■元麻布春男の週刊PCホットライン■ 標準化が進む次世代高速無線技術UWB

●高速無線接続への期待

　もう1つ無線化による大きなメリットは使い勝手の向上である。ケーブルを接続するという行為は、正しいケーブルの両端を、それぞれ正しいコネクタに接続する、という行為に他ならない。このコラムを読んでいる人の多くは、こうした行為を半ば無意識のうちにやっているに違いないが、世の中にはこれができない人、あるいはやりたくない人も少なくない。たとえば筆者の妹は、TVにDVDプレーヤーを接続するだけの用事で筆者を呼びつける類の人間だが、おそらく身の回りを探せばそういう人が必ずいることだろう。PCの使い勝手がPlug and Playで大きく向上したことは間違いないことだが、Plugさえできない人も大勢いるのである。しかし、すべての機器が標準的な無線インターフェイスを内蔵してしまえば、もうPlugする必要さえない。誰もが機器を購入して電源を入れると、自動的に機器同士が接続され、すぐに使えるようになる。これはPCに限ったことではなく、AV機器などすべての相互接続を必要とする製品に当てはまることだ。

　この、いわば“On and Play”を実現するために必要なのは、AVデータなどをやりとりできるだけの広い帯域をもった無線技術と、その標準化である。現在普及している無線技術は、規格の上限で数Mbpsから数十Mbpsというところだが、必ずしも規格値通りの実効帯域が得られるとは限らない。最も普及した無線LAN技術である802.11bの規格上の上限は11Mbpsだが、実際には2～5Mbps程度であることは良く知られている。この、それなりのクオリティのビデオストリーム1本で使い切ってしまいかねない帯域では、PCの裏側やAVラックの裏側を這い回るケーブルを一掃するには足りない。

●数百Mbpsの帯域を持つUWB

MB-OFDMのバンドプラン。7.5GHzの帯域を13のバンド(各528MHz)に分割する

　UWBの技術的問題は、他の無線技術との干渉にある。米国のFCCは3.1GHzから10.6GHzの帯域7.5GHzを民生用のUWB用途に開放した。とはいえ、これらの帯域は無線LAN(802.11a)をはじめ、すでにさまざまな用途に使われている。いくらUWBの出力を低く抑えるといっても、それだけでは干渉を完全になくすことはできない。干渉を防ぎながら、当初の目的である広帯域を維持しつつ、幅広い機器で利用できるようコストも抑える。これをいかにして実現するかという技術的アイデアはさまざまだ。逆にいえばIEEEによる標準化は、この干渉の排除と広帯域の維持の両立をめぐるアイデアを一本化するということになる。

　干渉を防ぐ一番良い方法は、干渉の生じる周波数帯域をUWBが使わなければ良い。それを実現する1つの方法として、7.5GHzの帯域を複数のバンドに分割し、干渉の生じたバンドだけ無効にするというマルチバンドのアイデアが提唱された。が、それぞれのバンド幅をどのくらいに設定しいくつに分割するか、変調方式にどのような技術を採用するか、どのような製造プロセスを前提にするか、といったことでさまざまな提案がなされ、なかなかまとまらない。バンド幅をあまりに小さくしては性能が低下するし、そうして増えたバンドを扱うための送受信回路が複雑化しコストが上がる。逆に、バンドが細かく分かれていた方が干渉は回避しやすい、といった具合だ。

●2005年の製品出荷を目指して標準化

　OFDMはOrthogonal Frequency Division Multiplexingの略で、直訳すると直交周波数分割多元通信となる。ADSLや802.11a、ETCなどにも使われているデジタル変調方式で、マルチバンド方式にOFDM変調を組み合わせる(MB-OFDM)というのは、TIのアイデアであった(そういう意味ではTIにMBCが合流したと見ることもできる)。MBOAはIEEE 802.15.3aにMB-OFDMによる標準化案を提出するが賛成票は60%で、採択に必要な75%に届かなかった。が、その後もMBOAの会員は順調に増え50社を突破した。たとえばMicrosoft、Broadcom、Infineon、Realtekといった企業も現在はMBOAの会員に名を連ねている。

27日の説明会でキーノートスピーチを行なったTIコネクティビティソリューションズグループ・コンシューマネットワーキングビジネスユニット ジェネラルマネージャー ヨーラム・ソロモン氏

　このMBOAが1月27日に都内で説明会を開催、今後の活動方針について明らかにした。それによると、MBOA内にSIGを結成し、現在行なわれているIEEEでの標準化と並行してMBOAの標準スペック(業界標準)作りを行なう。そしてリリース1.0スペックを5月にも公開し、年内のサンプルチップ出荷と2005年第2四半期での最終製品出荷を目指す。業界標準を確立することで、IEEEによる標準化を促進しようという狙いだ。

　MB-OFDMでは、上述した7.5GHzの帯域を528MHzのバンド13個に分割し、13個のバンドをグループAからグループDまでの4つにグループ分けする。うち、グループAに属する3つのバンドはMB-OFDM準拠のデバイスが必ずサポートしなければならないもので、これら3つのバンドをサポートしたデバイスをモード1デバイスと呼ぶ。さらに高い性能を必要とするデバイスはグループAに加えグループCの4つのバンドをサポートする。これら7つのバンドをサポートしたデバイスをモード2デバイスと呼ぶ。

　グループBのバンド4とバンド5の間に「隙間」があること、モード2デバイスでグループBではなくグループCを用いるのは、すでに802.11aで使われる5.4GHz帯を避ける狙いがあるからだろう。また、グループBだけでなくグループDが将来の利用のための予約となっているのは、グループDの周波数帯をすぐに利用するのはコストの点で難しい(CMOSプロセスでの製造が難しい)からだと思われる。同様の理由で、最初の世代のMB-OFDMデバイスは5GHz以下の3つのバンド(グループA)だけをサポートしたモード1デバイスになると考えられている。

　このモード1デバイスの性能だが、消費電力は250mW程度、最大データ転送速度は距離11mで110Mbps、6mで200Mbps、3mで480Mbpsと想定されている。つまり3m以内ならUSB 2.0やIEEE 1394なみの速度が期待できる。一番先に立ち上がる市場はIntelがターゲットとするデスクトップ市場だと考えられているが、現在Bluetoothが広く使われている(主に欧州において)モバイルコミュニケーション市場、家庭内ネットワーク(インターネット、AVネットワーク等)もそれに続くことが期待されている。

□ニュースリリース
http://www.tij.co.jp/news/sc/2004/scj_04_009.htm
□UWB関連情報ページ(英文)
http://focus.ti.com/analog/docs/articles.tsp?articleType=brc&templateId=5&familyId=361&path=templatedata/cm/brc/data/200302_uwb
□関連記事
【2003年4月16日】【元麻布】次世代の超高速無線通信技術UWB
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/0416/hot257.htm

□バックナンバー

(2004年1月28日)

[Text by 元麻布春男]