JP6158699B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信した信号を処理するまで記憶するキューを備える信号処理装置に関するものである。

次世代ネットワーク(Next Generation Network; NGN)は、セッションイニシエーションプロトコル（ＳＩＰ）によるセッション制御を行う通信網であり、その信号処理装置であるＳＩＰサーバに対しては、災害等の発生に起因して、大量のＳＩＰ信号が送信される場合がある。

ＳＩＰサーバでは、処理能力を超える大量のＳＩＰ信号を受信した場合、キューあふれが発生し、ＳＩＰ信号が破棄される。すると、ＳＩＰ信号の送信元は、非特許文献１の規定に従い信号を再送する。ところが、網内に大量のＳＩＰ信号が流通している状況においては、再送された信号が流通量を更に増加させ、網全体を輻輳させ、網のスループット（単位時間当たりの正常に完了したセッション数）を低下させる。

この問題の解決方法としては、非特許文献２に記載の技術がある。この技術では、各ＳＩＰ信号（ＩＮＶＩＴＥ、１８０、２００、ＡＣＫ等）に対し、再送回数を示すためのヘッダを新たに付与し、ＳＩＰサーバがＳＩＰ信号を受信した際、キューが満杯であれば、キューを先頭から探索する。つまり、受信した信号よりも再送回数が多い信号が存在すれば、当該信号と受信した信号を置換するのである。これにより、網のスループットを向上させることができる。

RFC3261, SIP: Session Initiation Protocol W. Zhu et al., Automatic Originator Regulation of IMS Multiple Traffic by Stateless Signaling Prioritization, Proc. of Global Communications Conference , 2012

しかし、非特許文献２の技術には、以下の２点の問題点がある。
問題点１：新たなヘッダを信号に付与しなければならないので、網と接続される全てのＳＩＰ端末のプログラム修正が必要となる。
問題点２：信号受信の度にキューを先頭から探索する必要があるため、大量の信号が送信された場合、処理遅延を引き起こす。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信号送信側でのプログラム修正を不要とし、かつ、信号処理装置においては、キューを探索することなく、信号再送の当否判定を可能とする技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の信号処理装置は、受信した信号を処理するまで記憶するキューを備える信号処理装置であって、信号が再送されるときも変化せず、他の信号と区別できる信号内の情報に基づいて所定の方法でキーを生成するキー生成部と、前記キー生成部が信号から生成したキーとタイマーとを含むレコードが蓄積される再送管理テーブルと、信号を受信したとき、当該信号から前記キー生成部が生成したキーを含むレコードを前記再送管理テーブルから検索するレコード検索部と、前記レコード検索部が前記レコードを検索できない場合は、前記キーと所定の初期値を設定した前記タイマーを含むレコードを生成して前記再送管理テーブルに登録するレコード登録部と、前記レコード検索部が前記レコードを検索できた場合は、当該レコードのタイマーが満了していないか否かを判定して前記信号が所定の時間内に再送された信号であるか否かを判定する再送判定部と、前記再送判定部が前記信号を所定の時間内に再送された信号ではないと判定した場合は前記タイマーを初期値に設定するレコード初期化部と、前記再送判定部が前記信号を所定の時間内に再送された信号であると判定し、かつ前記キューにおける信号数が予め定められた閾値より多い場合は、当該信号を破棄する信号破棄部と、破棄されなかった前記信号を前記キューに記憶させる信号記憶部と、を備えることを特徴とする。

例えば、破棄可能な信号の種類を示す信号種類テーブルを備え、前記信号破棄部は、前記信号種類テーブルに示されている種類の信号を破棄する。

本発明によれば、信号送信側でのプログラム修正を不要とし、かつ、信号処理装置においては、キューを探索することなく、信号再送の当否判定が可能となる。

本実施の形態に係る信号処理装置であるＳＩＰサーバの構成の一例を示す図である。 信号種類テーブル５の構成の一例を示す図である。 再送管理テーブル６の構成の一例を示す図である。 信号バッファ２の信号をキュー３に記憶させるか破棄するかの制御に関するフローチャートである。 ハッシュ関数を用いて信号からキーを生成する処理の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る信号処理装置であるＳＩＰサーバの構成の一例を示す図である。

信号処理装置は、ＳＩＰプロトコルの信号（以下、信号という）を処理する装置であり、信号を送信するＳＩＰ端末１００や他のＳＩＰサーバ２００などと通信回線を介して接続される。

