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802.11nで 300Mbpsを実現するまでの道のりイチ押し日記のマーク

新しい無線LANルーター「WZR-HP-AG300H」の 大型二世帯住宅での実環境測定結果。150Mbpsオーバーも夢じゃない?!

こんにちは。ようやく 300Mbpsの環境が整った岩崎です。

先日 MacBook Airを購入し、あれこれワイヤレス化をしています。そこでネックになったのが 無線LANの遅さ。せっかく高速な NASを購入したものの実力を活かしきれず、ますます低速さが目につくようになりました。

利用していた無線LANルーターは 11n 300Mbpsに対応していますが、実際の速度は 70Mbpsにも及ばない低速さ。いったい何が悪いのか。数日にわたる試行錯誤の結果、ようやく改善するコトができました。どうやら 11nなら 300Mbpsというほど簡単なモノではないようです。

MacBook Airで 11n 300Mbpsを達成するには、以下の条件を満たす必要があるようです。

Wi-Fi CERTIFIED nの認定ロゴ。

  • 300Mbos以上に対応している無線LAN親機
  • ベースバンドは 5GHz帯を利用
  • チャンネル 40MHzを利用
  • セキュリティは WPA2-AESを利用


複雑な 11nの仕様と MacOSの落とし穴

以下は IEEE 802.11nの各種オプションによる通信速度の違いを示したもの。
ひと口に 11nと言っても、利用するストリーム数やチャンネル数などで、随分と速度が異なるようです。

IEEE 802.11n 各種オプション利用時の通信速度
ストリーム数*1チャンネル数理論値
1ストリーム20MHz/ch72.2 Mbps
40MHz/ch150 Mbps
2ストリーム20MHz/ch144.4 Mbps
40MHz/ch300 Mbps
3ストリーム20MHz/ch216.7 Mbps
40MHz/ch450 Mbps

ベースは 72.2Mbpsですが、2つのストリームと 2倍のチャネル数を利用するコトで、300Mbpsという速度を実現するのだとか。
これらの設定は 通信する機器同士でも対応する必要があるので、“親機を導入すれば環境が整う!”というほど単純な話ではないようです。

上位の 450Mbpsを狙えばさらに快適そうですが、残念ながら MacBook Airの送受信アンテナは 2本のみ。つまり、2ストリームの 300Mbpsまでしか対応できないワケです。

*1
1ストリームというのは、送信側と受信側それぞれに 1つのアンテナが存在するコトを意味するそうです。つまり、2ストリームを実現するには、それぞれに 2つずつのアンテナが存在しないと実現できません。


上記のオプションに加え、さらに 2つの周波数帯(ベースバンド)も存在しています。

  • 2.4GHz帯(11n/a) ... 一般的に普及しているため対応機器が多い
  • 5GHz帯(11n/g) ... 電波干渉を受けにくく安定している

パッケージに“11n 300Mbps対応!”と記載があっても、対応している周波数帯で 2つに分けられます。

なんと MacOSが 11nで 300Mbpsが実現できるのは 5GHz帯のみだそうで、一般的に普及している 2.4GHz帯では 150Mbps止まりになってしまうのだとか。いやはや難解すぎる 11nの仕様と、MacOSならではの落とし穴。


新しい無線LANルーターを購入

奥にあるのが購入した「WZR-HP-AG300H」。これまで利用していた「HR-G301N」よりも ひと回りほど大きいです。

上記の流れを理解した上で 設定を確認したところ、チャンネル数が 20MHzとなっていました。これまで、ずっと 144.4Mbpsで通信していたようです。

しかし、干渉がヒドすぎる 2.4GHz帯の為、速度が倍になるコトはありませんでした。確かに改善はみられましたが、数値で見ると 2割増し程度。

システムレポートで状況を確認したところ、転送レートは 130Mbps。300Mbpsで通信していないどころか、半分にも達していませんでした。

原因は、周波数帯と 暗号設定。
利用している親機は WHR-G301Nという 11n 300Mbps対応モデルでしたが、やはり 2.4GHz帯のみでした。ココまで来たら後には引けないと、新しい無線LANルーター WZR-HP-AG300Hを導入。

5GHz帯の導入と WPA2-AESの利用*2 で、ようやく 300Mbpsの環境を実現。セキュリティは WPA/WPA2 mixedmodeがデフォルトとなっている為、子機の Macbook側で WPA2-AESを指定してあげれば、親機の変更は必要なさそうです。

*2
セキュリティに問題がある為か、802.11nでは WEPや WPA(TKIP)が非推奨となっており、最高転送速度を 54Mbpsに制限しているそうです。Appleのサポートページにも、11nの規格で定められているとの記載がありました。


転送レート 270Mbpsどまりの謎

ナゼか 270止まりの転送レート。少し負荷をかけてあげないと、300に切り替わらないようです。

実際に 300Mbpsで通信を行っているかどうかは、メニューバーの Wi-Fiアイコンを optionキーを押しながらクリックするか、システムレポートから確認できます。*3

新しいルータ−も導入し バッチリ 300Mbpsが実現できていると思いきや、実際は 270どまりという現実。
どうやら、少し負荷がかからないと 300Mbpsにならないようです。270や 300といった転送レートはベストエフォートのようで、しばらく YouTubeを観ていたら 300に達しました。

*3
画面左上にある メニューバーのりんご → このMacについて → 詳しい情報 → システムレポート → ネットワーク → Wi-Fiと進み、現在のネットワークの情報から 実際の「転送レート」を確認できます。


NASの速度は 平均 1.7倍に改善

古い無線LANルーターからのアクセス速度の改善結果。Sequential Write 256Kは 2.2倍以上も改善しました!

