JP2005269217A - Sipサーバ - Google Patents

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Abstract

【課題】 全体のパフォーマンスを低下させることなくSIPサーバの同時接続数を増加させる。
【解決手段】 新規呼発生時に、新規呼を受け付けることにより呼処理メモリに呼制御データが記憶されている呼の数または呼制御メモリに記憶されている呼制御データの量が上限を超えることになるとき(ステップ1100)、呼処理メモリ上の通話中状態にある呼について(ステップ1108)、呼制御データを外部記憶装置へ退避させる(ステップ1110)。通話中状態にある呼はイベントの発生が頻繁ではないので、全体のパフォーマンスを落とすことなく新規呼の受け付けが可能となる(ステップ1102)。
【選択図】 図4

Description

本発明は、IP(Internet Protocol)ネットワーク内に設置され、IP電話サービスの提供を受けている端末の間での呼制御信号のやりとりを中継することによって端末間で呼を接続するSIP(Session Intiation Protocol)サーバ、特に、生起中の呼の状態を記憶する呼処理メモリを備えたタイプのSIPサーバに関する。
SIPサーバとは、例えば「日経コミュニケーション2003,9,22,p150−158」に図4を参照して説明されているように、端末間での呼制御信号のやりとりを中継することによって、端末間のセッションの確立を手助けする役割を果たすものである。サービスを受けているSIPサーバが異なる端末(異なるSIPサーバに属する端末)の間で呼を接続する際にはそれぞれの端末が属するSIPサーバの間でメッセージが中継される。
本願発明が対象とするSIPサーバはさらに、課金処理などを行なうために、発呼してから切断されるまでの生起中の呼について、呼び出し中、通話中、などの呼の状態を示す呼制御データを記憶する呼処理メモリを備えており、端末間でのセッション開始および切断のメッセージもSIPサーバ経由でやりとりされる。
この場合において、SIPサーバが提供するサービスの加入者からのセッション接続要求が同時期に集中することにより、当該SIPサーバでシステムとして割り当てた呼制御用のメモリ領域を超えた加入者からのセッション接続要求が発生した場合、加入者のセッション接続がSIPサーバ側から制限されてしまう問題がある。
SIPサーバ内にて、OSにてアクセスできるアドレス空間内で、呼制御用のメモリ領域を最大に定義した上で、予め一定の閾値を設けておき、セッション数(呼量)の増加時に、呼接続に必要なリソースに余裕がある場合には、この閾値を制御して、SIPサーバへの同時接続できる加入者のセッション数を増加させ、SIPサーバ側のセッション接続不足を解消する手法がある。
しかし、この解決方法は、同時接続数の増大により呼制御用のメモリ領域を超えたセッション要求が発生した場合には、対応できない問題がある。
特開平6−169496号公報(ATMスイッチの呼受付制御方式)には、呼の同時接続数に対して十分な管理テーブルを用意し新規呼を受け付け判断する方式が記載されている。しかし、十分な管理テーブルを用意していたとしても、管理テーブルを超える加入者からのセッション接続要求が同時発生すると加入者からのセッション接続要求が制限されるという問題は解決できていない。
特開平4−165747号公報(呼受付判定方式)には、通信品質によって分けられたクラス毎に確保されている最大通信資源量の確保した管理テーブルを使用する方式が記載されている。しかし、最大通信資源量の管理テーブルを用意していたとしても、管理テーブルを超える加入者からのセッション接続要求が同時発生すると加入者からのセッション接続要求が制限されるという問題は解決できていない。
呼接続処理用のメモリリソースの最適化といった観点での制御方式が、特開平6−98361号公報(呼処理データエリア管理システム)に記載されているが、この発明においても、呼接続処理用のデータエリアを再配置して、連続した呼処理データエリアを確保するものであり、データエリア自体の拡張や、最大呼接続数を増加させる事は出来ない。
