JP2011239215A - 輻輳制御方法、加入者呼制御装置、およびエッジルータ - Google Patents

Abstract

【課題】加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を上昇させることなく輻輳時の発信規制を行うができる輻輳制御方法、加入者呼制御装置、およびエッジルータを提供する。
【解決手段】加入者呼制御装置２ａは、発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納する閾値データ格納部２１ａと、加入者呼制御装置２ａのＣＰＵ使用率を測定するトラヒック測定部２３ａと、エッジルータ３ａから呼信号を受信する信号送受信部２４ａと、信号送受信部２４ａによって呼信号が受信されると、トラヒック測定部２３ａによって測定されるＣＰＵ使用率と閾値データ格納部２１ａに格納される閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する規制判定部２２ａと、規制判定部２２ａによって発信を規制する旨の判定がされた場合はエッジルータ３ａに収容されている加入者端末を閉塞させるための指示をエッジルータ３ａに送信する信号送受信部２４ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰ（Internet Protocol）電話網における輻輳を制御する輻輳制御方法、加入者呼制御装置、およびエッジルータに関する。

加入者呼制御装置の性能限界を超えてトラヒックが大量に網に流入した場合、ユニット輻輳が発生する。このようなユニット輻輳に対しては、トラヒックや負荷状況等を常時監視し、発信規制を行うことで対処することが知られている。

例えば、特許文献１には、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）を用いた音声通信を行うＩＰ網において、ルータと呼制御サーバとが連携して輻輳制御を行うことによって、ルータ及び呼制御サーバの負荷を軽減する技術が開示されている。すなわち、ルータは、自装置内において各種のトラヒックや負荷状況（例えばＣＣ使用率）等の測定パラメータを常時監視し、測定パラメータが閾値を越えた場合は輻輳が発生したものとして呼制御サーバに発信規制信号を送信する。呼制御サーバは、ルータから発信規制信号を受信すると、その信号に基づいて発信規制を実施する。

特許文献２には、ＩＰ網に収容する各端末に関する発信規制の内容を管理し、端末からの発信要求に応じて当該端末の発信規制を確認し、その発信規制で指定された着信先電話番号に対する発信可否を判定する技術が開示されている。

特許文献３には、発信輻輳の原因となっている特定加入者を特定し、該当加入者からの発信呼を対象に規制する発信規制を提供する技術が開示されている。

特開２００５−３１１５９３号公報 特開２００６−１６６１９８号公報 特開２００４−１８００５１号公報

しかしながら、従来は、ユニット輻輳時の発信規制判定を加入者呼制御装置が端末からの信号受信処理後に実施している。そのため、輻輳時は更に加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率が上昇してしまうという課題があった。

本発明では、前述した従来の技術に鑑み、加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を上昇させることなく輻輳時の発信規制を行うができる輻輳制御方法、加入者呼制御装置、およびエッジルータを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、ＩＰ電話網における輻輳を制御する輻輳制御方法であって、発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納する格納ステップと、加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定されるＣＰＵ使用率と前記格納ステップで格納される閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップで発信を規制する旨の判定がされた場合はエッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させる制御ステップとを備えたことを要旨とする。

第２の態様に係る発明は、第１の態様に係る発明において、前記制御ステップで、ＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用することによって前記エッジルータに収容されている加入者端末を一挙に閉塞させることを要旨とする。

第３の態様に係る発明は、第１または２の態様に係る発明において、前記制御ステップで、前記測定ステップで測定されるＣＰＵ使用率を監視しながら閉塞解除数を一定時間間隔で増加させることによって閉塞解除範囲を徐々に加速して拡大させることを要旨とする。

また、前記目的を達成するため、第４の態様に係る発明は、エッジルータとの間で信号を送受信する加入者呼制御装置であって、発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納する格納部と、前記加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を測定する測定部と、前記エッジルータから呼信号を受信する受信部と、前記受信部によって呼信号が受信されると、前記測定部によって測定されるＣＰＵ使用率と前記格納部に格納される閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する判定部と、前記判定部によって発信を規制する旨の判定がされた場合は前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させるための指示を前記エッジルータに送信する送信部とを備えたことを要旨とする。

第５の態様に係る発明は、第４の態様に係る発明において、前記送信部が、ＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用して前記指示を送信することを要旨とする。

第６の態様に係る発明は、第４または５の態様に係る発明において、前記判定部が、前記測定部によって測定されるＣＰＵ使用率を監視しながら閉塞解除数を一定時間間隔で増加させることを要旨とする。

