IT用語集 2023/10/16

QoSとは？わかりやすく10分で解説

コラム

QoSとは？

QoS（Quality of Service：クオリティ・オブ・サービス）は、ネットワーク上を流れる通信（トラフィック）に優先度や扱い方のルールを与え、混雑時でも必要な通信品質をできるだけ維持するための仕組みです。通信が増えると回線や機器の処理能力には限界があるため、すべてを「平等に（ベストエフォートで）」扱うだけでは、音声や会議のような遅延に弱い通信から品質が崩れやすくなります。

QoSは、通信を分類し、優先順位を付け、帯域の使い方を整えることで、遅延（レイテンシ）・揺れ（ジッター）・損失（パケットロス）といった品質指標をコントロールしやすくします。ここでは、QoSの概要から主要な機能、設定の考え方、導入の注意点、そして将来動向までを整理して解説します。

QoSの概要と重要性

QoSが必要になる典型例は、ネットワークが混雑したときです。たとえば大容量ダウンロードが発生すると、帯域や装置のキュー（待ち行列）が埋まり、音声通話やビデオ会議に遅延・音切れが起きることがあります。QoSは、こうした状況で「止めてはいけない通信」「遅れて困る通信」を優先し、相対的に影響を受けにくくするために使われます。

重要なのは、QoSは魔法のように帯域を増やす技術ではなく、限られた資源（回線・機器処理・バッファ）をどう配分するかの設計である点です。つまり、混雑が起きても重要通信の体感品質を守りやすくする一方で、優先度の低い通信は遅くなる、あるいは制限されることがあります。業務要件（守りたい体験）と、許容できる制限（抑えてよい通信）を整理して初めて、QoSが効果を発揮します。

QoSの歴史と発展

インターネットはもともと、通信を原則として「ベストエフォート（最善努力）」で扱う設計です。これは柔軟で拡張性が高い一方、混雑時に品質を保証しません。そこで、リアルタイム通信の普及に合わせて、品質を扱う概念が整理されてきました。

代表的な考え方として、通信フローごとに資源を予約して品質を確保しようとするIntServ（Integrated Services）と、通信をクラス（種類）に分けて扱いを変えるDiffServ（Differentiated Services）があります。現実の企業ネットワークでは、すべての通信を厳密に保証するというより、音声・会議・業務アプリなどを優先クラスとして設計するDiffServ的な運用が広く採用されています（IPヘッダーのDSCPによる優先制御など）。

QoSの主な機能

QoSは「優先度を付ける」だけでなく、いくつかの要素が組み合わさって成立します。代表的には次の4つです。

分類（Classification）：通信を種類ごとに見分ける（アプリ、IP/ポート、VLAN、ユーザー、端末、プロトコルなど）。
マーキング（Marking）：通信に優先度情報を付与する（例：IPのDSCP、L2の802.1p/PCPなど）。
キューイング／スケジューリング（Queuing/Scheduling）：混雑時にどの順番で流すかを決める（例：優先キュー、WFQ/CBWFQなど）。
帯域制御（Policing/Shaping）：出し過ぎを抑える、出し方を滑らかにする（ポリシング／シェーピング）。

加えて、混雑が深刻化する前にパケット破棄を誘導する輻輳回避（Congestion Avoidance：RED/WREDなど）や、状況を把握するための監視（可視化）も実運用では重要です。QoSを設定しても、監視がないと「本当に守れているか」「どこが詰まっているか」を判断できません。

QoSとトラフィック制御の関連性

トラフィック制御は、ネットワーク資源を安定して使うための総称で、QoSはその中核に位置づきます。ネットワーク上では、通信の性質がそれぞれ異なります。

音声・会議：遅延やジッターに弱い（少しの遅れでも体感が悪化しやすい）。
業務アプリ：応答が遅いと業務影響が出るが、通信量は比較的軽い場合が多い。
バックアップや大容量転送：遅くてもよいが、帯域を使い切りやすい。

QoSは、こうした違いを前提に「優先すべき通信が、混雑の影響を受けにくい順番・配分で流れる状態」を作ります。言い換えると、QoSはネットワーク全体の“体感品質”を整えるための交通整理です。

QoSの技術解説

QoSを理解するうえでは、「どこで分類し、どこで優先し、どこで制限するのか」を整理すると分かりやすくなります。QoSはネットワーク機器だけの話ではなく、L2（スイッチ）やL3（ルータ）、無線（Wi-Fi）、WAN、さらにクラウドや回線サービス側の設計とも関係します。

