JP2006319914A

JP2006319914A - 呼処理制御装置、呼処理制御装置の制御方法

Info

Publication number: JP2006319914A
Application number: JP2005143086A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawarabata; 光一河原畑; Satoru Hatae; 哲波多江; Kazuhisa Matsumoto; 和久松本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-11-24
Also published as: US20060256804A1

Abstract

【課題】呼の廃棄や処理停止等の性能低下を生じることなく、的確な呼処理を行うことが可能な呼処理制御技術を提供する。
【解決手段】呼制御処理を行う呼処理制御装置３００において、複数の呼制御処理を分担して実行する複数の呼制御プロセッサ３０１の各々から呼制御データが格納される共有メモリ３１４へのアクセス順序の制御を、複数のキュー３０２およびアービター３１１を用いて制御する構成において、個々のキュー３０２に単位時間当たりのアクセス要求パケット３０４の蓄積量である蓄積速度３０９を計測する蓄積速度計算部３０８を設け、この蓄積速度３０９の大きい順に、キュー３０２からアクセス要求パケット３０４を読み出すことで、急激な呼処理数の増加が発生しても、キュー３０２のオーバーフローによる呼の廃棄や処理停止等の性能低下を生じることなく、的確な呼処理を行うことを可能にした。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、呼処理制御技術に関し、特に、複数の呼制御プロセッサから共有メモリに対して発行される複数のアクセス要求の実行順序を複数のキューを用いて管理するアービトレーション機能を備えた移動通信制御装置等に適用して有効な技術に関する。

たとえば、移動通信システムにおいて、複数の基地局と公衆回線との間に介在する移動通信制御装置では、個々の基地局の配下の多数の移動端末や公衆回線からの発呼を処理して、移動端末と公衆回線とを相互に接続するための呼処理制御装置が備えられている。

この場合、複数の基地局を集約して管理する呼処理制御装置における呼の処理能力が、システムの性能や稼働の安定性を左右する。このため、呼処理制御装置においては、複数の呼処理を分散して効率的に行うために、並列プロセッサシステムの構成で処理を行う。

この場合、呼制御を取り扱う移動通信制御装置において、呼の管理情報が格納される集中メモリを複数の呼制御プロセッサで共有し、個々の呼制御プロセッサと集中メモリとの間にアクセス要求パケットを受信する為の入力キューを設けた構成の集中メモリ型の並列プロセッサシステムが考えられる。そして、各呼制御プロセッサから独立して発行された個々の呼処理のためのアクセス要求パケットを、それぞれの呼制御プロセッサに対応したキューに蓄積し、アービトレーション回路を用いて各キューからの読み出し順序を調停することで、集中メモリへのアクセス競合を回避するやり方が一般的である。

このアービトレーション回路として最もよく採用されている技術としては、パケットが格納されている複数のキューを一定方向に順番に読み出していく「ラウンドロビン方式」や、その発展形としてソフトウェアによる設定やキュー内におけるパケット蓄積量に応じて重み付けを変え、重み付けに応じて優先制御を行う「ＷＲＲ（Weighted Round Robin）」等の方式がある。

一方、上述の場合と同様に、キュー内のパケット蓄積量を監視し、ある特定の呼制御プロセッサに対して呼処理のリクエストが集中してしまうようなバースト的なトラヒックが発生した場合に、キュー内のパケット蓄積量がある一定量の閾値を超えるとリクエスト発行元の呼制御プロセッサに対してパケット停止要求を発行することで、パケットのキュー溢れを防ぐ「Back Pressure方式」が採用されている。これにより、パケット送出元の送出レートを制御することが可能である。一般的に並列プロセッサシステムにおいては、前述した２通りの方式を用いてパケットの競合制御が行われる。

上述の従来技術では、単に、個々のキューにおけるパケット蓄積量が所定の閾値を超過したか否かに基づいて、要求元の呼制御プロセッサにおけるパケットの発行の可否を制御するのみであり、一定時間間隔毎のパケットトラヒックの変化量（パケット増加量）を監視することは考えられていない。

そのため、バーストトラヒック等のキュー蓄積量が急激に増加するようなケースにおいても、キュー内のパケット量が設定した閾値に達してしまわない限り、優先度を切り替えたり、呼制御プロセッサに対する送信停止命令（Back Pressure）を発行したりすることができない。この結果、急激なトラヒック増加の場合には対応が遅れ、パケットの廃棄や送出停止が行われる等の性能劣化が生じてしまう可能性がある。

また、バーストトラヒック発生から優先制御あるいは送信停止命令発動までのタイムラグに対応するため、ある程度のバーストトラヒックが発生してもパケットのキュー溢れが生じないようにする目的で過剰なキュー容量が必要になる、という技術的課題もある。

また、上述の「ラウンドロビン方式」、「ＷＲＲ方式」によるアービトレーションにおいては、呼制御プロセッサが増設された場合には、対応するキューの数も増えるため、各キューに対して次の読出しサイクルまでの待ち時間が長くなり、急激なトラヒック増加に対応できないという技術的課題もある。

移動通信制御装置では呼処理を取り扱うため、呼処理要求のパケットの廃棄や送信停止は容認されない。しかしながら、災害発生時や超人気チケットの電話予約時などの場合には、急激なバーストトラヒックが発生することが予想される。このようなバーストトラヒックに対応できない場合には、装置の性能劣化、システムダウンに繋がり、通信インフラとしての機能を果たせなくなるという課題を持っている。