また、前記目的を達成するため、第７の態様に係る発明は、加入者呼制御装置との間で信号を送受信するエッジルータであって、前記加入者呼制御装置に呼信号を送信する送信部と、前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させるための指示を前記加入者呼制御装置から受信する受信部と、前記受信部によって受信された指示に基づいて前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させる制御部とを備えたことを要旨とする。

第８の態様に係る発明は、第７の態様に係る発明において、前記制御部が、前記エッジルータに収容されている加入者端末を一挙に閉塞させることを要旨とする。

第９の態様に係る発明は、第７または８の態様に係る発明において、前記制御部が、閉塞解除範囲を徐々に加速して拡大させることを要旨とする。

本発明によれば、加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を上昇させることなく輻輳時の発信規制を行うができる輻輳制御方法、加入者呼制御装置、およびエッジルータを提供することができる。

本発明の実施の形態の輻輳制御システムの構成図である。 本発明の実施の形態の加入者呼制御装置への呼の流れを示す図である。 本発明の実施の形態の加入者呼制御装置およびエッジルータの構成図である。 本発明の実施の形態の加入者呼制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の規制状態の遷移を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態の加入者呼制御装置の自律規制発動動作を示す図である。 本発明の実施の形態の加入者呼制御装置の自律規制解除動作を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態における輻輳制御システムの構成図である。この輻輳制御システムは、ＩＰ電話網における輻輳を制御するシステムであって、図１に示すように、中継呼制御装置１と、加入者呼制御装置２ａ〜２ｂと、エッジルータ３ａ〜３ｂと、加入者端末４ａ〜４ｄとを備えている。以下、個々の加入者呼制御装置２ａ〜２ｂを特定しない場合は「加入者呼制御装置２」と称する。同様に、個々のエッジルータ３ａ〜３ｂを特定しない場合は「エッジルータ３」と称し、個々の加入者端末４ａ〜４ｄを特定しない場合は「加入者端末４」と称する。

なお、図１では、本発明に関係しないシステム要素は省略している。また、２つの加入者呼制御装置２を備えた構成を例示しているが、加入者呼制御装置２は更に多く備えてもよい。エッジルータ３を更に多く備えてもよいのも同様である。

図２は、本発明の実施の形態における加入者呼制御装置２ａへの呼の流れを示す図である。すなわち、加入者呼制御装置２ａは、中継呼制御装置１、隣接する加入者呼制御装置２ｂ、エッジルータ３と接続されており、これら装置間相互の呼処理を実施している。この装置間相互の呼処理は、加入者呼制御装置２ａのＣＰＵの処理負荷となって現れる。

本発明は、前記した装置間相互の呼のうち、エッジルータ３から加入者呼制御装置２ａに入って来る呼（以下、「規制対象呼」と称する。）を対象とした規制技術であり、加入者呼制御装置２のＣＰＵ使用率に基づいて自律規制を行う。自律規制とは、予め設定された閾値条件に従って、測定された加入者呼制御装置２の負荷状況（ＣＰＵ使用率）に基づいて自律的に発信規制を行うことである。なお、中継呼制御装置１と加入者呼制御装置２ｂ間の輻輳規制については、図示しない網トラヒック管理装置等で制御されており、ここでは対象にしない。

（加入者呼制御装置およびエッジルータの構成）
図３は、本発明の実施の形態における加入者呼制御装置２ａおよびエッジルータ３ａの構成図である。ここでは、加入者呼制御装置２ａおよびエッジルータ３ａの機能のうち、本発明に関係する部分のみを概念的に示している。

この図に示すように、加入者呼制御装置２ａは、エッジルータ３ａとの間で信号を送受信する装置であって、閾値格納部２１ａと、規制判定部２２ａと、トラヒック測定部２３ａと、信号送受信部２４ａとを備えている。閾値格納部２１ａは、発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納している。トラヒック測定部２３ａは、予め設定された周期で加入者呼制御装置２ａのＣＰＵ使用率を測定している。規制判定部２２ａは、信号送受信部２４ａによって呼信号が受信されると、トラヒック測定部２３ａによって測定されるＣＰＵ使用率と閾値格納部２１ａに格納されている閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する。信号送受信部２４ａは、エッジルータ３ａとの間で各種の信号（呼信号や指示信号など）を送受信する。