QoSの技術要素

QoSの技術要素は、概ね次の流れで組み立てます。

トラフィックの分類：何を守るか（例：VoIP、会議、重要業務、その他）を定義する。
信頼境界（Trust Boundary）：どこでマーキングを信頼するかを決める（端末の自己申告を無条件に信じない等）。
混雑点（ボトルネック）の特定：実際に詰まる場所（WAN回線、拠点間VPN、無線、インターネット出口など）に施す。
キューと帯域の設計：優先キュー、保証帯域、上限、シェーピングの方式を決める。
監視と調整：遅延・損失・キュー長・クラス別帯域を見て、現実に合わせて調整する。

この中で特に重要なのは、QoSが効果を発揮するのは混雑が起きる地点である点です。どれだけ優先度を付けても、混雑がない区間では見た目の差は出ませんし、逆に混雑点に何も施さないと、優先制御は実質的に効きません。

優先度設定と帯域制御

優先度設定は、通信に「扱いの違い」を与えるための核です。代表的な手段として、IPヘッダーのDSCP（DiffServ Code Point）や、VLANタグのPCP（802.1p）などがあります。現場では、L2でPCPを使い、L3でDSCPを使う、といった形で複数レイヤを組み合わせることも珍しくありません。

帯域制御は、次の2つを押さえると整理しやすいです。

ポリシング（Policing）：上限を超えた通信を破棄・再マーキングするなどして「出し過ぎ」を抑える（即効性があるが品質を荒らしやすい）。
シェーピング（Shaping）：送出を平準化して「出し方」を整える（遅延は増えやすいが突発混雑を抑えやすい）。

たとえばWAN回線の出口は典型的な混雑点なので、回線速度に合わせてシェーピングをかけ、その上で音声・会議などに優先キューや保証帯域を割り当てる、といった設計がよく採用されます。

トラフィックシェーピングとフロー制御

トラフィックシェーピングは、帯域を使い切るような通信がある場合でも、通信の出力を“ならして”過度な輻輳を起こしにくくする手法です。大容量転送は瞬間的に帯域を占有しやすいため、シェーピングと相性が良いことがあります。

一方、「フロー制御」という言葉は文脈によって意味が変わるため注意が必要です。TCPには輻輳制御やウィンドウ制御があり、イーサネットにはフロー制御（PAUSE）があります。QoSとして語る場合は、一般にキューイング／スケジューリングと帯域制御の組み合わせで、結果としてフロー（通信）の流れを整える、と理解すると実務上は混乱しにくくなります。

ネットワーク監視によるQoS

QoSは「設定して終わり」ではありません。運用では、少なくとも次を継続的に確認します。

遅延・ジッター・損失：会議や音声の品質劣化と直結するため、指標として追いやすい。
クラス別の帯域使用量：想定以上に優先クラスが膨らんでいないか。
キューのドロップ／キュー長：混雑の兆候（どのクラスで詰まっているか）の把握に役立つ。
マーキングの整合：スイッチ、無線、VPN、WAN越えで値が落ちていないか（上書き・消失）。

監視の結果、「優先クラスが広すぎる」「重要通信の定義が曖昧」「混雑点が別にある」といった問題が見つかることがあります。QoSは設計と運用がセットで、現場の実測に合わせて調整していくのが現実的です。

QoSの設定と適用

QoS（Quality of Service）は、ネットワーク全体の体感品質を整えるための設計です。設定作業は“機器にコマンドを入れること”よりも前に、守るべき通信の定義と、混雑点の特定が重要になります。

QoS設定の基本手順

QoS設定は、次の順序で進めると失敗しにくくなります。

要件整理：守りたい通信（例：音声、会議、基幹業務）と、抑えてよい通信（例：バックアップ）を分ける。
分類条件の決定：アプリ、宛先、ポート、ユーザー、VLANなど、現実に識別できる条件で定義する。
マーキング方針：どこでDSCP/PCPを付け、どこで信頼するか（信頼境界）を決める。
混雑点への適用：WAN出口、VPN、無線、インターネット出口など、詰まりやすい区間にキュー設計を入れる。
検証と監視：会議品質やクラス別帯域を確認し、必要に応じて条件・帯域・優先の範囲を調整する。

