JP4334563B2

JP4334563B2 - 制御信号処理装置及びゲートウェイ装置

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Publication number: JP4334563B2
Application number: JP2006321555A
Authority: JP
Inventors: 紀子水口; 晃齋藤
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP2008136058A

Description

本発明は、制御信号処理装置及びゲートウェイ装置に関する。

移動通信網における呼処理装置の負荷分散方式では、その装置群の前段にロードバランサを設置し、後段に設置された呼ごとに各装置に対して振り分けることで負荷分散を図っている。その際にも、制御信号による通信パス確立・解放処理と実データ中継処理からなる一つの呼処理自体は一つの呼処理装置（ハードウェア）で完結する方式が一般的である
この方式では、制御用通信と実データ中継量のバランスの変化に対応し難く、ロードバランサ以降の装置を一台のゲートウェイ装置と見たときに分割損が発生し易い。これを解決するために、制御用信号を処理し通信パス確立などを行う装置と、実データの中継を行う装置（複数台を想定）とをハードウェアとして分離する。また、制御用信号処理装置が各バランシングを行うタイミングを通信パス確立後にすることにより、分割損を抑えた呼処理を実現している（例えば、特許文献1参照。）。
特開平６−３２６７３４号公報

しかしながら、上述した方式の場合、実データ処理装置の負荷状態により処理を割り当てることが可能だが、一装置内の実データ処理装置全体として処理能力を上回る通信が発生した場合にも、制御用信号処理装置側では呼を許容してしまい、実データ処理装置側のボトルネックが要因となり結果としてデータ処理が出来ないという問題が発生する。

即ち、移動通信網における呼処理は、通信の開始・終了などを管理する制御信号処理と、ユーザのデータを流す実データ処理からなる。この呼処理を行う複数サーバ型ゲートウェイ装置では、制御信号処理と、実データ処理を行う装置を別々のサーバで実装することで、制御信号による通信パス確立の後にロードバランシングが可能であり、一つの呼の制御信号と実データの処理バランスが変動した場合にも柔軟に対応ができる。このような複数サーバ型ゲートウェイ装置において、実データ処理サーバの稼動状態により処理を分散させることができるが、実データ処理サーバ全体として処理能力を上回る通信が発生した場合には、割り当てられた実データ処理サーバで処理オーバーフローが発生する。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、装置全体の高負荷状態のためにサービス不可となることを回避する制御信号処理装置及びゲートウェイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、移動機端末と、ネットワークを介してコンテンツを提供するコンテンツサーバとの間に位置し、移動機端末との間に呼処理通信パスを確立し、実データを通信する機能を有するゲートウェイ装置に配置された、制御信号処理装置であって、（ａ）制御信号の送受信を行い、移動機端末との間に通信パスを形成する制御信号処理手段と、（ｂ）自装置によって負荷分散された呼について、通信パスを介して移動機端末とサーバとの間の実データを中継する、複数の実データ処理装置の状態を状態レベルとして保持する実データ処理装置状態管理手段と、（ｃ）自装置内のリソース使用状況及び実データ処理装置の状態を監視し、当該状態に従って自装置の状態を決定する状態管理手段と、（ｄ）実データ処理装置状態管理手段にアクセスし、実データ処理装置の状態を判断し、通信パスを介して移動機からの実データ中継処理を行う最適な実データ処理装置を選択する実データ処理装置選択手段と、（ｅ）実データ処理装置と通信を行う通信手段とを備える制御信号処理装置であることを要旨とする。

第１の特徴に係る制御信号処理装置によると、装置全体の高負荷状態のためにサービス不可となることを回避することができる。

又、第１の特徴に係る制御信号処理装置において、状態管理手段は、自装置の状態として、規制状態のレベルを管理してもよい。

又、第１の特徴に係る制御信号処理装置において、状態管理手段は、すべての実データ処理装置がある状態レベルに移行する、あるいは、実データ処理装置が一つでも復旧する場合には、自装置の状態に反映させてもよい。

