KR20070023671A - 통신 네트워크에서 과부하를 제어하는 시스템과 방법 - Google Patents

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브리티쉬 텔리커뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니
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Abstract

네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽의 양을 제어하는 적응형 과부하 시스템이 복수의 네트워크 액세스 포인트를 제어하는 네트워크 액세스 컨트롤러를 위해 개시된다. 각 네트워크 액세스 포인트는 트래픽에 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하며 상기 시스템은 네트워크 액세스 컨트롤러에서 과부하 상태가 존재하는지를 판정하고, 존재하면, 네트워크 액세스 포인트가 통신 네트워크에 대해 상기 트래픽을 승인하는 레이트(rate)를 제한하기 위해 하나 이상의 전역 제약 조건을 생성하는 단계를 포함한다. 컨트롤러는 그 다음 하나 이상의 전역 제약 조건을 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트의 하나 이상에 멀티캐스팅한다. 각 네트워크 상기 전역 제약 조건(global constraint)을 수신하는 각각의 액세스 포인트는 그 다음 상기 전역 트래픽 제약 조건을 처리하여 복수의 로컬 제약 조건을 결정한다. 상기 수신 네트워크 액세스 포인트는 다음 단계를 수행하여 상기 로컬 제약 조건을 결정한다: 상기 트래픽에 부과될 소정의 로컬 갭 간격을 결정하는 단계; 및 후속 소정의 로컬 갭 간격과 상이한 초기 갭 간격을 결정하는 단계. 여기서 상기 초기 갭 간격은 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트의 각각 사이에 상이하다. 상기 초기 갭 간격은 그렇지 않으면 높은 통화 레이트 시나리오에서 발생할 수 있는 네트워크 액세스 컨트롤러에서 동기화 영향이 제거되는 것을 보장하기 위해 랜덤 또는 의사 랜덤 방식으로 결정된다.

Description

통신 네트워크에서 과부하를 제어하는 시스템과 방법{OVERLOAD CONTROL IN A COMMUNICATIONS NETWORK}
본 발명은 통신 네트워크에서 과부하 제어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 VoIP 네트워크에서 제공된 통화(offered call)가 미디어 게이트웨이(MG)로부터 미디어 게이트웨이 컨트롤러(MGC: Media Gateway Controller)에 의해 수신되는 레이트(rate)를 제한하는 MGC를 위한 외부 과부하 제어 시스템에 관한 것이지만 이에 한정되지는 않는다.
원격 투표(tele-voting)(사용자들이 투표하도록 하기 위해 전화번호가 브로드캐스팅 됨)및 이와 유사한 대량 발호 기법(calling scheme)은 갑자기 개시하고 상대적으로 짧은 시간 계속되는 아주 높은 통화 레이트(call rate)를 종종 초래한다. 트래픽에서의 이와 같은 압도적인 폭주를 처리하기 위해 충분한 네트워크 용량을 제공하여, 비상 서비스와 다른 핵심 서비스가 지원될 수 있도록 통신 네트워크 내에 과부하 제어가 구현되도록 강제하는 것은 경제적이지 않다. 그러나, 특정 네트워크 주소에 송신된 통화의 수에서 갑작스런 폭주를 처리하기 위한 전통적인 방법들은 통신 네트워크 자체의 발전에 따라 만족스럽지 않다.
통신 네트워크에서 과부하 제어를 제공하는 종래의 방법은 형성되는 통화의 수를 제한하고자 하는 통화 개핑 기술(call gapping technique)을 포함한다. 이와 같은 통화 개핑 기술은 당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려져 있으며, 상기 갭(gap)의 개시(onset)를 기동시키는 첫 번째 통화를 뒤따르는 소정의 시간 간격(상기 갭) 내에 수신된 통화들을 차단하거나 막는 것을 포함한다. 통화 개핑 기술의 한 가지 예가 발명의 명칭 "통신 과부하 트래픽을 제어하는 시스템"으로 미국 특허 제6,259,776호에 예로서 설명되어 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 통합된다.
그러나, 종래의 통신 네트워크는 점점 발전하여 더 많은 기능을 제공하고 종래 PSTN에 의해 제공된 것과 다른 미디어를 지원한다. 예를 들면, PSTN에서 통화 집중기(call concentrator)는 종래의 구리선을 변환하여 IP 미디어 트랜스포트에 액세스를 제공하는 액세스 미디어 게이트웨이(MG)에 의해 대체될 수 있다. 이와 같은 통신 네트워크에서, 상기 MG는 종래의 PSTN에서 구현된 로컬 교환 프로세서에 유사하고 통화들의 경로를 결정하기 위해 다이얼 된 숫자(digits)를 분석하여 트래픽 분석기능을 수행하는 MGC에 의해 제어된다. MG 및 MGC에 대한 보다 상세한 사항은 IETF 표준체로부터 이용 가능한 MGC(MEGACO) 차터 표준 문서(url http://www.ietf.org/html.chaters/megaco-charter.html)로부터 찾을 수 있다.
착신 전화번호가 국가를 기준으로 광고되고 의미 있는 다수의 고객들이 상기 전화번호로 전화를 걸려고 할 때마다, 착신지 메인 교환 유닛과 착신지 로컬 교환기에의 인입 트렁크를 사용하려는 집중된 통화의 과부하가 결과적으로 정상적인 서비스 트래픽의 교환 장애를 초래할 수 있다. 미국 특허 제6,259,776호가 예를 들 어 제공하는 것과 같은, 종래의 PSTN에서 이와 같은 문제를 처리하기 위해 몇 가지 기술들이 제안되었다. 미국 특허 제6,259,776호는 소정의 착신지로의 트래픽이 소정의 레벨을 초과할 때 상기 착신지에 대한 통화 접속을 제한하는 과부하 제어 구성을 포함하는 통신 네트워크를 설명한다. 상기 구성은, 네트워크의 복수의 노드 각각에서 실행되고 각각의 노드에서 감지된 과부하 레벨로부터 결정된 각각의 개핑 주기(gapping period)를 갖는 복수의 동일한 과부하 제어 기능을 포함하고, 상기 과부하 제어 기능은 각각의 개핑 주기들을 정의하는 데이터를 교환하고 각각의 노드로부터 임의의 하나의 소정의 착신지까지의 각각의 개핑 주기들 사이의 실질적인 차이를 회피하기 위해 평균 개핑 주기를 향해 조정한다.
