ノートPCをはじめ、スマートフォンやタブレットなどWi-Fi利用を前提としたデバイスが急速に普及したことで、オフィスだけでなく家庭でもWi-Fi環境を構築するのが当たり前のようになっています。

ところが、Wi-Fiを利用するデバイスが多くなると、「なかなか繋がらない」「通信中に切れてしまう」「速度が遅い」といったトラブルが発生することがあります。これらのトラブルの多くは、Wi-Fiの規格や特性をきちんと理解していないことに起因しています。

そこで今回は、快適なWi-Fi環境を構築するために必要な知識を解説します。

そもそもWi-Fiとは何か

Wi-Fiは「Wireless Fidelity」の略で、通信機器メーカーを中心とした業界団体「Wi-Fi Alliance」が主導する無線LANの標準規格です。

無線LANの標準規格は、「IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers：米国電気電子学会）」が1997年に取りまとめた「IEEE 802.11」が多くの通信機器メーカーに採用されました。ところが、メーカーごとに微妙に仕様が異なっていたため、他のメーカーの機器とは通信できないトラブルが頻繁に起きていました。

そこで、1999年に無線LANの普及と相互接続性の確立を目的とした業界団体WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance）が設立されました。このWECAが2002年に団体名をWi-Fi Allianceと変更し、通信規格としてIEEE 802.11系統を採用しつつも、異なるメーカー間でも相互接続性を保証する「Wi-Fi」という統一した呼称を用いるようになったのです。

Wi-Fi Allianceは認証プログラム（Wi-Fi Certified）を設けており、この認証を受けたWi-Fi製品が相互接続することを保証しています。

また、IEEEの通信規格の方も世代ごとに、「IEEE 802.11ax」や「IEEE 802.11ac」などアルファベッドによる規格の名称が定められています。Wi-Fi Allianceは通信規格の世代を分かりやすく示すため、第4世代となるIEEE 802.11n以降からは「Wi-Fi 4」「Wi-Fi 5」「Wi-Fi 6」「Wi-Fi 6E」といった名称をつけるようになっています。第3世代以前のIEEE 802.11系規格には名称がつけられていません。

Wi-Fi規格ごとの違い

当然ですが通信規格は世代が新しくなるごとに、通信速度やセキュリティ性能が向上しています。新しい世代のWi-Fi規格は下位互換性を持っているため、新たにWi-Fi機器を導入する際には、なるべく新しい世代の機器を導入することをお勧めします。

現在、一部の特殊なデバイスなどを除けば、無線LANにはほぼWi-Fi 4以降の規格が採用されています。それぞれの規格の特徴は次の通りです。

[IEEE 802.11n (Wi-Fi 4)]
周波数は2.4GHz帯と5GHz帯の両方を利用可能です。最大通信速度は600Mbps。「MIMO(Multiple Input Multiple Output)」という技術により、最大4本のアンテナでデータストリーム（通信経路）を分割/多重化して通信できることが特徴です。

[IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5)]
周波数は5GH帯、最大通信速度が6.93GbpsとWi-Fi 4と比較しても格段に向上しています。また、MIMOを進化させた「MU-MIMO（Multi-user MIMO）」技術により、複数のユーザーが同時接続しても利用できるようになっており、最大アンテナ数も8本と拡大しています。

[IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6)]
周波数は2.4GHz帯と5GHz帯の両方を利用可能です。最大通信速度は9.6G bpsまで向上し、IEEE 802.11a/b/g/n/acとの下位互換性を持っています。「OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）」技術の採用によって、多数のユーザーが同時に存在する環境でも平均通信速度を低下させにくくする特徴を持っています。

また、Wi-Fi 5ではMU-MIMOが下り（無線LANのアクセスポイントからデバイスへのデータ通信）にしか利用されていませんでしたが、Wi-Fi 6では上りと下りの双方で利用できるようになっています。おそらく、現在最も利用されているWi-Fi規格と言えるでしょう。

[IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6Ｅ)]
IEEEの規格はWi-Fi 6と同じですが、新たに6GHz帯の周波数を利用可能です。国によって利用可能な周波数帯は法律で制限されているため、日本では2022年9月から利用できるようになりました。まだ対応デバイスは少ないですが、今後の普及が期待されている規格でもあります。

周波数帯ごとの違いも要確認

無線の周波数帯には、さまざまな電波が飛び交っています。そのため、同じ周波数の中にたくさんの無線が飛び交い、ぶつかり合うように速度低下を起こす「電波干渉」が発生することがあります。無線LANでデータを送受信するには、通信機器同士が同じチャネルを利用する必要があります。このチャネルはデータ通信に利用する周波数の幅のことで、近くに同じチャネルを使用している機器があると電波干渉が発生します。

無線通信機器が利用できる周波数帯は、用途に応じて法律で定められており、日本で利用できる周波数帯は、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯の3種類です。

[2.4GHz帯]
2.4GHz帯は、5GHz帯や6GHz帯よりも遠くに届き障害物にも強いというメリットがある反面、電子レンジ、IHクッキングヒーター、Bluetooth対応機器などさまざまな機器が利用する周波数帯であるため、しばしば電波干渉が発生します。また、日本国内で2.4GHz帯の周波数帯が利用できる最大チャネル数は四つしかないため、雑居ビルやマンションなどの集合住宅では電波干渉によって速度低下や接続が不安定になる現象が発生しがちです。

[5GHz帯]
5GHz帯は2.4GHz帯よりも周波数の幅が広く、最大で20チャネルが使用可能です。またWi-Fi 4以降の規格であれば、複数のチャネルを束ねて通信速度を向上させる「チャネルボンディング」という技術が利用できることから、5GHz帯の方がより多くのチャネルボンディングに対応可能です。
電波干渉は2.4GHz帯よりも発生しにくいのですが、電波は周波数帯が高くなるほど壁などの障害物に弱くなる特性があるため、屋内など障害物の多い環境では電波が届かないことがあります。なお、5GHz帯は航空レーダーや気象レーダーなどでも利用されるため、環境によっては電波干渉が発生することがあります。また、一部のチャネルは電波法によって屋外での使用が禁止されています。

[6GHz帯]
2022年に新たに登場したWi-Fi 6Eから利用可能となった6GHz帯は、5GHz帯よりもさらにチャネル数が多く、最大で24チャネルあります。Wi-Fi 6Eの通信規格はWi-Fi 6と同じなのですが、6GHz帯の周波数帯を利用することで束ねられるチャネル数が多くなり、さらなる通信速度の向上が期待できます。
また、5GHz帯のようにレーダー波への対応も不要です。ただし、5GHzと同じように障害物には弱い特性があります。

このように、利用する周波数帯によって特性は異なりますが、安定して高速な通信環境を利用したいのであれば、5GHz帯や6GHz帯の方が有利です。ただし、障害物が多い環境では電波状態の悪い場所も発生しがちなため、2.4GHz帯と並行して利用するケースが多いようです。

5GHz帯や6GHz帯の安定した接続環境を維持したいのであれば、設置場所を工夫する、場合によっては複数のアクセスポイントによるメッシュWi-Fiを検討するなどを検討した方が良いでしょう。

通信環境をさらに安定させる「メッシュWi-Fi」

メッシュWi-Fiとは、網目（メッシュ:Mesh）のように複数のアクセスポイントが連携しているWi-Fiネットワークの形態です。網目のどこかで障害が発生しても、その地点を迂回して通信することができるという特長があります。広いエリアを手軽に安定して繋がることができるため、5GHz帯や6GHz帯による高速なWi-Fi環境を構築するのにも適しています。

