帯域幅とは何ですか?

帯域幅はリアルタイム通信にどのような影響を与えますか?

では、帯域幅はリアルタイム通信にどのような影響を与えるのでしょうか?
帯域幅が低いと遅延などの品質の問題が発生するため、RTCにとって帯域幅は非常に重要です。また、通話の参加者が増えるほど、より高い帯域幅が必要になります。

たとえば、基本的な1対1のビデオ通話には、下り1.5〜2Mbps、上り2Mbpsの最小帯域幅が必要です。一方、ビデオ電話会議アプリはデータ量が多く、高品質の通話を送信するには少なくとも6Mbpsが必要です。

帯域幅要件もビデオ解像度に応じて増加します。通常、480pビデオのストリーミングの場合、ユーザーは最低3Mbpsが必要です。4Kビデオストリーミングを最もスムーズに視聴するには、なんと25Mbpsが必要です。

ただし、ユーザーのネットワークの帯域幅は理論上の最大容量のみを指すことに注意してください。実際には、送受信できる実際のデータ量はこれよりも少なくなります。これは、ほとんどのアプリケーションやプロトコルが余分なビットを追加したり、より多くの処理を実行したりすることでオーバーヘッドが発生するためです。

これは「グッドプット」または「グッドスループット」と呼ばれます。たとえば、ユーザーがHTTP経由でファイルを送信すると、データパケットには最大66バイト相当のヘッダー情報が埋め込まれます。したがって、ユーザーが送受信する実際のデータ量は、宣言された帯域幅よりも少なくなります。

一般に、ユーザーのネットワークの実際の帯域幅は、宣伝されている帯域幅の約80%以上である必要があります。したがって、100Mbpsプランを使用している場合、帯域幅は80Mbpsを下回ってはなりません。

レイテンシーとは何ですか?

遅延は、ネットワーク上のデータ送信の遅延に関係します。データパケットがあるポイントから別のポイントに移動するのにかかる時間を測定します。この遅延はミリ秒(ms)単位で測定されます。帯域幅は送信されるデータの量を指しますが、遅延はデータの送信にかかる時間を指します。

帯域幅が高速道路の容量である場合、待ち時間は車(データパケット)が地点Aから地点Bまで移動するのにかかる時間です。

ネットワークの機能により、遅延を0ミリ秒にすることはできません。これは、ハードウェア、物理接続、プロトコルによって、データパケットの送信が常にある程度の時間遅延するためです。パケットエラーが発生すると、ホストは送信者に対して複数のリクエストを行う必要があり、時間がかかります。

距離は遅延に影響します。データが遠くまで移動する必要があるほど、データ送信にかかる時間も長くなります。たとえば、理想的な条件では、100マイルの距離の遅延は約5〜10ミリ秒になります。これを、2,000マイル離れた2つのホストの40〜50ミリ秒の遅延と比較してください。

ただし、遅延はデータが宛先に送信される時間を測定するだけです。電話会議などのRTCアプリケーションを含むすべてのインターネット通信は双方向です。したがって、実際の遅延はレイテンシ、つまりラウンドトリップ時間(RTT)またはping時間と呼ばれるものの2倍になります。

遅延はリアルタイム通信にどのような影響を与えますか?

遅延は、リアルタイムのビデオ通話と音声通話にとって重要な指標です。遅延が大きすぎると、オーディオとビデオの不一致が発生する可能性があります。言い換えれば、ユーザーは話者が話しているのを見ることができますが、言葉を聞くのは数秒後です。これにより、会話を理解することが難しくなり、リアルタイムのコラボレーションがほぼ不可能になります。

一般に、適切な品質でのリアルタイム通信を可能にする最大遅延は 100ミリ秒です。それを超えると問題が発生します。可能な限り最高のエクスペリエンスを得るには、1〜5ミリ秒が理想的です。