また、エッジルータ３ａは、加入者呼制御装置２ａとの間で信号を送受信する装置であって、信号送受信部３１ａと、制御部３２ａとを備えている。信号送受信部３１はａ、加入者呼制御装置２ａとの間で各種の信号（呼信号や指示信号など）を送受信する。制御部３２ａは、信号送受信部３１によって受信された信号に基づいてエッジルータ３ａに収容されている加入者端末４を閉塞させる等、各種の制御を行う。

図４は、本発明の実施の形態における加入者呼制御装置２ａの動作を示すフローチャートである。以下、図４を用いて加入者呼制御装置２ａの動作を説明する。

まず、信号送受信部２４ａは、エッジルータ３ａから呼信号を受信すると、この呼信号を規制判定部２２ａに渡す（ステップＳ１）。これによって、規制判定部２２ａは、ＣＰＵ使用率をトラヒック測定部２３ａから取得するとともに（ステップＳ２）、閾値格納部２１ａに格納されている閾値を参照し（ステップＳ３）、発信を規制するか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ使用率が閾値を越えていない場合は、この呼について加入者呼制御装置２ａは発信を規制しないと判定し、通常の呼処理を行う（ステップＳ４→Ｓ５）。一方、ＣＰＵ使用率が閾値を越えている場合は、この呼について加入者呼制御装置２ａは発信を規制すると判定する。具体的には、加入者に対して規制の通知を行い、この加入者についてそれ以降の呼処理を行わない旨を信号送受信部２４ａを経由してエッジルータ３ａに指示する（ステップＳ４→Ｓ６）。この指示信号は、エッジルータ３ａの信号送受信部３１ａによって受信され、制御部３２ａによって加入者端末４が閉塞されることになる。

（規制の強化と緩和の状態遷移）
図５は、本発明の実施の形態における規制状態の遷移を模式的に示す図である。この図に示すように、規制の状態をその強度で区分して、通常状態５ａ、一次規制状態５ｂ、二次規制状態５ｃ、および三次規制状態５ｄの４状態を設定している。そして、輻輳の度合いによって、この４状態を適宜遷移させながら輻輳の解消を図る。

加入者呼制御装置２が輻輳を検出すると、通常状態５ａから一次規制状態５ｂへと遷移し、発信を規制する。更に輻輳が解消しない場合は、二次規制状態５ｃ、三次規制状態５ｄへと遷移し、規制を強化する。一方、輻輳が解消すると、三次規制状態５ｄから二次規制状態５ｃへと遷移し、規制を緩和する。更に輻輳が解消すると、二次規制状態５ｃから一次規制状態５ｂへ、一次規制状態５ｂから通常状態５ａへと遷移し、規制を解除する。規制状態の跳び越しは行わない。

（自律規制の輻輳検出条件および輻輳解除条件）
以下、加入者呼制御装置２において行われるユニットの自律規制ついて説明する。
まず、自律規制における輻輳検出について説明する。通常状態５ａにおいてＣＰＵ使用率が閾値を設定時間以上継続して超えた場合は、輻輳を検出して一次規制状態５ｂへ遷移する。一次規制状態５ｂから二次規制状態５ｃ、二次規制状態５ｃから三次規制状態５ｄへの遷移についても同様、ＣＰＵ使用率がそれぞれの閾値を設定時間以上継続して超えた場合に輻輳が検出される。各規制状態への規制閾値や強化閾値は、状況に応じて予め設定された定数であり、具体的にはＣＰＵ使用率と継続時間である。ＣＰＵ使用率は、予め設定された周期に対する加入者からの呼を処理するために要する種々の動作のＣＰＵ占有時間や、種々の動作間の待ち時間等の合算時間の割合である。

次に、自律規制における輻輳解除条件について説明する。三次規制状態５ｄにおいてＣＰＵ使用率が閾値を設定時間以上継続して超えない場合は、輻輳の沈静化を認識して二次規制状態５ｃへ遷移する。二次規制状態５ｃから一次規制状態５ｂ、一次規制状態５ｂから通常状態への遷移についても同様、ＣＰＵ使用率がそれぞれの閾値を設定時間以上継続して超えない場合に輻輳の沈静化が認識される。各規制状態からの解除閾値や緩和閾値は、状況に応じて予め設定された定数であり、具体的にはＣＰＵ使用率と継続時間である。

