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Wi-Fi(無線LAN)がオンラインゲームに向いていない理由

 最初の無線LAN規格「IEEE 802.11」から25年経ち、ノートパソコンやスマートフォンやタピーオーカが普及した2022年現在、Wi-Fi を「ウィーフィー」と読んでしまう人も、無料 Wi-Fi スポットを探し当てた人が「ウィーフィー コール」で称えられる光景もめっきり見かけなくなりました。

ぴちょんさん|bokete

 そしてNURO 光auひかりなど、一般家庭の通信品質は大きく向上し、「無線LAN でも e-Sports タイトルをプレイ可能!」と謳うハイスペックルーターが販売されました。

『Wi-Fi でオンラインゲームをしてはいけない』という話は、もう過去のことになってしまったのでしょうか?

こうちゃんさん|bokete

 2020年6月に策定されたWi-Fi規格「Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax)」、そして Wi-Fi 6 対応の新型ルーター商戦が盛り上がりを見せるゲーミングデバイス市場。

 イカスミカフェは、Wi-Fi 時代の流れを逆行するかのごとく『Wi-Fi(無線LAN)がオンラインゲーム※1に向いていない理由』を、小姑のように解説してみたいと思います。

※1 競技性の高いオンラインゲーム。

❶Wi-Fiってなーに?

「ジョン・オサリヴァン」が考えたよ

 オーストラリアの電気工学者「ジョン・オサリヴァン(John O’Sullivan)」が、ミニブラックホールの爆発で発生する電波を観測するため、ノイズの影響を受けにくいワイヤレスネットワークを作りました。

 この技術が無線LANのコアテクノロジーの開発に繋がり特許を取得、ジョン・オサリヴァンはWi-Fiの父と呼ばれています。

ありがとうお父さん。

 Wi-Fi の歴史は進化の歴史、規格がアップデートする度に通信速度が速くなり、セキュリティは強固になりました。

規格周波数帯最大通信速度
IEEE802.11b2.4GHz11Mbps
IEEE802.11g2.4GHz54Mbps
IEEE802.11a5GHz54Mbps
IEEE802.11n2.4GHz
5GHz
600Mbps
IEEE802.11ac5GHz6.9Gbps
IEEE802.11ad
(WiGig)
60GHz6.8Gbps
IEEE802.11ax2.4GHz
5GHz
9.6Gbps

「2.4GHz」と「5GHz」があるよ

 Wi-Fi の電波は「2.4GHz帯」と「5GHz帯」の二種類の周波数を使います。もうすぐ「6GHz帯」が登場して『Wi-Fi 6E』が策定されるのですが、この記事では割愛します。

2.4GHz

「IEEE 802.11/b/g/n/ax」で使える周波数です。障害物を回り込むのが得意で、比較的遠くに届く電波なのです。

 リビングにルーターが設置してあって、2階の寝室で猫の動画を観る場合は「2.4GHz」が向いています。

5GHz

「IEEE 802.11a/n/ac/ax」で使える周波数です。他の電波の干渉が少ないので安定していますが、直進性が強いイノシシみたいな電波なので障害物に弱いのです。

 リビングにルーターが設置してあって、電子レンジでみたらし団子を温めながら、Bluetooth イヤホンを使って猫の動画を観る場合は「5GHz」が向いてます。

「送信」と「受信」を同時にできないよz

 有線LANで使用する「LANケーブル」は、『送信用の線』と『受信用の線』が別々に入っているので、データの送受信を同時に行えます。

 ところが、無線LANで使用する「電波」は、『送信』と『受信』を同じ周波数で行うので、データの送受信を同時に行うことができません。

 オンラインゲームに例えると、『こちらの入力パケット』の送信中は、『相手の入力パケット』を受信できないことになり、「ラグ」や「同期ズレ」の原因になります。

 この時点で、『Wi-Fi はオンラインゲームに向いてなさそうじゃわいふぁい』と分かってしまい、ルーターのアンテナをへし折ろうとしている方がいるかもしれませんが、他にも『Wi-Fi がオンラインゲームに向いてない理由』はたくさんあります。

