CN104285459A - 控制节点以及通信控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在移动通信网中确保地区所需的处理资源并且提高设备利用效率。网络管理器(40)包含在移动通信系统(1)中，该移动通信系统(1)构成为包含与移动通信终端(50)所处的地区相对应地在1个以上的物理服务器(20)的任意一个上实现而进行该移动通信终端(50)的通信处理的1个以上的虚拟呼叫处理服务器(21)。网络管理器(40)具备：检测部(41)，其检测每个物理服务器(20)的通信处理的处理量；节点生成部(42)，其根据检测出的通信处理的处理量，生成在物理服务器(20)上实现的每个地区的虚拟呼叫处理服务器(21)；以及控制部(43)，其控制为将来自移动通信终端(50)的通信处理所涉及的信号发送到与该移动通信终端所处的地区对应地生成的虚拟呼叫处理服务器(21)。

Description

控制节点以及通信控制方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统所包含的控制节点以及通信控制方法。
背景技术
在现有的移动通信网中，按照每个地区束缚了负责通信处理的通信处理节点。例如专利文献1所记载的那样，作为进行通信处理的装置设置有与位置登记区域对应的交换站。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-165163号公报
发明内容
发明所要解决的课题
通常，各个地区的设备是按照预计存在时间变动的处理请求在最忙时的处理能力来进行设备设计。但是，由于通常以平时的业务量为基础进行设备设计，在发生超过预测的业务量的情况下有时会产生拥塞。在此情况下，由于限制而导致大量的通信难以连接。另外，移动通信终端由于使用用户在家时、上下班时、工作时…这样根据时间段而移动，所以时间段不同实际使用的节点的处理量发生变动，最忙时以外的设备利用效率变低。
本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的是提供在移动通信网中能够确保地区所需的处理资源并且提高设备利用效率的控制节点以及通信控制方法。
解决问题的手段
为了达成上述目的，本发明的一个实施方式的控制节点包含在移动通信系统中，该移动通信系统构成为包含1个以上的通信处理节点，该通信处理节点与移动通信终端所处的地区对应地在1个以上的物理服务器中的任意一个上实现，进行该移动通信终端的通信处理，该控制节点具备：检测单元，其检测每个物理服务器的通信处理的处理量；节点生成单元，其根据由检测单元检测出的通信处理的处理量，生成在物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点；以及控制单元，其控制为将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送至由节点生成单元与该移动通信终端所处的地区相对应地生成的通信处理节点。
根据本发明一个实施方式的控制节点，基于物理服务器的通信处理的处理量，在该物理服务器上生成每个地区的通信处理节点，对所生成的通信处理节点发送通信处理所涉及的信号。因此，能够动态地设置在地区中所需的处理资源。例如，在地区内的处理资源不足的情况下，可相互畅通使用包含其它地区的处理资源。由此，在移动通信网中可确保地区所需的处理资源并且提高设备利用效率。
节点生成单元可根据由检测单元检测出的通信处理的处理量的历史，与时刻对应地生成在物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点。基于此结构，可根据通信处理的处理量的历史进行与时刻对应的处理资源的确保以及设备利用效率的提高。
检测单元可检测处于每个地区中的移动通信终端的数量，节点生成单元还根据由检测单元检测出的处于每个地区中的移动通信终端的数量，生成在物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点。根据此结构，可更适当地进行处理资源的确保以及设备利用效率的提高。
移动通信系统还包含流控制网络，控制单元把流控制网络设定为，将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送到与该移动通信终端所处的地区对应的通信处理节点。根据此结构，能够适当且可靠地进行信号的发送(分配)，由此能够适当且可靠地进行本发明的一个实施方式。
但是，本发明除了如上所述可作为控制节点的发明进行记述的之外，还能够如以下这样作为通信控制方法的发明进行记述。这仅仅是类别不同，实质是相同的发明，可起到同样的作用以及效果。
即，本发明的一个实施方式的通信控制方法是基于控制节点的通信控制方法，该控制节点包含在移动通信系统中，该移动通信系统构成为包含1个以上的通信处理节点，该通信处理节点与移动通信终端所处的地区对应地在1个以上的物理服务器中的任意一个上实现，进行该移动通信终端的通信处理，该通信控制方法包含以下的步骤：检测步骤，检测每个物理服务器的通信处理的处理量；节点生成步骤，根据在检测步骤中检测出的通信处理的处理量，生成在物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点；以及控制步骤，控制为将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送至在节点生成步骤中与该移动通信终端所处的地区相对应地生成的通信处理节点。
发明效果
