家庭内 Wi-Fi 最適化術

今回は家庭内の無線 LAN 、つまり Wi-Fi 環境をより良くする最適化術について記事にしてみます。

リモートワークのおかげで、いままで以上に家庭での Wi-Fi 環境が重要になりました。電話会議で通信がとぎれたり、重要な場面でインターネットの速度が落ちたりして、普段気にしなかった家庭内の通信品質に頭を悩ませた方々も多いのではないかと思います。この記事ではそんな状況を改善する際のヒントを提供できればと思ってます。

はじめに

Wi-Fi は電波を利用します。なので本質的に不安定です。周囲にどれくらい同じ周波数を使う電子機器があるか、近くに電子レンジがあるか、などなど様々な要因で不安定になります。

また、 Wi-Fi は基本的に半二重通信といって、昔のトランシーバーのように1つの端末が話しているとその同じ周波数を使っている他の端末は通信ができず、また送信をしているときは同時に受信できません。ダウンロードしている時にはアップロードができないのです。なので同一の Wi-Fi アクセスポイントを使う端末が増えるほど、通信ができない待ち時間が増え、実効速度が落ちます。

つまり干渉を減らし、かつ同じ Wi-Fi アクセスポイントを使う端末を減らす、つまり Wi-Fi で使っている周波数帯の占有時間を減らすと、それだけ Wi-Fi は安定し実効速度が上がります。

また有線 LAN 、つまり Ethernet は本質的にこのような問題がありません。 Ethernet は全二重通信なので、同時に送受信が行え、電波など外的要因で実効速度が落ちることもあまりありません。例えばお持ちの MacBook を Wi-Fi でなく Ethernet でインターネットにつないでみると、問題ばかりだった自宅のインターネットが驚くほど問題なく使えたりします。

つまり家庭内の通信に占める Ethernet の割合を増やすと、それだけ Wi-Fi は安定し実効速度が上がります、と言ってもいいでしょう。

Wi-Fi の速さ

そして新しい Wi-Fi ルーターは「 4800 Mbps 対応!」等の最高速度を謳うものがありますが、これもある程度の速度以上はあまり意味がありません。このような理論上の最高速度が実使用上出ることはほとんどない上に、そのような広帯域が必要な用途がそもそも無いからです。

例えば Webex などのビデオ会議は 5 Mbps 、解像度の高い 4k のストリーミングもせいぜい 30 Mbps です。またそのような最新規格の Wi-Fi ルーターを買ってきても、使っている iPhone や MacBook やプレステや Switch がその規格に対応してなければ何の意味もありません。

実際のダウンロード・アップロードのスピードは自宅の Wi-Fi の速さ以外にも、契約しているインターネット回線の速度、通信している先のホームページ・サーバーの帯域や、途中の経路の帯域、パケットの遅延などの様々要因に影響を受けます。なので Wi-Fi だけ速くてもしょうがないのです。

そして Wi-Fi の最高速度を上げる技術にはピーク速度を上げる代わりに安定性が下がるものがあります。例えば最近の Wi-Fi ルーターで用いられるチャンネル・ボンディングですが、これは複数の Wi-Fi チャンネルをまとめて同時に使い、最高速度を上げるものです。複数のチャンネルを使うので、複数のチャンネルで干渉する可能性が上がります。 Wi-Fi は干渉があれば実効速度が下がるので、せっかく複数チャンネルを用いて速度が上がるはずが、周りにアクセスポイントの多い都市部や集合住宅では、速度が落ちることもあります。

ちなみに Wi-Fi には様々な規格と実効速度や効率を上げるようにする技術があります。こちらの記事などが詳しいです。

Wi-Fi速度のギモンを解消。2019年版Wi-Fiの教科書

ただし繰り返しになりますが、 Wi-Fi が半二重通信で送受信が同時にできない制約は変わりません。なので、 Wi-Fi の占有時間をなるべく下げるのがいいのは、最新規格の Wi-Fi であっても変わりません。

昨今のアプリケーションを考えると、家庭内の Wi-Fi は 200 Mbps も出れば十分ではないかと思います。 200 Mbps 出ていれば、あとは速度を上げるより、複数の端末が使っていても速度が落ちない、急に通信ができなくなったりしない等々、安定性を上げることの方が重要ではないかと思います。

