CN101471884A - 能够通过限制通信减轻拥塞的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了能够通过限制通信减轻拥塞的通信系统。信号处理服务器装置将预定的阈值与处理因特网协议通信中的信号的处理器的使用率作比较，并且基于比较结果来确定拥塞是否已发生，并且在拥塞发生期间发出指令以限制通信。相对站装置根据来自信号处理服务器装置的指令限制与信号处理服务器装置的因特网协议通信。

Description

能够通过限制通信减轻拥塞的通信系统

技术领域

本发明涉及IP(因特网协议)网络中的信号处理服务器装置，并且更具体而言涉及控制其拥塞的技术。

背景技术

对基于电路交换的网络而言，已公开了一种测量在交换设备中执行呼叫处理的CPU(中央处理单元)的使用率、控制缓冲的使用率、每个用户的繁忙呼叫的数量等来作为拥塞数据，并且根据这些测量值对通信强制实行限制的技术(参考日本专利早期公开号5-22407)。

此外，根据日本专利早期公开号5-22407，限制的程度根据拥塞数据而变化，从而有效地控制了拥塞。

对共有线路信号网络而言，已公开了一种技术，利用该技术来自更高级用户的信号的数量被交换设备测量，并且当信号网络拥塞时，根据测量值对每个更高级用户强制实行限制(参考日本专利早期公开号5-252262)。

同时，在很多IP网络中，特别是在诸如WiMAX(微波接入全球互操作性)之类的相对简单的系统中，当信号处理服务器接收了如此多的信号以至于超过了处理容量时，应当执行丢弃那些信号的拥塞控制。根据此技术，通过简单操作实现拥塞控制。

然而，利用这样的控制技术，可能拥塞将得不到有效控制，并且因此拥塞状态将几乎不会减轻。例如，当认证服务器接收了太多认证会话请求时，丢弃信号可能增加了未恰当终止的认证的数量，并且因此会话请求被重复，从而拥塞进一步恶化。在最坏的情况下，系统停机可能发生。

发明内容

本发明的示例性目的是提供通过使用简单操作在IP网络中有效执行对信号处理服务器的拥塞控制的技术。

为达到以上目的，根据本发明的示例性方面的通信系统包括：信号处理服务器装置，该信号处理服务器装置将预定的阈值与处理因特网协议通信中的信号的处理器的使用率作比较，并且基于比较结果来确定拥塞是否已发生，并且在拥塞发生期间发出用于限制通信的指令；以及相对站(opposed station)装置，该相对站装置根据来自信号处理服务器装置的指令限制与信号处理服务器装置的因特网协议通信。

根据本发明的示例性方面，提供了用于信号处理服务器装置的通信限制方法，该信号处理服务器装置通过因特网协议与相对站装置进行通信，并且处理从相对站装置接收的信号，该方法包括：测量处理信号的处理器的使用率；基于将处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生；以及在拥塞发生期间向相对站装置发出指令以限制通信。

根据本发明的示例性方面，提供了通过因特网协议与相对站装置进行通信的并且处理从相对站装置接收的信号的信号处理服务器装置，该装置包括：处理信号的处理器；用于测量处理器的使用率的使用率测量装置；用于基于将处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生的拥塞确定装置；以及用于当拥塞确定装置确定拥塞已发生时，向相对站装置发出指令以限制通信的限制指令装置。

