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Cisco Meraki Documentation

Wi-Fi 6 (802.11ax) テクニカルガイド

このドキュメントは原文を 2025年07月28日付けで翻訳したものです。
最新の情報は原文をご確認ください。

概要

Wi-Fi は市場に登場して以来、ユーザーのニーズに応じて急速に進化してきました。各世代の IEEE 802.11 標準は、より高いスループットを目指しています。IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6)は従来よりも高いスループットを実現しますが、真の焦点は無線効率の向上です。

Wi-Fi 6 の必要性について詳しく知りたい方は、Wi-Fi 6 ホワイトペーパーをご覧ください。このドキュメントでは Wi-Fi 6 の主な特徴や、Cisco Meraki アクセスポイントでの動作について解説しています。

Wi-Fi 6 か 802.11ax か?

802.11ax の登場により、Wi-Fi Alliance は業界での技術の区別を簡素化し、標準ごとの特徴をユーザーに認知してもらうため、Wi-Fi 世代番号方式を導入しました。各 IEEE 802.11 改正案を覚える代わりに、「Wi-Fi + 世代番号」で標準を表すことができます。

Wi-Fi 6 および 802.11ax は最新の無線標準を指しますが、両者は完全に同義ではありません。IEEE 802.11ax で規定されている全ての機能が、Wi-Fi Alliance の Wi-Fi 6 認証要件に含まれるわけではありません。

 

Wi-Fi 世代

IEEE 標準

認定年

Wi-Fi 4

802.11n

2009年

Wi-Fi 5

802.11ac

2014年

Wi-Fi 6

802.11ax

2021年

802.11ax の主な特徴

以下の表は、802.11ax(Wi-Fi 6)と過去2世代との比較です。これらの機能や略語については後ほど詳しく解説します。

 

機能

802.11n

802.11ac

802.11ax

物理層 (PHY)

High Throughput (HT)

Very High Throughput (VHT)

High-Efficiency Wireless (HEW)

対応バンド

2.4GHz / 5GHz

5GHz のみ

2.4GHz / 5GHz

MU-MIMO

該当なし

DL MU-MIMO のみ

DL および UL MU-MIMO

チャンネル幅

20, 40, 80 MHz

20, 40, 80, 80+80, 160 MHz

20, 40, 80, 80+80, 160 MHz

ガードインターバル

800/400 ns

800/400 ns

800/1600/3200 ns

拡散スペクトル技術

OFDM

OFDM

OFDM, OFDMA

変調方式

64 QAM

256 QAM

1024 QAM(MCS 10, 11)

省電力

STBC, U-APSD

STBC, U-APSD

STBC, U-APSD, TWT

スペクトル効率

該当なし

該当なし

BSS Coloring

 

Cisco Meraki 802.11ax アクセスポイント

Compatible と Certified の違い

初期の Meraki 802.11ax アクセスポイント(MR45/55 など)は 802.11ax 準拠(compatible)ですが、Wi-Fi 6 認証(certified)ではありません。compatible な AP は 802.11ax の一部機能のみをサポートします。

下表は Cisco Meraki AP で利用できる 802.11ax 機能を示します。 Meraki AP モデル の詳細はウェブサイトをご覧ください。

 

屋内用 AP

機能

MR44

MR45

MR55

MR36

MR46

MR56

802.11ax 準拠

準拠(Compatible) 準拠(Compatible) 準拠(Compatible) 準拠(Compatible) 準拠(Compatible) 準拠(Compatible)
Wi-Fi 6 認証 認証済み(Certified) - - 認証済み(Certified) 認証済み(Certified) 認証済み(Certified)

2.4GHz 無線情報

802.11b/g/n/ax 2x2:2

802.11b/g/n/ax 4x4:4

802.11b/g/n/ax 4x4:4

802.11b/g/n/ax 2x2:2

802.11b/g/n/ax 4x4:4

802.11b/g/n/ax 4x4:4

5GHz 無線情報

802.11a/n/ac/ax 4x4:4 802.11a/n/ac/ax 4x4:4 802.11a/n/ac/ax 8x8:8 802.11a/n/ac/ax 2x2:2 802.11a/n/ac/ax 4x4:4 802.11a/n/ac/ax 8x8:8

MIMO

SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO SU-MIMO, DL MU-MIMO のみ SU-MIMO, DL MU-MIMO のみ SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO

