Wi-Fi完全ガイド：Wi-Fiの基礎知識から最新規格Wi-Fi 6や2.4GHzと5GHzの違いまで徹底解説。

がいの部屋
2021.06.17

Wi-Fi完全ガイド：Wi-Fiの基礎知識から最新規格Wi-Fi 6や2.4GHzと5GHzの違いまで徹底解説いたします。

ちょっと難しいけど、毎日使うWi-Fiの基礎知識だよ。

Wi-Fiの規格

Wi-Fiの規格と最大通信速度、周波数帯についてまとめました。

世代年規格最大通信速度周波数帯新しい名称
第１世代1997IEEE802.11b11Mbps2.4GHz
第２世代1999IEEE802.11g54Mbps2.4GHz
第３世代2003IEEE802.11a54Mbps5GHz
第４世代2009IEEE802.11n600Mbps2.4GHz/5GHzWi-Fi4
第５世代2013IEEE802.11ac6.9Gbps5GHzWi-Fi5
第６世代2019IEEE802.11ax96Gbps2.4GHz/5GHzWi-Fi6

IEEE802.11：米国の電気電子学会で802委員会(LAN技術の標準を策定する委員会）で1997年に決めた最初の無線LANの規格です。Institute of Electrical and Electronic Engineers 802.11を略してIEEE802.11としています。

周波数について

大きく分けると2.4GHz帯と5GHz帯の2つがあります。

チャンネル一覧

チャンネル(ch)中心周波数(MHz)幅
124122401-2423
224172406-2408
324222411-2433
424272416-2438
524322421-2443
624372426-2448
724422431-2453
824472436-2458
924522441-2463
1024572446-2468
1124622451-2473
1224672456-2478
1324722461-2483
1424842473-2495

2.4GHz帯は隣り合うチャネルとは干渉してしまうので、5チャネルずつ離して割り当てます。例えば[1ch、6ch、11ch]、[2ch、7ch、12ch]、[3ch、8ch、13ch]となります。14chだけは少し周波数が離れているため、最大で4チャンネル分を割り当てることができます。

5GHz帯の場合

チャンネル中心周波数日本での名称
365180W52
405200W52
445220W52
485240W52
525260W53
565280W53
605300W53
645320W53
1005500W56
1045520W56
1085540W56
1125560W56
1165580W56
1205600W56
1245620W56
1285640W56
1325660W56
1365680W56
1405700W56
1445720W56

5GHz帯はチャンネル同士が重ならないようになっているので、隣のチャンネルを割り当てても大丈夫です。

高速化の技術

チャンネルボンディング

離接するチャンネルを束ねて40MHzとして高速化を実現しています。選ぶことができるチャンネルは、2.4GHz帯では2つ、5GHz帯では9つになります。

MINO (Multi Input Multi Output)

ちょっと難しいですが、送信側と受信側の双方で、複数のアンテナを利用して、データを同時に伝送することで、通信の品質と速度を向上する方法です。

フレームアグリゲーション

これもちょっと難しいですが、データをできるだけ無駄のない形にして送る方法です。ここを理解するには、かなり専門的な知識が必要となります。

Wi-Fiの速度や性能を評価する３つの指標

bps（ビット毎秒）

Wi-Fiの速度を示す基本的な単位で、データがどれだけ速く送受信できるかを表します。

bps（bit per second）：1秒間に何ビットのデータを送れるか。

より大きな単位として、kbps（キロビット毎秒）、Mbps（メガビット毎秒）、**Gbps（ギガビット毎秒）**が使われます。

  • 1 Mbps = 1,000,000 bps
  • 高速なWi-Fiだと、数百Mbpsから1Gbps以上になることもあります。

例：

  • YouTubeで高画質動画をストリーミングするには、5〜25 Mbpsが必要です。
  • オンラインゲームには、10〜20 Mbps程度あれば快適にプレイできます。

Ping（ピング）

ネットワークの応答速度を示す指標で、**ms（ミリ秒）**で表されます。

  • データが送信先に届いて応答が返ってくるまでの時間を測定します。
  • 低いほど良い：30ms以下なら快適、50ms以上だと遅延を感じる場合があります。

例：

  • オンラインゲームやビデオ通話では、Pingが50ms以下が理想的です。
  • 高いPing（例：100ms以上）は、遅延が大きく、操作や通信にズレが生じます。

Wi-Fiの実効速度と理論値

Wi-Fiのルーターやデバイスの仕様には「最大速度（理論値）」が書かれていますが、実際に出る速度（実効速度）はこれより低いことが多いです。

主な理由：

  • 電波干渉：他のWi-Fiネットワークや電子機器の影響
  • 距離：ルーターからの距離が遠いほど速度が低下
  • 障害物：壁や家具が多いと電波が弱まる
  • 接続デバイス数：同時接続が多いと速度が分散

