U-APSD(ユーエーピーエスディー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

U-APSDは、無線LANのIEEE 802.11規格において、バッテリー駆動デバイスの消費電力を効率的に削減しつつ、リアルタイム通信の品質を向上させるための重要な技術である。これは、IEEE 802.11eとして標準化されたQoS（Quality of Service）拡張の一部であり、特に音声やビデオといった遅延に敏感なトラフィックの処理に特化している。

従来の無線LANにおける省電力モード（PSM: Power Save Mode）では、クライアントデバイスは定期的にウェイクアップしてAP（アクセスポイント）が持つバッファにデータが蓄積されていないかを確認する必要があった。APはデータがバッファされていることをクライアントに知らせるためにビーコンフレーム内のTIM（Traffic Indication Map）ビットを使用し、クライアントはTIMビットがセットされている場合にPS-Pollフレームを送信してデータを要求する。この仕組みは、クライアントが多くの時間をスリープ状態で過ごせるため省電力には寄与するが、APがデータを保持しているにも関わらず、クライアントが次にウェイクアップするまで待たなければならないため、データ転送の遅延が発生しやすかった。特にVoIP（Voice over IP）のようなリアルタイム性が求められるアプリケーションでは、この遅延が通話品質の低下に直結するという課題があった。

そこで導入されたのがAPSD（Automatic Power Save Delivery）である。APSDは、クライアントがAPにデータを要求する手間を省き、APがバッファリングされたデータを自動的にクライアントに送信する機能を持つ。しかし、初期のAPSDは、APがいつデータを送信するかを事前にスケジュールする必要があり、その設定や柔軟性に課題があった。

U-APSD（Unscheduled Automatic Power Save Delivery）は、このAPSDの進化形であり、「非スケジュール型」という名称が示す通り、APが事前にデータを送信するタイミングを決定するのではなく、クライアントの要求に応じて柔軟にデータ送信を開始する点が最大の特徴である。U-APSDでは、クライアントデバイスはAPにデータを要求するための「トリガーフレーム」を送信する。このトリガーフレームは、例えばクライアントが自身からAPへデータを送信する際に使用する通常のデータフレームであったり、QoS Nullフレームと呼ばれる特定の制御フレームであったりする。APはトリガーフレームを受信すると、そのクライアント宛てのバッファリングされたデータを一定期間（サービス期間：Service Period、SP）内にまとめて送信し始める。

このサービス期間中、APは複数のデータフレームを連続してクライアントに送信できる。APは最後のデータフレームを送信する際に、そのフレームのMACヘッダに「EOSP（End of Service Period）」ビットを設定することで、サービス期間の終了をクライアントに通知する。EOSPビットを受け取ったクライアントは、その後すぐに再びスリープ状態に移行することが可能となる。これにより、クライアントはAPからのデータが到着するまで長時間待機する必要がなくなり、データの即時性が向上する。また、APがバッファリングされた複数のデータを一度にまとめて送信することで、通信効率も高まる。

U-APSDの導入により、クライアントはデータ受信のために定期的にウェイクアップし続ける必要がなくなり、必要な時にのみAPからのデータを受信する仕組みが実現された。これは、バッテリー駆動のデバイスにとって非常に大きなメリットをもたらす。従来のPSMと比較して、クライアントはより長くスリープ状態を維持できるため、バッテリー消費を大幅に削減できる。同時に、データ受信の遅延が最小限に抑えられるため、VoIPのようなリアルタイムアプリケーションにおいて、通話の途切れや音声の遅延といった問題が軽減され、ユーザーエクスペリエンスが向上する。

さらに、U-APSDはQoSの概念と密接に連携している。IEEE 802.11eで定義されたWMM（Wi-Fi Multimedia）では、トラフィックの種類に応じて4つのアクセスカテゴリ（AC: Access Category）が設けられており、例えば音声トラフィックには最も高い優先度が割り当てられる。U-APSDは、これらのアクセスカテゴリごとに省電力の動作を設定できるため、VoIPのような優先度の高いトラフィックに対しては、より迅速なデータ転送を保証しつつ、効率的な省電力を実現できる。例えば、音声トラフィックが発生している間はU-APSDを有効にし、他の低優先度トラフィックに対しては従来の省電力モードを適用するなど、きめ細やかな制御が可能である。

U-APSDは、スマートフォン、タブレット、IoTデバイス、Wi-Fi VoIP電話、ウェアラブルデバイスなど、バッテリー駆動で動作するあらゆる無線LANデバイスにとって不可欠な技術となっている。この技術により、限られた電力リソースの中で、高性能かつ信頼性の高い無線通信サービスが提供される基盤が築かれている。