Wi-Fi 6はどれだけ速い？〜Wi-Fi 6/5/4世代別パフォーマンス・速度を実測比較〜

日頃から何気なく使っているWi-Fi(無線LAN)について、様々な対応機器が発売されていますが、対応するWi-Fi規格の世代によって、スループットなどの速度・パフォーマンスが大きく異なります。

この記事では、主流となりつつあるWi-Fi 6(IEEE802.11ax)と、過去世代でありながら今でも広く使用されているWi-Fi 5(IEEE802.11ac)ならびにWi-Fi 4(IEEE802.11n)とで、実際のパフォーマンスを計測・比較していきます。

Wi-Fi 6と旧世代との違い〜おさらい〜

世代が新しいほど、パフォーマンスが良くなる

大きな違いとして、Wi-Fiの世代が新しくなるほど、利用時のパフォーマンスが良くなります。

最もわかりやすい違いとして、現時点で広く利用されているWi-Fi 4とWi-Fi 6では、理論上の最大速度(スループット)が600Mbpsから9.6Gbpsへと16倍に高速化しています。

また世代が新しくなるにつれて、様々な角度から通信効率の改善が図られており、多くの端末からの同時通信するような状況でも、快適に利用できるように進化してきています。

世代が新しくとも、旧世代の機器と通信できる

Wi-Fiのすべてのバージョンには、後方互換性があります。親機と子機の双方がWi-Fi 6に対応していれば、Wi-Fi 6での快適な通信が利用できますし、親機と子機のいずれかが旧世代であっても、旧世代規格での通信がおこなえます。

例えば、Wi-Fi 6対応の親機(アクセスポイントやWi-Fiルーター)を設置することで、Wi-Fi 6対応の子機(iPhone 14など)からWi-Fi接続できるのはもちろん、Wi-Fi 4対応の子機(古めのノートパソコンなど)からでも問題なくWi-Fi接続できます。

そのことから、新しい世代のWi-Fi対応機器に入れ替えることによる、利用上のデメリットは存在しません。

実測により確認された、Wi-Fi 6のメリット

実測テストを通じて確認されたメリットを、大まかにまとめると、次のようになりました。

テスト環境および実測結果の詳細は、次以降の章にて説明します。

Wi-Fi 6のメリット1：接続安定性が向上

Wi-Fi 6による通信は前世代以前(Wi-Fi 5/4)と比べて、Ping値(遅延、レイテンシー)が短くなっています。

これにより、接続の安定性や俊敏さが向上します。

Wi-Fi 6のメリット2：同時接続時におけるスループット向上

Wi-Fi 6による通信は前世代以前(Wi-Fi 5/4)と比べて、複数台端末からの同時接続時における通信速度(スループット)が大きく向上しています。

これにより、多くのユーザーがWi-Fi利用する空間や、多数のワイヤレスIoT機器を設置するようなケースでも、快適で安定した通信がおこなえます。

Wi-Fi 6のメリット3：2.4GHz帯におけるスループット向上

Wi-Fi 6による通信は前世代(Wi-Fi 4)と比べて、2.4GHz帯を使用する際の通信速度(スループット)が2倍程度に向上します。

これにより、障害物などの影響を受けやすい(＝5GHz帯が不得意とする)環境においても、2.4GHz帯を利用したパフォーマンス向上が図れます。

※Wi-Fi 5では5GHz帯による通信にのみ対応するため、2.4GHz帯におけるWi-Fi 6の前世代はWi-Fi 4です。

Wi-Fiパフォーマンス測定のテスト環境

各世代のWi-Fi規格について、次のような構成でテストをおこないました。

テスト内容

それぞれ、親機1台に対して次のように接続し、計測をおこないます。

テスト1：　子機1台から単体接続
テスト2：　子機4台から同時接続
参考用テスト：　iPhoneから単体接続でインターネット接続

使用するツール

それぞれのWi-Fi規格でサポートされる無線帯域幅を切り替えながら、次のツールで計測します。

通信速度(スループット)：　iPerf3およびFilezilla(Server/Client)
応答速度(Ping値)：　Windows標準のPingコマンド

※いずれも参考用テストのみ、Ookla Speedtest(東京都内 fdcservers.net に接続) を利用。

使用するハードウェア

Wi-Fi AP(アクセスポイント)は、テストケースに応じて、次の2種類を使用します。

AP1：　Aruba AP-555 (Wi-Fi 6対応モデル)
AP2：　Aruba AP-315 (Wi-Fi 5対応モデル)