又、第１の特徴に係る制御信号処理装置において、状態管理手段は、実データ処理装置の状態として、選択禁止状態及び規制状態のレベルを監視してもよい。

又、第１の特徴に係る制御信号処理装置において、実データ処理装置選択手段は、実データ処理サーバがある一定の状態である場合、当該実データ処理サーバをｎ回に１回選択し、すべての実データ処理サーバが高負荷など選択不可の場合、通信パス確立失敗として通信パスを解放してもよい。

本発明の第２の特徴は、移動機端末と、ネットワークを介してコンテンツを提供するコンテンツサーバとの間に位置し、移動機端末との間に呼処理通信パスを確立し、実データを通信する機能を有するゲートウェイ装置であって、（ａ）制御信号の送受信を行い、移動機端末との間に通信パスを形成する制御信号処理手段と、自装置によって負荷分散された呼について、通信パスを介して移動機端末とサーバとの間の実データを中継する、複数の実データ処理装置の状態を状態レベルとして保持する実データ処理装置状態管理手段と、自装置内のリソース使用状況及び実データ処理装置の状態を監視し、当該状態に従って自装置の状態を決定する状態管理手段と、実データ処理装置状態管理手段にアクセスし、実データ処理装置の状態を判断し、通信パスを介して移動機からの実データ中継処理を行う最適な実データ処理装置を選択する実データ処理装置選択手段と、実データ処理装置と通信を行う通信手段とを備える制御信号処理装置と、（ｂ）通信パスを介して移動機端末とコンテンツサーバとの間の実データを中継する実データ処理手段と、制御信号処理装置と通信を行う通信手段と、自装置内のリソースを監視し、当該使用状態に従って自装置の負荷状態を決定する状態管理手段とを備える、複数の実データ処理装置とを備えるゲートウェイ装置であることを要旨とする。

第２の特徴に係るゲートウェイ装置によると、装置全体の高負荷状態のためにサービス不可となることを回避することができる。

本発明によると、装置全体の高負荷状態のためにサービス不可となることを回避する制御信号処理装置及びゲートウェイ装置を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

（ゲートウェイ装置の構成）
図1は、本実施形態にかかるゲートウェイ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

ゲートウェイ装置100は、図1に示すように、対向ノードと制御信号の送受信を行い、移動機とサーバとの間に通信パスの確立を行うハードウェア装置（以降、これを「制御信号処理サーバ」と呼ぶ）110と、複数の、実データを処理するハードウェア装置（以降、これを実データ処理サーバと呼ぶ）130,150,170とを備える。ゲートウェイ装置100に搭載される実データ処理サーバは、例えば8台が搭載されていれば、00〜07等の通し番号が振られている（以降、これを「実データ処理サーバ番号」と呼ぶ）。制御信号処理サーバ及び実データ処理サーバは、それ単体として、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えている。尚、以下において、実データ処理サーバ構成として、実データ処理サーバ130について説明するが、実データ処理サーバ150、170も同様の構成であることは勿論である。

（制御信号処理サーバの構成）
制御信号処理サーバ110は、図1に示すように、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えており、制御信号処理サーバ110全体を制御するCPU(Central Processing Unit)110a、起動時に実行されるプログラムが記憶されるROM(Read Only Memory)110ｂ、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)110ｃ、各種ソフトウェアを記憶するハードディスク装置110ｄ、及び、ネットワークを介してデータの送受信を制御する通信インタフェース110eを備える。又、本ゲートウェイ装置に代表する複数サーバ群装置に特有な、サーバ間通信インタフェース110fを備える。

制御信号処理サーバ110が備えるハードディスク装置110dには、図2及び図3に示すような実データ処理サーバ管理テーブル118が格納されている。実データ処理サーバ管理テーブル118は、ゲートウェイ装置100が備える全実データ処理サーバの状態を保持している。ここで、実データ処理サーバの状態とは、具体的には、選択禁止状態及び規制状態のレベルなどを示す。

又、制御信号処理サーバ110が備えるハードディスク装置110dには、各種プログラムが記憶されている。各種プログラムの中には、制御信号を送受信し移動機200との通信パスの確立や解放に関する処理を行うプログラムと、実データの中継処理を行う実データ処理サーバを決定するプログラムと、実データ処理サーバとサーバ間通信を行うプログラムと、各実データ処理サーバの状態を保持するプログラムと、自ハードウェアのCPU使用率やメモリ使用率などの負荷、実データ処理サーバの状態を監視し、それらの要因から判断される結果を制御信号処理サーバの状態として管理するプログラムが含まれている。

