JP2016045621A - 通信システム、コントロール装置及び処理装置切替方法 - Google Patents

通信システム、コントロール装置及び処理装置切替方法 Download PDF

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Abstract

【課題】呼処理サーバ又はデータベースサーバが故障した場合における、復旧処理のオーバヘッドを削減する通信システム、コントロール装置及び処理装置切替方法を提供する。
【解決手段】管理システム2は、互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置6と、複数のデータベース装置6へアクセス可能であり、移動通信端末11に係る通信処理を行う複数のVNF5と、複数のVNF(Virtual NetworkFunction)5の何れかのVNF5に対して、移動通信端末11による通信処理を行うVNF5を決定するオーケストレータ4と、を備える。オーケストレータ4は、VNF5又はデータベース装置6の故障を検知し、故障が検知した場合に、各VNF5が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて代替となるVNF5及び代替となるデータベース装置6を決定し、処理対象のVNF5へ通信処理要求を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、通信システム、コントロール装置及び処理装置切替方法に関する。
従来から、様々な目的で、サーバ仮想化技術によってコンピュータを仮想マシン(VM:Virtual Machine)とすることが行われている。例えば、移動体通信網(移動通信ネットワーク)のコアネットワークにおけるノードを仮想マシンとすることが検討されている(非特許文献1参照)。また、各ユーザ端末と各拠点のゲートウェイとの間の遅延時間を取得し、複数のユーザ端末との間の遅延時間のばらつきが最小の拠点を決定し、決定された拠点のサーバ上で仮想マシンを動作させる技術もある(特許文献1参照)。
ところで、各仮想マシンで実行するサービスの処理状態をデータベースで保持して、ユーザにサービスを提供することを検討する。データベースが広域に分散的に点在し、データベースの情報を互いに共有する処理である共有処理(更新結果のコピー)をする場合、サービス提供処理にかかる時間が増加し、処理容量が低下する問題があった。そのため、データベースとサービス処理を行うVMの位置を地理的に近い場所に制限することが行われる(特許文献2参照)。
特開2013−196287号公報 特開2013−246676号公報
ETSI Group Specification(ETSI GS NFV 002 v1.1.1(2013.10)) NetworkFunctions Virtualisation(NFV); Architectural Framework
上記従来技術にかかる通信システムは、上記のように共有処理をしているので、通信システムが故障した際に代替設備を利用してシステムを修復することができる。しかし、上記通信システムの呼処理サーバ又はデータベースサーバが故障した場合、呼処理サーバとデータベースサーバを共に変更すると、双方の変更処理に大きなオーバヘッドが発生してしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、呼処理サーバ又はデータベースサーバが故障した場合における、復旧処理のオーバヘッドを削減できる、通信システム、コントロール装置及び処理装置切替方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置と、複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、を備え、コントロール装置は、通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知手段と、故障検知手段により故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて代替となる通信制御装置及び代替となるデータベース装置を決定する切替決定手段と、切替決定手段による決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求手段と、を含む。
また、本発明に係る処理装置切替方法は、互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置と、複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、を備える通信システムで実行される処理装置切替方法であって、通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知ステップと、故障検知ステップにおいて故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて処理対象の通信制御装置及びデータベースを決定する切替決定ステップと、切替決定ステップにおける決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求ステップと、を含む。
本発明に係る通信システム及び処理装置切替方法によれば、通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知し、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて、処理対象となる通信制御装置へ通信処理要求するので、通信制御装置とデータベース装置の両方を同時に替える場合と比較して、切替処理のオーバヘッドを削減することができる。