根据本发明的一个实施方式，可动态地设置地区所需的处理资源。例如，在地区内的处理资源不足的情况下，能够使包含其它地区的处理资源相互畅通使用。由此，在移动通信网中能够确保地区所需的处理资源并且提高设备利用效率。
附图说明
图1是示出作为本发明实施方式的控制节点的网络管理器的功能结构、以及包含该网络管理器的移动通信系统的图。
图2是示出移动通信终端在服务区内的地区和与地区对应的物理服务器以及虚拟呼叫处理服务器以及OpenFlow网络的节点的结构的图。
图3是概念性地示出每个物理服务器的使用率的图。
图4是示出利用网络管理器检测的每个物理服务器的使用率的信息的表(虚拟服务器资源管理表)。
图5是示出作为本发明实施方式的控制节点的网络管理器以及构成移动通信系统的其它装置的硬件结构的图。
图6是示出作为本发明实施方式的控制节点的网络管理器以及移动通信系统所执行的处理(通信控制方法)的顺序图。
图7是示出与由OpenFlow网络的节点保持的处理对应的流表(flow table)的图。
图8是与处理相应的虚拟服务器资源管理表。
图9是示出与处理对应的物理服务器以及虚拟呼叫处理服务器等的结构的图。
图10是示出与由OpenFlow网络的节点保持的处理对应的流表的图。
图11是与处理对应的虚拟服务器资源管理表。
图12是示出与处理相应的物理服务器以及虚拟呼叫处理服务器等的结构的图。
图13是示出与由OpenFlow网络的节点保持的处理对应的流表的图。
图14是与处理对应的虚拟服务器资源管理表。
图15是示出现有的业务量与设备(设备量)的关系的图。
图16是示出基于本发明的实施方式的业务量与设备(设备量)之间的关系的图。
具体实施方式
以下，与附图一起对本发明的控制节点以及通信控制方法的实施方式进行详细说明。此外，在附图的说明中对同一要素标注同一符号，并省略重复的说明。
图1示出包含作为本实施方式的控制节点的网络管理器40的移动通信系统1的结构。移动通信系统1是向移动通信终端(移动机)50提供移动通信功能的系统。移动通信终端50是由用户使用的通过无线通信方式与移动通信系统(移动通信网)连接而进行移动通信的装置。具体地说，移动通信终端50相当于便携电话机等。移动通信终端50例如经由移动通信系统1与对置节点60之间确立呼叫连接而进行通信。对置节点60例如相当于向其它移动通信终端或移动通信终端50提供各种服务的服务器装置、或者用于与其它通信网连接的装置(例如，GGSN(Gateway GPRS SupportNode：网关支持结点))等。移动通信终端50通过由移动通信终端50的用户与移动通信系统1的通信企业者签订合同而能够进行移动通信。此外，移动通信终端50可以与现有的移动通信终端相同。
如图1所示，移动通信系统1构成为包含呼叫处理管理用数据库10、1个以上(或者多个)物理服务器(物理机器设备、PM)20、OpenFlow网络30和网络管理器40。此外，它们的结构10、20、30、40还构成移动通信系统1(移动通信网)的核心网。各物理服务器20中，实现了如后所述的作为在移动通信系统1中进行通信处理的通信处理节点的虚拟呼叫处理服务器21。
呼叫处理管理用数据库10是保持呼叫处理所需的数据的数据库。呼叫处理管理用数据库10使该数据与例如用于确定移动通信终端50的信息相对应地按每移动通信终端50来保持。作为呼叫处理所需的数据，具体地说保持表示呼叫处理状态的状态信息或移动通信终端50所涉及的加入者简介(profile)。作为状态信息，是移动通信终端50在服务区、移动通信终端50是通信中还是待机中的信息。该信息如后所述由虚拟呼叫处理服务器21读出并且进行更新(写入)。
另外，作为加入者简介的数据，有移动通信终端50的电话号码、认证信息、签约速度等信息。当移动通信终端50的用户与移动通信系统1的通信企业者在签订合同时这些信息作为加入者简介被新存储(生成)在呼叫处理管理用数据库10中。这些信息可由虚拟呼叫处理服务器21读出，但不能由虚拟呼叫处理服务器21进行更新(写入)。此外，在存储于各移动通信终端50内的数据中有这样发生读出(Read)和写入(Write)两者的项目和仅发生读出(Read)的项目。在呼叫处理管理用数据库10中，通过分开管理这些项目的记录，可以设计成防止在写入(Write)的同步等待时读出(Read)发生延迟的情况。
呼叫处理管理用数据库10与1个以上(或者多个)虚拟呼叫处理服务器21(物理服务器20)分别连接，通过虚拟呼叫处理服务器21进行呼叫处理管理用数据库10所保持的数据的参照、登记或更新。呼叫处理管理用数据库10可采取任意结构作为数据库，但考虑到要保持呼叫处理所需的数据，如图1所示，形成由多个服务器装置实现的分散数据库，可构成为没有SPOF(Single Point of Failure：单点故障)。
这里，所谓呼叫处理就是经由移动通信系统1在移动通信终端50与对置节点60之间的呼叫连接的处理。例如是确立移动通信终端50与对置节点60之间的呼叫连接(也称为通信会话连接)的处理、或者切断呼叫连接的处理等。另外，用于使移动通信系统1位于服务区内的处理、即位置登记的处理也可以包含在本实施方式中的呼叫处理中。
此外，在本实施方式中，移动通信系统1中并非必须含有上述结构的呼叫处理管理用数据库10，可以与现有的移动通信系统同样地，从HLR(Home Location Register：归属位置寄存器)等加入者信息管理装置取得基于虚拟呼叫处理服务器21的加入者简介或在服务区域内的信息。