なお、特許文献１には、ＰＣＩバスを共用する複数のデバイスの当該ＰＣＩバスに対するバスアクセス権のアービトレーションにおいて、個々のデバイスのアクセス要求回数と、データ転送量とに基づいて、循環優先順位を決定する技術が開示されている。しかし、個々のデバイスからのアクセス要求の処理に際しては、バスタイムアウト／リトライといったメカニズムでアクセス権が決定されるため、呼処理要求のように、アクセス要求の廃棄が、呼の切断、誤課金等の致命的な結果を招く用途には、適用できない。

特許文献２には、一定周期毎にＶＣ（Virtual Connection）単位のＡＴＭセルバッファから出力されるＡＴＭセル数をカウントし、このカウント値を、次の周期のＡＴＭセルの蓄積数の決定における出力最低帯域と定める技術が開示されている。しかし、このＡＴＭ技術では、輻輳時におけるセル廃棄を予定しており、上述のように呼制御のためのパケットの廃棄が致命的な結果をもたらす場合には適用できない。

特許文献３には、複数の異なる通信情報のパケットを多重化した多重化フレームを受信して、フレーム毎にフレーム転送先を判定する通信装置において、処理済みのパケットにおけるパケット組立位置情報を利用して、近い将来入力されるパケットの予測と現在処理中のパケット量（キュー内に入っているパケットの数）を併用することで、新規パケットの振り分け先を判定し、並列化されたパケット処理部に対して、より高い精度で負荷の平準化を可能にしようとする技術が開示されている。

しかし、この特許文献３の場合には、キューへのパケットの振り分け（入力）の優先順位の制御であり、キューからのパケットの取り出しの制御ではないため、パケット滞留量が多いキューが優先して処理される、という保証はない。

特許文献４には、複数のＣＰＵによる時分割処理を制御する実行制御装置において、要因別のタスク資源をキューバッファに登録し、前記要因の到来周期と、個々のＣＰＵにおけるタスクの平均実行時間とに基づいて、個々のＣＰＵにおける負荷を推定して実行比率を変更することで、複数の要因によるタスクのリアルタイム処理を可能にするとともに、負荷の大きいタスクの高速処理を可能にしようとしている。

しかし、この特許文献４では、一つのキューバッファ内のタスクを複数のＣＰＵに振り分ける制御を行うものであり、複数のキューに対する効率的な読み出し処理を実現するものではない。
特開２０００−１４８６７０号公報特開２０００−３３２７９３号公報特開２００４−２３５７３２号公報特開平７−１６０６５０号公報

本発明の目的は、呼の廃棄や処理停止等の性能低下を生じることなく、的確な呼処理を行うことが可能な呼処理制御技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数のプロセッサによる呼の分担処理のためのキューの容量を必要以上に大きくすることなく、呼処理数の急激な増加に対応することが可能な呼処理制御技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数のプロセッサによる呼の分担処理のためのキューの数が多い場合でも、呼処理数の急激な増加に対応することが可能な呼処理制御技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューと、個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する蓄積速度計測手段と、個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づいて、どの前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行するかを決定する調停手段と、を含む呼処理制御装置を提供する。

本発明の第２の観点は、情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューとを含む呼処理制御装置の制御方法であって、個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する第１工程と、前記蓄積速度の大きい順に、個々の前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行する第２工程と、を含む呼処理制御装置の制御方法を提供する。

本発明の第３の観点は、移動端末との間における情報通信を行う複数の基地局に接続される第１回線終端部と、公衆回線に接続される第２回線終端部と、前記第１および第２回線終端部の間に介在し、呼制御を行う呼処理制御部と、を含む移動通信制御装置であって、前記呼処理制御部は、情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューと、個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する蓄積速度計測手段と、個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づいて、どの前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行するかを決定する調停手段と、を含む移動通信制御装置を提供する。

本発明によれば、呼の廃棄や処理停止等の性能低下を生じることなく、的確な呼処理を行うことが可能となる。
また、複数のプロセッサによる呼の分担処理のためのキューの容量を必要以上に大きくすることなく、呼処理数の急激な増加に対応することが可能となる。
また、複数のプロセッサによる呼の分担処理のためのキューの数が多い場合でも、呼処理数の急激な増加に対応することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施の形態の呼処理制御装置の内部構成の一例を示すブロック図、図２は、本実施の形態の呼処理制御技術を用いる移動通信システムの構成の一例を示す概念図、図３は、本実施の形態の呼処理制御装置を含む移動通信制御装置の内部で用いられる情報の構成の一例を示す概念図である。

図２に例示されるように、本実施の形態の移動通信システムは、複数の移動機１０１との間での無線通信を行う複数の基地局１０２と、この複数の基地局１０２と、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）通信を制御するＡＴＭ交換機１０９等の公衆回線交換機との間に介在する移動通信制御装置１００を含んでいる。ＡＴＭ交換機１０９は公衆網２００に接続されている。

移動通信制御装置１００は、複数の基地局１０２の各々の制御および個々の移動機１０１の発着信接続制御等を行い、基地局１０２側と固定ネットワーク側であるＡＴＭ交換機１０９との間におけるユーザー信号のプロトコル変換を行う。

移動通信制御装置１００は、基地局回線終端装置１０５、ＡＴＭパケット通話路制御装置１０６、交換機回線終端装置１０８および呼処理制御装置３００を含んでいる。
基地局回線終端装置１０５は、基地局回線１０３を介して個々の基地局１０２に接続され、基地局回線１０３の終端処理を行う。交換機回線終端装置１０８は、交換機回線１０４を介してＡＴＭ交換機１０９に接続され、交換機回線１０４の終端処理を行う。