本発明に係る通信システムでは、切替決定手段は、故障検知手段によって、通信制御装置の故障を検知した場合、稼働している通信制御装置から代替となる通信制御装置を決定し、処理要求手段は、切替決定手段により決定された通信制御装置に対して、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へアクセスするように処理要求してもよい。この場合、通信システムでは、稼働している通信制御装置から代替となる通信制御装置を決定し、当該通信制御装置に対して、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へアクセスするように処理要求する。この場合、通信システムでは、代替となる通信制御装置が、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へアクセスするので、データ処理の一貫性を担保することができる。
上記のようにデータ処理の一貫性を担保した状態で、切替決定手段は、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へのアクセス時間が所定許容時間内である通信制御装置を代替となる通信制御装置として決定してもよい。この場合、データ処理の一貫性を担保しつつ、代替となる通信制御装置からデータベース装置へのアクセス時間を許容時間内に維持することができる。
また、本発明は、通信システムにおけるコントロール装置の視点からも捉えることができ、本発明に係るコントロール装置は、以下のように記述することができる。本発明に係るコントロール装置では、複数のデータベース装置で構成され、互いにデータの共有処理を行う分散データベースと、複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、を備える通信システムにおけるコントロール装置であって、通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知手段と、故障検知手段により故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて処理対象の通信制御装置及びデータベースを決定する切替決定手段と、切替決定手段による決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求手段と、を備える。
本発明によれば、通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知し、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて、処理対象となる通信制御装置へ通信処理要求するので、全て同時に替える場合と比較して、切替処理のオーバヘッドを削減することができる。
本発明の実施形態に係る管理システムの構成、及び当該管理システムを含む移動体通信システムを示す図である。 本発明の実施形態に係るオーケストレータの機能構成を示す図である。 VNFとデータベース装置とのアクセス時間を管理するデータ構造である。 本発明の実施形態に係るVNFとデータベース装置の機能構成を示す図である。 管理システムで用いられる登録情報を格納するテーブルである。 管理システムで用いられるコール情報を格納するテーブルである。 本発明の実施形態に係る管理システムに含まれるノードのハードウェア構成を示す図である。 管理システムの故障前の処理概要を示す図である。 管理システムのVNFの切替時の処理概要を示す図である。 管理システムの故障前の処理概要を示す図である。 管理システムのVNFの切替時の処理概要を示す図である。 管理システムのデータベースの切替時の処理概要を示す図である。 管理システムのデータベースの故障前の処理概要を示す図である。 管理システムのデータベースの切替時の処理概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る切替処理を示すシーケンス図である。
以下、図面と共に本実施形態に係る移動体通信システム1について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1に本実施形態に係る管理システム2(通信システム)を含む移動体通信システム1の構成を示す。移動体通信システム1は、移動通信端末(移動機)11に移動体通信の機能を提供するシステムである。移動通信端末11は、ユーザにより用いられて移動体通信システム(移動体通信網)に無線通信によって接続して移動体通信を行う装置である。具体的には、移動通信端末11は、携帯電話機等に相当する。移動通信端末11は、例えば、移動体通信システム1を介して対向ノード12との間で呼接続を確立して通信を行う。対向ノード12は、例えば、別の移動通信端末や移動通信端末に様々なサービスを提供するサーバ装置、あるいは他の通信網に接続するための装置(例えば、MME(Mobility Management Entity)、S−GW(Serving Gateway)、P−GW(PDN Gateway))等に相当する。移動通信端末11は、例えば、移動通信端末のユーザが移動体通信システム1の通信事業者と契約することによって移動体通信を行うことが可能になる。なお、移動通信端末は、従来の移動通信端末と同様のものでよい。