以上に述べたように、SIPサーバに対してシステムとして割り当てた呼制御用のメモリ領域を越えるセッション接続要求が発生した場合、又は、システムとしてアクセス可能なメモリ空間を超えたセッション接続要求が発生している場合において、従来技術ではSIPサーバへの新規呼を受付可能とする事はできず、新規呼のセッション接続要求受付を制限していた。
特開平6−169496号公報 特開平4−165747号公報 特開平6−98361号公報 特開平7−58747号公報 特開平6−177983号公報 特開2000−201220号公報
本発明の目的は、SIPサーバにおいて、呼制御用のメモリ領域を越えるセッション接続要求が発生した場合、又は、システムとしてアクセス可能なメモリ空間を超えたセッション接続要求が発生している場合でも、新規呼を受付可能として、同時接続数を増加させることを可能にすることにある。
本発明のSIPサーバは、生起中のそれぞれの呼について呼の状態を示す呼制御データを記憶する呼処理メモリと、呼処理メモリに記憶されている呼制御データのうち、通話中の状態にある呼の一部についての呼制御データを呼処理メモリから外部記憶装置へ退避させる退避手段と、呼制御データが外部記憶装置に退避されている呼について呼切断のイベントを受信したとき、退避されている呼制御データを呼処理メモリへ復旧させる復旧手段とを具備することを特徴とする。
SIPサーバには接続中の呼に関してリアルタイム性が厳しく要求され応答の迅速性が求められているが、通話中の呼については、常時接続の呼も含まれるなど、リアルタイム性への要求がそれほど厳しくない。そこで、通話中の呼に関する呼処理データを外部記憶装置へ退避させることで、全体のパフォーマンスを落とすことなく、新規呼の受け付けが可能となる。
図1は本発明の一実施例に係るSIPサーバを含むIPネットワークの構成の一例を示し、図2はSIPサーバからIP電話のサービスが提供されている端末間での信号シーケンスの一例を示す。
図1において、端末10から端末12へ向けて発呼操作が行なわれると、端末10からそれが属するSIPサーバ14へ、図1中1点鎖線で示す経路で「INVITE」メッセージが送られる(図2:ステップ1000)。SIPサーバ14はメッセージに含まれてるSIP URI(Universal Resource Identifier)からメッセージの宛先の端末12が属しているSIPサーバ16を割り出してメッセージを転送し、SIPサーバ16は端末12へメッセージを転送することにより端末12へ端末10からの着信を知らせる。端末12は端末10へ「180 Ringing」メッセージをSIPサーバ16,14経由で送ることにより端末12がユーザを呼び出し中であることを知らせる(ステップ1002)。端末12においてユーザの応答操作が行なわれると、同じ経路で「200 OK」メッセージが送られる(ステップ1004)。端末10から端末12へ「ACK」メッセージが送られることにより(ステップ1006)、端末間のセッションが確立し、図1中太い破線で示す経路で端末10と端末12の間で直接、RTP/RTCP(Real-time Transport Protocol/RTP Control Protocol)に従う通信が開始される(ステップ1008)。一方の端末で切断の操作が行なわれると、他方の端末へ「BYE」メッセージが送られ(ステップ1010)、その応答として「200 OK」メッセージが送られることにより(ステップ1012)、端末間のセッションが終了する。
図2に示されるように、本願発明が対象とするSIPサーバは、ACKメッセージ以降の呼制御メッセージ(BYEメッセージ等)もすべてSIPサーバを経由して送るように各端末へ指示するので、SIPサーバは現在生起中のすべての呼の状態を知ることができ呼処理メモリにそれを記録する。
端末10と12の間では、音声データだけでなく、予め契約された帯域内で映像データなども伝送される場合もある。図1中ARはエリアルータ、ERはエッジルータ、およびCRはコアルータを示している。18はネットワークを監視するネットワークオペレーティングシステムを示す。
図3は本発明に係るSIPサーバ14,16の一実施例の構成を示す。IP通信制御部20は、最下位のレイヤの処理として、IPネットワークを介する通信における信号の送受信制御を行う。プロトコル制御部22はSIPプロトコルの制御を行う。OSSインタフェース制御部24はネットワークオペレーティングシステム18(図1)とのインターフェースとなる。
