輻輳
輻輳とは、輻輳の意味
輻輳とは、いろいろなものが同じ箇所に集中して混雑する状況のことである。とりわけ、電気通信の分野において、電話やデータ通信といった通信が同時に集中してしまい（通常通りに処理できなくなり）通信困難に陥る状況を指す用語として用いられる。読み方は「ふくそう」である。多少おおざっぱな理解としては、通信分野における輻輳は「通信回線がパンクした状態」と捉えてよい。例えば、携帯電話やスマートフォンが世間一般に浸透してしばらくの間は、元日の年越しのタイミングで日本国民が一斉に「あけおめ」メール・SMSを送信したことで、正常な通信が不能になり、通信が遅延したり通信システムがダウンしたりといった事態が発生することがあった。こうした事例は輻輳の典型例といえる。
コンサートのチケットを予約する方法が電話メインだった時代には、全国のファンが電話予約の受け付け開始時刻に一斉に電話をかけることで、電話がつながらなくなる現象が発生することがあった。これも輻輳の事例である。
輻輳は英語では「congestion」と表現される。congestion は基本的には「密集」「集中」「人口過密」といった意味合いで用いられる表現である。
輻輳の「輻」の字は車輪のスポークを意味する字、「輳」は「あつまる」という意味の字である。四方八方から中央1箇所へアクセスが集中するイメージと捉えられる。
輻輳という日本語表現そのものは、電気通信の専門用語というわけではなく、「1箇所に集中して混雑する」という意味合いで使われてきた語である。海上保安庁のウェブサイトでは「船舶交通がふくそうする東京湾」というような表現を用いた記述が見出せる。同じ箇所に集中して混雑してにっちもさっちもいかなくなる状況という表現であることが伝わる。
医学の分野では、眼球を両目ともに内側に向けることを「輻輳」という。いわゆる「寄り目」を指す学術的な呼称である。「寄り目ができない」ことを「輻輳困難」と表現する。輻輳困難は甲状腺眼症の兆候などとして参照される。
ふく‐そう【×輻×湊／×輻×輳】
輻輳
輻輳
【英】congestion
輻輳とは、ネットワーク上で多量のトラフィックが発生し、通常の送受信が困難な状態になることである。
輻輳は、数多くのユーザーによって同時に通信が行われたり、データ送信し始めに大量のデータを送信したりして、ネットワークに多量のトラフィックが流れると発生しやすい。輻輳が発生すると通信が途切れがちになったり、通信データが途中で失われたり、一時的に通信不能になったりする。
元日の午前0時や、大規模な災害が発生した際などには、多くのユーザーがいっせいに通信を行うことによってしばしば輻輳が発生する。2000年前後には、携帯電話のキャリアが、元日に新年挨拶の電子メールを送信するのを控えるようアナウンスしている。
輻輳を回避する手段は、輻輳制御と呼ばれる。輻輳制御の代表的な方法としては、データ送信の開始時点で少量のデータを送信し、受信者からの応答時間に応じて送信データ量を徐々に増やして行く方法などがある。
輻輳
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/20 05:46 UTC 版)
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輻輳（ふくそう）は、物が1か所に集中し混雑する様態をいう。医学、生物学領域では「輻湊」と表記する例もある。
- 輻輳眼球運動（両目が同時に内側を向く目の動き）の略称。
- たとえば電話網でイベントや災害時に発生する、通信要求過多により、通信が成立しにくくなる現象の通信分野における用語。
本項は電気通信分野の輻輳について詳述する。輻輳の発生を回避したり、輻輳状態から速やかに回復させる技術を輻輳制御 (congestion control) と称し、輻輳が悪化して通信が成立しない状態を輻輳崩壊と称する。
語源
古来の日本語で[1]、ものが集まり混み合うことを表す「輻輳」[2]を、通信工学分野の専門用語 congestion の和訳語として充てた専門用語である。
説明