図1に示すように管理システム2は、オーケストレータ4(コントロール装置)と、VNFM(VNF Manager)7と、VIM(Virtual Infrastructure Manager)9とを含んで構成されている。また、OSS/BSS(Operations Support System/Business Support System)3と、NFVI(NFV Infrastructure)8と、VNF(Virtual NetworkFunction)5(通信制御装置)を含んで構成されている。これらの構成要素は、移動体通信システム1(移動体通信網)のコアネットワークを構成するものである。なお、互いに情報の送受信が必要な構成要素間は、有線又は無線で接続されており情報の送受信が可能となっている。
本実施形態に係る移動体通信システム1は、物理サーバ上に実現される仮想マシンにおいて動作する仮想サーバによって移動通信端末11に対して通信機能が提供される。即ち、移動体通信システム1は、仮想化された移動体通信ネットワークである。通信機能は、仮想マシンによって当該通信機能に応じた通信処理を実行することで移動通信端末11に対して提供される。
NFVI8は、仮想化環境を構成する物理資源、仮想化層、仮想化資源である。物理資源には、計算資源、記憶資源、伝送資源が含まれる。仮想化層は、物理資源を仮想化し、VNF5(APL)に提供する。仮想化資源は、VNF5に提供される仮想化されたインフラ資源である。即ち、NFVI8は、移動体通信システム1において通信処理を行う物理的なサーバ装置である物理サーバを含んで構成されている仮想化資源である。物理サーバは、CPU(コア、プロセッサ)、メモリ、及びハードディスク等の記憶手段を備えて構成される。通常、NFVI8を構成する物理サーバは、複数まとめてデータセンタ(DC)等の拠点に配置される。データセンタでは、配置された物理サーバがデータセンタ内部のネットワークによって接続されており、互いに情報の送受信を行うことができるようになっている。また、移動体通信システム1には、複数のデータセンタが設けられている。データセンタ間はネットワークで接続されており、異なるデータセンタに設けられた物理サーバはそのネットワークを介して互いに情報の送受信を行うことができる。
VNF5は、通信処理を実行する仮想的な通信処理ノードである仮想サーバ(が有する通信処理を実行する機能)である。VNF5は、NFVI8において実現される。VNF5は、例えば、仮想マシン(VM)技術が利用されて、NFVI8が備えるCPUがVNF5用に割り当てられて、割り当てられたCPU上において仮想マシンが実現され、仮想マシン上でプログラムが実行されることにより実現される。VNF5は、通常、実行する通信処理に応じて生成(実現)される。また、VNF5は、その構成要素であるVNFC(Virtual Network Function Components)を複数含むものとして構成されていてもよい。
管理システム2は、VNF5を複数有する。そして各VNF5は、複数のデータベース装置6の何れかにアクセスし、通信処理に関するデータ処理を実行する。データベース装置6は、上記通信処理に関するデータを管理するデータベースを有するデータベースサーバ装置である。管理システム2は、複数のデータベース装置6を有し、あるデータベース装置6が有するデータベースを更新した場合、他のデータベース装置6のデータベースにも所定のタイミングで反映させる。すなわち、複数のデータベース装置6は、互いにデータの共有処理を行う。
移動体通信システム1には、1以上(あるいは複数)のVNF5が含まれる。VNF5は、IMSでは、CSCF(Call Session Control Function)、AS(Application Server)等のノードに相当する。あるいは、VNF5は、移動体通信システムの一つであるGPRS(General Packet Radio Service)システムでは例えば、SGSN(Serving GPRS Support Node)、LTE/EPC(Long Term Evolution/Evolved Packet Core)システムでは、MME(Mobility Management Entity)やS−GW等のノードに相当する。
OSS/BSS3は、移動体通信システム1におけるサービス管理を行い、管理システム2に移動体通信システム1での通信機能に係る指示を行うノードである。例えば、OSS/BSS3は、管理システム2に対して、新たな通信機能(通信サービス)を起動するように指示を行う。また、OSS/BSS3は、移動体通信システム1に係る通信事業者によって操作され得る。
管理システム2の構成要素であるオーケストレータ4は、仮想化資源であるNFVI8全体の管理を行う全体管理ノード(機能エンティティ)である。オーケストレータ4は、OSS/BSS3からの指示を受信し、当該指示に応じた処理を行う。オーケストレータ4は、インフラと通信サービスの移動体通信網全体にわたる管理を行う。オーケストレータ4は、複数のVNF5から構成される通信サービスをVNFM7及びVIM9を経由して適切な場所に実現する。例えば、サービスのライフサイクル管理(具体的には例えば、生成、更新、スケール制御、イベント収集)、移動体通信網内全体にわたる資源の分散・予約・割当管理、サービス・インスタンス管理、及びポリシー管理(具体的には例えば、リソースの予約・割当、地理・法令等に基づく最適配置)を行う。