実効速度の目安：

  • メールやSNS：1〜5 Mbps
  • HD動画のストリーミング：5〜10 Mbps
  • 4K動画のストリーミング：20〜50 Mbps
  • オンラインゲーム：10〜30 Mbps

Wi-Fiの速度を測る方法

速度測定サイトを使用（例：Fast.com, Speedtest.net）。

結果として次の数値が出ます：

  • ダウンロード速度：データを受信する速度
  • アップロード速度：データを送信する速度
  • Ping：応答速度

Wi-Fiの速度が遅いと感じる場合

ルーターを再起動する。

電波干渉の少ない5GHz帯に切り替える。

ルーターの位置を変更して、部屋の中央や高い場所に設置する。

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ダウンロード速度とアップロード速度

下り速度（ダウンロード速度）とは？

インターネットから「データを受け取る」速度です。

  • 例：
    • Webページを見る
    • YouTubeの動画を見る
    • アプリをダウンロードする
  • 重要性： 普段のインターネット利用では、下り速度が速いほど快適です。
    （例：YouTubeで高画質動画をスムーズに見るには高速な下り速度が必要）

上り速度（アップロード速度）とは？

インターネットに「データを送る」速度です。

  • 例：
    • 写真や動画をSNSに投稿する
    • ファイルをクラウド（Google Driveなど）にアップロードする
    • Zoomやビデオ通話で自分の映像を送る
  • 重要性： 動画投稿やオンライン会議など、データを「送信」する作業で重要です。

下りと上りの違い

項目下り速度上り速度
向きインターネット → 自分の端末自分の端末 → インターネット
利用場面Web閲覧、動画視聴、アプリダウンロードファイルアップロード、動画投稿、オンライン会議
必要な速さ高速であるほど快適（一般的に重要）作業内容に応じて速さが必要

下りと上り、どちらが重要？

  • 一般的なネット利用（動画視聴やSNS閲覧）では「下り速度」が重要。
  • 動画投稿やライブ配信をする場合は「上り速度」も重要になります。

下り・上り速度の快適な目安

利用目的下り速度の目安上り速度の目安
Web閲覧やSNS1～5 Mbps1～3 Mbps
HD動画視聴5～10 Mbps3～5 Mbps
4K動画視聴20～50 Mbps10～20 Mbps
オンラインゲーム10～30 Mbps5～10 Mbps
ZoomやTeams（ビデオ会議）5～10 Mbps3～5 Mbps

Wi-Fi 6（802.11ax）とWi-Fi 5（802.11ac）

Wi-Fi 6（802.11ax）とWi-Fi 5（802.11ac）は、速度や性能、同時接続の安定性などで大きな違いがあります。以下にポイントをわかりやすく説明します！


最大速度の違い

  • Wi-Fi 5：最大速度は約6.9 Gbps（理論値）
  • Wi-Fi 6：最大速度は約9.6 Gbps（理論値）

ただし、これは理論値なので、実際の環境ではもっと低い速度になります。それでもWi-Fi 6のほうが高速化され、特に複数の端末が接続されているときにその差が大きくなります。

同時接続数の向上

Wi-Fi 6では、新しい技術により複数端末の同時接続がより効率的になっています。

  • Wi-Fi 5：複数の端末を接続すると、速度が低下することがある。
  • Wi-Fi 6：**OFDMA（直交周波数分割多元接続）**を採用し、複数の端末が同時に効率よく通信可能。
    • たとえば、家族全員がWi-Fiを使う場合でも速度低下が起きにくいです。

電波範囲と安定性

  • Wi-Fi 5：5GHz帯のみを使用（2.4GHz帯には対応しない）。
    • 高速だが、電波の届く範囲が狭い。
  • Wi-Fi 6：2.4GHz帯と5GHz帯の両方を使用可能。
    • 遠くまで電波が届き、障害物にも強い。

消費電力の改善

Wi-Fi 6は**TWT（ターゲットウェイクタイム）**という技術を導入。
これにより、接続するデバイス（スマホやタブレット）の消費電力が抑えられ、バッテリーの持ちが良くなる効果があります。

セキュリティ

Wi-Fi 6は、最新のセキュリティプロトコルであるWPA3をサポート。

  • Wi-Fi 5：主にWPA2を使用。
  • Wi-Fi 6：WPA3により、さらに強固なセキュリティを提供。
    • 特に公共Wi-Fiなど、セキュリティが気になる環境で安心して使えます。