呼制御部26はプロトコル制御部22より前述の種々のメッセージを受信したことをイベントとして通知され、メッセージの転送先の割り出し、メッセージの転送、呼処理メモリ28の更新などの必要な処理を行うほか、必要に応じて図4に例示したような、物理メモリに割り当てられた呼処理メモリ28に記録されている呼制御データの外部記憶装置30への退避処理を行う。
図4において、端末からINVITEメッセージを受信した旨のイベントが発生すると、この新規呼を受け付けるために呼制御データの退避処理が必要か否かが判定される(ステップ1100)。具体的には、例えば、この新規呼を受け付けたならば呼処理メモリ28に記録されている接続(呼)の数が予め定められている上限値を超えることになるか、または呼処理メモリ28に割り当て可能なメモリ空間を超えることになれば、退避処理が必要と判断する。
図5に呼処理メモリ28の構成の一例を示す。先頭にこの呼処理メモリ28に記録可能な接続数の上限値が格納されており、それに続いて、発信者/宛先/呼番号によってアドレスされる位置に呼制御ロジカル番号が記録され、それに続いて、呼制御ロジカル番号でアドレスされる位置に生起中のそれぞれの呼の呼状態(呼び出し中、通話中など)、通話時間、発信者情報、接続先情報などの呼制御データが記録される。
図4に戻って、ステップ1100において退避処理の必要がないと判断されるときは、メッセージの転送先の割り出し、メッセージの転送、呼処理メモリ28内の呼制御データの更新などの通常の新規呼接続のための処理を行う(ステップ1102)。ステップ1100において退避が必要と判断されるときは、外部記憶装置内の退避領域(図3:30)の空き状況を調べ退避可能か否かを判断する(ステップ1104)。退避領域30に空きがなくて退避できないときは、新規呼を棄却し受け付けを拒否する(ステップ1106)。
退避領域30に空きがあって呼制御データの退避が可能であるときは、呼処理メモリ28に記憶されている呼の呼状態を調べ、呼状態が「通話中」であるものが存在するか否かを調べる(ステップ1108)。通話中の呼が存在しないかまたはそれがすべて退避されて呼処理メモリ28に残っていなければ、新規呼を棄却し受け付けを拒否する(ステップ1106)。通話中の呼があればその呼制御データを退避領域30に退避させる(ステップ1110)。退避済となった呼処理メモリの領域は新規呼用として割り当てられ(ステップ1112)、これにより新規呼の受け付けが可能となる(ステップ1102)。このとき、図6に示すように、退避先リンク情報として、呼制御ロジカル番号でアドレスされる位置に退避が行なわれた呼の退避先ロジカル番号が記録され、退避領域30には、この退避先ロジカル番号でアドレスされる位置に、退避された呼処理メモリの内容(呼制御データ)と呼制御ロジカル番号が格納されている。したがって、呼処理メモリ28と退避領域30との間で相互に参照することができる。
図8は新規呼発生(INVITE)のイベントの後に他のイベントが発生した時に呼制御部26で行われる処理を示すフローチャートである。イベント発生があるとまず、イベント発生対象の呼について呼処理メモリ28内に呼制御データが記録されているか、すなわち、対象呼の呼制御データが退避領域30に退避されているかどうかが調べられる(ステップ1200)。退避されていないときは直ちに発生したイベントに応じた処理が行われる。退避されているときは、呼処理メモリ28内の呼制御ロジカル番号で、図6の退避先リンク情報を引いて退避先ロジカル番号を獲得し、これを用いて退避領域30から呼制御データを取得する(ステップ1202)。
復旧処理(ステップ1204)においては、まず図4のステップ1100と同様にして、すなわち、退避領域30から取得された呼制御データを呼処理メモリ28に復旧したならば接続数(呼)の数が上限を超えるかまたは呼処理メモリ28に割り当て可能なメモリ空間を超えるときは復旧不成功となり一定時間待って(ステップ1206)再度トライする。上限を超えないときは退避領域30から取得された呼制御データを呼処理メモリ28に復旧させた後、イベント毎の処理を行う。
上記の復旧処理は通話中の呼についてどちらかの端末から切断要求(BYEメッセージ)が送られてきたときに実行されることになるが、システム要因により退避中の呼が切断されるときにも上記の復旧処理が行われることになる。
