JP4212512B2

JP4212512B2 - Ｉｐ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムと方法およびプログラム

Info

Publication number: JP4212512B2
Application number: JP2004141329A
Authority: JP
Inventors: 大輔佐藤; 修一住田; 達哉森
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2005323284A

Description

本発明は、ＩＰ電話等、ＩＰ網におけるセッションを設定するアプリケーションの輻輳抑制技術に係わり、特に、輻輳の発生を予防するのに好適な輻輳抑制技術に関するものである。

従来の電話網では、例えば、非特許文献１に記載のように、多段スター網の構成を採用している。端末（電話）は、端局に収容され、端局は、一階層上の集中局に収容され、集中局は更に上の中心局に収容され、最終的には中心局が総括局に収容される構造になっている。

新規のユーザ、あるいは転居による収容替えが生じた場合には、ユーザの新たな端末使用場所を収容する端局に収容されることになる。そのため、ユーザの使用場所とその端末が収容される端局は、比較的近い地域になる。これは加入者線を短くすることによって経済化を図る目的による。

このような電話網の場合、災害輻輳など特定地域への呼の集中が発生すると、特定地域のユーザを収容するネットワーク機器に処理負荷が集中し、通信不可能になるという問題がある。このとき、特定地域以外の通信機器には処理能力に余裕があるが、それらの通信機器を使用することができないという問題がある。

近年、ＩＰ（Internet Protocol）網を用いて電話サービスを提供するＩＰ電話サービスが普及している。このＩＰ電話等、ＩＰ網を用いた少なくとも電話を含むセッションを設定するアプリケーションでは、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバと呼ばれるセッションを設定するためのサーバ（セッション設定サーバ）によってセッションが確立する。

このセッション設定サーバは、セッションを確立すること、および解除することのみを行い、セッション確立後は、処理は行わず、その後の通信は、通常のＩＰ網と同様にルータなどを介して行われる。

ＩＰ網では、通信設備が破壊されたとしても、正常に動作する通信設備を用いて、通信を行うように設計されている。また、昨今のアプリケーションは、広帯域を用いるものが多く、電話のような狭帯域サービスによって処理能力を越えることは考えにくい。

一方、セッション設定サーバは、セッション設定のみのために設置されるものであるため、セッション設定サーバで輻輳が起こる可能性が高いという問題がある。

端末から呼接続要求を受け取ったＳＩＰサーバは、最終的には着信側のＳＩＰサーバ、あるいはロケーションサーバに問い合わせを行い、着信端末のＩＰアドレスを取得する。このため、ある地域内のユーザ情報、すなわちＳＩＰＵＲＩ（Uniform Resource Identifiers）とＩＰアドレスとの対応付け情報を、あるロケーションサーバが保存しているとすると、災害時などは、そのロケーションサーバに問い合わせが集中して、輻輳を生じさせてしまうという問題がある。

ＩＰ電話サービスにおける輻輳を抑制するための従来技術には、例えば、特許文献１や特許文献２等に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、ある端末に対して呼が集中し、これらの呼を中継する中継装置としてのソフトスイッチ又はＣＴＩ−ＧＷにおいて輻輳が発生した場合、又は、呼数が所定の値に近づいており、これがそのまま増加すると輻輳が発生すると予想される場合に、この輻輳を解消、又は防止すべく定められた単位時間あたりの呼の接続数である呼数密度を決定し、この呼数密度に基いて、端末に対する呼の接続数を制御することで、輻輳を解消、又は防止するものである。

特許文献２に記載の技術は、電話端末を収容する主装置がＬＡＮ経由でディジタル専用線またはＩＰ−ＶＰＮ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ−ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）の通信回線を介して対向するＶｏＩＰ電話装置において、対向する電話端末間の待機時（エンド・ツウ・エンドの通信が行われていない状態）に、主装置が、対向する主装置との間の通信路（方路）の輻輳状態を判定し、その輻輳状態を電話端末に通知し、この電話端末で輻輳状態を表示することにより、電話をかけたい通信路（方路）が使用可能な状態にあるか否かを確認できるようにしたものである。