ポイント
  • 「5GHz」は電子レンジや Bluetooth の電波干渉を受けない。
  • 「送信」と「受信」を同時にできない。

❷「2.4GHz」がオンラインゲームに向いてない理由

「2.4GHz」は『3チャネル』しか使えない

 Wi-Fi は電波を使って通信しますが、電波には「干渉(かんしょう)」という通信を妨害する現象があります。

 具体的には、利用している Wi-Fi と「同じ周波数帯に別の電波が存在する」と、通信速度が低下したり、通信エラーが起きたりするのです。

「2.4GHz」が使用する周波数帯は「2.412GHz〜2.484GHz」で、これを13〜14チャネルに分割して利用します。(14チャネルは IEEE 802.11b だけ)

 各チャネルは「5MHz」間隔なので、「1チャネル=2.412GHz」、「2チャネル=2.417GHz」、「3チャネル=2.422GHz」…「14チャネル=2.484GHz」という具合に、「2.4GHz」のチャネルは「5MHz」ずつズレて…

( ˘ω˘ ) スヤァ… 

 OK、問題ありません、絶対に眠くなると思っていたので、今回はいっぱい画像を作りました。

 あと、「チャネル」っていい方が、カメラをキャメラっていう人みたいで、気になるかもしれませんが、通信の世界では「channel」を「チャネル」っていうので我慢してください。

「2.4GHz帯」のチャネル

(図1)

「2.4GHz帯」の各チャネルは、それぞれ「22MHzの帯域幅」を持っています(図1)。

 だから、13チャネルもあるのに、同時に使用できるチャネルは「3チャネル」しかありません。(IEEE 802.11b は 14ch があるので、4チャネル同時に使用できます)

同じ周波数帯に別の電波が存在すると?

(図2)

 もし、①ch と ⑥ch と ⑪ch を利用中に ⑨ch の電波が存在すると、⑥ch と ⑪ch の電波に干渉して、お互いに通信速度が低下したり通信エラーを引き起こしたりする現象が起きます(図2)。

「2.4GHz」さんは、なぜこんなに態度が大きいのでしょうか?もっとお行儀よくおっちんできないのでしょうか?

「2.4GHz」は『電子レンジ』に弱い

(図3)

「電子レンジを使うと通信エラーになる」という有名な話がありますが、これは「電子レンジが加熱に使うマイクロ波の周波数」が『2.450GHz』のために引き起こされる現象です。

 総務省の北陸総合通信局による「子供を見守るICT技術に関する調査検討会※2」において「電子レンジの中心周波数から 30MHz 以上離れた周波数帯では、速度低下の影響が見られなかった」という実験結果が報告されています。

 この実験結果が正しければ「1チャネル」と「2チャネル」以外※3は、電子レンジの影響を受けやすい」ことになります(図3)。

※2 周波数共用特性試験|法務省
※3 IEEE 802.11b なら「14チャネル」も影響を受けにくい。

ちょっと電子レンジを捨ててきます

 OK、ちょっと落ち着いてください。実は電子レンジを捨てたり、使わなかったりしてもあまり意味がないかもしれません。

 なぜなら、電子レンジが稼働中に発するマイクロ波は「50mくらいは普通に干渉する」ので、アナタが電子レンジを使わなくても、隣の部屋の人がシーフードピザを電子レンジで温めれば必ずその影響を受けま…いいえ違います、シーフードピザが悪いわけではありません。

 もっというと、コンビニの「業務用電子レンジ」のマイクロ波は隣のビルまで干渉するので、企業のネットワークを担当する人は、無線LANのアクセスポイントの設置場所を決めるときに、「近隣のコンビニの位置」を必ずチェックします。

「2.4GHz」は『近所のWi-Fi』に弱い

 同じ理屈で、アナタが使用している Wi-Fi のチャネルと、近隣で使用している Wi-Fi のチャネルの周波数が同じだったり、周波数が近いのチャネルだったりすると、速度低下や通信エラーの原因になります。

