JP2016010088A - ネットワーク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バースト伝送によりネットワークの性能が低下した時、ネットワークノードに入力されるシグナリングパケットの削減を図る方法、及びそれを実現する制御装置を提供する。
【解決手段】
パケットに基づいて第１のネットワークノードと第２のネットワークノード間のネットワークの状態を監視し、ネットワークの状態が悪化したと判断された場合、第２のネットワークノードにおけるパケットの種別に応じた処理の順番に基づいて、所定のパケットの第２のネットワークノードへの到達を遅延させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ネットワークシステムまたはネットワーク装置におけるパケット処理に関する。

近年、スマートフォンをはじめとする端末上において、自動で頻繁にサーバと通信を行うアプリケーションやサービスが増加している。頻繁にサーバと通信を行うサービス、アプリケーションでは、ネットワークへの接続/切断処理の際に発生する制御シグナリングが増大し、モバイルネットワークに大きな負荷を与える事が懸念されている。

実際に、多数の端末の頻繁な通信によって制御シグナリングが認証サーバに集中し、オーバーフローを引き起こし、その結果、全国で3時間ほど通信が利用できない状態となり、続いて1.5時間ほど通信が利用しづらい状態が発生したという報告がある。

このようなネットワークへの接続/切断処理の際に発生する制御シグナリングの増加に備え、携帯キャリアでは、巨額の設備投資を継続している。一方で、設備投資の効率化が求められており、通信トラフィックピーク時におけるモバイルネットワークへのシグナリング負荷の削減について検討が必要である。

多くのネットワーク装置では、作りやすさとメモリ利用効率化のため、複数プロセスの処理を共通のキューで行っている。このような構成では、上記のようなシグナリングが増大した場合、特定種別のパケットがキューに多数滞留してしまい、キューを共有する別パケットの処理にも遅延が生じる可能性がある。

これに対して、輻輳を検出した場合、装置内でパケットに輻輳通知信号を付加し、その信号をもとに、輻輳検出信号が付加されたパケットの直後に輻輳検出信号が付加されていないパケットがある場合、パケットの出力順序を交換して制御する先行技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、他のパケット優先度変更手段として、ポートからフラッディングフレーム(一斉フレーム)を検出した場合、フレーム内に格納されている内部優先度の値より、フレーム転送順序を制御する先行技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１７７５７５号公報 特開２０１２−１２００１５号公報

特許文献１では、輻輳通知信号が付加されたパケットと付加されないパケットが前後に混在している場合は効果が見られる。しかしながら、輻輳通知信号が付加されたパケットが連続している場合は、出力順序を交換ができず、輻輳状態が改善されない。

これに対し、特許文献２では、制御を適用する判断基準がフラッディングフレーム(一斉フレーム)を検出した場合か否かである。そのため、例えば輻輳通知信号が付加されたパケットが連続している場合でも制御が可能である。しかし、フラッディングフレーム(一斉フレーム)を契機に、次のフラッディングフレーム(一斉フレーム)、そのまた次のフラッディングフレーム(一斉フレーム)…と続くような、多段にバースト伝送が発生する場合、複数のフラッディングフレーム(一斉フレーム)のうち、どのフラッディングフレーム(一斉フレーム)を優先して制御をおこなうべきかを判断することができない。そのため、ネットワーク装置の負荷を抑制するのに相当な時間を要する虞がある。

以下に、特許文献２で提案する制御では、ネットワーク装置の負荷の抑制に相当な時間を要する虞がある状況について、例をあげて説明を行う。

ここで想定する例は、プール内にある全ＭＭＥ（Mobility Management Entity）がダウンし、その後１台が復旧した場合である。ここで、プールとは、端末ＵＥがモバイルネットワークの制御系処理を担うＭＭＥを変更することなく移動できるエリアである。

図１に、上記の状況で流れる処理のフローを示す。ＭＭＥが１台復旧後、図１に示すように、最初に基地局ｅＮＢとＭＭＥ間のリンクを確立するのに必要なＳ１＿ＳＥＴＵＰ処理が複数のｅＮＢからほぼ一斉に開始される。次に、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理が完了したｅＮＢは、配下にいるＵＥに対して電波をふく。それを受信したＵＥが一斉にＡｔｔａｃｈ処理（無線アクセスシステムへの登録処理）を開始する。図１から分かるように、後続のＡｔｔａｃｈ処理は、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理が契機となって発生している。