「まず全部に優先度を付ける」のは逆効果になりがちです。優先クラスが増えすぎると、優先の意味が薄れ、結果として守りたい通信が守れません。

ルール設定の注意点

QoSルールの設計でつまずきやすいポイントは、次のとおりです。

優先の範囲が広すぎる：会議以外も会議扱いになると、優先キューが常時満杯になり品質が崩れる。
信頼境界が曖昧：端末が勝手に高優先で送ってくると、ネットワークが意図しない配分になる。
“どこで詰まっているか”を外す：混雑点以外で頑張っても、肝心の区間で制御できず効果が出ない。
上流・下流の整合不足：スイッチ→無線→VPN→WANでマーキングが維持されないと、優先が途切れる。

また、クラウドや回線サービス側でQoSの扱いが変わる場合もあります。エンドツーエンドで完全に保証するというより、自組織がコントロールできる区間で“崩れ方を穏やかにする”発想で設計すると、現実とのズレが小さくなります。

QoS適用の実例

QoSの効果が分かりやすいのは、リアルタイム性が高い通信です。

ビデオ会議：遅延・ジッター・損失が体感に直結するため、優先キューや保証帯域の対象になりやすい。
VoIP（音声通話）：パケットが小さく頻繁に流れるため、優先度を高くし、遅延を増やさない設計が重要。
業務アプリ：応答が遅れると業務影響が出るため、最低限の帯域確保や混雑時の保護が有効。
バックアップ／更新配布：上限を決めてポリシング／シェーピングし、他通信を圧迫しないようにする。

実務では「何を優先するか」だけでなく、「何を抑えるか」もセットで考えると設計が安定します。たとえば夜間にバックアップ帯域を緩めるなど、時間帯でポリシーを変える運用も現実的です。

設定変更とトラブルシューティング

QoSのトラブルシューティングでは、まず“品質悪化の種類”を切り分けます。音が途切れるのか、遅延が増えるのか、映像が荒れるのかで原因が変わります。

遅延・ジッター増加：キュー設計、優先キュー過負荷、シェーピング値の不整合、無線の輻輳など。
パケットロス：ポリシングの当たり方、キューのドロップ、回線品質、機器の過負荷など。
優先が効かない：マーキングの消失、信頼境界の誤り、分類条件のミスマッチなど。

原因を特定したら、分類条件・優先クラスの範囲・帯域配分・シェーピングの値を段階的に見直します。QoSは「少しずつ当てて、監視しながら整える」ほうが事故が少なく、結果も安定します。

QoSの効果とメリット

QoSを適切に導入すると、混雑時でも重要通信の体感を守りやすくなり、結果として業務継続性やユーザー満足に効いてきます。ここでは代表的なメリットを整理します。

帯域幅の効率的な利用

QoSは、帯域を“均等”に分けるのではなく、通信の性質に合わせて“合理的”に配分します。混雑時に重要通信へ優先的に通す道を作る一方で、大容量転送には上限や平準化をかけ、ネットワーク全体が破綻しにくい状態を作れます。

結果として、帯域が逼迫しやすい区間（WANやインターネット出口など）でも、重要通信のための余地を確保しやすくなります。

通信品質の向上

QoSの狙いは、速度（スループット）だけではありません。特に音声・会議では、遅延やジッター、損失を抑えることが体感に直結します。優先キューや保証帯域を適切に設計すると、混雑時の品質低下を抑えられます。

ただし、QoSは“品質を完全保証する仕組み”というより、品質が崩れる順番を制御し、重要通信の崩れ方を穏やかにするイメージで捉えると、期待値が合いやすくなります。

ネットワーク管理の効率化

QoSは、クラス別に見える化しやすい点でも管理に役立ちます。クラス別の帯域使用量やドロップ状況を見れば、どの通信が混雑の原因になっているか、どの区間がボトルネックかを判断しやすくなります。

これにより、場当たり的に回線増速を繰り返すのではなく、必要な箇所に必要な対策を当てるという意思決定がしやすくなります。

ネットワーク運用のストレス軽減

重要通信が混雑に巻き込まれると、利用者から「会議が切れる」「電話が聞こえない」といった問い合わせが増え、運用負荷が跳ね上がります。QoSを適切に設計すると、混雑の影響が表に出にくくなり、結果としてトラブル対応のストレスを抑えられます。

