通信品質の確保に関する次の記述を読んで，設問1〜4に答えよ。
Y社は，機械製品の輸入及び国内販売を行う社員数500名の商社であり，本社のほかに5か所の営業所（以下，本社及び営業所を拠点という）をもっている。このたび，Y社では，老朽化した電話設備を廃棄して，Z社の音声クラウドサービス（以下，電話サービスという）を利用することで，電話設備の維持管理コストの削減を図ることにした。情報システム部のX主任が，電話サービス導入作業を担当することになった。
〔現状の調査〕
X主任は，既設の電話設備の内容について総務部の担当者から説明を受け，現在の全社のネットワーク構成をまとめた。Y社のネットワーク構成を，図1に示す。
図1 Y社のネットワーク構成
Y社のネットワークの使用方法を次に示す。
・社員は，本社のDMZのプロキシサーバ経由でインターネットにアクセスするとともに，本社のサーバ室の複数のサーバを利用している。
・拠点間の内線通話は，IP-GWを介して広域イーサ網経由で行っている。
〔電話サービス導入後のネットワーク構成〕
次に，X主任は，電話サービスの仕様を基に，図2に示す，電話サービス導入後のネットワーク構成を設計した。
図2 電話サービス導入後のネットワーク構成
図2中のaにはVLAN10，bにはVLAN15，c，d，eにはVLAN20，fにはVLAN100，gにはVLAN150，hにはVLAN25，iにはVLAN200，jにはVLAN210というVLANがそれぞれ設定されている
ITELは，PoEの受電機能をもつ製品を導入してITEL用の電源タップを不要にする。PCは，ITELのPC接続用のポートに接続する。①営業所のL2SW及び本社のL2SW01とL2SW02は，PoEの給電機能をもつ製品に交換する。
電話サービス導入後は，音声を全てIPパケット化し，データパケットと一緒にLAN上に流す。Y社が利用するVoIP（Voice over Internet Protocol）では，音声の符号化にG.729として標準化されたCS-ACELPが使用される。CS-ACELPのビットレートは， a kビット/秒であり，音声をIPパケット化してLAN上に流すと，イーサネットフレームヘッダのほかに，IP， b 及びRTPヘッダが付加されるので1回線当たり34.4kビット/秒の帯域が必要となる。しかし，全社員が同時に通話した場合でも，本社のLANの帯域には余裕があると考えた。
電話サービスには，本社のIPsecルータ経由で接続する。電話サービスは，Y社から送信された外線通話の音声パケットをGWで受信し，セッション管理を行う。
X主任は，図2の構成への変更作業完了後，電話サービスの運用テストを実施し，問題なく終了したので，電話サービスに切り替えた。
〔電話サービスで発生した問題と対策〕
電話サービスへの切替後のあるとき，eLNサーバで提供する動画コンテンツの情報セキュリティ基礎コース（以下，S基礎コースという）を，3日間で全社員に受講させることが決まった。受講日は部署ごとに割り当てられた。
受講開始日の昼過ぎ，本社や営業所の電話利用者から，通話が途切れるというクレームが発生した。X主任は，S基礎コースの受講を停止させて原因を調査した。調査の結果，eLNサーバからS基礎コースの動画パケットが大量に送信されたことが分かった。大量の動画パケットがL3SW0に入力されたことによって，L3SW0で音声パケットの遅延又は c が発生したことが原因であると推定できた。
そこで，X主任は，本社のITEL，L3SW0L2SW01及びL2SW02と，全営業所のITEL，L3SW及びL2SWに，音声パケットの転送を優先させる設定を行うことにした。例として，本社と営業所1に設定した優先制御の内容を次に示す。
（レイヤ2マーキングによる優先制御）
・ITEL，L2SW01，L2SW02及びL2SW1に，CoS（Class of Service）値を基にしたPQ（Priority Queuing）による優先制御を設定する。
・ITELにはVLAN機能があるので，音声フレームとPCが送受信するデータフレームを異なるVLANに所属させ，②ITELのアップリンクポートにタグVLANを設定する。
・L2SW01に接続するITELには，VLAN100とVLAN105を，L2SW02に接続するITELには，VLAN150とVLAN155を，L2SW1に接続するITELには，VLAN210とVLAN215を設定する。
・ITELは，音声フレームとデータフレームに異なるCoS値を，フレーム内のTCI（Tag Control Information）の上位3ビットにマーキングして出力する。
・ITELとL3SWに接続する，L2SW01，L2SW02及びL2SW1のポートには，それぞれキュー1とキュー2の二つの出力キューを作成し，キュー1を最優先キューとする。最優先の設定によって，キュー1のフレーム出力が優先され，キュー1にフレームがなくなるまでキュー2からフレームは出力されない。
・L2SW01，L2SW02及びL2SW1ではCoS値を基に，③音声フレームをキュー1，データフレームをキュー2に入れる。
（レイヤ3マーキングによる優先制御）
・L3SWに，Diffserv（Differentiated Services）による優先制御を設定する。
・優先制御は，PQとWRR（Weighted Round Robin）を併用する。
・L3SWのf〜jには，キュー1〜キュー3の3種類の出力キューを作成し，キュー1はPQの最優先キューとし，キュー2とキュー3より優先させる。キュー2には重み比率75%，キュー3には重み比率25%のWRRを設定する。a〜eの出力キューでは，優先制御は行わない。