미국 특허 제6,259,776호에 설명된 과부하 제어 시스템은 종래의 SS7-형 네트워크에서 효과적인 해결책을 제공하지만, 첨부한 도면 중 도 1과 같이, 다수의 네트워크 액세스 포인트(A1...AN)가 단일 네트워크 액세스 컨트롤러(X1)의 제어하에 있을 수 있는 IP 네트워크 또는 유사한 형태에서 통신을 위해 덜 효과적이다. 이와 같은 상황에서, 상기 네트워크에 대한 중대한 과부하 상태는 네트워크에 진입하고자 하는 통화들을 처리하는데 가용한 유한한 양의 자원만을 갖는 컨트롤러(X1)의 최대 통화 처리 용량에 관계된다. 네트워크에 승인되는 상기 통화의 수에 대한 이러한 제한은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
도 2에서, x축은 네트워크 액세스 포인트에 의해 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 통화 레이트(rate of calls)를 나타내고 y축은 상기 네트워크 액세스 컨 트롤러에 의해 네트워크에 승인된 통화의 수를 나타낸다. 상기 전체 제공된 레이트의 함수로서 컨트롤러(X1)에 의해 상기 통신 네트워크에 실제로 승인된, 상기 액세스 포인트(A1...AN) 모두에 의해 제공된 전체 통화의 수는 실선에 의해 도시되어 있다(그리하여 이것은 상기 네트워크에 승인된 통화 레이트를 보여준다). 상기 제공된 레이트가 상대적으로 낮은 경우, 상기 승인된 레이트는 증가되어 제공된 통화 수량과 일치하게 된다. 그러나, 컨트롤러는 한정된 자원만을 가지며 그 자원의 이용이 증가함에 따라, 결국 컨트롤러는 과부하 상태가 된다. 이것은 도 2에서 A로표시된 부분에서 일어나고, 이 시점에서, 컨트롤러는 응답시간을 상대적으로 낮게 유지하기 위해 수신된 오프훅(off-hook) 신호의 일정 비율을 거부할 필요가 있다.
초당 제공된 새로운 통화의 수, 즉 제공된 통화 레이트가, A점을 지나 증가함에 따라, 상기 승인 레이트(admission rate)는 급격히 증가하지 못하고, 결국 상기 네트워크에 대한 통화의 승인 레이트는 제공된 통화의 주어진 레이트에 대한 최대값(LM)에 도달하게 된다. 결국, 제공된 통화의 수가 레이트(Lc)에 도달할 때 컨트롤러의 모든 자원은 통화를 거부하는데 사용되고, 새로운 통화들이 승인되지 않을 것이다.
네트워크 액세스 컨트롤러의 내부 제어 메커니즘은 도 2에 도시된 다이어그램에 반영되어 있다. 상기 액세스 컨트롤러의 내부 제어는 상기 제공된 부하의 일부 또는 전부를 거부하는 능력을 제공하고, 상기 제공된 부하에 임의의 외부 제한(예컨대 개핑(gapping)과 같은)을 규제하는 능력을 제공하지 않는다.
도 2에서 점선은 네트워크 액세스 컨트롤러가 그 제어 영역 내의 네트워크 액세스 포인트로부터 수신하는 신호(예를 들면, 오프훅 신호)에 대한 상기 네트워크 액세스 컨트롤러의 응답 시간을 도시한다. 처음에, 과부하 점에 도달하기 전에, 컨트롤러는 점점 더 많은 제공된 통화들을 안정적으로 처리하면서 응답 시간이 서서히 증가할 것이다. 제공된 통화들을 거부하는 상기 액세스 컨트롤러의 능력은 액세스 컨트롤러가 그 응답 시간을 규제해야 한다면 효과적인 외적 제한이 결합될 필요가 있다. 네트워크 액세스 포인트에 제공된 트래픽이 LM을 초과할 때마다 상기 액세스 컨트롤러의 처리능력(throughput)을 최대로 하기 위해 액세스 컨트롤러에 제공된 레이트가 LM에 상대적으로 가깝게 유지되도록 보장하기 위해 어떤 형태의 적응형 외부 제한 제어를 구현할 필요가 있다.
당해 기술분야의 전문가에게 알려진 적응형 외적 제어의 한 가지 형태는 통화 개핑(call gapping) 과부하 시스템에 의해 제공되는 것이다. 통화 개핑 프로세스는 네트워크 액세스 포인트에 의해 액세스 컨트롤러에 제공된 부하가 LM 부근에 잔류할 수 있도록 하며 이것은 액세스 컨트롤러의 응답 시간을 상대적으로 일정하게 유지할 수 있게 한다. 그러나, 외부 제어가 구현되지 않거나, 또는 외적 제어가 상기 제공된 통화 레이트를 LM 부근으로 제한하기에 충분하지 않고, 그 다음 LC에 도달하기까지 상기 제공된 레이트가 증가하면, 과부하 컨트롤러에 의해 구현된 내부 과부하 제어 프로세스는 액세스 컨트롤러의 처리능력을 0으로 실질적으로 감소시키며, 이것은 결과적으로 상기 제공된 트래픽이 네트워크에 전혀 승인되지 못 하게 한다.
종래의 통화 개핑 프로세스는 또한 다른 제한을 갖는다. 예를 들면, 만일 상기 프로세스가 다수의 네트워크 액세스 포인트가 단일 액세스 컨트롤러(당해 기술분야에서 아주 높은 "공유도(fan-in)"으로 알려짐)에 의해 제어되는 시스템 내에서 적용된다면, 트래픽이 외부 제한에 의해 승인되는(즉, 네트워크 액세스 포인트에 의해 적용되는) 레이트는 상기 컨트롤 포인트로부터의 명령에 너무 느리게 반응하여 상기 승인된 레이트를 변경할 수 없다(즉, 상기 외부 제한을 구현하기 위해 개핑 프로세스가 사용된다면 상기 갭 간격을 변경할 수 없다). 네트워크 액세스 포인트에 의한 이러한 느린 응답은 결과적으로 상기 과부하 제어 서보 루프를 느리게 하고 불안정하게 할 수 있다.
이러한 느린 응답 문제에 기여하는 지연의 다른 원인은:
송신되어야 할 대량의 제어 메시지에 기인한 액세스 컨트롤러로부터 네트워크 액세스 포인트에 제어 메시지를 송출하는데 있어서 지연;
상기 제 1 제공된 통화는 통화 제한이 초기에 부과할 때 종래의 통화 개핑 프로세스에서 외부 제한에 의해 항상 승인되며, 그 다음에 이것은 상기 네트워크 액세스 포인트 모두가 통화 갭을 부과하는 동시에 실행되는 능동 인터벌(active interval) 타이머를 가지면 동기화 효과를 발생시킴; 그리고
갭 간격 갱신이 이미 갭이 형성된 액세스 포인트에 적용되면, 상기 갱신된 갭이 상기 승인된 레이트에 영향을 미칠 수 있기 전에 기존의 갭 인터벌(간격) 타이머가 만료되기를 대기하는 지연을 포함한다.