物理服务器20是在移动通信系统1中进行通信处理的物理装置。通信处理是包含上述呼叫处理的、移动通信所涉及的任意处理。实际上通过由物理服务器20实现的虚拟呼叫处理服务器21来执行通信处理。物理服务器20如图1所示经由OpenFlow网络30与移动通信终端50以及对置节点60连接，并能够进行信息的收发。在移动通信系统1中包含1个以上(或者多个)的物理服务器20。另外，多个物理服务器20之间也进行连接，可在物理服务器20彼此之间进行信息的收发。
如图1所示，可设置多个据点(数据中心等的场所)2，在各个据点2处可设置1个以上的物理服务器20。在多个据点中设置物理服务器20的原因是，考虑到各据点2的物理服务器20承担最靠近地区的呼叫处理，并且由于灾害导致邻接地区的呼物理服务器20发生故障时的代替处理等。
各物理服务器20(据点2)按照例如移动通信终端50进行移动通信的(移动通信终端50在服务区)各个地区来设置。具体地说，如图2所示，在地区A设置与地区A对应的物理服务器20即PM1以及PM2，在地区B设置与地区B对应的物理服务器20即PM3以及PM4。
另外，各物理服务器20具有将自身的使用率作为自身的通信处理的处理量向网络管理器40进行通知的功能。该功能在后面更详细地叙述。
虚拟呼叫处理服务器21是进行移动通信终端50的通信处理的1个以上(或者多个)的通信处理节点。在物理服务器20的任意一个中可实现虚拟呼叫处理服务器21。虚拟呼叫处理服务器21是利用虚拟机(VM)技术通过在物理服务器20上执行程序来实现的虚拟服务器。此外，还可以在1个物理服务器20中实现多个虚拟呼叫处理服务器21。移动通信系统1包含1个以上(或者多个)的虚拟呼叫处理服务器21。在作为现有的移动通信系统的GPRS(General Packet Radio Service：通用分组无线业务)系统中，例如在SGSN(Serving GPRS Support Node：服务GPRS支持节点)、LTE/EPC(Long Term Evolution：长期演进/Evolved Packet Core：分组核心演进)系统中，虚拟呼叫处理服务器21相当于MME(Mobility Management Entity：移动管理实体)或S-GW(Serving Gateway：服务网关)等的节点。或者，在IMS(IP MultimediaSubsystem：IP多媒体子系统)中，虚拟呼叫处理服务器21还相当于CSCF(Call SessionControl Function：呼叫会话控制功能)、AS(Application Server：应用服务器)等的节点。
虚拟呼叫处理服务器21以接收到来自移动通信终端50的请求等为触发进行通信处理。该请求例如是发信请求(呼叫连接确立的请求)或位置登记请求。虚拟呼叫处理服务器21根据需要参照来自移动通信终端50的请求以及在呼叫处理管理用数据库10中存储的信息等进行请求。另外，虚拟呼叫处理服务器21可在呼叫处理管理用数据库10中写入(存储)通信处理结果的信息。
与移动通信终端50进行移动通信(移动通信终端50在服务区)的地区对应关联地实现虚拟呼叫处理服务器21。例如图2所示，在PM1以及PM2上分别实现的虚拟呼叫处理服务器21即VM1以及VM2可以实现为进行处于地区A中的移动通信终端50所涉及的通信处理的设备。在PM3以及PM4上分别实现的虚拟呼叫处理服务器21即VM3以及VM4可以实现为进行处于地区B中的移动通信终端50所涉及的通信处理的设备。此外，如上所述，虚拟呼叫处理服务器21通常在地区所对应的物理服务器20上实现，但如后所述也能够在没有地区对应关系的物理服务器20上实现。
在移动通信系统1中，使移动通信终端50所处的地区与虚拟呼叫处理服务器21相对应。即，来自处于地区A的移动通信终端50的通信处理所涉及的信号由OpenFlow网络30的节点31中继而被发送至与地区A对应的虚拟呼叫处理服务器21。
例如，移动通信系统1所包含的基站(BTS、eNB，未图示)因为是位置固定地进行设置，所以其与地区对应。基站保持应该向与地区对应的哪个虚拟呼叫处理服务器21发送信号的信息，根据该信息向信号与地区对应的虚拟呼叫处理服务器21发送信号。具体地说，在LTE/EPC的原有处理的例子中，来自基站的信号由该基站从属的上位的多个(S1-Flex)的MME/S-GW(相当于本实施方式的虚拟呼叫处理服务器21)承担。基站预先存储上位的虚拟呼叫处理服务器21，对它们的任意一个发送信号。此外，只要决定了进行一次处理的虚拟呼叫处理服务器21，就能够利用移动通信终端50的信号所包含的临时识别符(GUTI(Globally Unique Temporary Identifier：全球唯一临时标识符)等)来确定之后的虚拟呼叫处理服务器21。此外，上述示出了移动通信终端50所处的地区和虚拟呼叫处理服务器21根据基站进行对应的例子，但也可以根据上述以外的方法进行对应。
此外，如上述这样使物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21与地区对应是基于以下这样的理由。当由移动通信终端所处的地区的物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21进行通信处理时，在移动通信网中物理上信号可流动的长度变短。结果是，业务量减少，中继成本降低。即，是与中继成本有关的理由。另外，可将在虚拟呼叫处理服务器21中进行管理的基站仅限定为地区的基站。在虚拟呼叫处理服务器21进行全部地区的移动通信终端50的通信处理时，需要管理全部地区的基站。即，是网络管理上的理由。
此外，可如以下这样地进行物理服务器20的配置(配备)。首先，按照时间段来学习各地区所需的通信的处理量，按照星期来求出处理量的范围。对于在各时间段中的移动通信网总的需要处理量的上限处估计了安全率的设备量，将其作为全体的设备量而准备物理服务器20。此外，还在每个地区中以平均的使用量来分配全体的处理量，并配备物理服务器20。由此，可进行与通信处理量相应的适当物理服务器20的配置(配备)。
