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直交周波数分割多元接続 (OFDMA) とは何ですか？
WiFi規格は、より高速で信頼性の高いワイヤレス接続の需要の増加に対応するために進化し続けています。最新の機能の一つには、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)があります。
一緒にこの早口言葉の意味を解きほぐし、それがどのように機能するのか、そしてなぜOFDMA対応のルーターを購入するのが良い考えなのかを説明しましょう。
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OFDMA WiFi テクノロジーが存在する理由をよりよく理解するために、1台の車しか通れない1車線の道路を想像してください。現在その道路を走行中の車が何らかの障害によって速度を落としたり停車したりすると、同じ道路上の他のすべての車が遅延してしまいます。これは、今日では多くのユーザーが同じルーターに接続していることを考えると、理想的ではありません。残念ながら、これはまさに古いルーターがどのように動作するかということです。
WiFi 6またはWiFi 7ルーターでOFDMAを有効にすると、車が走るための利用可能な車線の数が増加し、複数のデバイスが同時にルーターと通信できるようになります。これにより、1つのデバイスが他のすべてのデバイスを遅くする可能性がなくなります。
OFDMとOFDMAの違いは何ですか?
OFDMAの前にはOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）がありました。これらのWiFi技術はどちらも無線通信の効率と信頼性を向上させることを目的としていますが、OFDMAは複数のデバイスが同時にデータを送信できるようにすることで、さらに一歩進んでいます。
OFDMAはどのように機能しますか？
上記のアナロジーは、WiFiにおけるOFDMAが何であるかについての有用なメンタルモデルを作成しますが、実際にその仕組みを説明しているわけではありません。では、少し開いてさっと見てみましょうか？
ご存知のように、WiFiの周波数帯域（例えば2.4 GHzや5 GHz）は、信号干渉を防ぐために複数のチャネルに分割されています。OFDMAルーターはWiFiチャネルを複数のサブチャネルに分割します。そして、これらのサブチャネル（サブキャリアと呼ばれる）を特定のデバイスに割り当て、それによってそれぞれが同時にルーターと通信できるようにします。
MU-MIMOとOFDMAは一緒に使用すると最も効果的です。 MU-MIMOは高帯域幅アプリケーション（高精細ビデオストリーミングやオンラインゲームなど）に対してネットワーク容量を増やす能力があるため、非常に効果的であり、一方、OFDMAの遅延削減機能はIoTデバイスの接続など低帯域幅アプリケーションに最適です。
| OFDMA | MU-MIMO | |
|---|---|---|
| 正式名称 | 直交周波数分割多重アクセス | マルチユーザーマルチ入力マルチ出力 |
| 動作原理 | チャネルを分割 | 異なる空間ストリームを使用 |
| アンテナの使用方法 | アンテナに依存しない | 主にアンテナに依存 |
| 利点 | 周波数再使用性の向上、遅延の軽減、効率の向上 | 容量と効率の増加 |
| 適用範囲 | 低帯域幅アプリケーション | 高帯域幅アプリケーション |
| 初めての実装 | WiFi 6 (802.11ax) | WiFi 6 (802.11ax) |
OFDMAの利点と欠点
OFDMAは多くの便利な利点を提供するため、WiFi 6で導入された最も重要な技術の強化としてよく説明されます。それでも、この技術には注意すべきいくつかの欠点もあります。
利点
- 低遅延：OFDMAルーターの最大の利点は、特にIoT、オンラインゲーム、音声/ビデオ会議などのリアルタイムアプリケーションで重要である低遅延です。
- 高いスループット：単一のチャネルを複数のサブキャリアに分割し、それらを異なるユーザーに割り当てることで、OFDMAはネットワークの総最大スループットを向上させることができます。
- ネットワーク容量の増加：複数のユーザーが同時にデータを送受信できるようにすることで、OFDMAはネットワーク容量を増加させ、パフォーマンスを損なうことなく多くのデバイスをネットワークに接続できるようにします。
- 電力効率の向上：OFDMAは、データの効率的な送受信を可能にすることでモバイルデバイスの消費電力を削減し、バッテリー寿命を延ばすことができます。
- 後方互換性：ワイヤレスルーターでOFDMAを有効にしても、WiFi 6やWiFi 7をサポートしていない旧式のデバイスがネットワークに接続するのを妨げません。
欠点
- WiFi 6以降のルーターが必要：OFDMAはWiFi 6（802.11ax）標準の機能であり、古いルーターではサポートされていません。そのため、OFDMAの利点を享受するためには新しいルーターを購入する必要があるかもしれません。
- CPU使用率の増加：OFDMAはOFDMよりも複雑であるため、OFDMA対応ルーターは同じ量のデータを処理するためにより強力なCPUが必要です。
もちろん、OFDMAの利点は、ワイヤレスネットワークが正しく設計され実装されている場合にのみ現れます。だからこそ、使いやすいWiFiアナライザーアプリのNetSpotを使って常にワイヤレスネットワークの評価を行うべきです。
OFDMAはどこで使用されていますか？
直交周波数分割多重アクセス (OFDMA) は、高データレートの処理と多数のユーザーのサポートに対する効率の高さから、さまざまな通信システムや技術で使用されています。以下は、OFDMA が利用されている主な領域です：