無事に 300Mbpsに達するコトができ、NASの速度も改善。
Xbenchにてベンチマークを取得していましたが、全体平均で 1.7倍の改善。2倍以上 改善している項目もあります。

読み込み速度に関しては、16.15MB/sまで達しています。130Mbps程度。
WZR-HP-AG300Hの製品情報を見ると、同室でも 151Mbps(18.9MB/s)が最大値のようなので、この辺りが限界値のようです。

下記は、各条件で NASに対して 3回以上測定し、その平均値をまとめました。

NASへのアクセス速度比較 ( 3回以上測定した平均値 )
Xbench ( Disk Test )旧親機20→40MHz2.4→5GHz暗号化変更改善率
SequentialWrite 4K1.48 MB/s1.65 MB/s1.60 MB/s1.98 MB/s134 %
Write 256K5.19 MB/s7.75 MB/s7.84 MB/s11.45 MB/s221 %
Read 4K1.57 MB/s1.53 MB/s1.91 MB/s2.24 MB/s143 %
Read 256K7.78 MB/s8.32 MB/s12.11 MB/s16.15 MB/s208 %
RandomWrite 4K1.41 MB/s1.67 MB/s1.56 MB/s1.82 MB/s130 %
Write 256K6.39 MB/s7.95 MB/s8.60 MB/s12.30 MB/s193 %
Read 4K1.43 MB/s1.69 MB/s1.71 MB/s2.16 MB/s151 %
Read 256K7.75 MB/s8.41 MB/s11.58 MB/s16.14 MB/s208 %

試しに 隣の部屋でも測定してみましたが、そこまで速度が落ちるコトはありませんでした。
ゲストハウスなので 住人の Wi-Fiが密集しているのですが、干渉しないあたりは 5GHzの強み。ざっと確認した限り 5GHzを導入している人は居ないようで、使用チャンネルは空きまくりのようです。


…というコトで、意外にも一筋縄ではいかなかった 11nの設定。

300Mbpsに達するまでに数日もかかってしまい、無線LANルーターまで購入するハメになりましたが、NASの速度も改善できたし結果オーライ。ついでに 802.11nにも詳しくなれたところで、今日はこの辺で失礼致します。^-^/~

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コメント

サターン (2012/03/06 10:07)

なかなか奥が深いですね。
それにちと難しいですね。

岩崎 仁 (2012/03/06 11:45)

ちと難しいですよねー。(>_<)
岩崎も 1ヶ月間、ずーっと試行錯誤を続けていました。

本当はもっと色んな検証データがあったのですが、あまりにもややこしくなってしまったので 仕様の話だけに止めておきました。。。
同じように、実は 300Mbpsで通信してなかった!という人も多いと思うので、少しでもお役に立てれば幸いです。

たーぼさとう (2012/03/06 13:50)

うおおとうとう300Mbps!おめでとうございます…ですが
長い道のりでしたね!

岩崎 仁 (2012/03/07 00:31)

>たーぼさとうさん
ありがとぉぉぉございます!
随分と、会社から帰ってきたら無線LAN...という生活が続いていましたが、おかげさまで一段落しました。
正直、途中で挫折しかけたのですが、たーぼさとうさんにコメントいただけたので、まとめる励みになりました^^

まこと (2012/11/09 07:31)

MBPとHDL2-Aユーザーです

11nに違いがあることを知らずに
あやうく2.4GHzにしか対応してない無線LANルーターを買ってしまうところでした
助かりました!

岩崎 仁 (2012/11/10 19:52)

>まことさん
コメントありがとうございます。

2.4GHz帯は混線し始めると残念なくらいに安定しないので、5GHz帯との差は ずいぶん違いますよー。
最近はそんなに価格も変わらないので、ルーターを購入する前で本当に良かったです!

匿名 (2013/06/20 02:39)

>5GHz帯の導入と WPA2-AESの利用*2 で、ようやく 300Mbpsの環境を実現。セキュリティは WPA/WPA2 mixedmodeがデフォルトとなっている為、親機の管理画面で変更する必要があります。

設定を変更する必要はありません。
WPA/WPA2 mixedmodeはWPAでもWPA2でも接続出来るモード。
ルーターがWPA/WPA2 mixedmodeのままでも、MacBookがWPA2(AES)で接続すれば300Mbpsになります。

もちろん、設定を変更するのは構わないし、WPA2のクライアントしか無いならそれで良いけれど、「設定を変更する必要があります」と言い切られると、そんなことはありませんと答えるしかありません。

>実際に 300Mbpsで通信を行っているかどうかは、システムレポートから確認できます。*3

option押しながら右上のWi-Fiのアイコンをクリックすればすぐ見られます。

岩崎 仁 (2013/06/20 23:34)

>匿名さん
コメントありがとうございます!
確かに…。改めて読み返してみると、WPA/WPA2 mixedmodeのくだりはおかしいですね。誤解を生んでしまうので、後ほど修正させて頂きます。

optionキーも参考になりました!
いつの間にこんな機能が、、optionキーの組み合せ技、意外と隠れてますね。こちらも合わせて記事の方へ反映させて頂きます。

こういった指摘や意見を頂けるのは、まさにネット上の醍醐味ですね。ご指摘ありがとうございましたmm

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