自宅の有線LAN速いのに、Wi-Fiは遅いのなぜ？

はじめに

※非ITエンジニアの方でも「何となくやっていることがわかる」くらいで書いています。

自宅の有線LANは下りで約890Mbpsの速度が出せるのに、無線LANであるWi-Fiは下りで約380Mbpsの速度しか出せない。

「Wi-Fiは有線の半分くらいだな」と認識していたが、なぜ遅くなるんだっけ？という疑問が沸いた。
「数百Mbpsの速度が出ているので十分だろ」と思う方もいると思いますが、そこで考えたことは次のとおり。

• 速くできるなら速くしたい。まず調べたい。

• 有線だと速度が速いので、プロバイダや回線の問題ではないはず。

• Wi-Fiに接続するとアンテナが3本ではなく2本になる場所がある。
  電波強度の問題か？

• リモートワークしていてWi-Fiが切れる場合がある。

本記事では、「Wi-Fiの速度UP」および「Wi-Fiの安定化」に取り組んだ内容を取り上げ、読者にご紹介しつつ、筆者自身の備忘としても残しておきます。

今の無線LAN機を調べてみた

今は以下のBUFFALO WXR-1900DHP3 を使っている。
この本体から3本アンテナが上に伸びているのに、iPhone とかでは電波が2本というのが納得いかない笑

「無線LAN起因で360Mbpsくらいで限界迎えるのはなぜか？」をChatGPTに聞いてみた。

まず Wi-Fi の世代的にはどれだろう。IEEE802.11●● で世代がわかりそう。

• Wi-Fi 7　　　→　be

• Wi-Fi 6E / 6　→　ax　

• Wi-Fi 5　　　→　ac

• Wi-Fi 4　　　→　n

• それより前　→　g / a / b

筆者が使っている BUFFALO WXR-1900DHP3 は「11ac/n/a/g/b」と書いてあり、「ac」があるから、Wi-Fi 5 が使える。
商品に「1300+600Mbps」と書いてあるので、「1300Mbpsまでとか600Mbpsまで対応しているから性能大丈夫」とか思ってしまうが、それは間違いで、Mbpsの数字は、素人だと参考にならない。
Wi-Fi の規格とアンテナの本数が関係あるとのこと。

アンテナの本数での速度をまとめてみた。

• Wi-Fi 7

  • 1本=2,883Mbps

  • 2本=5,765Mbps

  • 3本=8,648Mbps

• Wi-Fi 6E / 6

  • 1本=1,201Mbps

  • 2本=2,402Mbps

  • 3本=3,603Mbps

  • 4本=4,803Mbps

• Wi-Fi 5

  • 1本=433Mbps

  • 2本=867Mbps

  • 3本=1,300Mbps

• Wi-Fi 4

  • 1本=150Mbps

  • 2本=300Mbps

  • 3本=450Mbps

  • 4本=600Mbps

BUFFALO WXR-1900DHP3 は 3本アンテナで、Wi-Fi 5 (ac) なら、1,300Mbps だが、Wi-Fi 4 (n) なら、450Mbps なのでは？と思いましたが、どうやら独自技術 (TurboQAM (256-QAM)) で1本=200Mbpsになるようで、3本=600Mbpsとのこと。
なるほど。でも紛らわしいし、難しい。

速度が出ない原因

大抵の端末側のアンテナは2本のよう。
例えば筆者が使っている iPhone 14 Pro は2本アンテナで製品仕様 を見ると「2x2 MIMO対応Wi‑Fi 6（802.11ax）」と書いてあった。
2x2は2本アンテナという意味で基本的に捉えてよい。

そうなると、

• 無線LAN機 が「Wi-Fi 5 (ac)」 で「アンテナ3本」

• iPhone 14 Pro が「Wi-Fi 6 (ax) 」で「アンテナ2本」

となり、小さい方に合わせて通信されるので、「Wi-Fi 5 (ac)」 で「アンテナ2本」の通信となる。

「Wi-Fi 5 (ac)」 で「アンテナ2本」は、867Mbps が上限。さらに、Wi-Fi は有線と異なり、以下の要因で速度が落ちる。

• Wi-Fi は、同時送受信しない＋みんなで順番に電波を使う方式で、実際のデータ以外の待ち時間や通信に必要な補足データがたくさんある

• つまり、実際の速度は、理論上限の速度の5～7割程度になってしまう

ということは、Wi-Fi 5 (ac) の2本アンテナは、867Mbps に対して、5～7割なので、5割の場合、433Mbps程度しか出ない。
さらに電波が悪いとかで筆者の自宅では、約360Mbps になってそう。