ＡＴＭパケット通話路制御装置１０６は、複数の基地局１０２を経由した移動機１０１の間、および移動機１０１と公衆網２００との間における発信／着信時における呼処理を呼処理制御装置３００に引き渡す処理を行う。またＡＴＭパケット通話路制御装置１０６は、呼処理制御装置３００による呼処理によって確立された個々の移動機１０１とＡＴＭ交換機１０９との間における通話路において、移動機１０１（基地局１０２）から到来する伝送情報をＡＴＭセルに変換したり、逆にＡＴＭ交換機１０９から到来するＡＴＭセルを、移動機１０１（基地局１０２）側への伝送情報に変換する処理を行う。

呼処理制御装置３００は、呼処理制御（発着信接続制御）、および、基地局回線１０３側、交換機回線１０４側の各々における通信プロトコルの終端処理を行う。
図１Ａに例示されるように、本実施の形態の呼処理制御装置３００は、複数の呼制御プロセッサ３０１（＃０〜＃ｎ）、複数のキュー３０２（＃０〜＃ｎ）、アービター３１１およびアービター制御部３１２、共有メモリ３１４を含んでいる。

共有メモリ３１４は、複数の呼制御プロセッサ３０１に共有され、個々の呼制御プロセッサ３０１が実行する呼処理にて用いられる呼制御データ３１４ａが格納される。
複数のキュー３０２の各々は、複数の呼制御プロセッサ３０１の各々に対応して設けられており、個々の呼制御プロセッサ３０１から共有メモリ３１４へのアクセス要求時に発行されるアクセス要求パケット３０４（アクセス要求情報）が時系列に蓄積される。

図３に例示されるように、アクセス要求パケット３０４は、コマンド部３０４ａ、アドレス情報３０４ｂ、Ｒ／Ｗデータ３０４ｃおよびＣＰＵ−ＩＤ３０４ｄで構成されている。
コマンド部３０４ａは、呼制御プロセッサ３０１から共有メモリ３１４に対するｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ等のアクセス種別を示す。アドレス情報３０４ｂは、共有メモリ３１４上のアクセス領域のアドレスである。Ｒ／Ｗデータ３０４ｃは、共有メモリ３１４に対してｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅされる呼制御データである。ＣＰＵ−ＩＤ３０４ｄは、当該アクセス要求パケット３０４を発行した呼制御プロセッサ３０１のプロセッサＩＤ等の識別情報である。

アービター３１１は、アービター制御部３１２からの指示（後述の読み出しキュー番号３１８ａ、読み出し指示３１８ｂ）に基づいて、個々のキュー３０２から所定の順序でアクセス要求パケット３０４を読出しパケット３１３として取り出し、個々のアクセス要求パケット３０４を用いて、共有メモリ３１４に対するアクセスを実行する。

個々のキュー３０２には、蓄積速度計算部３０８およびキュー管理部３１６がそれぞれ設けられている。
個々の蓄積速度計算部３０８は、対応したキュー３０２における単位時間当たりのアクセス要求パケット３０４の蓄積量を計測して、蓄積速度３０９としてアービター制御部３１２に入力する。
キュー管理部３１６は、対応したキュー３０２におけるアクセス要求パケット３０４の蓄積量を計測して、キュー蓄積量３１０としてアービター制御部３１２に入力する。
また、アービター制御部３１２は、アービター３１１の優先制御により、複数のキュー３０２の各々からのアクセス要求パケット３０４の読出し順序の制御を行う。

本実施の形態では、アービター制御部３１２は、個々のキュー３０２における蓄積速度３０９およびキュー蓄積量３１０の情報に基づいて、アービター３１１がアクセス要求パケット３０４を読み出すキュー３０２を決定する。

すなわち、アービター制御部３１２は、キュー３０２毎に設けられている蓄積速度計算部３０８から得られる蓄積速度３０９の情報（各々のキュー３０２に格納されているパケットの単位時間あたりの増加数）によって、各々のキュー３０２のパケット蓄積速度を認識する。そして、個々のキュー３０２について認識された蓄積速度３０９の値を比較し、蓄積速度３０９の降順で優先順位を付け、アービター３１１によるキュー３０２の選択制御を行う。アービター３１１は、蓄積速度３０９のより大きなキュー３０２から優先的にアクセス要求パケット３０４を読み出し、蓄積速度３０９の小さなキュー３０２は後回しにする。この制御により急激にアクセス要求パケット３０４の数が増加したキュー３０２の負荷を軽減する。

ここで、各々のキュー３０２におけるアクセス要求パケット３０４の蓄積速度３０９が等しい場合、アービター制御部３１２は、各々のキュー管理部３１６から得られるキュー蓄積量３１０の情報により、パケット量の多い、キュー３０２から優先的にアクセス要求パケット３０４の読出しを行う。
上述の個々のキュー３０２毎の蓄積速度３０９、キュー蓄積量３１０、読み出しキュー番号、等の稼働状況の情報は、アービター制御部３１２に備えられたレジスタ３１５を経由して、外部に送信可能になっている。

本実施の形態の場合には、図１Ａに例示されるように、レジスタ３１５に保守バス３５１を介して、外部の保守プロセッサ３５０が接続され、この保守プロセッサ３５０には、さらに保守用コンソール３５２が接続されている。

保守プロセッサ３５０は、レジスタ３１５を介して、個々のキュー３０２毎の蓄積速度３０９、キュー蓄積量３１０、読み出しキュー番号、等の稼働状況の情報を収集し、収集した情報は、保守用コンソール３５２を介して、たとえばシステム管理者等に可視化して提示されることにより、モニタリング可能となり、予測された集中負荷状況を、上位の保守用コンソール３５２から監視したり、収集された情報を障害解析用として利用することが可能になる。