チャンネル幅(MHz)

20, 40, 80 20, 40, 80 20, 40, 80 20, 40, 80 20, 40, 80 20, 40, 80

OFDMA

DL, UL DL のみ DL のみ DL, UL DL, UL DL, UL

変調方式

MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM

最大データレート

5GHzで最大2,402Mbps、2.4GHzで最大573Mbps、合計3Gbps** 3.5Gbps 5.9Gbps 5GHzで最大1,201Mbps、2.4GHzで最大573Mbps、合計1.7Gbps** 5GHzで最大2,402Mbps、2.4GHzで最大1,147Mbps、合計3.5Gbps** 5GHzで最大4,804Mbps、2.4GHzで最大1,147Mbps、合計5.9Gbps**

省電力

STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT*

スペクトル効率

BSS Coloring* BSS Coloring* BSS Coloring* BSS Coloring* BSS Coloring* BSS Coloring*

RJ45 イーサネットポート

1x 100/1000/2.5G BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 10/100/1000/2.5G BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 10/100/1000/2.5G/5G BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 10/100/1000 BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 10/100/1000/2.5G BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 10/100/1000/2.5G/5G BASE-T イーサネット(RJ45)

* 一部機能はファームウェアアップグレードで利用可能です。

** 最大値はチップセットの理論値であり、IEEE 802.11ax 規格の制限値を超える場合があります。

 

屋外用 AP

機能

MR76 MR86

802.11ax 準拠

準拠(Compatible) 準拠(Compatible)
Wi-Fi 6 認証 認証済み(Certified) 認証済み(Certified)

2.4GHz 無線情報

802.11a/n/ac/ax 2x2:2 802.11b/g/n/ax 4x4:4

5GHz 無線情報

802.11a/n/ac/ax 2x2:2 802.11a/n/ac/ax 4x4:4

MIMO

SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO SU-MIMO, UL MU-MIMO*, DL MU-MIMO

チャンネル幅(MHz)

20, 40, 80 20, 40, 80

OFDMA

DL, UL DL, UL

変調方式

MCS10/11 で最大 1024-QAM MCS10/11 で最大 1024-QAM

最大データレート

5GHzで最大1,201Mbps、2.4GHzで最大573Mbps、合計1.7Gbps* 5GHzで最大2,402Mbps、2.4GHzで最大1,148Mbps、合計3.5Gbps*

省電力

STBC, U-APSD, TWT* STBC, U-APSD, TWT*

スペクトル効率

BSS Coloring* BSS Coloring*

RJ45 イーサネットポート

1x 10/100/1000 BASE-T イーサネット(RJ45) 1x 100/1000/2.5G BASE-T イーサネット(RJ45)

* 一部機能はファームウェアアップグレードで利用可能です。

** 最大値はチップセットの理論値であり、IEEE 802.11ax 規格の制限値を超える場合があります。

Wi-Fi 6 の主な機能

直交周波数分割多元接続(OFDMA)

Wi-Fi 6 では、直交周波数分割多重(OFDM)と直交周波数分割多元接続(OFDMA)という2つの変調方式を組み合わせて使用します。

OFDMA は 802.11ax 規格でデータ伝送用に導入されました。OFDM は従来規格でも利用されてきましたが、802.11ax でも管理フレームや制御フレームに使われており、レガシーデバイスとの下位互換性を維持しています。

この後のセクションでは、OFDMA が OFDM とどう異なるかを解説します。両者を比較する際、最大物理層スループットの計算式を念頭に置いてください。

This is an image of OFDMA's Max PHY Throughput Equation.

 

サブキャリア

OFDM では、各チャンネルはサブキャリアまたはトーンと呼ばれる多数の小さなチャンネルで構成されています。

 

This image depicts subcarriers per OFDM in a graphical representation.

