ネットワーク帯域幅とは何ですか?

ネットワーク帯域幅とは、一定の時間内にネットワーク接続を介してデータを送信できる最大速度です。基本的には、データの高速道路です。帯域幅は、通常、ビット/秒 (bps) で測定されますが、大規模なシステムでは、メガビット/秒 (Mbps) やギガビット/秒 (Gbps) などの測定値が表示されます。

帯域幅は、データの移動速度を決定するため、IT インフラストラクチャにおいて重要な役割を果たします。道路に例えると、帯域幅によって一度に走行できる車の台数が決まります。この容量により、IT チームはシステムが処理できるトラフィックの量を決定できます。帯域幅を管理することで、輻輳を回避し、アプリケーションがスムーズかつ効率的に実行されるようにすることができます。

このガイドでは、ネットワーク帯域幅、それがインフラストラクチャに与える影響、そしてシステムをスムーズに実行し続けるためにネットワーク帯域幅の使用を最適化する方法について説明します。

基本概念

ネットワーク帯域幅を理解するには、その基本概念と関連用語を学ぶことが重要です。これらの用語を詳しく説明しましょう。

• データレート： データがネットワーク上を移動する速度
• 定員： ネットワークが処理できるデータの最大量
• スループット： ネットワークを正常に通過する実際のデータ量
• 帯域幅の使用率: 現在使用されている総帯域幅の割合
• パケット： ネットワークを介して送信される小さなデータ単位
• レイテンシ： データの送信と受信の間の遅延
• ジッター： パケット配信タイミングの変動により、遅延や中断が発生する可能性がある

ネットワーク帯域幅の仕組み

データがネットワーク経由で転送されるとき、パケットと呼ばれる小さな単位に分割されます。これらのパケットはネットワーク経由で宛先に送信され、そこで再構成されます。ただし、インフラストラクチャの品質やネットワークの混雑など、さまざまな要因が、このプロセスがどれだけスムーズに行われるかに影響します。

帯域幅をパイプの幅と考えてください。パイプが大きければ、通過できる水 (データ) も多くなりますが、障害物 (ネットワークの問題) によって速度が低下する可能性があります。

私が担当した中規模の金融会社の顧客は、特に営業時間のピーク時にネットワーク速度の低下が頻繁に発生していました。評価の結果、ネットワークが古いルーターとスイッチに依存しており、新しいアプリケーションや従業員のデバイスからのトラフィックの増加に対応できないことが判明しました。

最新のネットワーク標準 (WiFi 6 やギガビット イーサネット スイッチなど) をサポートするように機器をアップグレードすることで、帯域幅の効率を大幅に向上させることができました。このアップグレードによりボトルネックが軽減され、リアルタイムの財務追跡システムなどの重要なアプリケーションが、トラフィックが集中する時間帯でもスムーズに実行できるようになりました。

ネットワーク帯域幅とパフォーマンスに影響を与える要因

ネットワーク帯域幅とパフォーマンスに影響を与える要因は多数あります。これには、組織内の内部要因と、制御できない外部要因が含まれます。

内部要因：

• ネットワーク ハードウェアと構成: ルーターやモデムなどのネットワーク機器の品質と構成
• ソフトウェアとプロトコルの効率: ハードウェア ファームウェア、デバイス アプリケーション、プロトコル (TCP、UDP、HTTP、FTP) など、ネットワーク経由でデータを送信するために使用されるアプリケーションとプロトコル

外部要因：

• ISP の制限: 場合によっては、インターネットサービスプロバイダーのインフラがボトルネックになることがあります
• 環境干渉:  物理的な障害、電磁干渉（WiFiの妨害）、距離などの環境問題により、パフォーマンスが低下する可能性があります。

ネットワークパフォーマンスを理解する

ネットワーク パフォーマンスに影響を与える要因はいくつかありますが、最も一般的な原因の 1 つである遅延などの問題として現れることがよくあります。帯域幅は転送できるデータ量を示しますが、遅延はデータが移動するのにかかる時間を示します。この遅延は、ビデオ会議やオンライン ゲームなどのリアルタイム アプリケーションでは特に問題となり、わずかな遅延でも顕著な中断を引き起こす可能性があります。