しかし、これらの従来技術では、輻輳の発生を検出した後に、当該輻輳経路への新たな呼を抑制するものであり、予め輻輳が発生しないように予防することはできない。

特開２００４−８８６６６号公報特開２００４−６４７１７号公報特開２００４−６４７１７号公報情報通信技術ハンドブック編集委員会編「情報通信技術ハンドブック」、第１版第２刷、株式会社オーム社、１９８９年９月３０日発行、ｐｐ．１０１−１０５

解決しようとする問題点は、従来の技術では、ＩＰ電話サービス等、ＩＰ網におけるセッションを設定するアプリケーションの輻輳の発生を予防することができない点である。

本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、輻輳の発生しない、安定したＩＰネットワークの構築を可能とすることである。

上記目的を達成するため、本発明では、ユーザ情報（ＳＩＰＵＲＩとＩＰアドレスとの対応付け）を保持する各データベースにおいて、常時、ユーザが主に端末を使用する地域を把握して記憶し、新規ユーザをいずれかのデータベースに登録するたびに、各データベースが記憶しているユーザの主な端末使用地域を収集し、各データベースにおけるユーザの端末使用地域構成が均一になるように、新規ユーザを登録するデータベースを特定する。

本発明によれば、各データベースに登録されているユーザ端末の主な使用地域は、各データベース均一に近くなる。これにより、災害輻輳などの特定地域への輻輳が起きた際にも、処理負荷が各データベース間に分散されるため、輻輳の影響を受けづらいネットワークを構築可能となる。

以下、図を用いて本発明を実施するための最良の形態例を説明する。

図１は、本発明に係わるＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムの構成例を示すブロック図であり、図２は、本発明に係わるＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法の処理手順例を示すフローチャートである。

図１において、１は本発明に係わるユーザ情報の登録を行う新規ユーザ登録装置、２ａ〜２ｎはユーザ情報（ＳＩＰＵＲＩとＩＰアドレスとの対応付け情報等）を保持してＳＩＰＵＲＩとＩＰアドレスとの変換を行うデータベースであり、これらの新規ユーザ登録装置１およびデータベース２ａ〜２ｎは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置からなるコンピュータ構成からなり、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、各処理部の機能を実行する。

例えば、新規ユーザ登録装置１は、データ収集部１ａ、理想割当データ保持部１ｂ、新規ユーザデータ入力部１ｃ、収容データベース判定部１ｄを有し、データベース２ａ〜２ｎはそれぞれ、ＳＩＰＵＲＩとＩＰアドレスとのアドレス変換テーブル２２を保持してＳＩＰＵＲＩとＩＰアドレスとの変換を行うアドレス変換部２１と共に、常時、各端末が主に使用される場所（地域）の把握を行い更新テーブル２４に記録する端末使用地域収集部２３を有する。

このような構成により、本例のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムでは、各データベース２ａ〜２ｎにおいて、ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行い、また、新規ユーザ登録装置１において、各データベース２ａ〜２ｎのいずれか１つに新たな変換情報を登録すると共に、各データベース２ａ〜２ｎのそれぞれは、各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、変換情報を登録し、新規ユーザ登録装置１は、各データベース２ａ〜２ｎのいずれか１つに新たな変換情報を登録する際、新規ユーザの端末使用地域の各データベースにおける割合を求め、求めた割合が予め定められた割合よりも最も小さいデータベースを選択する。

本例では、各データベース２ａ〜２ｎはそれぞれ個別に各ロケーションサーバに収容されており、日本全国のユーザに関するユーザ情報（ＵＲＩ）が、予め定められた地域別（Ａ，Ｂ，・・・）に更新テーブル２４において登録されている。例えば、データベース２ｎにおいては、ユーザ（ｘ１）およびユーザ（ｘ２）の通信端末は共に主に東京都２３区（地域Ａ）において使用されるとの情報が登録され、また、データベース２ａにおいては、あるユーザ（ｘｎ）の通信端末も主に東京都２３区（地域Ａ）において使用される、あるいは東京都武蔵野市（地域Ｂ）において主に使用されるとの情報が登録される。このように各データベース２ａ〜２ｎにおいて同じユーザに関しての情報が登録されることはない。