以上で説明した制御信号処理サーバ110が備えるハードウェア及びソフトウェアによって、図2に示す制御信号処理サーバ110が実現される。

制御信号処理サーバ110は、図2に示すように、制御信号処理部112と、実データ処理サーバ選択部114と、サーバ間通信部116と、実データ処理サーバ管理テーブル118と、状態管理部119とを備える。

制御信号処理部112は、交換機300とのインタフェースを持ち、交換機300を介して制御信号を送受信し、移動機200〜ゲートウェイ装置100間の通信パスを確立する。制御信号処理部112は、移動機200との接続を確立する際に、通信パス確立後の実データの処理を行う実データ処理サーバを選択するために、実データ処理サーバ選択部114に問い合わせを行い、その結果選択した実データ処理サーバのアドレスを移動機200に対して通知する。

実データ処理サーバ選択部114は、制御信号処理部112からの要求により、実データ処理サーバ管理テーブル118を参照し、ゲートウェイ装置100が備えている各実データ処理サーバの状態を取得することによって、負荷が分散するように適切な実データ処理サーバを選択する。その際、実データ処理サーバがある一定の状態である場合、そのサーバは1/n回選択、即ちｎ回に１回選択する。全ての実データ処理サーバが高負荷など選択不可の場合、通信パス確立失敗として通信パスを解放する。

サーバ間通信部116は、ゲートウェイ装置100内の各実データ処理サーバと通信を行うインタフェースを持ち、制御信号処理サーバ110にて確立した呼接続情報及び実データ処理サーバの状態情報のやり取りを行う。実データ処理サーバから状態変更の通知があった場合には、実データ処理サーバ管理テーブル118に書き込みを行う。サーバ間通信は、一つの処理に対し通知信号と応答信号をセットとして扱い、一定時間待っても応答信号が受信されない場合には、規定回数の通知信号再送を行う。

状態管理部119は、自ハードウェアのCPU使用率やメモリ使用率などの負荷を監視し、自サーバの状態として管理を行う。状態管理部119では自サーバ管理テーブル119aを持ち、自サーバ管理テーブル119aは、制御信号処理サーバ110の状態を保持している。ここで、制御信号処理サーバの状態とは、具体的には、規制状態のレベルなどを示す。また、実データ処理サーバ管理テーブル118にて保持している、ゲートウェイ装置100が備えるすべての実データ処理サーバがある状態レベルに移行したり、一つでも復旧したりした場合には、その状態を制御信号処理サーバ110の状態に反映させる。これらの要因によって変化する制御信号処理サーバ110の状態レベルには、図8〜10に示すような規制動作を予め設定しておく。また、後述するロジックに従い、実データ処理サーバ全体の状態によっても、制御信号処理サーバ110の状態レベルを変更する。

（実データ処理サーバの構成）
実データ処理サーバ130は、図1に示すように、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えており、実データ処理サーバ130全体を制御するCPU(Central Processing Unit)103a、起動時に実行されるプログラムが記憶されるROM(Read Only Memory)130b、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)130c、各種ソフトウェアを記憶するハードディスク装置130d、及び、ネットワークを介してデータの送受信を制御する通信インタフェース130eを備える。又、本ゲートウェイ装置に代表する複数サーバ群装置に特有な、サーバ間通信インタフェース130fを備える。

実データ処理サーバ130が備えるハードディスク装置130dには、各種プログラムが記憶されている。各種プログラムの中には、制御信号処理サーバによる移動機200との通信パス接続の後に実データの中継処理を行うプログラムと、制御信号処理サーバと通信を行うプログラムと、自ハードウェアのCPU使用率やメモリ使用率などの負荷を監視し、実データ処理サーバ130の状態として管理を行うプログラムとが含まれている。