つまり Wi-Fi 6 以上の無線LAN機を導入すれば、速くなるだろう、と考察しました。

どれを買えばよいのか

Wi-Fi 6 以上のものを買えばよいのだが、Wi-Fi 6E や Wi-Fi 7 を買う必要はない気がする。費用は抑えたい。比較しよう。

• Wi-Fi 7

  • 6, 6E より速度が上がる

• Wi-Fi 6E

  • 6 と速度が同じだが、6.0GHz 帯域使える　

• Wi-Fi 6

  • 5 より速い、5.0GHz とか 2.4GHz 帯域のまま

帯域は「電波の空間」と捉える のが良い気がするが、帯域の混雑などにも速度が影響してくる。

• 無線LANの多くは 2.4GHz帯、5.0GHz帯の空間がよく使われているので混雑しがち。Wi-Fi 6E が登場してから 6.0GHz帯 が使えるようになり、今のところ 6.0GHz帯 は空いていることが多い。

• 同じ帯域には、チャンネルというのがある。

  • 2.4GHz帯　→　ch1～ch13

  • 5.0GHz帯　→　ch32～ch196

• チャンネルが異なるとGHz/MHzが異なる形。20MHz差がある。

  • ch36 → 5.18GHz = 5,180MHz

  • ch40 → 5.20GHz = 5,200MHz

• Wi-Fi の電波を 20MHz 出すならチャンネルは1つで済むが、
  40MHzなら2つ、80MHzなら4つ、160MHzなら8つ となる。

ちょっと難しくなってしまったが、電波を出すMHzが増えると、使うチャンネルが増え、隣家とチャンネルが被ると電波が悪くなる。

そして、Wi-Fi の世代での理論的な上限速度は、最大のMHzを採用し利用したときの値である。

• Wi-Fi 7　　　→　最大320MHz

• Wi-Fi 6E / 6　→　最大160MHz

• Wi-Fi 5　　　→　最大80MHz (ほとんど)

• Wi-Fi 4　　　→　最大40MHz

つまり、Wi-Fi 6 では、160MHz で8つのチャンネルを利用しないと理論上限が 1本=1,201Mbps、2本=2,402Mbps にならない、ということ。

でも、筆者の自宅 (≒大抵のご家庭) において2,402Mbps まで速度が有線LANでも出せないため、ここまでの理論上限までは不要であり、80MHzで4つのチャンネルを利用し、半分の2本=1,201Mbps で十分とすると、8つチャンネル使わずに、空いている4つのチャンネルを使うことで電波が安定したりする。

よって160MHzを無理に使わなくても80MHzでも良いといえる。

そうなると、Before → After としては、

• 現在の Wi-Fi 5 (ac) で iPhone 2本アンテナ

  • → 理論最大 867Mbps

• Wi-Fi 6 (ax) で 80MHz でも iPhone 2本アンテナ

  • → 理論最大 1,201Mbps

になるので、Wi-Fi 7 の必要はないし、Wi-Fi 6E の 6.0GHz としなくても
単純に無線LAN機の端末世代を上げれば速度が上がる、と考えたので Wi-Fi 6 で買おうと考えた。

無線LAN機を買う

ということで、筆者は以下のモデルの販売年違いの中古でよいのでメルカリにて6,500円で買った。(色もシャンパンゴールドがある世代のものを買いました)

別にLANケーブルとか説明書とか箱なくても、やりくりできるので、価格優先で購入。新品なら上記の値段。

設置の考え方

筆者は中古マンションのマイホームを購入して、3LDKで広くなった。
以下を強化したいと考えた。はじめに、で触れたのとほぼ同じ。

• 条件が良いときの速度を有線LANレベルくらいまで上げたい

• 自宅内で電波が2本にならないようにしたい。

• 無線LAN機が不調でも、ネットワーク接続が切れないようにしたい。
  (リモートワークでオンラインミーティングしているとき不便)

もしかしたら、希望が多すぎか？と思いましたが、こんなところ。

筆者のマンション各住居では、玄関の下駄箱内にWANのLANケーブルが1本がむき出し(下の写真の水色)で壁から出ている形であり、下駄箱に無線LAN機を置いていた。
※写真は無線LAN機ではなく、親玉のルーター(TP-Link ER605)です。
　購入の経緯は 外出先から自宅PCにリモート接続したい！ にあります。

そうすると、玄関に熱はこもるし、下駄箱の扉がしまっているので、電波が弱まるだろう、と考え、下駄箱横のスペースに無線LAN機が置けるよう、工夫した。

上記を購入。壁に穴をあけたくないので、突っ張りを採用。
下駄箱から、きしめんタイプのLANケーブルであれば、隙間から出せることを確認したので、購入して設置したのが以下の写真。