 そして、この種類の干渉は「電子レンジによる干渉」よりも厄介です。

 なぜなら、電子レンジが発する周波数は「2.450GHz」と決まっていますし、使用する時間帯も回数もある程度は決まっていますが、近隣の Wi-Fi 電波の周波数はバラバラですし、24時間入れ替わり立ち替わり誰かが Wi-Fi を利用しています。

 また、Wi-Fi(無線LAN)は、「自分が使用するチャネルで他の通信が行われていないこと」を確認してからデータを送信する『CSMA/CA』という仕組みを使います。

 この仕組みのため、近隣で通信中の信号を受信した場合は『自分の通信を開始しない※4』というルールに従い問答無用で通信エラーを引き起こします。

 そんなとき、インターネットを検索すると『そうそう、オンラインゲームには『5GHz』がいいよ!』と教えてくれます。

 はたして、本当にそうなのでしょうか?

※4 Wi-Fi 6 では「電波を発している端末」や「その相手のアクセスポイント」が『自分の通信による影響を受けない』と判断した場合は通信できるようになりますが、同じ周波数帯の電波干渉の問題は Wi-Fi 6 でも避けることはできません。

❸「5GHz」がオンラインゲームに向いてない理由

「5GHz」は『19チャネル』使える

 世の中が Wi-Fi 接続の端末で溢れかえったことで、私達が生活している空間は「2.4GHzの電波」で大渋滞が起こり、東名高速道路(上り)の海老名JCT〜横浜町田の夕方みたいになっています。

「2.4GHz帯」が同じ空間に3チャネルしか存在できない以上、マンションの同じフロアに4部屋以上あれば、どこかの部屋で「電波干渉」が起きているかもしれません。

 そこで「5GHz」の電波が登場し、この大渋滞による「干渉問題」を解決してくれたのです。

 では、図を見ながら解説していきましょう。ボードカモンヌ!

「5GHz帯」のチャネル

(図4)

「5GHz」のチャネルは、屋内専用の『W52』と『W53』、そして屋外でも使用できる『W56』の「3つのグループ」に別れています(図4)。

 そして、「5GHz」が使用する周波数帯は「5.180GHz〜5.700GHz」で、これを19チャネルに分割して利用し、各チャネルは『20MHzの帯域幅』を持っています。

 あれ?

「2.4GHz帯」が『22MHzの帯域幅』だったせいで、3チャネルしか使えなかったのに、2MHzしか減っていません。

 コーヒーに角砂糖を22個入れてた人が、「今日からダイエットするぞ!」と一念発起して、20個に減らしたようなものです。

 ところがどっこい「5GHz帯」のチャネルは、隣のチャネルまでの周波数も『20MHz』間隔なので、「36チャネル=5.180GHz」、「40チャネル=5.200GHz」、「44チャネル=5.220GHz」…「64チャネル=5.320GHz」という具合に、『20MHz』ずつズレていきます。

 ( ˘ω˘ ) スヤァ… 

 OK!ボードカモンヌ!

「2.4GHz帯」は、近い周波数のチャネルと干渉する

(図5)

「2.4GHz帯」の各チャネル自体は『5MHz』なのですが、存在するために「22MHz」も幅が必要なので、隣り合ったチャネルが「干渉」していました(図5)。

【5GHz帯】は、すぐ隣のチャネルにも干渉しない

[W52][W53]
(図6)
[W56]
(図7)

 これに対し「5GHz帯」は「チャネル自体」も「存在するために必要な幅」も『20MHzの帯域幅』なので、すぐ隣りのチャネルにも干渉することなくキレイに並んでいます。(図6、図7)

 つまり「同じ空間で19チャネルをすべて同時に使用できる」ので、近隣のWi-Fi が干渉することで起きる「速度低下」や「通信エラー」が激減するというわけなのです。

「5GHz」は『気象レーダー』に弱い

 こんなに優秀な「5GHz」なので、4K動画やハイレゾ音源のストリーミングでも、ストレスの無い再生を可能にしてくれました。

「5GHz」なら、オンラインゲームもストレス無くプレイできるのではないでしょうか?