以上で説明した実データ処理サーバ130が備えるハードウェア及びソフトウェアによって、図2に示す実データ処理サーバ130が実現される。

制御信号処理サーバ110は、図2に示すように、実データ処理部132と、サーバ間通信部134と、状態管理部136とを備える。

図2に示す実データ処理部132は、移動機200のインタフェースを持ち、移動機200との間に呼処理通信パスを確立し、実データを通信する
サーバ間通信部134は、制御信号処理サーバ110とのインタフェースを持ち、制御信号処理サーバ110にて確立した呼接続情報及び実データ処理サーバの状態情報のやり取りを行う。サーバ間通信は、一つの処理に対し通知信号と応答信号をセットとして扱い、一定時間待っても応答信号が受信されない場合には、規定回数の通知信号再送を行う。
状態管理部136は、自ハードウェアのCPU使用率やメモリ使用率などの負荷を監視し、自サーバの状態として管理を行う。状態管理部136では自サーバ管理テーブル136aを持ち、自サーバ管理テーブル136aは、実データ処理サーバ130の状態を保持している。これらの要因によって変化する実データ処理サーバ130の状態レベルには、図8〜10に示すような規制動作を予め設定しておく。自サーバ状態が変動した場合には、サーバ間通信部134を介して制御信号処理サーバ110に対して通知を行う。

（移動機の構成）
移動機200は、一般的な携帯電話であり、移動機200全体を制御するCPUと、無線通信を制御する通信インタフェースと、ユーザの操作入力を受け付ける操作キーと、データを一時的に記憶する揮発性メモリと、各種プログラム及びデータを記憶する不揮発性メモリと、各種画面を表示するディスプレイとを備えている。揮発性メモリには、通信パス確立処理の際に接続すべき交換機300を指定する情報を格納する領域が設けられており、通信パス接続に際しては当該情報を送信することにより交換機と接続を行う。また、揮発性メモリには、通信パス接続処理時の制御信号処理サーバの制御信号処理部112からの応答に格納されている、通信先実データ処理サーバのアドレスを記憶する領域が設けられており、通信パス確立後の実データ送信に際しては当該アドレス（実データ処理部132のアドレス）に対して直接通信を行う。

（交換機の構成）
交換機300は、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えており、CPU、記憶装置、及び、通信インタフェースを備えている。交換機300の記憶装置には、プログラム及びデータ等のソフトウェアが記憶されている。これらの交換機300が備えるハードウェア及びソフトウェアによって、図2に示す交換機300が実現される。交換機300は移動機200〜ゲートウェイ装置間の接続確立信号を中継し、また、通信パス確立後の実データ通信については転送を行う。

（コンテンツサーバの構成）
コンテンツサーバ400は、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えており、CPU、記憶装置、及び、通信インタフェースを備えている。コンテンツサーバ400の記憶装置には、プログラム及びデータ等のソフトウェアと、移動機200とやりとりを行うコンテンツデータが記憶されている。これらのコンテンツサーバ400が備えるハードウェア及びソフトウェアによって、図2に示すコンテンツサーバ400が実現される。コンテンツサーバ400はゲートウェイ装置100と接続確立後、中継される移動機200からの実データ（リクエストメッセージ）に対してコンテンツデータ（レスポンスメッセージ）を送信する。

（負荷分散型接続サービス処理）
次に、図4に示すシーケンスを参照しながら、ゲートウェイ装置100が行う負荷分散型接続サービス処理について説明する。

まず、交換機300は、移動機200から接続通知を受信する（S101）。次に、ゲートウェイ装置100の制御信号処理部112は、交換機300から接続通知を受信する（S103）。接続通知を受信した制御信号処理部112は、実データ処理サーバ選択部114に対し選択実データ処理サーバ照会要求を送信する（S105）。

次に、実データ処理サーバ選択部114は実データ処理サーバ管理テーブル118を参照し（S107）、通信パス確立後に実データを処理する実データ処理サーバの決定を行う。決定方法については、図6に示すフローチャートにて後述する。

次に、実データ処理サーバ選択部114は、処理を行う実データ処理サーバ番号を制御信号処理部112に通知する（S111）。制御信号処理部112では、通知された実データ処理サーバ番号をアドレスに変換し、接続通知応答として交換機300に送信する（S113）。交換機300は接続通知応答を移動機200に送信する（S115）。移動機200では、接続通知応答に格納されている実データ処理サーバのアドレスを揮発性メモリに格納し（S117）、実際の実データとなる実データを当該アドレス宛（実データ処理部132宛）に送信する（S119）。このとき、交換機300は実データを転送するが、S101やS103のように通信を終端して中継することはせず、土管として振舞う。

