槻ノ木隆の「BBっとWORDS」

バックナンバー

■	その116「DLNAの仕組み」 [2007/03/26]
■	その115「ドメインとActive Directory」 [2007/03/19]
■	その114「ワークグループができること」 [2007/03/12]
■	その113「WPSの仕組み」 [2007/03/05]
■	その112「Gopherの生い立ちと現在」 [2007/02/26]
■	その111「Wikiの使われ方」 [2007/02/19]
■	その110「文字コードとは」 [2007/02/05]
■	その109「IISの生い立ち」 [2007/01/29]
■	その108「NASの登場と一般への普及」 [2007/01/22]
■	その107「HomePNAのいろいろ」 [2007/01/15]
■	その106「Ogg Vorbisの成り立ち」 [2006/12/25]
■	その105「MIDIの原理とSMFの構造」 [2006/12/18]
■	その104「AIFFの構造」 [2006/12/11]
■	その103「WAVの構造と現状」 [2006/12/04]
■	その102「WMAの歴史」 [2006/11/27]
■	その101「AACの特徴」 [2006/11/20]
■	その100「MP3/MPEG Audioの仕組み」 [2006/11/13]
■	その99「HSDPAの仕組み」 [2006/11/06]
■	その98「H.264・MPEG-4 AVCの特徴」 [2006/10/30]
■	その97「IEEE 802.16e（モバイルWiMAX）の特徴」 [2006/10/23]
■	その96「TIFFの特徴」 [2006/10/16]
■	その95「PNGの現状と今後」 [2006/10/02]
■	その94「GIFの構造」 [2006/09/25]
■	その93「10GBASEの種類（2）」 [2006/09/11]
■	その92「10GBASEの種類」 [2006/09/04]
■	その91「GbEのいろいろ」 [2006/08/28]
■	その90「JPEGの特徴」 [2006/08/21]
■	その89「DivXの広がり」 [2006/08/07]
■	その88「MPEGの仕組み」 [2006/07/31]
■	その87「WMVのこれまで」 [2006/07/24]
■	その86「AVIの生い立ちとそのコーデック」 [2006/07/10]
■	その85「QuickTimeの変遷」 [2006/07/03]
■	その84「Realのこれまでと今後」 [2006/06/26]
■	その83「ShareとWinny」 [2006/06/19]
■	その82「DOCSISの仕組み」 [2006/06/12]
■	その81「SQLインジェクションの流れ」 [2006/06/05]
■	その80「RSSの動作」 [2006/05/29]
■	その79「Skypeの仕組み」 [2006/05/22]
■	その78「BitTorrentの特徴と今後」 [2006/05/15]
■	その77「Winnyの仕組みと現状」 [2006/05/08]
■	その76「WinMXの特徴」 [2006/04/24]
■	その75「Gnutellaの歴史と構造」 [2006/04/17]
■	その74「Napsterの歴史」 [2006/04/10]
■	その73「P2Pのいろいろ」 [2006/04/03]
■	その72「IEEE 802.11nの動向」 [2006/03/27]
■	その71「ActiveX Scriptingの動作」 [2006/03/20]
■	その70「Ajaxの仕組み」 [2006/03/13]
■	その69「DHTMLの動作」 [2006/03/06]
■	その68「Scriptの定義」 [2006/02/27]
■	その67「JavaScriptの仕組み」 [2006/02/20]
■	その66「Javaの動作」 [2006/02/13]
■	その65「RFCのプロセス」 [2006/02/06]
■	その64「ActiveX DocumentとActiveX Controlの違いと共通点」 [2006/01/30]
■	その63「ActiveX Controlの機能」 [2006/01/23]
■	その62「ActiveXを構成するもの」 [2006/01/16]
■	その61「Cookieの仕組みと用途」 [2005/12/26]
■	その60「malwareとその分類」 [2005/12/19]