从参考示出本发明示例的附图的以下描述中，本发明的以上和其他目的、特征和优点将会变得清楚。

附图说明

图1是示出根据示例性实施例的IP通信系统的配置的框图；

图2是示出根据本示例性实施例的IP通信系统的操作的序列图；

图3是示出根据本示例性实施例的信号处理服务器装置的配置的框图；

图4是示出根据本示例性实施例的信号处理服务器装置的操作的流程图；

图5是将限制级与阈值相关联的表的示例；

图6是示出根据示例的信号处理服务器装置11在拥塞发生时的示例性操作的视图；以及

图7是示出根据本示例的信号处理服务器装置11在拥塞解除时的示例性操作的视图。

具体实施方式

将参考附图描述示例性实施例。

图1是示出根据本示例性实施例的IP通信系统的配置的框图。参考图1，根据本示例性实施例的IP通信系统包括信号处理服务器装置11和12，以及相对站装置13。

信号处理服务器装置11和12是执行与相对站装置13的IP通信以及处理接收的信号的装置。信号处理服务器装置的示例包括接收来自相对站装置13的认证请求并且执行对于相对站装置13的认证处理的认证服务器。更具体而言，信号处理服务器装置11和12可以是提供AAA(授权、认证、记帐)服务的Radius(远程认证拨入用户服务)服务器。

相对站装置13是执行IP通信并且与信号处理服务器装置11和12进行通信的通信装置。图1仅示出了一个相对站装置13，但是实际上，多个相对站装置13以共享的方式使用信号处理服务器装置11和12。因此，当信号处理服务器装置11和12接收了来自多个相对站装置13的太多信号时，信号处理服务器装置11和12中可能发生拥塞。

信号处理服务器装置11和12基于处理来自相对站装置13的信号的、诸如CPU(中央处理单元)之类的处理器的使用率来确定拥塞的发生。在IP通信信号处理中，处理信号的处理器的使用率与拥塞状态准确地相对应，所以通过使用处理器的使用率可恰当地确定拥塞状态。当拥塞发生时，信号处理服务器装置11和12向相对站装置13发出限制通信的指令。然后，相对站装置13根据来自信号处理服务器装置11和12的指令限制通信。

图2是示出根据本示例性实施例的IP通信系统的操作的序列图。图2示出在信号处理服务器装置11中发生拥塞时的操作。用来确定发生拥塞的阈值被预先设置并且被预存储在信号处理服务器装置11中。

信号处理服务器装置11定期地测量处理来自相对站装置13的信号的处理器的使用率，并且将测量值与阈值作比较。当处理器的使用率超过阈值时，信号处理服务器装置11确定拥塞已发生(步骤101)，并且向相对站装置13发出指令以限制通信(步骤102)。

当收到来自信号处理服务器装置的用于限制通信的指令时，相对站装置13限制与信号处理服务器装置的通信(步骤103)。由于此限制，信号处理服务器装置11中的处理器的使用率逐渐降低。

当信号处理服务器装置11基于处理器的使用率和阈值之间的比较而确定拥塞已解除时，信号处理服务器装置11向相对站装置13发出指令以去除限制(步骤104)。当收到来自信号处理服务器装置11的用于去除限制的指令时，相对站装置13去除对于与信号处理服务器装置的通信的限制(步骤105)。

作为通信限制的示例，相对站装置13可停止向信号处理服务器装置发送信号。或者，相对站装置13可不向已发出用于限制通信的指令的信号处理服务器装置发送信号，而以旁路(bypassing)方式向另一个信号处理服务器装置发送信号。更具体而言，在信号处理服务器装置11和12是认证服务器的情况下，相对站装置13可以在一收到来自一个认证服务器的用于限制通信的指令的情况下就向另一个认证服务器发送认证会话请求。

如上所述，根据本示例性实施例，信号处理服务器装置11和12基于处理器的使用率和阈值之间的比较结果而确定拥塞的发生，并且当拥塞发生时强制实行对于与相对站装置13的通信的限制。相对站装置13根据来自信号处理服务器装置11和12的指令限制与信号处理服务器装置11和12的通信。因此，根据本示例性实施例，可以通过比较处理器的使用率和阈值的简单操作来有效控制拥塞。在信号量超过信号处理服务器装置的处理容量前，就可开始用于减轻拥塞的操作。

图3是示出根据本示例性实施例的信号处理服务器装置的配置的框图。参考图3，信号处理服务器装置11包括使用率测量部分21、拥塞确定部分22、限制指令部分23以及处理器24。这里，信号处理服务器装置12有着和信号处理服务器装置11相同的配置。