サーバーには2Uサーバー、子機には無線LANカード搭載のデスクトップパソコンを使用します。

有線接続する部分にボトルネックが生じないよう、サーバー側のLANポートには10GbEのものを使用し、端末側の無線LANカードの接続にはPCIeを使用します。また、AP1の接続には、5Gbps×2本(LACP)を使用します。

特記事項

Wi-Fi 5の測定において、無線帯域幅160MHzのテストのみ、Wi-Fi 6対応のAP1をWi-Fi 5モードで使用します。また、Wi-Fi 4の測定においては、Wi-Fi 5対応のAP2をWi-Fi 4モードで使用します。

子機側はすべての測定においてWi-Fi 6対応のものを使用し、対応するWi-Fiモードを切り替えながらテストします。

Wi-Fi 6 と旧世代の最大パフォーマンスを比較

まずは、Wi-Fi 6および旧世代におけるパフォーマンスについて、最大の通信速度(スループット)を比較していきます。

なおWi-Fi 5については、160MHzの帯域幅をサポートするAPがごく僅かなため、ほぼすべての機種でサポートされる最大である80MHzの帯域幅における数値を採用しています。(Wi-Fi 5の規格における最大幅は160MHzです)

Wi-Fi世代ごとのダウンロード/アップロード通信速度の比較 (単位：Mbps)

Wi-Fiの世代が上がるにつれて、ダウンロード/アップロードともに通信速度の向上していることがわかります。

Wi-Fi 6では、利用できる帯域幅が旧世代より広くなっていることに加えて、各種技術による通信最適化がおこなわれます。これによってWi-Fi 6の通信速度は、前世代(Wi-Fi 5)の2〜2.5倍程度、Wi-Fi 4との比較では5〜7倍程度となっています。

Wi-Fi 6/5/4 世代ごとの結果一覧

Wi-Fi 6〜4の世代ごとに、周波数の帯域幅を次のパターンで切り替えながら計測した、結果の一覧です。40MHz幅および20MHz幅は全世代、その他は規格上対応する世代のみ計測しています。

160MHz幅　※Wi-Fi 6/5のみ
80MHz幅　※Wi-Fi 6/5のみ
40MHz幅
20MHz幅
20MHz幅(2.4GHz帯) 　※Wi-Fi 6/4のみ

Wi-Fi 6における帯域幅別の結果

Wi-Fi 6ではダウンロード/アップロードともにMU-MIMOに対応することから、ほぼすべてのパターン(ダウンロード160MHz幅以外)において、4台同時のスループット合計が単体のスループットを上回りました。

Wi-Fi 6が、多くの端末からWi-Fiを使うようなニーズに向いていることは、この結果からも明らかです。

Wi-Fi 5における帯域幅別の結果

Wi-Fi 6で対応するMU-MIMOは、Wi-Fi 5ではダウンロード側のみ対応します。このことから、Wi-Fi 5において4台同時のスループット合計が単体のスループットを上回るのは、ダウンロードのみかつ一部パターン(40/20MHz幅)に限られました。

Wi-Fi 4における帯域幅別の結果

Wi-Fi 5以降で対応するMU-MIMOは、Wi-Fi 4では対応しません。このことから、2.4GHz帯の20MHz幅を除いて、Wi-Fi 4において4台同時のスループット合計が単体のスループットを上回るパターンは、ありませんでした。

さいごに

単体で高速接続できるように見えても、ご紹介したように、同時接続した場合にはパフォーマンスへの影響が出てきます。APの機能を有効化/無効化するような場合や、設置場所を変える場合もしかりです。

このように、我々では様々な環境を想定しながら計測やテストをおこない、ノウハウとして蓄積しながら、多種多様なお客様のWi-Fiなどに関するニーズへ応えられるよう努めています。

ご不明点や気になる点などありましたら、どんなに些細なことでも問題ありませんので、お問合せフォームよりご相談いただけましたら幸いです。