管理システム2の構成要素であるVNFM7は、VNF5を管理する仮想通信機能管理ノード(機能エンティティ)である。VNFM7は、移動体通信システム1に複数、設けられていてもよい。その場合、VNF5毎に管理されるVNFM7が予め定められていてもよい。VNFM7は、VNF5(APL)のライフサイクル管理を行う。VNFM7は、VNF5の仮想化に関わる制御全般を行う。例えば、VNF5の状態監視や、VNF5インスンタスの生成、更新、スケール制御、終了、オートヒーリング(自動ヒーリング)を行う。VNFM7は、オーケストレータ4からの要求により、空いているVNF5を特定し、空いているVNF5をオーケストレータ4へ通知する。ここで、空いているVNF5とは、通信処理が割り当てられていないVNF5、所定使用量(例えば、CPU使用量等)を超えていないVNF5をいう。また、VNFM7は、各VNF5、各データベース装置6の故障有無を判断し、故障が発生した場合、オーケストレータ4へ通知する。VNFM7は、故障したVNF5、データベース装置6を特定できるようにオーケストレータ4へ通知する。例えば、VNFM7は、故障対象のVNF5又はデータベース装置6を識別できる情報をオーケストレータ4へ通知する。
管理システム2の構成要素であるVIM9は、NFVI8におけるVNF5が実現される単位の仮想化資源(インフラリソース)各々を管理する仮想化資源管理ノード(機能エンティティ)である。具体的には、資源の割当・更新・回収の管理、仮想資源と物理との関連付け、ハードウェア資源とSW資源(ハイパーバイザー)一覧の管理を行う。通常、VIM9は、データセンタ(局舎)毎に管理を行う。仮想化資源の管理は、データセンタに応じた方式で行われ得る。データセンタの管理方式(管理資源の実装方式)は、OpenStackやvCenter等の種類がある。通常、VIM9は、データセンタの管理方式毎に設けられる。即ち、管理システム2には、互いに異なる方式で、NFVI8におけるVNF5が実現される単位の仮想化資源各々を管理する複数のVIM9が含まれる。なお、異なる管理方式で管理される仮想化資源の単位は、必ずしもデータセンタ単位でなくてもよい。
なお、オーケストレータ4、VNFM7及びVIM9は、物理的なサーバ装置上でプログラムが実行されることにより実現される。オーケストレータ4、VNFM7及びVIM9は、それぞれ別々の物理的なサーバ装置で実現されていてもよいし、同じサーバ装置で実現されていてもよい。オーケストレータ4、VNFM7及びVIM9(を実現するためのプログラム)は、別々のベンダから提供されていてもよい。
SDN10は、ソフトウェアによって構成、機能及び性能等を動的に設定及び変更できるネットワークである。
なお、上記アーキテクチャは、非特許文献1に記載されたものに準じたものである。また、移動体通信システム1には、移動体通信機能を実現するために、上記以外の構成要素が含まれていてもよい。
引き続いて、管理システム2が有する、本実施形態に係る機能を説明する。具体的には、図2を用いて、オーケストレータ4の機能を説明し、図4を用いて、VNF5及びデータベース装置6の機能を説明する。
オーケストレータ4は、故障検知部40(故障検知手段)と、切替判断部41(切替決定手段)と、空きVNF判断部42と、切替要求部43(処理要求手段)とを有する。なお、故障検知部40と、切替判断部41と、空きVNF判断部42と、切替要求部43とは、故障時に特化した機能ブロックであり、オーケストレータ4は、図示していない故障時以外の処理を実行する機能ブロックを有する。
故障検知部40は、VNF5又はデータベース装置6の故障を検知する部分である。具体的には、故障検知部40は、VNFM7からのエラー通知を受信することにより、VNF5がデータベース装置6へアクセスした結果、受信したアクセスエラー(当該データベース装置6が故障していることを示す情報)を検知したり、VNF5のエラー(VNF5が故障していることを示す情報)を検知したりする。故障検知部40は、VNF5又はデータベース装置6の故障を検知した場合、切替判断部41へその旨を通知する。
切替判断部41は、故障検知部40により故障が検知された場合に、各VNF5が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて代替となる通信制御装置及び代替となるデータベース装置を決定する。
また、切替判断部41は、故障検知部40によって通信制御装置の故障を検知した場合、稼働している通信制御装置から代替となる通信制御装置を通信制御装置に決定する。より具体的には、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へのアクセス時間が所定の許容時間内である通信制御装置を代替となる通信制御装置として決定する。上記許容時間は、予めオーケストレータ4で定義されているものとする。
具体的に、切替判断部41は、故障検知部40により検知された故障対象の装置がVNF5であるか、データベース装置6であるかを判断する。そして、切替判断部41は、VNF5が故障したと判断したときは、故障したVNF5がアクセスしていたデータベース装置6に、所定の許容時間(要求遅延時間)内にアクセスできるVNF5があるか否かを判断し、要求遅延時間内にアクセスできるVNF5が空いているVNF5である場合に、当該VNF5を切替対象のVNF5に決定する。切替判断部41は、図3に示すデータを参照して、VNF5がデータベース装置6へアクセスする時間を特定する。図3に示すように、切替判断部41は、VNF5の識別情報(VNF5のID等)と、データベース装置6の識別情報(データベース装置6のID)と、アクセス時間とを対応付けたデータをアクセス時間情報として記憶する。
この場合、切替判断部41は、VNF5のみを変更し、データベース装置6は変えないようにする。また、切替判断部41は、所要の許容遅延時間内にアクセスでき、且つ空いているVNF5があるか否かを判断し、空いているVNF5がない場合には、データベース装置6、VNF5共に切り替えるようにする。