 

デバイスが OFDM を使って送信する場合、サブキャリアごとに同時並行的にデータを送信します。1つの大きな信号ではなく、複数の小さなサブ信号を利用することで、信号効率と耐干渉性が向上します。

サブキャリアには以下3種類があります:

  • データサブキャリア:データ伝送に使用
  • パイロットサブキャリア:送信側と受信側の同期に使用
  • ガードサブキャリア:干渉を避けるために使用

OFDMA でもサブキャリアの概念は同じですが、OFDMA ではサブキャリア間隔が OFDM の1/4となり、4倍の数のサブキャリアを利用できます。OFDM は 312.5 kHz 間隔で64本、OFDMA は 78.125 kHz 間隔で256本です。

シンボルタイム

サブキャリア上で送信されるデータは「シンボル」と呼ばれる変調波形の連続で構成されます。各シンボルは直交振幅変調(QAM)によって 1 と 0 を表現します。変調について詳しくは 802.11 Fundamentals: Modulation をご覧ください。

1シンボルの送信にかかる時間を「シンボルタイム」と呼びます。OFDM のシンボルは 3.2μs、OFDMA のシンボルはその4倍の 12.8μs です。シンボルタイムが長いことで、MU-OFDMA など新しい機能が実現できます。

マルチユーザー OFDMA(MU-OFDMA)

複数の無線デバイスが同時に同じチャンネルで送信すると、信号が衝突して干渉が発生します。この場合、デバイスは再送のタイミング(TXOP)まで待つ必要があります。干渉を避けるため、デバイスは順番にチャンネルを使用します。以下の図は OFDM でのこの様子を示しています。

 

This is an image showing Multiuser OFDMA_(MU-OFDMA) per client over a period of time.

 

OFDMA を利用すると、802.11ax AP がサブキャリアのグループを各デバイスに割り当て、並列通信が可能となります。これがマルチユーザー OFDMA(MU-OFDMA)です。

TXOP ごとに、802.11ax AP は各クライアント(STA)の必要帯域に応じてサブキャリア数を割り当てます。目的はエアタイム効率を最大化することです。ある TXOP では複数の STA が同時にサブキャリアを共有し、また別の TXOP では1台の STA が全てのサブキャリアを割り当てられる場合もあります。

OFDMA でのサブキャリア利用イメージは下図の通りです。

 

This is an image showing wifi-6 Multiuser OFDMA_(MU-OFDMA) per client over a period of time

 

リソースユニット(RU)

OFDMA では、クライアント STA に割り当てるサブキャリアのグループをリソースユニット(RU)と呼びます。

 

RU は最小 26 サブキャリア(2 MHz)から、チャンネル内の全サブキャリアまで構成可能です。20MHz チャンネルでの RU サイズ例は下図の通りです。

This is an image showing Resource Units in OFDMA, represented in boxes.

最大 PHY スループット式の通り、利用可能なサブキャリア数が増えると総スループットも増加します。大きな RU ほど高スループットですが、同時利用できる端末数は減ります。

AP は各 TXOP で RU サイズをクライアントの帯域需要に応じて柔軟に割り当てます。大きな帯域を必要とするファイル転送や動画には大きな RU、小さな帯域で済むウェブや音声には小さな RU を割り当てます。

この RU 割り当ては 40MHz/80MHz チャンネル幅でも同様です。下表はチャンネル幅・RU サイズごとの最大同時通信クライアント数(最大 OFDMA ユーザー数)です。例えば 80MHz チャンネルで 2MHz RU を各クライアントに割り当てる場合、最大 37 台が同時通信できます(最大 OFDMA ユーザー数は AP の最大接続数とは異なります)。

 

RU サイズ チャンネル幅(MHz)
20 40 80 160* 80+80*
996(x2)サブキャリア N/A N/A N/A 1 クライアント 1 クライアント
996サブキャリア(80 MHz) N/A N/A 1 クライアント 2 クライアント 2 クライアント
484サブキャリア(40 MHz) N/A 1 クライアント 2 クライアント 4 クライアント 4 クライアント
242サブキャリア(20 MHz) 1 クライアント 2 クライアント 4 クライアント 8 クライアント 8 クライアント
106サブキャリア(8 MHz) 2 クライアント 4 クライアント 8 クライアント 16 クライアント 16 クライアント
52サブキャリア(4 MHz) 4 クライアント 8 クライアント 16 クライアント 32 クライアント 32 クライアント
26サブキャリア(2 MHz) 9 クライアント 18 クライアント 37 クライアント 74 クライアント 74 クライアント

 

* 802.11ax 標準では 160MHz および 80+80MHz チャンネル幅が定義されていますが、エンタープライズ環境でのチャネル再利用の観点から実用的ではなく、Meraki AP ではサポートされていません。

アップリンク/ダウンリンク OFDMA

MU-OFDMA による同時通信は、クライアント→AP(アップリンク / UL-OFDMA)、AP→クライアント(ダウンリンク / DL-OFDMA)の両方で可能です。1回の TXOP で AP はどちらを同期させるか選択します。

