Wi-Fi 7 (802.11be) テクニカルガイド
このドキュメントは原文を 2025年07月30日付けで翻訳したものです。
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概要
アプリケーションとユースケースがネットワーク要件を決定します。インターネット利用者は、かつてのテキストベースのメールや単純なファイル転送、Web閲覧といった原始的なアプリケーションから、帯域幅を大量に消費するビデオ会議、そしてエンタープライズ用途でも活用が進む厳しいSLAが求められるAR/VRへと進化しています。Wi-Fiはデフォルトのアクセス媒体となり、これらすべてのアプリケーションがWi-Fi上で動作することになります。
Wi-Fi規格は過去25年間で進化してきました。1999年、初代Wi-Fiは2.4GHz帯の802.11b規格に基づき、3つの20MHzチャネルでわずか11Mbpsの速度しかありませんでした。その後、5GHz帯の免許不要利用も追加されました。Wi-Fiの各世代は速度向上とともに、Wi-Fi機器の爆発的な増加による容量対策としてスペクトル効率向上も実現してきました。
Wi-Fiを利用するデバイスやアプリケーションが増えるにつれ、2.4GHzおよび5GHz帯の電波空間は混雑しています。これにより米国FCCや世界各国の規制当局は、Wi-Fi用に6GHz帯の免許不要利用を解放しました。Wi-Fi Allianceは、6GHz帯で802.11axを基準とするWi-FiをWi-Fi 6Eと定義しました。Wi-Fi用途に6GHz帯が追加されたことは市場にとって非常に大きな前進です。Wi-Fi 6E登場後も、次世代のWi-Fi 7への期待が高まっています。
Wi-Fi 7とは？
IEEEは802.11標準への改正案として802.11be（通称「Extremely High Throughput」）を策定し、Wi-Fi Allianceはそのドラフトv3.0をWi-Fi 7認定の基準としました。Wi-Fi Allianceは802.11beの機能の一部をRelease 1認証（2024年1月リリース）に採用し、追加機能を含むRelease 2認証は2025年12月に予定されています。
Wi-Fi 7は、高帯域幅を必要とする高精細/超高精細動画配信、エンタープライズ向けのAR/VR/XR、産業IoT、遠隔医療など、非常に低遅延が求められる次世代アプリケーションを中心とした多くのユースケースに対応します。
Wi-Fi 6EはWi-Fi 7の基盤を築きました。Wi-Fi 7の進化した機能は将来大きな可能性を秘めており、今後数年でWi-Fiの性能を最大限に活かす実用アプリケーションが登場すると考えられます。
Wi-Fi 7は、Wi-Fi 6比で最大4倍の速度向上、超低遅延、より堅牢な接続、高いスペクトル効率、干渉耐性の向上、省電力技術の強化、快適なローミング体験、そしてセキュリティ強化など、多くの改善をエンタープライズにもエンドユーザーにも提供します。
Wi-Fi 7 の主な機能：
Wi-Fi 7の主な新機能は以下の通りです：
4K QAM
4096 QAM（4K-QAM） — Wi-Fi 6で使われた1024QAM（サブキャリア1つあたり10ビット）に対し、4K-QAMは1サブキャリアあたり12ビットを符号化します。これによりMCS12とMCS13という2つの新しいMCSレートが導入され、最大で20%高いデータ転送速度が可能となります。これはWi-Fi 7認証のオプション機能です。
4K-QAMには42dBに近い非常に高いSNR（信号対雑音比）が必要です（802.11acの256QAMでは25dB、802.11axの1K-QAMでは31dB）。オープン環境でこのSNRを確保するのは非常に難しく、高速通信にはクライアントがアクセスポイントのごく近く（数フィート以内）にいる必要があります。
320 MHzチャネル幅
320 MHzチャネル幅（6GHz帯） — Wi-Fi 6の160MHzから最大チャネル幅が2倍の320MHzになりました。6GHz帯で1200MHzのスペクトルが利用可能な国では、3本の320MHz幅チャネル（LPiモード）を実現できます。500MHzのみ利用可能な国では1本の320MHz幅チャネルに制限されます。これはWi-Fi 7認証のオプション機能です。
Wi-Fi 7アクセスポイントがStandard Power（SP）モードで動作する場合、米国では320MHzチャネル1本、カナダでは2本に制限されます。
注意：Standard Powerは米国のUNII-5/7バンド、カナダのUNII-5/6/7バンドでサポートされます。
再利用可能なチャネル数が非常に限られており、チャネル設計に課題となることがあります。広帯域チャネルは、特に高スループットが求められる場所やアクセスポイントで計画的に使用されます。
マルチリンクオペレーション（MLO）
マルチリンクオペレーション（MLO） — 複数バンドまたは複数チャネルの集約を可能にします。MLOにより、Wi-Fi 7 APとクライアントは複数バンド（またはデュアル5GHzラジオ搭載APの場合は同一バンド内の複数チャネル）で同時に通信可能です。異なるバンドにトラフィックを分散することで、スループット向上・遅延低減・信頼性向上を実現します。これはWi-Fi 7認証で必須の機能です。
