過去10年間のWi-Fiの数々の進歩は、この新興技術の可能性に匹敵するものはありません。これはこれまでで最も複雑かつ有益な機能強化の一つです。なぜなら、Wi-Fiルーターがこれまで不可能だったこと、つまり複数のデバイスに同時にデータを送信できるようになるからです。
スマートフォン、ストリーミングTV、ノートパソコンがルーターからの通信やダウンロードを順番に受信するのではなく、将来的にはこれらすべてが同時にインターネットからダウンロードまたはストリーミングできるようになるかもしれません。今はそう見えるかもしれませんが、実際はそうではありません。ダウンロード速度の低下や動画ストリーミングの途切れといった影響を目にする程度で、ルーターが各デバイスに順番にサービスを提供していることに気づくことはまずないでしょう。
MIMOを理解する
2007年に802.11n無線規格が市場に登場した際、シングルユーザー・マルチ入力・マルチ出力（SU-MIMO）技術が導入されました。これにより、Wi-Fiルーターとデバイスは複数のデータストリームを同時に送受信できるようになり、接続速度が向上しました。
1×1ルーターまたはクライアントアダプターは、送信ストリームと受信ストリームをそれぞれ1つずつサポートします。2×2デバイスは各方向に2つのストリームをサポートし、3×3デバイスは3つのストリームをサポートします。より多くのストリームをサポートするデバイスは、より少ないストリームをサポートするデバイスと連携して動作します（逆も同様です）。ただし、全体的なパフォーマンスは、より少ないストリームをサポートするデバイスによって制限されます。また、802.11nルーターはサポートできるストリーム数に関わらず、一度に1つのデバイスとしか通信できません。
SU-MIMOでは、複数のストリームの送受信に対応するために、Wi-Fiデバイスに複数のアンテナが必要です。多くのWi-Fiデバイス、特にスマートフォンやタブレットは1×1デバイスです。これは、追加のアンテナと信号処理によってモバイルデバイスのスペースと電力消費量が増加し、コストとバッテリー消費量が増えるためです。
クアルコムこの図は、SU-MIMO ではデバイスと個別にしか通信できないのに対し、MU-MIMO では複数のデバイスと同時に通信できることを示しています。
マルチユーザー・マルチ入力・マルチ出力（MU-MIMO）技術を利用することで、無線ルーターは複数のWi-Fiデバイスとの間で同時にデータを送受信できます。MU-MIMOを利用するにはデバイス側もMU-MIMOに対応している必要がありますが、複数のアンテナを搭載する必要はありません。また、SU-MIMOほど多くの信号処理を行う必要もありません。
MU-MIMOの利点
過去にリリースされた新しい無線規格（802.11b、802.11g、802.11a、802.11n、802.11ac）は、Wi-Fi速度を向上させてきました。MU-MIMOは802.11ac規格のオプション機能として導入されたため、市場に登場した最初の世代の802.11acルーターには搭載されていませんでした。現在でも、MU-MIMO対応の市販802.11acルーターはLinksys EA8500のみです。
MU-MIMOは、ネットワークの高速化に加え、容量の拡大にも役立ちます。つまり、ご家庭のネットワークでより多くのWi-Fiデバイスを接続できるようになるということです。公共Wi-Fiホットスポットなど、エリア内にユーザー数が多いネットワークでも、MU-MIMOは優れたパフォーマンスを発揮します。
MIMO非対応デバイスでも、MU-MIMOによる間接的な改善が見られる場合があることに留意することが重要です。ネットワーク上のMU-MIMOデバイスへの通信速度が向上すれば、SU-MIMOデバイスやその他のデバイスがルーターと通信する時間も必然的に長くなります。
従来の無線規格や技術とのもう一つの違いは、MU-MIMOで使用される送信ビームフォーミングが、802.11nやSU-MIMOよりも802.11acではるかに標準化されていることです。つまり、異なるメーカーの製品でも同じMU-MIMOとビームフォーミング方式をサポートすることになります。
前述の通り、MU-MIMOはSU-MIMOのように高度なWi-Fiデバイスを必要としません。マルチユーザー方式はデバイスへの負荷が少なく、実装コストも低いため、シングルユーザー方式よりも多くのデバイスがMU-MIMOをサポートするようになるでしょう。MU-MIMOデバイスが増えれば増えるほど、この技術がWi-Fiネットワークに与える影響は大きくなります。