「5GHz帯」を利用している色んな電波たち

(図8)

 実は「5Ghz帯」の電波を利用しているのは Wi-Fi だけではありません。

『気象レーダー(5.25〜5.3725GHz)』や『船舶・航空レーダー(5.35〜5.85GHz)』、そして『地球探査衛星』や『軍事レーダー』など、電子レンジなんてどうでもよくなるスケールの電波が「5GHz帯」を利用しているのです(図8)。

 このうち[W53]と[W56]の電波には、『レーダーが特定のチャネルを使用している場合はそのチャネルを回避すること』が義務付けられているので、ルーターが各種レーダーの通信を感知した場合、強制的に通信を中断して別のチャネルに切り替える【DFS(Dynamic Frequency Selection)】という機能が作動します。

 オンラインゲームのマルチプレイ中に【DFS】が作動すると、強制的に通信が切断されるだけでなく、「変更後のチャネルで通信しているレーダーの有無」を確認するために、「1分間通信ができなくなる」というおまけがついてきます。

「5GHz」は『窓際』に弱い

「気象レーダー」も「船舶・航空レーダー」も「軍事レーダー」も『電波』なので、ガラスを通過してしまいます。

 なので、レーダーの影響を受けやすい「窓際」にWi-Fi ルーターやアクセスポイントを設置すると、いたずらにDFSの作動確率が上がることになるため、企業のネットワークを担当する人にとっては御法度です。

 もし、アナタの会社の無線LANが、すべて窓際ギリギリに設置されていたら、誰かの会社への不満が爆発寸前かもしれません、思い当たる人がいたら、次の休憩時間にコーヒーをおごってあげましょう。

ちょっと軍事レーダーをへし折りに行ってきます

 OK、ちょっと落ち着いてください。レーダーはあちこちに設置されていますし、400km以上の範囲に届くものもあるそうです。

 例えば、大阪市内に住んでいるとしたら『関西国際空港』と『大阪空港(伊丹空港)』の両方の気象レーダーが普通に飛んでいますし、イージス艦が本気を出したら東京から大阪にレーダーが届くそうです。

 民間人がどうにもできないことをあれこれ考えるより、シーフードピザでも食べながら、窓からできるだけ離れた場所にルーターを移動させましょう。

❹「Wi-Fi 5」がオンラインゲームに向いてない理由

「Wi-Fi 5」は同時に1台しか通信できない

(HG8045Q:Wi-Fi 5)

「Wi-Fi 5」に採用されている通信方式(変調方式)を、【OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)】といいます。

 OFDM は「1つのチャネルを1つのデバイスで占有する方式」なので、なんと『同時に通信できるのは1台まで』なのです。

「えっ、でも、フレッツ光のホームゲートウェイの仕様書に『利用可能端末台数:最大32台』って書いてありますよ?アメ車で引きずり回しますよ?」って思うでしょ?

 実は、「利用可能端末台数」や「無線接続台数」として表記されている台数は、「同時に通信できる端末の数」を表しているのではなく『接続を許可する端末を登録できる数』なのです。

 なので、ルーターの仕様書に『無線接続端末最大32台』とか『同時接続台数64台』って書いてあっても、「Wi-Fi 5」の変調方式が『OFDM』である限り「同時に通信できるのは1台」なのです(図9)。

「えっ、でも、パソコンとゲーム機とスマホ2台、同時にインターネットできてるよ?ざまあないねフォー!ざまあないねフォー!」って思うでしょ?

OFDM

(図9)

『OFDM』は「1つのチャネルを1つのデバイスで占有して通信」しますが、通信を待っているデバイスを見つけると「凄い速さで通信対象を切り替える」のです。

 例えば、「Wi-Fi 5」のルーターで、息子ちゃんと娘ちゃんがそれぞれ「2台のスマホでYouTubeの動画を視聴」していて、お父さんが「パソコンでネットサーフィン」をしていて、お母さんが「Switchでオンラインゲーム」をしている場合でも、1台ずつ凄い速さで接続を切り替えて順番に通信しているだけなのです(図9)。

『OFDM』の場合、10台、20台と端末が増えれば、順番待ちの時間も増えるので「通信速度の低下」や「接続エラー」の原因になります。

 どんなに通信速度が出ていても、ルーターのスペック(処理速度)が低ければ YouTube の動画がカクカクしたり、Switchで通信エラーが起きたりするのはこのためです。