（三次規制発動時のエッジルータ閉塞）
図６は、三次規制発動時に一つのエッジルータ３ａが閉塞された状態を示している。具体的には、加入者呼制御装置２ａの規制判定部２２ａがトラヒック測定部２３ａによって測定されたＣＰＵ使用率をチェックし（図６（１）参照）、閾値を判定基準として輻輳を検出して三次規制状態５ｄとなったことを示している。この結果、加入者呼制御装置２ａの信号送受信部２４ａは、規制判定部２２ａから三次規制通知を受け取ると（図６（２）参照）、ネットワーク６を経由して一つのエッジルータ３ａに対して一般加入者の閉塞指示を出す（図６（３）参照）。具体的には、ＭＥＧＡＣＯ（media gateway control）プロトコルのワイルドカード指定を利用することによって、エッジルータ３ａに収容されている加入者端末４ａの一般ユーザのみを一挙に閉塞させる規制制御を行う。この規制制御によって順次閉塞するエッジルータ３を増加させながら輻輳解消の監視を継続する。

輻輳状態に陥った場合、三次規制発動は、ＣＰＵ使用率測定周期・測定平均回数から求めた平均ＣＰＵ使用率が三次規制発動閾値を連続回数オーバした時に行われる。三次規制発動閾値と連続回数は、予め閾値格納部２１ａに格納されている定数である。

三次規制発動時、前述のように全エッジルータの加入者群に対してＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用することによってエッジルータ閉塞を行い、一般ユーザから加入者呼制御装置２への呼信号を破棄する。このエッジルータ閉塞は、前記ワイルドカード指定を利用することによって、少ないＭＥＧＡＣＯ信号数で実現することができる。

なお、ＭＥＧＡＣＯプロトコルにおいて一般ユーザをワイルドカードで指定する場合は、予め各ユーザのターミネーションＩＤを付与する際に、特定のビットが１であれば一般ユーザとする付与ルールを決めておく。これによって、一般ユーザのみを閉塞したい場合は、“****1****”のように、特定のビットが１で残りのビットが＊となるターミネーションＩＤを指定（ワイルドカード指定）すれば、１信号でエッジルータ配下の全一般加入者のみを閉塞させることが可能になる。

（三次規制の解除）
図７は、輻輳解除時、これまで全て閉塞されていた一つのエッジルータ３ａが閉塞解除された状態を示している。具体的には、加入者呼制御装置２ａの規制判定部２２ａがトラヒック測定部２３ａによって測定されたＣＰＵ使用率をチェックし（図７（１）参照）、閾値を判定基準として輻輳解除と判定し、信号送受信部２４ａに対して三次規制解除通知を出したことを示している（図７（２）参照）。これによって、信号送受信部２４ａは、解除制御として一つのエッジルータ３ａに対して閉塞の解除を行う。このとき、規制解除に伴うＣＰＵ使用率の振動を防止しながら、且つ、輻輳状態からの回復を迅速化することが重要である。そのため、規制判定部２２ａは、トラヒック測定部２３ａによって測定されるＣＰＵ使用率を監視しながら（図７（３）参照）、種々の解除間隔および解除単位で閉塞解除を行い（図７（４）参照）、解除範囲を徐々に拡大して行く。これによって、順次閉塞解除するエッジルータ数を加速的に増加させつつ輻輳の解消を監視し、通常状態５ａへ遷移することになる。

三次規制解除条件は、ＣＰＵ使用率測定周期・測定平均回数から求めた平均ＣＰＵ使用率が三次規制解除閾値を連続回数下回った時とする。三次規制解除閾値と連続回数は、予め閾値格納部２１ａに格納されている定数である。そして、エッジルータに収容されている一定ユーザ群単位にエッジルータ閉塞解除を開始する。更に、三次規制解除閾値を連続回数下回った段階でエッジルータ閉塞解除の加入者群数を積み増し、それを連続回数毎に繰返すことによってエッジルータ閉塞解除を徐々に加速する。

（閉塞解除加速イメージ）
二次規制状態５ｃのエッジルータ閉塞解除加速中におけるエッジルータ閉塞解除は、加入者呼制御装置２のＣＰＵ使用率の測定値が加速判定閾値を連続回数下回った段階で行われ、連続回数下回り毎に時間あたりの解除加入者群数（基本解除数＋解除積み増し数×連続回数の更新回数）で規定される。加速判定閾値、連続回数、基本解除数、および解除積み増し数は、予め閾値格納部２１ａに格納されている定数である。この定数は状況に応じて種々のパターンの変化（ヴァリエーション）を伴って設定される。このように、加入者呼制御装置２のＣＰＵ使用率の平均値が下降を続ける状況に並行し、規制解除数を一定時間間隔で増加させることによって閉塞解除の加速が行われる。