信号処理装置は、信号を受信する通信部１、受信された信号が一時的に保存される信号バッファ２、信号を処理するまで記憶するキュー３、信号を古いものから順に処理する信号処理部４、破棄可能な信号の種類を示す信号種類テーブル５、信号から生成されるキーと当該信号の扱いを定めるフラグと当該フラグが変更されるまでの時間の長さを示す残時間とを含むレコードが蓄積される再送管理テーブル６、残時間とフラグを更新する残時間フラグ自動更新部７、キュー３内の信号数と閾値を比較判定するキュー内信号数判定部８、信号が破棄可能な種類のものかを判定する信号種類判定部９、フラグを判定するフラグ判定部１０、再送管理テーブル６にレコードを生成するレコード生成部１１、信号をキュー３に記憶させる信号記憶処理部１２、残時間とフラグを初期化する残時間フラグ初期化部１３、信号を破棄する信号破棄部１４を備える。

通信部１は、ＳＩＰ端末１００や他のＳＩＰサーバ２００などから信号を受信したら、信号バッファ２に記憶させるようになっている。信号処理部４は、キュー３内の信号を古いものから順に処理するようになっている。

図２は、信号種類テーブル５の構成の一例を示す図である。
信号種類テーブル５は、破棄可能な信号の種類を示すものであり、図は、いわゆるＩＮＶＩＴＥ信号、ＢＹＥ信号が所定の条件（詳しくは後述する）の下では破棄可能であることを例示している。なお、信号種類テーブル５は、重要であるなどの理由で破棄不可能な信号の種類を示すものであってもよい。つまり、図の信号種類テーブル５をブラックリストとするならば、ホワイトリストであってもよい。

図３は、再送管理テーブル６の構成の一例を示す図である。
再送管理テーブル６には、信号から所定の方法（詳しくは後述する）で生成されるキー、当該信号が再送されたことを示す再送値（例えば１）または当該信号が再送されていないことを示す非再送値（例えば０）に設定されるフラグ、および当該フラグが再送値に設定されてから非再送値に自動的に変更されるまでの時間の長さを示す残時間を含むレコードが蓄積される。

残時間フラグ自動更新部７は、再送管理テーブル６の全レコード内の残時間を時間経過とともに減少させ、残時間が予め定められた値（０）になったなら、残時間の減少を止め、残時間を含むレコード内のフラグを再送値から非再送値に変更するようになっている。

図４は、信号バッファ２の信号をキュー３に記憶させるか破棄するかの制御に関するフローチャートである。

キュー内信号数判定部８は、信号バッファ２に新たな信号（以下、信号という）が記憶されたなら、キュー３に記憶可能な数の信号が記憶されているか否かを判定する（Ｓ１）。

信号種類判定部９は、ステップＳ１でＮＯ（キュー３に空きがある）と判定されたなら、信号の種類が信号種類テーブル５に示されているか否かを判定する（Ｓ３）。

フラグ判定部１０は、信号の種類が信号種類テーブル５に示されていると判定されたなら（Ｓ３：ＹＥＳ）、信号を信号バッファ２から読み出し、信号からキーを生成し（Ｓ５）、当該キーを含むレコードを再送管理テーブル６から検索する。

図５に示すように、ここでフラグ判定部１０は、例えば信号のセッションとそのメソッドを一意に特定できるヘッダ値およびパラメータ値を引数とするハッシュ関数によってキーを生成する。フラグ判定部１０は、例えば、ＳＩＰ信号のメソッド名、Call-ID、Cseqの値をハッシュ関数の引数としてキーを計算する。ハッシュ関数は、異なる信号から同じキーが生成されないようなものが望ましい。そのためには、To、Toタグ、From、Fromタグ等のヘッダ値やパラメータ値を引数に加えてもよい。

なお、キーの生成はハッシュ関数を用いるものに限らず、信号を一意に示すキーが生成できる方法であればよい。

図４に戻り、レコード生成部１１は、再送管理テーブル６に該当レコードが存在しなかったなら（Ｓ７：なし）、生成されたキー、再送値に初期設定したフラグ、および予め定められた初期値（例えば３２秒を示す値）に設定した残時間を含むレコードを生成し再送管理テーブル６に記憶させる（Ｓ９）。

フラグ判定部１０は、再送管理テーブル６に該当レコードが存在したなら（Ｓ７：あり）、レコード内のフラグが再送値に設定されているか否かを判定する（Ｓ１１）。

残時間フラグ初期化部１３は、フラグが非再送値に設定されていると判定されたなら（Ｓ１１：ＮＯ）、当該フラグを再送値に設定し、当該レコード内の残時間を上記初期値に設定する（Ｓ１３）。