また、図２に、図１に示す一斉に開始する２つの処理についての詳細なフローを示す。図２から分かるように、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理は２個のメッセージで完了となるが、Ａｔｔａｃｈ処理は４８個のメッセージが完了して初めて処理完了となる。今回の場合では、先頭のＳ１＿ＳＥＴＵＰ処理量を制限し、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理を完了したＡｔｔａｃｈ処理を先に完了させるような制御が必要となる事が分かる。言い換えれば、パケット処理の順番に応じて制御することが必要となる。ところが、特許文献２に記載の制御を適用すると、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理とＡｔｔａｃｈ処理の両方を制限してしまうので、ＭＭＥの負荷を収束させるまでかなり時間がかかってしまう。

また、上記で記したような種類の異なる処理が連続した例だけでなく、１つの処理のみでも、特許文献２ではネットワーク装置の負荷を抑制するのに相当な時間を要する虞がある場合がある。以下、例をあげて説明を行う。

ここで想定する例は、大量のＡｔｔａｃｈ処理が発生した場合である。まず、図３に、Ａｔｔａｃｈ処理のフローを示す。このＡｔｔａｃｈ処理フローについて、例えば、ＭＭＥに着目してメッセージの負荷を見ると、Ａｔｔａｃｈ処理が終了するまでに、ＭＭＥが処理するメッセージ数は１４回である。つまり、ＭＭＥは１回目〜１４回目のメッセージが到着し、それらの各メッセージを、Ａｔｔａｃｈ処理終了として設定した時間内に処理することで、Ａｔｔａｃｈ処理を完了させる事ができる。ここで、ＭＭＥに大量のメッセージが到着してＭＭＥの処理負荷が発生した時、ＭＭＥのキューに滞留している１回目〜１４回目のメッセージでは、１４回目のメッセージを優先することで、Ａｔｔａｃｈ処理を早く完了できることが分かる。言い換えれば、パケット処理を構成する複数のメッセージの処理の順番に応じて制御することが必要となる。

特許文献２のように、制御を適用する判断基準がフラッディングフレーム(一斉フレーム)を検出した場合か否かでは、１回目のメッセージと１４回目のメッセージの両方を制限してしまう。そのため、１４回目のメッセージを優先した場合と比較すると、Ａｔｔａｃｈ処理を完了するまでかなり時間がかかってしまう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

第１のネットワークノードから第２のネットワークノードに送信されるパケットを取得し、パケットの種別を管理し、パケットに基づいて第１のネットワークノードと第２のネットワークノード間のネットワークの状態を監視し、ネットワークの状態が悪化したと判断された場合、第２のネットワークノードにおけるパケットの種別に応じた処理の順番に基づいて、所定のパケットの第２のネットワークノードへの到達を遅延させることを特徴とするネットワーク制御装置である。

本発明によれば、モバイルネットワーク装置への負荷が増大した場合でも、早期に負荷を抑制することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

ＭＭＥが復旧する時のフローを示した図である。 ＭＭＥが復旧する時の詳細フローを示した図である。 Ａｔｔａｃｈ処理のフローを示した図である。 実施例１にかかるネットワーク制御装置のハードウェア構成図の一例である。 実施例１にかかるシステムの一例を示すブロック図である。 実施例１にかかる測定結果テーブルの例である。 実施例１にかかるパケット処理名とメッセージ内容とメッセージ処理番号を記録したテーブルの例である。 実施例１のネットワーク制御装置の全体の処理を説明するフローチャートの一例である。 実施例１のネットワーク制御装置の専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の最適値を探索する処理を説明するフローチャートの一例である。 実施例２にかかるパケット処理名とメッセージ内容とメッセージ処理番号内容を記録したテーブルの例である。 実施例３にかかるシステムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて、詳細に説明する。

なお、以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのネットワーク制御装置またはネットワークシステムを例示するものであって、本発明をこのネットワーク制御装置またはネットワークシステムに特定することを意図するものではない。従って、請求の範囲に含まれるその他の実施形態のネットワーク制御装置またはネットワークシステムにも等しく適用し得るものである。