なお、図１Ｂに例示されるように、レジスタ３１５に波形測定器３６０を接続し、アービター制御部３１２において収集された個々のキュー３０２毎の蓄積速度３０９、キュー蓄積量３１０、読み出しキュー番号等の稼働状況の情報を、判定指示信号３０６において波形として観察するようにしてもよい。

図４を参照して、アービター制御部３１２の内部構成および動作の一例について説明する。アービター制御部３１２は、蓄積速度比較部４０１、キュー読み出し判定部４０２、キュー蓄積量監視部４０３およびタイマ４０４を含んでいる。

キュー３０２が、対応する呼制御プロセッサ３０１より受信したアクセス要求パケット３０４を格納するためのＷｒｉｔｅ信号３０４ｗを受信すると、蓄積速度計算部３０８はその受信回数をカウントし、アービター制御部３１２内のタイマ４０４から出力される速度計算タイミング信号３０７のタイミングパルスを契機に、それぞれのキュー３０２のアクセス要求パケット３０４の蓄積速度３０９を計算する。個々の蓄積速度計算部３０８から出力される各々のキュー３０２の蓄積速度３０９は、アービター制御部３１２の蓄積速度比較部４０１にて集計される。蓄積速度比較部４０１では、タイマ４０４から与えられる判定指示信号３０６のタイミングパルスを契機に、各々のキュー３０２の蓄積速度を比較する。

この蓄積速度比較部４０１における比較結果を元に、アービター制御部３１２内のキュー読み出し判定部４０２は、各キュー３０２のパケットの読出しについて、蓄積速度３０９の大きなキュー３０２から優先的にアクセス要求パケット３０４を読み出すように順位を付け、アービター３１１に対し、読み出すべきキュー３０２の番号（キュー＃０〜＃ｎ）を読み出しキュー番号３１８ａとして通知し、読み出し指示３１８ｂを出力することで、読み出し指示を行う。

アービター３１１は読み出しキュー番号３１８ａで指示されたキュー３０２に対してＲｅａｄ信号３０４ｒを発信し、Ｒｅａｄデータ（アクセス要求パケット３０４）を、読出しパケット３１３として受信する。

また、個々のキュー３０２に設けられたキュー管理部３１６は、個々のキュー３０２に保持されているアクセス要求パケット３０４の数を示すキュー蓄積量３１０を監視する。このキュー蓄積量３１０の情報は、アービター制御部３１２のキュー蓄積量監視部４０３にて集計される。キュー読み出し判定部４０２では、個々のキュー３０２の蓄積速度３０９の値が同じ場合には、このキュー蓄積量３１０の値がより多い、キュー３０２からアクセス要求パケット３０４の読出しを行うようアービター３１１の制御を行う。

アービター制御部３１２は、個々のキュー３０２に関する蓄積速度３０９、キュー蓄積量３１０、読み出しキュー番号３１８ａを、レジスタ３１５にて、外部の保守プロセッサ３５０、または波形測定器３６０等の外部装置に通知することは、上述したとおりである。

図５を参照して、蓄積速度計算部３０８の内部構成の一例を説明する。蓄積速度計算部３０８は、パケット増加数カウント用カウンタ５０１および蓄積速度算出部５０２を含んでいる。蓄積速度計算部３０８は、対応するキュー３０２におけるアクセス要求パケット３０４の蓄積速度を計算し、アービター制御部３１２の蓄積速度比較部４０１に蓄積速度３０９として通知する。

パケット増加数カウント用カウンタ５０１は、呼制御プロセッサ３０１からキュー３０２へのアクセス要求パケット３０４の転送に伴うＷｒｉｔｅ信号３０４ｗの受信回数をカウントする。そして、パケット増加数カウント用カウンタ５０１は、タイマ４０４から速度計算タイミング信号３０７を受信すると、Ｗｒｉｔｅ信号３０４ｗの受信回数のカウント値を蓄積速度算出部５０２に通知した後、パケット増加数カウント用カウンタ５０１を初期化する。

蓄積速度算出部５０２は、パケット増加数カウント用カウンタ５０１からＷｒｉｔｅ信号３０４ｗのカウント値を受信するとともに、タイマ４０４から速度計算タイミング信号３０７を受信すると、蓄積速度３０９の値をアービター制御部３１２に通知する。

すなわち、パケット増加数カウント用カウンタ５０１のカウンタ値は、速度計算タイミング信号３０７の１周期に等しい単位時間内におけるキュー３０２内でのアクセス要求パケット３０４の増加量を示しており、蓄積速度算出部５０２は、この単位時間内の増加量を蓄積速度３０９としてアービター制御部３１２に出力する。

この蓄積速度計算部３０８における上述のような処理を、図６Ａおよび図６Ｂのフローチャートを参照して説明する。
図６Ａに示すように、パケット増加数カウント用カウンタ５０１では、タイマ４０４からの速度計算タイミング信号３０７の入力の有無を判別し（ステップ８０１）、未入力の場合は、呼制御プロセッサ３０１からのアクセス要求パケット３０４の到来に伴うＷｒｉｔｅ信号３０４ｗの受信の有無を判別し（ステップ８０２）、受信有りの場合には、Ｗｒｉｔｅ信号３０４ｗをカウントして（ステップ８０３）、ステップ８０１に戻る。ステップ８０２でＷｒｉｔｅ信号３０４ｗの受信がなかった場合には、ステップ８０１に戻る。