以降では UL-OFDMA と DL-OFDMA の流れを説明します。

ダウンリンク OFDMA(DL-OFDMA)

このプロセスでは、AP が複数の 802.11ax クライアントに同時にデータを送信します。

  1. AP が関連付けられたクライアント STA にマルチユーザー RTS(MU-RTS)フレームを送信
    • 各 802.11ax クライアントへの RU 割り当てリストを含み、マルチユーザー通信の調整に利用
    • 交換時間を通知するタイマー(ネットワーク割当ベクトル:NAV)も含む
    • このフレームは全チャンネルで OFDM 送信され、レガシークライアントには OFDMA 交換中は送信を控えるよう通知
  2. 802.11ax クライアントが割り当てられた RU で並列に CTS 応答を返す
  3. AP が各クライアントへデータを割り当て RU で並列送信
  4. AP がブロック ACK 要求(BAR)を送信し、各クライアントの受信を確認
  5. データフレームが正常に受信されれば、クライアントは並列でブロック ACK を返す

This is a Downlink OFDMA 2 example using 802.11ax.

 

アップリンク OFDMA(UL-OFDMA)

このプロセスでは、AP がクライアント STA からの同時送信を調整します。

初期の 802.11ax AP チップセット(MR45/55 など)は UL-OFDMA をサポートしていません。その場合、クライアントは OFDM で順次 AP へデータ送信します。各 Meraki AP モデルの詳細は こちら をご覧ください。

  1. AP がバッファ状態報告ポーリング(BSRP)を送信し、クライアントが送信準備できているデータ量を確認
  2. クライアントがバッファ状態報告(BSR)で応答し、AP が RU サイズと数を計画
  3. AP が全クライアントにマルチユーザー RTS(MU-RTS)フレームを送信
    • 各 802.11ax クライアントへの RU 割り当てリストを含み、通信調整に利用
    • 交換時間を通知するタイマーも含む
    • このフレームは全チャンネルで OFDM 送信され、レガシークライアントには OFDMA 交換中は送信を控えるよう通知
  4. 802.11ax クライアントが割り当て RU で並列に CTS 応答
  5. AP が最終トリガーフレームを送信し、各クライアントの送信を調整
  6. クライアントがデータフレームを AP へ並列送信
  7. データフレームが正常に受信されれば、AP がブロック ACK(ACK)で応答

This is an uplink OFDMA 2 example using 802.11ax.

 

多入力多出力(MIMO)

MIMO(Multiple Input, Multiple Output)は 802.11n で導入された技術で、複数アンテナでマルチパス(信号が複数経路で到達する現象)を活用します。MIMO により、デバイスは信号が異なる経路で届くことを認識し、「空間ストリーム」と呼ばれるデータの独立した流れを複数経路で同時に送信可能です。1クライアントに複数ストリームで送るのが SU-MIMO(Single User MIMO)です。空間ストリーム数が倍になると、スループットも実質的に倍増します。

This is an MIMO Example using only 1 client.

802.11ac では、AP が異なる空間ストリームを使って複数クライアント(最大4台)へ同時に送信できるようになり、これをダウンリンク MU-MIMO(DL-MU-MIMO)と呼びます。

 

This is an image of a downstream MIMO Example using 3 clients.

 

802.11ax の MU-MIMO では最大8クライアント・8ストリーム同時通信が可能となり、クライアント→AP(UL-MU-MIMO)も実現しています。

This is an image of a upstream MIMO Example using 3 clients.

 

デバイスが対応する空間ストリーム数はメーカーやモデルによって異なります。アンテナの仕様は「送信 x 受信 : 空間ストリーム数」で表記されます。例:MR55(5GHz)の場合 8x8:8(送信8本、受信8本、空間ストリーム8本)です。

クライアントが 802.11ax 非対応でも、8x8:8 アンテナ搭載 AP の恩恵を受けられます。MRC(最大比合成)などの技術で AP はクライアントからの信号強度を向上させることができ、8x8:8 AP のほうが 4x4:4 より高いデータレート・長距離通信が期待できます。

MU-OFDMA と MU-MIMO はどちらも AP が複数クライアントと同時通信可能にする技術ですが、MU-OFDMA はクライアントごとに周波数を分割、MU-MIMO は同じ周波数で異なる空間ストリームを再利用する点が異なります。

