Wi‑Fi 5 (802.11ac) 完全ガイド：5GHzの特長・Wave 1/2・MU‑MIMO・ビームフォーミングと実測速度・導入のコツ
エバープレイ編集部Wi‑Fi 5とは：概要
Wi‑Fi 5（ワイファイ・ファイブ）は、Wi‑Fi Alliance が付けたマーケティング名称で、IEEE 規格でいうところの「802.11ac」に相当します。802.11ac は IEEE により 2013 年に策定され、主に 5 GHz 帯を利用して従来規格（特に 802.11n）より大幅に高い物理層レートと効率を実現しました。家庭用ルーターや企業向けアクセスポイント、スマートフォンやノート PC など多くの端末で広く採用されている世代です。
技術的な特徴（主な改善点）
- 周波数帯域：
主に 5 GHz 帯を利用。2.4 GHz 帯に比べて混雑が少なく、広帯域チャネル（80 MHz、160 MHz）を確保しやすいが、障害物に弱く到達距離は短め。
- チャネル幅の拡張：
802.11n の最大 40 MHz に対し、802.11ac では標準で 80 MHz、拡張で 160 MHz（あるいは 80+80 MHz）のチャネル束縛をサポートし、同一空間でより多くのデータを伝送可能にしました。
- 高次変調（256‑QAM）：
802.11ac で 256‑QAM を導入。信号対雑音比が十分であれば、1 シンボル当たりの情報量を増やし、PHY レートを向上させます（ただし距離や障害物で効果は落ちます）。
- MIMO と MU‑MIMO：
複数の空間ストリーム（Spatial Streams）を使うことでスループットを向上。802.11ac は Wave 1 と Wave 2 に分かれ、Wave 1 は一般に最大 3 ストリーム程度、Wave 2 では 4 ストリームや 160 MHz、さらに ダウンリンク の MU‑MIMO（複数クライアントへ同時送信）をサポートします。
- ビームフォーミング：
送信側がクライアント方向へ指向性を持たせる「明示的ビームフォーミング（explicit beamforming）」が標準化され、電力を効率的に届けて実効スループットを改善します。
- 最大理論スループット：
規格上の理論最大値は、空間ストリーム数やチャネル幅の組合せによるが、Wi‑Fi 5（802.11ac）では最大で約 6.93 Gbps（複数ストリーム／160 MHz 等の理想条件下）とよく表現されます。ただしこれは PHY 層の理論値であり、実運用で出ることはほとんどありません。
Wave 1 と Wave 2 の違い
- Wave 1：
初期の 802.11ac 実装。80 MHz チャネル、256‑QAM、最大で複数ストリーム（一般市販機では 2〜3 ストリームが一般的）。
- Wave 2：
後続の拡張で、160 MHz（または 80+80）、4 ストリーム対応、そしてダウンリンク MU‑MIMO をサポート。複数クライアントを同時に効率良く扱えるため、高密度環境で有利になります。
理論値と実測値のギャップ（現実的な速度）
規格の「理論最大値」は理想条件（短距離、干渉ゼロ、強い電界、対応クライアント）でのPHYレベル値です。実際のスループットは以下の要因で大きく下がります：
- 無線のオーバーヘッド（MAC ヘッダ、制御フレーム、再送など）
- 物理的障害（壁や床）、同時利用するクライアント数
- クライアント側の無線仕様（端末が対応している空間ストリーム数やチャネル幅）
- 近隣無線機器による干渉や DFS によるチャネル制限
- インターネット回線そのものの上限（ISP の帯域）やルーターの CPU 性能
実運用では、良好な環境で 500 Mbps〜1 Gbps 程度、一般的な家庭環境では数百 Mbps〜数十 Mbps と幅があります。ギガビット級のインターネット回線を活かすには、クライアントとルーターの両方が十分な機能を持ち、チャネル幅や配置の最適化が必要です。
セキュリティと互換性
- セキュリティ：