レイテンシ（遅延）の改善

Wi-Fi 6では、遅延が少なくなるよう設計されています。

  • Wi-Fi 5：混雑時に遅延が発生しやすい。
  • Wi-Fi 6：**MU-MIMO（マルチユーザーMIMO）**の改良により、同時通信での遅延が軽減される。
    • オンラインゲームやビデオ会議がよりスムーズになります。

簡単な比較表

特徴Wi-Fi 5（802.11ac）Wi-Fi 6（802.11ax）
最大速度約6.9 Gbps（理論値）約9.6 Gbps（理論値）
同時接続の効率制限があるOFDMAで効率的
電波の範囲5GHz帯のみ2.4GHz帯と5GHz帯を利用
消費電力標準的バッテリー消費が少ない
セキュリティWPA2WPA3
遅延混雑時に遅延しやすいレイテンシが低い

Wi-Fi 6が向いているシーン

  1. 多くのデバイスを接続する環境（家族全員でWi-Fiを使う、スマート家電が多い場合）。
  2. オンラインゲームや4K動画ストリーミングをスムーズに楽しみたい。
  3. バッテリー消費を抑えたいデバイス（スマホ、タブレットなど）を使う場合。

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Wi-Fiの2.4GHz帯と5GHz帯

Wi-Fiの2.4GHz帯と5GHz帯には、それぞれ特徴があり、使い方によって適切な選択が変わります。以下に、違いをわかりやすく説明します！

基本的な違い

項目2.4GHz帯5GHz帯
速度遅い（最大300Mbps～600Mbps程度）速い（最大1Gbps以上）
電波の届く範囲広い狭い
障害物への強さ強い（壁や床を通過しやすい）弱い（障害物で減衰しやすい）
電波の混雑度高い（他の家電などと干渉しやすい）低い（干渉が少なく安定）
使用周波数帯2.4GHz5GHz

詳しいポイント

2.4GHz帯

特徴：
・電波が遠くまで届くため、広いエリアで安定した接続が可能です。
・障害物（壁や家具）を通り抜ける力が強いです。

欠点：
・電子レンジやBluetooth機器、他のWi-Fi機器など、多くの家電で同じ周波数を使用しており、電波干渉が起きやすいです。
・通信速度は5GHz帯より遅い。

2.4GHz帯の特徴

この周波数帯はISMバンド(Industry-Science-Medicalバンド)と呼ばれています。産業(Industry)、学術(Science)、医療(Medical)の頭文字で付けられた名前です。産業科学医療用バンドとも呼びます。このISMバンドは、400MHz帯、900MHz帯、5.7GHz帯等が割り当てられていますが、現在最もよく利用されているのがこの2.4GHz帯です。

免許が不要の周波数帯があり、Bluetooth、コードレス電話、無線ヘッドフォン、無線キーボードやマウス、医療用テレメーター、電子レンジで使用されています。

このため様々な機器がこの2.4GHz帯を利用するため、この周波数帯は他の機器と影響を受けやすく安定した通信がしにくいとういうデメリットがあります。

BluetoothもこのISMバンドの2.4から2.4835GHzを80チャンネルに分けて使用しています。そのため、Wi-Fiと同じ周波数帯を利用しているため、相互干渉・混信が起こり、Bluetoothの使用時に無線LANの速度が著しく低下することがあります。

5GHz帯

特徴：
・通信速度が速く、高画質動画やオンラインゲームに最適です。
・電波干渉が少なく、安定した通信が可能です。

欠点：
・電波の届く範囲が狭く、障害物に弱いです。
・ルーターから離れると速度が大きく低下します。

利用シーンごとの選び方

利用目的推奨周波数帯
広範囲での接続（庭や別の部屋）2.4GHz
高速通信が必要（動画視聴、ゲーム）5GHz
壁や障害物が多い場所での安定接続2.4GHz
電波干渉を避けたい（マンションなど）5GHz

2.4GHzと5GHzの切り替え方法

最近のWi-Fiルーターは、デュアルバンド対応で、2.4GHz帯と5GHz帯の両方をサポートしています。次の方法で切り替えが可能です：

  1. ルーターのSSIDを確認：2.4GHz用と5GHz用のSSIDが分かれている場合があります（例：「WiFi-2.4GHz」「WiFi-5GHz」）。
  2. デバイス側で選択：接続する際に希望するSSIDを選びます。
  3. 自動選択機能：一部のルーターや端末は、最適な周波数を自動で選んで接続する機能もあります。

まとめ

2.4GHz帯は、遠くまで届きやすく、障害物に強いが、速度は遅く混雑しやすい。

5GHz帯は、高速かつ干渉が少ないが、距離や障害物には弱い。


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