ビームフォーミングとは?原理や効果、対応機器の確認方法について

役立つ情報

ルーターとWiFi受信端末との距離が遠すぎたり、その間に障害物があったりすることで電波は届きづらくなるもの。

それを解消する手段としてWiFiルーターや子機側の機器に搭載されているのが「ビームフォーミング」機能です。

実はこのビームフォーミングは、これから日本でも浸透していくであろう5Gにも使われる技術として注目を集めています。

本記事ではビームフォーミングの概要や対応機器の確認方法、デメリットについて解説していきます。

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ビームフォーミングとは?

ビームフォーミングについて、その原理や仕組みを確認していきましょう。

ビームフォーミングは電波同士がぶつかる原理を利用した技術

KDDIの用語集によると、ビームフォーミングとは「電波を細く絞って、特定の方向に向けて集中的に発射する技術のこと」と説明されています。(引用:KDDI用語集)

何となくイメージはできても、なぜ電波を細く絞ることができるのか不思議ですよね。

ここは一旦、電波を水面の波紋に置き換えて考えてみましょう。

水面に水滴を垂らすと、同心円状に波紋が広がりますね。

1つだけならそのまま広がっていきますが、すぐ近くに別の水滴を垂らすと、それぞれの同心円がぶつかって波紋は消えていきます。

対して、波紋に勢いがあって強さがあると一瞬大きな波が立つことも。

ビームフォーミングでは、波同士がぶつかって強くなったり打ち消し合ったりするこのような原理を使って、電波の強さや向きを調節し「電波を細く絞る」ことを可能にしています。

ビームフォーミング機能を使うと電波が一定方向に向いて効率が良い

電波の性質上、WiFiルーターや基地局から飛ばされた電波は、水平方向に向かって同心円状に広がります。

ただ、ビームフォーミング機能非対応のWiFiルーターでは、同じ強さを持った電波がそのまま広がっていくだけ。はっきり言って効率が悪いです。

一方、ビームフォーミング機能対応のWiFiルーターや子機を使うと、WiFiの子機側がある位置で電波感度が高くなるように調整されるため、電波効率がかなり良くなります

さらにWiFiルーターの性能によっては、子機側が場所を移動しても追いかけるようにして電波感度が調整可能。

1階では通信できても2階に行くと何となく電話が弱い気がするなんて人でも繋がりの良さを感じられるかもしれません。

電波の弱さが気になっている人はメッシュWiFiや中継機の購入・設置を検討するのも一つの手ですが、ビームフォーミング対応のWiFiルーターを設置するのも良いでしょう。

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5GではMassive MIMOと組み合わせて高速通信をより可能にする

(引用:総務省「2020年の5G実現に向けた取り組み」)

総務省から出ている「2020年の5G実現に向けた取り組み」の資料では、Massive MIMOアンテナとビームフォーミングを組み合わせた高速通信の在り方について言及されています。

Massive MIMO(マッシブマイモ)とは、複数のアンテナを使ってデータの送受信を行う無線通信技術のMIMOを発展させた技術のこと。

Massive MIMOでは、送信側のアンテナが大幅に増え、数十から数百のアンテナ素子を使用してデータを送信する。

(引用:KDDI用語集)

ビームフォーミングが使われるのはWiFiルーターだけなく基地局も同じ。

この2つの技術を組み合わせれば、これまでは高層ビルや塔等に遮られて届きづらくなっていた電波を、一定方向に向けてビームのように飛ばせるようになります。

5Gの周波数帯はそもそも障害物等に弱い帯域であるため、普及には電波の届きやすさが非常に重要なポイントになってくるでしょう。

ビームフォーミング対応機器の確認方法

より快適に高速な通信をしたければ、ビームフォーミング対応機器は欠かせませんよね。

ビームフォーミング対応機器の見分け方や、機能が搭載されている機器について確認していきましょう。

確認1:IEEE802.11acや11axに対応しているかを確認する

WiFiルーターのSSIDやパスワードが記載されているシールや端末の仕様には、どの通信規格を使って通信をするのかが必ず記載されています。

一度手持ちの機器の通信規格を確認してみましょう。

IEEE802.11acやIEEE802.11axの記載が確認できれば、その機器はビームフォーミング機能がついている可能性が高いです。

規格 周波数帯 ビームフォーミング
11ax 2.4GHz
/5GHz
11ac 5GHz
11n 2.4GHz
/5GHz

(オプション)
11a 5GHz
11g 2.4GH
11b 2.4GH

※機器によって最大通信スピードや周波数帯は異なる

(参考/引用:ELECOM公式サイト「一家に一台!家族で次世代11acWi-Fiをはじめよう!」)