이와 같이 종래의 통화 개핑에 의해 부과된 기술들은 다수의, 더욱 바람직하게는 아주 많은, 예를 들면 수천 개의 액세스 포인트를 제어하는 액세스 컨트롤러에서 중대한 과부하 상태가 발생하는 상황에서는 더 이상 효과적이지 않다.
본 발명의 한 가지 목적은 통신 네트워크에 트래픽을 승인하도록 구성된 다수의 네트워크 액세스 포인트를 액세스 컨트롤러가 제어하는 상기 통신 네트워크를 위한 적응형 외부 과부하 제어 기술을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 한 가지 목적은 미디어 게이트웨이 컨트롤러(MGC: Media Gateway Controller)와 같은 액세스 컨트롤러가 과부하 상태를 검출할 때 발생할 수 있는 문제들을, 상기 액세스 컨트롤러에서 집중된 과부하 통화를 방지하는 상기 네트워크를 위한 과부하 제어 시스템을 제공함으로써, 경감 및/또는 제거하고자 하는 것이다. 특히, 동기를 이루는 반복 집중된 과부하가 네트워크 내에서 발생하는 것을 방지하는 과부하 제어 시스템이다. 여기서, 용어 "집중된 과부하(focussed overload)"는 상기 네트워크에 대한 승인를 위한 처리가, 그 대상 착신지에서 과부하를 제어하는 것과 반대로, 특정 액세스 컨트롤러에 집중되는 트래픽을 가리킨다(만일 통화의 대부분이 네트워크 내의 특정 주소나 주소의 일부로 향한다면). 상기 트래픽 자체는 음성 및/또는 데이터 트래픽(예를 들면 단문 메시지 서비스(SMS) 또는 전자 메일 형태의 트래픽)을 포함한다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 액세스 컨트롤러에 통화를 제공하도록 구성된 다수의 네트워크 액세스 포인트에 상기 액세스 컨트롤러에 의해 정해진 조정 가능한(scalable) 통화 갭 간격을 멀티캐스팅함으로써 액세스 컨트롤러가 제공된 통화 레이트를 외부적으로 규제하는 과부하 제어 시스템을 제공하는 것이다. 각각의 네트워크 액세스 포인트는 개개의 특성에 따라 조정 가능한 통화 갭을 변경할 수 있다. 네트워크 액세스 포인트의 개별 특성의 예는, 예컨대, 액세스 포인트가 네트워크에 대한 승인를 요구하는 트래픽을 수신하는 회선 수이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 각각의 네트워크 액세스 포인트에 의해 승인될 때 트래픽의 특정 네트워크 착신지 주소에 따라 상기 트래픽을 규제하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 형태와 바람직한 특징들은 첨부한 특허청구범위에서 제공된다.
유리하게도, 본 발명은 복수의 네트워크 액세스 포인트를 제어하도록 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리된 트래픽의 양을 제어하는 적응형 과부하 제어시스템을 제공한다. 각 네트워크 액세스 포인트는 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하며 상기 시스템은, 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 과부하 상태가 존재하는지를 판정하고, 존재하면, 네트워크 액세스 포인트가 통신 네트워크에 대한 상기 트래픽의 액세스를 승인하는 레이트를 제한하기 위해 적어도 하나의 전역 제약 조건을 생성한다. 전역 제약조건의 예는 액세스 포인트에 의해 관리되는 액세스 라인당 요청된 레이트를 포함한다. 상기 전역 제약 조건은, 트래픽이 처리를 위해 액세스 컨트롤러에 제공되고 있는 레이트가 소정의 한계를 초과했는지를 판정하는 액세스 컨트롤러에 의해 모든 네트워크 액세스 포인트에 대해 이렇게 결정된다. 상기 컨트롤러에 의해 생성된 전역 제약 조건은 구체적으로는 그 착신지가 특정 주소를 포함하는 트래픽에 대한 것일 수 있다. 또는, 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 생성된 전역 제약 조건은 트래픽의 착신 주소에 독립적으로 트래픽에 적용되는 기본 전역 제약 조건을 대신 포함할 수도 있다. 그 다음 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 전역 제약 조건을 상기 하나 이상의 네트워크 액세스 포인트에 전달한다. 만일 사용된 통신 기술이 멀티캐스팅(또는 브로드캐스팅) 형태의 기술이라면 바람직하다.
상기 전역 제약 조건을 수신하는 각 네트워크 액세스 포인트는 그 다음에 전역 트래픽 제약 조건을 처리하여 복수의 로컬 제약 조건들을 결정한다. 상기 수신 네트워크 액세스 포인트는 상기 로컬 제약 조건들을 결정하기 위해 다음 단계들을 수행한다: 상기 트래픽에 부과되는 소정의 로컬 갭 간격을 결정하는 단계; 및 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각 사이에 상이하고, 후속하는 소정의 로컬 갭 간격들과 상이한 초기 갭 간격을 결정하는 단계. 상기 초기 갭 간격은 랜덤 또는 의사 랜덤 방식으로 결정되어 그렇지 않은 경우 높은 통화 레이트 시나리오에서 일어날 수 있는 네트워크 액세스 컨트롤러에서의 동기화 영향이 확실히 제거되도록 한다.
상기 초기 갭 간격은 통화 도착에 의해 기동 될 필요없이 즉시 적용된다. 만일 초기 갭 간격 0이 적용되면, 미디어 게이트웨이에 의해 수신되는 다음 통화는 표준 갭 간격의 부과를 촉구할 것이다.
본 발명의 다른 측면들은 첨부한 특허청구범위에 의해 제공되며 바람직한 특징들은 그 종속 청구항에 의해 인용된다. 상기 바람직한 특징들은 본 발명의 임의 측면들과 적당하게 조합될 수도 있으며 여기서 상기 적당한 조합은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명한 것이다.
이와 같이 본 발명은 통신 네트워크에 액세스하려는 트래픽이 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 레이트를 제어하는 방법을 제공하며, 더욱 구체적으로는 미디어 게이트웨이 컨트롤러에서 제공된 통화 레이트를 제어하는 방법에 관한 것이다. 유리하게도, 액세스 컨트롤러의 제어 영역 내의 각 액세스 포인트에서 승인 레이트는 상기 액세스 컨트롤러에 의해 요청된 제한에 대응하여 동적으로 그리고 거의 순간적으로 변경될 수 있다.