MLOの主なメリット：
- 集約：APとクライアントが複数リンクを活用してデータ交換可能。スループット向上や高精細ビデオ会議などに有効。
- スティアリング：マルチリンクにより、トラフィックフローごとに最適なSLAを得られるリンクで通信を自動的に振り分け。例：AR/VRアプリ。
- 冗長性：同じデータを複数リンクで送信し、一方でパケットロスがあっても他方のデータで補完。例：遠隔医療など、データロスが許されない用途。
初期段階では、ユーザーが享受できる最大の利点は集約機能によるスループット向上です。
マルチリンク機能対応機器は MLD（Multi-Link Device）と呼ばれ、APはAP MLD、クライアントはNon-AP MLDと呼ばれます。
MAC層は上位MAC（論理MAC）と下位MAC（個々の無線に紐づく物理層）に分割されています。
各層ごとに役割があります：
- ビーコンやプローブ、RTS/CTSやACKといった制御フレームなど、リンク固有の管理機能は下位MACで処理。
- アソシエーションや再アソシエーション、セキュリティ、ユニキャストデータの暗号化/復号化など、リンク非依存の管理機能は上位MACで処理。
MLO の動作モード
MLOには多様なモードがあり、クライアントの能力により方式が決まります。APは複数方式を同時サポート可能です。
大きく2つのカテゴリがあります：
マルチリンク・マルチラジオ（MLMR）：クライアントが複数ラジオを持ち、複数バンド・リンクで同時通信。
MLMRには2つのサブ方式があります：
i) MLMR-STR（同時送受信）：異なるリンクで非同期に同時送受信。最大スループットを得られます。
ii) MLMR-nSTR（非同時送受信）：両リンクが同時に空いている必要があり、どちらかがビジーだと送信を待機。エアタイムが一部失われるため、Wi-Fi 7認証の対象外でベンダー実装もありません。
マルチリンク・シングルラジオ（MLSR）：クライアントは1つのラジオでマルチリンク接続を確立し、1度に1リンクのみ通信。ただし任意タイミングでリンク切り替えが可能。
多くのクライアントベンダーが実装している方式がEMLSR（Enhanced Multi-link Single Radio）です。
EMLSR：クライアントが1つのラジオチェーンで1バンドをリッスンし、たとえば2x2ラジオの場合、1本は5GHz、1本は6GHzを監視。送信機会のあるバンドに全ラジオチェーンを切り替えて通信し、完了後は再び2バンドを監視します。
各MLOモードのまとめ：
下図は各MLOモードの比較まとめです。ほとんどのクライアントはEMLSRまたはMLMR-STRを実装しており、MLMR-nSTRやEMLMRは実装の難しさからWi-Fi 7では採用されていません。
Wi-Fi 7 MLOモード
| MLOモード | 無線機の数 | 特性 |
|---|---|---|
| マルチリンクシングルラジオ (MLSR) | 1 | 一度に1つのリンクで送受信 (Tx/Rx) を行います。 |
| 拡張マルチリンクシングルラジオ (EMLSR) | 1 | 低能力モードで複数のリンクを同時にリッスンする追加機能を備えたMLSRです。 |
| 同時送受信 (STR)* | >= 2 | 互いに独立したSTRリンクのペアで、同時送受信 (Tx/Tx, Rx/Rx または Tx/Rx) を行います。 |
| 非同時送受信 (NSTR)* | >= 2 | PPDUの終了時間を慎重に調整したリンクのペアで、同時送受信 (Tx/Tx または Rx/Rx) を行います。 |
| 拡張マルチリンクマルチラジオ (EMLMR)* | >= 2 | 各リンクで空間多重化サポートを動的に再構成する追加機能を備えたMLMR (STR) です。 |
要件:
- MLSRはすべてのMLOデバイスでサポートされています。
- AP MLDはEMLSRとSTRの両方をサポートする必要があります。
* 最後の3つのモードはMLMR（マルチリンクマルチラジオ）動作モードです。STRのみがWi-Fi 7 R1の一部です。NSTRおよびEMLMRモードは実装の複雑さが高く、Wi-Fi 7には採用されていません。
MLSR/EMLSRの主な利点は 1) 低消費電力 2) 低コスト ですが、両方のラジオで同時通信するMLMR-STRと比べるとスループットは低下します。
プリアンブル・パンチャリング
プリアンブル・パンチャリング — 干渉のあるチャネル幅の一部を“切り抜き（パンチャリング）”し、残りのチャネルだけを通信に利用できるようにする機能です。干渉下でも最適なWi-Fi性能を維持できます。これはWi-Fi 7認証の必須機能です。
プリアンブル・パンチャリングは80MHz超のチャネル幅のみ利用可能で、40MHzには対応しません。
従来は、たとえば80MHz動作時に副チャネルの20MHzに干渉があると、全ての副チャネル（60MHz分）が無駄になっていました。Wi-Fi 7のプリアンブルパンチャリングでは、干渉部分だけを切り取り、残り60MHzを通信に活用できます。
マルチプルリソースユニット（MRU）
マルチプルリソースユニット（MRU） — 802.11ax/Wi-Fi 6で導入されたOFDMA技術を更に進化させるもので、Wi-Fi 7認証の必須機能です。
