JP2016052024A - Back-off control method and back-off control device - Google Patents

Back-off control method and back-off control device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate an impact of congestion in a short time after the congestion state of a network is eliminated.SOLUTION: A back-off control method of a network device is a method that, when the network device receives a communication request from a terminal side in a state in which the congestion of a network is detected, rejects the acceptance of the communication request and returns a back-off timer value which is time width during which retransmission of the communication request should be restrained. The back-off control method includes the steps of: predicting the time transition of a new request signal number which is the number of new communication requests from the terminal side on the basis of a prescribed prediction model; predicting the time transition of a re-request signal number which is the number of communication requests re-transmitted by the terminal to which the back-off timer value was returned on the basis of latest back-off control history; and predicting time when the total of the new request signal number and the re-request signal number will be below a request signal number which the network is able to process, determining a back-off timer value to be returned, and returning the value.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、通信システムの輻輳対策技術に係り、特に通信端末の再発信を抑止するバックオフ制御方法及びバックオフ制御装置に関する。   The present invention relates to a congestion countermeasure technique for a communication system, and more particularly to a back-off control method and a back-off control device for suppressing re-transmission of a communication terminal.

近年の情報通信技術の発展に伴い、様々な新しいサービスの提供が開始されている。一方で、通信端末からの通信量も増加傾向にあり、通信量の増加に伴うコアネットワークの輻輳の深刻化といった課題が明らかになっており、輻輳対策として輻輳制御技術の検討が行われている。   With the development of information communication technology in recent years, provision of various new services has been started. On the other hand, the amount of communication from communication terminals is also increasing, and issues such as the seriousness of core network congestion due to the increase in communication amount have been clarified, and congestion control technology is being studied as a countermeasure against congestion .

その一例として、移動体通信ネットワークや固定通信ネットワークにおいて、人と人あるいは人とサーバとの通信のみでなく、人の手を介さずにつながるM2M(Machine-to-Machine)通信の発展に伴う輻輳の問題がある。M2M通信は、エレベータの遠隔監視、自動販売機の在庫管理、販売時点情報管理(POS:Point of Sale)システム、物流配送追跡管理システム等において既に利用されている。今後さらに、各家庭の家電機器、メータ機器、センサ機器、健康関連機器、電気自動車等にも適用対象が拡大され、M2M端末の数は、膨大な数になってゆくことが想定される。   As an example of this, in mobile communication networks and fixed communication networks, congestion associated with the development of M2M (Machine-to-Machine) communication that connects not only between people but also between people and servers, and without human intervention. There is a problem. M2M communication has already been used in elevator remote monitoring, vending machine inventory management, point-of-sale (POS) point of sale (POS) systems, logistics distribution tracking management systems, and the like. In the future, the application target will be expanded to household appliances, meter devices, sensor devices, health-related devices, electric vehicles, etc. in each home, and the number of M2M terminals is expected to become enormous.

仮に、自然災害などにより多数のM2M端末とネットワーク側との接続が一斉に切れた場合を想定すると、各M2M端末が自動で再接続動作を実行することによって、輻輳が引き起こされる懸念がある。ネットワーク側では、この輻輳を早期に鎮静化する必要があり、3GPP(3rd Generation Partnership Project)等で、輻輳制御に関する技術の策定及び標準化が進められている(例えば、非特許文献1参照)。   If it is assumed that many M2M terminals and the network side are disconnected all at once due to a natural disaster or the like, there is a concern that each M2M terminal automatically performs a reconnection operation to cause congestion. On the network side, it is necessary to calm down the congestion at an early stage, and the development and standardization of technology relating to congestion control are being promoted by 3GPP (3rd Generation Partnership Project) or the like (for example, see Non-Patent Document 1).

3GPP TS 24.301 V12.5.0, "Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3", 2014-063GPP TS 24.301 V12.5.0, "Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3", 2014-06

ネットワーク側で輻輳を鎮静化するための従来技術の一つとして、輻輳時には通信端末の発信を抑制するバックオフ制御が用いられる。図10は従来のバックオフ制御技術についての説明図である。   As one of the conventional techniques for calming down congestion on the network side, back-off control that suppresses transmission of communication terminals at the time of congestion is used. FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional back-off control technique.

通信端末200Aから発信信号にて発信要求した場合([1])、信号処理装置100Bがネットワークの輻輳を検知([2])している状態では、この発信要求([1])を受け付けることができない。そのため、信号処理装置100Bは、通信端末200Aに対して受付拒否信号を返送する([3])。この受付拒否信号([3])には、ネットワーク側が「輻輳状態」であることを示すパラメータとともに、通信端末200Aが再発信を抑制すべき時間幅であるバックオフタイマ値が付与される。このバックオフタイマ値は、複数の通信端末200Aから同時に多量の再発信要求がなされることを避けるために、所定の抑制時間幅の範囲内(例えば15分〜30分)でランダムな値が設定され、再発信要求のタイミングがバラつくようになっている。   When a call request is issued from the communication terminal 200A using a call signal ([1]), the call request ([1]) is accepted when the signal processing device 100B detects network congestion ([2]). I can't. Therefore, the signal processing device 100B returns an acceptance refusal signal to the communication terminal 200A ([3]). This acceptance refusal signal ([3]) is given a parameter indicating that the network side is in a “congestion state”, and a back-off timer value that is a time width in which the communication terminal 200A should suppress retransmission. This back-off timer value is set to a random value within a predetermined suppression time range (for example, 15 to 30 minutes) in order to avoid a large number of retransmission requests simultaneously from a plurality of communication terminals 200A. As a result, the timing of re-transmission requests varies.

通信端末200Aは、受信拒否信号([3])にて通知されたバックオフタイマ値にバックオフタイマを設定して起動し([4])、バックオフタイマがタイムアウトすると([6])再度発信要求を行う([7])。このとき、すでにネットワークの輻輳状態が解除されていれば([5])、信号処理装置100Bは、この発信要求([7])を受け付けて通信端末200Aに対して発信受付信号を返送する([8])。   The communication terminal 200A starts by setting the back-off timer to the back-off timer value notified by the reception rejection signal ([3]) ([4]), and when the back-off timer times out ([6]) again. A call request is made ([7]). At this time, if the congestion state of the network has already been released ([5]), the signal processing device 100B accepts this call request ([7]) and returns a call acceptance signal to the communication terminal 200A ( [8]).

このような受付拒否信号([3])によってランダムなバックオフタイマ値が指示される従来の方法では、すでにネットワークの輻輳状態が解除されていてもバックオフタイマがタイムアウトするまで通信端末200Aから長時間発信できない可能性が高くなる。そのため、短時間で輻輳の影響を解消することができないという課題があった。   In the conventional method in which a random back-off timer value is indicated by such an acceptance refusal signal ([3]), the communication terminal 200A continues until the back-off timer times out even if the network congestion state has already been released. The possibility of not being able to send time increases. Therefore, there is a problem that the influence of congestion cannot be eliminated in a short time.

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、ネットワークの輻輳状態が解除されたのちに、短時間で輻輳の影響を解消することができるバックオフ制御方法及びバックオフ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a back-off control method and a back-off control apparatus that can eliminate the influence of congestion in a short time after the congestion state of the network is released. The purpose is to provide.