次に、実データ処理部132は、受信した実データをいったん終端して中継処理を行い（S121）、実際のリクエストメッセージの宛先であるコンテンツサーバ400に対して送信する（S123）。コンテンツサーバ400はリクエストメッセージに対するレスポンスメッセージを実データ処理部132宛に送信する（S125）。実データ処理部132では、中継処理を行い（S127）、移動機200に対して送信する（S131）。

（実データ処理サーバ・制御信号処理サーバの状態変更処理）
各実データ処理サーバの状態管理部では、幾つかのハードウェア及びソフトウェア状態に関して監視項目を設定しており、それらを統括的に判断して自装置状態を決定する。図7に示すように、輻輳閾値設定テーブルを保持し、ゲートウェイ装置の持つハードウェア特性や処理の特性に従って適切な値を設定しておくものとする。例えば、CPUの観点では、使用率が50%を超えたことを1回検出したら状態をレベル1に移行する。また、反対に、ある状態レベルから負荷状態の低いレベルに移行する場合の解除閾値についても設定しておくものとする。実データ処理サーバ及び制御信号処理サーバでは、自分の状態レベルに従って対向ノードへの規制要求や受信信号の破棄等の動作を行う。

以降では、図5に示すシーケンスを参照しながら、実データ処理サーバの状態変更処理及び実データ処理サーバ全体の状態変更に伴う制御信号処理サーバの状態変更処理について説明する。前述したロジックに従って、実データ処理サーバの状態管理部136が監視項目の負荷状態変更を検出すると（S201）、検出した輻輳に従って自サーバ管理テーブル136aに格納している状態レベルを移行し（S203）、移行した状態レベルを制御信号処理サーバに通知するためにサーバ間通信部134に対して状態変更通知を送信する（S205）。

次に、実データ処理サーバのサーバ間通信部134は制御信号処理サーバのサーバ間通信部116に対して状態変更通知を送信する（S207）。サーバ間通信部116は状態変更通知を受信し、実データ処理サーバ130の状態レベル移行の通知を受け、状態管理部119 に対して状態変更通知を送信する（S209）。

次に、状態管理部119は、実データ処理サーバ管理テーブル118の実データ処理サーバ130の状態レベルを更新する（S211）。実データ処理サーバ管理テーブルの更新が完了すると、今回の実データ処理サーバ状態変更により移行した全実データ処理サーバ全体の状態を判断する（S213）。全実データ処理サーバがある状態レベル以上となっていた場合、制御信号処理サーバは自ハードウェアのCPU使用率やメモリ使用率などの負荷監視結果から導出される状態レベルとは別に、全実データ処理サーバの状態レベルから導出される自サーバの状態レベルを管理し、より高いほうの状態レベルに移行し、自サーバ管理テーブル119aで保持する状態レベルを変更する（S215）。状態レベルが変化した制御信号処理サーバ及び実データ処理サーバは、図8〜10に示すとおり、その状態レベルに従った動作を行う。

実データ処理サーバのうち、一つでも状態レベル1未満（通常状態）に移行した場合には、実データ処理サーバ全体負荷検出時の制御信号処理サーバ負荷状態から解除し、自サーバ管理テーブル119aで保持する状態レベルを、自ハードウェアの負荷監視結果から導出される状態レベルに戻す（S217）。

（実データ処理サーバの選択処理）
以降では、図6に示すフローチャートを参照しながら、負荷分散型接続サービス処理における実データ処理サーバの選択処理について説明する。

まず、前回の呼接続時に実データ処理サーバとして選択した実データ処理サーバ番号を取得する（S301）。次に、選択ループ可能フラグをOFFとする（S303）。この選択ループ可能フラグは、後に述べる、ある条件での1/n選択を解除するために設けられている。