处理器24是处理来自相对站装置13的信号的处理器。

使用率测量部分21定期地测量处理器24的使用率。

拥塞确定部分22基于使用率测量部分21的测量结果来确定拥塞的发生或解除。例如，拥塞确定部分22可将测得的使用率与阈值作比较，当使用率超过阈值时，确定拥塞已发生；当使用率下降到阈值以下时，拥塞确定部分22确定拥塞解除。

当拥塞确定部分22确定拥塞已发生时，限制指令部分23向相对站装置13发出指令以限制信号发送。例如，拥塞一发生，限制指令部分23就可发起向相对站装置13发送限制指令信号(限制状态报告信号)；拥塞一解除，限制指令部分23就可停止发送限制状态报告信号。

图4是示出根据本示例性实施例的信号处理服务器装置的操作的流程图。参考图4，信号处理服务器装置11测量处理器24的使用率(步骤201)。接着，信号处理服务器装置11将处理器的使用率与阈值作比较，从而确定拥塞是否已发生(步骤202)。如果确定拥塞还没发生，那么信号处理服务器装置11返回到步骤201，其中重复对使用率的定期测量。

如果确定拥塞已发生，那么信号处理服务器装置11向相对站装置13发出指令以限制通信(步骤203)。

之后，信号处理服务器装置11又执行对使用率的定期测量(步骤204)。信号处理服务器装置11将处理器24的使用率与阈值作比较，从而确定拥塞是否已解除(步骤205)。如果确定拥塞还没解除，那么信号处理服务器装置11返回到步骤204，其中重复对使用率的定期测量。

如果确定拥塞已解除，那么信号处理服务器装置11向相对站装置13发出指令以去除限制(步骤206)。

根据上述示例性实施例，基于处理器的使用率是否超过阈值来确定拥塞的发生。然而，本发明不限于此。例如，可基于处理器的使用率是否持续超过阈值给定的时间段或更长时间来确定拥塞的发生。在此情况下，可以防止快速响应于处理器使用率的瞬间波动而频繁执行通信限制控制。此外，阈值可具有滞后特性，从而防止控制变得不稳定。

此外，可限定多级限制，从而实现逐步的限制。例如，可限定两级限制：相对宽松的限制阶段1以及更加严格的限制阶段2。为阶段1和阶段2各自设置阈值。阶段2的阈值(第二阈值)被设置得高于阶段1的阈值(第一阈值)。图5是将限制级与阈值相关联的表的示例。拥塞确定部分22可查阅表从而确定拥塞已发生。

当处理器的使用率超过第一阈值时，强制实行阶段1的宽松限制；当使用率进一步上升并且超过第二阈值时，强制实行阶段2的更严格限制。然而，在强制实行阶段2的限制的状态中，当处理器的使用率下降到第二阈值以下时，去除阶段2的限制并且强制实行阶段1的限制。当使用率进一步降低并且下降到第一阈值以下时，也去除阶段1的限制。以此方式，实现了逐步的限制和去除。

将描述信号处理服务器装置11和12充当执行AAA服务的Radius服务器的示例。充当Radius服务器的信号处理服务器装置11和12响应于来自相对站装置13的请求执行认证处理。这里，假设由处理器24或另一个处理器执行的软件程序实现了信号处理服务器装置11中的使用率测量部分21、拥塞确定部分22以及限制指令部分23。

这里，假设限定了两级限制，即阶段1和阶段2。阶段1限制用于禁止对新认证会话的请求。阶段2限制用于禁止发送所有消息。

这里，对于CPU的使用率设置W％作为阶段1限制开始的阈值，并且对于CPU的使用率设置X％作为阶段2限制开始的阈值。

这里，对于CPU的使用率设置Z％作为去除阶段1限制的阈值，并且对于CPU的使用率设置Y％作为去除阶段2限制的阈值。

X大于W，并且Y大于Z。

W可等于Z，但当Z被设置得小于W时，实现了滞后特性。在此示例中，Z被设置得小于W。X和Y之间的关系类似于W和Z之间的关系。在此示例中，Y被设置得小于X。

总而言之，X、Y、W和Z是递减顺序。

图6是示出根据本示例的信号处理服务器装置11在拥塞发生时的示例性操作的视图。

信号处理服务器装置11通过AAA中的过程定期地获得CPU使用率。当CPU使用率超过W％时，信号处理服务器装置11发起阶段1限制。

例如，在阶段1限制中，信号处理服务器装置11向相对站装置13发送阶段1限制状态报告信号(图6中的“阶段1限制信息”)，用于禁止发送新的认证会话请求。同时，信号处理服务器装置11向维护人员提供指示阶段1限制状态发生的警报(图6中的“警报1”)。