それではご家庭でよくある Wi-Fi 環境をいくつかのレベルに分けて、どのように干渉や占有時間を減らし、 Wi-Fi を最適化できるか考えてみます。目標は家のどこにいても、どの端末のそこそこの速度で安定して通信できることとしましょう。

レベル0: Wi-Fi ルーター1台

ほとんどの人が Wi-Fi を始める時に、このように Wi-Fi ルーターを1台買ってきて設置する構成にすると思われます。

この場合、 Wi-Fi ルーターから離れた部屋ではスピードが落ちる、また家庭内の多くの端末が1つのアクセスポイントを使うので実効速度が落ちる、等の問題が出たります。また Wi-Fi ルーターが古い場合、そもそもつながらない端末があったりするかもしれません。

この場合でも、下記のようなことをすれば少しは快適になるかもです。

  • 2.4 GHz は 1/6/11 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 2.4 GHz はチャンネル・ボンディングをせず、チャンネル幅は 20 MHz にする
  • 5 GHz は 36-48 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 5 GHz のチャンネル幅は 40 MHz にする
  • Wi-Fi ルーターをなるべく家の中心に置く
  • Ethernet でつなげる Mac などはなるべく Ethernet でルーターにつなぐ
  • 電子レンジは使わない

2.4 GHz 帯は電波が遠くまで届くのがメリットですが、その代わり他の家のアクセスポイントの電波も届きやすく干渉しやすいです。また 2.4 GHz 帯は電子レンジの周波数でもあるので、電子レンジを使ってる間に干渉でさらに速度が落ちたりします。今日び 2.4 GHz 帯の Wi-Fi を使うのはスマート家電とか古いゲーム機くらいで速度は必要ないので、干渉が少なくなるようチャンネル幅は最小にします。

5 GHz 帯は 2.4 GHz 帯ほど遠くに電波が届かず近隣から干渉されにくいので、チャンネル幅は少し増やして 40 MHz がいいと思います。これで、 Wi-Fi アクセスポイントから遠くなければ 200 Mbps くらいは出ると思います。チャンネルは 36-48 が最も問題が出にくいです。

お使いの Wi-Fi ルーターがあまりにも古い、例えば Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) 以前の規格の場合は、単に規格が古すぎて遅い場合もあります。その場合は最近の Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) 対応のものに買い替えてもいいと思います。 Wi-Fi 6 は使っている端末の多数が Wi-Fi 6 対応にならないとメリットが出ないので、まだ必要ないでしょう。

また家庭内に Mac や Apple TV など Ethernet がつかえる端末がある場合は、これを Ethernet で Wi-Fi ルーターにつなぎましょう。驚くほど安定してインターネットが使えるようになります。そして Wi-Fi の混雑が減ります。 Wi-Fi ルーターの LAN ポートが少ない場合は、下記のようなスイッチングハブをつなげてください。

Netgear GS308 (日本)

Netgear GS308 (US)

というわけで、チャンネル幅を減らし、5 GHz 帯が使える端末はなるべく 5 GHz 帯が使えるようにし、そして Wi-Fi を使う端末を減らしてみました。以前よりも少し快適になったのではないかなと思います。チャンネル幅や SSID の設定が変えられないよわよわ Wi-Fi ルーターをお持ちの場合は、下記のような機種を買ってみてもいいと思います。

AmpliFi HD (日本)

AmpliFi HD (US)

AmpliFi HD はほとんどの設定がアプリ経由でできて使いやすく、かつ超絶簡単 VPN 機能もついていてイイ感じです。

それでも通信が安定しない、 Ethernet なら速いのに Wi-Fi だと電波が届かない部屋がある等の場合は、次のステップへ。


レベル1:メッシュ Wi-Fi

Wi-Fi ルーター1台ではカバーできる範囲に限界があり、遠い部屋では遅くなったり Wi-Fi の電波が届かなかったりします。その場合は複数台のアクセスポイントを用いたメッシュ Wi-Fi にすると改善するかもしれません。