上述のステップ８０１で速度計算タイミング信号３０７が検出された場合には、パケット増加数カウント用カウンタ５０１内のカウント値を蓄積速度算出部５０２に出力した後、当該パケット増加数カウント用カウンタ５０１を０に初期化して（ステップ８０４）、ステップ８０１に戻る。

一方、蓄積速度算出部５０２の側では、パケット増加数カウント用カウンタ５０１からカウント値を受信したら（ステップ８１０）、タイマ４０４からの速度計算タイミング信号３０７の受信の有無を判別し（ステップ８１１）、受信有りの場合には、当該カウンタ値を蓄積速度３０９として、アービター制御部３１２に出力して（ステップ８１２）、ステップ８１０に戻る。

ステップ８１１で速度計算タイミング信号３０７の受信がなかった場合にはステップ８１０に戻る。
次に、図７を参照して、キュー管理部３１６の内部構成および動作の一例について説明する。キュー管理部３１６は、アップダウンカウンタ７０１、比較部７０２、閾値保持部７０３にて構成される。閾値保持部７０３は、Ｂａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の発生契機を決定する設定閾値７０３ａとＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の解除契機を決定する解除閾値７０３ｂの２種類の閾値の設定が行われる。

アップダウンカウンタ７０１は、呼制御プロセッサ３０１からキュー３０２へのアクセス要求パケット３０４に転送に伴うＷｒｉｔｅ信号３０４ｗの受信時にはカウントアップを行い、キュー３０２からアービター３１１へのアクセス要求パケット３０４の取り出しに伴うＲｅａｄ信号３０４ｒの受信時にはカウントダウンを行う。比較部７０２ではキュー蓄積量３１０と設定閾値７０３ａの比較を行う。キュー蓄積量３１０が設定閾値７０３ａを上回る場合には、Ｂａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７を呼制御プロセッサ３０１に出力して、呼制御プロセッサ３０１からキュー３０２へのアクセス要求パケット３０４の転送を抑止する。

キュー蓄積量３１０が解除閾値７０３ｂを下回る場合には、呼制御プロセッサ３０１に対するＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の出力を停止し、呼制御プロセッサ３０１からキュー３０２へのアクセス要求パケット３０４の転送を可能にする。

図８のフローチャートを参照して、このキュー管理部３１６における処理を説明する。
キュー３０２に対するＷｒｉｔｅ信号３０４ｗおよびＲｅａｄ信号３０４ｒの入力に応じて、アップダウンカウンタ７０１のカウントアップおよびカウントダウンを実行する（ステップ８２１）。そして、アップダウンカウンタ７０１内のカウント値（すなわちキュー蓄積量３１０）と、閾値保持部７０３内の二つの閾値との比較を行う（ステップ８２２）。

そして、キュー蓄積量３１０が設定閾値７０３ａを超過したか判別し（ステップ８２３）、超過している場合には、Ｂａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７を呼制御プロセッサ３０１に出力する（ステップ８２４）。

さらに、キュー蓄積量３１０が解除閾値７０３ｂ未満に低下したか判別し（ステップ８２５）、低下した場合には呼制御プロセッサ３０１へのＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の出力を停止して（ステップ８２６）、ステップ８２１に戻る。

上述のステップ８２３でキュー蓄積量３１０が設定閾値７０３ａを超えていないと判定された場合には、ステップ８２１に戻る。同様に、ステップ８２５でキュー蓄積量３１０が解除閾値７０３ｂを下回らない場合にはステップ８２１に戻る。

次に、個々のキュー３０２に対するアービター３１１のＲｅａｄ信号３０４ｒの出力、すなわち個々のキュー３０２からのアクセス要求パケット３０４の読み出し順序の制御について説明する。アービター制御部３１２はタイマ４０４から起動信号（判定指示信号３０６）を受信後、キュー蓄積量監視部４０３にてキュー蓄積量３１０が０以上の場合、個々のキュー３０２の蓄積速度３０９を比較する。蓄積速度３０９に差がある場合には、最も蓄積速度３０９の高いキュー３０２を選択し、読み出しキュー番号３１８ａ、読み出し指示３１８ｂをアービター３１１に通知する。アービター３１１は読み出し対象のキュー３０２に対して蓄積速度３０９に対応した数のＲｅａｄ信号３０４ｒを出力する。

蓄積速度３０９が同じキュー３０２が存在した場合には、それぞれのキュー３０２のキュー蓄積量３１０を比較する。キュー蓄積量３１０に差がある場合には、キュー蓄積量３１０の多いキュー３０２を優先して選択し、アービター３１１は選択したキュー３０２に対してＲｅａｄ信号３０４ｒを出力する。蓄積速度３０９もキュー蓄積量３１０も同じキュー３０２が複数存在する場合には、ラウンドロビン／ＷＲＲ方式にて選択されたキュー３０２に対し、Ｒｅａｄ信号３０４ｒを出力する。