当CPU使用率进一步上升并且超过X％时，信号处理服务器装置11发起阶段2限制。例如，在阶段2限制中，信号处理服务器装置11向相对站装置13发送阶段2限制状态报告信号(图6中的“阶段2限制信息”)，用于禁止发送所有的消息。同时，信号处理服务器装置11向维护人员提供指示阶段2限制状态发生的警报(图6中的“警报2”)。

图7是示出根据本示例的信号处理服务器装置11在拥塞解除时的示例性操作的视图。

当CPU使用率下降到Y％以下时，信号处理服务器装置11停止发送阶段2限制状态报告信号并且去除阶段2限制。同时，信号处理服务器装置11向维护人员提供指示阶段2限制去除状态发生的警报(图7中的“警报3”)。

当CPU使用率进一步降低并且下降到Z％以下时，信号处理服务器装置11停止发送阶段1限制状态报告信号并且去除阶段1限制。同时，信号处理服务器装置11向维护人员提供指示阶段1限制去除状态发生的警报(图7中的“警报4”)。

虽然已利用具体术语描述了本发明的优选示例性实施例，但是这样的描述仅出于说明的目的，并且将被理解的是在不脱离权利要求的精神或范围的情况下可进行改变和变化。

本申请基于并要求2007年12月25日递交的申请号2007-331932的日本专利申请的优先权，该日本专利申请的内容通过引用而被并入。

Claims (14)

1.一种通信系统，包括：

信号处理服务器装置，所述信号处理服务器装置将预定的阈值与处理因特网协议通信中的信号的处理器的使用率作比较，并且基于比较结果来确定拥塞是否已发生，并且在拥塞发生期间发出用于限制通信的指令；以及

相对站装置，所述相对站装置根据来自所述信号处理服务器装置的所述指令限制与所述信号处理服务器装置的因特网协议通信。

2.如权利要求1所述的通信系统，其中：设置具有不同内容的多级限制，并且为所述多级限制的每一级设置阈值；并且所述信号处理服务器装置向所述相对站装置发出限制的指令，所述限制的等级与多个所述阈值和所述处理器的使用率之间的比较结果相对应。

3.如权利要求2所述的通信系统，其中：

所述信号处理服务器装置是执行对所述相对站装置的认证的认证服务器，并且设置禁止对新认证会话的请求的第一级限制，以及设置禁止发送所有消息的第二级限制，并且为所述第一级限制设置第一阈值，以及为所述第二级限制设置大于所述第一阈值的第二阈值，并且

所述信号处理服务器装置当所述处理器的使用率超过所述第一阈值时向所述相对站装置发出用于指示所述第一级限制的指令，并且当所述处理器的使用率超过所述第二阈值时发出用于指示所述第二级限制的指令，并且当所述处理器的使用率下降到所述第二阈值以下时发出用于去除所述第二级限制并且返回到所述第一级限制的指令，并且当所述处理器的使用率下降到所述第一阈值以下时发出用于去除所述第一级限制的指令。

