QoS（Quality of Service）による帯域制御と優先制御｜遅延と輻輳

ネットワークでは、すべてのトラフィックを同じ優先度で処理すると、 混雑時に重要な通信（音声・業務系トラフィックなど）まで影響を受けます。

そこで用いられるのがQoS（Quality of Service）です。 QoSはトラフィックに優先度を付け、帯域や遅延を制御することで、 通信品質を維持・向上させる技術です。

本記事では、QoSの基本概念、帯域制御・優先制御の仕組み、 具体的なアルゴリズムと実務での設計ポイントを整理します。

QoSとは

QoSは、ネットワーク上のトラフィックを分類し、 優先度や帯域を制御する仕組みです。

トラフィック分類 → 優先度付与 → キュー制御 → 送信

これにより、重要な通信を優先的に処理できます。

QoSの目的

• 遅延（レイテンシ）の削減
• ジッタの抑制
• パケットロスの制御
• 帯域の公平な分配

QoSの基本構成

1. 分類（Classification）

トラフィックを種類ごとに分類します。

• IPアドレス
• ポート番号
• プロトコル
• DSCP値

2. マーキング（Marking）

優先度をパケットに付与します。

DSCP / CoS

3. キューイング（Queuing）

優先度ごとにキューを分けて処理します。

4. スケジューリング（Scheduling）

どのキューから送信するかを制御します。

帯域制御（Bandwidth Control）

ポリシング（Policing）

設定した帯域を超えたトラフィックを制限または破棄します。

超過 → Drop or Mark

シェーピング（Shaping）

トラフィックを遅延させて帯域内に収めます。

バースト → 平滑化 → 送信

遅延は増えるが、ロスは減少します。

優先制御（Priority Control）

Strict Priority（SP）

高優先度トラフィックを常に先に処理します。

高優先 → 常に先行

低優先度トラフィックが飢餓状態になる可能性があります。

Weighted Fair Queuing（WFQ）

各トラフィックに重みを付けて公平に処理します。

帯域配分 = 重み比率

Class-Based Queuing（CBQ）

クラスごとに帯域を割り当てます。

Low Latency Queuing（LLQ）

リアルタイム通信用に優先キューを追加します。

DSCPとCoS

DSCP（L3）

• IPヘッダで優先度指定

CoS（L2）

• VLANタグで優先度指定

ネットワーク全体で統一することが重要です。

QoSの効果

• 音声・動画の品質向上
• 遅延の安定化
• 重要トラフィックの保護

実務での設計例

トラフィック	優先度
VoIP	最高
業務アプリ	高
Web閲覧	中
バックアップ	低

導入時の注意点

• 過剰な優先設定を避ける
• 全体設計（エンドツーエンド）
• 帯域の適切な割り当て
• 測定とチューニング

よくある誤解

QoSで速度が上がる

→ 総帯域は増えない。

優先度を上げれば良い

→ バランスが重要。

設定すれば終わり

→ 継続的な調整が必要。

まとめ

QoSは、トラフィックを制御することで、 ネットワークの品質を維持・向上させる技術です。

帯域制御（ポリシング・シェーピング）と、 優先制御（キューイング・スケジューリング）を組み合わせることで、 遅延や輻輳を効果的に制御できます。

特にリアルタイム通信ではQoSが重要な役割を果たします。

適切な設計と運用により、 限られた帯域を最大限に活用することが可能になります。