キュー内信号数判定部８は、フラグが再送値に設定されていると判定されたなら（Ｓ１１：ＹＥＳ）、キュー３における信号数が予め定められた閾値より多いか否かを判定する（Ｓ１５）。閾値は、例えば、キュー３に記憶可能な信号数に対する割合（例えば、８０％）で設定される。

信号記憶処理部１２は、信号の種類が信号種類テーブル５に示されていないと判定されたなら（Ｓ３：ＮＯ）、または再送管理テーブル６にレコードが生成されたなら（Ｓ９）、またはフラグが再送値に設定され、残時間が初期値に設定されたなら（Ｓ１３）、またはキュー３における信号数が閾値以下と判定されたなら（Ｓ１５：ＮＯ）、信号バッファ２から信号を取り出し、キュー３に記憶させ（Ｓ１７）、信号バッファ２から当該信号を削除し、制御を終える。

信号破棄部１４は、ステップＳ１でＹＥＳ（キュー３に空きがない）と判定されたなら、またはキュー３における信号数が閾値より多いと判定されたなら（Ｓ１５：ＹＥＳ）、信号バッファ２から信号を削除し（Ｓ１９：信号破棄）、制御を終える。

なお、信号を破棄した場合は、信号破棄部１４は、信号処理部４に破棄した旨を通知し、信号処理部４は、信号の送信元に対し、エラー応答（例．５０３応答）を送信してもよい。

また、本フローチャートでは、ステップＳ１５を、フラグが再送値に設定されていると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）に実行したが、ステップＳ１５は、例えば、ステップＳ１でＮＯ（キュー３に空きがある）と判定された直後に行ってもよい。その場合、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１１は、場合によってはＳ９も、ステップＳ１５でＹＥＳと判定された場合とＮＯと判定された場合の両方で実行されることとなる。

以上のように、本実施の形態に係る信号処理装置によれば、信号送信側でのプログラム修正を不要とし、かつ、信号処理装置においては、キュー３の探索（ヘッダの解析など）を実行することなく、信号が再送されたものか否かを判定することができる。

なお、本実施の形態は信号処理装置をＳＩＰサーバとしたが、信号処理装置はＳＩＰサーバ以外の信号処理装置（例えば、ウェブサーバ）であってもよい。

また、本実施の形態に係る信号処理装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録でき、また、インターネットなどの通信網を介して伝送させて、広く流通させることができる。

１…通信部
２…信号バッファ
３…キュー
４…信号処理部
５…信号種類テーブル
６…再送管理テーブル
７…残時間フラグ自動更新部
８…キュー内信号数判定部
９…信号種類判定部
１０…フラグ判定部
１１…レコード生成部
１２…信号記憶処理部
１３…残時間フラグ初期化部
１４…信号破棄部
１００…ＳＩＰ端末
２００…ＳＩＰサーバ

Claims (2)

1. 受信した信号を処理するまで記憶するキューを備える信号処理装置であって、
   信号が再送されるときも変化せず、他の信号と区別できる信号内の情報に基づいて所定の方法でキーを生成するキー生成部と、
   前記キー生成部が信号から生成したキーとタイマーとを含むレコードが蓄積される再送管理テーブルと、
   信号を受信したとき、当該信号から前記キー生成部が生成したキーを含むレコードを前記再送管理テーブルから検索するレコード検索部と、
   前記レコード検索部が前記レコードを検索できない場合は、前記キーと所定の初期値を設定した前記タイマーを含むレコードを生成して前記再送管理テーブルに登録するレコード登録部と、
   前記レコード検索部が前記レコードを検索できた場合は、当該レコードのタイマーが満了していないか否かを判定して前記信号が所定の時間内に再送された信号であるか否かを判定する再送判定部と、
   前記再送判定部が前記信号を所定の時間内に再送された信号ではないと判定した場合は前記タイマーを初期値に設定するレコード初期化部と、
   前記再送判定部が前記信号を所定の時間内に再送された信号であると判定し、かつ前記キューにおける信号数が予め定められた閾値より多い場合は、当該信号を破棄する信号破棄部と、
   破棄されなかった前記信号を前記キューに記憶させる信号記憶部と、
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 破棄可能な信号の種類を示す信号種類テーブルを備え、
   前記信号破棄部は、前記信号種類テーブルに示されている種類の信号を破棄することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。

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