도 1은 통신 네트워크의 개략도이고,
도 2는 통신 네트워크에서 액세스 컨트롤러의 과부하 결과를 도시하고,
도 3은 고정 갭 간격 과부하 제어 스킴(scheme)을 도시하고,
도 4는 크로포드(Crawford) 알고리즘을 구현하는 고정 갭 간격 스킴에 대해 시간의 함수로서 액세스 컨트롤러에 제공된 통화의 수를 도시하고,
도 5는 본 발명에 따른 과부하 제어 프로세스에서 단계들을 도시하고,
도 6은 초기 갭 간격이 통신 네트워크의 상이한 네트워크 액세스 포인트 사이에서 변화되는 본 발명의 실시 형태를 도시하고,
도 7은 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 통화의 수에 대해 본 발명의 실시 형태를 적용한 결과를 도시하고,
도 8은 도 7에 도시된 구성의 일부를 확대한 것이고,
도 9는 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 통화의 수에 대해 본 발명의 다른 실시 형태를 적용한 결과이고,
도 10은 도 9에 도시된 구성의 일부를 확대한 것이고,
도 11은 본 발명의 실시 형태에서 미디어 게이트웨이와 미디어 게이트웨이 컨트롤러 사이의 메시지 흐름을 도시하고,
도 12는 본 발명의 실시 형태에서 과부하 제어가 전화번호를 기초로 어떻게 구현될 수 있는지를 개략적으로 도시하고,
도 13은 국지적으로 정해진 제약 조건 갱신 프로세스를 도시하고, 및
도 14는 전역적으로 정해진 제약 조건 갱신 프로세스를 도시한다.
이제 발명자에 의해 현재 고려된 본 발명의 최적의 형태가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 당해 기술분야의 전문가는 아래에 상세히 설명된 실시 형태가 단지 예시적인 것이며 대안으로 본 명세서에 설명된 것에 명백히 상당하는 특징들과 단계들은 본 명세서에 기재된 특징들에 대한 대안으로서 묵시적으로 포함되는 것으로 간주될 수 있음을 인식할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해진다. 특히, "통화(call)"이 지칭되는 경우 이 용어는 음성 통화만을 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 네트워크에 의해 지원될 수 있고 종래의 통화가 처리되는 방식에 상당한 방식으로 네트워크에서 네트워크 액세스 포인트 및/또는 액세스 컨트롤러에 의해 처리될 수 있는 형태로 변환될 수 있는 것으로 당해 기술분야의 전문가에게 알려진 임의의 다른 통신 형태(예를 들면, 단문 메시 지 서비스 통화 및/또는 긴급 메시지 통화 및/또는 전자 메일 통화)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 마찬가지로, 용어 "트래픽(traffic)"은 VoIP 네트워크 내에서 음성 트래픽이나, 상기한 바와 같은 단문 서비스(sms) 문자 메시지 트래픽, 전자 메일 트래픽, 긴급 메시지 트래픽 등과 같은 다른 형태의 통신 트래픽으로 구성되는 "통화(calls)"를 포함한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명은 음성 통화에 대해서 주로 설명되지만, 당해 기술분야의 전문가는 용어 "통화"가 전자메일이나 sms 문자 메시지와 같은 다른 미디어를 포함하는 트래픽을 포함하고, 이것은 다수의 "통화자들(callers)"이 하나 이상의 주소를 가지고 통신할 때 네트워크 내에서 집중된 동요를 발생시킬 수 있음을 이해할 것이다.
도 1에서, 다수의 네트워크 액세스 포인트(A1...AN, B1...BM, C1...CL)에 의해 액세스가 요청되는 통신 네트워크(1)가 도시되어 있다. 액세스 포인트(A1...AN, B1...BM, C1...CL)를 경유한 통신 네트워크(1)에 대한 액세스는 하나 이상의 액세스 컨트롤러 예컨대 액세스 컨트롤러(X1, X2, X3)에 의해 제어된다. 도 1에 도시된 바와 같이, A1...AN을 통한 네트워크 액세스는 X1에 의해 제어되고, B1...BM을 통한 네트워크 액세스는 X2 등에 의해 제어된다. 일반적으로, 개별 액세스 컨트롤러에 의해 제어되는 액세스 포인트의 수는 상당히 높으며, 예를 들면, 수백 개의 액세스 포인트(및 그 이상)가 단일 액세스 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 각 액세스 포인트는 다른 개수의 인입 라인에 연결될 수 있으며, 그리하여 액세스 포인트(A1) 는 단 하나의 라인에 연결될 수 있고, 액세스 포인트(A2)는 25개 라인에 연결될 수 있다는 등의 사실은 도 1에 도시되어 있지 않다. X1과 같은 단일 액세스 컨트롤러는 그러므로 그 제어 영역 내에 제어할 다수의 다른 유형의 액세스 포인트를 가질 수 있으며, 상기 네트워크 액세스 포인트들은 네트워크에 액세스를 제공하는 라인의 수에서뿐만 아니라 그 외에 그 용량 등에 있어서도 다르다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 통신 네트워크는 IP(Internet Protocol) 네트워크로 구성되고, 네트워크 액세스 포인트는 음성 트랙픽을 IP 트래픽으로의 변환을 지원할 수 있는 미디어 게이트웨이(MGs)를 포함하며, 그리하여 VoIP(Voice over IP) 서비스가 지원될 수 있도록 한다. 트래픽(상당하게는 통화)이 상기 IP 통신 네트워크에 승인되는 레이트(rate)는 하나 이상의 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 규제된다. 이 실시 형태에서, 각 네트워크 액세스 컨트롤러는 미디어 게이트웨이 컨트롤러(MGCs)를 포함한다.
더욱 일반적으로는, 용어 "네트워크 액세스 포인트"는 다른 네트워크으로부터 상기 통신 네트워크로 액세스를 제공하는 기능을 하는 통신 네트워크의 영역 내의 한 지점을 지칭하고, 용어 "네트워크 액세스 컨트롤러"는 상기 네트워크 액세스 포인트에 대한 제어 기능을 제공하는 상기 통신 네트워크 영역 내의 지점을 지칭한다.
미디어 게이트웨이 컨트롤 프로토콜 아키텍처 및 요구사항 표준 문서 RFC 2805, MEGACO 프로토콜 RFC 2885(지금은 RFC 3015에 의해 폐기됨), MEGACO 수정 RFC 2886(지금은 RFC 3015에 의해 폐기됨), 지금은 RFC 3525에 의해 폐기된 MEGACO 프로토콜(수정이 포함됨) RFC 3015, 및 Megaco IP 전화 미디어 게이트웨이 응용 프로파일(RFC 3054)와 게이트웨이 컨트롤 프로토콜 버젼 1(RFC 3525)은 공동으로 미디어 게이트웨이 컨트롤의 구현에 관련된 MEGACO 표준 문헌의 일부를 구성하고 용어 미디어 게이트웨이 컨트롤러와 미디어 게이트웨이에 대한 공식적인 정의를 기술한다. 상술한 표준 문서들은 모두 IETF 표준 포럼 웹 사이트(url: www.ietf.org)로부터 접근할 수 있는 MEGACO 차터를 통해 이용 가능하다. 상기 미디어 게이트웨이 컨트롤 프로토콜을 지원하는 상당하는 표준이 ITU-T H.248.1에 의해 제공된다.