 そこで良心的なメーカーは仕様書に『最大接続数:32台(12台推奨)』とか書きます。

イラスト|kakapo

『OFDM』は大道芸の「皿回し」のようなものなので、ルーターのスペックを超える数のデバイスを同時に接続しないようにしましょう。

「Wi-Fi 5」の MU-MIMO はオプション

 無線LANルーターに詳しい人の中には「Wi-Fi 5 でも『MU-MIMO』があるじゃない」と考える人もいるかもしれません。

 MU-MIMO は「Multi User MIMO」の略で、MIMOは『マイモ』と読みます。

MU-MIMO

(図11)

『MU-MIMO』は「送信側」と「受信側」の双方で複数のアンテナを用意し、電波の通信経路を多重化する技術です。

※注意:GIFアニメを作るのに疲れたので静止画です。脳内で「→」をピコピコ動かしてください。

 通信経路を4つに増やす「4×4」の MU-MIMO では、データを4つに分けて送信する事で理論上は4倍の速度でデータを送信することが可能ですし、この技術を応用して「3×3」のノートパソコンと「1×1」のスマホへ同時にデータを送信することも可能です(図11)。

 ところが、「Wi-Fi 5」の『MU-MIMO』は「下りのみ対応」の上に、規格としては「オプション扱い」なので、Wi-Fi 5 対応機器だからといって『MU-MIMO』が使えるとは限りません。

 また、MU-MIMO で通信を行うには「送信側」と「受信側」の双方で『MU-MIMO』に対応している必要があるのですが、残念ながら、Nintendo Switch も PS4 も『MU-MIMO』に対応していません。

❺「Wi-Fi 6」はオンラインゲームに向いている?

「Wi-Fi 6」は同時に9台も通信できる

「Wi-Fi 6」の通信方式(変調方式)を【OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)】といいます。

OFDMA

 OFDMA は1つのチャネルを「リソースユニット」という単位で区切り、別々のデバイスで利用できるようにしました。

 この技術によって『最大9台の端末が同時に通信できる』ようになったのです。

(図10)

 この技術により、接続端末が少なければ「大幅にラグを解消した通信」をすることが出来るので、競技性の高いオンラインゲームもストレス無くプレイすることができるかもしれません。

『OFDMA』は、デバイス毎に「皿回し担当」がいるようなものなので、通信速度の低下や通信エラーが起こりにくいといえます。

イラスト|kakapo

 ところが、残念ながら Nintendo Switch や PS4 は OFDMA に対応していないのでこの恩恵を受けることはできません。

「Wi-Fi 6」の MU-MIMO(下り)は必須

「Wi-Fi 5」ではオプション扱いだった『MU-MIMO』ですが、「Wi-Fi 6」では「上り、下り対応」となり、下りに関しては「標準装備」となりました。(上りはオプション)

 これは「Wi-Fi 6」が『IoT(Internet of Things)』(モノがインターネットで通信をする)という未来のために策定された規格だからです。

 例えば、冷蔵庫がインターネットに接続していて「外出先からスマホで中が見れる」なら「卵を買い忘れること」も「食パンを買いすぎること」も無くなります。(店長はよくやります)

 あらゆる「モノ」がインターネットに同時接続する時代がすぐそこまで来ていますし、オンラインゲームを Wi-Fi 接続でストレス無く遊べる時代も近いうちに訪れるでしょう。

 でも、まだもう少し時間が必要みたいなので、現状は「有線LAN接続の方がオンラインゲームに向いている」といえるようです。

「あれ?おかしいな、よく見たらゲーム機にLANケーブルが繋がってないぞ?」

 なんてうっかりさんは、この機会に有線LANでの運用を検討してみて下さい。

 そして、無線LANルーターの購入を検討している方には「来るIoT時代」を見据えて「Wi-Fi 6 対応ルーター」を強くオススメします。

 それでは皆様、快適なゲームライフを♪

もっと詳しく知りたい方は

※Wi-Fi 6 の技術的な情報はこの本を参考にさせて頂きました。(中〜上級者向けの内容)

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