・ ア から受信したフレームにはCoS値がマーキングされているので，CoS値に対応したDSCP（Diffserv Code Point）値を，IPヘッダの d フィールドをDSCPとして再定義した6ビットにマーキングする。
・ イ から受信したパケットは，音声パケット，eLNサーバのパケット（以下，eLNパケットという），その他のデータパケット（以下，Dパケットという）の3種類に分類し，対応するDSCP値をマーキングする。
・L3SWの内部のルータは，受信したパケットの出力ポートを経路表から決定し，DSCP値を基に，音声パケットをキュー1，④eLNパケットをキュー2，Dパケットをキュー3に入れる。
上記の設定を行った後にS基礎コースの受講を再開したが，本社及び営業所の電話利用者からのクレームは発生しなかった。X主任は，優先制御の設定によって問題が解決できたと判断し，システムの運用を継続させた。
設問1 本文中の a 〜 d に入れる適切な字句又は数値を答えよ。
解答・解説
解答例
a：8
b：UDP
c：廃棄 又は ドロップ 又は 損失
d：ToS
解説
ー
設問2 〔現状の調査〕について，（1），（2）に答えよ。
（1）図1において，音声信号がIPパケット化される通話はどのような通話か。本文中の字句を用いて答えよ。
解答・解説
解答例
拠点間の内線通話
解説
ー
（2）図1中のIP-GWは，音声パケットのジッタを吸収するためのバッファをもっている。しかし，バッファを大きくし過ぎるとスムーズな会話ができなくなる。その理由を，パケットという字句を用いて，20字以内で述べよ。
解答・解説
解答例
パケットの音声化遅延が大きくなるから
解説
ー
設問3 〔電話サービス導入後のネットワーク構成〕について，（1），（2）に答えよ。
（1）図1中に示した現在の回線数を維持する場合，図2中のL3SW0のポートaから出力される音声パケットの通信量の最大値を，kビット/秒で答えよ。
解答・解説
解答例
4,472
解説
ー
（2）本文中の下線①のL2SWに，PoE未対応の機器を誤って接続した場合の状態について，PoEの機能に着目し，20字以内で述べよ。
解答・解説
解答例
L2SW からの給電は行われない。
解説
ー
設問4 〔電話サービスで発生した問題と対策〕について（1）〜（5）に答えよ。
（1）本文中の下線②について，レイヤ2のCoS値を基にした優先制御にはタグVLANが必要になる。その理由を，30字以内で述べよ。
解答・解説
解答例
フレーム中のタグ情報内の優先ビットを使用するから
解説
ー
（2）優先制御の設定後，L3SW0の内部のルータに新たに作成されるVLANインタフェースの数を答えよ。
解答・解説
解答例
2
解説
ー
（3）本文中の下線③の処理が行われたとき，キュー1に音声フレームが残っていなくても，キュー1に入った音声フレームの出力が待たされることがある。音声フレームの出力が待たされるのはどのような場合か。20字以内で答えよ。このとき，L2SWの内部処理時間は無視できるものとする。
解答・解説
解答例
データフレームが出力中の場合
解説
ー
（4）本文中の ア ， イ に入れるポートを，図2中のa〜jの中から全て答えよ。
解答・解説
解答例
ア：f，g，j
イ：a，b，c，d，e
解説
ー
（5）本文中の下線④について，eLNパケットをDパケットと異なるキュー2に入れる目的を，35字以内で述べよ。
解答・解説
解答例
D パケットによる eLN パケット転送への影響を少なくするため
解説
ー
IPA公開情報
出題趣旨
音声を VoIP 技術によって IP パケット化し，PBX を廃止する事例は多い。VoIP では，音声符号化方式に低ビットレートの CS-ACELP などが利用される。音声パケットに遅延や廃棄が発生すると，音声品質が低下する ので，既設の LAN で音声パケットを送受信する場合は，遅延や廃棄を避ける対策が必要となることがある。
本問では，音声クラウドサービスを利用して，音声パケットを既設の LAN に流す事例を取り上げた。VoIP 導入によって発生した通話の不具合を，レイヤ 2 及びレイヤ 3 での優先制御によって改善する対策を題材にして，ネットワークの設計，構築，運用に携わる受験者が修得した技術と経験が，実務で活用できる水準かどうかを問う。
採点講評
問 3 では，音声クラウドサービスの利用を題材に，レイヤ 2 及びレイヤ 3 での優先制御について出題した。全体として，正答率は平均的であった。
設問 1 は，(a)の正答率が低かった。CS-ACELP は，VoIP で広く利用されている音声符号化技術なので，よく理解してほしい。
設問 3 は，(2)の正答率が高かったが，(1)の正答率が低かった。図 2 中の L3SW0 の a ポートから出力されるのは外線通話パケットであることから，本文中に記述された情報を基に，全社の外線数が 130 回線，1 回線当たりの必要帯域が 34.4k ビット／秒という通信量の最大値を導き出してほしい。
設問 4(1)の正答率は，平均的であった。レイヤ 2 の優先制御に利用される CoS 値がフレーム中の VLAN タグ内の TCI に設定されることから，タグ VLAN が必須になることを，よく理解してほしい。(2)は，正答率が低か った。L3SW0 の内部ルータに生成される VLAN インタフェースは，L3SW0 の物理ポートに設定される VLAN と論理的に接続される構成になることをよく理解してほしい。