次に、先で取得した前回選択実データ処理サーバ番号を1カウントアップする（S305）。次に、実データ処理サーバ管理テーブル118を参照し、その実データ処理サーバ番号を持つ実データ処理サーバの状態判定を行う（S307）。実データ処理サーバは、その負荷状態によって、レベル1、レベル2…といった状態レベルが管理されており、各実データ処理サーバの状態情報は実データ処理サーバ管理テーブル118に集約されている。実データ処理サーバ状態に従って、その実データ処理サーバが選択不可か、選択可能か、1/n選択規制中かを判断する（S307）。

実データ処理サーバが選択不可状態の場合には、S305からのフローを繰り返す。ゲートウェイ装置100が備える実データ処理サーバをすべてサーチした後は、ループから抜け、選択ループ可能フラグ判定を行う（S319）。選択ループ可能フラグがONの場合は、S303からのフローを繰り返す。（1/n選択規制中の実データ処理サーバがある場合には、S307にて分岐する）。選択ループ可能フラグがOFFの場合は、選択可能実データ処理サーバが無いと判断し、異常終了として実データ処理サーバ選択処理を終了する（S321）。

実データ処理サーバが選択可能状態の場合には、選択した実データ処理サーバ番号を前回選択実データ処理サーバ番号に保存し（S315）、決定した実データ処理サーバ番号を制御信号処理部112に通知して実データ処理サーバ選択処理を正常終了する（S111）。

実データ処理サーバ番号が1/n選択の場合には、1/n選択カウンタをカウントアップ（1/n選択カウンタ=(1/n選択カウンタ+1)%n）する（S309）。次に、算出した1/n選択カウンタの値を判断する（S311）。値が0であれば、n間隔のうち選択する回であることを示しているため、選択した実データ処理サーバ番号を前回選択実データ処理サーバ番号に保存し（S315）、決定した実データ処理サーバ番号を制御信号処理部112に通知して実データ処理サーバ選択処理を正常終了する（S317）。値が0でない場合、n間隔のうち選択する回でないことを示しているため、選択ループ可能フラグをONにする（S313）。この時点では実データ処理サーバが未決定のため、S305からのフローを繰り返す。ゲートウェイ装置100が備える実データ処理サーバをすべてサーチした後は、ループから抜け、選択ループ可能フラグ判定を行う（S319）。

前回のサーチ時に、1/n選択規制中かつ今回が選択回でない実データ処理サーバがあった場合には、選択ループ可能フラグはONとなっているため、S303からのフローを繰り返す。

選択ループ可能フラグと1/n選択カウンタを併用することにより、選択可能実データ処理サーバが無く、1/n選択規制実データ処理サーバが存在する場合には、1/n選択規制実データ処理サーバをラウンドロビンで選択することが可能となる。

（作用及び効果）
上記に説明したように、本実施形態に係る制御信号処理装置及びゲートウェイ装置によると、実データ処理サーバの負荷状態が制御信号処理サーバの状態に影響を与える仕組みを盛り込むことで、呼処理のボトルネックを意識して通信パス確立時点で適切な規制処理を行うことができ、ゲートウェイ装置全体の負荷を軽減可能としている。また、これにより、並列する別のゲートウェイ装置に通信パスを迂回させることで、処理能力以上の通信パス確立を回避し、ゲートウェイ装置全体としての処理を最適化可能となる。

さらに、CPUやメモリ、ディスクなど、呼処理に直接影響のあるリソースの状態によって実データ処理サーバの状態レベルを定め、実データ処理サーバ選択を行う制御信号処理サーバに通知を行うことで、適切な実データ処理サーバ選択を行うことが可能となる。

