QoSとは？QoSの実現を可能にしている制御2つについて解説！

QoSとは？

QoSとはQuality of Serviceの略で、データを通す順番を調整することによってネットワーク上のサービスの質を上げる技術のことをいいます。
QoSを実行する際に利用されるのが、受け取ったデータを一時的に保存する領域「キュー」です。
キューにデータを保存することによって、優先順位に沿ってデータを取り出すことが可能になります。
また、順番だけではなくデータの量も制御します。

なお、QoSの制御はデータに含まれている情報を元にデータを分類する「クラス分け」、クラス分けしたデータに優先順を割り当てる「マーキング」、優先順位に応じてデータをキューに格納する「キューイング」、複数あるキューの中から送信するキューを決定する「スケジューリング」の順で行われます。

データの制御が必要な理由

インターネット回線は大勢の利用者が共有しています。
そのため、どこかで大きな容量のデータを送受信しているときには、その影響で通信速度が遅くなることもあるでしょう。
通常のデータであれば、ダウンロードやアップロードが遅くなるだけで済むので問題ありません。

時間がかかった場合であっても、ダウンロードやアップロードが完了した後の結果は瞬時に行えた場合と同じです。
しかし、IP電話やテレビ会議などのシーンではリアルタイムでデータの送受信ができないと快適に使えないため、コマ落ちなどの症状が出てしまいます。

そこで、IP電話やテレビ会議など、通信速度が遅くなると困るデータ通信を優先させるために帯域制御を行うのがQoSという管理技術です。
IP電話やテレビ会議などに使用する帯域をあらかじめ確保しておきます。
他のデータ通信では、確保済みの帯域は使用できないようにするため、大量のデータ通信が行われても、IP電話やテレビ会議の利用には影響しない仕組みです。
道路に例えると、路線バス用の専用レーンをイメージすると良いかもしれません。

QoSの特徴とは？

QoSは音声の品質を確保するのに必須の技術ですが、QoSの特徴とはどのようなものなのでしょうか。
ここではQoSの特徴について紹介していきます。

音声トラフィック

音声トラフィックとは、帯域幅は一定かつ必要な帯域幅が少なく、UDPでのトラフィック転送が行われ、リアルタイム性が重要となるトラフィックです。
音声トラフィックが発生するネットワークでは、QoSを実装する必要があります。

FTPトラフィック

FTPトラフィックとは、多くの帯域幅が必要でバースト性があり、TCPの再送制御があるトラフィックです。
FTPトラフィックは音声トラフィックとは異なり、リアルタイム性は求められません。
FTPトラフィックが発生するネットワークでは、QoSを実装する必要があります。

QoSの実現を可能にしている制御2つ

QoSという技術を実現可能にしている制御に「帯域制御」「優先制御」の2つがあります。
かつては優先制御のみでもQoSと呼ばれていましたが、現在は両方を有している場合のみQoSと呼ぶことが一般的となっています。
ここではQoSの実現を可能にしている制御2つを紹介していきます。

帯域制御

帯域制御とは、あるアプリケーションにおいて使用する帯域をコントロールすることを指します。
帯域制御は「帯域保証」と「帯域制限」の2種類に分けられ、帯域保証はアプリケーションが利用する帯域の下限値、帯域制限は上限値を設定します。
なお、帯域保証と帯域制限はやり取りがあったデータの量を元に設定されます。

帯域などのネットワーク資源を確保することはネットワーク上のサービスの質を保証する上で非常に重要であり、この保証通信サービスは「IntServ」と呼ばれます。
また、ネットワーク上の通信路の品質保証を行うプロトコルは「RSVPプロトコル」といいます。

優先制御

優先制御とは、それぞれのデータに優先順位を決め、優先度が高い順に処理していくことをいいます。
これを行うことにより、優先度の高いアプリケーションの品質を安定・向上させることができます。

優先制御でよく採用されているのは「DiffServ」であり、このモデルにおいては前述したように「クラス分け」、「マーキング」、「キューイング」、「スケジューリング」の順でデータを処理していきます。
そして、DiffServを利用する際には「DSCP」がデータの優先度を64段階で設定します。

ネットワーク上でやり取りされるデータ量は非常に膨大であるため、帯域制御と優先制御のどちらか一方のみでは不十分だといえます。
帯域制御と優先制御の両方が実施されるからこそ、ネットワーク上の高いサービス品質が保たれているといえるでしょう。

QoSで帯域制限を行う方法

QoSで帯域制限を行う際には、「シェーピング」と「ポリシング」という方法が用いられます。
ここでは、QoSで帯域制限を行う方法について紹介していきますので、参考にしてみてください。

シェーピング

トラフィックレートは山と谷のあるギザギザしたグラフで表されますが、シェーピングはあらかじめ設定した最大値のトラフィックレートを超えた分をバッファリングする方法です。
バッファリングしたデータについては、キューイングした上で遅れて転送されます。

ポリシング

ポリシングは、事前にトラフィックレートの最大値を設定しておき、それを超えた分のトラフィックを破棄する方法です。
ポリシングではデータのキューイングを行わないため、遅延は発生しません。

QoSについて理解を深めよう

Qosは音声の品質を確保するために必要な技術です。ぜひ本記事でご紹介したQoSの概要や特徴、QoSの実現を可能にしている制御などを参考に、QoSについて理解を深めてみてはいかがでしょうか。
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