이들 표준은 잠재적으로 비유사한 네트워크 사이에 미디어 매핑 및/또는 코드 변환 기능을 제공하는 것으로서 미디어 게이트웨이(MG)의 기능을 정의하며, 상기 네트워크는 패킷, 프레임 또는 셀 네트워크일 수 있다. 예를 들어, MG는 교환회선망(SCN: Switched Circuit Network) 설비(트렁크, 루프)를 종단하고, 미디어 스트림(아직 패킷화되지 않은)을 패킷화하며, 패킷화된 트래픽을 패킷망으로 전달한다. MG는 또한 패킷(예를 들어 VoIP) 네트워크를 2선식 유선 아날로그 구리 전송선에 또는 심지어 "루프 에뮬레이션"에 의해 다중 액세스 라인을 포함하는 다른 패킷(예를 들면 ATM) 네트워크에 연결하도록 구성될 수 있다. 상기 MG는 패킷 네트워크로부터 SCN으로 흘러가는 미디어 스트림에 대해 역순으로 이들 기능을 수행한다. MG는 SCN 패킷/프레임/셀 기능들에 한정되지 않는다: 대화형 음성 인식 (IVR: Interactive Voice Recognition) 유닛, 오디오 리소스 기능, 또는 셀 인터페이스를 갖는 음성 인식 시스템은 물론 모든 패킷 인터페이스를 구비하는 컨퍼런스 브리지도 MG가 될 수 있다. MGC는 상기 MG를 위해 제어 기능을 제공하는 것으로 정의될 수 있다.
도 3에는, 고정 갭 간격 통화 개핑(fixed gap interval call gapping) 기술이, 상기 네트워크 액세스 포인트에서 적용된 고정 갭 간격이 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 통화의 수에 대해 미칠 수 있는 영향을 보여주기 위해, 개략적으로 도시되어 있다. 만일 이 형태의 개핑이 통신 네트워크에 진입하는 트래픽을 규제하기 위해 도 1에 도시된 액세스 컨트롤러에 적용되면, 상기 고정 갭 간격 통화 개핑 프로세스(예를 들면, 상기 네트워크 액세스 포인트 각각에 의해 정상 크로포드(Crawford) 알고리즘을 사용하여 구현된 것)는 결과적으로 반복적인 통화 폭주를 액세스 컨트롤러가 경험하게 할 수 있다. 이들 반복적인 폭주는 동기화 방식으로 발생하고 상기 크로포드 알고리즘으로부터 초래되며, 그 기본 형태로 모든 MG로부터의 첫 번째 통화를 승인한 후 상기 갭 간격 동안에는 어떤 MG로부터의 통화도 승인하지 않는다. 동기화는, 통화 도착의 무작위성(randomess)에 의해 상기 동기화가 제거되는데 충분한 시간이 경과 할 때까지 상기 MG는 MGC에 의해 제공된 레이트를 전달할 수 없기 때문에, 과부하 제어 서보시스템의 동작에 손해를 미친다. 이것은 만일 통화 사이의 도착 시간(MG에 제공된 통화들에 대해)이 상기 갭 간격보다 훨씬 더 작다면 안정한 제어를 위해 수용할 수 없이 긴 시간이다. 동기화 영향은 상기 통화 레이트가 충분히 높고 상기 갭 간격이 충분히 길다면 과부하 응답에서만 발생한다. 동기화는 각 MG가 도착 통화에 부과하는 갭 간격에 대해 MG에 제공된 통화에 대해 통화 사이의 도착 시간의 비율과, 개개의 MG에서 라인의 수의 분 포에 종속한다. 만일 모든 MG가 같은 수의 라인을 갖는다면, 동기화 영향은 더욱 명백하지만, 각 MG에 부착된 라인 수가 넓고 연속적인 분포를 가지면, 갭 간격에서의 변화에 대한 MGC에서의 도착 레이트의 응답이 여전히 영향을 받는다 하더라도 상기 동기화 영향은 덜 심각하다.
도 3을 자세히 보면, 도면의 상부는 당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 크로포드 알고리즘을 구현함으로써 규칙적인 갭 간격을 적용하는 액세스 포인트의 수(N)를 개략적으로 도시한다. 도면의 하부에는, 일정한 갭 간격이 부과된 경우 네트워크 액세스 컨트롤러(예를 들면, MGC)에 의해 수신된 통화 수의 개략적인 그림이 시간의 함수로서 도시되어 있다.
당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 바와 같이, 상기 크로포드 알고리즘은 각 네트워크 액세스 포인트로 하여금, 첫 번째 통화가 승인되지만 그 다음 소정의 시간(갭 간격)(g) 동안 모든 후속 통화를 차단할 수 있도록 하는 갭 간격을 그 통화에 적용할 수 있도록 한다(이와 같이 차단된 통화들은 도 3에서 빗금 친 부분에 화살표로 표시되어 있으며 - 차다되지 않은 통화들은 빗금 없는 부분에 화살표로 표시되어 있다). 첫 번째 갭 간격(g)이 만료된 후, 네트워크 액세스를 요청하는 다음 통화가 승인되지만 그 다음에는 후속 통화 갭 간격이 적용된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 처음에 높은 통화 레이트는 결과적으로 액세스 포인트 각각에 의해 부과된 통화 갭 간격을 높은 정도로 중첩시켜 결국 액세스 컨트롤러에 의해 처리된 총 통화의 수가 거의 0이 되게 한다. 각 네트워크 액세스 포인트(도 3에서 예로서 도시된 MG #1...N)는 초기의 차단되지 않은 통화를 네트워크 액세스 컨트롤러(네트워크 액세스 컨트롤러라고도 지칭됨)에 전달한다. 그 다음, 주어진 갭 간격 g = △t에 대해, 네트워크 액세스 컨트롤러(예를 들면, MGC)는 수신되는 총 통화수의 급격한 감소를 경험한다. 그러나, 상기 갭 간격(g)의 기간에 대략 상당하는 시간 척도(timescale)에서, 모든 액세스 포인트에 의해 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 통화의 수는 다시 급격히 증가한다. 오직 시간이 진행함에 따라 액세스 컨트롤러에 제공된 최대 통화 수가 감소하며 갭 간격의 상관관계가 감소하고 중첩의 발생이 감소함에 따라 더 넓은 간격에 걸쳐 확산된다. 이것은 도 3에서 후속적인 갭 간격들 사이에 더 넓은 오프셋에 의해 도시되어 있다. 통화 패턴의 이러한 "동기화"는 결국 상기 갭이 연장된 시간 주기 동안 적절히 유지된다면 소멸된다.