ただメッシュ Wi-Fi もメリットばかりではありません。最大の欠点は、メッシュ Wi-Fi 子機自体も Wi-Fi を使う、つまりその分 Wi-Fi の混雑が増える、ということです。なのでメッシュ台数は必要最小限が良さそうです。

またメッシュ Wi-Fi は2つの周波数帯がつかえるデュアルバンド対応のものと、3つの周波数帯が使えるトライバンドものがありますが、トライバンドがおすすめです。

デュアルバンド対応のメッシュ Wi-Fi は、大抵同時に使えるチャンネルが 2.4 GHz 帯と 5 GHz 帯1つずつです。例えばメッシュ親機と子機を 5 GHz で結ぶとしましょう。その場合、例えばメッシュ子機に iPhone が 5 GHz 帯で接続すると、 iPhone がその Wi-Fi で使える最高速度が必ず親機に Wi-Fi で接続した場合の半分以下になります。

先ほども書きましたが、 Wi-Fi は半二重なので、誰かが通信していると、その他の端末は通信できず、メッシュも例外ではありません。メッシュ子機は親機と、自分に接続されている iPhone の両方に 5 GHzで接続している場合、親機とメッシュ通信をしている瞬間は iPhone と通信できず、 iPhone と通信している瞬間はメッシュ親機と通信できません。なので、同じ周波数帯でメッシュと他の端末と通信しなければならないデュアルバンドのメッシュ Wi-Fi は、メッシュを1つ経るたびに必ず最高速度が半分以下になります。

もちろん iPhone が常に Wi-Fi の最高速で通信するわけはないので、速度の低下はそれほどではないかもしれません。ですが、端末とメッシュ台数が増えると影響が出やすいです。

トライバンドのメッシュ Wi-Fi は、大抵の場合同時に使えるチャンネルが 2.4 GHz 帯1つと、 5 GHz 帯2つとなっています。そして 5GHz 1つをメッシュ専用に割り当てられるので、メッシュ、つまり親機・子機間の通信で Wi-Fi が遅くなりにくいようになってます。

メッシュ Wi-Fi の場合は下記のようなことに気をつけるとよさそうです。

  • トライバンド対応の機種を買う
  • メッシュ子機台数は必要最小限
  • 2.4 GHz は 1/6/11 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 2.4 GHz はチャンネル・ボンディングをせず、チャンネル幅は 20 MHz にする
  • 親機・子機の 2.4 GHz のチャンネルは全て別にする
  • 5 GHz は 36-48 チャンネルから選ぶ
  • 5 GHz のチャンネル幅は 40 MHz にする
  • 親機・子機・メッシュの 5 GHz のチャンネルは全て別にする
  • メッシュのチャンネルは 149-161 にしてもいい
  • メッシュだけ渋々 80 MHz にしてもいい
  • 160 MHz には出来てもしない
  • 子機は親機と使いたい部屋の中間ぐらいに置く
  • メッシュ子機から孫機へホップさせない
  • Ethernet でつなげる Mac などはなるべく Ethernet で親機につなぐ
  • 電子レンジは使わない
メッシュ等の Wi-Fi アクセスポイント複数つかう構成の場合、かぶらない=干渉しないチャンネルを設定することが大変重要です。そして使えるチャンネル数が限られているので、チャンネル幅を増やせば増やすほど干渉しないチャンネルが減ります。日米で使えるチャンネルが微妙に違ったりもします。詳しくは下記の記事をどうぞ。

Updated Unlicensed Spectrum Charts

Wi-Fiルーターのチャンネル設定をチェック

さあこれで、これまで電波のとどかなかった部屋でもなんとか Wi-Fi が使えるようになりました。しかし Wi-Fi を使う端末が増えてしまったので、ちょっと本末転倒な感じもします。

いまトライバンドのメッシュ Wi-Fi を買うなら、下記の機種がよさそうです。

Linksys Velop (日本)

Linksys Velop (US)

色が白と黒から選べていいですね。レビュー記事は下記をどうぞ。

Wi-Fi 6対応のメッシュWi-Fiルーター、トライバンドで単体でも使える「Linksys Velop AX MX5300」

さて、さらにもうちょっと最適化・安定化を進めたい方は次のステップへ。


レベル2:メッシュ Wi-Fi + Ethernet

先ほども書きましたが、 Wi-Fi 安定化の鍵は Wi-Fi を使う端末をなるべく減らすことです。メッシュ Wi-Fi の機種の中には Ethernet バックボーンと言って、親機・子機間を Wi-Fi でなく有線 LAN = Ethernet で接続できるものがあります。