レイテンシを増大させる要因には次のようなものがあります。

• 特に帯域幅制限に近づいたときに大量のデータが発生します。
• インターネット接続の種類 (ケーブル、ファイバー、DSL、衛星)。
• ピーク時のネットワークトラフィック量。
• 特定の種類のトラフィックを優先するサービス品質 (QoS) 設定。
• デバイスとサーバー間の距離。
• ネットワーク設計とトポロジ。
• 古くなったルーターやネットワーク スイッチなどのデバイスのパフォーマンス。

帯域幅とスループットと速度

帯域幅、スループット、速度は多くの場合同じ意味で使用されますが、ネットワーク パフォーマンスの異なる側面を指します。

帯域幅 最大容量、つまりネットワークが一度に処理できるデータの総量です。高速道路の車線数と考えてください。 スループット 宛先に到達する実際のデータ量です。ネットワークの混雑や距離などの要因の影響を受けるため、ネットワークのパフォーマンスを実際に測定する指標となります。 速度 データがある地点から別の地点に移動する速度です。帯域幅は潜在能力を定義しますが、速度は現在の状況下でデータがどれだけ速く移動できるかを表します。

帯域幅を道路の幅、速度を車の走行速度と考えてください。スループットとは、実際に渋滞に巻き込まれずに高速道路の終点まで到達する車 (またはデータ パケット) の数です。

ネットワークのスループット

スループットは、ネットワークの実際のパフォーマンス、つまり宛先に届くデータの量を明確に示します。スループットを監視すると、次のような問題を特定するのに役立ちます。

• 余分なデータが送信され、効率が低下する
• 交通量が多すぎて速度が遅い
• 古いルーターやスイッチは需要に追いつくのに苦労している
• 最適化されていないアプリケーションによりデータ転送が遅くなる

一般的な帯域幅のボトルネック

帯域幅のボトルネックは、内部デバイスから外部 ISP の制限まで、ネットワークのさまざまなポイントで発生する可能性があります。一般的な原因は次のとおりです。

• デバイスの制限: ネットワーク上のデバイスが多すぎると、特にワークステーション、サーバー、個人用デバイスがすべてリソースを奪い合う大規模な組織では、利用可能な帯域幅を圧迫する可能性があります。
• 古い機器: 古くなったルーター、スイッチ、またはネットワーク ケーブルは、利用可能な帯域幅を制限し、データ フローを遅くする可能性があります。
• 容量不足: インターネットサービスプロバイダーは、特に中小企業や家庭では、ニーズを満たすのに十分な帯域幅を提供しない場合があります。 
• ピーク使用時間: トラフィックが集中する時間帯には、自宅でもオフィスでも共有接続が混雑し、速度が低下する可能性があります。

これらの要因を認識することで、トラブルシューティングを開始し、ネットワーク パフォーマンスをより効果的に最適化できるようになります。

ネットワーク帯域幅の監視

効果的なネットワーク監視は、パフォーマンスを維持し、組織の従業員が業務を遂行するために必要なリソースにアクセスできるようにします。 

ネットワーク監視ソフトウェア、簡易ネットワーク管理プロトコル（SNMP）、トラフィックアナライザなど、この作業に役立つさまざまなツールが利用できる可能性があります。. 帯域幅を最も効果的に監視する方法は次のとおりです。

1. ベースラインを確立する 現在のネットワークパフォーマンスを測定することで
2. 干渉を減らす 理想的な条件下でテストすることにより
3. デバイスを直接接続する WiFi干渉による変動を排除するためにモデムまたはルーターに接続
4. ピーク時とオフピーク時の両方でテストを実施する ネットワークの混雑パターンを特定する
5. ツールを使って アプリケーション別の帯域幅の内訳 最も多くのリソースを消費しているものを理解する
6. 複数のテストを実行する 信頼できるデータを収集し、期待されるパフォーマンスベンチマークと比較する
7. 異なる環境でテストを再実行する さまざまな要因に基づいてネットワーク速度の違いを調べる
8. 結果を文書化し、改善計画を作成する ネットワーク帯域幅（QoS設定の調整やピーク時の混雑への対処など）