이러한 양상은 도 4에 도시된 시뮬레이션 예에서 더욱 명확하게 알 수 있으며, 이 경우에는 25라인 MG와 단일 라인 MG 모두를 포함하는 다수의 액세스 포인트에 개핑 프로세스를 부과하기 위해 정상 크로포드 알고리즘이 사용되었다. 도 4에서, 액세스 포인트가 각 통화를 수신한 후, 로컬 갭 간격은 네트워크 액세스 포인트의 형태에 따라 결정된다. 예를 들면, MG가 25 라인을 통해 통화를 수신하는 경우, 다른 통화가 차단되는 동안(및 라인 통화중 또는 연결 해제 또는 다른 다이얼 톤과 같은, 통화자가 통화가 차단됨을 표시하는 어떤 신호를 수신하는 동안), 60 초 갭이 부여된다. 그러나, 각 단일 라인 MG는 25 라인 MG에 의해 부여된 갭 간격의 25배의 갭 간격을 적용한다. 그리하여 본 실시 형태에서 1500초의 갭 간격이 각 단일 라인 MG에 의해 적용된다. 각 형태의 MG에서, 일단 로컬 갭 간격이 만료 되면, 네트워크 액세스 포인트에 의해 수신된 다음 통화는 액세스 컨트롤러에 전달되고 그 다음 후속의 갭 간격이 추가적인 통화가 종단되는 동안 부여된다.
도 4에서, 보통의 크로포드 알고리즘은 도시된 예에서 혼합된 250,000 라인에 적용되었으며, 여기서 125,000 라인은 25 라인 액세스 포인트에 분포되고 125,000 라인은 단일 라인 액세스 포인트에 분포된다. 액세스 포인트로부터 액세스 컨트롤러로 제공된 통화 레이트는 초당 1600 통화(cps)이며, 액세스 컨트롤러의 목표 레이트는 160 cps 이다. 이와 같은 10배의 과부하는 원격투표형 대량 통화서비스가 인기를 얻으면서 통신 네트워크가 겪을 것으로 예상될 수 있는 전형적인 집중 폭주의 유형으로 생각된다.
도 4에 도시된 전체적인 양상은 단일 라인 MG가 점진적으로 그것들의 첫 번째 갭을 적용하면서 저하하는 경향에 중첩된 25 라인 MG으로부터의 동기화된 승인 프로파일을 보여준다. 상기 시뮬레이션은 단일 라인 MG에 의해 승인된 트래픽의 동기화를 나타내지 않으며, 이것은 도 4의 도면에 도시된 것보다 훨씬 더 긴 시간 동안에 걸쳐 일어나기 때문이다.
도 4에 도시된 승인 트래픽 레이트는 액세스 포인트(즉 게이트웨이) 당 통화 갭 간격에 대략 상당하는 시간 상수에 대해 변화한다. 그러나, 이것은, 첫 번째로 반복적인 폭주 자체가 액세스 컨트롤러를 과부하로 만들 수도 있고, 두 번째로 액세스 컨트롤러는 갭 기간마다(즉, 매 60초 마다) 기껏해야 단 한 번 제어 갱신 결정을 할 수 있기 때문에, 문제를 제공한다. 이것은 너무 느려서 약 5초마다 제어 갱신을 필요로 하는 과부하 발생에 적응할 수가 없다.
통화 중 시간 레이트의 수 배이고(예를 들면 20배 이상) 아주 가변적이며 아주 높은 통화율에 대처하기 위해, 본 발명에 따른 액세스 컨트롤러는 고속의 과부하 제어를 구현한다. 구체적으로, 과부하 제어는, 네트워크에 승인된 트래픽 레이트를 제한하기 위한 로컬 액세스 제약 조건을 구현하는데 외부 컨트롤러로서 각 액세스 포인트가 기능을 하도록 함으로써, 상기 액세스 컨트롤러에 외적으로 부과된다. 본 발명은 액세스 컨트롤러가 복수의 액세스 포인트(일반적으로 영역 내의 모든 액세스 포인트이나 반드시 항상 모두는 아님)로부터 수신하는 통화 수를 기초로 액세스 컨트롤러에서 과부하 상태를 판정할 수 있도록 한다. 그 다음 액세스 컨트롤러는 네트워크에 승인되는 트래픽 레이트를 감소시키기 위해 부여되는 전역 제약 조건(global constraint)(예를 들면, 한 라인당)을 결정한다. 각 액세스 포인트는 그 다음에 네트워크에 승인되는 트래픽의 레이트를 규제하기 위해 사용하는 로컬 제약 조건(예를 들면, 한 액세스 포인트당)을 결정하기 위해 전역 제약 조건을 변경한다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 액세스 컨트롤러는 통화 개핑 프로세스를 부여하는 액세스 포인트에 의해 차단되는 통화로부터 수신한 오프-훅 표시에 더 이상 적극적으로 대응하지 않는다. 또 다른 바람직한 실시 형태에서, 액세스 포인트에서 적용된 로컬 제약 조건에 의해 승인되지 않은 통화에 대해 상기 액세스 포인트는 액세스 컨트롤러에 오프-훅을 보낼 필요가 없다.
유리한 것은, 기동시키는 통화가 액세스 포인트에 의해 수신될 필요 없이 액세스 포인트에 의해 적용되는 초기의 랜덤화된 로컬 갭 간격의 부여는 액세스 컨트롤러가 더욱 민감한 과부하 제어를 제공하고, 갱신된 전역 트래픽 레이트 제약 조 건을 제공할 수 있도록 한다. 각 액세스 포인트에 의한 전역 트래픽 레이트의 변경은 액세스 포인트가 상이한 용량을 갖는(예를 들면, 상이한 라인 수를 따라 트래픽을 수신하도록 구성된) 네트워크 내에서 특히 유리하다. 예를 들면, 각 액세스 포인트가 미디어 게이트웨이를 포함하는 IP 네트워크 내 액세스 포인트의 수는 단일 라인 MG(예를 들면 그 중에 수천 개가 있을 수 있음)부터 훨씬 더 큰 용량을 갖는 (예를 들면, 16,000 라인을 처리하는 능력) 단일 MG까지 구성에서 크게 변할 수 있다. 이와 같은 IP 네트워크에서, 부여된 갭 간격이 다양한 유형의 MG 모두에 대해 적합하지 않을 수 있기 때문에 전체 네트워크에 걸쳐 전역 제약 조건을 적용하는 것은 가능하지 않다.
이와 같이 본 발명은 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽 량을 제어하는 적응형 과부하 제어 시스템을 제공하며, 여기서 네트워크 액세스 컨트롤러는 복수의 액세스 포인트를 제어하도록 구성되며, 각 네트워크 액세스 포인트는 수신된 트래픽에 통신 네트워크에의 액세스를 제공한다.
