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QoS設計と実装事例【音声・映像通信を安定させる設定と検証手順】

NW(CCNA)
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企業ネットワークでは、Web会議、IP電話、監視カメラなどのリアルタイム通信が増加し、通信品質を安定させる QoS（Quality of Service）の重要性が高まっています。QoS を正しく設計しないと、音声の遅延・映像の乱れ・通信切断など、業務に直結するトラブルにつながります。

この記事では、QoS の基本概念から、音声・映像通信を安定させるための最適な設計ポイント、Cisco 機器を例とした実装設定、さらに QoS が正常に動作しているかを判断するための検証手順まで、実務でそのまま使える形で解説します。

目次

1. QoS が必要とされる理由

QoS は「帯域の不足」「遅延」「揺らぎ（ジッタ）」「パケットロス」によって通信品質が低下する環境を改善するために必要です。特に音声や映像はリアルタイム性が高いため、これらの影響を受けやすく、適切な QoS を設定しないと次の問題が発生します。

  • 音声会議で音が途切れる・遅れて聞こえる
  • 映像会議で画質が落ちる・カクつく
  • SIP 通話が切断される
  • 多数のトラフィックが同時に流れると VoIP が圧迫される

QoS を導入することで、これらの重要トラフィックをネットワーク上で優先制御でき、安定した通信を実現できます。

2. QoS 設計の基本方針

QoS は以下の 3 ステップで設計します。

  1. 分類（Classification） – トラフィックを識別
  2. マーキング（Marking） – DSCP や CoS を割り当てる
  3. キューイング / シェーピング（Queuing / Shaping） – 帯域制御を実施

特に重要なのは「正しく分類し、適切に優先制御する」ことです。誤った分類は QoS が正常に働かない原因になります。

3. 音声・映像通信で優先される QoS クラス

代表的な DSCP 値と用途は次の通りです。

通信種別DSCP理由・用途
音声（VoIP RTP）EF (46)もっとも遅延に敏感なため最優先
映像（ビデオ会議）AF41〜43音声ほどではないが高優先度が必要
SIP / H.323 制御CS3コール制御のため優先
業務アプリAF21〜23優先度中程度
その他のデータBE通常トラフィック

この分類は多くの企業ネットワークで標準的に利用されています。

4. QoS ポリシー設計のベストプラクティス

4-1. 音声は最低 30kbps x 回線数の帯域確保

G.711 では 80～100kbps 程度必要ですが、L2TPv3 や VPN over WAN などでは追加オーバーヘッドがかかるため、余裕をもって帯域を確保します。

4-2. 映像は 1～4Mbps の帯域を上限設定

Web 会議は帯域が読みにくいため、上限を定めて帯域圧迫を防ぎます。

4-3. TCP ではなく UDP を優先制御する

音声・映像はほぼ UDP のため、UDP を正しく識別することが重要です。

4-4. DSCP の書き換えはエッジ側（アクセススイッチ）で実施

ネットワークの端でマーキングし、コアはそのマーキングを尊重します。

4-5. WAN 回線ではシェーピングを利用する

通信事業者の帯域より少し低い値でシェーピングすると、パケットロスを減らせます。

5. Cisco 機器での QoS 設定例

5-1. 音声（EF）・映像（AF41）を分類してマーキング


class-map match-any VOICE
 match ip dscp ef

class-map match-any VIDEO
 match ip dscp af41

5-2. ポリシーで優先制御


policy-map QOS-POLICY
 class VOICE
  priority percent 20
 class VIDEO
  bandwidth percent 30
 class class-default
  fair-queue

5-3. インターフェースに適用


interface GigabitEthernet0/0
 service-policy output QOS-POLICY

この構成により、音声は最優先キューに入り、映像も安定した帯域が確保されます。

6. QoS が動作しているかの検証方法

6-1. DSCP が正しく付与されているか確認


show policy-map interface gig0/0

パケットが正しいクラスに分類されているか確認します。

6-2. キューにドロップが発生していないか


show interface gig0/0 | include drop

ドロップが多い場合は帯域が不足しています。

6-3. 実際のリアルタイム通信でテスト

  • オンライン会議を実施して遅延・画質を確認
  • ping で RTT を確認（100ms以下が目安）
  • 回線逼迫時に QoS が機能するかテスト

7. QoS 設計のよくある失敗と対策

7-1. DSCP を付けていない・書き換えている

→ 端末側かスイッチ側でマーキングを統一します。

7-2. 音声と映像を同じキューに入れてしまう

→ 特性が異なるため別クラスに分離します。

7-3. WAN 回線側の帯域設定が不正確

→ 実効帯域を測定し、少し低めでシェーピングします。

7-4. システム更新時に QoS が無効化されている

→ 構成チェックリストを作成し、変更時に再検証が必要です。

まとめ

QoS は「分類」「マーキング」「帯域制御」の 3 要素を正しく組み合わせることで効果を発揮します。特に音声・映像通信では、適切な DSCP による識別と、優先制御のためのキューイング設計が必要です。

今回紹介した Cisco 構成例や検証手順は、企業ネットワークにそのまま適用できる実務ベースの内容です。QoS を正しく設計・実装することで、業務中の Web 会議の品質が安定し、生産性向上につながります。

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