前記の目的を達成するために、本発明は、ネットワークの輻輳を検知している状態で端末側から通信要求を受信した場合に、当該通信要求の受付を拒否するとともに、通信要求の再送信を抑止すべき時間幅であるバックオフタイマ値を返却する、ネットワーク装置のバックオフ制御方法であって、所定の予測モデルに基づいて、端末側からの新規の通信要求の数である新規要求信号数の時間推移を予測するステップと、直近のバックオフ制御履歴に基づいて、前記バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の時間推移を予測するステップと、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろう時刻を予測して、前記返却するバックオフタイマ値を決定し、その値を返却するステップと、を含むものとした。   In order to achieve the above object, the present invention rejects acceptance of a communication request and retransmits the communication request when a communication request is received from the terminal side while detecting network congestion. A back-off control method for a network device that returns a back-off timer value that is a time width to be suppressed, the number of new request signals being the number of new communication requests from the terminal side based on a predetermined prediction model And predicting the time transition of the number of re-request signals that is the number of communication requests retransmitted from the terminal to which the back-off timer value is returned based on the latest back-off control history Predicting the time at which the total value of the step and the number of new request signals and the number of re-request signals will be less than the number of request signals that can be processed by the network, and Determining a timer value, and shall include the steps of returning the value, the.

こうすることで、ネットワークの輻輳状態が解除される時刻の予測に基づいて適切なバックオフタイマ値が決定され、短時間で輻輳の影響を解消することができる。   By doing so, an appropriate back-off timer value is determined based on the prediction of the time when the network congestion state is released, and the influence of congestion can be eliminated in a short time.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御方法において、前記バックオフ制御履歴は、返却バックオフタイマ値別の端末数であり、前記ネットワーク装置は、前記端末のそれぞれに前記バックオフタイマ値を返却したときに、前記返却バックオフタイマ値別の端末数を更新するものとした。   According to another aspect of the present invention, in the back-off control method, the back-off control history is the number of terminals for each return back-off timer value, and the network device includes the back-off timer value for each of the terminals. When the device is returned, the number of terminals for each return back-off timer value is updated.

こうすることで、バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の予測精度を向上させることができる。   By doing so, it is possible to improve the prediction accuracy of the number of rerequest signals, which is the number of communication requests retransmitted from the terminal to which the backoff timer value is returned.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御方法において、前記ネットワーク装置は、
前記各ステップを、端末側から通信要求を受信する都度、個別に実行し、前記返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定するものとした。
According to another aspect of the present invention, in the backoff control method, the network device includes:
Each step is executed individually each time a communication request is received from the terminal side, and the back-off timer value to be returned can be processed by the network with the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals It was determined to be equal to the elapsed time up to the time when it would be expected to be less than the number of required signals.

こうすることで、それぞれの通信要求に対して、ネットワークの輻輳状態が解除されるであろうと予測される時刻までの経過時間に等しい最小のバックオフタイマ値を決定することができる。   In this way, for each communication request, a minimum backoff timer value equal to the elapsed time until the time when the network congestion state is expected to be released can be determined.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御方法において、前記ネットワーク装置は、前記各ステップを、所定の単位時間の間に端末側から受信したn個の通信要求のうちの最初の通信要求について実行し、前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定し、残りのn−1個の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、決定された前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値に、所定の固定値を1回乃至n−1回加算した値、または、所定の値域を有するn−1個の擬似乱数を加算した値、に順次決定するものとした。   According to another aspect of the present invention, in the back-off control method, the network device performs the steps in the first communication request among n communication requests received from the terminal side during a predetermined unit time. The backoff timer value to be returned for the first communication request is calculated so that the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is less than the number of request signals that can be processed by the network. A back-off timer value determined to be equal to the elapsed time up to the predicted time and returned for the remaining n-1 communication requests is returned to the determined first communication request. In addition, a value obtained by adding a predetermined fixed value once to n-1 times or a value obtained by adding n-1 pseudorandom numbers having a predetermined range is sequentially determined.

こうすることで、複数の通信要求に対して、要求信号数の予測処理は1回実行するだけで済むので、ネットワーク装置の処理負荷を軽減させることができる。   By doing so, the processing for predicting the number of request signals need only be executed once for a plurality of communication requests, so that the processing load on the network device can be reduced.

また、他の本発明は、ネットワークの輻輳を検知している状態で端末側から通信要求を受信した場合に、当該通信要求の受付を拒否するとともに、通信要求の再送信を抑止すべき時間幅であるバックオフタイマ値を返却する、バックオフ制御装置であって、所定の予測モデルに基づいて、端末側からの新規の通信要求の数である新規要求信号数の時間推移を予測する新規要求信号数予測部と、直近のバックオフ制御履歴に基づいて、前記バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の時間推移を予測する再要求信号数予測部と、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろう時刻を予測して、前記返却するバックオフタイマ値を決定し、その値を返却するバックオフタイマ制御部と、を備えるものとした。   In another aspect of the present invention, when a communication request is received from the terminal side in a state where network congestion is detected, the acceptance of the communication request is rejected, and the time width in which retransmission of the communication request should be suppressed Is a back-off control device that returns a back-off timer value, and based on a predetermined prediction model, a new request that predicts a time transition of the number of new request signals that is the number of new communication requests from the terminal side A re-request signal for predicting a time transition of the number of re-request signals, which is the number of communication requests re-transmitted from the terminal to which the back-off timer value is returned, based on a signal number prediction unit and the latest back-off control history Predicting the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals will be less than the number of request signals that can be processed by the network, and determining the back-off timer value to be returned. And it was intended to comprise a back-off timer control unit to return the value, the.

こうすることで、ネットワークの輻輳状態が解除される時刻の予測に基づいて適切なバックオフタイマ値が決定され、短時間で輻輳の影響を解消することができる。   By doing so, an appropriate back-off timer value is determined based on the prediction of the time when the network congestion state is released, and the influence of congestion can be eliminated in a short time.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御装置において、前記バックオフ制御履歴は、返却バックオフタイマ値別の端末数であり、前記返却バックオフタイマ値別の端末数を記憶する返却タイマ値別端末数記憶部を備え、前記バックオフタイマ制御部は、前記端末のそれぞれに前記バックオフタイマ値を返却したときに、前記返却バックオフタイマ値別の端末数を更新するものとした。   According to another aspect of the present invention, in the back-off control device, the back-off control history is a number of terminals for each return back-off timer value, and a return timer for storing the number of terminals for each return back-off timer value. A terminal number storage unit by value is provided, and the back-off timer control unit updates the number of terminals by return back-off timer value when the back-off timer value is returned to each of the terminals.

こうすることで、バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の予測精度を向上させることができる。   By doing so, it is possible to improve the prediction accuracy of the number of rerequest signals, which is the number of communication requests retransmitted from the terminal to which the backoff timer value is returned.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御装置において、前記バックオフタイマ制御部は、端末側から通信要求を受信する都度、前記返却するバックオフタイマ値を個別に決定し、前記返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定するものとした。   According to another aspect of the present invention, in the back-off control device, the back-off timer control unit individually determines and returns the back-off timer value to be returned each time a communication request is received from the terminal side. Determining a back-off timer value equal to the elapsed time until the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is expected to be less than the number of request signals that can be processed in the network; did.

こうすることで、それぞれの通信要求に対して、ネットワークの輻輳状態が解除されるであろうと予測される時刻までの経過時間に等しい最小のバックオフタイマ値を決定することができる。   In this way, for each communication request, a minimum backoff timer value equal to the elapsed time until the time when the network congestion state is expected to be released can be determined.

また、他の本発明は、前記のバックオフ制御装置において、前記バックオフタイマ制御部は、所定の単位時間の間に端末側から受信したn個の通信要求のうちの最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定し、残りのn−1個の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、決定した前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値に、所定の固定値を1回乃至n−1回加算した値、または、所定の値域を有するn−1個の擬似乱数を加算した値、に順次決定するものとした。   According to another aspect of the present invention, in the back-off control device, the back-off timer control unit responds to a first communication request among n communication requests received from the terminal side during a predetermined unit time. The back-off timer value to be returned is determined to be equal to the elapsed time until the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is predicted to be less than the number of request signals that can be processed by the network. Then, the back-off timer value to be returned for the remaining n-1 communication requests is changed from a predetermined fixed value once to n- to the back-off timer value to be returned for the determined first communication request. A value obtained by adding once or a value obtained by adding n−1 pseudorandom numbers having a predetermined range is sequentially determined.

