IEEE 802.16e

WiMAX（ワイマックス、Worldwide Interoperability for Microwave Access）は、無線通信技術の規格の一つ。 高速通信（光・メタル）回線の敷設やDSL等の利用が困難な地域で、いわゆるラストワンマイルの接続手段として期待されている。近年は、高速移動体通信用の規格も策定されている。WiMAXは当初、中長距離エリアをカバーする無線通信を目的としており、WiMAXアクセス網は「Wireless MAN」（Metropolitan Area Network）と定義される。 WiMAXは異なる機器間での相互接続性確保の為、IEEE 802.16作業部会と業界団体のWiMAX Forumにより規格標準化が進められている。

WiMAX Forum

2001年6月に設立された業界団体である。 WiMAX製品の相互運用性のテストや認定を行い、異なるメーカー間での通信を可能にする。 会員は2004年12月中旬の時点で220以上の企業・団体である。

規格詳細

IEEE 802.16およびIEEE 802.16aをWiMAXと同義で扱う情報誌やWebサイトなどがあるが、IEEE 802.16a、IEEE 802.16dの両規格を整理・統合したものが、IEEE 802.16-2004規格でありこれを「WiMAX」とするのが正しい。

現在、IEEE 802.16-2004をベースとする固定通信（FWA：Fixed Wireless Access）向けと、IEEE 802.16-2004にハンドオーバー（基地局移動）に関する仕様を追加したIEEE 802.16eをベースとする「Mobile WiMAX」の2種類の規格が存在している。

IEEE 802.16（参考情報）

2001年12月に、IEEEの標準委員会IEEE-SAが標準化仕様として正式承認した、加入者系ブロードバンド無線規格で、「都市型無線ブロードバンド」、「Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」、「Wireless MAN」或いは「固定ブロードバンド無線接続システム(BWA)用のエア・インターフェイス」とも呼ばれる。

• 最長伝送距離:50km(見通しのきく範囲)
• 最大伝送速度:70Mbps
• 使用周波数帯:10～66GHz

IEEE 802.16a（参考情報）

2003年1月にIEEEで承認された、固定無線通信の標準規格。IEEE 802.16規格の使用周波数帯を変更したもの。

• 最長伝送距離:50km(見通しのきかない範囲もある程度可)
• 最大伝送速度:70Mbps
• 変調方式:OFDM
• 使用周波数帯:2～11GHz

IEEE 802.16-2004

固定区間に用いられる方式。2004年6月策定・承認。別名IEEE 802.16a/REVd

• 最長伝送距離:2～10km(出力によっては最大50km)
• 帯域幅:スケーラブル1.5MHz～20MHz
• 最大伝送速度:最大74.81Mbps（20MHz帯時）ベストエフォート方式（QoS実装可）
• 変調方式：OFDM/OFDMA/QPSK/16QAM/64QAM
• 全二重通信実装方式：TDD/FDD（半二重も可）
• 使用周波数帯:2GHz～11GHz

• 2.5GHz帯 - 2.3～2.4GHz / 2.5～2.7GHz
• 3.5GHz帯 - 3.3～3.8GHz
• 5.8GHz帯 - 5.25～5.85GHz

• WiMAX Forumがテストし規格適合している場合、「WiMAX Forum Certified」と書かれたラベルが貼付されることになっている。
• 株式会社YOZANが2005年12月より4.9GHz帯（登録制帯域）において商用サービスを開始していたが、撤退した。

IEEE 802.16e

移動端末に用いられる方式。120km/hでの移動中も使用可能。Mobile WiMAXとも呼ばれる。 米国時間2005年12月7日、IEEEが承認（ただし、ハンドオーバーの実現及び高速移動時の補正等は含まれない為、引き続きWiMAXフォーラムで調整）。この際承認された規格名称は、「IEEE 802.16e-2005」。

• 最長伝送距離:1～3km
• 最大伝送速度:最大21Mbps（20MHz帯時）ベストエフォート方式（QoS実装可）
• 変調方式:OFDM/OFDMA/SOFDMA/QPSK/16QAM/64QAM
• 全二重通信実装方式：TDD/FDD（半二重も可）
• 使用周波数帯:6GHz以下（2.5/3.5/5.8GHz帯を推奨）

• 2.5GHz帯 - 国内では2006年7月1日以降、空き周波数帯となる2535～2605MHzの約70MHzへの割り当てを検討中。

IEEE 802.16h

IEEE 802.16-2004規格にDFS（動的電波周波数選択）などを規格化したもの、Mobile WiMAX用の規格

変調速度

ボーレート（baudrate：変調速度）、各種変調方式によって伝送される速度を単純にbps表記したものと、変調速度ボーレート（単位：ボー）で表される場合がある。

変調方式

WiMAXがサポートする変調方式は現時点で8つある。

QPSK

QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）初期のアナログモデムやADSLモデムなどでも採用されている、キャリア信号の異なる4つの位相の状態に値を割り当てることで同時に2ビットの値を送ることが出来る変調方式、伝送効率はあまり高くない。

