1999 年 9 月，IEEE 802.11b 标准发布，也是世界上第一个被广泛普及使用的无线局域网规格。 自发布后已经过去了 10 多年，IEEE 802.11n 标准正在成为当今无线局域网的主流。最大理论传输速度从原本的11Mbps也提高到了600Mbps，而被评为“完全没有安全性”的WEP也被功能强大的WPA所取代。同时，仅需按下按钮就能完成无线连接的WPS技术的广泛普及，也解决了无线初始设置中容易出现的问题。
那么今后，无线局域网将会如何发展呢？在本系列讲解中，我会结合一些主观的评价，对无线局域网行业的新兴趋势进行说明和讨论。第一期的主题是人类永不满足的渴望——“更加快速”。

更加快速...第1部分：多码流

在802.11n中使用了一种叫做MIMO (※注)的技术，在发送端～接收端之间的多个天线之间设置独立的通信信道（码流）即可实现通信的高速化。简单来说，码流的数量增多，传输速度也随之加快，我们把这个称为”多码流“。根据目前的802.11n规格，每码流最高150Mbps ×最多4码流的计算方式来计算出“理论上最大600Mbps”的传输速度。以往销售的802.11n产品主要以拥有1码流或2码流的产品为主流，但最近的市场中也出现了拥有3码流的产品。

(※注)Multi-Input / Multi-Output 的缩写是 MIMO。它通常发音为“mi mo”。

那么，今后的主流产品会成为带有3码流或4码流的产品了么？这一点很难判断。因为MIMO在原理上需要多根天线，在接收端一般使用码流数+ 1根天线。而且MIMO天线必须要间隔一定距离(1/2波长以上，2.4GHz频段的情况下约6cm)来设置，所以多码流MIMO设备的天线就如同从四面八方伸出来的“艺妓的簪子”的样子。对于PC和平板电脑，可以采用板状或芯片式内置天线，将其隐藏在机箱内部，但对于智能手机等小型移动设备来说，其本身可以安装的面积不足，所以也无法安装多码流MIMO的天线。

总结
多码流的优点是无需对现有技术进行大的飞跃即可实现高速，但是还难以做到小型化、低成本化和低功耗。虽然可能会在PC或固定电视等领域中普及，但我认为在小型便携设备上搭载2码流以上的MIMO在其原理构造上就是难以实现的。


更加快速...第2部分：增加带宽

作为提高速度的手段，除了多码流之外，还有“宽带化”技术。大家知道现在的802.11n也有“HT20”和“HT40”两种模式吗?传统的无线局域网(802.11a/b/g)的每个信道的带宽使用了20MHz，而802.11n则增加了带宽为40MHz模式的选项。上述提到的“1码流最高可达150Mbps”是在使用了HT40模式下的性能，而使用HT20的情况下速度只有一半的75Mbps。作为HT40的发展方向，将信道带宽进一步扩大到80MHz和160MHz，实现目前速度的2 ~ 4倍的IEEE 802.11ac标准也在讨论之中。
由于增加带宽不需要像多码流那样使用天线，所以也可以实装在小型便携设备上。因为内部的电路也可以几乎原封不动地使用，所以也无需新添加零件。这个技术听起来是很不错的方案，但现实上并非如此简单。要增加信道的带宽，就意味着可使用的信道数量会减少。而可使用的信道数量减少，就意味着更加容易造成附近的无线系统的相互干扰，从而导致性能的下降。

在日本，2.4GHz 频段定义了 13 个信道，但由于 2.4GHz 频段的信道重叠，所以HT20中只有3个信道是不受干扰使用的，HT40的不受干扰的信道实际上只有1个。由于2.4GHz频段有这种频率限制，所以通过增加带宽来提高速度是不太现实的。
  5GHz频段在日本被定义为 5.2, 5.3, 5.6GHz 的3个频段。在 5.2GHz 和 5.3GHz 频段中总共定义了 8 个非重叠 HT20 频段信道，而根据最新制定的5.6GHz频段确保了HT20 x 11个信道。所以通过802.11ac规格的高速化变得更具可行性，但是这仅限于日本。
 