こうすることで、複数の通信要求に対して、要求信号数の予測処理は1回実行するだけで済むので、ネットワーク装置の処理負荷を軽減させることができる。   By doing so, the processing for predicting the number of request signals need only be executed once for a plurality of communication requests, so that the processing load on the network device can be reduced.

本発明によれば、ネットワークの輻輳時にネットワーク装置側の処理能力と端末からの要求トラヒック量の予測値とに基づいて最小のバックオフタイマ値を設定できるので、輻輳状態が解除されたのちに、短時間で輻輳の影響を解消することができる。   According to the present invention, the minimum back-off timer value can be set based on the processing capacity on the network device side and the predicted value of the requested traffic amount from the terminal at the time of network congestion, so after the congestion state is released, The influence of congestion can be eliminated in a short time.

本発明に係るネットワーク装置の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the network apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るバックオフタイマ値の決定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the determination method of the back-off timer value which concerns on this invention. 返却タイマ値別端末数記憶部の構成及びデータ例を示す図であり、(a)はある端末へのバックオフタイマ値返却前のデータ例、(b)は当該端末へのバックオフタイマ値返却後のデータ例である。It is a figure which shows the structure and example of data of a terminal number memory | storage part according to return timer value, (a) is a data example before the back-off timer value return to a certain terminal, (b) is a back-off timer value return to the said terminal. It is a later data example. 返却タイマ値別端末数記憶部のデータから再要求信号数を予測する方法についての説明図であり、(a)は予測時点Tにおける返却タイマ値別端末数記憶部のデータ例、(b)は各端末がタイムアウト後直ちに再要求を行う場合の再要求信号数の予測値、(c)は安全率を1.5としたときの再要求信号数の予測値である。It is explanatory drawing about the method of estimating the re-request signal number from the data of the terminal number memory | storage part according to return timer value, (a) is a data example of the terminal number memory | storage part according to return timer value in the prediction time T, (b) is. The predicted value of the number of re-request signals when each terminal makes a re-request immediately after timeout, and (c) is the predicted value of the number of re-request signals when the safety factor is 1.5. 一要求信号毎に要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定する処理方法のフローチャートである。It is a flowchart of the processing method which estimates the number of request signals for every request signal, and determines a return back-off timer value. 所定の単位時間に受信したn個の要求信号のうちの最初の要求信号に対して要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定し、残りのn−1個の要求信号に対する返却バックオフタイマ値は、タイマ値間の差分が固定値となるように順次決定していく処理方法のフローチャートである。A return back-off timer value is determined by predicting the number of request signals for the first request signal among n request signals received in a predetermined unit time, and a return back for the remaining n-1 request signals. The off-timer value is a flowchart of a processing method for sequentially determining the difference between the timer values to be a fixed value. 所定の単位時間に受信したn個の要求信号のうちの最初の要求信号に対して要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定し、残りのn−1個の要求信号に対する返却バックオフタイマ値は、擬似乱数を用いて決定する処理方法のフローチャートである。A return back-off timer value is determined by predicting the number of request signals for the first request signal among n request signals received in a predetermined unit time, and a return back for the remaining n-1 request signals. The off-timer value is a flowchart of a processing method for determining using a pseudo-random number. 一要求信号毎に要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定する処理方法をMM−Backoffに適用した場合の通信シーケンス図である。It is a communication sequence figure at the time of applying the processing method which estimates the number of request signals for every request signal, and determines a return back-off timer value to MM-Backoff. 単位時間に受信したn個の要求信号に対してまとめてバックオフタイマ値を決定する処理方法をMM−Backoffに適用した場合の通信シーケンス図である。It is a communication sequence diagram at the time of applying to MM-Backoff the processing method which determines a backoff timer value collectively with respect to n request signals received in unit time. 従来のバックオフ制御技術についての説明図である。It is explanatory drawing about the conventional back-off control technique. 3GPPによって規定されている移動体通信ネットワークにおける従来のバックオフ制御方法の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional back-off control method in the mobile communication network prescribed | regulated by 3GPP.

以下、本発明を実施するための形態を、適宜図面を参照しながら説明する。ここでは、
3GPPによって規定されている移動体通信ネットワークにおけるバックオフ制御方法との対比により、本発明の実施形態を説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. here,
An embodiment of the present invention will be described by comparison with a backoff control method in a mobile communication network defined by 3GPP.

図11は、3GPPによって規定されている移動体通信ネットワークにおける従来のバックオフ制御方法の説明図である。図11に示すように、3GPPでは、SM−Backoff(Session Management Backoff)、MM−Backoff(Mobility Management Backoff)、RRC−Backoff(Radio Resource Control Backoff)の3種類のバックオフ制御機能を規定している。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional back-off control method in a mobile communication network defined by 3GPP. As shown in FIG. 11, 3GPP defines three types of back-off control functions: SM-Backoff (Session Management Backoff), MM-Backoff (Mobility Management Backoff), and RRC-Backoff (Radio Resource Control Backoff). .

<SM−Backoff>(図11の上段の通信シーケンスを参照)
通信端末200Aからの発信([1])により、モビリティ制御ノード(MME:Mobility Management Entity)100Aは、PDN(Packet Data Network)ゲートウエイ(P−GW:PDN Gateway)100Cに対して通信ベアラ確立を要求する([2])。このとき、P−GW100Cが輻輳を検知していると([3])、接続拒否を通知するために輻輳フラグを設定したReject信号([4])をMME100Aに返送する。MME100Aは、このReject信号([4])を受信すると、接続拒否を通知するとともに再発信を抑制するために、通信端末200Aに対して、輻輳フラグとともにランダムなバックオフタイマ値を設定したReject信号([5])を返送する。これにより、当該バックオフタイマ値の時間が経過してタイムアウトする(以下、「タイマ値が満了する」ともいう。)までは通信端末200Aからの再発信を抑制するとともに、再発信のタイミングを分散させる。
<SM-Backoff> (Refer to the upper communication sequence in FIG. 11)
A mobility control node (MME: Mobility Management Entity) 100A requests a PDN (Packet Data Network) gateway (P-GW: PDN Gateway) 100C to establish a communication bearer by calling ([1]) from the communication terminal 200A. ([2]). At this time, if the P-GW 100C detects congestion ([3]), a Reject signal ([4]) in which a congestion flag is set is returned to the MME 100A to notify connection rejection. When the MME 100A receives this Reject signal ([4]), the Reject signal in which a random back-off timer value is set together with the congestion flag to the communication terminal 200A in order to notify the connection refusal and suppress retransmission. ([5]) is returned. As a result, the retransmission from the communication terminal 200A is suppressed and the timing of the retransmission is distributed until the time of the back-off timer value elapses and the timeout occurs (hereinafter also referred to as “timer value expires”). Let

<MM−Backoff>(図11の中段の通信シーケンスを参照)
通信端末200Aからのアタッチ/位置登録要求([1])を受信したMME100Bが輻輳を検知していると([2])、通信端末200Aに対して、輻輳フラグとともにランダムなバックオフタイマ値を設定したReject信号([3])を返送する。これにより、当該タイマ値の満了するまでは通信端末200Aからのアタッチ/位置登録の再要求を抑制するとともに、再要求信号の送信タイミングを分散させる。
<MM-Backoff> (Refer to the middle communication sequence in FIG. 11)
When the MME 100B that has received the attach / location registration request ([1]) from the communication terminal 200A detects congestion ([2]), the communication terminal 200A is given a random backoff timer value together with the congestion flag. The set Reject signal ([3]) is returned. Thereby, until the timer value expires, the re-request of the attach / position registration from the communication terminal 200A is suppressed and the transmission timing of the re-request signal is distributed.