■	その59「rootkitの動作」 [2005/12/12]
■	その58「CSSの役割」 [2005/12/05]
■	その57「HTMLの変遷」 [2005/11/28]
■	その56「PONとその種類」 [2005/11/21]
■	その55「FWAの仕組み」 [2005/11/14]
■	その54「DoSとDDoS」 [2005/11/07]
■	その53「SNMPとMIBの動作」 [2005/10/03]
■	その52「Jumbo Frameとフレームサイズ」 [2005/09/12]
■	その51「WPA2の仕組み」 [2005/09/05]
■	その50「WPAとWPA-PSKの違い」 [2005/08/29]
■	その49「WPAの仕組み」 [2005/08/22]
■	その48「WebDAVの動作」 [2005/08/08]
■	その47「OFDMAの仕組みとOFDMとの違い」 [2005/08/01]
■	その46「OFDMの仕組み」 [2005/07/25]
■	その45「WiMAXの特徴」 [2005/07/11]
■	その44「Wi-Fiの役割」 [2005/07/04]
■	その43「FTPの目的と動作」 [2005/06/27]
■	その42「UPnPの動作」 [2005/06/20]
■	その41「ネットマスクの仕組み」 [2005/06/13]
■	その40「ARPの機能」 [2005/06/06]
■	その39「DNSの原理」 [2005/05/30]
■	その38「デフォルトゲートウェイの役割」 [2005/05/23]
■	その37「MACアドレスの仕組み」 [2005/05/16]
■	その36「スイッチとその進化」 [2005/05/09]
■	その35「ルータによるメリット」 [2005/04/25]
■	その34「ブリッジの原理」 [2005/04/18]
■	その33「リピータの機能」 [2005/04/11]
■	その32「IPアドレスのクラス」 [2005/04/04]
■	その31「ブロードキャスト/マルチキャスト/ユニキャスト」 [2005/03/28]
■	その30「SMTP AUTHと認証の種類」 [2005/03/14]
■	その29「Submissionポートとスパムメール対策」 [2005/03/07]
■	その28「Outbound Port25 Blockingとは」 [2005/02/28]
■	その27「PGPの仕組み」 [2005/02/21]
■	その26「PKIと認証局」 [2005/02/14]
■	その25「公開鍵暗号方式とは」 [2005/02/07]
■	その24「共通鍵暗号とは」 [2005/01/31]
■	その23「SSHの仕組みと応用」 [2005/01/24]
■	その22「SSLの役割」 [2005/01/17]
■	その21「POP3とIMAP4の違い」 [2004/12/27]
■	その20「POP3の役割と機能」 [2004/12/20]
■	その19「SMTPの機能と問題点」 [2004/12/13]
■	その18「SPIとパケットフィルタリング」 [2004/12/06]
■	その17「LANの概念とその広がり」 [2004/11/29]
■	その16「SIPの役割」 [2004/11/15]
■	その15「プロキシの利用」 [2004/11/08]
■	その14「VoIPの仕組み」 [2004/11/01]
■	その13「イーサネットとは」 [2004/10/25]
■	その12「IP/TCP/UDP/ICMPとは」 [2004/10/18]
■	その11「DHCPの役割」 [2004/10/04]
■	その10「MIMOとは」 [2004/09/27]
■	その9「DMZとその効果」 [2004/09/13]
■	その8「ファイアウォールとは」 [2004/09/06]
■	その7「NATとNAPTの違いとIPマスカレード」 [2004/08/30]
■	その6「VPNとVPNパススルーの仕組み」 [2004/08/23]
■	その5「無線LANの問題とWEP」 [2004/08/09]
■	その4「IEEE 802.11a/b/gって何を意味しているの？」 [2004/08/02]
■	その3「ダイナミックDNSって？」 [2004/07/26]
■	その2「グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス」 [2004/07/12]
■	その1「PPPoEって何だろう？」 [2004/07/05]