きしめんのLANケーブル部分は通ることを確認していたが、端のコネクタの部分のサイズを考えてなかったせいで簡単に通らず、苦労したがなんとかなった笑

ローミングにする

新しい無線LAN機と古い無線LAN機の2台を同時に使う形とすれば、良さそう。1つを玄関、1つをリビングに配置することで、家中をカバーする形。

新しい BUFFALO「WSR-5400AX6」には EasyMesh 機能があるが、EasyMesh に対応した機種を2つ揃える必要があり、これまで使っていた古い無線LAN機は使えない。

しかしながら、Wi-Fi接続先 (SSID) を合われば、近いことができる。
これが、ローミングだ。

Wi-Fi接続先 (SSID) を分けてしまうと、以下のデメリットがある。

• 両方のWi-Fi接続先を端末側で、
  自動接続設定やパスワードの保存をしておく必要がある。

• 接続している接続先とのWi-Fiが切れないと、
  もう片方の接続先に繋がらないし、切り替わりがすぐ行われない。

ローミングであれば以下のメリットがある。

• Wi-Fi接続先は1つでシンプル。

• 無線LAN機が2つあり、同じWi-Fi接続元情報でセットアップしておくと、
  端末側(iPhoneなど)が、電波の強い無線LAN機を見つけると、1秒もかからずに電波の強い無線LAN機側に切り替えてくれる。

ということでローミングできるようにしよう。
世の中の一般ご家庭でローミング使えている人は、EasyMeshなど同じ機種を揃えて、簡単にセットアップしているので、あまりローミングだ、というのを意識していないはず。

我が家の新しいWi-Fi構成

筆者の自宅では玄関から遠い部屋には床下配線で有線LANが通っており、各部屋のコンセントのところに、LANポートがある状態。

黄色の線が床下配線の有線LANのイメージだ。
(色を実際と合わせれば良かったのですが、図1の写真の青ケーブルです)
よって、リビングに置く無線LAN機に有線LANで繋ぎこみが可能。

これにより、玄関側の無線LAN機からの電波(緑)と、リビング側の無線LAN機からの電波(青)を出したイメージが次のとおり。

寝室にいるときは、玄関側の緑の電波で接続、リビングにいるときは、リビング側の青の電波で接続、というように、近くて電波が強い方に接続され、部屋を移動しても瞬時に切り替わります (＝ローミング)

さらにいうと、例えば、緑の電波で繋いでいる最中に緑の無線LAN機からの電波が何らかの理由で途絶えてしまった場合に、端末が青の電波への接続に瞬時に切り替えて接続が継続できる。

これはリモートワークでオンライン会議しているときに、音声等の通信が途切れるのを最小化できるメリットがある。緑の電波を出している無線LAN機が復帰してくるのを待たなくて良いのだ。

速度計測の結果

speedtest.net で測定した結果、速くなりました！

• (参考) デスクトップパソコンの有線LAN

  • 下り891Mbps

  • 上り942Mbps

• 玄関前 ノートパソコンの無線Wi-Fi (Wi-Fi 6E 対応、2x2)

  • 下り380Mbps　→　893Mbps

  • 上り395Mbps　→　900Mbps

• 寝室(ドア閉) iPhone 14 Pro

  • 下り316Mbps　→　565Mbps

  • 上り330Mbps　→　480Mbps

• リビング(ソファ) iPhone 14 Pro

  • 下り116Mbps　→　229Mbps

  • 上り174Mbps　→　264Mbps

条件が良ければ、有線LANと同じ速度となりました！

また、これまで寝室にいたり、リビングにいると
Wi-Fi の電波が3本ではなく2本でしたが、3本化することができました。

ブラウジングでさらにサクサク動くようになった気がします。快適です。

まとめ

Wi-Fi 5 → Wi-Fi 6 に変更することで、速度が速くなりました。
学びをまとめると以下です。

• 有線が速いなら無線も同じくらい速くできる

• 無線LAN機の XXXMbps 表記は、参考にならない。計算が必要。

• 大抵の端末側のアンテナは2本 であり、2本として計算が必要。

• 理論上限値を計算した上で、
  Wi-Fiは上限の速度の5～7割程度が実際の速度になりえる。

• 「無線LAN側のアンテナ」と「端末側のアンテナ」の組み合わせで速度が決まってくる。片方が低スペックだと速度が出ない。

• 単純な無線LAN機の物理的な配置を工夫するのも大事 (下駄箱はダメ)