과부하 제어시스템을 구현하기 위해 수행되는 단계들이 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 도 5에서, 과부하 제어시스템은 예를 들어 제어 영역 내의 모든(또는 일부) 네트워크 액세스 포인트로부터 수신하는 트래픽 요청을 감시 및 분석하여(단계 100) 과부하 상태가 존재하는지를 판정하는(단계 102) 컨트롤러를 포함한다. 처리용 액세스 컨트롤러에 제공된 트래픽의 레벨로부터 과부하 상태가 발생할 가능성이 있는지를 판정함으로써, 중앙식 과부하 시스템은 네트워크에서 과부하 상태에 대해 일관성 있고 더욱 신속한 대응을 제공하는 액세스 컨트롤러에 의해 구 현될 수 있다. 이 중앙식 과부하 대응은 액세스 컨트롤러에 제공된 트래픽의 소스로서 기능을 하는 각 네트워크 액세스 포인트에 하나 이상의 제어 메시지를 멀티캐스팅하는 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 제공된다(단계 104). 적어도 하나의 제어 메시지는 적어도 하나의 전역적으로 결정된 트래픽 레이트 제약 조건을 포함한다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 만일 예를 들어 번호당(per-number) 제약 조건이 부여된다면, 하나 이상의 전역 제약 조건이 액세스 컨트롤러에 의해 정해진다. 이와 같은 본 발명의 실시 형태에서는, 다른 트래픽이 처리 요청으로 네트워크 액세스 컨트롤러를 점령하는 것을 방지하기 위해 일반적인, 기본적인, 제약 조건이 부여되며, 특정 주소에 대한 통화가 상기 네트워크 액세스 컨트롤러를 점령하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 다른 전역적인 제약 조건이 부여될 수 있다.
네트워크 액세스 컨트롤러의 제어 영역 내의 복수의 네트워크 액세스 포인트는 각각 적어도 하나의 전역 제약 조건을 포함하는 상기 하나 이상의 멀티캐스트 메시지를 수신한다. 채용된 멀티캐스트 기법의 유형에 따라서, 이것은 상기 제어 영역 내의 네트워크 액세스 포인트 전부이거나 일부(subset)일 수도 있다. 그 다음 상기 수신된 전역 제약 조건 정보는 하나 이상의 로컬 제약 조건을 결정하기 위해 수신 네트워크 액세스 포인트에 의해 처리된다(단계 106). 통신 네트워크에 대해 트래픽 소스로서 기능을 하는 액세스 포인트에 부여되는 적어도 하나의 로컬 제약 조건들의 세트는 네트워크 액세스 포인트의 하나 이상의 특성에 따라 상기 전역 제약 조건을 변경함으로써 결정된다. 상기 로컬 제약 조건들은 상기 전역 제한 조건(들)로부터 적어도 i) 부여할 제 1 갭 간격의 기간(단계 108), 및 ii) 후속의 트 래픽 요청(즉, 통신 네트워크에 대한 액세스를 하고자 하는 후속의 통화들)에 부여할 후속 갭 간격 트래픽 요청의 기간(단계 110)을 결정하는 것을 포함한다.
통신 네트워크가 IP(또는 VoIP)를 지원하는 본 발명의 실시 형태에서, 전역 트래픽 레이트 제약 조건은 네트워크에서 한 세트의 MG를 위해 컨트롤러로서 기능을 하는 중앙 착신 MGC에 의해 결정될 수 있다. 상기 MGC는 레이어-2 및 레이어-3 메커니즘을 사용하여 제어 메시지를 멀티캐스팅하여, 갭 간격이 부여되거나 갱신될 필요가 있을 때마다 네트워크 기반으로 복사되는 단 하나의 전역 제약 조건 메시지를 상기 MGC 컨트롤러가 멀티캐스팅 할 수 있도록 한다. 상기 전역 제약 조건 메시지는 멀티-캐스트 그룹에 가입하는 모든 트래픽 소스(MG)에 의해 사실상 지연 없이 수신되어, 상기 전역 제약 조건 메시지를 수신하는 모든 MG에 의해 구현되는 처리 MGC에서 과부하 상태에 대해 신속한 대응을 가능하게 한다.
멀티캐스트 전역 제약 조건 메시지를 수신하는 각각의 액세스 포인트는 먼저 수정된 크로포드 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 전역 제약 조건 정보를 수정하여 전체적으로 정해진 갭 간격을 상기 액세스 포인트가 네트워크에 액세스하고자 하는 트래픽을 수신하는 트래픽 레이트와 라인 수에 더욱 적합한 간격으로 조정한다. 다음, 상기 초기 로컬 갭은 유사한 로컬 갭 간격을 결정할 수 있는 다른 네트워크 액세스 포인트와 대량 통화 시나리오에서 발생할 수 있는 어떤 동기화 영향을 제거하기 위해 길이를 임의로 한다. 상기 갭 간격을 임의로 하는 것에 대한 더욱 상세한 것은 나중에 설명된다.
임의의 적합한 기술이 초기 갭 간격의 기간을 결정하기 위해 사용될 수 있으 며, 액세스 포인트는 후속의(고정된 기간) 시간 간격의 갭이 과거에 일정 시점에 부여된 것처럼 효과적으로 작동할 것이다. 이것은 도 6에서 개략적으로 도시되어 있다. 도 6은 랜덤한 방식으로 변화하는 초기 갭을 구현하는 모두 같은 유형의 다수의 네트워크 액세스 포인트(#1 - #N)를 도시하며, 모두 동일한 간격을 갖는 후속의 갭이 뒤따른다. 여기서 용어 갭 간격(gap interval)은 통화의 승인 이후의 시간 길이를 의미하며, 이 기간 동안에는 추가적인 통화는 승인되지 않는다. 사실상, 이것은 액세스 컨트롤러에 의해 발행된 멀티캐스트에 가입하는 모든 액세스 포인트에 대해 변화하는 양에 의해 다음의 완전한 갭 간격의 시작을 단순히 지연시킨다. 상기 첫 번째 갭 간격의 기간은 그 결과가 액세스 컨트롤러(예를 들면 MGC에서)에서 겪은 통화 차단의 동기화를 제거하는 한, 예를 들면 랜덤 또는 의사 랜덤 기술과 같은, 임의의 적합한 기술을 사용하여 결정될 수 있다.