メッシュWi-Fiの仕組みは長年にわたって検討されており、かつてはメーカー独自の規格も多く存在していました。そこでWi-Fi Allianceは業界標準のメッシュWi-Fi規格として「Wi-Fi EasyMesh（イージーメッシュ）」を発表しています。これによって異なるメーカーの通信機器ともメッシュWi-Fiを構成することができるようになりました。

EasyMeshでは、メッシュWi-Fiを構成する通信機器のうち、1台がネットワークを管理する「コントローラ」になり、その他の機器は「エージェント」になります。コントローラは、エージェントから送られてくる情報をもとに通信経路を最適化します。また、EasyMeshには相互接続性の担保以外にも、自動ネットワークを構成、パフォーマンスの最適化、イージーセットアップなどのメリットもあります。既に持っている通信機器がEasyMesh対応であれば、ネットワーク構成などを意識することなく容易にメッシュWi-Fi環境がセットアップできます。新たに通信機器を購入する場合でも、EasyMesh対応を選ぶ方が良いでしょう。

導入前には接続方式の確認も

IPv4とIPv6は、インターネットの接続方式のことで、IP（Internet Protocol）の第4版がIPv4、第6版がIPv6です。具体的な仕組みを説明すると長くなってしまうので、単純にIPv6の方が新しい規格という理解だけでも問題ないでしょう。

これに対して「IPoE（IP over Ethernet）」は、事業者側のネットワークや企業内LANと同じ方法（Ethernet）でインターネットに接続する通信方式で、IPv6を利用することが前提となっています。なお、IPv4では「PPP（Point-to-Point Protocol）」という2点間を接続する方式が利用されていました。そのため、IPv4 PPPoEとIPv6 IPoEのようにひとまとめにして呼ばれることもあります。この二つの規格の最大の違いは、IPv4 PPPoEの通信速度が最大「1Gbps」であるのに対し、IPv6 IPoEの通信速度は最大「10Gbps」であることにあります。

最近のWi-Fi機器には、「IPv6対応」と書かれた製品も多いのですが、よく見るとIPv6 IPoEには対応していない製品も含まれています。また、IPv6 IPoE対応の通信機器であっても、日本国内で採用されているサービスには未対応の製品もあるため、新たに機器を導入する場合には、利用しているプロバイダに対応しているかを事前に確認をすることが大切です。

Wi-Fiトラブルに遭遇したら確認すること

Wi-Fiに関するトラブルの大半は、「通信速度が遅い」「接続が安定しない」であることが多いのではないでしょうか。その際に確認すべきことは、主に以下の3点です。

①接続しているデバイスの数

有線LANであれば、デバイスはLANケーブルで接続されるため台数は簡単に把握できますが、無線LANは同時に接続しているデバイス数を目では確認できません。最近ではノートPCとスマートフォンなど1人のユーザーが複数のデバイスを同時に利用することも当たり前となっているため、アクセスが集中して「繋がりにくい」「繋がっても通信速度が遅い」という状態を招くことがあります。
この場合には無線LANを増設する、2.4 GHz帯と5GHz帯（可能であれば6GHz帯）を並行して提供するといった対策をとりましょう。

②電波強度

電波強度は、アクセスポイントと距離が離れるほど弱くなります。また、5GHz帯や6GHz帯の場合、障害物によって電波が阻害されて届きにくくなることもありますので、アクセスポイントの設置場所や通信デバイスの利用場所を変更する、あるいはメッシュWi-Fi環境を構築することで改善することがあります。

③電波干渉の有無

電波干渉は主に2.4 GHz帯を利用していると発生します。利用チャネルを変更することで改善することもありますが、それでも改善しない場合にはアクセスポイントの設置場所を変更する、利用する周波数帯を5GHz帯（6GHz帯）に変更するといった対策が必要です。

まとめ

2022年、新たにWi-Fi 6Eが日本でも利用可能になった
安定した通信環境なら5GHz帯や6GHz帯。環境によって2.4GHz帯も併用
Wi-Fi接続が安定しない場合、接続デバイス数、電波強度、電波干渉を確認する

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