第１実施形態では、モバイルネットワークシステムを構成するMMEに種類の異なる処理が連続した場合の制御例を示す。

図４は、実施例１にかかるネットワーク制御装置の一例を示すハードウェア構成図である。

本構成は、CPU４−１、外部記憶装置４−２、ネットワークインタフェースI/F４−８、メモリ４−９からなる。外部記憶装置４−２は、ネットワーク（NW）状態監視プログラム４−３、パケット状態監視プログラム４−４、ネットワーク（NW）状態判断プログラム４−５、パケット特定プログラム４−６、専用キュー生成プログラム４−７からの構成となる。外部記憶装置４−２に構成されているこれらのプログラムは、CPU指示により、メモリに読み込まれ、CPU上で動作する。

図５には、eNB及びMMEを有するモバイルネットワークシステムに本発明を適用した場合の装置構成及び機能ブロック図の例を示す。なお、本発明は、eNBとMMEを有するモバイルネットワークシステムに限定されるものではなく、ネットワークを構成する複数のネットワークノード間に適用可能である。図５は、eNBとMME間のネットワーク制御を目的としている。また、ネットワーク制御を行うため、eNB５−１とMME５−１３の間に、パケットの複製を行うパケット複製装置５−２と、ネットワークの状態が悪化したと判断された場合に共用キューから隔離する経路切替装置Ａ ５−３と経路切替装置Ｂ ５−１４、平常時はネットワーク状態を監視し且つバースト伝送の検出を契機にトラフィックを制御するネットワーク制御装置５−４、を有する。

ネットワーク制御装置５−４がネットワークの状態が悪化したと判断し、共用キューから隔離するよう指示が出た場合に、経路切替装置Ａ ５−３は、経路切替装置Ｂ ５−１４からネットワーク制御装置５−４へ、パケットの経路を切替える。

経路切替装置Ｂ ５−１４は、ネットワーク制御装置５−４がネットワークの状態が悪化したと判断し、共用キューから隔離するよう指示が出た場合、経路切替装置Ａ ５−３とMME５−１３の経路を、ネットワーク制御装置５−４とMME５−１３の経路に切り替える。

上記のネットワーク制御装置５−４は、常時稼働してネットワーク状態を監視する監視モード部５−５と、制御が必要であると判断した時に切り替わる制御モード５−８と、送信側のネットワーク装置の情報を管理するネットワーク（ＮＷ）情報管理部５−１２、から構成される。

監視モード部５−５は、パケット複製装置５−２から入力されるパケットに基づいてパケット種別毎に平常時の状況を監視するネットワーク（ＮＷ）状態監視部５−６と、入力されるパケットから、パケット処理名とメッセージ名とメッセージ処理番号を記録したテーブルを有するパケット状態監視部５−７で構成されている。

ＮＷ状態監視部５−６は、ＤＰＩ（Ｄｅｅｐ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）または、その他の手段によって実装するように構成されてよい。状態監視は、平常時異常時関係なく、パケットを送信しても応答が来ないパケット数、パケットの応答時間、時間当たりの到着パケット数を細粒度に測定し、測定結果を記録する。例として、図６にパケットを送信しても応答が来ないパケット数の測定結果テーブル６−１を示す。測定結果テーブル６−１は、時間６−３毎のパケット数６−４を記録しており、その記録より、単位時間当たりの平均パケット数６−５を記録する。

また、パケット状態監視部５−７は、パケット処理名とメッセージ名とメッセージ処理番号を記録している。これらの内容を記憶したテーブル例７−１を図７に示す。これは、現在実行している処理を示すパケット処理名７−２、メッセージの名前を示すメッセージ名７−３、装置が処理フローの何番目のメッセージであるかを示すメッセージ処理番号７−４から構成される。パケット状態監視部は、例えば図１、２で示したＳ１＿ＳＥＴＵＰ処理後にＡｔｔａｃｈ処理が開始されること、さらには各処理のフローを予め把握している。そのため、パケット複製装置５−２から入力されるパケットから、パケット種別とメッセージ名を取得し、取得したパケット種別とメッセージに対応するメッセージ処理番号を特定することができる。