<RRC−Backoff>(図11の下段の通信シーケンスを参照)
通信端末200Aからの無線設定要求 ([1])を受信した基地局300が輻輳を検知していると([2])、通信端末200Aに対して、ランダムなバックオフタイマ値を設定したReject信号([3])を返送する。これにより、当該タイマ値が満了するまでは通信端末200Aからの無線設定の再要求を抑制するとともに、再要求信号の送信タイミングを分散させる。
<RRC-Backoff> (Refer to the lower communication sequence in FIG. 11)
When the base station 300 that has received the wireless setting request ([1]) from the communication terminal 200A detects congestion ([2]), a reject in which a random back-off timer value is set for the communication terminal 200A. Return the signal ([3]). Thereby, until the timer value expires, the re-request of the wireless setting from the communication terminal 200A is suppressed and the transmission timing of the re-request signal is distributed.

これら3種類のバックオフ制御機能において設定されるバックオフタイマ値の範囲は、3GPPのTS24.008で規定されており、デフォルトとしては15分〜30分の間で通信端末200A毎にランダムに値を設定することが推奨されている。このため、ネットワークや装置の輻輳状態が早期に解除されていても、タイマ値が満了するまでの間(最長30分間)は通信端末200Aからの発信や送信が行えなくなるので、短時間で輻輳の影響を解消することができないという課題がある。   The range of the back-off timer value set in these three types of back-off control functions is defined by 3GPP TS24.008. The default value is randomly set for each communication terminal 200A between 15 minutes and 30 minutes. It is recommended to set For this reason, even if the congestion state of the network or device is released early, transmission and transmission from the communication terminal 200A cannot be performed until the timer value expires (up to 30 minutes). There is a problem that the influence cannot be eliminated.

これに対して、本発明では、トラヒック推移予測に基づいてネットワークや装置の輻輳状態が解除されるであろう時刻を予測し、適切なバックオフタイマ値を設定することによって、輻輳状態の解除後に短時間で輻輳の影響を解消する。   On the other hand, the present invention predicts the time at which the congestion state of the network or device will be released based on the traffic transition prediction, and sets an appropriate backoff timer value. Eliminate the effects of congestion in a short time.

図1に、本発明に係るバックオフ制御方法を実行するネットワーク装置(バックオフ制御装置)の構成例を、また図2に、トラヒック推移予測に基づくバックオフタイマ値の決定方法のイメージを示す。以下、図1及び図2を参照して、本発明における基本的なバックオフ制御動作について説明する。   FIG. 1 shows a configuration example of a network apparatus (back-off control apparatus) that executes a back-off control method according to the present invention, and FIG. 2 shows an image of a method for determining a back-off timer value based on traffic transition prediction. The basic back-off control operation in the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は、本発明に係るネットワーク装置の構成例を示す機能ブロック図である。図2に示すように、ネットワーク装置100は、1または複数の端末側通信相手200と接続される(端末との直接接続、または、アクセス装置等のネットワーク装置を介して端末に間接接続)。   FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of a network device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the network device 100 is connected to one or more terminal-side communication partners 200 (direct connection with a terminal or indirect connection with a terminal via a network device such as an access device).

ネットワーク装置100は、例えば市販のコンピュータによって構成され、プログラム制御によってそれぞれの機能が具現化される機能部として、送受信部101、送受バッファ102、データ処理部103、信号制御部104を備える。送受信部101は、送受バッファ102を介してデータ処理部103または信号制御部104と端末側通信相手(以下、「端末」と略記する。)200との間の信号の送受信を行う。   The network device 100 is configured by, for example, a commercially available computer, and includes a transmission / reception unit 101, a transmission / reception buffer 102, a data processing unit 103, and a signal control unit 104 as functional units in which respective functions are realized by program control. The transmission / reception unit 101 transmits / receives a signal between the data processing unit 103 or the signal control unit 104 and a terminal-side communication partner (hereinafter abbreviated as “terminal”) 200 via the transmission / reception buffer 102.

信号制御部104は、バックオフタイマ制御部105、新規要求信号数予測部106、再要求信号数予測部107、返却タイマ値別端末数記憶部108を有する。データ処理部103によってネットワークまたは自装置の輻輳状態が検知されると、信号制御部104は所定のバックオフ制御動作を開始する。そして、信号制御部104は、端末200から通信要求を受信すると、当該通信要求の受付を拒否するとともに、通信要求の再発行を抑止すべき時間幅であるバックオフタイマ値を通知する信号を端末200に返送する。   The signal control unit 104 includes a back-off timer control unit 105, a new request signal number prediction unit 106, a re-request signal number prediction unit 107, and a terminal number storage unit 108 by return timer value. When the data processing unit 103 detects a congestion state of the network or its own device, the signal control unit 104 starts a predetermined back-off control operation. When the signal control unit 104 receives a communication request from the terminal 200, the signal control unit 104 rejects acceptance of the communication request and sends a signal for notifying a back-off timer value that is a time width in which reissuance of the communication request should be suppressed. Return to 200.

このとき、新規要求信号数予測部106は、バックオフ制御の対象となっていない端末200から送信される単位時間当たりの新規要求信号数rT(t)を所定の予測モデルに基づいて予測する。新規要求信号数rT(t)の予測モデルはいくつか提案されているが、例えば、過去の要求信号数を数か月あるいは1年単位の長期スパンで取得することで要求信号数の時間推移の傾向を表す予測モデルを作成し、カルマンフィルタ等によりノイズを除去する方法がある。 At this time, the number of new request signals prediction unit 106 predicts the number of new request signals r T (t) per unit time transmitted from the terminal 200 that is not subject to backoff control based on a predetermined prediction model. . Several prediction models for the number of new request signals r T (t) have been proposed.For example, the number of request signals over time can be obtained by acquiring the number of past request signals over a long period of several months or one year. There is a method of creating a prediction model representing the tendency of the above and removing noise by a Kalman filter or the like.

また、再要求信号数予測部107は、返却タイマ値別端末数記憶部108に記憶されたバックオフタイマ値の通知履歴データ(直近のバックオフ制御履歴)を参照することで、バックオフ制御の対象となっている端末200から送信される単位時間当たりの再要求信号数BT(t)を予測する。この予測方法の詳細については後記する。バックオフタイマ制御部105は、rT(t)とBT(t)とを合計した総要求信号数RT(t)が単位時間当たりの処理可能信号数C(=設備容量)を下回って輻輳状態が解除されるであろう時刻を予測し、その時刻から端末200に返却するバックオフタイマ値を決定する。また、バックオフタイマ制御部105は、端末200に通知したバックオフタイマ値に対応する返却タイマ値別端末数記憶部108の通知履歴データを更新(端末数をカウントアップ)する。 Further, the re-request signal number prediction unit 107 refers to the notification history data of the back-off timer value (the latest back-off control history) stored in the return timer value-specific terminal number storage unit 108, thereby performing back-off control. The number of re-request signals B T (t) per unit time transmitted from the target terminal 200 is predicted. Details of this prediction method will be described later. The back-off timer control unit 105 determines that the total request signal number R T (t) obtained by adding r T (t) and B T (t) is less than the number of processable signals C (= equipment capacity) per unit time. A time at which the congestion state will be released is predicted, and a back-off timer value to be returned to the terminal 200 is determined from that time. Further, the back-off timer control unit 105 updates the notification history data in the return timer value-specific terminal number storage unit 108 corresponding to the back-off timer value notified to the terminal 200 (counts up the number of terminals).