また、切替判断部41は、故障検知部40により検知された故障対象の装置がデータベース装置6であると判断した場合、VNF5から特定遅延内(許容時間内)にデータ複製しているDBがあるか否かを判断し、特定遅延内にデータ複製を有するDBが有る場合、当該DBへ切替処理をする。切替判断部41は、VNF5から許容時間内にアクセス可能な範囲に、データ複製しているDBが無い場合、データベース装置6とVNF5共に切り替えるように決定する。切替判断部41は、データ複製しているデータベースを特定する方法として、処理対象のデータ(例えば、インデックス値)に対して所定の演算をして特定する方法や、予め複製対象のデータベースをオーケストレータ4で定義しておく方法などがある。
空きVNF判断部42は、空いているVNF5を特定する部分である。具体的には、VNFM7へ問い合わせて、空いているVNF5の情報を取得する。
切替要求部43は、切替判断部41が判断した結果に基づいて、対象VNF5へ処理要求をする。また、VNF5を変更せずにデータベース装置(DB装置)6のみ変更する場合、DB装置6の変更指示のみする。また、VNF5及びDB装置6を変える場合には、変更後のVNF5に対して変更後のDB装置6のアクセス先を通知する。切替要求部43は、変更後のDB装置6のアクセス先を通知する際、アクセス先のDB装置6を示す情報(アクセス先DB情報)をVNF5へ送信する。
引き続いて、管理システム2が有する、本実施形態に係る機能を説明する。図4に示すように、上記管理システム2の内、VNF5及びデータベース装置6の機能を説明する。VNF5は、通信処理要求受付部50(通信処理要求受付手段)と、オーケストレータ要求受付部51と、データベースアクセス部52(データベースアクセス手段)と、通信処理部53と、を有する。
通信処理要求受付部50は、移動通信端末11又は対向ノード12から通信処理を受け付ける部分である。具体的には、通信処理要求受付部50は、移動通信端末11又は対向ノード12からの発信要求(INVITE)又は切断要求をSDN10を経由して受け付ける。
なお、通信処理要求受付部50は、移動通信端末11又は対向ノード12からの発信要求(INVITE)又は切断要求を受け付けると、その旨をデータベースアクセス部52へ通知する。
オーケストレータ要求受付部51は、オーケストレータ4からの切替要求を受け付ける。また、オーケストレータ要求受付部51は、切替要求受付時に、切替対象の移動通信端末11又は対向ノード12の識別情報と、アクセス先DB情報とを取得する。
オーケストレータ要求受付部51は、オーケストレータ4からの切替要求を受け付けると共に、切替対象の移動通信端末11又は対向ノード12の識別情報と、アクセス先DB情報とを、データベースアクセス部52へ通知する。
データベースアクセス部52は、通信処理要求受付部50、オーケストレータ要求受付部51、及び後述する通信処理部53からの通知に応じて、データベース装置6へデータベースアクセス要求をする。なお、データベースアクセス部52では、複数のデータベース装置6の内、デフォルトの接続先のデータベース装置6に関する情報を記憶している。
データベースアクセス部52は、通信処理要求受付部50からの通知がなされると、デフォルトの接続先のデータベース装置6へデータアクセス要求する。例えば、データベースアクセス部52は、通信処理要求受付部50によって受け付けられた発信要求に応じて、発信元となる移動通信端末11の状態をデータベース装置6へ問い合わせる。なお、このステータス情報の詳細は、後述する。
また、データベースアクセス部52は、通信処理部53によって受け付けられた発信要求に対する許可を意味する通知(例えば、200OK)を通信処理部53から受信すると、データベース装置6に対してコール情報の登録要求をする。データベースアクセス部52は、データベース装置6からコール情報の登録結果を上記要求に応じて受信する。
また、データベースアクセス部52は、通信処理要求受付部50によって受け付けられた切断要求の通知がなされると、対象となるコール情報の読み込み要求をデータベース装置6に対して行う。データベースアクセス部52は、当該データベース読み込み要求に応じて、データベース装置6から移動通信端末11のコール情報を受信し、通信処理部53へ通知する。
データベースアクセス部52は、通信処理部53によって受け付けられた対向ノード12からの切断許可を示す通知(例えば、200OK)を受信すると、データベース装置6に対して、コール情報のデータ更新要求を行う。データベースアクセス部52は、上記データ更新要求の結果をデータベース装置6から受信し、この結果を通信処理要求受付部50に通知する。なお、データベースアクセス部52は、オーケストレータ要求受付部51からアクセス先DB情報を受け取った場合、デフォルトの接続先のデータベース装置6ではなく、アクセス先DB情報のデータベース装置6へアクセスする。
通信処理部53は、いわゆる呼処理を行う部分である。ここで、呼処理とは、移動体通信システムを介して移動通信端末11と対向ノード12との呼接続に係る処理である。例えば、呼接続(通信セッション接続とも呼ばれる)を確立する処理、あるいは切断する処理等である。すなわち、通信処理部53は、呼接続の確立や切断を行う。
続いて、データベース装置6の説明をする。データベース装置6は、ステータス情報記憶部60と、DB制御部61とを備える。
ステータス情報記憶部60は、移動通信端末11や対向ノード12の状態を示す情報であるステータス情報を保持するデータベースである。ステータス情報には、登録情報及びコール情報が含まれる。