MIMO 技術について詳しくは Meraki MR SU-MIMO, MU-MIMO, and Beamforming をご参照ください。

なお、初期の 802.11ax AP(MR45/55 など)は UL-MU-MIMO をサポートしていませんが、DL-MU-MIMO はバンドごとに最大4クライアントに対応しています。各 Meraki AP モデルの詳細は こちら をご覧ください。

BSS Coloring(BSS カラーリング)

Wi-Fi の衝突回避機構(CSMA/CA)は、1つの周波数で1台のみが送信できる仕組みです。送信前に STA はチャンネルの空き状況(CCA)を確認し、他に信号があれば待機します。

下記は2.4GHz チャンネルプランの例です。サイト全体をカバーするためには4台の AP が必要ですが、利用できるチャネルは3つしかありません。このため、チャネル1がAP1およびAP4で再利用されています。

なお、BSS Coloring は 2.4GHz 専用機能ではなく、802.11ax では 5GHz でも利用可能です。2.4GHz は説明用の例です。

This is an image showing BBS Coverage Overlap.

AP を配置して同チャネル重複(CCI)を最小化しても、AP4 の信号が AP1 のクライアントに届いたり、その逆も発生します。この場合、両AP間のクライアントは両方のカバレッジセルのトラフィックが聞こえるため、データ送信のたびに両方のセルが空いているのを待つ必要があります。

特定 AP が発信するワイヤレスネットワークは「基本サービスセット(BSS)」と呼ばれます。CCI の影響を緩和するため、802.11ax では物理層の SIG-A フィールドや管理フレーム内に6ビットのBSSカラーフィールド(最大63色)を持たせられます。STA が信号を受信した場合、BSSカラー値を確認し、自分と同じなら待機、違うなら重複セルとみなし送信を続行できます。

前述の例で BSS Coloring を使えば、AP4 と AP1 で別の色を設定できます。AP1に接続しているAP1/4間のクライアントは、AP4のトラフィックを無視し、AP1のBSSだけを監視して待機できます。

 

This is an image showing BBS Coverage Overlap in color, demonstrating channel 1 is not overlapping between APs 1 and 4.

 

Target Wake Time(TWT)

TWT は AP とクライアントが、クライアントの無線機をいつ・どのくらい省電力モードにするかを協議できる省電力技術です。目的は無線媒体の競合を最小化し、クライアント無線機が省電力(PS)モードで過ごす時間を最大化することです。AP は無線の競合管理や、前述のマルチユーザー技術との同時通信調整も行えます。

類似プロトコルについては 省電力テクノロジー をご覧ください。

変調・符号化セット(MCS)10・11

MCS(Modulation and Coding Set)は様々な要素に基づき利用可能なデータレートを定義します。

MCS 10 および 11 では 1024 QAM が使用されています。MCS 値の詳細は製品概要や仕様書をご参照ください。

This is an image showing the differences between 802.11n 64 QAM, 802.11ac 256 QAM, and 802.11ax 1024 QAM.

変調方式については 802.11 Fundamentals: Modulation をご覧ください。

Wi-Fi 6 の下位互換性

AP は送受信時、クライアントが対応しているプロトコルのみを使用します。Wi-Fi 6 非対応(802.11a/b/g/n/ac のみ対応)のレガシークライアントも Wi-Fi 6 AP に接続可能ですが、Wi-Fi 6 固有機能の恩恵は受けられません。クライアント通信は自身が対応する最新 Wi-Fi 規格の範囲に限定されます(例:802.11ac クライアントは Wi-Fi 6 AP でも 802.11ac のみ利用)。

Wi-Fi 6 AP/クライアント混在環境でも、Wi-Fi 6 クライアントは OFDMA や 1024 QAM など Wi-Fi 6 の新機能を引き続き利用できます。

Wi-Fi 6 クライアントとレガシークライアントが同じ Wi-Fi 6 AP に接続しても、Wi-Fi 6 クライアントは Wi-Fi 6 の機能(OFDMA、1024 QAM など)を利用できます。

OFDMA はレガシーデバイス(802.11n/ac のみ対応など)とも下位互換ですが、レガシーデバイスは OFDMA の恩恵を直接は受けられません。802.11ax より前のデバイスが 802.11ax AP と通信する場合、チャンネル全体を占有する必要があります。

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