また、このような端末使用地域収集部２３による各データベース２ａ〜２ｎにおけるユーザに関する情報の収集は、例えば、ＥＮＵＭＤＮＳ（Telephone Number Mapping Domain Name System）サーバやロケーションサーバに登録されている情報を基に、主にどの場所でユーザの通信端末が使用されているかを計測することで行う。

次の新規ユーザ登録装置１の処理動作例を図２に従って説明する。まず、新規ユーザ登録装置１では、理想割合データ保持部１ｂにより、予め分割された日本全国の各地域内の世帯数、事業者数などを把握し、これらに基づき、全地域に対する各地域の占める割合（これを理想割合と呼ぶ）を求め、理想割合テーブル１０に記録する（ステップＳ２０１）。尚、地域内の世帯数、事業者数などは、各自治体が発行している統計情報などから得る。これにより、例えば東京都の２３区に日本全体の何％の人が住んでいるかが分かり、この地域で使用されるＩＰ電話等の通信端末の理想的な割合を把握することができる。

その後、新規ユーザ登録装置１は、新規ユーザからの登録要求を受信すると、新規ユーザデータ入力部１ｃにおいて、そのユーザからの申告に基づき、当該ユーザが主にどの地域で通信端末を使用するかを記憶する（ステップＳ２０２）。

そして、新規ユーザ登録装置１は、データ収集部１ａにより、各データベース２ａ〜２ｎから、各地域ごとのユーザの数を取得し（ステップＳ２０３）、収容データベース判定部１ｄにより、各データベース２ａ〜２ｎごとに各地域ごとのユーザの割合を算出する（ステップＳ２０４）。ここで、ユーザがどの地域に属するかは、あるユーザが通信端末を主に利用している地域とする。

また、新規ユーザ登録装置１の収容データベース判定部１ｄでは、各地域の理想割合と実際の割合との差の二乗を各地域ごとに算出し、その値を全地域に対して和（Ｓ０）を求め（ステップＳ２０５）、さらに、新規ユーザの情報を加えた後、再度、各地域の理想割合と実際の割合との差の二乗を各地域ごとに算出し、その値を全地域に対して和（Ｓ１）を求める（ステップＳ２０６）。そして、新規ユーザを、「Ｓ０−Ｓ１」が最大となるデータベースに割り当てる（ステップＳ２０７）。

以上、図１，２を用いて説明したように、本例のＩＰ網ユーザ登録システムと方法では、ＩＰ電話などのＩＰ網のセッションを設定するアプリケーションのユーザ登録において、新規ユーザ登録装置１でまず全地域に対する各地域の占める人口等の割合（理想割合）を求め、新規ユーザ登録の要求があるたびに、当該ユーザからの申告等に基づき当該ユーザが主に端末を使用する地域を記憶し、各データベースから各地域ごとのユーザ数と割合を求め、求めた割合と理想割合とが一番離れているデータベースに登録を行う。

このように新規ユーザを、理想的な割合へ最も改善がみられるデータベースに収容する。これにより、新規ユーザを登録するたびに各データベースの地域の割合が均一化されることになる。登録後に、当該ユーザの端末の主に使用する地域が変更になったとしても、次の新たなユーザを登録するときには、登録済みのユーザに対して、その時点での主に通信端末を使用する地域を反映することができる。そのため、ユーザ登録の度にデータベース内のユーザが主に使用する地域が均一化されることになる。この結果、ある地域で災害は発生しても全てのデータベースの負荷が少量ずつ増えるだけで、特定のデータベースに負荷が集中することはない。

尚、本発明は、図１，２を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、上記説明した内容に加え、地域を考慮するだけでなく、企業ユーザ、個人ユーザをも考慮して、新規ユーザを登録することも考えられる。

また、本例では、各データベース２ａ〜２ｎを、それぞれ個別に各ロケーションサーバに収容された構成としているが、各データベース２ａ〜２ｎを、それぞれ個別に各ＥＮＵＭＤＮＳ（Telephone Number Mapping Domain Name System）サーバに収容する構成とすることでも良い。