また、負荷レベルにより選択禁止状態、1/n選択状態、選択可能状態を設定できるようにしたことで、単純な選択禁止/選択可能状態の状態変更よりも柔軟に実データ処理サーバ間で呼処理をバランシングすることができ、通常状態（選択可能状態）の実データ処理サーバに対しても緩やかな負荷をかけることが可能となる。選択禁止/選択可能の2状態のみの場合、選択可能実データ処理サーバが少なくなってきた場合に、それらの実データ処理サーバが即座に負荷レベルの高い状態に移行してしまい、結果的に全実データ処理サーバが選択禁止状態に以降してしまうことが考えられるが、ゲートウェイ装置100 全体に大きな負荷がかかる呼量がある場合には1/n選択規制の実データ処理サーバにも処理を分担させることで、実データ処理サーバ全体が1/n選択規制になる状態を誘導する。その後は1/n選択規制を解除することなく、しかし実データ処理サーバ選択時にはその規制が無いものとして選択を行うことで、状態変更の回数を少なく、かつ、全体的に緩やかに負荷状態を分散することが可能となる。この結果として、選択禁止状態になる確率を減らすことができ、ゲートウェイ装置全体として、安定した呼接続及び実データ処理を実現できる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、複数サーバ型ゲートウェイ装置において、複数の実データ処理サーバに対して、複数の制御信号処理サーバを備え、複数の制御信号処理サーバがそれぞれ実データ処理サーバ選択部114と、実データ処理サーバ管理テーブル118と状態管理部119を独立して実装しても良い。このようにすることで、実データ処理サーバの負荷状態が通常であっても、制御信号処理サーバの負荷状態が高い場合には、通信パス確立時点で規制処理を行うため、1つの制御信号処理サーバでは実データ処理サーバに処理に余裕ができる。複数の制御信号処理サーバとすることで、実データ処理サーバの処理能力を効率的に使用することが可能になる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

又、通信の特性として、実データ通信を行っていない時でも呼を保持し、断続的に大きなデータ量の実データ通信を行うような通信形態では、上記実施形態において説明した実データ処理サーバ選択方法以外に、各実データ処理サーバが処理を割り当てられている呼数でバランシングを行う方法も有効である。例えば、図１１に示すように、現在割り当られている呼数に従って、実データ処理サーバの状態レベルを移行し、新規呼確立時に制御信号処理サーバが実データ処理サーバを選択する際の要因に反映させることもできる。図１１では、呼数が１〜１００である場合は、状態レベルを１に、呼数が１０１〜２００である場合は、状態レベルを２に、呼数が２０１〜２５０である場合は、状態レベルを３に設定することとしている。

本実施形態に係る複数サーバ型ゲートウェイ装置の物理構成図である。本実施形態に係る複数サーバ型ゲートウェイ装置の機能ブロック図である。本実施形態に係る実データ処理サーバの管理テーブルの一例である。本実施形態に係る負荷分散型接続サービスの処理シーケンスである。本実施形態に係る負荷分散型接続の実データ処理サーバの状態変更処理のシーケンスである。本実施形態に係る負荷分散型接続の実データ処理サーバ決定方法のフローチャートである。本実施形態に係る実データ処理サーバと制御信号処理サーバの輻輳閾値テーブルである。本実施形態に係る負荷分散型接続の規制制御（実データ処理サーバ負荷検出時の動作例）である。本実施形態に係る負荷分散型接続の規制制御（制御信号処理サーバ負荷検出時の動作例）である。本実施形態に係る負荷分散型接続の規制制御（処理装置サーバ（全体）負荷検出時の動作例）である。その他の実施形態に係る実データ処理サーバと制御信号処理サーバの輻輳閾値テーブルの一例である。

符号の説明

100…ゲートウェイ装置
110…制御信号処理サーバ
110a…CPU
110b…ROM
110c…RAM
110d…ハードディスク装置
110e…通信インタフェース
110f…サーバ間通信インタフェース
112…制御信号処理部
114…実データ処理サーバ選択部
116…サーバ間通信部
118…実データ処理サーバ管理テーブル
119…状態管理部
119a…自サーバ管理テーブル
130,150,170…実データ処理サーバ
130a…CPU
130b…ROM
130c…RAM
130d…ハードディスク装置
130e…通信インタフェース
130f…サーバ間通信インタフェース
132…実データ処理部
134…サーバ間通信部
136…状態管理部
136a…自サーバ管理テーブル
200…移動機
300…交換機
400…コンテンツサーバ