この場合親機・子機間での速度低下はほぼありません。子機でも親機と同じくらいの Wi-Fi のスピードが出るようになります。また Wi-Fi をメッシュに使わないので、トライバンドだろうとデュアルバンドだろうと問題ないです。その代わり、親機・子機とも Ethernet バックボーン対応、つまり有線 LAN のポートが2つ以上あるものを買う必要があります。

Ethernet は、アメリカの住宅なら壁に端子があったり、もしくは壁にある電話線がじつは Ethernet ケーブルで壁のコネクタを自分で交換すれば使えるようになったりします。日本のマンションでも最新の物件は LAN 配線がしてあったり、そうでなくても工事費数万円程度で Ethernet を部屋にひいたりできます。もちろん日本でもアメリカでも自分で Ethernet 引く人もいます。

工事したくない、でも部屋のすみに無様に Ethernet 這わしたくない・・という人は MoCA を使うとよさそうです。これはケーブルテレビなどで使われる同軸ケーブルに Ethernet が流れるようにするデバイスで、工事も必要なくきちんとギガビットのスピードが出るので、手っ取り早く Ethernet バックボーンしたい人にはおすすめです。コムキャストなどのケーブルテレビ・インターネットと同時使用も可能です。同軸ケーブルがあれば使えるので、かなり便利です。

MoCA でおすすめは、モデム・ネットワーク機器で定評のある Zoom Telephonics 製の下記の機種です。

MM1000 MoCA® Bonded 2.0 Adapter

ちなみに似たような用途で使われる PLC = PowerLine = 電力線通信というものもありますが、こちらはスピードが遅く、せいぜい 100 Mbps も出ないのであまりおすすめではないです。

メッシュ Wi-Fi + Ethernet バックボーンの場合は下記のようなことに気をつけるとよさそうです。

  • トライバンド・デュアルバンドはどちらでもよい
  • Ethernet バックボーン対応機種かどうか確認
  • メッシュ子機台数は多くてもあまり問題にならない
  • 2.4 GHz は 1/6/11 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 2.4 GHz はチャンネル・ボンディングをせず、チャンネル幅は 20 MHz にする
  • 親機・子機の 2.4 GHz のチャンネルは全て別にする
  • 5 GHz は 36-48 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 5 GHz のチャンネル幅は 40 MHz にする
  • 親機・子機の 5 GHz のチャンネルは全て別にする
  • でも電波の干渉しない離れた子機同士は同じチャンネルを使ってもいい
  • 親機・子機はどこに置いてもよい
  • Ethernet でつなげる Mac などは Ethernet で親機・子機につなぐ
  • 電子レンジは使わない

さあこれで電波が家の隅々まで届くようになり、かつメッシュ Wi-Fi のボトルネックを解消できましたね。

Ethernet バックボーン対応のメッシュ Wi-Fi を買うなら、下記の機種がよさそうです。

AmpliFi HD (日本)
AmpliFi HD (US)

Linksys Velop (日本)
Linksys Velop (US)

これでもまだ足りないアナタ、もう1ステップあります。


レベル3:エンタープライズ Wi-Fi

メッシュ Wi-Fi + Ethernet バックボーンは結構イイ感じなんですが、

  • ルーターがあまり多機能でないので、別なルーターを使いたい
  • ルーターと Wi-Fi が一体なので Wi-Fi だけアップグレードできない
  • Wi-Fi アクセスポイントを多台数置いてもっと Wi-Fi を安定させたい
  • アクセスポイントに VLAN ごと違う SSID を出させたい

という今日当然の要求に対応できないのが欠点です。その場合はアクセスポイントとルーターが別で、かつアクセスポイントの多台数管理等がしやすい中小企業向けモジュラー Wi-Fi システムを使うとイイ感じです。