WiFiルーターのビームフォーミング機能は、基本的に初期設定でONになっているため、特別な設定をしなくてもすぐに使い始められますよ。

確認2:iPhoneは確認不要。androidやWiFiルーターもほとんど対応してきている

iPhone5sより後に発売されているiPhoneは、全てビームフォーミングに対応しています。

android搭載スマホでも、XperiaやGalaxyなど有名どころも基本的には対応済です。

それでも機器の中には、IEEE802.acに対応していても、ビームフォーミング機能を機器に付けていない場合もあるかもしれません。

心配な人は購入前に説明書や仕様書を見てビームフォーミングの有無を一度確認してみてください。

ちなみにやや古い情報ですが、NECのAtermページ「ビームフォーミング対応子機情報が掲載されています。

ここに記載されている機種の後に発売されている機器であればほぼ対応しているでしょう。ぜひ参考にしてください。

WiMAXはビームフォーミング対応機器使用で受信速度20%UPの効果あり

WiMAXでビームフォーミングが搭載されている機器と言えばW06が代表的。

W06では、ビームフォーミングを搭載することで「通信の安定性が向上し」、W05と比べて中・弱電界のWi-Fi電波の受信速度が約20%」良くなったと謳われています。

クラウドSIM対応端末を使っているのポケットWiFiの中には、IEEE802.11acに対応していない機器も多いです。

快適で高速な通信をしたい人には、ビームフォーミング機能付きのWiMAXが合っているかもしれません。

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ビームフォーミングのデメリット

ビームフォーミングのデメリットについても確認しておきましょう。

WiFiの発信側と受信側の両方が対応していなければいけない

ビームフォーミング機能を使うには、WiFiルーターと受信側の端末の両方がビームフォーミングに対応していないといけません。

対応している機器の中に非対応子機があると、WiFiルーターは非対応子機に対して電波感度を上げることができないため、その子機端末だけが十分に通信できないことになってしまいます。

iPhone5sやNexus7はビームフォーミングに非対応ではありますが、BUFFALOの「ビームフォーミングEX」やエレコムの「ビームフォーミングZ」機能を使えば電波効率を上げることも可能です。

まあそうは言っても、最近のWiFiルーターやスマホはほとんどが対応しているのであまり心配しなくても大丈夫です。

通信環境によっては効果を実感できない可能性もある

残念ながら、ビームフォーミング対応ルーターを設置したところで効果を実感できない人もいます。

例えば2階床が床暖房になっているような場合、床暖の金属板に遮られて1階からの電波が届きづらくなることが報告されています。

障害物や水回りなど電波が透過しづらいような要因はできるだけ取り除いても、家の造りや通信環境によってはうまく改善されないこともあることは理解しておきたいですね。

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ビームフォーミングは送受信共に対応機器を用意して良好な通信環境で利用しよう

ビームフォーミング機能の原理や仕組み、確認方法やデメリットについて解説してきました。

ビームフォーミング機能を使うには、無線LANルーターやポケットWiFiなどのWiFi送信側と、スマホやパソコンなどのWiFi受信側の両方が対応している必要があります

ただ近年発売されている機器の多くはビームフォーミングに対応している機器も多いので、対応の有無についてはそこまで心配する必要はなさそうです。

通信機器の規格の他にも、この機会に自宅の通信環境を見直してみるのも良いでしょう。

対応機器と通信環境次第でビームフォーミング効果は大きく変わってくるはずです。

【この記事のまとめ】

  • ビームフォーミングは電波を特定方向に発射する技術
  • Massive MIMOと組み合わせて使うことで5G時代に対応
  • iPhoneは基本的に対応
  • androidも主要メーカーはほぼ対応
  • WiMAXではW06がW05比で受信速度20%UP
  • クラウドSIM対応のポケットWiFiは非対応端末あり
  • 送受信双方の機器がビームフォーミングに対応する必要あり
  • 通信環境によって大して改善されない可能性もある