- 4G LTE および 5G ネットワーク: OFDMA は、4G LTE（Long Term Evolution）および 5G ネットワークで使用される主要な変調および多重アクセス技術です。この技術により、これらのセルラーネットワークは高速インターネットを提供し、周波数の異なる狭帯域チャネルにスペクトルを分割することで同時に複数のユーザーをサポートできます。
- Wi-Fi: Wi-Fi 6 (802.11ax) 標準から、OFDMA は効率と容量の向上のために採用されました。特に帯域幅の需要が高く、複数のユーザーがいる環境での使用が期待されています。これにより、利用可能なスペクトルの効率的な利用が可能になり、複数のユーザーが同じチャネルを共有できるため、スループットの向上と遅延の低減が実現されます。
- 広帯域ワイヤレスアクセス (BWA): OFDMA は、WiMAX（Microwave Access の世界的相互運用性）を含むさまざまな広帯域ワイヤレスアクセス技術で使用されています。IEEE 802.16 標準に基づく WiMAX は、高速インターネットを広範囲の地域に提供し、ラストマイルブロードバンド接続の効率的なオプションを提供するために OFDMA 技術を採用しています。
- デジタル放送: OFDMA は一部のデジタル放送システムでも採用されています。これは多数の信号が干渉なしに同じチャネルで送信される必要があるシナリオにおいて有効であり、利用可能なスペクトルの効率的な管理とサービス品質の向上が可能です。
- 軍事および安全保障通信: OFDMA の干渉に対する強靭性と効率的なスペクトル利用により、軍事および安全保障の通信システムに適しています。これは、ジャミング環境を含むさまざまな条件での信頼できる通信を確保するために使用されます。
OFDMA の帯域幅の効率的な割り当て、複数ユーザーのサポート、干渉への耐性といった特性は、現代のワイヤレス通信システムにおける基幹技術とされています。
どの携帯ネットワークがOFDMAとOFDMを使用していますか？
直交周波数分割多元接続 (OFDMA) と直交周波数分割多重化 (OFDM) は、現代のセルラー ネットワークで使用される密接に関連した技術です。OFDM はデジタル信号を複数のチャネルに跨いで変調し、干渉を最小限に抑えるのに対し、OFDM の変形である OFDMA は、サブキャリアのサブセットを各ユーザーに分配することにより、複数のユーザーによる同時ネットワークアクセスを可能にします。以下は、それらがセルラー ネットワークでどのように使用されるかについてです:
- 4G LTE (Long Term Evolution):
- OFDMA はダウンリンク（基地局からデバイスへ）で使用され、利用可能なスペクトルをより小さな周波数帯やサブキャリアに分割することで、複数のデバイスが同時にネットワークにアクセスできるようにします。これにより効率と容量が向上します。
- シングルキャリア周波数分割多元接続 (SC-FDMA) は OFDM の変形であり、アップリンク（デバイスから基地局へ）で使用されます。SC-FDMA は OFDM に比べてピーク対平均電力比 (PAPR) が低いため、バッテリー駆動のデバイスにとってより電力効率が高いため、アップリンク用途に選択されます。
- 5G NR (New Radio):
- OFDMA は 5G NR のアップリンクとダウンリンクの両方で使用され、4G LTE と比較してより柔軟性と効率性を提供します。これは、次世代のモバイルネットワークによって必要とされる大幅に増加したデータレートと大量の接続をサポートするために不可欠です。
- OFDM は OFDMA が構築される基本的な変調方式として機能し、高スループット アプリケーション（ビデオストリーミングなど）から自動運転や産業用 IoT に重要な低遅延アプリケーションまでの幅広いサービスをサポートできる 5G ネットワークを確保します。
OFDMA と OFDM の両方が現代のセルラーネットワークの運用の基本であり、モバイルデータと接続の需要の高まりをサポートします。これらの技術の選択は、高いスペクトル効率、容量、電力消費の最適化、および干渉の最小化を考慮しつつ、多数のユーザーおよびデバイスにサービスを提供する能力のバランスを反映しています。
結論
WiFi標準の進化は、私たちのワイヤレスニーズの進化と密接に関係しています。標準的な家庭用ルーターでさえ、今ではコンピュータ、モバイルデバイス、ビデオゲーム機、スマートホーム家電など、数十台のデバイスをインターネットに定期的に接続しています。
OFDMAは、接続された各デバイスに専用のサブチャネルを割り当てることで、パフォーマンスのボトルネックを排除するのに役立ちます。これは、最高のオンライン体験を追求するすべてのユーザーにとって、OFDMAルーターが追加のコストに見合う価値がある理由です。
だから、私たちのおすすめです
NetSpot
直交周波数分割多重アクセス (OFDMA) — よくある質問
OFDMAとは何ですか?
OFDMAは直交周波数分割多重アクセスを意味します。
ルーターにOFDMAを有効にすべきですか？
新しいWiFiルーターを購入する予定があるなら、OFDMA対応のモデルを優先するべきです。この技術はWiFiネットワークの効率を大幅に向上させることができます。
OFDMAは違いをもたらしますか？
はい、OFDMAはネットワークの待ち時間について特に非常に現実的な違いを生み出します。実際、この技術は待ち時間を最大99％削減することが実証されています。
OFDMAを有効にすべきですか？
もちろんです！WiFiルーターがOFDMAをサポートしている場合、その低遅延および効率向上の恩恵を受けるために、有効にすることを強くお勧めします。
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