今回の例では、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理とＡｔｔａｃｈ処理が連続した場合についての例を示している。したがって、テーブル７−１のパケット処理名７−２には、受信したメッセージの処理名である「Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理」「Ａｔｔａｃｈ処理」が記録される。また、メッセージ名７−３には、MMEが受信したメッセージのうちのメッセージ名「Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ要求」「Ａｔｔａｃｈ要求」等を記録し、メッセージ処理番号７−４には、本処理が完了するまでに受信するメッセージのうちの何番目のメッセージとなるかを記録する。

制御モード部５−８は、ネットワーク状態が平常と異なるかどうかを判断するネットワーク（ＮＷ）状態判断部５−９と、どのメッセージに専用キューを形成する必要があるかを判断する機構を持つパケット特定部５−１０と、専用キューの形成が必要であると特定したパケットに対して、最大キュー長とサービスレートを設定する専用キュー生成部５−１１で構成されている。制御モード部は、特定されたパケットを専用キューに格納することにより、そのパケットのＭＭＥへの到達を所定時間遅延させる。なお、専用キューを形成する必要がないメッセージについては、図５に示すように、専用キューに格納されることなく経路切替装置Ｂへ送信される。

ＮＷ状態判断部５−９は、ＮＷ状態監視部５−６の測定結果から、eNB５−１とMME５−１３の間の状態を監視する。

ここで、ＮＷ状態判断部５−９では、ＮＷ状態監視部５−６で取得した、パケットを送信しても応答が来ないパケット数、パケットの応答時間、時間当たりの到着パケット数より、ネットワークの状態が悪化したか否かを判断する。例えば、ＮＷ状態判断部５−９は、測定結果テーブル６−１をＮＷ状態監視部５−６から取得する。単位時間当たりの平均パケット数６−５が所定値を超えた場合、eNB５−１とMME５−１３の間の状態が平常時と異なり悪化した（ネットワーク品質の低下）と判断する。なお、パケットの応答時間や時間当たりの到着パケット数をパラメータとして、ネットワークの状態を判断する場合も同様に、それらの値を所定値と比較すればよい。

ＮＷ状態判断部５−９は、eNB５−１とMME５−１３の間の状態が平常時と異なり悪化した（ネットワーク品質の低下）と判断した場合、経路切替装置５−３にネットワーク制御装置部５−４へ経路を切替えるよう、指示をする。

パケット特定部５−１０は、パケット状態監視部５−７のデータから、専用キューの形成が必要であるパケットを特定する。まず、パケット処理名を見て、異なるパケット処理が発生しているかどうかを確認する。

例えば、図７では、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理とＡｔｔａｃｈ処理という異なる処理が発生している。その場合、パケット特定部５−１０は、パケット状態監視部５−７が予め把握しているデータから、パケットの処理の順番を把握する。具体的には、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理完了後に、Ａｔｔａｃｈ処理が開始となることを把握する。ＭＭＥの負荷を早期に低減するためには、後続のＡｔｔａｃｈ処理を優先する必要があるため、Ｓ１＿ＳＥＴＵＰ処理に専用キューの形成が必要であると判断する。このように、パケットの処理の順番に基づいて、後続のパケット処理を優先させ、先のパケットのMMEへの到達を遅らせる。

専用キュー生成部５−１１は、パケット特定部５−１０より特定されたパケットに対して、それぞれのパケット毎の平均応答時間より算出されるサービスレートと、送信側のＮＷ装置の情報を管理するＮＷ情報管理部５−１２より取得したパケット毎のタイムアウトから、専用キューのキュー長を設定する。ここで、タイムアウト時間とは、送信が失敗したと判断するまでの時間であり、この時間を超えたパケットは到着しても破棄される。ＮＷ情報管理部５−１２は、送信側のeNBより、事前にパケット毎のタイムアウト時間を取得し、テーブルとして持つ。