OpenFlow网络30是与物理服务器20、移动通信终端50以及对置节点60分别连接并构成这些装置之间的通信路径的流控制网络。此外，通常，OpenFlow网络30与移动通信终端50经由基站或无线控制装置(RNC)进行连接。OpenFlow网络30由作为相互连接的OpenFlow交换机(OpenFlow Switch)的多个节点31构成。节点31相当于通常作为OpenFlow网络的OpenFlow交换机(SW)使用的装置。如后所述，OpenFlow网络30接受来自网络管理器40的OpenFlow控制器(OpenFlowcontroller)的控制而进行信息的收发。具体地说，OpenFlow网络30的各节点31从网络管理器40接收表示向哪个节点发送自身接收到的信息的流条目(Flow Entry)，进行基于该流条目的信息的收发。在本说明中，虽然采用OpenFlow网络进行说明，然而也可以是被称为SDN(Softwarer difined network：软件定义网络)的、进行相同的流控制以及基于该控制的流转发处理的网络。
网络管理器40控制物理服务器20上的虚拟呼叫处理服务器21的实现(安装)，作为本实施方式的功能。另外，网络管理器40，网络管理器40控制OpenFlow网络30中的信息的收发，作为本实施方式的功能。例如，通过网络管理器40所具备的、进行负载分散控制的OpenFlow控制器来进行OpenFlow网络30中的信息收发的控制。后面对具体进行怎样的控制进行叙述。网络管理器40可与物理服务器20分别进行连接，并进行信息的收发。
网络管理器40构成网络管理控制系统。网络管理控制系统具有网络运用策略、网络运用/控制方案(scenario)、网络资源管理、网络拓扑管理、网络拓扑变更、网络资源控制、虚拟服务器控制以及流控制的功能。网络运用策略是根据网络资源管理所掌握的状态(拥塞或故障等)来保持用于决定怎样控制网络的判断基准(关于服务的品质条件或应该确保的频带等)的功能。网络运用/控制方案是参照网络资源运用策略赋予用于使网络管理所掌握的状态成为满足策略的状态的控制步骤的功能。网络资源管理是从网络内配备的服务器或交换机等接收信息而进行掌握的功能。
网络拓扑管理是根据网络资源管理掌握所的信息来掌握网络内的装置连接状况而进行管理的功能。网络拓扑变更是根据虚拟化服务器的虚拟化机器设备的配置/移动控制或交换机等的设定变更控制来变更网络的装置连接状态的功能。网络资源控制是虚拟化服务器的虚拟机的配置/移动控制或交换机等的设定变更控制。虚拟服务器控制是从虚拟化服务器(与物理服务器相同)接收服务器的信息来掌握服务器的状态的功能(CPU使用率或有无故障等)。流控制是进行OpenFlow网络30的流控制的功能。本实施方式的网络管理器40利用了上述的功能。
关于图1所示的网络管理器40，作为本实施方式的功能，网络管理器40具备检测部41、节点生成部42和控制部43。
检测部41是检测每个物理服务器20的通信处理的处理量的检测单元。检测部41检测使用率作为通信处理的处理量。所谓使用率是表示相对于物理服务器20能够处理的资源，虚拟呼叫处理服务器21的通信处理将资源使用到何种程度的比率。具体地说，物理服务器20的使用率可计算为物理服务器20具备的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)的资源总和中的、公共处理以及由该物理服务器20实现的(主导的)虚拟呼叫处理服务器21中使用的处理的总量的比例。
例如图3所示，物理服务器20的CPU资源可利用物理服务器20所具备的核心处理器(例如4个核心)的CPU时钟数的总和来表示，这里将CPU时钟的总和设为是12000MHz。此时，在公共处理(虚拟机(VM)管理)中使用1000MHz，在虚拟呼叫处理服务器21的处理(VM处理、在实现多个虚拟呼叫处理服务器21的情况下进行合计)中使用6000MHz的情况下，物理服务器20的使用率为(1000+6000)/12000＝58.3％。
另外，还可以计算关于在物理服务器20上实现的各虚拟呼叫处理服务器21的使用率。可将虚拟呼叫处理服务器21的使用率(VM的使用率)计算如下：在物理服务器20中作为虚拟呼叫处理服务器21用而分配的资源中的、虚拟呼叫处理服务器21在处理中使用的量的比例。
在图3所示的例子中，作为虚拟呼叫处理服务器21的VM1以及VM2，假设分别被分配物理服务器20的CPU时钟中的5000MHz，在公共处理中被分配2000MHz。此时，当在VM1中使用2000MHz、在VM2中使用4000MHz时，VM1的使用率成为2000/5000＝40％，VM2的使用率成为4000/5000＝80％。此外，在上述的例子中，因为在1个物理服务器20上分配2个虚拟呼叫处理服务器21，所以每1个虚拟呼叫处理服务器21的资源成为5000MHz，但在仅分配1个虚拟呼叫处理服务器21时，分配10000MHz的资源。
各物理服务器20分别计算上述物理服务器20的使用率以及在物理服务器20上实现的(分配的)虚拟呼叫处理服务器21的使用率，对网络管理器40发送表示这些使用率的信息。这里，将表示物理服务器20的使用率的信息与确定物理服务器20的信息对应关联地进行发送，将表示虚拟呼叫处理服务器21的使用率的信息与确定虚拟呼叫处理服务器21的信息对应关联地进行发送。