図9は図4に示した呼制御部26の処理の一変形を示す。また図10は加入者ごとに現在使用中帯域の合計値を記録する加入者帯域管理テーブルの詳細を示し、図11は加入者データ40(図3)の構成を示す。端末からの起呼系イベント(INVITEメッセージ受信)が発生すると、まず、加入者帯域管理テーブル(図10)にアクセスして当該加入者が既に使用中の帯域を調べる。既に使用中の帯域に新たに要求されている呼が使用する帯域を加算すると、加入者データ40(図11)に格納されている契約最大帯域を超える場合には、呼処理メモリの退避をしても呼を受け付けることができず退避処理が無駄になるので、そのような場合には受け付けを拒否する(ステップ1300)。契約最大帯域を超えないときのステップ1302〜1314の処理は図4のステップ1100〜1112の処理と同じであるので説明を省略する。
図4のステップ1110または図9のステップ1312において、通話中の呼が複数存在するときに呼制御データを退避する呼を選択する基準として、呼処理メモリ28(図3、図5)に記録されている通話時間に基いて選択することが望ましい。具体的には、例えば、通話時間が最も長い呼を退避呼として選択する、通話時間が所定の閾値を超えている呼のデータをすべて退避させる、などが考えられる。この様な呼については切断などのイベントの発生の頻度が小さいと考えられ、呼制御データを退避させても全体のパフォーマンスへの影響は小さいと考えられる。
或いはまた、加入者データ40(図3、図11)内の契約条件を参照し、常時接続契約を行っている加入者の呼、または切断時にディレイを生じても良いという契約内容の呼を優先的に退避させるように構成することも可能である。
コンテンツサーバなどの配信サービスを行うサーバの或るものは、一旦接続されると長時間接続が持続する性質を有している。このような性質を有する着信先を予め検出しておき、着信先がこれに該当する呼については、セッションが確立して通話中状態に入る時点でその呼制御データを退避させても全体のパフォーマンスへの影響が小さい。
長時間接続される性質を有する着信先の検出方法の第1の例として、図12に示すように、例えばネットワークオペレーティングシステム18からの指令により、退避条件テーブルに条件蓄積対象codecの指定と、退避適用通話時間を格納しておく。音声や動画の伝送のために用いられるcodecには数十種類のcodecが存在するが、それらのうち、長時間接続される性質を有するサーバで用いられる可能性のあるcodecを予め特定しておく。また、指定されたcodecを用いる呼の平均通話時間をcodecごとに算出するため、図13に示すような、指定されたcodecごとに平均通話時間と蓄積通話回数を保持する平均通話時間格納テーブルを用意する。そして、図14のフローチャートで示すように、呼の解放を意味するBYEイベントの発生時に退避条件テーブル(図12)において指定されたcodecが当該呼において使われている場合(ステップ1400)、その呼の通話時間により平均通話時間格納テーブルの内容を更新する(ステップ1402)。この更新処理において、蓄積通話呼数に1が加算され、平均通話時間は平均通話時間に更新前の通話呼数を乗じ新たに得られた通話時間を加算し更新後の通話呼数で割った値で更新される。この様にして得られた平均通話時間が退避条件テーブル内の退避適用通話時間を超えているcodecを使用する呼が長時間接続される性質を有する着信先への呼と判断される。
図15のフローチャートに示すように、通話中状態への移行を示すACKイベントの発生時に、当該呼において使われているcodecが指定されたcodecである場合(ステップ1500)、平均通話時間格納テーブル(図13)内の当該codecの平均通話時間を退避条件テーブル(図12)内の退避適用通話時間と比較し(ステップ1502)、それを超えていれば、呼制御データの退避を開始する(ステップ1506)。退避領域が残っていないとき退避処理は行なわれない(ステップ1504)。これによって長時間接続される性質を有する接続先への呼について、接続中状態への移行時に呼制御データを退避させることができる。