図８は、実施例１のネットワーク制御装置の全体の処理を説明するフローチャートの一例である。以下、手順を追って説明する。

ステップＳ８−１：パケット複製装置２で複製されたパケットは、監視モード部５−５にあるＮＷ状態監視部５−６で細粒度に測定する。そして、その測定結果を基に、制御モード部５−８にあるＮＷ状態判断部５−９にて、eNB５−１とMME５−１３間の状態が平常時と異なり悪化したか否かを判断する。具体的には、ＮＷ状態監視部５−６は、パケットを送信しても応答が来ないパケット数、または、パケットの応答時間、もしくは、時間当たりの到着パケット数を測定する。ＮＷ状態判断部５−９は、測定した応答が来ないパケット量が所定値を超えた場合、または、測定した応答時間が所定値より長い場合、または、測定した到着パケット数が所定値より少ない場合、ネットワーク装置間の状態が平常時と異なり悪化した（ネットワーク品質の低下）と判断する（Ｙｅｓ）。この場合、ＮＷ状態判断部５−９は、パケット特定部５−１０に、制御モード部５−８側にパケットを切替える（切替える準備に入る）という旨の信号を送る。

ステップＳ８−２：一方、制御モード部５−８にあるＮＷ状態判断部５−９が測定した応答が来ないパケット量が所定値以下の場合、または、測定した応答時間が所定値以下の場合、または、測定した到着パケット数が所定値以上の場合、eNB５−１とMME５−１３間の状態が平常時であると判断する（Ｎｏ）。この場合、引き続き、eNB５−１とMME５−１３間の状態を監視する。また、eNB５−１とMME５−１３間の状態が平常であるため、経路切替装置Ａ ５−３には何も指示をしない。

ステップＳ８−３：パケット特定部５−１０は、ＮＷ状態判断部５−９より、制御モード部５−８側にパケットを切替えという信号を受ける。そして、パケット状態監視部５−７のデータより、専用キューを形成すべきパケットを特定する。具体的には、異なるパケット処理が発生しているかどうかを確認する。異なるパケット処理が発生している場合、パケット特定部５−１０は、パケット状態監視部５−７が予め把握しているデータから、パケットの処理の順番を把握する。後続のパケット処理を優先する必要があるため、先のパケットのメッセージに対して、専用キューの形成が必要である判断する。どのパケット、もしくは、メッセージを特定したかの情報を制御モード５−８にある専用キュー生成部５−１１へ送る。

ステップＳ８−４：上記の情報を受けた専用キュー生成部５−１１は、特定されたパケットに対して、専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の設定をし、専用キューの準備を行う。専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の設定に関しては、後ほど、図９を用いて詳細に説明する。専用キューの準備が完了すると、専用キュー生成部５−１１は、専用キューの準備完了の信号を、ＮＷ状態判断部５−９へ送る。また、特定されていないパケットに関しては、専用キューの最大キュー長は０とし、サービスレートもキュー長が設置されない。

ステップＳ８−５：専用キューの準備完了の信号を受けた、ＮＷ状態判断部５−９は、制御モード部５−８側にパケットを切替えるよう、経路切替装置Ｂ ５−１４に指示をして、この処理を終了する。

ここで、専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の設定に関して詳細に説明する。まず、専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長について、説明をする。

専用キューのサービスレートは、数１のように定義できる。
（数１）
Ｓ＝（１／ｒ）×ａ
ここで、Ｓは専用キューのサービスレート、ｒは平均応答時間、ａは係数とする。専用キューのサービスレートとは、パケットが設置する専用キューの中を通過する速さの事である。設定したキュー長を駆け抜ける時間は、タイムアウト時間より長くなってしまうと、パケットの破棄率が高くなるため、タイムアウト時間より短くすることが望ましい。従って、ａは１以下の減衰係数となる。具体的には、ＮＷ状態監視部６が測定している、平常時のパケット毎の平均応答時間から、数１より、サービスレートを算出することができる。

次に、専用キューの最大キュー長は、数２のように定義できる。
（数２）
Ｌ＝Ｓ×Ｔ×ｂ
ここで、Ｌは専用キューの最大キュー長、Ｓは上記の専用キューのサービスレート、Ｔは専用キューで処理するパケットのタイムアウト時間、ｂは係数とする。こちらも上記と同様に、設定したキュー長を駆け抜ける時間は、タイムアウト時間より長くなってしまうと、パケットの破棄率が高くなるため、タイムアウト時間より短くすることが望ましい。従って、ｂが１以下の減衰係数となる。具体的には、上記で算出したサービスレートと、送信側のＮＷ装置の情報を管理するＮＷ情報管理部１２より取得したパケット毎のタイムアウト時間から、数２より、専用キューの最大キュー長を算出することができる。