ここで決定されたバックオフタイマ値が通信要求を送信してきた端末200に通知されると、当該端末200はこのタイマ値が満了するまで待ってから再度通信要求を発行する。したがって、輻輳状態の解除時刻の予測精度が高ければ、タイマ値の満了後に端末200から再発行された通信要求は直ちに受付が可能となるので、輻輳状態の影響を短時間で解消できることになる。   When the back-off timer value determined here is notified to the terminal 200 that has transmitted the communication request, the terminal 200 waits until the timer value expires and then issues the communication request again. Therefore, if the prediction accuracy of the congestion state release time is high, a communication request reissued from the terminal 200 after the timer value expires can be accepted immediately, so that the influence of the congestion state can be eliminated in a short time.

図2は、本発明に係るバックオフタイマ値の決定方法についての説明図である。このグラフは、バックオフ制御動作が行われている現時点(t=T)からのトラヒック予測値の時間的変化を概念的に示したものである。図中、水平方向の破線は、ネットワークまたはネットワーク装置100の単位時間当たりの処理可能信号数C(=設備容量)を表している。rT(t)は、バックオフ制御の対象となっていない端末200から送信される単位時間当たりの新規要求信号数の予測値であり、斜線を施しているBT(t)は、バックオフ制御の対象となっている端末200から送信される単位時間当たりの再要求信号数の予測値である。この両者を合算した総要求信号数RT(t)が設備容量Cを超えると輻輳状態となってバックオフ制御動作が開始され、総要求信号数RT(t)が設備容量C以下となるように、バックオフ制御が行われる。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for determining a back-off timer value according to the present invention. This graph conceptually shows the temporal change in the predicted traffic value from the present time (t = T) when the back-off control operation is performed. In the drawing, a horizontal broken line represents the number C of signals that can be processed per unit time of the network or network device 100 (= equipment capacity). r T (t) is a predicted value of the number of new request signals per unit time transmitted from the terminal 200 that is not subject to back-off control, and B T (t) that is hatched is back-off This is a predicted value of the number of re-request signals per unit time transmitted from the terminal 200 being controlled. When the total required signal number R T (t), which is the sum of both, exceeds the equipment capacity C, it becomes congested and the back-off control operation is started, and the total required signal number R T (t) becomes less than the equipment capacity C. Thus, back-off control is performed.

図2では、現時点(t=T)で実際の総要求信号数が設備容量Cを超えているので、設備容量Cを超える分の要求信号に対してバックオフ制御を適用する必要がある。ここでは、現時点(t=T)から新規要求信号数rT(t)の減少が続き、時間T0後(t=T+)に総要求信号数RT(t)が設備容量Cを下回るものとすると、現時点(t=T)でバックオフ対象とする要求信号は時間T0後(t=T+T0)に受け入れが可能となる。そこで、総要求信号数RT(t)が設備容量Cを下回るこの時間T0をバックオフタイマ値として設定し、新たにバックオフ制御の対象とする端末200に返送する。これにより、輻輳時には常にネットワークまたはネットワーク装置の処理能力を最大限に利用しつつバックオフ制御が可能となり、短時間で輻輳の影響を解消することが可能となる。 In FIG. 2, since the actual total number of required signals exceeds the equipment capacity C at the present time (t = T), it is necessary to apply back-off control to the request signals that exceed the equipment capacity C. Here, the number of newly requested signals r T (t) continues to decrease from the present time (t = T), and the total number of requested signals R T (t) falls below the installed capacity C after time T 0 (t = T +). Then, the request signal to be backed off at the present time (t = T) can be accepted after time T 0 (t = T + T 0 ). Therefore, this time T 0 when the total required signal number R T (t) is less than the equipment capacity C is set as a back-off timer value, and is returned to the terminal 200 that is newly subject to back-off control. As a result, it is possible to perform back-off control while maximally utilizing the processing capability of the network or network device at the time of congestion, and the influence of congestion can be eliminated in a short time.

なお、タイマ値T0を決定する際には、トラヒック予測の過小評価を防止する観点から、所定の安全率ω(1以上の値)を適用してωRT(t)と設備容量Cとを比較するものとしてもよい。安全率ωの決定方法はいくつかあるが、例えば、直近のn秒間の予測結果RT(t)と実際の要求信号数とを比較し、予測結果RT(t)を上回った場合にはその平均値または最大値に基づいて安全率ωの値を算出することができる。具体的には、実際の要求信号数が平均で予測結果RT(t)のX割増であった場合には、ω=1.Xとしてもよいし、実際の要求信号数の最大値が予測結果RT(t)のY倍であった場合には、ω=Yとしてもよい。また、安全率ωを、長期的な傾向に基づいて決定した固定値にしてもよい。あるいは、安全率ωの代わりに、実際の要求信号数と予測結果RT(t) との差分の平均値mを求め、RT(t)+mと設備容量Cとを比較するものとしてもよい。 In determining the timer value T 0 , ωR T (t) and the equipment capacity C are calculated by applying a predetermined safety factor ω (value of 1 or more) from the viewpoint of preventing underestimation of traffic prediction. It may be compared. There are several methods for determining the safety factor ω. For example, when the predicted result R T (t) for the last n seconds is compared with the actual number of required signals, and the predicted result R T (t) is exceeded, The value of the safety factor ω can be calculated based on the average value or the maximum value. Specifically, when the actual number of requested signals is an average X increase of the prediction result R T (t), ω = 1.X may be used, and the maximum value of the actual number of requested signals is predicted. If the result R T (t) is Y times, ω = Y may be set. Further, the safety factor ω may be a fixed value determined based on a long-term tendency. Alternatively, instead of the safety factor ω, the average value m of the difference between the actual number of required signals and the prediction result R T (t) can be obtained, and R T (t) + m can be compared with the installed capacity C. Good.

図3は、返却タイマ値別端末数記憶部の構成及びデータ例を示す図であり、(a)はある端末へのバックオフタイマ値返却前のデータ例、(b)は当該端末へのバックオフタイマ値返却後のデータ例である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration and data example of a terminal number storage unit by return timer value, where (a) is a data example before returning a back-off timer value to a certain terminal, and (b) is a back to the terminal. It is an example of data after an off timer value is returned.

図3に示すように、返却タイマ値別端末数記憶部108には、バックオフタイマ値の通知履歴として、返却されるタイマ値(X秒後)別に信号再送信予定端末数が記憶される。この信号再送信予定端末数は、バックオフタイマ制御部105によって決定されたバックオフタイマ値が端末200に返却される毎に、そのタイマ値に該当するデータが1ずつカウントアップされて更新される。例えばある端末200にバックオフタイマ値Nを返却するものとすると、図3(a)のデータ例のように、返却前は「0」となっていたN秒後の信号再送信予定端末数は、図3(b)のデータ例のように、バックオフタイマ値返却後は「1」に更新される。   As shown in FIG. 3, the number-of-terminals-by-return timer value storage unit 108 stores the number of scheduled signal retransmission terminals for each timer value to be returned (after X seconds) as the backoff timer value notification history. Each time the backoff timer value determined by the backoff timer control unit 105 is returned to the terminal 200, the data corresponding to the timer value is incremented by one and updated. . For example, if the back-off timer value N is returned to a certain terminal 200, the number of terminals scheduled to retransmit the signal after N seconds, which was “0” before the return, as shown in the data example of FIG. As shown in the data example of FIG. 3B, the value is updated to “1” after the back-off timer value is returned.

図4は、返却タイマ値別端末数記憶部のデータから再要求信号数を予測する方法についての説明図であり、(a)は予測時点Tにおける返却タイマ値別端末数記憶部のデータ例、(b)は各端末がタイムアウト後直ちに再要求を行う場合の再要求信号数の予測値、(c)は安全率を1.5としたときの再要求信号数の予測値である。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for predicting the number of re-request signals from the data in the terminal number storage unit by return timer value, (a) is a data example of the terminal number storage unit by return timer value at the prediction time point T, (B) is a predicted value of the number of re-requested signals when each terminal makes a re-request immediately after a timeout, and (c) is a predicted value of the number of re-requested signals when the safety factor is 1.5.