登録情報を管理する登録情報テーブルの例を図5に示す。図5に示すように、登録情報テーブルは、ユーザIDと、登録情報とを対応付けて記憶したテーブルである。ユーザIDは、移動通信端末11の識別情報(ID)である。また、登録情報は、あるアプリケーションを使用可能か否かを示す情報である。本実施形態における上記アプリケーションは、通話のアプリケーションとする。図5に示す全てのユーザIDは、登録情報が「登録中」であるので、図5に示す全てのユーザIDに対応する移動通信端末11又は対向ノード12は、通話アプリケーションを使用可能であることを示す。
続いて、コール情報テーブルの例を図6に示す。図6に示すように、コール情報テーブルは、呼の状態を示す情報に関するテーブルであり、コールID、方向、状態、自分ユーザID及び相手ユーザIDを対応付けて記憶したテーブルである。コールIDは、呼の識別情報であり、方向は、発信者側か着信側かを識別するための情報であり、状態は、呼の状態を示す情報であり、自分ユーザIDは、コール情報の登録要求対象の移動通信端末11の識別情報であり、相手ユーザIDは、通信相手である対向ノード12の識別情報(ID)である。
例えば、コールIDが「call1000」のコール情報は、方向が発側であるので、発信者側であり、状態が「確定済」であるので通話中であり、自分ユーザIDが「user0001」であるので、発信者が「user0001」であり、相手ユーザIDが「user0005」であるので、対向ノード12のIDが「user0005」であることを示している。
DB制御部61は、VNF5からのデータベースアクセス要求に応じて、ステータス情報記憶部60のデータベースへ読み込み、書き込みを行う部分である。例えば、DB制御部61は、移動通信端末11のIDを受信し、VNF5から登録情報テーブル読み込み要求を受信した場合、登録情報テーブルを参照し、当該移動通信端末11のIDに対応する登録情報を取得する。そして、DB制御部61は、取得した登録情報をVNF5へ送信する。
また、DB制御部61は、VNF5から、コールID、方向、移動通信端末11のID、対向ノード12のIDとを受信すると共に、コール情報の登録要求を受け付けた場合、コールIDを生成し、当該コールIDと、自分ユーザIDが移動通信端末11のIDであり、相手ユーザIDが対向ノード12のIDであり、状態を「確定済み」とするレコードをコール情報テーブルへ登録する。
また、DB制御部61は、VNF5からコールIDを受信すると共に、コール情報の更新要求を受け付けた場合(例えば、通信切断時)、DB制御部61は、当該コールIDに対応するコール情報の状態を「終話」に変更する。
また、DB制御部61は、ステータス情報記憶部60の内容と、他のデータベース装置6のステータス情報記憶部60の内容とを同期させる。例えば、VNF5からコール情報の登録要求や更新要求を受け付けたタイミングで、DB制御部61は、変更部分の情報を他のデータベース装置6へ通知する。また、逆に変更部分の情報を他のデータベース装置6から受信した場合、当該変更部分をステータス情報記憶部60へ反映させる。
図7に本実施形態に係る管理システム2に含まれるオーケストレータ4、VNF5及びデータベース装置6を構成するサーバ装置のハードウェア構成を示す。図7に示すように当該サーバ装置は、CPU500、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)501及びROM(Read Only Memory)502、入出力装置503、通信を行うための通信モジュール504、並びにハードディスク等の補助記憶装置505等のハードウェアを備えるコンピュータを含むものとして構成される。これらの構成要素がプログラム等により動作することにより、上述のオーケストレータ4、VNF5及びデータベース装置6の機能が発揮される。なお、オーケストレータ4、VNF5及びデータベース装置6は複数のサーバ装置からなるコンピュータシステムによって構成されていてもよい。また、移動体通信システム1に含まれる上記以外のノードも上記のハードウェア構成を有するサーバ装置によって実現されてもよい。以上が、本実施形態に係る管理システム2の構成である。
以下、図8〜図14のシステム構成図を用いて、本実施形態に係る移動体通信システム1における処理装置切替方法について説明する。
前提として、移動通信端末11は、VNF5aへアクセスするものとする。すなわち、オーケストレータ4により、移動通信端末11が、VNF5aへアクセスする旨、規定されている。
まず、図8に示すように、移動通信端末11は、SDN10を介してVNF5aへ発信要求・切断要求をする。VNF5aは、これに応じて、データベース装置6aのステータス情報記憶部60aから登録情報テーブルを参照したり、コール情報の登録・更新したりする。また、データベース装置6a、6d及びデータベース装置6bは、ステータス情報記憶部60aとデータベース装置6b、6dのステータス情報記憶部60b、60dとが保持している情報について更新された内容の共有処理を非同期に(コール情報等の更新処理とは独立して)行う。
続いて、図9に示すように、VNF5aの故障に伴い、オーケストレータ4は、VNF5の切替先を決定する。具体的には、切替判断部41は、VNF5aが接続していたデータベース装置6aから、要求遅延時間以内にある処理サーバであるVNF5aaを切替対象と判断する。そして、切替要求部43は、SDN10を介してVNF5aaに対して移動要求を行う。要求遅延時間以内であるか否かは、オーケストレータ4が予め保持している情報を用いて判断する。
このとき、切替判断部41は、VNF5aaから最も近いデータベース装置6bであったとしても、故障前にアクセスしていたデータベース装置6aを選択することによって、同一のデータベースからアクセスが可能となり不整合なデータを取得してしまうことを回避することができる。
