.11 に準拠すると考えられ、メーカーを気る眼鏡のようなディスプレイや、腕時計のよにしなくても相互に通信できるだろう。

うなキーボード、ベルトに着けられたCPU な

先日、NEC より発表された無線 LAN 製品

ど、体に着けられたコンピュータ機器を無線「Radio8300」は、先んじて国際標準のIEEEネットワークで結ぶものである。すでにデモン

802.11と国内標準のSTD-33Aに準拠し、マストレーションも行われ、また、アメリカではルチベンダー環境でのネットワーク構築を可こういったもののファッションショーも行われ能にした製品である。ている。
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