図4(a)に示すように、予測時点Tにおける返却タイマ値別端末数記憶部108に記憶されている信号再送信予定端末数が、1秒後に「8」、2秒後に「12」、・・・となっているものとする。このとき、返却タイマ値別端末数記憶部108に記憶されているデータを読み出すことで、図4(b)に示すように、再要求信号数BT(t)を、BT(T+1)=8、BT(T+2)=12、・・・と予測する。また、例えば再要求信号数についての安全率ωを1.5とした場合には、再要求信号数予測部107は、それぞれの値を1.5倍することで、図4(c)に示すように、再要求信号数BT(t)を、BT(T+1)=12、BT(T+2)=18、・・・と予測する。 As shown in FIG. 4A, the number of signal retransmission scheduled terminals stored in the return timer value-specific terminal number storage unit 108 at the prediction time T is “8” after 1 second, “12” after 2 seconds, Suppose that ... At this time, by reading the data stored in the terminal number storage unit 108 by return timer value, as shown in FIG. 4B, the re-request signal number B T (t) is changed to B T (T + 1 ) = 8, B T (T + 2) = 12,. For example, when the safety factor ω B for the re-request signal number is 1.5, the re-request signal number prediction unit 107 multiplies each value by 1.5, as shown in FIG. In addition, the number of re-request signals B T (t) is predicted as B T (T + 1) = 12, B T (T + 2) = 18,.

続いて、図2を用いて前記したバックオフタイマ値の決定方法を一要求信号毎に適用する基本的な処理方法に加え、その変形例として所定の単位時間に受信したn個の要求信号のうちの最初の要求信号にのみ前記の決定方法を適用する方法について説明する。後者の方法には、さらに、残るn−1個の要求信号に対するバックオフタイマ値を、固定の時間幅を空けて順次設定する方法と、所定の値域を有する擬似乱数を順次加えていく方法とがある。   Subsequently, in addition to the basic processing method in which the method for determining the back-off timer value described above with reference to FIG. 2 is applied to each request signal, as a modification thereof, n request signals received in a predetermined unit time. A method of applying the above determination method only to the first request signal will be described. The latter method further includes a method of sequentially setting back-off timer values for the remaining n-1 request signals with a fixed time interval, and a method of sequentially adding pseudo-random numbers having a predetermined range. There is.

図5は、一要求信号毎に要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定する処理方法のフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart of a processing method for determining the return back-off timer value by predicting the number of request signals for each request signal.

輻輳状態を検出しているネットワーク装置100が、端末200から現在時刻Tに要求信号を受信すると(ステップS51)、ネットワーク装置100は、ステップS52〜S56の処理によってバックオフタイマ値Iを確定する。そして、ネットワーク装置100は、ステップS58にてこのタイマ値Iを受付拒否信号に設定して端末200に返却することにより、端末200からの再発信を抑制する。   When the network device 100 detecting the congestion state receives a request signal from the terminal 200 at the current time T (step S51), the network device 100 determines the back-off timer value I by the processing of steps S52 to S56. Then, the network device 100 suppresses retransmission from the terminal 200 by setting the timer value I as an acceptance refusal signal and returning it to the terminal 200 in step S58.

ステップS52にて、バックオフタイマ制御部105は、予測時刻を更新するためのカウンタiを「0」に設定する。ステップS53では、バックオフタイマ制御部105は、総要求信号数の予測値RT(T+i)を算出する。このRT(T+i)は、新規要求信号数予測部106が予測したバックオフ未適用端末からの新規要求信号数rT(T+i)と、再要求信号数予測部107が予測したバックオフ適用中端末からの再要求信号数BT(T+i)とを合計することによって算出される。 In step S52, the back-off timer control unit 105 sets a counter i for updating the predicted time to “0”. In step S53, the back-off timer control unit 105 calculates a predicted value R T (T + i) of the total number of requested signals. This R T (T + i) is predicted by the new request signal number prediction unit 106 and the new request signal number r T (T + i) from the back-off unapplied terminal and the re-request signal number prediction unit 107 It is calculated by adding the number of re-requested signals B T (T + i) from the terminal that is applying the back-off.

続くステップS54では、バックオフタイマ制御部105は、安全率ωを加味して算出したRT(T+i)の値が輻輳装置の設備容量Cよりも大きいか否かを判定し、大きければステップS55(Yes側)に、そうでなければステップS56(No側)に処理を進める。ステップS55では、バックオフタイマ制御部105は、カウンタiの値をインクリメントしたのち、ステップS53に処理を戻してRT(T+i)の値がC以下になるまで同様の処理を繰り返す。 In subsequent step S54, the back-off timer control unit 105 determines whether or not the value of R T (T + i) calculated by taking the safety factor ω into consideration is larger than the equipment capacity C of the congestion device. The process proceeds to step S55 (Yes side), and if not, the process proceeds to step S56 (No side). In step S55, the back-off timer control unit 105 increments the value of the counter i, returns the process to step S53, and repeats the same process until the value of R T (T + i) becomes C or less.

ステップS56では、バックオフタイマ制御部105は、その時点のカウンタiの値をバックオフタイマ値Iとして確定する。バックオフタイマ制御部105は、続くステップS57にて、返却タイマ値別端末数記憶部108の当該タイマ値Iに該当するデータを更新(端末数をインクリメント)したのち、ステップS58にて要求元の端末200に当該タイマ値Iを返却して処理を終了する。   In step S56, the back-off timer control unit 105 determines the value of the counter i at that time as the back-off timer value I. In step S57, the back-off timer control unit 105 updates the data corresponding to the timer value I in the return timer value-specific terminal number storage unit 108 (increments the number of terminals), and then in step S58, the request source The timer value I is returned to the terminal 200 and the process is terminated.

図6は、所定の単位時間に受信したn個の要求信号のうちの最初の要求信号に対して要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定し、残りのn−1個の要求信号に対する返却バックオフタイマ値は、タイマ値間の差分が固定値となるように順次決定していく処理方法のフローチャートである。   FIG. 6 shows the number of request signals for the first request signal among n request signals received in a predetermined unit time to determine the return back-off timer value, and the remaining n-1 requests. The return back-off timer value for the signal is a flowchart of a processing method for sequentially determining the difference between the timer values to be a fixed value.

輻輳状態を検出しているネットワーク装置100が、現在時刻Tから始まる所定の単位時間(TからT+1の間)にn個の要求信号を受信すると(ステップS61)、ネットワーク装置100は、ステップS62〜S66の処理によって代表タイマ値Iを確定する。代表タイマ値とは、当該単位時間にネットワーク装置100が受信した最初の要求信号に対して返却されるバックオフタイマ値である。この代表タイマ値Iを確定する処理は、図5のステップS52〜S56の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。   When the network device 100 detecting the congestion state receives n request signals in a predetermined unit time (between T and T + 1) starting from the current time T (step S61), the network device 100 performs the step The representative timer value I is determined by the processing of S62 to S66. The representative timer value is a back-off timer value that is returned for the first request signal received by the network device 100 during the unit time. Since the process of determining the representative timer value I is the same as the process of steps S52 to S56 in FIG. 5, detailed description thereof is omitted.

