「IEEE 802.11a/n」と「IEEE 802.11g/n」の通信速度比較

無線LANにもいろんな通信規格があります。
その中でも、最も普及している「IEEE 802.11g/n」と、
その対抗馬である「IEEE 802.11a/n」の通信速度を比較してみることにしました。

理由は、あまりにも「IEEE 802.11g/n」が使われすぎていて、問題だらけだからです。
ちょっとでも「IEEE 802.11a/n」が認知されるように、2.4GHz帯から5GHz帯への移行が進むように。
単純に価格だけで比べると、「IEEE 802.11g/n」対応機種ばかり増えちゃうので。

通信規格の違い

まず初めに、通信規格の違いをおさらいしておきます。
ここではあまり細かいことは書きません。
比較するうえで重要なことのみまとめます。

「IEEE 802.11g/n」と「IEEE 802.11a/n」のカタログスペックは、非常に似通っています。
製品によっては、理論上の通信速度は同じだったりします。
でも決定的に違うことがあり、それが使用している周波数帯と、それぞれの規格で利用可能な帯域幅です。

通信速度実測値の比較

ここでは、通信状態が良好な条件で比較をしています。
とはいえ、電波暗室なわけがなく、一般の住宅なので、日常使われている電波は飛び交っています。
無線LANクライアントとアクセスポイントが同一空間内にあり、見通しのきく状態だということです。
アンテナの表示は全部立っています。

通信速度測定には「LAN Speed Test」を使用。
無線ルーターはWR8700N、無線LANクライアントは「Intel Centrino Advanced-N 6205」（ノートパソコン内蔵子機）。
無線ルーターに有線LANで接続したパソコンを通信先としてテストしています。
比較のため、通信元パソコンも有線LANで接続した状態でも測定しています。

結果です。

IEEE 802.11g	IEEE 802.11a
IEEE 802.11g/n	IEEE 802.11a/n
IEEE 802.11g/n デュアルチャネル	IEEE 802.11a/n デュアルチャネル
有線LAN

生データの羅列では見づらいので、これを整理します。
まずは有線LANを基準とし、それぞれの通信速度比をパーセントで併記します。
ちなみに、「DC」はデュアルチャネルの略です。

	DC	通信速度［Mb/s］	速度比［％］
IEEE 802.11g	-	22	5
IEEE 802.11a	-	23	5
IEEE 802.11g/n	×	64	14
IEEE 802.11a/n	×	75	16
IEEE 802.11g/n	○	97	21
IEEE 802.11a/n	○	114	25
有線LAN	-	457	100
※Readでの比較。

WR8700Nの通信速度理論値は300Mb/sですが、そこまで出るわけもなく、実測値はその半分弱程度でした。
これは有線LANでも同じで、1000Mb/sに対して457Mb/sなので、半分弱。
理論値は話半分でとらえておけばちょうどいいのかもしれません。

予想通り有線LANが圧倒的に速いので、ここで有線LANを一旦除外。
最も普及していると思われる「IEEE 802.11g/n」を基準としてグラフを作成し直します。

	DC	通信速度［Mb/s］	速度比［％］
IEEE 802.11g	-	22	34
IEEE 802.11a	-	23	36
IEEE 802.11g/n	×	64	100
IEEE 802.11a/n	×	75	117
IEEE 802.11g/n	○	97	151
IEEE 802.11a/n	○	114	178

理論値は同じでも、実測値は「IEEE 802.11a/n」のほうが若干速いです。
当然のことながら、多重化が進むほど通信速度も速くなっていきますが、
同じ多重化レベルで比較すると、「IEEE 802.11a/n」のほうが全体的に速いです。
これは、2.4GHz帯の「IEEE 802.11g/n」に対して、
5GHz帯を使用する「IEEE 802.11a/n」のほうが、外部からのノイズが少ないためでしょう。