ここで、専用キューのサービスレートと、最大キュー長の設定は、上記に記載したように、パケット毎の平常時における平均応答時間ｒと、専用キューで処理するパケットのタイムアウト時間Ｔを取得すれば、各々の最大値が決定可能となる。（最大値はａ＝１、ｂ＝１の時）
上記記載した値以上に設定すると、設定したキュー長を駆け抜ける時間がタイムアウト時間より長くなってしまい、パケットの破棄率が高くなる。また、ネットワーク状況により、全パケットを処理するまでの時間を最短にする係数ａとｂの値は、パケット毎に異なる。従って、パケット毎の応答時間を測定し、その測定結果が最短となる専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長を探索し、設定する必要がある。

そこで、専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の設定に関して、図９を用いて詳細に説明する。図９は、ネットワーク制御装置の専用キューのサービスレートと専用キューの最大キュー長の最適値を探索する処理を説明するフローチャートの一例である。

ステップＳ９−１：ＮＷ状態監視部５−６のパケット毎の応答時間の計測結果より、現状の応答時間をｔｍとする。この値を初期値とし、まず、係数ｂの値の最適値を探索する。

ステップＳ９−２：専用キューのサービスレートと、最大キュー長の初期値を設定するために、数１と数２の係数ａとｂの値を設定する。専用キューのサービスレートと、最大キュー長の最大値とするため、係数はａとｂの初期値に、１を設定する。

ステップＳ９−３：専用キューのサービスレートを設定する。専用キューのサービスレートは、ＮＷ状態監視部５−６より取得した、パケット毎の平常時における応答時間ｒの値を用いて、数１（係数ａ＝１を設定）より算出する。

ステップＳ９−４：専用キューの最大キュー長を設定する。専用キューの最大キュー長は、ステップ９−３で算出した、サービスレートと、ＮＷ情報管理部５−１２より取得した、専用キューで処理するパケットのタイムアウト時間Ｔを用いて、数２（係数ｂ＝１を設定）より算出する。

ステップＳ９−５：専用キューのサービスレートと、最大キュー長を設定した場合のＮＷ状態監視部５−６のパケット毎の応答時間の計測結果を取得する。この時の結果を、応答時間ｔ１とする。

ステップＳ９−６：応答時間ｔｍと、ステップＳ９−５で求めた応答時間ｔ１を比較する。ｔ１がｔｍより小さければ、さらに、応答時間が最短になる、係数ｂを求めてステップＳ９−７へ進む。

ステップＳ９−７：ステップＳ９−５で求めた応答時間ｔ１をｔｍとして、ステップ９−５で求めた応答時間ｔ１を求めた時の係数ｂをｂｍとする。係数ｂの値を単位量Δｂ分だけ減算し、ステップＳ９−３へ戻る。以降、ステップＳ９−６でｔ１がｔｍより大きくなるまで繰り返す。

ステップＳ９−８：ｔ１がもっとも短かった時の係数ｂの値（ｂｍ）を、ｂの確定値とする。

ステップＳ９−９：専用キューのサービスレートを設定する。専用キューのサービスレートは、ＮＷ状態監視部５−６より取得した、パケット毎の平常時における応答時間ｒの値を用いて、数１（係数ａ＝１を設定）より算出する。

ステップＳ９−１０：専用キューの最大キュー長を設定する。専用キューの最大キュー長は、ステップ９−３で算出したサービスレートと、ＮＷ情報管理部５−１２より取得した専用キューで処理するパケットのタイムアウト時間Ｔを用いて、数２より算出する。また、係数ｂは、ステップＳ９−８で、最適値と判断し、確定した値を設定する。

ステップＳ９−１１：専用キューのサービスレートと、最大キュー長を設定した場合のＮＷ状態監視部５−６のパケット毎の応答時間の計測結果を取得する。この時の結果を、応答時間ｔ１とする。

ステップＳ９−１２：応答時間ｔｍと、ステップＳ９−１１で求めた応答時間ｔ１を比較する。ｔ１がｔｍより小さければ、さらに、応答時間が最短になる、係数ａを求めてステップＳ９−１３へ進む。