ステップS66にて代表タイマ値Iを確定したのち、バックオフタイマ制御部105は、ステップS67にて、残るn−1個の要求信号のそれぞれに対して返却するn−1個のバックオフタイマ値を確定する。このとき、2番目以降に受信した要求信号に対して返却するバックオフタイマ値は、端末200からの一斉再要求を回避するために、代表タイマ値Iに所定の固定値Aを順次加算していく。したがって、n番目に受信した要求信号に対して返却されるバックオフタイマ値は、I+(n-1)Aとなる。なお、固定値Aの値は、システム運用開始前でも運用中でも適宜変更可能であり、ネットワークまたはネットワーク装置100の設備容量C、収容端末数、再要求信号数等から最適値を決定することが好ましい。   After determining the representative timer value I in step S66, the back-off timer control unit 105 returns n-1 back-off timer values to be returned for each of the remaining n-1 request signals in step S67. Confirm. At this time, the back-off timer value returned for the second and subsequent request signals is obtained by sequentially adding a predetermined fixed value A to the representative timer value I in order to avoid simultaneous re-requests from the terminal 200. Go. Therefore, the back-off timer value returned for the nth received request signal is I + (n−1) A. Note that the value of the fixed value A can be changed as appropriate before or after the start of system operation, and it is preferable to determine the optimum value from the equipment capacity C of the network or network device 100, the number of accommodated terminals, the number of rerequested signals, and the like. .

続くステップS68では、バックオフタイマ制御部105は、返却タイマ値別端末数記憶部108の確定したすべてのタイマ値に該当するデータを更新(端末数をインクリメント)したのち、ステップS69にて各要求信号毎にそれぞれ確定したタイマ値を要求元の端末200に返却して処理を終了する。   In subsequent step S68, the back-off timer control unit 105 updates (increments the number of terminals) data corresponding to all timer values determined in the return timer value-specific terminal number storage unit 108, and then requests each request in step S69. The timer value determined for each signal is returned to the requesting terminal 200 and the process is terminated.

以上説明したように、この処理方法では、複数の通信要求に対して、要求信号数の予測処理は1回実行するだけで済むので、ネットワーク装置100の処理負荷を軽減させることができる。   As described above, in this processing method, the processing load on the network apparatus 100 can be reduced because the process of predicting the number of request signals need only be executed once for a plurality of communication requests.

図7は、所定の単位時間に受信したn個の要求信号のうちの最初の要求信号に対して要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定し、残りのn−1個の要求信号に対する返却バックオフタイマ値は、擬似乱数を用いて決定する処理方法のフローチャートである。   FIG. 7 shows the number of request signals for the first request signal among n request signals received in a predetermined unit time, determines the return back-off timer value, and the remaining n-1 requests. The return back-off timer value for a signal is a flowchart of a processing method for determining using a pseudo-random number.

図7のステップS71〜S79の処理は、ステップS77を除いて図6のステップS61〜S69の処理とに示した処理方法と同じであるので、詳細な説明を省略する。ステップS77では、残るn−1個の要求信号のそれぞれに対して返却するn−1個のバックオフタイマ値を確定する。このとき、n番目に受信した要求信号に対して返却するバックオフタイマ値は、代表タイマ値Iに所定の値域を有する擬似乱数αn-1を加算した値とする。なお、擬似乱数の値域は、システム運用開始前でも運用中でも適宜変更可能であり、ネットワークまたはネットワーク装置100の設備容量C、収容端末数、再要求信号数等から最適値を決定することが好ましい。 Since the processing in steps S71 to S79 in FIG. 7 is the same as the processing method shown in steps S61 to S69 in FIG. 6 except for step S77, detailed description thereof is omitted. In step S77, n-1 back-off timer values to be returned for each of the remaining n-1 request signals are determined. At this time, the back-off timer value to be returned for the nth received request signal is a value obtained by adding the pseudo-random number α n−1 having a predetermined range to the representative timer value I. Note that the range of the pseudo random number can be changed as appropriate before or after the system operation is started, and it is preferable to determine the optimum value from the equipment capacity C of the network or network device 100, the number of accommodated terminals, the number of re-requested signals, and the like.

図8及び図9には、図11を用いて前記した従来のバックオフ制御技術の1つであるMM−Backoffに、本発明を適用した場合の通信シーケンスの例を示す。このうち、図8は、一要求信号毎に要求信号数を予測して返却バックオフタイマ値を決定する処理方法を適用した場合の通信シーケンスの例である。また、図9は、単位時間に受信したn個の要求信号に対してまとめてバックオフタイマ値を決定する処理方法を適用した場合の通信シーケンスの例である。   8 and 9 show examples of communication sequences when the present invention is applied to MM-Backoff, which is one of the conventional back-off control techniques described above with reference to FIG. Among these, FIG. 8 is an example of a communication sequence when a processing method for predicting the number of request signals for each request signal and determining a return back-off timer value is applied. FIG. 9 is an example of a communication sequence when a processing method for collectively determining a back-off timer value for n request signals received per unit time is applied.

図8では、本発明のネットワーク装置としての機能を有するモビリティ制御ノード(MME)100Aは、受信した一要求信号(アタッチ/位置登録)毎、つまり通信端末200A毎に、個別に要求信号数の推移を予測する。それにより、個々のバックオフタイマ値(推移予測バックオフタイマ値と表記)を決定し、Reject信号によってその値を要求元の通信端末200Aに返送する。なお、図8には、m台の通信端末200Aに対してバックオフ制御が行われる場合の通信シーケンスを示している。   In FIG. 8, the mobility control node (MME) 100A having the function as the network device of the present invention changes the number of request signals individually for each received request signal (attach / location registration), that is, for each communication terminal 200A. Predict. Thereby, each back-off timer value (denoted as transition predicted back-off timer value) is determined, and the value is returned to the requesting communication terminal 200A by the Reject signal. FIG. 8 shows a communication sequence when back-off control is performed on m communication terminals 200A.

図9では、本発明のネットワーク装置としての機能を有するモビリティ制御ノード(MME)100Aは、通信端末200Aから所定の単位時間送信されるn個の要求信号(アタッチ/位置登録)に対して、1回だけ要求信号数の推移を予測する。それにより、n個のバックオフタイマ値(推移予測バックオフタイマ値と表記)をまとめて決定し、Reject信号によってそれらの値をそれぞれの通信端末200Aに通知する。このとき、最初に受信した要求信号に対して要求信号数の推移予測に基づいて代表タイマ値Iを決定し、n番目に受信した要求信号については、代表タイマ値Iにの固定値Aをn−1回または擬似乱数αn−1を加算することによって算出する。なお、図9には、n台の通信端末200Aに対してまとめてバックオフ制御が行われる場合の通信シーケンスを示している。 In FIG. 9, a mobility control node (MME) 100A having a function as a network device according to the present invention has 1 1 for n request signals (attach / location registration) transmitted from a communication terminal 200A for a predetermined unit time. Predict the transition of the number of requested signals only once. Thereby, n back-off timer values (denoted as transition predicted back-off timer values) are determined collectively, and these values are notified to each communication terminal 200A by a Reject signal. At this time, the representative timer value I is determined based on the transition prediction of the number of request signals for the first received request signal, and the fixed value A for the representative timer value I is set to n for the nth received request signal. -1 times or by adding a pseudo-random number α n-1 . FIG. 9 shows a communication sequence in the case where backoff control is collectively performed for n communication terminals 200A.

ここでは、MM−Backoffに、本発明を適用した場合の通信シーケンスの例を示したが、本発明は、図11を用いて前記した従来のバックオフ制御技術であるSM−BackoffやRRC−Backoffにも同様に適用することができる。   Here, an example of a communication sequence when the present invention is applied to MM-Backoff is shown, but the present invention is based on SM-Backoff and RRC-Backoff which are the conventional back-off control technologies described above with reference to FIG. It can be similarly applied to.

以上にて本発明を実施するための形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形が可能なことは言うまでもない。   Although the description of the mode for carrying out the present invention has been described above, the embodiment of the present invention is not limited to this, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Yes.