定期(按照一定时间)地发送表示使用率的信息。另外，物理服务器20监视各自的使用率，在使用率为预定的阈值以上或者超过阈值时，在此时刻发送表示使用率的信息。检测部41通过接收从各物理服务器20发送的使用率的信息来检测使用率。此外，除了上述的方法以外，还可以利用任意的方法进行基于检测部41的使用率的检测。
由检测部41检测而进行管理的使用率的信息是例如图4所示的表的信息(虚拟服务器资源管理表)。如图4的表所示，物理服务器20的使用率与各虚拟呼叫处理服务器21的使用率相对应。与物理服务器20的使用率相关的信息(图4的物理资源)是“所在地区”、“物理ID”以及“使用率”栏目的数据。“所在地区”是表示物理服务器20所设置的地区的信息。“物理ID”是用于确定物理服务器20的信息。“使用率”是表示物理服务器20的使用率的信息。
与虚拟呼叫处理服务器21的使用率有关的信息(图4的虚拟机(VM))是“逻辑ID”、“使用率”以及“分配地区”栏目的数据。“逻辑ID”是确定虚拟呼叫处理服务器21的信息。“使用率”是表示虚拟呼叫处理服务器21的使用率的信息。“分配地区”是表示该虚拟呼叫处理服务器21进行通信处理的移动通信终端50所处的地区的信息。检测部41在检测每个物理服务器20的使用率时，将检测出的信息输出到节点生成部42。
另外，检测部41可检测处于每个地区内的移动通信终端50的数量。例如，该检测通过在移动通信系统1中检测处于每个位置登记区域内(进行了位置登记)的移动通信终端50的数量来进行。处于每个位置登记区域的移动通信终端50的数量在移动通信系统1中由HLR等的进行终端在服务区管理的装置来掌握。检测部41向该装置询问处于每个位置登记区域的移动通信终端50的数量而取得信息。
此外，与物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21对应的地区(呼叫处理中使用的地区)和位置登记区域不是必须一致。当与物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21对应的地区(在呼叫处理中使用的地区)和位置登记区域一致时，处于位置登记区域中的移动通信终端50的数量就是处于地区中的移动通信终端50的数量。当与物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21对应的地区大于位置登记区域时(在该地区中包含多个位置登记区域时)，对处于地区所包含的位置登记区域的移动通信终端50的数量进行求和，将其作为处于地区中的移动通信终端50的数量。在与物理服务器20以及虚拟呼叫处理服务器21对应的地区小于位置登记区域时(在位置登记区域中包含多个该地区时)，根据该地区的面积比或地区特有的参数来分配处于位置登记区域的移动通信终端50的数量，计算处于地区中的移动通信终端50的数量。另外，作为其它方法，还可以与使用率的报告时等相应地报告与虚拟呼叫处理服务器21进行连接(attach)处理的移动通信终端50的数量，并针对每个呼叫处理地区(呼叫处理中使用的地区)进行求和，由此能够计算处于该地区内的移动通信终端50的数量。
检测部41对节点生成部42输出检测到的表示处于每个地区中的移动通信终端50的数量的信息。例如，该输出与使用率的信息输出同样地定期地(按照一定时间)进行。
节点生成部42是根据从检测部41输入的表示使用率的信息来生成在物理服务器20上实现的每个地区的虚拟呼叫处理服务器21的节点生成单元。即，节点生成部42根据使用率，决定对哪个物理服务器20分配哪个虚拟呼叫处理服务器21，按照所决定的分配而在物理服务器20上生成虚拟呼叫处理服务器21。例如，通过在其它物理服务器20中生成已经在物理服务器20上实现的虚拟呼叫处理服务器21的复制，来进行虚拟呼叫处理服务器21的生成。伴随着虚拟呼叫处理服务器21的生成，节点生成部42还进行其它虚拟呼叫处理服务器21的物理服务器20之间的移动等的控制。
例如，如下这样进行向物理服务器20分配虚拟呼叫处理服务器21。节点生成部42判断各个虚拟呼叫处理服务器21的使用率是否是预定的阈值以上或者是否超过阈值。例如将阈值设定为80％。节点生成部42在判断为虚拟呼叫处理服务器21的使用率是阈值以上或者超过阈值时，按照使得使用率小于80％或者成为80％以下的方式决定虚拟呼叫处理服务器21的分配。例如，在其它物理服务器20的使用率低时，将使用率为阈值以上或者超过阈值的虚拟呼叫处理服务器21复制至该其它物理服务器20(扩展(scale))，来降低使用率。
另外，为了生成使用率低的物理服务器20，可将在互不相同的物理服务器20上实现的虚拟呼叫处理服务器21汇集到1个物理服务器20(迁移(migration)处理)。后面叙述它们的具体例。
基于节点生成部42的虚拟呼叫处理服务器21的虚拟化控制可利用虚拟机技术进行。具体地说，节点生成部42在进行虚拟呼叫处理服务器21的复制、移动，增设、减设等的情况下，通过向各物理服务器20的Hypervisor发送指示，来进行使虚拟呼叫处理服务器21重新进行配置(Provisioning)的控制。由此，能够进行适当的虚拟化。更具体地说，可通过统一控制基于节点生成部42的虚拟机的配置(Provisioning)和基于控制部43的流控制(通过使处理同步)，能够如以下说明地那样进行更加适当的复制、移动、增设、减设等的处理。
另外，节点生成部42可根据由检测部41检测到的使用率的历史，与时刻相应地生成(分配)在物理服务器20上实现的每个地区的虚拟呼叫处理服务器21。节点生成部42将从检测部41输入的表示使用率的信息存储为历史(学习数据)，根据该历史计算每个时间段以及地区所需的通信的处理量(已统计的信息)。此外，时间段中还包含由于星期导致的区别。例如，计算每个时间段以及地区的过去的处理量的平均值，根据平均值计算必要的通信的处理量。处理量例如是在每个地区的虚拟呼叫处理服务器21的处理中使用的CPU时钟的总和，并根据由检测部41检测到的使用率来计算的。节点生成部42根据已算出的每个时间段以及地区所需的通信的处理量，在各地区的物理服务器20上配备虚拟呼叫处理服务器21，作为该地区的处理资源。但是，虚拟呼叫处理服务器21并非必须配备在对应地区的物理服务器20上。