また、本例では、理想割合との差の二乗を算出しているが、理想割合との差の絶対値を算出することでも良い。

また、本例では、コンピュータ構成例として、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Flexible Disk）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。

本発明に係わるＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムの構成例を示すブロック図である。本発明に係わるＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法の処理手順例を示すフローチャートである。

符号の説明

１：新規ユーザ登録装置、１ａ：データ収集部、１ｂ：理想割当データ保持部、１ｃ：新規ユーザデータ入力部、１ｄ：収容データベース判定部、２ａ〜２ｎ：データベース、１０：理想割合テーブル、２１：アドレス変換部、２２：変換テーブル、２３：端末使用地域収集部、２４：更新テーブル。

Claims

ＩＰ網における端末間のセッション設定に伴う輻輳を抑制するシステムであって、
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、
該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、
上記複数のデータベースのそれぞれは、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録する手段を有し、
上記新規ユーザ登録装置は、
上記複数のデータベースのいずれか１つを新たな変換情報を登録するデータベースとして選択する際、新規ユーザの端末使用地域の各データベースにおける割合を求め、求めた割合が上記予め定められた割合よりも最も小さいデータベースを選択する手段を有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システム。
ＩＰ網における端末間のセッション設定に伴う輻輳を抑制するシステムであって、
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、
該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、
上記複数のデータベースのそれぞれは、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録する手段と、
上記変換情報を登録した各ユーザの主な端末使用地域を登録するための地域収集手段とを有し、
上記新規ユーザ登録装置は、
新規ユーザの端末使用地域を入手して記憶する入力手段と、
上記複数のデータベースのそれぞれから、各データベースで登録した各ユーザの主な端末使用地域を収集し、各データベースごとに、各地域別のユーザ数を求めるデータ収集手段と、
該データ収集手段で求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数から、各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求め該割合と予め各地域別に登録された理想割合との差の絶対値を各地域別に算出し、算出した各絶対値の和Ｓ０を求めると共に、
上記入力手段で端末使用地域を記憶したユーザ数を上記データ収集手段で求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数に加え、各データベースごとに、各地域別のユーザ数の割合を求め該割合と上記理想割合との差の絶対値の算出と各絶対値の和Ｓ１の算出を行い、
該和Ｓ１と上記和Ｓ０との差が最大となるデータベースを、上記新たな変換情報の登録先として特定する収容データベース判定手段とを有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システム。
ＩＰ網における端末間のセッション設定に伴う輻輳を抑制するシステムであって、
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、
該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、
上記複数のデータベースのそれぞれは、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録する手段と、
上記変換情報を登録した各ユーザの主な端末使用地域を登録するための地域収集手段とを有し、
上記新規ユーザ登録装置は、
新規ユーザの端末使用地域を入手して記憶する入力手段と、
上記複数のデータベースのそれぞれから、各データベースで登録した各ユーザの主な端末使用地域を収集し、各データベースごとに、各地域別のユーザ数を求めるデータ収集手段と、
該データ収集手段で求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数から、各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求め該割合と予め各地域別に登録された理想割合との差の二乗を各地域別に算出し、算出した各値の和Ｓ０を求めると共に、
上記入力手段で端末使用地域を記憶したユーザ数を上記データ収集手段で求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数に加え、各データベースごとに、各地域別のユーザ数の割合を求め該割合と上記理想割合との差の二乗の算出と各値の和Ｓ１の算出を行い、
該和Ｓ１と上記和Ｓ０との差が最大となるデータベースを、上記新たな変換情報の登録先として特定する収容データベース判定手段とを有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システム。
請求項２もしくは請求項３のいずれかに記載のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムであって、
上記新規ユーザ登録装置は、
全地域の総人口数に対する各地域における人口数の割合を上記理想割合として求めて登録する理想割合データ保持手段を有することを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システム。