しかも、多重化が進むにつれ、「IEEE 802.11g/n」と「IEEE 802.11a/n」の速度差は大きくなります。
幅広い周波数を使って複雑な処理をすればするほど、ノイズの影響が大きくなるという、
ある種当たり前のことかもしれませんが、ここでも確認されたわけです。

また、「IEEE 802.11n」対応で速度は約3倍になるのに比べ、
デュアルチャネルでの速度向上は約1.5倍しかありません。
帯域を倍使ったからといって、速度が倍になるわけではないのです。

ここで、シングルチャネル、つまり20MHzあたりの通信速度を求めてみます。
限られた帯域幅で、どれだけ効率良く通信できるかということです。

	DC	速度/チャネル［Mb/s］	速度比［％］
IEEE 802.11g	-	22	34
IEEE 802.11a	-	23	36
IEEE 802.11g/n	×	64	100
IEEE 802.11a/n	×	75	117
IEEE 802.11g/n	○	49	76
IEEE 802.11a/n	○	57	89

結論として言えるのは、シングルチャネルの「IEEE 802.11n」って優秀なんですよね。
帯域幅あたりのパフォーマンスは一番高い。

「IEEE 802.11g/n」のデュアルチャネルについて

実は、「IEEE 802.11g/n」では、デュアルチャネルに対応している無線LANクライアント（子機）でも、
帯域幅は20MHzに限定されていることが多いです。

デバイスマネージャーで確認しても、「バンド2.4用802.11nチャネル幅」の初期設定は、20MHzになっています。
「バンド2.4用802.11nチャネル幅」とは「IEEE 802.11g/n」の帯域幅のことで、
帯域幅が20MHzということは、つまりデュアルチャネルは無効なのです。

ただ、これはあくまでも初期設定の話で、
ユーザー側で設定を変更すれば、デュアルチャネル、つまり倍の40MHzの帯域を使うことも可能です。
しかし同時に、電波干渉の程度もひどくなります。

実は、「IEEE 802.11g/n」のデュアルチャネルでは、
電波干渉せずに複数台のアクセスポイントを共存させることはできないのです。
つまり、デュアルチャネルのアクセスポイントが2台あった時点で電波干渉が発生します。
「IEEE 802.11g/n」のデュアルチャネルは、他人を無視した設定なのです。

直前のグラフのように、「IEEE 802.11g/n」シングルチャネルの帯域幅あたりの通信速度は優れています。
通信速度向上のメリットより、周囲の使用者も含めた通信環境の不安定化を招くデメリットのほうが大きいため、
あえてデュアルチャネルを使用しない初期設定になっているんだと思います。

そもそも、「IEEE 802.11g/n」全体で約80MHzの帯域幅しかないのに対して、デュアルチャネルで40MHz。
実に半分もの帯域を占有してしまうわけですから。
結局は自動判定されて、20MHzに絞られてしまうかもしれません。
でも、そういうものですし、それでいいと思います。

対して、「IEEE 802.11a/n」のデュアルチャネルは、互いに干渉しません。
前述したように、もともとの帯域の広さが「IEEE 802.11g」とは全然違う（5倍弱ある）ため、
独立した周波数帯を各チャンネルに割り当てることができるからです。
規格ごとの周波数の割り当て方の違いは、下記ページにまとめてあります。

無線LANのチャンネル干渉

広い帯域を使いたいなら、「IEEE 802.11a/n/ac」を使えと。
電波が届かないなら、PLCを使えと。
「IEEE 802.11g/n」だけでは、できることに限りがあるのです。

ちなみに、「IEEE 802.11g/n」のデュアルチャネルを使っていて接続が不安定なら、デュアルチャネルを無効に、
「IEEE 802.11g/n」で接続が不安定なら、「IEEE 802.11g」固定で接続すると、通信が安定する可能性があります。
ノイズを無視できない現状があって、そこからノイズの影響を抑えるためには、
シンプルな通信方法のほうがいいということです。