要約すると、ネットワーク遅延と帯域幅の重要な区別はその定義そのものにあります。帯域幅は主にデータ量の尺度です。常により多くのデータを送信できるため、帯域幅が大きいほど望ましいです。遅延は主にデータ速度の尺度です。データパケットがネットワーク内の2 つのポイント間を移動する時間を示します。レイテンシーが低いほど、遅延が小さく、スムーズな通信が可能になります。

RTC問題を引き起こす帯域幅と遅延の関係

両方の用語について説明したところで、帯域幅と遅延がユーザーのビデオ通信の品質にどのような影響を与えるかという観点から、帯域幅と遅延の違いを見てみましょう。

ほとんどの人は、ビデオ通話中に遅延やフリーズの問題が発生すると、自動的に帯域幅の問題だと思いますが、必ずしもそうとは限りません。

ユーザーが高帯域幅 (たとえば150Mbps) を使用していると想像してください。つまり、少なくとも理論上は、1 秒あたり150メガビットのデータを取得する必要があります。ただし、送信されるデータの遅延が長い場合は、150Mbpsには達しません。高品質のビデオが得られる場合もありますが、フリーズや途切れの問題が発生します。

これを、帯域幅は低い(たとえば5Mbps) が、待ち時間は短いことと比較してください。これが意味するのは、ユーザーは常に 1 秒あたり5メガビットのデータを受信することになるということです。最終的にはぼやけて見える可能性のあるビデオになりますが、同期の問題はなく流暢さを維持します。

リアルタイム通信では両方の指標が重要ですが、一般に2つの指標のうち最も重要なのは遅延です。これは、遅延が長いとフリーズや音声/ビデオの同期の問題が発生し、ビデオ通話や音声通話がリアルタイムで受信できなくなるためです。

帯域幅により、最悪の場合、ビデオ画像がぼやけたり、低品質になったりします。これは理想的ではありませんが、ネットワークが最小帯域幅要件を満たしていれば、ユーザーは音声を使用して他の相手と会話を続けることができます。

これが、リアルタイム通信と電子メールやテキスト チャットなどの非同期通信を区別するものです。たとえば、Webブラウジングでは、ユーザーが一度にページをすべて読み込めるように高帯域幅が重視されます。このような場合、遅延が長いことはほとんど認識されません。

したがって、ユーザーがリアルタイム通信アプリケーションで問題に遭遇している場合、低品質の接続の原因が帯域幅の問題である可能性があるとしても、帯域幅の問題よりも遅延の問題を見つけて修正する方が価値があります。では、ユーザーに何を推奨できるでしょうか?

遅延と帯域幅の問題: ユーザー向けの解決策

問題の原因の検出

pingテストでラウンドトリップ時間を測定する

このコマンドは、指定されたIPアドレスにインターネット制御メッセージプロトコル(ICMP) 要求を送信し、オンラインかどうかを確認します。 pingプログラムがIPホストからの応答を受信するのにかかる時間がping時間です。

速度テストツールを使用して帯域幅と遅延を評価する

帯域幅と遅延を評価する最も簡単な方法は、速度テストツールを使用することです。そうすることで、ユーザーにネットワーク帯域幅 (ダウンロード速度とアップロード速度の両方) と遅延をすぐに知らせることができます。このテストは、有線接続と無線接続を使用して 1 日を通して複数回実行するのが最善です。これにより、ユーザーはネットワークの平均パフォーマンスを把握できるだけでなく、ビデオ通話を行うのに最適な時間を特定できるようになります。

問題の解決

接続速度が遅い原因が判明したら、それを修正できます。ただし、これは帯域幅と遅延に大きな違いがあります。

一般に、帯域幅の問題はより簡単に修正できます。一貫した帯域幅の問題に対する最も簡単な解決策は、プロバイダーまたはプランを切り替えることです。たとえば、25Mbpsプランから50Mbpsプランにアップグレードすると問題は解決します。問題が解決しない場合は、ユーザーのサービスプロバイダーに関する慢性的な問題である可能性があります。