このアプローチでネットワーク帯域幅を監視すると、問題をすぐに検出できるため、ダウンタイムが短縮され、運用が改善されます。これにより、問題の解決よりも戦略的な作業に集中できるようになります。また、ネットワークの輻輳領域を見つけて、リソースを再割り当てし、より効率的な運用を行うこともできます。最後に、脅威の兆候となる可能性のある異常なトラフィック パターンを検出できるため、セキュリティ インシデントに先手を打つことができます。

ネットワーク帯域幅監視の最適化

組織ではツールを使用してネットワーク トラフィックを監視することもできますが、包括的なツールを使用すると、複数のデータ ソースを 1 つのソリューションに統合し、高度な分析を実行できます。

LogicMonitorは、LM Envisionプラットフォームを提供しています。これは、 ハイブリッド可観測性 AI を搭載。ネットワーク トラフィックの監視に役立つ機能をいくつか紹介します。

• 過去のネットワークパフォーマンスを監視して、問題を示す可能性のある使用パターンをチェックする
• AI機能 手動でトラフィックログを検査して異常を検出する代わりに、自動的に異常を検出します。 騒音に巻き込まれる
• パフォーマンス、容量計画、帯域幅使用の改善のためにネットワークを計画するためのレポートツール
• 問題が発生してから対処するのではなく、事前に問題に対処するための予測分析
• 潜在的なセキュリティ侵害を示す異常な帯域幅パターンの検出によるセキュリティの向上

帯域幅の改善と最適化

私の経験では、帯域幅を最適化することは容量を増やすことだけではなく、ネットワークが効率的に設計され管理されていることを確認することです。ここでは、ネットワーク パフォーマンスを向上させる際に特に効果的だとわかった戦略をいくつか紹介します。

ネットワーク設計とアーキテクチャを改善する: 

帯域幅を最適化することで得られる最も迅速な成果の 1 つは、ネットワーク設計の改善です。適切に計画されたアーキテクチャにより、データが効率的に流れるようになり、最新の機器への投資はほぼ即座に成果をもたらします。

• 機器のアップグレード: 時代遅れのルーターやスイッチは、ネットワーク速度低下の隠れた原因であることがよくあります。新しいモデル、特に WiFi 6 をサポートするモデルに移行すると、私が取り組んだいくつかのプロジェクトで大きな違いが生まれました。
• トポロジーを最適化する: かつて私が働いていた会社では、不要なネットワーク ホップをいくつか削除するだけで、レイテンシが大幅に削減され、スループットが向上しました。ネットワークのレイアウトを簡素化することは、帯域幅を解放するための低コストの方法です。

トラフィックを管理する

トラフィック管理は重要です。大規模なネットワークでは、不要なトラフィックが貴重な帯域幅を消費したためにボトルネックが発生するのを見たことがあります。適切なサービスを優先することで、これを回避できます。

• QoSポリシーを設定する私が勤務していた金融会社では、サービス品質 (QoS) を実装することで、取引プラットフォームなどのミッションクリティカルなアプリに必要な帯域幅が確保され、緊急性の低いトラフィックの優先順位が下げられました。
• トラフィックシェーピング: もう一つの便利な方法はレート制限です。ピーク時間帯にビデオストリーミングなどの重要でないサービスの帯域幅を制限し、重要な操作に影響が及ばないようにしました。

帯域幅の使用を制御する

常に帯域幅を増やす必要があるわけではありません。帯域幅をいつ、どのように使用するかを制御することが必要な場合もあります。バックアップや更新など、帯域幅を消費するタスクをピーク時以外にスケジュールすると、素晴らしい結果が得られることがあります。

• 集中的なタスクをスケジュールするある顧客の場合、営業時間外に更新を実行するだけで、勤務時間中の混雑が大幅に軽減されました。
• 割り当てを設定する: 一部のお客様では、重要でないユーザーに帯域幅の割り当てを設定することで、個々のチームが過剰な帯域幅を消費するのを防ぎ、より重要なプロセスが常に十分な帯域幅を確保してスムーズに機能するようになりました。
• ユーザーを教育する: 私は常にユーザーを教育することをお勧めします。帯域幅が無限ではないことを従業員が理解すると、業務時間中にストリーミングや大容量ファイルのダウンロードなどの不要なアクティビティを制限する可能性が高くなります。

帯域幅の使用状況を定期的に監視する

私の経験から言うと、定期的な監視は、ネットワークをスムーズに稼働させるための最も重要なステップの 1 つです。ネットワーク上で何が起こっているかをリアルタイムで、また履歴的に把握する必要があります。