100 ネットワーク装置(バックオフ制御装置)
100A モビリティ制御ノード(MME)
101 送受信部
102 送受バッファ
103 データ処理部
104 信号制御部
105 バックオフタイマ制御部
106 新規要求信号数予測部
107 再要求信号数予測部
108 返却タイマ値別端末数記憶部
200 端末側通信相手(端末)
200A 通信端末(端末)
300 基地局
100 Network device (back-off control device)
100A Mobility control node (MME)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Transmission / reception part 102 Transmission / reception buffer 103 Data processing part 104 Signal control part 105 Back-off timer control part 106 New request signal number prediction part 107 Rerequest signal number prediction part 108 Terminal number memory | storage part according to return timer value 200 Terminal side communication partner (terminal) )
200A communication terminal (terminal)
300 base station

Claims (8)

ネットワークの輻輳を検知している状態で端末側から通信要求を受信した場合に、当該通信要求の受付を拒否するとともに、通信要求の再送信を抑止すべき時間幅であるバックオフタイマ値を返却する、ネットワーク装置のバックオフ制御方法であって、
所定の予測モデルに基づいて、端末側からの新規の通信要求の数である新規要求信号数の時間推移を予測するステップと、
直近のバックオフ制御履歴に基づいて、前記バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の時間推移を予測するステップと、
前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろう時刻を予測して、前記返却するバックオフタイマ値を決定し、その値を返却するステップと、
を含むことを特徴とするバックオフ制御方法。
When a communication request is received from the terminal while network congestion is being detected, acceptance of the communication request is rejected and a back-off timer value that is a time width for suppressing retransmission of the communication request is returned. A network device back-off control method comprising:
Predicting a time transition of the number of new request signals, which is the number of new communication requests from the terminal side, based on a predetermined prediction model;
Based on the latest back-off control history, predicting a time transition of the number of re-request signals, which is the number of communication requests re-transmitted from the terminal to which the back-off timer value is returned;
Predicting the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals will be less than the number of request signals that can be processed in the network, determine the backoff timer value to be returned, Step to return,
A back-off control method.
請求項1に記載のバックオフ制御方法において、
前記バックオフ制御履歴は、返却バックオフタイマ値別の端末数であり、
前記ネットワーク装置は、前記端末のそれぞれに前記バックオフタイマ値を返却したときに、前記返却バックオフタイマ値別の端末数を更新する、
ことを特徴とするバックオフ制御方法。
The back-off control method according to claim 1,
The back-off control history is the number of terminals by return back-off timer value,
When the network device returns the back-off timer value to each of the terminals, the number of terminals for each return back-off timer value is updated.
A back-off control method.
請求項1または請求項2に記載のバックオフ制御方法において、
前記ネットワーク装置は、
前記各ステップを、端末側から通信要求を受信する都度、個別に実行し、
前記返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定する、
ことを特徴とするバックオフ制御方法。
In the back-off control method according to claim 1 or 2,
The network device is:
Each of the above steps is executed individually each time a communication request is received from the terminal side,
The returned back-off timer value is determined to be equal to the elapsed time until the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is predicted to be lower than the number of request signals that can be processed in the network. To
A back-off control method.
請求項1または請求項2に記載のバックオフ制御方法において、
前記ネットワーク装置は、
前記各ステップを、所定の単位時間の間に端末側から受信したn個の通信要求のうちの最初の通信要求について実行し、
前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定し、
残りのn−1個の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、決定した前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値に、所定の固定値を1回乃至n−1回加算した値、または、所定の値域を有するn−1個の擬似乱数を加算した値、に順次決定する、
ことを特徴とするバックオフ制御方法。
In the back-off control method according to claim 1 or 2,
The network device is:
Performing each of the steps for the first communication request among n communication requests received from the terminal side during a predetermined unit time;
The time at which the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is expected to be less than the number of request signals that can be processed by the network, as a back-off timer value to be returned for the first communication request Determined to be equal to the elapsed time until
The back-off timer value to be returned for the remaining n-1 communication requests is set to a predetermined fixed value once to n-1 times as the back-off timer value to be returned for the determined first communication request. Sequentially determined as an added value or a value obtained by adding n-1 pseudorandom numbers having a predetermined range.
A back-off control method.
ネットワークの輻輳を検知している状態で端末側から通信要求を受信した場合に、当該通信要求の受付を拒否するとともに、通信要求の再送信を抑止すべき時間幅であるバックオフタイマ値を返却する、バックオフ制御装置であって、
所定の予測モデルに基づいて、端末側からの新規の通信要求の数である新規要求信号数の時間推移を予測する新規要求信号数予測部と、
直近のバックオフ制御履歴に基づいて、前記バックオフタイマ値が返却された端末から再送信される通信要求の数である再要求信号数の時間推移を予測する再要求信号数予測部と、
前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろう時刻を予測して、前記返却するバックオフタイマ値を決定し、その値を返却するバックオフタイマ制御部と、
を備えることを特徴とするバックオフ制御装置。
When a communication request is received from the terminal while network congestion is being detected, acceptance of the communication request is rejected and a back-off timer value that is a time width for suppressing retransmission of the communication request is returned. A back-off control device,
Based on a predetermined prediction model, a new request signal number prediction unit that predicts a time transition of the number of new request signals, which is the number of new communication requests from the terminal side,
Based on the latest back-off control history, a re-request signal number prediction unit that predicts a time transition of a re-request signal number that is the number of communication requests retransmitted from the terminal to which the back-off timer value is returned;
Predicting the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals will be less than the number of request signals that can be processed in the network, determine the backoff timer value to be returned, A back-off timer control unit to be returned;
A back-off control device comprising:
請求項5に記載のバックオフ制御装置において、
前記バックオフ制御履歴は、返却バックオフタイマ値別の端末数であり、
前記返却バックオフタイマ値別の端末数を記憶する返却タイマ値別端末数記憶部を備え、
前記バックオフタイマ制御部は、前記端末のそれぞれに前記バックオフタイマ値を返却したときに、前記返却バックオフタイマ値別の端末数を更新する、
ことを特徴とするバックオフ制御装置。
The back-off control device according to claim 5,
The back-off control history is the number of terminals by return back-off timer value,
A return timer value-specific terminal number storage unit for storing the number of terminals by return back-off timer value;
The back-off timer control unit updates the number of terminals for each return back-off timer value when the back-off timer value is returned to each of the terminals.
A back-off control device.
請求項5または請求項6に記載のバックオフ制御装置において、
前記バックオフタイマ制御部は、
端末側から通信要求を受信する都度、前記返却するバックオフタイマ値を個別に決定し、
前記返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定する、
ことを特徴とするバックオフ制御装置。
The back-off control device according to claim 5 or 6,
The back-off timer control unit
Each time a communication request is received from the terminal side, the backoff timer value to be returned is individually determined,
The returned back-off timer value is determined to be equal to the elapsed time until the time when the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals is predicted to be lower than the number of request signals that can be processed in the network. To
A back-off control device.
請求項5または請求項6に記載のバックオフ制御装置において、
前記バックオフタイマ制御部は、
所定の単位時間の間に端末側から受信したn個の通信要求のうちの最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、前記新規要求信号数と前記再要求信号数との合計値が当該ネットワークで処理可能な要求信号数を下回るであろうと予測される時刻までの経過時間に等しく決定し、
残りのn−1個の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値を、決定した前記最初の通信要求に対して返却するバックオフタイマ値に、所定の固定値を1回乃至n−1回加算した値、または、所定の値域を有するn−1個の擬似乱数を加算した値、に順次決定する、
ことを特徴とするバックオフ制御装置。
The back-off control device according to claim 5 or 6,
The back-off timer control unit
The back-off timer value returned for the first communication request among the n communication requests received from the terminal side during a predetermined unit time is the total value of the number of new request signals and the number of re-request signals Is determined to be equal to the time elapsed until the time at which it is expected to be below the number of required signals that can be processed by the network,
The back-off timer value to be returned for the remaining n-1 communication requests is set to a predetermined fixed value once to n-1 times as the back-off timer value to be returned for the determined first communication request. Sequentially determined as an added value or a value obtained by adding n-1 pseudorandom numbers having a predetermined range.
A back-off control device.
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