ユーザーは、ネットワークの使用量を最小限に抑えたり、複数人がログインするピーク時間の前後でスケジュールを設定したりすることを避けることもできます。これにより、ビデオ通話により多くの帯域幅を解放することができます。繰り返しになりますが、帯域幅は高速道路のようなものなので、車 (データ) の数が少ないほど良いのです。

一方、レイテンシは解決するのがより困難です。ルート上の距離やネットワークの混雑など、遅延の原因の多くは、ユーザーが制御できないものです。しかし、まだ試せる解決策はあります。 1つはWi-Fiからイーサネットへの切り替えです。これは、有線インターネットがより安定した接続を提供し、一貫して低い遅延を実現できるためです。

一方、ワイヤレス インターネットは信号の中断が発生しやすく、データ送信が遅くなる可能性があります。ユーザーがケーブル インターネットを使用している場合は、それを光ファイバーなどの遅延の少ない接続に交換できます。

簡単に言うと、帯域幅や遅延だけでリアルタイム通信の品質が決まるわけではありません。代わりに、ユーザーのビデオ通話エクスペリエンスに影響を与えるのは、帯域幅と遅延の関係、別名スループットです。スループットが高いということは、(帯域幅が広いため) 大量のデータを (遅延が少ないため) 迅速に受信していることを意味します。

結局のところ、帯域幅、遅延、速度の問題ではありません。これらすべての指標を同時に最適化し、一貫してシームレスで高品質のビデオ通話と音声通話を実現することが重要です。

開発者がより良いRTC品質を提供できる方法

多くの場合、帯域幅と遅延の問題は、適切なオーディオ/ビデオストリーミングプラットフォームで解決または補うことができ、ユーザーが接続の問題を自分でトラブルシューティングする必要性が減ります。 Agoraプラットフォームは、必要なソリューションを提供します。

Agoraソフトウェアデファインドリアルタイムネットワーク

250以上のデータセンターからなる当社の堅牢なグローバルAgora Software Defined Real-Time Network (SD-RTN) は、インテリジェントな動的ルーティングアルゴリズムを使用しています。すべてのビデオとオーディオはこのSD-RTNを通じて処理され、低遅延と高可用性を実現します。 SD-RTNは200か国以上をカバーしているため、世界規模で高速接続を実現できます。

通話前テスト

通話に参加する前に、Agora SDKを使用すると、ユーザーはネットワークプローブテストとエコーテストを実行できます。ネットワークプローブ テストは、ラストマイルのネットワーク品質をチェックし、往復遅延、パケット損失率、ネットワーク帯域幅などの統計を返します。エコーテストではユーザーの音声をキャプチャして再生し、ユーザーがネットワーク接続とハードウェアを評価できるようにします。

オーディオとビデオの設定

適切なオーディオおよびビデオ設定を選択すると、帯域幅と遅延に応じてユーザーに最高の接続品質を提供できます。 Agoraでは、サンプルレート、ビットレート、エンコードスキーム、オーディオのチャンネル数、ビデオのサイズ、フレームレート、ビットレート、方向モード、ミラー モードを制御する事前設定されたプロファイルのリストから選択できます。

通話品質統計

一貫した高品質の接続を確保するために、Agoraは、ネットワーク、ローカルおよびリモートのオーディオ、ローカルおよびリモートのビデオ品質、およびビデオとオーディオの状態を監視する手段を提供します。

オーディオとビデオの品質を管理するその他の機能

特にAgora SDK は、デュアル ストリーム モード、ビデオストリームフォールバック、エコーキャンセル、接続状態のモニタリングを提供します。Agora SDKを使用した通話品質の管理について詳しくは、こちらをご覧ください。

帯域幅、速度、遅延の問題を心配する必要はもうありません。 99.99% の稼働率、動的な拡張性、簡単な実装を備えた Agora は、次のリアルタイムコミュニケーションプラットフォームに最適なツールです。