ステップＳ９−１３：ステップＳ９−１１で求めた応答時間ｔ１をｔｍとして、ステップ９−１１で求めた応答時間ｔ１を求めた時の係数ａをａｍとする。係数ｂの値を単位量Δａ分だけ減算し、ステップＳ９−９へ戻る。以降、ステップＳ９−１２でｔ１がｔｍより大きくなるまで繰り返す。

ステップＳ９−１４：ｔ１がもっとも短かった時の係数ａの値（ａｍ）を、ａの確定値とする。

ステップＳ９−１５：ここまで求めたａとｂの値に基づき、専用キューのサービスレートと、最大キュー長を、数１と数２より、算出する。

第２実施形態では、MMEに同じパケット処理が連続した場合の制御例を示す。第１実施形態と異なる内容は、パケット状態監視部５−７で取得するパケット処理名とメッセージ内容とメッセージ処理番号内容と、パケット特定部５−１０の特定方法のみであるため、その部分について以下に記述する。

パケット状態監視部５−７は、パケット処理名とメッセージ名とメッセージ処理番号を記録している。これらの内容を記憶したテーブル例１０−１を図１０に示す。

テーブル１０−１のパケット処理名１０−２には、受信したメッセージの処理名である「Ａｔｔａｃｈ処理」が記録され、また、メッセージ名１０−３には、MMEが受信したメッセージのうちのメッセージ名「Ａｔｔａｃｈ要求」「Ａｔｔａｃｈ完了応答」等を記録し、メッセージ処理番号１０−４には、本処理が完了するまでに受信するメッセージのうちの何番目のメッセージとなるかを記録する。ここで、メッセージ処理番号について、さらに説明を行う。実施例２で着目しているＡｔｔａｃｈ処理は、図３で示したフローとなる。本構成例は、eNB５−１とMME５−１３の間に設置する構成であるため、ＭＭＥが受信する１４個のメッセージとなる。したがって、メッセージ処理番号７−４には、Ａｔｔａｃｈ処理が完了するまでに受信する１４個のメッセージのうちの何番目のメッセージとなるかを記録する。パケット状態監視部は、図３で示したＡｔｔａｃｈ処理のフローを予め把握している。そのため、パケット複製装置５−２から入力されるパケットから、パケット種別とメッセージ名を取得し、取得したパケット種別とメッセージに対応するメッセージ処理番号を特定することができる。

パケット特定部５−１０は、パケット状態監視部５−７のデータから、専用キューの形成が必要であるパケットを特定する。まず、パケット処理名を見て、異なるパケット処理が発生しているかどうかを確認する。実施例２では、同じパケット処理が発生しているため、パケット処理名だけでは専用キューの形成が必要なパケットを特定できない。よって、次にメッセージ処理番号を確認し、メッセージの処理の順番を把握する。

図３で示すＡｔｔａｃｈ処理のフローをみると、処理番号が大きいメッセージは、処理が進んでいる事が分かる。同じ処理に関しては、処理が進んでいるメッセージを優先した方が全体処理の収束が早くなることに着目し、処理番号が大きいメッセージを優先メッセージとして特定し、処理番号が小さいメッセージに専用キューの形成が必要であると判断する。つまり、複数のメッセージの内、処理番号が小さいメッセージのMMEへの到達を遅延させる。このように、パケット種別だけでなく複数のメッセージの処理の順番に基づいて、所定のメッセージのMMEへの到達を遅延させる。これにより、MMEに同じパケット処理が連続した場合でも、早期にＭＭＥの負荷を抑制することができる。

次に、第３実施形態の通信サービス提供システムの一例について説明する。図１１は、実施例３にかかるネットワーク制御装置の一例を示す図である。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の経路切替装置Ａ ５−３が、パケット毎経路切替装置１１−１に、変更されている点が異なっている。その他の構成については、第１実施形態及び第２実施形態と共通であり、ここでは、重複した説明を省略するものとする。

パケット毎経路切替装置１１−１は、ＮＷ状態判断部５−９がネットワークの状態が悪化したと判断した場合、パケット特定部５−１０が特定したパケットのみ、経路切替装置Ｂ ５−１４からネットワーク制御装置５−４へパケットの経路を切替える。