Claims

移動機端末と、ネットワークを介してコンテンツを提供するコンテンツサーバとの間に位置し、前記移動機端末との間に通信パスを確立し、実データを通信する機能を有するゲートウェイ装置に配置された、制御信号処理装置であって、
制御信号の送受信を行い、前記移動機端末との間に前記通信パスを形成する制御信号処理手段と、
前記制御信号処理装置によって負荷分散された呼について、前記通信パスを介して前記移動機端末と前記コンテンツサーバとの間の実データを中継する複数の実データ処理装置の状態を状態レベルとして保持する実データ処理装置状態管理手段と、
前記制御信号処理装置内のリソース使用状況及び前記実データ処理装置の状態を監視し、当該状態に従って前記制御信号処理装置の状態レベルを決定する状態管理手段と、
前記実データ処理装置状態管理手段にアクセスし、前記実データ処理装置の状態レベルを判断し、前記通信パスを介して前記移動機端末からの実データ中継処理を行う最適な実データ処理装置を選択する実データ処理装置選択手段と、
前記実データ処理装置と通信を行う通信手段と
を備え、
前記状態管理手段は、
すべての前記実データ処理装置が所定の状態レベル以上となっていた場合、前記制御信号処理装置のハードウェアの負荷監視結果から導出される状態レベルとは別に、すべての実データ処理装置の状態レベルから導出される状態レベルを前記制御信号処理装置の状態レベルとして管理し、
すべての前記実データ処理装置の状態レベルと、前記制御信号処理装置自体の状態レベルとのうち、より高いほうの状態レベルに前記実データ処理装置状態管理手段が保持する状態レベルを変更することを特徴とする制御信号処理装置。
前記状態管理手段は、前記制御信号処理装置の状態として、規制状態のレベルを管理することを特徴とする請求項１に記載の制御信号処理装置。
前記状態管理手段は、前記実データ処理装置が一つでも復旧する場合には、前記制御信号処理装置の状態レベルに反映させることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御信号処理装置。
前記状態管理手段は、前記実データ処理装置の状態として、選択禁止状態及び規制状態のレベルを監視することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御信号処理装置。
前記実データ処理装置選択手段は、
前記実データ処理装置の状態に従って、前記実データ処理装置が選択不可か、選択可能か、前記実データ処理装置をｎ回に１回選択する規制中かを判断し、
前記実データ処理装置の状態が前記規制中の場合、前記実データ処理装置をｎ回に１回選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御信号処理装置。
移動機端末と、ネットワークを介してコンテンツを提供するコンテンツサーバとの間に位置し、前記移動機端末との間に通信パスを確立し、実データを通信する機能を有するゲートウェイ装置であって、
前記ゲートウェイ装置は、制御信号処理装置と、複数の実データ処理装置とを含み、
前記制御信号処理装置は、
制御信号の送受信を行い、前記移動機端末との間に前記通信パスを形成する制御信号処理手段と、
前記制御信号処理装置によって負荷分散された呼について、前記通信パスを介して前記移動機端末と前記コンテンツサーバとの間の実データを中継する複数の実データ処理装置の状態を状態レベルとして保持する実データ処理装置状態管理手段と、
前記制御信号処理装置内のリソース使用状況及び前記実データ処理装置の状態を監視し、当該状態に従って前記制御信号処理装置の状態レベルを決定する状態管理手段と、
前記実データ処理装置状態管理手段にアクセスし、前記実データ処理装置の状態レベルを判断し、前記通信パスを介して前記移動機端末からの実データ中継処理を行う最適な実データ処理装置を選択する実データ処理装置選択手段と、
前記実データ処理装置と通信を行う通信手段とを備え、
前記実データ処理装置は、
前記通信パスを介して前記移動機端末と前記コンテンツサーバとの間の実データを中継する実データ処理手段と、
前記制御信号処理装置と通信を行う通信手段と、
自装置内のリソースを監視し、当該使用状態に従って自装置の負荷状態を決定する状態管理手段とを備え、
前記状態管理手段は、
すべての前記実データ処理装置が所定の状態レベル以上となっていた場合、前記制御信号処理装置のハードウェアの負荷監視結果から導出される状態レベルとは別に、すべての実データ処理装置の状態レベルから導出される状態レベルを前記制御信号処理装置の状態レベルとして管理し、
すべての前記実データ処理装置の状態レベルと、前記制御信号処理装置自体の状態レベルとのうち、より高いほうの状態レベルに前記実データ処理装置状態管理手段が保持する状態レベルを変更することを特徴とするゲートウェイ装置。