この構成にすると、出力を小さくしたアクセスポイントを多台数置くことによって、1アクセスポイントあたりの端末数を極力少なくすることができ、端末の同時使用などの Wi-Fi 混雑による速度低下を抑えられます。また 5 GHz 帯用と 2.4 GHz 帯用のアクセスポイントをそれぞれ別にすることによって、アンテナの弱いスマート家電や、アクセスポイント内でのブリッジによる速度低下も抑えられます。設定は多岐に渡るので大変ですが、出力を抑えた多台数のアクセスポイントによるこまめなカバレージと、混雑や干渉とは無縁の圧倒的な安定感が得られます。

・・普通に生活する上ではレベル2と体感上ほとんど違いは無いかもしれません。でも我が家の Wi-Fi に一分の隙もなし、という多幸感が得られます。

いま個人でも買える企業向けモジュラー Wi-Fi は、下記のブランドなどが日米で入手可能です。

UniFi (日本)
UniFi (US)
Aruba Instant On (日本)
Aruba Instant On (US)
Meraki Go (日本)
Meraki Go (US)

UniFi も Aruba Instant On も Meraki Go も Wi-Fi アクセスポイントは1〜2万円から買え、ルーターやスイッチングハブは他のブランドのものを使ってもいいし、同じブランドものを使ってもいいです。同じブランドであればアクセスポイント・ルーター・スイッチングハブをまとめて同じ管理画面で設定することができます。そしてどれもライセンス料等の月額料金が不要のタイプです。ただしシスコはライセンス料を突然変えたりという前科が・・おや、こんな夜中に誰か来たようだ。

この中で世界中の Wi-Fi 愛好者に人気なのが UniFi です。とにかく価格性能比が爆高で、この点で勝てるブランドは他に見当たりません。

また UniFi はクラウド管理も、自宅内でのオン・プレミス管理も可能です。 ということは例えインターネット回線が落ちても使えるし、万一その会社がクラウドでのサービスを終了しても使い続けられるということです。 Aruba Instant On はインターネットに接続できない場合はローカルでも設定できますが、その場合1台1台個別に設定することになるかと思います。 Meraki Go はインターネットに接続できないと設定できなかった気がします。

私は UniFi の U6 Lite アクセスポイントを使っています。別に Wi-Fi 6 は必要ないんですが、1つ $99 と安いので、アパートの各部屋に 5 GHz 用のアクセスポイントを設置し、かつ 2.4 GHz 用のアクセスポイントをまた別個に設置するという富豪的な使い方ができるのが楽しいです。また UniFi のアクセスポイントは PoE 対応なので、アクセスポイントに電源アダプターが不要なのもイイです。

狭いアパートに4個置いてますが、大変安定しているので大満足です。もちろん Wi-Fi の最高速度は 200 Mbps 程度になるよう設定していますが、各部屋で家族が同時に相当色々やっていても速度低下はほとんどありません。

UniFi を使うときは、下記のようなことに気をつけるとよさそうです。

  • Wi-Fi AI / Auto Optimize は全部オフ
  • その他いろいろオフ
  • 各部屋にアクセスポイントを置く
  • 各 AP の電波出力をぎりぎりオーバーラップしない程度に小さくする
  • 2.4 GHz は 1/6/11 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 2.4 GHz はチャンネル・ボンディングをせず、チャンネル幅は 20 MHz にする
  • 各 AP の 2.4 GHz のチャンネルは全て別にする
  • 5 GHz は 36-48 チャンネルのうち最も空いてるものから選ぶ
  • 5 GHz のチャンネル幅は 40 MHz にする
  • 各 AP の 5 GHz のチャンネルは全て別にする
  • 電波の干渉しない離れた AP 同士はチャンネルが同じでもいい
  • 2.4 / 5 GHz のアクセスポイントを分けると高揚感
  • DTIM = 1
  • Mac や Apple TV などは絶対 Ethernet でスイッチングハブにつなぐ
  • 電子レンジは使わない

UniFi の設定に関しては、こちらのブログが有名です。

UniFi を導入してみた
UniFi Dream Machine を試してみた
UniFiで自宅に巨大スタジアム並のエンタープライズWiFi環境を整えた
3.6万円でお店やオフィスのネットが全てそろう! 「UniFi Dream Machine」はマジでSMBの「夢のマシン」だった
格安3.6万円のSMB向け統合Wi-Fiルーター「UniFi Dream Machine」で3つのネットワークを作ってみる