OFDMA（直交周波数分割多元接続）はWi-Fi 6で導入された最も重要な機能です。OFDMAにより、複数クライアントが同時にAPと通信でき、スペクトル効率向上・伝送遅延短縮が実現します。
OFDMAでは、チャネル幅内のサブキャリアを“リソースユニット（RU）”に分割し、個々のRUを各端末に割り当てることで、アップリンク・ダウンリンクともに複数端末同時通信が可能です。
Wi-Fi 6では1クライアントに対して1つのRUしか割り当てられず、未使用のRUが発生することがありました。Wi-Fi 7では1クライアントに複数のRU割り当てが可能となり、この制限がなくなったため、スペクトル効率がさらに向上します。
512圧縮ブロックACK
512圧縮ブロックACK — 1つのWi-Fi 7フレームで最大512 MPDUを集約可能となり、Wi-Fi 6の256 MPDUから倍増しました。受信側は最大512MPDU分まとめてBlock Ackを返します。
集約サイズ拡大により、特に高速データ転送時にパフォーマンスが向上し、プロトコルオーバーヘッドも削減されます。
空間ストリーム
空間ストリーム — Wi-Fi 7の空間ストリーム数は最大8本で従来世代と同じです。IEEE委員会は当初16ストリーム対応も検討しましたが、ハードウェアや実装・運用上の現実的な制約から、現行ドラフトには盛り込まれていません。
Wi-Fi 7 のセキュリティ
Wi-Fi 7では、WPA3およびEnhanced Open（OWEベース）、Protected Management Frame（PMF）のサポートが必須となり、これにより802.11beの高速通信やMLO等の機能が利用可能となります。WPA3-Personal用に新しいAKM（AKM 24・25）が追加されており、AP・クライアント双方にビーコン保護も求められます。MLO利用時は全リンクでセキュリティを確立する必要があり、これらはWi-Fiネットワークの安全性向上やサイバー攻撃対策のための要件です。
Wi-Fi 7 セキュリティ
Wi-Fi 7 は WPA3-SAE の新しい AKM サポートと OWE & SAE のための新しい強化された暗号化方式、EHT (11be MCS レート) & MLO のための WPA3 / OWE の必須化をもたらします。
暗号化方式: GCMP 256 – より強力な暗号化と高速化; AKM: より強力なセキュリティ
| 従来 | Wi-Fi 6 | Wi-Fi 6E (6 GHz) | Wi-Fi 7 |
|---|---|---|---|
| オープン |
オープン |
OWE （AKM: 18） （暗号化: CCMP 128） |
OWE （AKM: 18） （暗号化: CCMP 128 または GCMP 256） |
| WPA1/WPA2/ WPA3 移行 WPA3-パーソナル PMF 任意 |
WPA2/WPA3 移行WPA3-パーソナル、PMF 任意 （WPA2 – AKM – 2, 4 & 6）（WPA3 – AKM – 8 & 9） （暗号化: CCMP 128 または AES） |
WPA3-パーソナル、PMF 必須 （AKM: 8 & 9） （暗号化: CCMP 128 または AES） |
WPA3-パーソナル、PMF 必須 （AKM: 24 & 25） （暗号化: CCMP128 または GCMP 256） |
| WPA1/WPA2/WPA3 移行/WPA3-dot1x（エンタープライズ）、PMF 任意 | WPA2/WPA3 移行/WPA3-dot1x（エンタープライズ）、PMF 任意 （AKM 1, 3 & 5, 11 & 12） （暗号化: AES, CCMP 128, GCMP128, GCMP256） |
WPA3 エンタープライズ、PMF 必須 （AKM: 3, 5, 11 & 12） （暗号化: CCMP128, GCMP 128, GCMP 256） |
WPA3 エンタープライズ、PMF 必須 （AKM: 3, 5, 11 & 12） （暗号化: CCMP128, GCMP 128, GCMP 256） |
クライアントが低セキュリティに接続する場合、Wi-Fi 7 AP の 2.4 & 5 GHz バンドに接続できますが、11ax 以前に制限されます。11be レート & MLO は利用できません。
注: 2019年以降のすべてのデバイスは、世代に関係なく WPA3 をサポートする必要があります。
移行と導入時の注意点
Wi-Fi 7の移行・導入時に考慮すべき主なポイント：
- 電源要件：フル機能利用には802.3bt（UPOE）給電が推奨。CiscoワイヤレスAPは802.3at給電でも動作可能ですが、機能制限があります。
- マルチギガスイッチング：トライバンドラジオ、11beデータレート、MLO等の合計スループットは1Gbpsを超えるため、ユーザー体験向上にはマルチギガ対応スイッチが推奨されます。
- セキュリティ要件：11beレートやMLOの利用にはWPA3/Enhanced Openが必須。Wi-Fi 6以前では必須ではありませんでした。
- 無線カバレッジ：6GHz帯でも5GHz帯と同等のカバレッジを確保できるよう、現状のRFカバレッジを確認し、必要に応じて現地調査を推奨します。