その14「VoIPの仕組み」

■ VoIPとは

　VoIP（Voice over IP）とは、TCP/IPで接続されたネットワークの上に音声を流すという意味です。これにより、電話回線をわざわざ引かずに電話が可能になるというメリットがあります。さらに言えば、TCP/IPの場合は距離と通信コストはまったく無関係です。この結果、原理上は市内通話も国際電話もまったく同じコストで実現でき、ひいては通話料の劇的な削減が可能になるというメリットがあります。

　この通話料の削減を期待して、企業などでは内線電話や外部の電話を全てVoIP化する動きが非常に盛んになってきています。また、個人ベースでも、多くのプロバイダーがわずかな追加コストでVoIPを利用できるようなオプションを用意していることもあり、こちらも広く普及しつつあります。

■ VoIPが成立した動機

図1：アナログ回線にアナログ信号

　そもそも電話回線は図1のように、直接音声を（アナログのまま）双方向に送り出すことで成立しています。その後、図2のようにモデムを使いデジタルデータとアナログデータを双方向に1度変換することで、アナログ回線を使ってデジタルデータを流す方法が確立されました。

　現在でも、公衆回線やADSL回線などではこれと同じ仕組みを使っています。このケースでは、例えば同じアナログ回線で電話とADSLを共用するなんていうことも簡単にできます（その場合、スプリッタと呼ばれる分岐装置を必要とします）。

図2：アナログ回線にデジタル信号

図3：デジタル回線にデジタル信号

　このスキームで取り扱いができなくなってきたのは、「デジタル専用」回線と呼ばれるものが次第に登場してきたからです（図3）。その代表例がFTTHでしょう。これは光ファイバを利用しており、中に流れる信号は0か1、つまりデジタル信号になります。従って、これを使う場合、図2のように電話機をそのまま接続することができなくなります。

　そこで図4のように、アナログの電話回線をデジタルに変換して通信するという方式が考え出されました。具体的に言えば、電話は専用のルータ、もしくはPCなどに接続します。このルータないしPCでは、アナログ音声信号をデジタルに変換し、通常のインターネットアクセスのデータに混ぜる形で送り出します。

　受け取る側も、やはりインターネットからデータを受け取り、ここから電話の音声データを抜き出した上でアナログ信号に変換して電話に送り出すという仕組みです。これにより、公衆回線を一切使わずに電話を行なえるというのがVoIPというわけです。

図4：デジタル信号に電話を載せる

　以前から、インターネットを使った擬似電話自体は決して少なくありませんでした。例えば、Windowsに付属していたNetMeetingというソフトは、ただの電話ではなくテレビ電話の機能を持ち、しかも会議機能までついているという優れものです。にもかかわらず、あまり普及しなかったのは以下の理由が挙げられます。

・当時はダイアルアップ接続が主で、回線速度もそれほど高速でなかった。このため、音声のクオリティはそれほど高くなく、映像に至ってはお粗末というレベルを超えるものではなかった。

・理論上は全世界のユーザーと会話できるはずだったが、実際はネットワークの遅延などの理由で、ある程度距離が伸びると会話に耐えない場合も多かった。また、ネットワークの負荷が高まると通話が切れることケースも頻繁に発生していた。

・ルータを越えて通信できない（ルータ側に対応モジュールが必要）など、技術的な難易度もあった。

　結果としてNetMeetingはもっぱらチャットツール、今で言うところのメッセンジャー的な使い方がメインでした。

　しかしながら、ここに来て急速にVoIPが普及したのは、上に挙げたような問題が解決されてきたからです。まず、インターネットに常時接続する比率が非常に高くなってきました。現在、企業にとってはインターネットが業務の遂行に欠かせなくなってきつつあるわけですし（例えば拠点間を広域イーサネットとかVPNで相互接続してデータのやりとりをする、など）、個人向けにも数多くのプロバイダーが定額制サービスを提供しています。このため、インターネットがいつでも使えるようになったという状況の大きな変化があるわけです。

　加えて、ADSLやFTTHの普及により、アクセスの帯域が大幅に増えました。NTTの局舎からよほど遠いケースは別にして、ADSLでも数Mbps程度の速度は確保できますし、FTTHでは数十Mbpsに達しています。これだけの帯域があれば、通話の帯域は十分確保できます。また、プロバイダーのバックボーンも、（NetMeetingが登場した当時に比べると）数千倍もの帯域に拡張されました。

　また、レイテンシ（伝搬時間）に関する問題もだいぶ解決されました。物理的にレイテンシが短くなった（これはバックボーンが拡張されたことに起因します）上に、QoS（Quality of Services）という技術により会話のパケットを、ほかの通信に比べて優先的に取り扱うことで、音声は切れにくくなっています。

　そして、遅延に起因するエコーやノイズなども、エコーキャンセル、ノイズキャンセルといった技術を利用することで大幅に削減されました。こうした技術によって、VoIPの普及を妨げていた要素がかなりなくなってきたわけです。

　そうなってくると今度はVoIPの優位性が目に付いてきます。その優位性とは、ズバリコスト面です。一般に、1つのVoIP回線を構成するには、32kbps～64kbpsの帯域があれば十分（これは要求される音質などに依存します）と言われます。