電話などの通信は、道路交通に例える事ができる。道路交通における渋滞と同様、ある程度まではスループットは需要に応じて上昇するが、その後徐々に抑えられ、ある許容量を超えると急激に支障が多発する、現象が起きる。つまり通信の交通渋滞といえる。
電話網の輻輳
通信システムは（電話網に限らず一般に）、輻輳が限界に達する前に通信を制限して、システムダウンを防ぐようになっている。電話網のような回線交換方式のネットワークでは、輻輳が発生している場合には、発呼に対して回線の接続が行われず、その代わりに「お客様のおかけになった電話は大変混みあってかかりにくくなっております」と（実際に発生している状況による）音声が直ちに流れる状態か、回線が切断される。
主な発生原因
基本的には、大量の電話が短時間に集中することで輻輳状態が発生する。主な原因としては、次のようなケースがある。
別の原因としては、いわゆる「ワン切り」、通信回線の故障（容量の低下）によるケースもある。
災害発生時
大地震や風水害などの、大きな被害をもたらす自然災害が発生した場合、全国各地より、特定の地域（＝被災地）に安否の確認が集中する。道路に喩えれば各地より観光客が集中するようなもので、目的地（＝電話先）にたどり着くことが容易ではない。また、災害による道路の損壊の様に、通信機器や回線自体も被災して通信許容量が減少していることもある。
これらは災害型輻輳とも呼ばれる。特に災害の規模が大きい場合には、輻輳状態を回避する目的でNTT東西により「災害用伝言ダイヤル (171)」や、インターネット上の電子掲示板の一種である公式サイト「災害用伝言板サービス (Web171)」が稼働する。
輻輳が発生し、通信網の全停止という最悪の事態を回避する目的で、通信量の制限が設定される。この設定時は、一般の回線からは接続が制限される。携帯電話といった一般回線からの119番や110番への緊急通報や、公衆電話など災害時優先電話に指定されている緊急電話からの通話に対して、通話制限は適用されない。
チケット予約など
コンサートやスポーツイベントなどの人気チケット予約、新型コロナウイルスのワクチン接種予約[3]などでは、予約開始時間到来とともに、受け付け窓口に大量の電話が集中する。つながらなかった場合は再度かけ直すため、さらに現象は悪化する傾向が強い。
このようなケースは企画型輻輳とも呼ばれる。現在はこれを回避する目的でナビダイヤルの導入やコールセンターの全国分散が進み、企画型輻輳の発生は減少傾向にある。
災害時と同様に輻輳による制限が設定される場合がある。災害と異なり優先電話からの電話も制限され「チケットは公衆電話からの方がつながりやすい」「固定電話は比較的つながりにくい」など都市伝説は、いずれも誤りである。
携帯電話・スマートフォン・PHSの場合
携帯電話（フィーチャーフォン）・スマートフォン・PHSの場合、災害やチケット予約に加え、次のようなケースで輻輳が発生することもある。
いくつかの例では、発呼側で発生するという特徴がある。この場合、接続できないか、携帯電話機に「しばらくお待ちする」よう呼びかける旨が表示がされる。PHSは利用者が少ないため、輻輳の頻度は低い。
- 年末年始（元日午前0時の瞬間 - 2時頃）の「おめでとうコール」「おめでとうメール」や、ソーシャル・ネットワーキング・サービス（Twitter、LINEなどのSNS）への書き込みが殺到し、回線やサーバ（パケット網）の輻輳が発生する。LINEではこのためにサーバーを増強している[4]。2017年までは大手キャリアが新聞広告やウェブサイトを通じて事前に告知と自粛要請を行った上で、該当時間帯のネットワーク網全体の通信量を制限することもあった[5]。
- 花火大会、成人式、コミックマーケットなど、多数の人の集まる大規模イベントの開催会場周辺での通話や無線パケット通信の急増。この場合、移動基地局車を出動させて対処することがあるが、それでも追いつかずに輻輳が発生することがある。
- 乗降客の多い大都市ターミナル駅周辺で、昼12時頃と夜18 - 21時頃（俗に言う「アフターファイブ」）での、通話や無線パケット通信の急増。
- 天候の急変や事件・事故の発生など（例えば電車が途中駅に足止めされた場合）による、突発的な通話や無線パケット通信の急増。