おまけ

さらに、ご家庭のネット環境を少しだけ快適にするテクが少々ありますので、そちらも大公開してみます。

速いパブリック DNS を使う 絶対オススメ
プロバイダーに指定された DNS でなく高速なパブリック DNS を使うと、日々の Web ページの表示が少しだけ速くなったりします。お使いの Wi-Fi ルーターで DNS サーバーの欄を
1.1.1.2 / 1.0.0.2 (CloudFlare)
もしくは
8.8.8.8 / 8.8.4.4 (Google)
に変更してみてください。簡単ですが、わりと効果あります。
DOCSIS 3.1 対応モデムを使う 絶対オススメ
ケーブルモデムの規格 DOCSIS 3.1 では QoS の1種である AQM が必須になってます。コムキャストなどのケーブルインターネットでは、ダウンロードに比べてアップロードが極端に遅い場合が多いですが、そのアップロードが混雑しにくく、そしてビデオ会議などに影響が出にくくなります。ケーブルテレビのインターネットを使っている場合はおすすめです。
おすすめの機種はもちろん Zoom Telephonics 製です。知人も使っていますが、本当に安定してます。
Motorola MB8600
コムキャストのモデムをレンタルしていて、月々 $10 とか払っている場合は、一刻も早くこれを買ってレンタルモデムを返却してください。2年以内に元が取れます。
ラップトップで Ethernet を使う オススメ
何度も同じこと繰り返してすみません。でもこれ多分最も費用対効果が高いです。つまり普段使うノートパソコンで Wi-Fi を使わないで有線 LAN を使おうということです。驚くほど安定するので嘘だと思って試してみてください。いま買えるもっともシュッとしたアダプターはこれです。基本は黒ですが、公式サイトやアップルストア等一部で白が買えます。

USB-C™ to Gigabit Ethernet アダプター

USB-C™ to Gigabit Ethernet Adapter

ちなみに Ethernet ケーブルは、カテゴリー5か6で十分です。いま市場で売ってるカテゴリー7や8を謳った製品はほぼすべてまやかしなので買わないよう注意してください。

Fire TV で Ethernet を使う
何度も同じこと繰り返してすみません。これも費用対効果が高いです。ストリーミングが安定するし、なにしろ Wi-Fi を使う端末が1つ減ります。

Amazon イーサネットアダプタ

Amazon Ethernet Adapter

プリンターやテレビで Ethernet を使う
何度も同じこと繰り返してすみません。プリンターやスマートテレビなんかも、よくよく見ると Ethernet 端子が付いてたりします。 Wi-Fi を使う端末を減らすチャンスです。
ケーブルモデムを再起動する
コムキャストなどのケーブルインターネットは、数年に1回ぐらいで回線のスピードを増速します。長期間モデムを再起動してないと、遅い速度のままになってたりするので、半年に1回くらいは再起動するといいと思います。
広告をブロックするブラウザを使う
Brave は広告をブロックする機能がついたプライバシー重視のブラウザです。広告を読み込まないので、 Web ページの表示がほんの少し早くなったりします。
セキュアで高速なプライベートウェブブラウジング – Brave
高速 PPPoE アクセスポイントを使う
日本のフレッツを使うインターネットプロバイダでは、 IPv4 用の PPPoE サーバーがボトルネックになって夜間など混雑する時間めちゃめちゃ遅くなったりします。けしからんソフトイーサ社は、コロナ禍での在宅勤務で困っている人々のために、高速な PPPoE サーバーをなんと無償で公開しています。期間限定ですが、いまのところまだ使えるようです。東日本系のフレッツやドコモ光などで使えます。
フレッツ用 PPPoE 実験用アクセスポイント

おわりに

いかがでしたでしょうか?ソクラテスも昔、究極の Wi-Fi 最適化とは、つまり Wi-Fi を使わないことだ、と言ったと伝えられています。 Wi-Fi というとついカタログ上の最高速度に目が行きがちですが、実は高速化より安定化のほうが重要で、かつメッシュは諸刃の剣だということが伝われば嬉しいです。





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