マイケル・ブラウンLinksys EA8500 は現在、MU-MIMO を標準でサポートする唯一の Wi-Fi ルーターです。
MU-MIMOの有益な副次効果の一つは、少なくとも現時点では、ルーターからWi-Fiデバイスに送信されるデータが他のデバイスや人物によって読み取られないことです。指定された受信者のみが信号からデータを処理して読み取ることができます。したがって、将来的にそのような信号を処理できる特別なツールが開発されない限り、ルーターからデバイスに送信されるすべてのMU-MIMOトラフィックは実質的に暗号化されます。
すべてのチャネル幅をサポート
Wi-Fiネットワークは5GHz帯の無線周波数帯域で動作します。この帯域は使用に免許が必要ないため、無免許帯域とみなされます。しかし、無免許だからといって規制がないわけではありません。無線周波数帯域は様々な用途に使用され、時には競合することもあるため、政府機関（米国ではFCC）が使用方法を規制しています。しかし、5GHz帯域で動作することの最も大きな利点の一つは、重複しないチャネルの数が多く、各チャネルの幅が20MHzであることです。
Wi-Fiルーターは、チャネルを結合することで、ネットワーク上で伝送できるデータ量を増やすことができます。現在市販されている802.11acルーターは、チャネル結合を使用して80MHz幅のチャネルを作成しますが、その場合、重複しないチャネルの数は25から6に減少します。802.11ac規格では最大160MHz幅のチャネルの使用も許可されていますが、この場合、重複しないチャネルの数はさらに2つに減少します。
マンションやオフィスビルなど、多数のWi-Fiネットワークが稼働している環境では、限られた帯域幅をすべてのデバイスが競合するため、ネットワークが著しく混雑する可能性があります。幸いなことに、802.11acの設計者はこの問題を予見し、干渉やノイズが広いチャネルの一部にのみ影響を与える場合、802.11acネットワークが自動的に狭いチャネル幅にフォールバックする規定を標準に組み込んでいます。
クアルコム5GHz 周波数帯域では重複しないチャネルが多く利用可能ですが、個々のチャネルが広くなるにつれてその数は減少します。
注意点と要件
MU-MIMOの最大の欠点は、ダウンリンク接続、つまりルーターからノートパソコン、タブレット、スマートフォン、その他のWi-Fiデバイスに送信されるトラフィックにのみ機能することです。MU-MIMOは、ルーターに流れるアップリンク接続（インターネットへのアップロードなど）の無線速度を直接向上させるわけではありません。
ここで改めて強調しておきたいのは、MU-MIMOのメリットを最大限に享受するには、ルーターとルーターに接続するデバイスの両方でこの技術がサポートされている必要があるということです。つまり、802.11acアダプターを搭載していることに加えて、クライアント側がMU-MIMOを明示的にサポートしている必要があります。そして、現在この基準を満たすアダプターはごくわずかです。
最後に、MU-MIMOは固定されたWi-Fiデバイスで最も効果を発揮します。スマートフォンやタブレットで動画を視聴しながら家の中を歩き回っている場合、たとえそのデバイスがMU-MIMOに対応していたとしても、そのメリットを十分に享受することはできません。ルーターによっては、その接続がMU-MIMOの強力な接続に悪影響を与えないように、SU-MIMOのみを使用するように制限している場合もあります。
MU-MIMO製品を入手する
現在までに公開されているMU-MIMO製品は、Linksys EA8500ルーターやAcer Aspire Eシリーズノートパソコンなど、ごくわずかです。Asus RT-AC87UやNetgear Nighthawk X4など、QuentennaのQSR1000チップセットを搭載したルーターも多数MU-MIMOをサポートしていますが、機能を有効にするためのファームウェアが不足しています。しかし、Qualcommは一部のチップセットにMU-MIMOサポートを組み込んだと発表しているため、ファームウェアアップデートだけでMU-MIMOをサポートできるデバイスは、今後さらに増える可能性があります。
しかし、多くの新興技術と同様に、メーカーがMU-MIMOを最大限に活用する方法を理解するには時間がかかるかもしれません。TechHiveがLinksys EA8500を、3つの独立したネットワークを運用するいわゆるトライバンドSU-MIMOルーターと比較したところ、多くのシナリオにおいてトライバンドルーターがMU-MIMOルーターよりも優れたパフォーマンスを示しました。どちらのアプローチが最適であるかは、時が経てば明らかになるでしょう。