如上所述，在实际的处理资源量产生变动之前预测性地准备处理资源，由此能够预先防止产生拥塞状态。
另外，节点生成部42也可以根据由检测部41检测到的处于每个地区中的移动通信终端50的数量，来生成在物理服务器20上实现的每个地区的虚拟呼叫处理服务器21。例如，节点生成部42根据之前的每个时间段的各地区中的通信处理量与处于每个地区中的移动通信终端50的数量，来求出每个移动通信终端50的所需的单位处理量并进行保持。在看到与通常不同的移动通信终端50的增加时，节点生成部42配备与单位处理量×终端数相当的处理资源即虚拟呼叫处理服务器21。
节点生成部42向控制部43输出已生成的、各物理服务器20中的虚拟呼叫处理服务器21的状态，即，表示是否在某个物理服务器20中生成(配备)某个虚拟呼叫处理服务器21的信息。
控制部43是如下这样的控制单元，其控制为利用节点生成部42向与该移动通信终端50所处地区对应地生成的虚拟呼叫处理服务器21发送来自移动通信终端50的通信处理所涉及的信号。具体地说，控制部43设定OpenFlow网络30，使得与移动通信终端50所处地区对应的虚拟呼叫处理服务器21发送来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号(使得利用与移动通信终端50所处地区对应的虚拟呼叫处理服务器21进行该通信处理)。
在多个虚拟呼叫处理服务器21与地区对应时，控制部43按照使得虚拟呼叫处理服务器21之间处理负载尽可能均匀的方式使信号发送。此外，可根据移动通信终端50来决定发送通信处理所涉及的信号的虚拟呼叫处理服务器21。关于怎样决定发送通信处理所涉及的信号的虚拟呼叫处理服务器21的基准(实施方案)，例如由移动通信系统1的通信企业者预先存储到控制部43。
控制部43按照使得来自移动通信终端50的通信处理所涉及的信号被发送到与该移动通信终端50所处的地区对应的虚拟呼叫处理服务器21的方式来生成流条目，向OpenFlow网络30的各节点31发送已生成的流条目。
例如，可以按照一定期间(例如，按照每个特定的时刻)或在由节点生成部42变更了虚拟呼叫处理服务器21的配备等时，进行发送通信处理所涉及的信号的虚拟呼叫处理服务器21的决定以及流条目的生成。以上是本实施方式的网络管理器40的功能结构。
图5示出构成本实施方式的呼叫处理管理用数据库10、物理服务器20、OpenFlow网络30的节点31以及网络管理器40的服务器装置的硬件结构。如图5所示，该服务器装置构成为包含如下计算机，该计算机具备CPU101、作为主存储装置的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)102以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)103、用于进行通信的通信模块104和硬盘之类的辅助存储装置105等硬件，这些构成要素根据程序等进行动作，由此能够发挥上述的各节点10、20、31、40的功能。以上是本实施方式的网络管理器40以及移动通信系统1的结构。
接着，采用图6的顺序图来说明在本实施方式的网络管理器40以及移动通信系统1中执行的处理即通信控制方法。本处理以图2所示的结构为例进行说明。如图2所示，在处于地区A中的移动通信终端50所涉及的通信处理(通信呼叫)由地区A中配备的物理服务器20即PM1以及PM2来进行。在处于地区B中的移动通信终端50所涉及的通信处理(通信呼叫)由地区B中配备的物理服务器20即PM3以及PM4来进行。在PM1、PM2、PM3以及PM4上，分别配置(生成)作为虚拟呼叫处理服务器21的VM1、VM2、VM3以及VM4，进行通信处理。
另外，作为OpenFlow网络30中的节点(OpenFlow交换机)31的SW1～4对移动通信终端50与物理服务器20之间的数据进行中继。SW1～4彼此连接，SW1与PM1以及PM2连接，SW2与PM3以及PM4连接，SW3与地区A的移动通信终端50连接，SW4与地区B的移动通信终端50连接。
图7(a)示出归纳SW1的流条目的流表的例子，图7(b)示出归纳SW2的流条目的流表的例子，图7(c)示出归纳SW3的流条目的流表的例子，图7(d)示出归纳SW4的流条目的流表的例子。在此例中仅表示图2所示的处于地区A中的移动通信终端50即用户A与图2所示的处于地区B中的移动通信终端50即用户B所涉及的流条目。各流条目是规定向哪个“输出目的地”(动作)发送与“发送目的地”以及“送达目的地”(匹配字段)的组合相对应的流(信号)的信息。此外，在图7所示的流表中具有“用途”这样的栏，但这是为了解释用于哪个信号的流条目而记载的，没有设定作为实际的流表。向上(Up)表示将从移动通信终端50往物理服务器20的信号作为对象的流条目，向下(Down)表示将从物理服务器20往移动通信终端50的信号作为对象的流条目。后面针对处于SW2的流表中的VM移动用的流条目进行叙述。