請求項２から請求項４のいずれかに記載のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システムであって、
上記新規ユーザ登録装置の入力手段は、ユーザから申告された端末使用地域を記憶することを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制システム。
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、ＩＰ網における端末間のセッション設定を行うシステムの当該セッション設定に伴う輻輳を抑制する方法であって、
上記複数のデータベースのそれぞれの処理として、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録するステップを有し、
上記新規ユーザ登録装置の上記複数のデータベースのいずれか１つを新たな変換情報を登録するデータベースとして選択する際の処理として、
新規ユーザの端末使用地域の各データベースにおける割合を求め、求めた割合が上記予め定められた割合より最も小さいデータベースを選択するステップを有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法。
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、ＩＰ網における端末間のセッション設定を行うシステムの当該セッション設定に伴う輻輳を抑制する方法であって、
上記複数のデータベースのそれぞれの処理として、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録する第１のステップと、
上記変換情報を登録した各ユーザの主な端末使用地域を登録する第２のステップとを有し、
上記新規ユーザ登録装置の処理として、
新規ユーザの端末使用地域を入手して記憶装置に記憶する第３のステップと、
上記複数のデータベースのそれぞれから、各データベースで登録した各ユーザの主な端末使用地域を収集し、各データベースごとに、各地域別のユーザ数を求める第４のステップと、
求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数から、各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求める第５のステップと、
該第５のステップで求めた割合と予め各地域別に登録された理想割合との差の絶対値を各地域別に算出し、算出した各絶対値の和Ｓ０を求める第６のステップと、
上記第３のステップで端末使用地域を記憶したユーザ数を上記第４のステップで求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数に加えて各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求める第７のステップと、
該第７のステップで求めた割合と上記理想割合との差の絶対値を各地域別に算出し、算出した各絶対値の和Ｓ１を求める第８のステップと、
上記和Ｓ０と上記和Ｓ１との差が最大となるデータベースを、上記新たな変換情報の登録先として特定する第９のステップとを有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法。
ユーザの識別情報とＩＰアドレスとの変換情報を登録してアドレス変換を行う複数のデータベースと、該複数のデータベースのいずれか１つを新たな上記変換情報を登録するデータベースとして選択する新規ユーザ登録装置とを具備し、ＩＰ網における端末間のセッション設定を行うシステムの当該セッション設定に伴う輻輳を抑制する方法であって、
上記複数のデータベースのそれぞれの処理として、
各データベース共通に各ユーザの端末使用地域ごとに予め定められた割合に応じて、上記変換情報を登録する第１のステップと、
上記変換情報を登録した各ユーザの主な端末使用地域を登録する第２のステップとを有し、
上記新規ユーザ登録装置の処理として、
新規ユーザの端末使用地域を入手して記憶装置に記憶する第３のステップと、
上記複数のデータベースのそれぞれから、各データベースで登録した各ユーザの主な端末使用地域を収集し、各データベースごとに、各地域別のユーザ数を求める第４のステップと、
求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数から、各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求める第５のステップと、
該第５のステップで求めた割合と予め各地域別に登録された理想割合との差の二乗を各地域別に算出し、算出した各値の和Ｓ０を求める第６のステップと、
上記第３のステップで端末使用地域を記憶したユーザ数を上記第４のステップで求めた各データベースごとの各地域別のユーザ数に加えて各データベースごとに、各地域別のユーザの割合を求める第７のステップと、
該第７のステップで求めた割合と上記理想割合との差の二乗を各地域別に算出し、算出した各値の和Ｓ１を求める第８のステップと、
上記和Ｓ０と上記和Ｓ１との差が最大となるデータベースを、上記新たな変換情報の登録先として特定する第９のステップとを有する
ことを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法。
請求項７もしくは請求項８のいずれかに記載のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法であって、
上記新規ユーザ登録装置の処理として、
上記理想割合を、全地域の総人口数に対する各地域における人口数の割合から求めるステップを有することを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法。
請求項７から請求項９のいずれかに記載のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法であって、
上記新規ユーザ登録装置の上記第３のステップでの処理において、
ユーザから申告された端末使用地域を記憶装置に記憶することを特徴とするＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法。
コンピュータに、請求項６から請求項１０のいずれかに記載のＩＰ網におけるセッション設定時の輻輳抑制方法における各ステップでの処理を実行させるためのプログラム。