図９は、このアービター制御部３１２によるアービター３１１の制御の一例を示すフローチャートである。
まず、キュー読み出し判定部４０２は、タイマ４０４から蓄積速度比較部４０１への判定指示信号３０６（読み出し起動信号）の入力を契機として（ステップ８３１）、キュー蓄積量監視部４０３において、個々のキュー３０２におけるキュー蓄積量３１０が０以上か否か、すなわち、キュー３０２が空か否かを判別する（ステップ８３２）。そして、キュー３０２が空でない場合には、キュー読み出し判定部４０２は、まず、蓄積速度比較部４０１において、蓄積速度３０９が最も大きなキュー３０２を選択する（ステップ８３３）。このとき、キュー読み出し判定部４０２は、蓄積速度３０９が等しいキュー３０２が存在するか否かを判別し（ステップ８３４）、存在しない場合には、蓄積速度３０９が最大のキュー３０２のキュー番号および蓄積速度３０９をアービター３１１に通知する（ステップ８３５）。アービター３１１は、蓄積速度３０９に対応した数のＲｅａｄ信号３０４ｒを、読み出し対象のキュー３０２に出力し、当該キュー３０２内のアクセス要求パケット３０４を読出しパケット３１３として取り出して、共有メモリ３１４に対するアクセスを実行する（ステップ８３６）。

上述のステップ８３４で蓄積速度３０９の等しいキュー３０２が複数存在すると判明した場合には、キュー読み出し判定部４０２は、キュー蓄積量監視部４０３を参照して、個々のキュー３０２におけるキュー蓄積量３１０の値を比較し（ステップ８３７）、キュー蓄積量３１０が等しいキュー３０２の有無を判別する（ステップ８３８）。

そして、キュー蓄積量３１０が等しいキュー３０２が複数存在する場合には、キュー読み出し判定部４０２は、アービター３１１に対して、ラウンドロビンまたはＷＷＲ方式にて選択した読み出し対象のキュー番号を通知し（ステップ８３９）、アービター３１１は、キュー読み出し判定部４０２から通知されたキュー番号のキュー３０２に対してＲｅａｄ信号３０４ｒを出力してアクセス要求パケット３０４を読み出し、共有メモリ３１４へのアクセスの実行を行う（ステップ８４０）。

上述のステップ８３８でキュー蓄積量３１０の値が等しいキュー３０２が複数存在しないと判定された場合には、キュー読み出し判定部４０２は、キュー蓄積量３１０の多いキュー３０２を優先して当該キュー３０２のキュー番号をアービター３１１に通知する（ステップ８４１）。そして、アービター３１１は、通知されたキュー番号のキュー３０２に対してＲｅａｄ信号３０４ｒを出力してアクセス要求パケット３０４を読み出し、共有メモリ３１４へのアクセスの実行を行う（ステップ８４２）。

上述のような、本実施の形態におけるアービター３１１でのパケットの処理順の制御方法と、その時の個々のキュー３０２におけるアクセス要求パケット３０４の蓄積量の推移を、従来技術の場合と比較して以下に説明する。

図１０は、複数の呼制御プロセッサ３０１（この場合、呼制御プロセッサ＃０、＃１、＃ｎ）の各々から複数のキュー３０２（この場合、キュー＃０、＃１、＃ｎ）の各々に到来するアクセス要求パケット３０４の時間的な変化（個々のタイミングＴ０〜Ｔｎの各々における個々のキュー３０２でのアクセス要求パケット３０４の蓄積量）を示している。

すなわち、個々のキュー３０２に入力されるアクセス要求パケット３０４は、図１０のように、キュー＃０には、一定の低レートでアクセス要求パケット３０４が入力されるパターンでパケット３０４が到来する。キュー＃１にはバーストトラヒック発生後、一定時間のアクセス要求パケット３０４の到来停止を繰り返すパターンでパケット３０４が到来する。キュー＃ｎは高バーストトラヒック発生後、一定時間のアクセス要求パケット３０４の到来停止を繰り返すパターンでパケット３０４が到来する。以上のようなパターンでアクセス要求パケット３０４が個々のキュー３０２に入力される稼働状況を例として挙げる。

このような稼働状況において、図１１に示す従来技術のラウンドロビン方式でアービター３１１におけるアクセス要求パケット３０４の読み出し順序のアービトレーションを行う場合には、アクセス要求パケット３０４が存在するキュー３０２から順繰りに読み出し処理が行われる。すなわち、読み出しキュー判定のタイミングＴ０ではキュー＃０から、タイミングＴ１ではキュー＃１、タイミングＴｎではキュー＃ｎから一定量のアクセス要求パケット３０４の読み出しを行う。

その結果、Ｔ０〜Ｔ３のタイミングでキュー＃ｎの処理はまだ実施されておらず、当該キュー＃ｎにバーストトラヒックで入力されたアクセス要求パケット３０４の読み出しが行われないため、当該キュー＃ｎの蓄積量はＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ発生閾値（設定閾値７０３ａ）を超え、当該キュー＃ｎに対応する呼制御プロセッサ＃ｎに対してＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７を出力する。それに従い、当該呼制御プロセッサ＃ｎはキュー＃ｎへのアクセス要求パケット３０４の送信を停止し、結果として呼制御プロセッサ＃ｎの処理能力低下を招く事になる。呼制御プロセッサ３０１の数が増加するほど対応するキュー３０２の数も増え、個々のキュー３０２の読出し周期が長くなるためＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７が出力される傾向も強くなる懸念がある。

一方、図１２に示すように、本実施の形態の場合は、個々のキュー３０２に備えられた蓄積速度計算部３０８によって蓄積速度３０９を計測し、蓄積速度比較部４０１およびキュー読み出し判定部４０２において蓄積速度３０９が大きなキュー３０２から優先してアクセス要求パケット３０４の読み出しが行われるようにアービター３１１を制御するので、判定タイミングＴ０、Ｔ１、Ｔ２においてバーストトラヒックによるキュー蓄積数が急変した場合には蓄積速度３０９が最も大きいキュー３０２（この場合、キュー＃ｎ）から最優先にアクセス要求パケット３０４を読み出す処理が行われる。

