FECとは何ですか？

前方誤り訂正（FEC）とは、送信者が送信データに冗長なパリティデータを付加することで、受信者が途中で失われたパケットを、送信者に再送信を依頼することなく復元できるようにする技術です。損失の多いSD-WANリンクにおいて、FECはわずかな帯域幅のオーバーヘッドを犠牲にすることで、よりスムーズで信頼性の高いアプリケーション体験を実現します。

主なポイント

• FECはパリティパケットを追加することで、受信側が失われたパケットを再構築できるようにし、再送信を不要にします。
• VoIPや動画など、リアルタイムで遅延に敏感なトラフィックに最適です。
• 送信側と受信側の両方で、SD-WAN 転送プロファイルに設定されています。
• パリティグループの規模が小さいほど、損失の回復はより確実になりますが、オーバーヘッドは大きくなります。
• VOSは、SLAおよびリンクの使用状況に基づいて、FECを自動的に開始および停止することができます。

このページの内容： その重要性 ・ 仕組み ・ 種類 · FEC およびVersa · よくある質問

FECはなぜ重要なのでしょうか？

リアルタイム通信――音声通話、ビデオ会議、その他の遅延に敏感な通信――では、パケットの損失を検知してから再送信されるのを待つという遅延は許容できません。再送信されたパケットが届く頃には、そのパケットが必要とされた瞬間はすでに過ぎ去ってしまっているため、VoIP通話でパケットが失われると、短い間が空くのではなく、音節が途切れたように聞こえるのです。

FECが重要なのは、損失に対して事後対応ではなく、能動的に回復を行うためです。送信側は実際のトラフィックとともに冗長なパリティデータを送信するため、受信側はパケットの欠落に気付いた瞬間に、送信側への往復通信を必要とせずに、失われたパケットを再構築することができます。これは、支店とクラウド間のSD-WANトラフィックを伝送するWANリンク、すなわち、専用回線よりもパケット損失が発生しやすいブロードバンド、LTE、その他の回線において、特に重要です。 VoIPの品質が不安定であると報告されている拠点では、一般的にFECの導入が推奨されます。

FECとは何ですか？

パケットレベルでは、FECは、送信側が送信するデータパケットのうちn個ごとにパリティパケットを生成し、両方をリンクを介して送信することで機能します。受信側はシーケンス番号を追跡し、パケットの損失がなければパリティパケットを破棄します。データパケットが欠落している場合、受信側はパリティパケットに含まれる冗長情報を利用してその場でパケットを再構築します。これにより、送信側への再送信要求や再送信による遅延が発生しません。

パリティ比（パリティパケットが生成される頻度）は、保護性能とオーバーヘッドのバランスを左右します。データパケット3つにつき1つのパリティパケットを送信すると、オーバーヘッドは約33％増加しますが、配信成功率は飛躍的に向上します。例えば、パケット損失率が5％で均一な経路の場合、3つのパケットがすべて到着する確率は、FECを使用しない場合の約86％から、FECを使用した場合の約99％へと上昇します。 6パケットというより大きなグループにまとめると、オーバーヘッドは約16％に抑えられ、その効果は小さくなるものの、依然として有意義な向上が得られます。

FECの種類

FECはスタックの複数の層で適用され、どの層で適用されるかによって、どの「エラー」を訂正するかが決まります。物理層のFECは、モデム、無線機器、光トランシーバーに組み込まれており、リード・ソロモン符号、畳み込み符号、低密度パリティチェック（LDPC）符号などの符号化方式を用いて、伝送媒体自体によって生じるビットエラーを訂正します。コーデックレベルのFECは、音声および映像コーデックに組み込まれており、メディアストリーム内に冗長性を追加することで、コーデックが小さな損失を独自に補正できるようにします。パケットレベル（ネットワーク）のFECは、トランスポート層の上位で動作します。これはSD-WANオーバーレイで使用されるタイプであり、パリティパケットが破損したビットではなく、失われたIPパケット全体を復元することで、ブロードバンド、MPLS、LTE/5Gリンクがどのような組み合わせでトラフィックを伝送していても、そのトラフィックを保護します。

これらの方式は相互に排他的ではなく、互いに補完し合うものです。音声通話では、コーデックレベルとパケットレベルのFECを同時に実行できますが、両方を組み合わせても、それぞれを単独で実行した場合ほどの効果は得られません。

FEC およびVersa

Versa パケットレベルのFECをSD-WANトラフィックステアリング機能として実装し、転送プロファイルで設定します。「SD-WANトラフィックステアリング用の前方誤り訂正（FEC）の設定」では、送信側と受信側の設定（いずれも必須）について説明しています。その後、「SD-WANトラフィックステアリングの設定」で説明されているように、ポリシールールに関連付けます。Versa オペレーティングシステム（VOS）は、リンクがSLAに準拠しなくなった場合にFECパリティパケットの送信を自動的に開始し、回線の利用率に基づいて送信を停止することができます。また、パリティパケットを代替回線に複製することで、回復データがすでに負荷の高いリンクの輻輳をさらに悪化させることを防ぎます。

デフォルトでは、VOSはデータパケット4つにつき1つのパリティパケットを生成しますが、この設定は1から32まで調整可能です。『Versa SD-WAN設計ガイド』では、音声やPOSトラフィックなど、500バイト前後の遅延に敏感な小規模なパケットに対してFECの使用を推奨しています。また、LTE回線での使用は避けるよう助言しており、パケットレプリケーションとの併用を推奨しています。具体的には、単一経路のブランチではFECを、複数の経路が存在してトラフィックの複製が正当化される場合はレプリケーションを採用するよう推奨しています。

よくある質問

FECとパケット複製にはどのような違いがありますか？

FECは、データパケットのグループごとに1つのパリティパケットを生成しますが、帯域幅の消費はそれほど多くありません。一方、パケット複製では、すべてのパケットを複数の経路に複製するため、より大きなパケット損失に耐えることができますが、アクティブなWAN経路が2つ以上ある分岐が必要となります。

FECを有効にすると、レイテンシは増加しますか？

ごく少量です。パリティデータからパケットを復元するには、パリティデータが到着するまでその後に続くパケットをバッファに格納し、その後、それらの順序を並べ替える必要がある場合があります。Versa を使用すると、受信側での順序の並べ替えを無効にしたり、パリティグループを縮小してバッファリング量を減らしたりすることができます。

再送信の代わりにFECをいつ使用すべきですか？

FECは、再送信サイクルを待つことが本来の目的を損なうようなリアルタイムトラフィック（音声、動画、その他の遅延に敏感なフロー）に使用します。FECは、リクエストと再送信の往復処理が完了する前に、失われたパケットを先回りして再構築します。

FECには、帯域幅のオーバーヘッドとしてどの程度のコストがかかるのでしょうか？

これは、設定されたパリティ比率によって異なります。データパケット3つごとに1つのパリティパケットを送信する場合、追加で約33％の帯域幅が必要となり、6つごとに1つのパリティパケットを送信する場合は約16％の追加帯域幅が必要となります。グループのサイズが小さいほど、パケット損失の回復は確実になりますが、回線容量をより多く消費することになります。

FECはあらゆる種類のリンクで使用できますか？

これはレイヤー3のSD-WANトラフィックステアリングに適用され、リリース22.1.1以降ではレイヤー2にも適用されますが、すべてのケースで推奨されるわけではありません。ガイドラインでは、LTE回線でのFECの使用は推奨されていません。これは、バースト状の無線パケット損失がFECの「グループ単位」モデルを損なうためです。一方、およそ500バイト未満の小さなパケットについては、FECの使用が推奨されています。

FECに関する詳細

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