最近，安さにつられて企業向けのIP電話サービス＊1の利用を始めた「いろは設計事務所＊2」。しかし，それが原因でネットワーク・システムを担当する品質良太郎くんは頭をかかえることになった。ときどき通話が途切れたり，相手からの音声が届かないというトラブルに見舞われているのだ。

　いろは設計事務所のネットワークは，社内LANからルーターを介し，ADSL＊3を経由してインターネットに接続する構成（図1）。インターネットは，IP電話や電子メール，Webアクセスのほか，取引先と数Mバイトものサイズの設計図面をやりとりするのにも利用している。

図1●IP電話はほかのトラフィックの影響で音質が悪くなる
図1●IP電話はほかのトラフィックの影響で音質が悪くなる
インターネットでは，さまざまなアプリケーションの通信が一つのIPネットワークに共存する。このため品質に敏感なアプリケーションの使い勝手に影響が及ぶことがある。

大量のファイル転送が原因？

　調べたところ，どうやら設計図面を取引先に送っている最中にIP電話の音声が伝わりにくくなっているらしい。「安いから仕方がないのかなあ。でもそうだとしたら使えないってことかなあ」と考える良太郎くんだった。

　でも，本当に仕方がないのだろうか？ 良太郎くんに代わってちょっと考えてみよう。

まずルーターの働きを押さえよう

　それにはまず，いろは設計事務所のネットワークで何が起こっているのか，正しく理解する必要があるだろう。IP電話の通話も，設計図面をやりとりするファイル転送も，100Mイーサネットで構築した社内LANからルーターに入り，下り8メガ/上り1メガのADSL回線を通ってインターネットにつながっている。IP電話の通信がファイル転送からの影響を受けているということは，両者のトラフィックが集中するルーターの処理にトラブル原因を解き明かす鍵がありそうだ。

　そこで，さらにルーターの内部処理に焦点を当てて見ていこう。

　ルーターがパケットを受け取ってから送り出すまでは，三つの処理で成り立っている。（1）入力インタフェースがパケットを受け取り，（2）フォワーディング・エンジンと呼ばれるプロセッサが出力インタフェースを見つけてそこまでパケットを届け，（3）出力インタフェースがパケットを送信する。

　入力インタフェースに取り込まれてから出力インタフェースに届くまで，IPパケットは待たされることがほとんどない。入力インタフェースやフォワーディング・エンジンは，流れてくるIPパケットの量に比べて能力に余裕があるからである。

　しかし，出力インタフェースに届くと状況は一変する。複数のインタフェースから出力インタフェースの速度以上のIPパケットが押し寄せてくるので，パケットを送り出すのが追いつかなくなるのである。

IP電話の通信を脅かす三つの問題

　特に出力インタフェース，つまり接続する回線の速度が遅いときに，問題は深刻になる（図2）。

図2●ルーターの出口で音質が悪くなる
図2●ルーターの出口で音質が悪くなる
IPネットワークで品質劣化が起こるのは，おもにルーターの回線出口。特に，上りは1Mビット/秒程度の低速回線のため，トラフィックが集中すると問題になる。
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　例えば，8メガADSLといっても，上りの速度は1Mビット/秒程度。ADSLにつながるポートに100Mビット/秒のイーサネットから絶え間なくパケットが届くと，あっという間に処理を待つパケットであふれ返ってしまう。

　ルーターは基本的に“早い者勝ち”でパケットを処理する。1Mビット/秒の回線につながる出力インタフェースに，1500バイトのパケット＊4がすでに10個届いていたら，その後に届いたパケットは送り出されるまで120ミリ秒も待つことになる＊5。これは，遅れが致命的になるIP電話などの通信にとって，とても無視できる値ではない。

　このように，後から届いたパケットは，送り出されるまでの時間が遅れる「遅延」が発生する。事態が悪化すると，あふれたパケットが捨てられる「廃棄」が起こる。さらに，それぞれのアプリケーションに必要となる帯域＊6を確保できない「帯域減少」になる。

　いろは設計事務所で，大容量の設計図面ファイルを送っていたときにIP電話の通話が不安定になったのは，こうした事態がルーターで発生していたからだと考えられるのである。