なお、台風や地震や津波などの大規模な災害が発生した場合、前述の「災害用伝言ダイヤル（171）」や「災害用伝言板サービス（Web171）」の開設のほか、携帯電話会社では、自社のネットワークサービス内に災害用伝言板サービスや災害用音声お届けサービスを開設して、音声通話網の輻輳状態に対応している。
パケット網における輻輳
以上の電話システムを主とした説明は（携帯電話など発呼側の近傍の現象を別として）回線交換方式のネットワークにおけるものである。この節では、インターネットなどパケット方式、特にインターネットで使われているInternet Protocol網を支えている、インフラストラクチャにおける輻輳現象と、インターネット・プロトコル・スイートとの関連などについて概観する。
パケット通信では、データがパケットという単位に分割され、端末からいくつもの中継ルーターを経由して相手の端末へ送られることで通信する。ネットワークに流入するデータが増え通信回線の許容量を超えた場合、パケットは中継ルーターにおいて待ち行列にいれられ処理待ちとなる。これが遅延の原因となる。また中継ルーターにおいて待ち行列には限りがあるため、パケットが入りきらない場合は転送待ちパケットのいくつかを廃棄しなければならなくなる。このパケットの配送の遅延や廃棄される状況がインターネットにおける輻輳である。
輻輳が発生すると、ネットワーク利用者はデータ転送がスムーズに行われないことに気づき、データ転送を中止してから同じデータ転送を再び行ったり、複数のアプリケーションからデータ転送をおこなったりする。このような行為により輻輳は悪化する。
TCPなどの通信プロトコルでは、輻輳により再送を自動で行うような物があり、輻輳が悪化する。そのためTCPでは輻輳崩壊へ至らないため、様々な輻輳回避アルゴリズムが考えられている。その核となっているのが、スロースタートと輻輳回避という二つの通信段階である。
1986年10月頃に初期のARPAネットで輻輳崩壊が観測されている。
単一設備の輻輳
輻輳は通信分野以外においても至る所で観測することができる。例えばオフィスの複合機やトイレの個室など、同時に利用できる数に制約がある設備で輻輳が発生するケースがある。オフィスの複合機を2台から1台に減らした場合、利用者が同数であっても平均到着時間がランダムであったり利用者がダンゴ状態で到着する場合は待ち時間は単純に2倍にはならず、2倍以上に増大することが知られている[6]。このようにパラメータを1つ変えただけでも輻輳発生確率が線形に比例しないという点が輻輳制御の難しさであり、様々なアルゴリズムが提案されている理由でもある。
脚注
- ^ 日本国語大辞典を参照。
- ^ wikt:輻は車輪のスポーク、wikt:輳はその集まる所、が原義で、「方々からいろいろな物が一か所に集まる」こと。
- ^ “特定電話番号へ着信が集中した場合の通信品質の確保について”. 東日本電信電話 (2021年5月9日). 2021年5月12日閲覧。
- ^ 「COVID-19」「あけおめ」で増えるトラフィックにも対応 チケットシステムとIOCで急なインシデントからサーバーを守る - ログミーTech
- ^ 「あけおめコールは控えて」呼びかけ、今年は実施せず――3キャリアに背景を聞いた - ケータイ Watch
- ^ ペーパレス化を達成するために印刷機を減らすのは悪手 - TransRecog、2019年6月22日
参考文献
- 西成活裕『渋滞学』新潮社〈新潮選書〉、2006年。ISBN 4-10-603570-7。
- 村山公保; 西田佳史; 尾家祐二『トランスポートプロトコル』岩波書店〈岩波講座インターネット3〉、2001年。ISBN 4-00-011053-5。
- W.Richard Stevens 著、井上尚司 監訳、橘康夫 訳、『詳解TCP/IP』、SOFTBANK BOOKS、1997年。ISBN 4-7973-0232-1。
関連項目
外部リンク
- 電話網のふくそうについて（NTT東日本/NTT西日本）
- 3分間NetWorking 輻輳制御
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