Wi‑Fi 5 が策定された時期は WPA2（AES‑CCMP）が事実上の標準でした。WPA3 はその後に出てきたため、Wi‑Fi 5 機器の多くは WPA2 を用いることになります（多くはファームウェアで WPA3 をサポートする機種もあります）。
- 互換性：
802.11ac（Wi‑Fi 5）自体は 5 GHz 帯を利用するため、2.4 GHz のみ対応する古い端末とは直接通信できません。ほとんどの家庭用ルーターはデュアルバンド（2.4 GHz と 5 GHz）を同時に提供しているため、後方互換性は確保されます。802.11a/n の機器とも 5 GHz 上で互換性がありますが、速度面では該当端末の仕様に従います。
導入・運用時の注意点と設定のコツ
- チャネル幅の選択：
80 MHz は高速だが電波資源を消費し、近隣との干渉リスクや DFS 制約で利用できないことがある。住宅密集地では 40〜80 MHz を検討し、安定性を重視するなら 40 MHz 以下も選択肢。
- 160 MHz の利用：
理論値は高いが、利用可能な連続帯域と DFS に左右される。現実的には 160 MHz を常時利用できる環境は限られる。
- DFS（Dynamic Frequency Selection）：
一部の 5 GHz チャネルはレーダーと共有され、DFS のために自動でチャネルを避ける・変更することがある。AP の選択やチャネル計画で影響を受ける。
- ファームウェア更新：
互換性やセキュリティ、性能改善が含まれるため、メーカーのアップデートを適用する。
- 設置場所：
遮蔽物を避けて中央付近かつ高い位置に設置。電波的な視界を確保することで実効速度が改善する。
- QoS／Airtime Fairness の活用：
動画会議やストリーミングが多い環境では QoS を設定すると良い。Airtime Fairness は低速デバイスが高速デバイスの時間を奪うのを防ぐ。
Wi‑Fi 5 を選ぶべきか、Wi‑Fi 6 へ移行すべきか
Wi‑Fi 5 は依然として多くのシーンで有効で、以下のようなケースでは十分な選択肢です：
- 端末の多くが Wi‑Fi 5 までの対応である（古いスマホやノート）
- 家の面積が中程度で、5 GHz の到達距離でも問題がない
- 予算を抑えたいが高速無線が必要な場合（特に Wave 2 対応機）
一方で、以下の条件に当てはまる場合は Wi‑Fi 6（802.11ax）への移行を検討すると良いです：
- 多数（高密度）の端末が同時接続される環境（IoT、スマート家電、複数の同時ストリーミング）
- より省電力・効率性（Target Wake Time）や上り下り双方での MU‑MIMO／OFDMA を重視する場合
- 将来的に 6 GHz（Wi‑Fi 6E）を活用したい場合
まとめ
Wi‑Fi 5（802.11ac）は、5 GHz の広帯域チャネル、256‑QAM、ビームフォーミング、MU‑MIMO（Wave 2）などを導入して、従来世代に比べて実効速度と効率を大きく改善した世代です。理論値は非常に高いものの、実際の速度は環境や端末の能力、チャネル計画、ISP 回線の上限に左右されます。家庭用途や中小規模オフィスでは今なお有力な選択肢であり、導入時はチャネル幅、設置、ファームウェア、セキュリティ（WPA2/WPA3）の設定に注意してください。高密度環境や今後の拡張性を重視するなら Wi‑Fi 6 の検討が推奨されます。
参考文献
- Wi‑Fi Alliance – Wi‑Fi 5 (802.11ac)（英語）
- IEEE 802.11ac‑2013 Standard（IEEE 標準ページ、英語）
- Wikipedia – IEEE 802.11ac（英語、技術概要）
- Cisco – 802.11ac 技術概要（英語、日本語ページあり）
- FCC – Unlicensed Use of Wireless Devices (5 GHz 帯の規制や DFS に関する情報、英語)
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