每个国家/地区对5GHz频段的定义内容都不一样，有的国家只认可HT20x 4信道，比如中国和韩国。在这样的国家中，与2.4GHz一样无法通过增加带宽来实现高速化。

总结
通过增加带宽来提高速度并不需要从现有技术的大幅飞跃，具有容易小型化和低功耗的特点。但是，能够确保必要带宽的频率很少，而且难以避免因干扰导致性能下降的缺点。通过802.11ac HT40来实现高速化的可行性很高，但能否实现2倍、4倍的高速化还取决于各国的电波法和使用环境的干扰情况。作为下一代无线局域网的高速化的王牌，它给人的印象总感觉会稍微差一些。


更加快速...第3部分：毫米波的利用

如果2.4GHz和5GHz频段的宽带化受到无线法规的限制，那么干脆使用完全不同的频率怎么样?所指目标是被称为“毫米波”的60GHz频段。虽然根据各个国家的规定有所不同，但都允许在57～66GHz范围内可连续使用约7GHz的带宽。IEEE 802.11ad作为此频段的无线局域网规格正在被研讨中，并且在此同时，名为WiGig的标准化组织也很活跃。

毫米波除了“能够获取较宽的带宽”之外，还有“受干扰较小”的特点。毫米波会与氧分子产生共振而衰减，因此毫米波在空气中的传输距离很短，几乎无法穿透墙壁和玻璃窗等障碍物。另外，毫米波具有像激光一样的明确的指向性(※注)，因此无线电波很少传播到天线的指向性方向之外的地方。使用2.4GHz时，附近几十米半径的信号可以毫无障碍地进来，而使用60GHz时，很有可能连隔着一层薄墙的隔壁房间的信号都无法进入。这一特性不仅不易被干扰，还具有“不易被窃听”等特点。

(※注)毫米波技术本身带有明确指向的特性，而此特性过去在导弹诱导或军事技术上有过发展运用。说起「AH-64D长弓阿帕奇」，了解的人可能都知道。

但是，毫米波的高指向性也是作为“无线局域网”时使用的一大障碍。天线设置角度稍有偏差就会造成无法通信，那么，固定设备之间的运用也会很困难。更何况需要在多个移动设备之间进行通信时，就需要像军用瞄准雷达那样上下左右移动天线以此“锁定”对方。那么，到底能否做到呢?
其实，有一种技术可以做到以上几点。这是一种称为相控阵天线的技术，其中许多小型天线布置在平面上，并且通过电气改变每个天线的相位来控制方向性(※注)。使用这种机制操纵无线电波的方向特性被称为“波束控制”。

(※注)这个技术原先也是一种军事技术。说起「宙斯盾舰桥上的六角板」，了解的人可能都知道。

基于阵列天线的波束控制系统是由美国SiBeam公司率先推出的技术，并且此技术被采用在60GHz的WiHD(无线HDMI)规格当中。但是所需的安装面积和耗电量都比较大，所以暂还未达到能够安装在小型便携终端上的条件。

总结
毫米波技术具有实现新型高速无线通信的潜力，超过1Gbps的速度不再是梦想。但是，与以往的无线局域网相比，它使用的频率非常高，因此其实际应用中需要波束控制等多项技术突破。虽然上述所说的WiHD第一代产品已经问世，但要普及到可以搭载到小型终端设备的程度，还需要几年的时间。


以上内容简单地介绍了以“更加快速”为主题的无线局域网技术的发展趋势和优缺点。讲解了只注重一方的话另一方很可能无法同时兼顾，所以很难找到一箭双雕的解决方法。是否其中的某一款产品占据市场的主流，还是会因时因地而有不同的用途，又或者会出现一种全新的技术，能一下子解决所有的问题？虽然很难预测，但是我个人认为这是一个非常有趣的话题。

关于“高速化”的话题还有香浓方程式或UWB等等，但是下一期我打算从完全不同的视点来预测“无线局域网的不久的将来”。

下一期：「无线局域网的目标(2)」