“发送源”以及“送达目的地”分别表示信号的标题所包含的发送源以及送达目的地的装置(装置地址)。在节点31中，对从作为中继对象的信号获得的信息与作为匹配字段的“发送源”以及“送达目的地”进行比较，其一致的结果是，判断作为动作(在本例中为“输出目的地”的决定)将信号发送到哪个端口。在实际的“输出目的地”中设定了应该输出作为中继对象的信号的输出端口编号(确定作为输出目的地的端口的信息)。在图7中，作为输出目的地示出的SW1～4或用户A/B、S1～S4(分别与VM1～VM4的输入端口对应)分别记载了与输出端口连接的目的地的信息。
在移动通信系统1中，通过PM1～4测定物理服务器20自身以及自身主导(host)的VM的使用率(处理负载)，将所测定的表示使用率的信息从各PM1～4发送到网络管理器40。网络管理器40中通过检测部41接收表示使用率的信息(S01、检测步骤)。这里检测的使用率例如是图4所示的虚拟服务器资源管理表这样的值。VM1以及VM2成为使用率达60％的高使用率，VM3以及VM4稍低成为30％。网络管理器40中，虚拟服务器资源管理表的值始终更新，每当检测到表示使用率的信息时，从检测部41向节点生成部42输出该信息。
这里，来自地区A的通信处理的请求(服务请求)增加，VM2的使用率成为预定的阈值(例如80％)以上。在PM2中检知到VM2的使用率成为阈值以上(S02)，从PM2向网络管理器40通知使用率成为80％以上是处理拥塞状态的情况(80％以上的使用率的信息)(S03)。网络管理器40利用检测部41接收该通知，检测VM2的拥塞状态(使用率成为阈值以上)(S03，检测步骤)。这里，图8示出虚拟服务器资源管理表的值。该信息还从检测部41向节点生成部42输出。
接着，节点生成部42搜索在其它物理服务器20中有无处理的余量，以降低VM2的使用率。例如，搜索相对于VM2处理量(8000MHz)的一半(4000MHz)的处理量具有充分余量的物理服务器20。此时，检索同一地区的物理服务器20(资源)的空闲状况。在同一地区的物理服务器20中没有充分的空闲容量时，接着检索近邻地区的物理服务器20(资源)的空闲状况。
这里，可确认PM3以及PM4的使用率低而且即使对各自主导的VM3(3000MHz)和VM4(3000MHz)的处理量求和，1个物理服务器20的使用率也不超过对VM的分配量(10000MHz)。结果是，决定使PM3上的VM3向PM4移动(实时迁移)(S04，节点生成步骤)。但此时，在1个物理服务器20中使2个虚拟呼叫处理服务器21进行主导(host)，所以VM3和VM4的分配量分别从10000MHz变更为5000MHz。
接着，如图9的结构图所示，节点生成部42为了从PM3向PM4进行VM3的数据移动，而设定使VM移动用的流表与PM3及PM4连接的SW2的流表(S05，节点生成步骤)。具体地说，追加用于从PM3向PM4中继数据的图7(b)所示的SW2的流表的VM移动用的流条目。此外，当VM移动用的个别线路设置在VM3与VM4之间(OpenFlow网络以外的)时，不需要此处理(操作)。
接着，如图9的结构图所示，利用节点生成部42对PM3以及PM4的Hypervisor进行指示，按照使得VM3收容在PM4中的方式进行移动控制(迁移)(S06，节点生成步骤)。在PM3以及PM4中进行迁移处理。
当迁移处理结束时，从PM3向网络管理器40报告处理结束(S07)。在网络管理器40中利用节点生成部42来接收处理结束的报告，并将该情况输入控制部43。接着，在接受到迁移处理结束之后，通过控制部43变更OpenFlow网络30中的流，以向PM4(向S4)分配在此之前收容在PM3内的VM3所处理的与移动通信终端50(用户)有关的全部的流(在图5以及图9中为用户B)(S08，控制步骤)。具体地说，如图10(b)所示，将从SW2的用户B至VM3的与Up有关的流条目的输出目的地从VM3的S3修正为VM4的S4。另外，删除SW2的VM移动用的流条目。此外，只要本来具有空闲容量大的物理服务器20，就可以直接对该物理服务器20进行VM2的扩展(scale)，因此省略S05～S08的处理。
图11中示出直到S08的处理结果、虚拟服务器资源管理表的值。如图11所示，在PM4中实现了VM3以及VM4，在PM3中成为任何虚拟呼叫处理服务器21都没有实现的状态。
接着，通过节点生成部42设定VM移动用的流表，以进行从PM2至PM3的VM2的数据移动(数据的复制(Replication))。本处理是与S05相同的处理，从而省略图示。
接着，如图12的结构图所示，关于在PM2中主导的VM2，由节点生成部42对PM3以及PM2分别指示复制至PM3上(VM2的扩展)(S09，节点生成步骤)。在PM3以及PM2中进行复制处理。此外，在复制处理之前，VM2进行动作中断的处理。
在复制处理结束时，从PM2向网络管理器40报告处理结束(S10)。网络管理器40利用节点生成部42来接收处理结束的报告，并将此情况输入给控制部43。接着，从节点生成部42对PM2指示关于VM2动作重新开始(恢复(resume))(S11)。在PM2中接受此指示进行VM2的动作重新开始处理，由此，在PM2与PM3双方的物理服务器20上VM2进行动作。
另外，如图12的结构图所示，在接受复制处理结束之后，控制部43对SW2以及SW3进行流控制，使得VM2的信号(业务量)的一半(在图2、9、12中为用户A)分配给PM3(的VM2)(在用户A与PM3之间收发信号)(S12，控制步骤)。具体地说，如图13(b)所示，对SW2追加将从用户A(发送源)至VM2(送达目的地)的Up信号输出到PM3所涉及的输出目的地即S3这样的流条目，并且追加将从VM2(发送源)至用户A(送达目的地)的Down信号输出到SW3这样的流条目。另外，如图13(c)所示，在SW3中将从用户A(发送源)至VM2(送达目的地)的与Up相关的流条目的输出目的地从与PM2连接的SW1修正为与PM3连接的SW。