4.如权利要求1所述的通信系统，其中所述阈值包括用来确定限制的开始的开始阈值，以及用来确定所述限制的去除的、小于所述开始阈值的去除阈值。

5.一种用于信号处理服务器装置的通信限制方法，所述信号处理服务器装置通过因特网协议与相对站装置进行通信，并且处理从所述相对站装置接收的信号，所述方法包括：

测量处理所述信号的处理器的使用率；

基于将所述处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生；以及

在拥塞发生期间向所述相对站装置发出指令以限制通信。

6.如权利要求5所述的通信限制方法，其中：

设置具有不同内容的多级限制，并且为所述多级限制的每一级设置阈值；以及

所述信号处理服务器装置向所述相对站装置发出用于指示限制的指令，所述限制的等级与多个所述阈值和所述处理器的使用率之间的比较结果相对应。

7.如权利要求6所述的通信限制方法，其中：

所述信号处理服务器装置是执行对所述相对站装置的认证的认证服务器，并且设置禁止对新认证会话的请求的第一级限制，以及设置禁止发送所有消息的第二级限制，并且为所述第一级限制设置第一阈值，以及为所述第二级限制设置大于所述第一阈值的第二阈值；并且

所述方法包括：当所述处理器的使用率超过所述第一阈值时开始所述第一级限制；当所述处理器的使用率超过所述第二阈值时变成所述第二级限制；当所述处理器的使用率下降到所述第二阈值以下时去除所述第二级限制并且返回到所述第一级限制；以及当所述处理器的使用率下降到所述第一阈值以下时去除所述第一级限制。

8.如权利要求5所述的通信限制方法，其中所述阈值由用来确定限制的开始的开始阈值，以及用来确定所述限制的去除的、小于所述开始阈值的去除阈值所组成。

9.一种通过因特网协议与相对站装置进行通信并且处理从所述相对站装置接收的信号的信号处理服务器装置，所述装置包括：

处理所述信号的处理器；

测量所述处理器的使用率的使用率测量部分；

基于将所述处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生的拥塞确定部分；以及

当所述拥塞确定部分确定拥塞已发生时，向所述相对站装置发出指令以限制通信的限制指令部分。

10.如权利要求9所述的信号处理服务器装置，其中：

设置具有不同内容的多级限制，并且为所述多级限制的每一级设置阈值；

所述拥塞确定部分将多个所述阈值与所述处理器的使用率作比较；以及

所述限制指令部分向所述相对站装置发出用于指示限制的指令，所述限制的等级与由所述拥塞确定部分进行的比较的结果相对应。

11.如权利要求10所述的信号处理服务器装置，其中：

所述信号处理服务器装置是执行对所述相对站装置的认证的认证服务器，并且设置禁止对新认证会话的请求的第一级限制，以及设置禁止发送所有消息的第二级限制，并且为所述第一级限制设置第一阈值，以及为所述第二级限制设置大于所述第一阈值的第二阈值；以及

所述限制指令部分当在由所述拥塞确定部分进行的所述比较中所述处理器的使用率超过所述第一阈值时向所述相对站装置发出用于指示所述第一级限制的指令，并且当所述处理器的使用率超过所述第二阈值时发出用于指示所述第二级限制的指令，并且当所述处理器的使用率下降到所述第二阈值以下时发出用于去除所述第二级限制并且返回到所述第一级限制的指令，并且当所述处理器的使用率下降到所述第一阈值以下时发出用于去除所述第一级限制的指令。

12.如权利要求9所述的信号处理服务器装置，其中所述阈值包括用来确定限制的开始的开始阈值，以及用来确定所述限制的去除的、小于所述开始阈值的去除阈值。

13.一种通过因特网协议与相对站装置进行通信的并且处理从所述相对站装置接收的信号的信号处理服务器装置，所述装置包括：

处理所述信号的处理器；

用于测量所述处理器的使用率的使用率测量装置；

用于基于将所述处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生的拥塞确定装置；以及

用于当所述拥塞确定装置确定拥塞已发生时，向所述相对站装置发出指令以限制通信的限制指令装置。

14.一种已在内部存储了用来使计算机执行以下过程的程序的记录介质，所述计算机通过因特网协议与相对站装置进行通信并且处理从所述相对站装置接收的信号：

测量处理器的使用率的过程；

基于将所述处理器的使用率与预定的阈值作比较的结果而确定拥塞是否已发生的过程；以及

当确定拥塞已发生时，向所述相对站装置发出指令以限制通信的过程。

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