• メッシュ対応機器を揃えなくても、
  端末任せのAP切り替え(＝ローミング)ができる。

同じように自宅ネットワークを工夫している方の参考になれば嬉しいです。
ここまでお読みいただきありがとうございました。

【余談】その他の取り組み

筆者がやったことを少しご紹介。参考になる部分があればいいな、と。

ゲストWi-Fi を用意してある

来客がある場合、以下を置いて、ゲストWi-Fi を利用してもらえるようにしてあります。

Wi-Fi 接続のQRコードは iPhone のショートカットなどから作成可能です。

L版の写真用紙に Canva で作成したものを印刷。
セリアで買ったフォトフレームに入れた形。
Wi-Fi無線機の置物はガチャガチャの コレ 。

仕事部屋や寝室には来客者は入らない想定で
リビング・ダイニングでの利用として、リビング側から電波を出している。

BUFFALO WXR-1900DHP3 のゲストポートが、
5.0GHz/2.4GHzのバンドステアリング(同じSSID)になってしまう。
2.4GHzはいらないだろうから、本当は5.0GHzだけ出したかったけど、設定ができないので諦め。

Windows PC でのリンク速度

計算した理論上限速度の値が、Windowsの設定画面から確認可能です。
Wi-Fi 6 (ax) で無線LAN機では、80MHz を設定していて、Windows PC側が 2本アンテナ(2x2) なので、理論最大 1,201Mbps であり、それが表示されていることを確認。

電波が弱いと、認識して使おうとしているリンク速度が小さくなります。

電波強度を確認する

フリーソフトウェアを使えば、Wi-Fiの電波の強さを確認可能です。

• WifiInfoView

• Homedale

RSSI (dBm) が電波強度。マイナスの値になるものだが数字が大きい (0に近い) と電波が強い。以下が目安。

• ～ -35dBm ：かなり強い (無線LAN機の目の前)

• ～ -60dBm ：強い

• ～ -70dBm ：良い

• ～ -80dBm ：普通 (電波が2本とかになる)

• ～ -90dBm ：弱い (けど届く)

【余談】さらにテクニカルな話

ITエンジニアではないと、少し難しい話になるので、ページを閉じてOKです。難しくない話も混ざってますが。

2.4GHzのSSIDが必要

5.0GHz(ac)とは別に2.4GHz(n/g/b)しか対応していない機器(スマートリモコン、デジタルフォトフレーム、プリンタ)等があり、2.4GHzの電波も必要だった。

玄関側を高速にするため、5.0GHz専用とし、
2.4GHzはリビング側から20MHzで設定し、速度は求めない形。2.4GHzでのローミングもしない形とした。

チャンネルは自動か固定か

チャンネルはどう選ぶべきか。上述しているフリーソフトを使って、空いているチャンネルを選ぶと良いが、筆者は苦労した。
空いてそうに見えて、そのチャンネルを手動で設定するも、速度が出なかったり、切れたりなどがあり、結局のところ自動の方が良く、うまくチャンネルを選べて電波強度も良いように見える。

一部のチャンネルはDFSあり、となっていて、これは、気象や航空レーダーの電波と干渉したら、チャンネルが強制的に切り替わるもの。
DFSなしのチャンネルを選びたいが、DFSなしのチャンネルはch36～ch48までしか選べず、選択肢が少なく混雑しがち。

玄関側は、DFSありで、切れても良いから自動チャンネルにし、万が一切れたら、ローミングでリビングの無線LAN機に端末側で切り替えてもらうことにする。
リビングは、DFSの影響を受けないよう、こちらは固定で36chとした。

APモードはINTERNETポートに刺さない

手に入れたばかりの新しい BUFFALO「WSR-5400AX6」を使いはじめて1日目、インターネット接続が突然できなくなり、ローミングで切り替わりもされない。びっくり。

ChatGPTにログ送って相談した (時代が変わったなー。便利。)

なるほど。(さすが ChatGPT)
BUFFALO無線LAN機のバグか？突然DHCPサーバーが起動するなんて。
ただそのような不具合情報は見当たらない。

調べたところ、BUFFALO無線LAN機は、
ルーターモードではなくアクセスポイントモード(AP)であれば、INTERNET/WANポートに刺す必要がない とのこと。
ここに刺していて、何らかの変な動きになると、
INTERNETポートがリンクアップしているとして、ルーターモードとして誤認しているかもしれない。(想像です)

また使わないような機能が勝手に発動しないよう、OFFにしておく工夫もしてみた。

• (上の説明のとおり) 上流のネットワークもLANポートに刺す

• 管理画面からAOSS/WPSを無効にする

これで様子見していくことにしました。

一番最後までお読みいただきありがとうございます。