続いて、図10に示すようにVNF5aaが既に利用されており、データベース装置6aから近隣のサーバが空いていない場合を考える。
この状態にて、図11に示すようにVNF5aが故障した場合、オーケストレータ4の切替判断部41は、移動先の候補をとして、データベース装置6aから要求遅延時間内にある処理サーバを探すが、この例では存在していない。そのため、切替判断部41は、データベース装置6b、6dから要求遅延時間内にある処理サーバ(VNF5)を探す。この例では、切替判断部41は、VNF5bを選択し、そのアクセス先データベースとしては、要求遅延時間内にあるデータベース装置6bを選択する。
このように、VNF5の故障時には可能な限り元のデータベース装置6にアクセスできるVNF5を選択することで、データ不整合の発生確率を低減することができる。
続いて図10の状態から図12に示すようにデータベース装置6aが故障した場合について説明する。この場合、オーケストレータ4の切替判断部41は、代替となるデータベース装置6b、6dを切り替え先データベース装置の候補とする。この際に、切替判断部41は、VNF5aからの遅延時間が要求遅延時間内以下であった場合にはVNF5aを変更せずに、データベース装置のみ切り替える(この例ではデータベース装置6bに切り替え)。
このように、データベース装置6が故障したとしても、VNF5を移動することなく処理を継続可能で、VNF5の移動回数を減らし、オーバヘッドを削減することが可能である。
続いて、図13に示すように、ステート情報のコピーが近隣にない場合について説明する。図14に示すように、切替判断部41は、データベース装置6aが故障した場合、オーケストレータ4は、データベース装置6c、6dを切り替え先データベース装置の候補として挙げるが、このどちらもVNF5aからは遠方にあり、要求遅延時間を満たさない。この場合に限り、オーケストレータ4の切替判断部41は、VNF5を移動し(この場合VNF5c)、さらに接続先データベース装置も切り替える(この場合データベース装置6c)。
このように、データベース装置6の故障時には可能な限りVNF5を移動しないことによって、VNF5の移動によって発生するオーバヘッドを削減することが可能となる。
また、切り替え先VNF5やデータベース装置6が複数あった場合には、切替判断部41は、オーケストレータが、より遅延時間の短いものや、処理負荷や空き状況に応じて最適な切り替え先を選択する。
続いて、図15に示すフローチャートを用いて、故障時の切替方法を説明する。
故障検知部40が、故障を検知すると(ステップS1 故障検知ステップ)、その故障がVNF5の故障である場合(ステップS2;Y)、特定遅延内で空いているVNF5がある場合(ステップS3;Y)、切替判断部41は、VNF5のみ切り替えると判断し、データベース装置6のアクセス先を変えないと判断する(ステップS4 切替決定ステップ)。そして、ステップS3において、特定遅延内で空いているVNF5が無い場合(ステップS3;N)、VNF5とデータベース装置6とを切り替えると判断する(ステップS5 切替決定ステップ)。
ステップS2において、故障しているのがDB装置である場合(ステップS2;N)、VNF5から特定遅延内にデータ複製しているデータベース装置6があるか否かを判断し、VNF5から特定遅延内にデータ複製しているデータベース装置6がある場合(ステップS6;Y)、切替判断部41は、データベース装置6のみ切り替えるように判断する(ステップS7 切替決定ステップ)。ステップS6において、VNF5から特定遅延内にデータ複製しているデータベース装置6があるか否かを判断し、VNF5から特定遅延内にデータ複製しているデータベース装置6がない場合(ステップS6;N)、切替判断部41は、データベース装置6及びVNF5を切り替えるように判断する(ステップS8 切替決定ステップ)。ステップS4、S5、S7、及びS8の後に、切替要求部43は、切替判断部41による判断に基づいてVNF5へ処理要求する(ステップS9 処理要求ステップ)。
(作用効果)
上述の管理システム2は、互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置6と、複数のデータベース装置6へアクセス可能であり、移動通信端末11に係る通信処理を行う複数のVNF5と、複数のVNF5の何れかのVNF5に対して、移動通信端末11による通信処理を行うVNF5を決定するオーケストレータ4と、を備え、オーケストレータ4は、VNF5又はデータベース装置6の故障を検知する故障検知部40と、故障検知部40により故障が検知された場合に、各VNF5が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて代替となるVNF5及び代替となるデータベース装置6を決定する切替判断部41と、切替判断部41による決定に基づいて、処理対象のVNF5へ通信処理要求を行う切替要求部43と、を含む。
この場合、管理システム2は、VNF5又はデータベース装置6の故障を検知し、各VNF5が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて、処理対象となるVNF5へ通信処理要求するので、全て同時に替える場合と比較して、切替処理のオーバヘッドを削減することができる。