QAM

QAM（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）変調速度が、16QAM（4ビット）、64QAM（6ビット）、256QAM（8ビット）などと表記されることがあり、キャリア信号の位相と振幅を組み合わせてデータを送信する方式。フェージング現象に弱いなどの問題がある。

OFDM

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数多重分割）デジタルデータ固有の変調方式、COFDM（Code OFDM：符号化直交周波数分割多重）と呼ばれることもある。反射波や遅延波と直接電波との電波干渉いわゆるマルチパス現象発生時のデータ欠損などに対応する。地上デジタル放送、無線LANやその他、無線通信で採用されている。

OFDMA

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）OFDMの変形型。シンボル長を長くするためにキャリア信号を複数のサブキャリアで分割伝送し分割されたサブキャリアをグループ化する仕組みを持つ。なお、グループ内のサブキャリアをサブチャネルと呼び、これらサブチャネルを複数ユーザーの通信で共有することが出来るのが特徴。他に利用ユーザーがいない場合は、サブチャネルを占有でき伝送速度を上げることも出来る。

SOFDMA

SOFDMA（Scalable OFDMA）利用可能なチャネル毎サブチャンネル数を可変にするOFDMA方式。1ユーザあたりの伝送速度や同時に利用可能なユーザー数などを制御することが可能な方式。1チャネルあたりの利用可能な電波帯域が狭くても、サブキャリア数を減らすことなく一定の伝送効率を保つことが出来る、もしくは伝送速度を下げ同時に利用可能なユーザー数を増やすなどの設定が可能。IEEE 802.16eで採用されてり、Mobile WiMAXで仕様に盛り込まれている。

TDD

TDD（Time Division Duplex：時分割複信）OFDMによって得られるサブキャリアを時分割によって、同じ周波数帯で上りと下りの通信を同時に行う、全二重通信実現の為の方式の一つ。チャネルあたりの伝送帯域が少ない場合でも、チャネル帯域に応じた速度で全二重通信を行うことが可能になる。

FDD

FDD（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）OFDMによって得られるサブキャリアを周波数帯毎に上り下りの通信に割り当てることで、全二重通信を実現する方式。

MIMO

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）同じ周波数帯の電波に別々のデータを乗せ複数のアンテナから送信することによって、電波利用効率を高める方式。スペースタイムエンコーディングと呼ばれるエンコードを施すことによって受信側で電波の識別を容易にする工夫が盛り込まれている。また、複数アンテナを用いる為ダイバシティ効果により、単一アンテナによる通信よりも長距離の伝送も可能になる。次世代無線LAN規格のIEEE 802.11nでの採用も検討されている。

WiMAXのセキュリティ機能

WiMAXでは、DESとその強化版である3DESによる暗号化機能を備えている。

問題点

全般

• 日本において、2.5GHz帯を携帯電話事業者が、3.5GHz帯を放送事業者が、そして5.8GHz帯を気象レーダーなどが既に使用している。
• 現時点において、Mobile WiMAXは利用を想定している電波周波数帯があいまいである事や、電波に空きが無いか免許を必要とする周波数帯と重なっているなど課題がまだある
• 一部報道ではFWA向けのIEEE 802.16-2004(WiMAX)と、移動体向けのIEEE 802.16e(Mobile WiMAX)の仕様を混同して扱っているものが見られる。

固定

• 日本では既に高速通信回線が普及しており、特に都市部で普及するかは未知数である。
• 東北総合通信局により、山間部や離島といった有線によるブロードバンド環境の敷設が困難な地域に対しての解決策として、WiMAXによる回線の提供実験が行われる見通し。

日本においてWiMAXの通信実験等を行っている企業

• アッカ・ネットワークス
• イー・アクセス
• ソフトバンクグループ
• 福井ケーブルテレビ
• ビーム計画設計
• 嶺南ケーブルネットワーク
• YOZAN (2008年以降凍結中)
• KDDI（UQコミュニケーションズ）
• NTTグループ 他18社

関連項目

• 無線LAN
• デジタル変調
• OFDM
• HSDPA
• W-CDMA
• CDMA2000
• DFS（Dynamic Frequency Selection）
• WiBro
• 無線アクセス

外部リンク

• 「2.5GHz帯を使用する広帯域移動無線アクセスシステムの技術的条件」についての情報通信審議会への諮問 - 日本国総務省
• WiMAX Forum

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