此外，在S12的流设定中，通过以信号(用户数据)的发送源在后的顺序进行设定，来防止数据包的丢失。此外，该顺序在Up信号与Down信号中互逆。
另外，如图12的结构图以及图13(a)所示，通过控制部43从SW1的流表中删除与向PM3分配了信号的移动通信终端50(用户)有关的流条目(S13、控制步骤)。
在图14中示出以上处理的结果、虚拟服务器资源管理表的值。如图14所示，关于达到阈值以上的VM2的使用率，由于被分配到PM2以及PM3这2个物理服务器20，因而成为小于阈值，消除了高负载状态。
另外，在PM3上实现的虚拟呼叫处理服务器21可作为接受新的通信处理(通信呼叫叫处理)的新虚拟呼叫处理服务器21进行配置(Provisioning)，而不是作为在PM2上实现的VM2的复制。在此情况下，不分配以PM2的VM2进行处理的通信处理(呼叫处理)。以上是在本实施方式的网络管理器40以及移动通信系统1中执行的处理。
如上所述，根据本实施方式，基于物理服务器20的通信处理的处理量，在该物理服务器20上生成每个地区的虚拟呼叫处理服务器21，对生成的虚拟呼叫处理服务器21发送通信处理有关的信号。因此，可动态地设置(可增减)地区中所需的处理资源。例如，如上所述在地区A内的处理资源不足的情况下，为了利用地区B的物理服务器20，可相互畅通使用包含其它地区的处理资源。由此，能够在移动通信网中确保地区所需的处理资源并且提高设备利用效率。
在现有的移动通信网中，如图15(a)所示，当在各个地区处理量临时性地增加时，为了避免拥塞而需要增强设备。在如图15(b)所示业务量根据时间增加时，为了适当地处理伴随着该增加的业务量，必须飞跃性地增加设备量。由此，设备利用效率降低。
另一方面，根据本实施方式，即使在如图16(a)所示某地区所需的处理量超过设备的处理资源时，也能够利用其它地区的设备。由此，如图16(b)所示，当业务量随着时间增加时，可与现有的移动通信网相比大幅地抑制设备量的增加。由此，能够提高设备利用效率。
另外，如本实施方式那样，可根据通信处理的处理量的历史，进行基于节点生成部42的虚拟呼叫处理服务器21的生成。根据此结构，能够预先确保与时刻相应的处理资源，可提高设备利用效率并且预先防止成为拥塞状态等。
另外，如本实施方式那样，还可以根据处于每个地区中的移动通信终端的数量，来进行基于节点生成部42的虚拟呼叫处理服务器21的生成。根据此结构，可更适当地确保处理资源以及提高设备利用效率。
另外，如本实施方式那样可在通信处理所涉及的信号中继中利用OpenFlow网络等流控制网络。根据此结构，能够适当且可靠地进行信号的发送(分配)，由此能够适当且可靠地进行本发明。
符号说明
1…移动通信系统，2…据点，10…呼叫处理管理用数据库，20…物理服务器，21…虚拟呼叫处理服务器，30OpenFlow网络，31…节点，40…网络管理器，41…检测部，42…节点生成部，43…控制部，50…移动通信终端，60…对置节点，101…CPU，102…RAM，103…ROM，104…通信模块，105…辅助存储装置。

Claims (5)

1.一种控制节点，其包含在移动通信系统中，该移动通信系统构成为包含1个以上的通信处理节点，该通信处理节点与移动通信终端所处的地区对应地在1个以上的物理服务器中的任意一个上实现，进行该移动通信终端的通信处理，该控制节点具备：
检测单元，其检测每个所述物理服务器的通信处理的处理量；
节点生成单元，其根据由所述检测单元检测出的通信处理的处理量，生成在所述物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点；以及
控制单元，其控制为将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送至由所述节点生成单元与该移动通信终端所处的地区相对应地生成的通信处理节点。
2.根据权利要求1所述的控制节点，其中，
所述节点生成单元根据由所述检测单元检测出的通信处理的处理量的历史，与时刻对应地生成在所述物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点。
3.根据权利要求1或2所述的控制节点，其中，
所述检测单元检测处于每个所述地区中的移动通信终端的数量，
所述节点生成单元还根据由所述检测单元检测出的处于每个所述地区中的移动通信终端的数量，生成在所述物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的控制节点，其中，
所述移动通信系统还包含流控制网络，
所述控制单元把所述流控制网络设定为，将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送到与该移动通信终端所处的地区对应的通信处理节点。
5.一种基于控制节点的通信控制方法，该控制节点包含在移动通信系统中，该移动通信系统构成为包含1个以上的通信处理节点，该通信处理节点与移动通信终端所处的地区对应地在1个以上的物理服务器中的任意一个上实现，进行该移动通信终端的通信处理，该通信控制方法包含以下的步骤：
检测步骤，检测每个所述物理服务器的通信处理的处理量；
节点生成步骤，根据在所述检测步骤中检测出的通信处理的处理量，生成在所述物理服务器上实现的每个地区的通信处理节点；以及
控制步骤，控制为将来自移动通信终端的通信处理所涉及的信号发送至在所述节点生成步骤中与该移动通信终端所处的地区相对应地生成的通信处理节点。
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