長時間接続される性質を有する着信先の検出方法の第2の例として、接続先ごとに平均通話時間を算出し、算出された平均通話時間が退避適用通話時間を超えている接続先を長時間接続される性質を有する接続先と判定することもできる。具体的には、図12の退避条件テーブルに、退避適用通話時間とともに退避適用優先度、すなわち、平均通話時間を算出する接続先の数を格納しておく。そして、図16の接続先情報テーブルを用いて、長時間接続された呼の接続先について接続先ごとに平均通話時間を算出する。図17のフローチャートに示すように、呼の解放の開始を意味するBYEイベントの発生時に、まず、解放される呼の接続先が接続先情報テーブル(図16)に登録済かどうかを判定し(ステップ1600)、登録済であるときは、これから解放される呼の通話時間を用いて、図14のステップ1402において説明したように該当する個所の平均通話時間と蓄積通話呼数を更新する(ステップ1602)。未登録であるときは、通話時間が退避適用通話時間を超えていれば(ステップ1604)、接続先情報テーブル(図16)へ新規に登録し(ステップ1606)、このとき登録数が図12の退避条件テーブルに格納されている退避適用優先度の値を超えていれば、平均通話時間が最短のものを削除する(ステップ1608,1610)。
通話中状態への移行を示すACKイベント発生時には、図15のフローチャートで示す処理と同様にして、ステップ1500において指定codecであるか否かの判定に代えて、呼の接続先が図16の接続先情報テーブルに登録されているか否かの判定を行なうことにより、長時間接続される性質を有する接続先への呼について、接続中状態への移行時に呼制御データを退避させることができる。
上記に説明した例では、通話中状態での移行時に長時間接続される性質を有する接続先への呼か否かの判定を行なって退避を行なっているが、これに代えて、ネットワークオペレーティングシステム18からの指令に応じて呼処理メモリ28に呼制御データが記憶されている呼に対して上記のような着信先が長時間接続される性質を有する端末であるかの判定を行なって退避させるようにしても良い。この場合に、ネットワークオペレーティングシステムから退避させる呼の数の最大値を指定して、退避させる呼の数がこの値に達するまで判定を行うようにしても良い。また、退避させる呼の数を指定する代わりに、呼処理メモリに記憶されている呼の数に対する退避呼の割合で指定しても良い。
また、長時間接続される性質を有する接続先を退避の対象とする代わりに、ネットワークオペレーションシステム18から通話時間を指定し、通話時間が指定された通話時間を超えている呼について、呼制御データを退避させることも可能である。
退避処理開始のきっかけとして、前述したような新規呼接続要求発生時、通話中状態への移行時、または外部からの指令受信時以外にも、周期的にシステム状態を監視し、予め定められた自動退避条件が満たされるとき、自動的に前述した退避処理を開始するようにしても良い。この予め定められた自動退避条件としては、図18に示した自動退避/復旧条件テーブルに格納されたシステム状態を示す例えばMM使用量(呼処理メモリ使用量)、MM使用率(呼処理メモリ使用率)、CC(呼制御)輻輳状態、または一定時間あたりの新規呼発生数を条件とすることができる。退避処理としては、退避領域に空きがあることを前提として、前述したような、通話中状態の呼の退避、通話時間に基いて選択された呼の退避、契約条件に基いて選択された呼の退避などが考えられる。
自動退避/復旧条件テーブルには自動退避条件とともに自動復旧条件が記憶されており、この条件が満たされると、退避されている呼制御データが自動的に復旧される。
(付記1)端末間での呼制御信号のやりとりを中継することによって端末間で呼を接続するSIP(Session Intiation Protocol)サーバであって、
生起中のそれぞれの呼について呼の状態を示す呼制御データを記憶する呼処理メモリと、
呼処理メモリに記憶されている呼制御データのうち、通話中の状態にある呼の一部についての呼制御データを呼処理メモリから外部記憶装置へ退避させる退避手段と、
呼制御データが外部記憶装置に退避されている呼について呼切断のイベントを受信したとき、退避されている呼制御データを呼処理メモリへ復旧させる復旧手段とを具備するSIPサーバ。