具体的には、ＮＷ状態判断部５−９は、eNB５−１とMME５−１３の間の状態が平常時と異なると判断した場合、パケット特定部５−１０に、パケットを切替える（切替える準備に入る）という旨の信号を送る。この信号を受けたパケット特定部５−１０は、パケット状態監視部５−７のデータを用いて、専用キューの形成が必要なパケットを特定し、その特定したパケットの情報を、パケット毎経路切替装置１１−１へ送信する。

特定したパケットの情報を受信した、パケット毎経路切替装置１１−１は、この情報をもとに、ネットワーク制御装置部５−４へ切替えるパケットと、切替えないパケットを、振り分ける。

このように、パケット毎経路切替装置１１−１がネットワーク制御装置５−４へ経路を切替えるパケットと、経路を切替えないパケットに振り分ける。そして、特定のパケットに対して専用キューを形成、共用キューから隔離することで、シグナリングの削減を図ることが可能となる。また、パケット特定部５−１０は、制御モード部５−８に設置しても、パケット毎経路切替装置に設置しても良い。

４−１ CPU
４−２ 外部記憶装置
４−３ NW状態監視プログラム
４−４ パケット状態監視プログラム
４−５ NW状態判断プログラム
４−６ パケット特定プログラム
４−７ 専用キュー生成プログラム
４−８ ネットワークI/F
４−９ メモリ
５−１ eNB
５−２ パケット複製装置
５−３ 経路切替装置
５−４ NW制御装置
５−５ 監視モード部
５−６ NW状態監視部
５−７ パケット状態監視部
５−８ 制御モード部
５−９ NW状態判断部
５−１０ パケット特定部
５−１１ 専用キュー生成部
５−１２ NW装置情報管理部
５−１３ MME
５−１４ 経路切替装置

Claims (7)

1. 第１のネットワークノードから第２のネットワークノードに送信されるパケットを取得し、
   前記パケットの種別を管理し、
   前記パケットに基づいて前記第１のネットワークノードと前記第２のネットワークノード間のネットワークの状態を監視し、
   前記ネットワークの状態が悪化したと判断された場合、前記第２のネットワークノードにおける前記パケットの種別に応じた処理の順番に基づいて、所定のパケットの前記第２のネットワークノードへの到達を遅延させることを特徴とするネットワーク制御装置。
2. 請求項１に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記第２のネットワークノードにおいて、第１のパケットの処理後、第２のパケットの処理が行われる場合、前記第１のパケットの前記第２のネットワークノードへの到達を遅延させることを特徴とするネットワーク制御装置。
3. 請求項２に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記第１のネットワークノードと前記第２のネットワークノード間の前記第１のパケットの経路を切り替えるように、経路切替装置を制御し、
   前記経路が切り替えられて前記ネットワーク制御装置に入力される前記第１のパケットを格納するための専用キューを生成し、
   前記第１のパケットの平均応答時間から算出されるサービスレートと、前記第１のパケットのタイムアウト時間とに基づいて、前記専用キューのキュー長を設定することを特徴とするネットワーク制御装置。
4. 請求項１に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記パケットを送信しても応答が来ないパケット数、前記パケットの応答時間、又は時間当たりの到着パケット数に基づいて、ネットワークの状態を監視するネットワーク制御装置。
5. 請求項１に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記パケットの処理には複数のメッセージの処理が含まれ、
   前記ネットワークの状態が悪化したと判断された場合、前記パケット種別及び前記第２のネットワークノードにおける前記複数のメッセージの処理の順番に基づいて、所定のメッセージの前記第２のネットワークノードへの到達を遅延させることを特徴とするネットワーク制御装置。
6. 請求項５に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記第２のネットワークノードにおいて、第１のメッセージの処理後、第２のメッセージの処理が行われる場合、前記第１のメッセージの前記第２のネットワークノードへの到達を遅延させることを特徴とするネットワーク制御装置。
7. 請求項３に記載のネットワーク制御装置であって、
   前記専用キューに格納される第１のパケットのみが前記ネットワーク制御装置に入力されるように、前記経路切替装置を制御することを特徴とするネットワーク制御装置。

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