切替判断部41は、故障検知部40によって、VNF5の故障を検知した場合、稼働しているVNF5から代替となるVNF5を決定し、切替要求部43は、切替判断部41により決定されたVNF5に対して、故障したVNF5がアクセスしていたデータベース装置6へアクセスするように処理要求する。管理システム2では、代替となるVNF5が、故障したVNF5がアクセスしていたデータベース装置6へアクセスするので、データ処理の一貫性を担保することができる。
切替判断部41は、故障したVNF5がアクセスしていたデータベース装置6へのアクセス時間が所定許容時間内であるVNF5を代替となるVNF5として決定する。この場合、データベースへのアクセス速度に影響が無い場合に、故障前と故障後のアクセス対象のデータベースを同一とするようにしているので、データベースの一貫性とアクセス速度とのバランスを取ることができる。
1…移動体通信システム、2…管理システム、3…OSS/BSS、4…オーケストレータ、5…VNF、6…データベース装置、7…VNFM、8…NFVI、9…VIM、10…SDN、11…移動通信端末、12…対向ノード、40…故障検知部、41…切替判断部、42…空きVNF判断部、43…切替要求部、50…通信処理要求受付部、51…オーケストレータ要求受付部、52…データベースアクセス部、53…通信処理部、60…ステータス情報記憶部、61…DB制御部、500…CPU、501…RAM、502…ROM、503…入出力装置、504…通信モジュール、505…補助記憶装置。

Claims (5)

  1. 互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置と、
    前記複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、
    前記複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、前記移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、
    を備え、
    前記コントロール装置は、
    前記通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知手段と、
    前記故障検知手段により故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて代替となる通信制御装置及び代替となるデータベース装置を決定する切替決定手段と、
    前記切替決定手段による決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求手段と、
    を含む、通信システム。
  2. 前記切替決定手段は、前記故障検知手段によって、前記通信制御装置の故障を検知した場合、稼働している通信制御装置から前記代替となる通信制御装置を決定し、
    前記処理要求手段は、前記切替決定手段により決定された通信制御装置に対して、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へアクセスするように処理要求する、請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記切替決定手段は、故障した通信制御装置がアクセスしていたデータベース装置へのアクセス時間が所定許容時間内である通信制御装置を前記代替となる通信制御装置として決定する、請求項2に記載の通信システム。
  4. 互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置と、
    前記複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、
    前記複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、前記移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、
    を備える通信システムにおける、コントロール装置であって、
    前記通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知手段と、
    前記故障検知手段により故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて処理対象の通信制御装置及びデータベースを決定する切替決定手段と、
    前記切替決定手段による決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求手段と、
    を備えるコントロール装置。
  5. 互いにデータの共有処理を行う複数のデータベース装置と、
    前記複数のデータベース装置へアクセス可能であり、移動通信端末に係る通信処理を行う複数の通信制御装置と、
    前記複数の通信制御装置の何れかの通信制御装置に対して、前記移動通信端末による通信処理を行う通信制御装置を決定するコントロール装置と、
    を備える通信システムで実行される処理装置切替方法であって、
    前記通信制御装置又はデータベース装置の故障を検知する故障検知ステップと、
    前記故障検知ステップにおいて故障が検知された場合に、各通信制御装置が各データベースへアクセスするための時間を示すアクセス時間情報に基づいて処理対象の通信制御装置及びデータベースを決定する切替決定ステップと、
    前記切替決定ステップにおける決定に基づいて、処理対象の通信制御装置へ通信処理要求を行う処理要求ステップと、
    を含む処理装置切替方法。
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