(付記2)前記退避手段は、新規呼を受け付けることにより、呼処理メモリに呼制御データが記憶されている呼の数または呼処理メモリに記憶されている呼制御データの量が所定値を超えることになるとき、前記退避処理を実施する付記1記載のSIPサーバ。
(付記3)前記退避手段は、新規呼を受け付けることにより当該加入者の使用帯域が契約最大帯域を超えることになるとき、呼の数または呼制御データの量にかかわらず前記退避処理を実施しない付記2記載のSIPサーバ。
(付記4)前記退避手段は、通話中の状態にある呼の通話時間に基いて呼制御データを退避させる呼を選択する付記1〜3のいずれか1項記載のSIPサーバ。
(付記5)前記退避手段は、通話中の状態にある呼の発信端末及び着信端末のサービス提供契約条件に基いて呼制御データを退避させる呼を選択する付記1〜3のいずれか1項記載のSIPサーバ。
(付記6)長時間接続される性質を有する端末を着信先とする呼を検出する手段をさらに具備し、
前記退避手段は、該検出された呼についての呼制御データを退避させる付記1記載のSIPサーバ。
(付記7)前記退避手段は、接続中状態に移行する呼が前記長時間接続される性質を有する端末を着信先とする呼に該当するとき、その呼制御データを退避させる付記6記載のSIPサーバ。
(付記8)前記退避手段は、外部からの指令に応答して前記長時間接続される性質を有する端末を着信先とする呼の呼制御データを退避させる付記6記載のSIPサーバ。
(付記9)前記退避手段はシステム状態が予め定められた条件を満足するとき、退避処理を開始する付記1〜5のいずれか1項記載のSIPサーバ。
本発明の一実施例に係るSIPサーバを含むIPネットワークの構成の一例を示す図である。 呼制御メッセージの信号シーケンス図である。 本発明の一実施例に係るSIPサーバの構成を示すブロック図である。 呼制御部26における退避処理の第1の例を示すフローチャートである。 呼処理メモリ28の構成を示す図である。 退避先リンク情報の構成を示す図である。 退避領域30の構成を示す図である。 呼制御部26における復旧処理のフローチャートである。 呼制御部26における退避処理の第2の例を示すフローチャートである。 加入者帯域管理テーブルの構成を示す図である。 加入者データ40の構成を示す図である。 退避条件テーブルの構成を示す図である。 平均通話時間格納テーブルの構成を示す図である。 呼制御部26における平均通話時間算出処理のフローチャートである。 呼処理部26における退避処理の第3の例を示すフローチャートである。 接続先情報テーブルの構成を示す図である。 呼制御部26における接続先情報テーブル更新処理のフローチャートである。 自動退避/復旧条件テーブルの構成を示す図である。

Claims (5)

  1. 端末間での呼制御信号のやりとりを中継することによって端末間で呼を接続するSIP(Session Intiation Protocol)サーバであって、
    生起中のそれぞれの呼について呼の状態を示す呼制御データを記憶する呼処理メモリと、
    呼処理メモリに記憶されている呼制御データのうち、通話中の状態にある呼の一部についての呼制御データを呼処理メモリから外部記憶装置へ退避させる退避手段と、
    呼制御データが外部記憶装置に退避されている呼について呼切断のイベントを受信したとき、退避されている呼制御データを呼処理メモリへ復旧させる復旧手段とを具備するSIPサーバ。
  2. 前記退避手段は、新規呼を受け付けることにより、呼処理メモリに呼制御データが記憶されている呼の数または呼処理メモリに記憶されている呼制御データの量が所定値を超えることになるとき、前記退避処理を実施する請求項1記載のSIPサーバ。
  3. 長時間接続される性質を有する端末を着信先とする呼を検出する手段をさらに具備し、
    前記退避手段は、該検出された呼についての呼制御データを退避させる請求項1記載のSIPサーバ。
  4. 前記退避手段は、接続中状態に移行する呼が前記長時間接続される性質を有する端末を着信先とする呼に該当するとき、その呼制御データを退避させる請求項3記載のSIPサーバ。
  5. 前記退避手段はシステム状態が予め定められた条件を満足するとき、退避処理を開始する請求項1または2記載のSIPサーバ。
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