すなわち、本実施の形態の場合、タイミングＴ０／Ｔ３で、バーストトラヒックの発生によって蓄積速度３０９が最も大きくなったキュー＃ｎからアクセス要求パケット３０４を優先して読み出すことで、キュー蓄積量３１０が設定閾値７０３ａを超過するのを防止して、結果として従来のラウンドロビン方式では発生するＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７を未然に防ぐことが可能となり、キュー＃ｎに対応した呼制御プロセッサ＃ｎの処理能力の低下が防止される。

以上説明したように、本実施の形態の移動通信制御装置１００によれば、以下のような効果を奏する。
すなわち、従来のラウンドロビン方式等ではＢａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の多発による性能低下が避けられなかった災害発生時などのトラヒック集中時において、本実施の形態では、蓄積速度３０９の大きなキュー３０２からアクセス要求パケット３０４を優先的に読み出して共有メモリ３１４へのアクセスを実行することにより、Ｂａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号３１７の発生を防止し、当該キュー３０２のアクセス要求パケット３０４の受信停止、すなわち個々の呼制御プロセッサ３０１による呼処理制御の遅延を抑止する。これにより、移動機１０１を利用するユーザーに対する発着信等のレスポンス向上が見込まれる。

すなわち、呼処理制御装置３００において、呼の廃棄や処理停止等の性能低下を生じることなく、的確な呼処理を行うことが可能となる。
また、個々のキュー３０２における蓄積速度３０９を計測して、蓄積速度３０９の大きなキュー３０２のアクセス要求パケット３０４を優先して処理することで、個々のキューの状況に応じた読み出し順序の優先制御に移るまでのタイムラグを解消することができ、バーストトラヒック時の蓄積量の一時的な増加を吸収するために個々のキュー３０２の容量を必要以上に大きくする必要がなくなる。このため、個々のキュー３０２を構成するための回路や部品点数の削減が可能となり、移動通信制御装置１００の製造コストの削減、製品の小型化が図れる。

換言すれば、複数の呼制御プロセッサ３０１による呼の分担処理のためのキュー３０２の容量を必要以上に大きくすることなく、呼処理数の急激な増加に対応することが可能となる。
また、複数の呼制御プロセッサ３０１による呼の分担処理のためのキュー３０２の数が多い場合でも、キュー３０２の配置数に影響されることなく、呼処理数の急激な増加に対応することが可能となる。

さらに、アービター制御部３１２において得られた個々のキュー３０２に関する蓄積速度３０９、キュー蓄積量３１０、さらには読み出しキュー番号３１８ａ等の情報を、レジスタ３１５を介して、保守用コンソール３５２や波形測定器３６０等に出力することで、アービター３１１における優先制御の状況をモニタリングすることが出来るので、移動通信制御装置１００を含む移動通信システムにおいて障害発生時の原因の解析を容易かつ迅速に行うことが可能になる。

なお、上述の説明では、個々のキュー３０２におけるアクセス要求パケット３０４の単位時間当たりの蓄積量である蓄積速度３０９を測定して、アービター３１１の制御に用いる場合を例示したが、個々のキュー３０２における蓄積速度３０９の時間的な変化、すなわち蓄積加速度を測定して、アービター３１１の制御に用いるようにしてもよい。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

（付記１）
情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、
複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、
個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューと、
個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する蓄積速度計測手段と、
個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づいて、どの前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行するかを決定する調停手段と、
を含むことを特徴とする呼処理制御装置。
（付記２）
付記１記載の呼処理制御装置において、
前記調停手段は、前記蓄積速度が大きい順に前記キューを選択して前記アクセス要求情報を取り出し、前記蓄積速度が等しい複数の前記キューが存在する場合には前記アクセス要求情報の蓄積量の多い順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して、前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置。
（付記３）
付記１記載の呼処理制御装置において、
前記調停手段は、前記アクセス要求情報の前記蓄積速度および蓄積量が等しい複数の前記キューが存在する場合、予め定められた順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置。
（付記４）
付記１記載の呼処理制御装置において、
前記蓄積速度計測手段は、前記調停手段による調停周期を基準とした一定周期の時間を計測するタイマと、前記一定周期の時間内における前記キュー内の前記アクセス要求情報の数を計数するカウンタと、を含むことを特徴とする呼処理制御装置。
（付記５）
付記１記載の呼処理制御装置において、
さらに、個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づく通信負荷状況を外部装置に出力する出力インタフェースを含むことを特徴とする呼処理制御装置。
（付記６）
情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューとを含む呼処理制御装置の制御方法であって、
個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する第１工程と、
前記蓄積速度の大きい順に、個々の前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行する第２工程と、
を含むことを特徴とする呼処理制御装置の制御方法。
（付記７）
付記６記載の呼処理制御装置の制御方法において、
前記第２工程では、前記蓄積速度が等しい複数の前記キューが存在する場合、前記アクセス要求情報の蓄積量の多い順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置の制御方法。
（付記８）
付記６記載の呼処理制御装置の制御方法において、
前記第２工程では、前記アクセス要求情報の前記蓄積速度および蓄積量が等しい複数の前記キューが存在する場合、予め定められた順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置の制御方法。
（付記９）
移動端末との間における情報通信を行う複数の基地局に接続される第１回線終端部と、公衆回線に接続される第２回線終端部と、前記第１および第２回線終端部の間に介在し、呼制御を行う呼処理制御部と、を含む移動通信制御装置であって、
前記呼処理制御部は、
情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、
複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、
個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューと、
個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する蓄積速度計測手段と、
個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づいて、どの前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行するかを決定する調停手段と、
を含むことを特徴とする移動通信制御装置。
（付記１０）
付記９記載の移動通信制御装置において、
前記調停手段は、前記蓄積速度が大きい順に前記キューを選択して前記アクセス要求情報を取り出し、前記蓄積速度が等しい複数の前記キューが存在する場合、前記アクセス要求情報の蓄積量の多い順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して、前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする移動通信制御装置。
（付記１１）
付記９記載の移動通信制御装置において、
前記調停手段は、前記アクセス要求情報の前記蓄積速度および蓄積量が等しい複数の前記キューが存在する場合、予め定められた順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする移動通信制御装置。
（付記１２）
付記９記載の移動通信制御装置において、
前記蓄積速度計測手段は、前記調停手段による調停周期を基準とした一定周期の時間を計測するタイマと、前記一定周期の時間内における前記キュー内の前記アクセス要求情報の数を計数するカウンタと、を含むことを特徴とする移動通信制御装置。