以上のように、本発明によれば、加入者呼制御装置２が輻輳状態に陥った場合は、従来技術に比べて加入者端末４により近い位置（エッジルータ３ａ）で加入者端末４からの発信を規制するため、加入者呼制御装置２への影響がない。すなわち、自律的にエッジルータ３の閉塞を行い、加入者端末４から加入者呼制御装置２への呼信号を遮断するようにしている。このような自律規制によれば、加入者を収容するエッジルータ３の一般ユーザに対して閉塞を行うので、加入者呼制御装置２の信号処理に伴うＣＰＵ使用率の上昇を回避することができる。また、輻輳検出元直近の自律制御であるため、処理が簡潔・迅速で信頼度が向上するという効果もある。

また、エッジルータ配下の加入者閉塞は、ＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用するようにしているので、制御を単純化して信号数を削減することができる。すなわち、特定のビットが１になっている場合は、一般ユーザであることが分かるように各加入者端末４に対してターミネーションＩＤを付与する。そして、一般ユーザのみを閉塞したい場合は、“****1****”のように、特定のビットが１となるターミネーションＩＤを指定したワイルドカード指定を利用する。このようにすれば、１信号でエッジルータ配下の一般ユーザのみを全て閉塞させることができる。言い換えると、ワイルドカード指定を利用すれば、ユーザ種別や装置単位といった多様な単位で規制発動／解除処理をグループ化することができ、グループ毎に適切な輻輳制御が可能になる。

更に、規制解除過程におけるエッジルータ３の閉塞解除は、加入者呼制御装置２のＣＰＵ使用率を監視しながら、閉塞解除範囲を徐々に加速して拡大させるようにしている。このようにすれば、規制解除に伴うＣＰＵ使用率の振動（オーバーシュートによる規制再発動）を防止することができるため、輻輳状態からの回復を迅速化することが可能である。

２ａ（２）…加入者呼制御装置
２１ａ…閾値データ格納部（格納部）
２２ａ…規制判定部（判定部）
２３ａ…トラヒック測定部（測定部）
２４ａ…信号送受信部（送信部、受信部）
３ａ（３）…エッジルータ
３１ａ…信号送受信部（送信部、受信部）
３２ａ…制御部
４ａ（４）…加入者端末

Claims (9)

1. ＩＰ電話網における輻輳を制御する輻輳制御方法であって、
   発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納する格納ステップと、
   加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定されるＣＰＵ使用率と前記格納ステップで格納される閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップで発信を規制する旨の判定がされた場合はエッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させる制御ステップと、
   を備えたことを特徴とする輻輳制御方法。
2. 前記制御ステップでは、ＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用することによって前記エッジルータに収容されている加入者端末を一挙に閉塞させることを特徴とする請求項１記載の輻輳制御方法。
3. 前記制御ステップでは、前記測定ステップで測定されるＣＰＵ使用率を監視しながら閉塞解除数を一定時間間隔で増加させることによって閉塞解除範囲を徐々に加速して拡大させることを特徴とする請求項１または２記載の輻輳制御方法。
4. エッジルータとの間で信号を送受信する加入者呼制御装置であって、
   発信の規制判定に用いられる閾値を予め格納する格納部と、
   前記加入者呼制御装置のＣＰＵ使用率を測定する測定部と、
   前記エッジルータから呼信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって呼信号が受信されると、前記測定部によって測定されるＣＰＵ使用率と前記格納部に格納される閾値とを比較することによって発信を規制するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって発信を規制する旨の判定がされた場合は前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させるための指示を前記エッジルータに送信する送信部と、
   を備えたことを特徴とする加入者呼制御装置。
5. 前記送信部は、ＭＥＧＡＣＯプロトコルのワイルドカード指定を利用して前記指示を送信することを特徴とする請求項４記載の加入者呼制御装置。
6. 前記判定部は、前記測定部によって測定されるＣＰＵ使用率を監視しながら閉塞解除数を一定時間間隔で増加させることを特徴とする請求項４または５記載の加入者呼制御装置。
7. 加入者呼制御装置との間で信号を送受信するエッジルータであって、
   前記加入者呼制御装置に呼信号を送信する送信部と、
   前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させるための指示を前記加入者呼制御装置から受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された指示に基づいて前記エッジルータに収容されている加入者端末を閉塞させる制御部と、
   を備えたことを特徴とするエッジルータ。
8. 前記制御部は、前記エッジルータに収容されている加入者端末を一挙に閉塞させることを特徴とする請求項７記載のエッジルータ。
9. 前記制御部は、閉塞解除範囲を徐々に加速して拡大させることを特徴とする請求項７または８記載のエッジルータ。

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