　ということは、例えば企業などで100回線を必要とする場合、VoIPを使えば6.4Mbpsの回線が1本あれば済むことになります。ADSL回線でこれを確保しようとすると、下り帯域だけでなく上り帯域も必要となるため、ちょっと難しいですが、FTTHならば1回線で楽にカバーできます。

　一方で、普通の電話回線を敷く場合、どうやっても100回線分が必要になります。最近、電話回線に絡む施設設置負担金（電話加入権）の廃止問題が取りざたされていますが、この加入権の問題を抜きにして考えても、1回線のFTTHの回線使用料と100回線の電話の基本料金、どちらかが安いかは明白です。

　加えて、通話料でも優位性があります。VoIPは、通常のインターネット網を利用しますから、音声通話用に別のネットワークを構築する必要がありません、また、相手がVoIPならば、どんなに遠くても支障はありません。

　これに対し、既存の公衆回線網を利用する通常の電話だと、同じエリアでも市内料金がかかりますし、ましてや相手が遠距離に住んでいる場合には長距離通話となり、通話料が高額になってしまいます。この結果、例えば国内に分散した複数の拠点で内線電話をVoIPに置き換えただけで、月に数千万～数億円のオーダーで通信費の削減に成功した例もあるなど、VoIPのコスト面での魅力は見逃しがたいものになってきています。

　一般家庭のユーザーにとっても、プロバイダーが安価にVoIPオプションを提供することで、特に長距離通話などでこうしたメリットを享受できるため、次第に広まりつつあるのが現状です。

■ 今後の課題

図5：公衆電話とVoIP

　そんなわけで普及しつつあるVoIPですが、いまだにいくつかの問題を抱えています。まず、既存の公衆回線網との接続です。VoIP同士ならば問題ない会話も、相手が通常の電話や携帯電話だったりする場合には、結局図5のように公衆電話網を経由して通話せざるを得ません。通常、専用ゲートウェイはプロバイダーが提供しており、専用ゲートウェイまでの通話料は0円だとしても、そこから相手まで公衆回線を使う部分に関しては通話料がかかってしまいます。その際の通話料は当然ながら「どこにゲートウェイが設置されているか」で価格が決まってくるわけで、場合によっては長距離通話になってしまうわけです。

　また、これに絡んで緊急電話（110番や119番など）への通話をどう実現するかについても、いまだに標準化された手順は決まっていません。こうした緊急電話をかける場合、相手には「どこから電話をかけたのか」が通達される仕組みになっていますが、VoIPでは今のところこれを実現するうまい方法がないのが実情で、現在審議がなされている最中です。

　もう1つの問題は、VoIP同士の相互接続です。VoIPと一口で言っても、実際には相互運用性はそれほど高くありません（というか、非常に低いです）。つまり、あるプロバイダーが提供するVoIPオプションと、別のプロバイダーが提供するVoIPオプションの間に互換性がないことが少なくなく、この結果異なるプロバイダー同士だと図6のように間に公衆回線網を経由するということになってしまう場合があります。

　このあたり、複数のプロバイダーの間では相互運用を実現している（同じVoIPの方式を使うか、もしくは間に変換ゲートウェイを挟むことで公衆回線なしで通話できるようにする）場合もありますが、まだこれは限られた範囲の話です。このため、VoIPが幅広く効果的に利用されるためには、もう少し時間がかかるのかもしれません。

図6：VoIP同士の通話

びび（右）：
ブロードバンド用語を習得すべく、日々学習中の小学生。何とか自力で学ぼうとはしているが、結局はワーズに助け船をだしてもらっている。

ワーズ（左）：
言葉がキツくなるときもあるが、基本的には面倒見の良いお姉さんタイプ。びびとは家も近いこともあり、昔から何かと世話を焼いている。びびからは「ワーズさん」と呼ばれ、慕われている。

2004/11/01 11:09

槻ノ木隆
　国内某メーカーのネットワーク関係「エンジニア」から「元エンジニア」に限りなく近いところに流れてきてしまった。ここ２年ほどは、企画とか教育、営業に近いことばかりやっており、まもなく肩書きは「退役エンジニア」になると思われる。（イラスト：Mikebow）

Broadband Watch ホームページ