本発明の一実施の形態である呼処理制御装置の内部構成の一例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置の内部構成の変形例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態である呼処理制御技術を用いる移動通信システムの構成の一例を示す概念図である。本発明の一実施の形態である移動通信制御装置の内部で用いられるアクセス要求パケットの構成の一例を示す概念図である。本発明の一実施の形態である移動通信制御装置の呼処理制御装置の内部構成および動作の一例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置に備えられた蓄積速度計算部の内部構成の一例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置に備えられた蓄積速度計算部の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置に備えられた蓄積速度計算部の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置に備えられたキュー管理部の内部構成の一例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置に備えられたキュー管理部の作用の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置の作用の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である呼処理制御装置におけるアクセス要求パケットの発生状況の一例を示す線図である。図１０に例示される発生状況のアクセス要求パケットを従来のラウンドロビン方式で処理した場合の各キュー内のパケット数の推移を示す線図である。図１０に例示される発生状況のアクセス要求パケットを本発明の一実施の形態である呼処理制御装置にて処理した場合の各キュー内のパケット数の推移を示す線図である。

符号の説明

１００移動通信制御装置
１０１移動機
１０２基地局
１０３基地局回線
１０４交換機回線
１０５基地局回線終端装置
１０６ＡＴＭパケット通話路制御装置
１０８交換機回線終端装置
１０９ＡＴＭ交換機
２００公衆網
３００呼処理制御装置
３０１呼制御プロセッサ
３０２キュー
３０４アクセス要求パケット
３０４ａコマンド部
３０４ｂアドレス情報
３０４ｃＲ／Ｗデータ
３０４ｄＣＰＵ−ＩＤ
３０４ｒＲｅａｄ信号
３０４ｗＷｒｉｔｅ信号
３０６判定指示信号
３０７速度計算タイミング信号
３０８蓄積速度計算部
３０９蓄積速度
３１０キュー蓄積量
３１１アービター
３１２アービター制御部
３１３読出しパケット
３１４共有メモリ
３１４ａ呼制御データ
３１５レジスタ
３１６キュー管理部
３１７Ｂａｃｋ＿Ｐｒｅｓｓｕｒｅ信号
３１８ａ読み出しキュー番号
３１８ｂ読み出し指示
３５０保守プロセッサ
３５１保守バス
３５２保守用コンソール
３６０波形測定器
４０１蓄積速度比較部
４０２キュー読み出し判定部
４０３キュー蓄積量監視部
４０４タイマ
５０１パケット増加数カウント用カウンタ
５０２蓄積速度算出部
７０１アップダウンカウンタ
７０２比較部
７０３閾値保持部
７０３ａ設定閾値
７０３ｂ解除閾値

Claims

情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、
複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、
個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューと、
個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する蓄積速度計測手段と、
個々の前記キューにおける前記蓄積速度に基づいて、どの前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行するかを決定する調停手段と、
を含むことを特徴とする呼処理制御装置。
請求項１記載の呼処理制御装置において、
前記調停手段は、前記蓄積速度が大きい順に前記キューを選択して前記アクセス要求情報を取り出し、前記蓄積速度が等しい複数の前記キューが存在する場合には前記アクセス要求情報の蓄積量の多い順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して、前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置。
請求項１記載の呼処理制御装置において、
前記調停手段は、前記アクセス要求情報の前記蓄積速度および蓄積量が等しい複数の前記キューが存在する場合、予め定められた順に前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行することを特徴とする呼処理制御装置。
請求項１記載の呼処理制御装置において、
前記蓄積速度計測手段は、前記調停手段による調停周期を基準とした一定周期の時間を計測するタイマと、前記一定周期の時間内における前記キュー内の前記アクセス要求情報の数を計数するカウンタと、を含むことを特徴とする呼処理制御装置。
情報通信における呼制御を行う複数のプロセッサと、複数の前記プロセッサに共有され、呼制御データを保持する共有メモリと、個々の前記プロセッサと前記共有メモリとの間に設けられ、前記プロセッサから前記共有メモリへのアクセス要求情報を時系列に蓄積する複数のキューとを含む呼処理制御装置の制御方法であって、
個々の前記キューにおける前記アクセス要求情報の単位時間当たりの蓄積量を示す蓄積速度を計測する第１工程と、
前記蓄積速度の大きい順に、個々の前記キューから前記アクセス要求情報を取り出して前記共有メモリに対するアクセスを実行する第２工程と、
を含むことを特徴とする呼処理制御装置の制御方法。