• リアルタイムで監視: 問題が発生したときにそれを特定できる LM Envision などのツールを使ってビジネスが成功しているのを目にしてきました。異常な帯域幅の使用に対してアラートを設定して、ユーザーに影響が出る前に問題を予防できます。
• 履歴データ分析: 過去の傾向を確認することで、多くのお客様が繰り返し発生する帯域幅のボトルネックを特定し、解決できるようになりました。スパイクの発生時期を確認することで、帯域幅の割り当てについてより賢明な判断を下すことができました。

ネットワーク帯域幅の計画

ネットワークの需要は一定ではありません。私は常に企業に成長を見据えた計画を立てるよう勧めています。現在の設定は今のところ問題ないかもしれませんが、次に何が起こるかを考える必要があります。

あなたのニーズを評価する

まず、現在の状況を評価することから始めます。私は通常、どのアプリケーションが最も多くの帯域幅を使用しているか、および有線ネットワークと無線ネットワークの両方でどのくらいのトラフィックが流れているかを調べることから始めます。

ピーク時間は重要であることを忘れないでください。データを分析するまで、ピーク時にネットワークがどれだけ苦しんでいるかに気づかなかったお客様と仕事をしたことがあります。ネットワークが最も混雑する時間を知ることは、より賢明なインフラストラクチャの決定に役立ちます。

将来の成長を計画する

事前に計画を立てることで、多くのお客様がネットワークの速度低下を回避できました。従業員の増加、新しいテクノロジー、クラウドの拡張など、予想されるビジネスの成長を考慮し、ネットワークが追加の負荷に対応できることを確認してください。

私が目にする最大の間違いは、帯域幅の制限に達するまでアップグレードを待つ企業です。将来の成長を見据えた計画を立てることで、突然のクラッシュを防ぎ、ビジネスをスムーズに運営することができます。

冗長性を追加する

どれだけ計画を立てても、問題が発生する可能性はあります。問題が発生したときにダウンタイムを回避するために、ネットワークに冗長性を組み込むことを常にお勧めします。

• バックアップISP: セカンダリ インターネット プロバイダーがあることで、停電時に多くの顧客を救えました。安心感が得られるので、小さな投資です。
• ロードバランシング: 私は、負荷分散を使用してトラフィックをサーバー間で分散し、特にピーク時にどのサーバーにも負担がかからないようにするチームと協力したことがあります。
• SD-WAN: 複数の拠点にまたがる大量のトラフィックを処理する企業にとって、SD-WAN は画期的なソリューションです。SD-WAN はトラフィックを最適なパスに自動的に再ルーティングし、混雑を軽減してパフォーマンスを向上させます。

ネットワーク帯域幅の応用

帯域幅は単なる数字ではなく、何に使うかが重要です。私はさまざまな業界のお客様と仕事をしてきましたが、帯域幅のニーズはユースケースによって大きく異なります。

• 日常的なタスク: 基本的なインターネットの使用（電子メール、ブラウジング、リモートワーク）の場合、帯域幅の要件はそれほど高くありません。
• ビジネスアプリケーション： しかし、ERPシステム、クラウドサービス、データセンターなどのより高度なアプリケーションでは、はるかに多くの帯域幅が必要になります。
• 高度な技術: AI、ビッグデータ、IoTサービスを扱う企業にとって、高帯域幅の計画は極めて重要です。

現在どのように帯域幅を使用しているか、またそれが将来どのように変化する可能性があるかを評価すると、成長をサポートする IT インフラストラクチャを設計するのに役立ちます。

包み込む

ネットワーク帯域幅を理解して管理することは、IT インフラストラクチャをスムーズに稼働させるためにできる最も効果的なことの 1 つです。十分な帯域幅を確保するだけでなく、帯域幅の使用方法を最適化することも重要です。トラフィックを制御し、ボトルネックを回避し、将来の成長に備えることで、ビジネスを長期的な成功に導くことができます。帯域幅管理を優先するビジネスでは、速度低下が少なくなり、パフォーマンスが向上し、簡単に拡張できるようになることを私は直接目にしてきました。適切なアプローチをとれば、現在のニーズを満たすだけでなく、次に何が起こっても対応できるようになります。