一方で、QoSは設計と監視が前提です。運用とセットで回すことで、メリットが継続的に得られます。

QoSの導入とコストについて

QoS導入を検討する際は、単に「機器や機能の有無」ではなく、要件定義と運用体制まで含めて考えることが重要です。QoSは、ネットワークの体感品質を支える設計ですが、設計を誤ると期待した効果が出ない、あるいは逆に通信が不安定になることもあります。

また、QoSは必ずしも高額な専用機器が必要とは限りません。既存のルータ／スイッチ／無線機器に基本機能が備わっている場合も多いため、まずは「どの区間で混雑しているか」「その機器で何ができるか」を確認すると、過剰投資を避けやすくなります。

導入時の要件定義

QoSの要件定義では、次の観点を先に固めます。

守るべき通信：音声、会議、基幹業務、特定拠点間通信など。
許容できる劣化：バックアップや更新配布は遅くてもよい、など。
混雑が起きる区間：インターネット出口、拠点間VPN、無線、回線の上り方向など。
必要な指標：遅延・ジッター・損失・帯域のどれを重視するか。

この整理が不十分だと、「優先したい通信が特定できない」「優先が広がりすぎる」「混雑点が別で効果が出ない」といった問題につながりやすくなります。

専門知識が必要な理由

QoSは、分類・マーキング・キュー設計・帯域制御・監視が連動するため、どれか一つだけを設定しても狙いどおりに動かないことがあります。さらに、ベンダーや機器によって用語や挙動が異なる場合もあり、設定の読み替えが必要になることもあります。

そのため、導入時はネットワーク設計の経験者が要件を整理し、段階的に適用・検証するのが安全です。大規模環境や拠点数が多い環境ほど、初期設計の質が運用負荷を左右します。

機器・ソフトウェアのコスト

QoSのコストは、機器購入だけで決まるものではありません。運用面では、監視基盤（可視化）、設定の標準化、ポリシー変更の手順化などが効いてきます。

一方で、ネットワーク機器の性能（キュー数、処理能力、暗号化性能など）が不足している場合は、機器更改が必要になることもあります。特にVPN暗号化とQoSを同時に扱う場合、ボトルネックが“回線”ではなく“装置性能”に移るケースがあるため注意が必要です。

ROI（Return On Investment）の考え方

QoSのROIは、売上のように直接見えにくい反面、現場では次のような形で効きます。

会議や音声の品質低下による業務停滞の抑制
問い合わせや障害対応の削減（運用負荷の低減）
回線増速や機器更改の判断精度向上（必要な投資に絞りやすい）

「まず増速」ではなく、「どの通信を守るために、どこへどの対策を当てるか」を整理できること自体が、コストの最適化につながります。

QoSの将来性と動向

通信の多様化が進むほど、QoSの重要性は増していきます。特にクラウド利用、SaaS、リモート会議、ゼロトラストの普及により、通信経路が複雑になり、どこで品質が崩れているかを把握しづらくなっています。だからこそ、可視化とセットでQoSを設計する流れが強まっています。

QoSの進化予測

QoSは今後、より「運用に溶け込む」方向で進化していくと考えられます。通信がどのアプリに属するのかを識別し、状況に応じてポリシーを調整する、といった運用は手作業では限界があるため、可視化と自動化が鍵になります。

ただし、自動化が進んでも、守るべき通信を定義するのは組織側です。要件が曖昧なまま自動化すると、意図しない優先が発生するリスクがあるため、基準づくりは引き続き重要です。

QoS技術動向

より精緻な分類（アプリ識別）や、クラス別の統計・監視の高度化が進んでいます。たとえば、DPI（Deep Packet Inspection）やアプリケーション識別機能を使って、従来のIP/ポートだけでは分類しにくい通信を扱いやすくする機器もあります。

ただし暗号化通信が一般化しているため、「中身を見る」方式には限界もあります。現実には、端末・ID・接続先情報・通信特性などを組み合わせ、分類精度を上げる方向で設計することが増えています。

IoTや5GとQoS

IoTの普及で、通信量が小さいが台数が多い通信、常時送信する通信などが増え、ネットワークの混雑パターンが変わっています。重要な制御通信と、そうでないテレメトリを分けて扱う必要性は高まっています。

また、5Gでは用途に応じた品質設計（優先度や遅延要件など）を扱う枠組みが整備されており、ネットワーク側でQoSを意識した設計が前提になりつつあります。企業側としては、LAN/WANのQoSと、モバイル側の特性（上り下りの混雑、無線品質の揺れ）を踏まえ、守るべき通信の設計を一段丁寧にすることが重要になります。