전역 제약 조건을 결정하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에서, 액세스 컨트롤러는 멀티캐스트 메시지(들)를 통해 각 액세스 포인트에 라인당 갭(g) 간격과 라인당 현재 레이트(r)의 추정치를 제공한다. 안정 상태에서, 액세스 포인트가 능동 갭 간격을 갖지 않을 확률(1/(1 + r*g))(안정상태와 프와송 분포(Poisson distribution)를 갖는 트래픽에 대해)이 존재한다. 능동 갭 간격을 갖는 액세스 포인트에 대해, 상기 초기 갭은 시간상 0과 특정 MG에 의해 적용되는 갭 간격(G) 사이의 이전 시점에 도달하는 표준 간격 기간의 갭에 상당하는 초기 시간 주기 동안 지속되는 것으로 생각할 수 있다(도 6 참조). 각각의 액세스 포인트가 랜덤 번호를 사용하여 먼저 능동 갭 간격을 가져야 하는지를 결정하고, 다음에 상기 갭 간 격 중 얼마가 실행을 위해 남았는지(0부터 G=g/L 범위에 균일하게 분포되며 여기서 L은 게이트웨이에 의해 관리되는 라인의 수)를 결정해야 한다면, 그렇지 않은 경우 액세스 컨트롤러에서 상기 제공된 통화 레이트에 발생할 수 있는 동기화 영향은 더 이상 발생하지 않을 것이다. 이것은 도 7과 8에서 알 수 있다. 도 7과 8에서, 전역 제약 조건이 액세스 컨트롤러(예를 들면 MGCs)에 의해 5천 개의 액세스 포인트(예를 들면 MGs)에 제공된다. 각 액세스 포인트는 통신 네트워크(예를 들면 VoIP)를 통해 전달되는 25개의 라인을 따라 트래픽을 수신하도록 구성된다.
도 8에서 본 발명의 실시 형태에 의해 도시된 바와 같이, 복수의 MG에 의해 하나의 MG에 제공된 통화의 수가 초기에 초당 800 통화이고, 반면 상기 MGC는 초당 약 100 통화의 목표 레이트를 갖는다고 생각하자. 이와 같은 통화량은 원격 투표 유형 시나리오에서는 전형적이다. 따라서, 상기 MGC는 전역 갭 간격 파라미터를 포함하는 전역 통화 레이트 제한을 제어 영역 내의 몇 개의 MG에 멀티캐스팅하여 외부 과부하 제어를 적용한다. 그 다음 상기 MG들은 로컬 갭 간격을 결정하기 위해 자신의 용량에 상기 전역 제약 조건을 적용한다. 상기 MG는 그 다음에 초기 갭 간격을 랜덤 방식으로 또는 의사 랜덤 방식으로 각각 결정하며, 상기 초기 갭 간격은 0과 최대 로컬 갭 간격 사이의 범위가 될 수 있다. 그 다음 각 MG는 통화 수신을 기다리지 않고 상기 초기 갭 간격(만일 0이 아니라면)을 부여하며, 실질적으로 이것은 상기 MG가 그 기간을 결정하자마자 상기 초기 갭 간격이 부여된다는 것을 의미한다. 이것은 결국 MG에 의해 MGC에 요청되는 통화 수의 감소를 초래하며 이것은 종래의 통화 개핑 기술이 사용될 때 이와 같은 시나리오에서 발생하는 것으로 알려진 동기화 영향을 표시하지 않는다. 도 7에서, MGC는 t = 100 초에서 제한을 요청하며. 즉 t = 100에서 상기 전역 제약 조건이 생성되어 MG 각각에 전달된다. 그러면 각 MG를 통해 승인된 트래픽은 사실상 상기 MGC로부터 전역 제약 조건 정보의 수신과 거의 즉시 로컬 제약 조건에 영향을 받는다.
도 8은 도 7에 의해 표시된 영역을 더욱 상세히 도시한다. 도 8에서, 로컬 갭 조건을 구현하는 MG를 뒤이어서 MG에 의해 상기 MGC에 전달되는 통화 유형의 상대적인 비율이 개략적으로 도시되어 있다. 간략하게 말하면, 상기 MG에 후속적으로 전달되는 통화는 i) 초기 갭 간격 0이 이전에 적용되었을 때 로컬 갭 조건에 영향을 받지 않고 전달된 통화이거나; ii) 초기에 단축된 로컬 갭 간격이 적용된 후 전달된 통화이거나; iii) 정상적인 일정한 길이의 로컬 갭 간격이 상기 MG에 의해 적용된 후 전달된 통화일 수 있다. (iii)의 통화 그룹은 명백히 (i) 또는 (ii) 그룹의 통화보다 훨씬 더 나중의 통화의 상당한 비율을 구성한다.
도 8에서, MG에 승인된 전달된 모든 통화의 합계가 각 표시된 점을 표시하는 X를 갖는 선에 의해 표시되어 도시되어 있다. 초기에, 사실상 초기 갭 간격을 부여하지 않은(즉, 초기 갭 간격이 0인) MG에 의해 승인된 통화수는 상기 수신된 통화의 대부분을 차지한다. 이것은 각 표시된 점이 <>에 의해 표시된 선에 의해 도시되어 있다. 그러나 시간이 경과하면서, 각 점을 □에 의해 표시한 선은 상기 초기(단축된) 로컬 갭 간격이 만료 후 승인된 통화의 수가 대부분을 차지하기 시작하는 것을 도시한다. 결국, △ 표시가 있는 라인이 도시하는 바와 같이, 정상의 (규칙적인) 로컬 갭의 만료 후 승인된 통화의 수는 MG에 의해 MGC에 전달된 통화량의 대부분을 차지한다.
도 9 및 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태를 도시하며, 2개의 상이한 MG의 군들이 제어 영역 내에 포함될 때 MGC에 의해 부과된 전역 제약 조건의 영향을 도시한다. 도 9 및 10에는 더욱 복잡한 양상이 나타나 있다. 여기서 125,000 라인은 25 라인 게이트웨이에 연결되고, 125,000 라인은 단일 라인 게이트웨이에 연결된다. 상기 단일 라인 게이트웨이는 25 라인 MG에 대해 얻어진 결과에 비해 통화의 비율이 25배가 된다.
그러나 도 7 내지 10이 명백히 나타내는 바와 같이, 그렇지 않으면 액세스 컨트롤러(예를 들면, MGC)가 반복 처리 요구 폭주를 경험할 수 있도록 하는 동기화 효과는 상기 액세스 포인트 사이에서 랜덤한 방식으로 변화하는 갭 간격을 갖는 초기 갭들의 도입에 의해 제거된다. 그것들의 기간이 상이한 것은 별도로 하고, 상기 초기 갭들은 종래의 갭 기능을 달리 수행한다. 상기 인터벌 타이머의 만료 이전에 도착하는 모든 통화들은 거부되지만; 통화가 상기 인터벌 타이머 이후에 도착하면 상기 통화는 승인되고 새로운 갭 타이머가 개시된다.
네트워크 액세스 포인트에 의해 구현되는 로컬 과부하 제어의 시작 이후에 갭 간격 갱신이 도착할 때, 거의 즉시 부여되는 제어가, 제 2 제어 메시지가 수신되면 상술한 제한 프로세스가 자동으로 반복된다는 것을 보장함으로써, 제공될 수 있다. 갱신을 구현하는 한 가지 가능한 스킴은 액세스 컨트롤러가 상기 과부하 조건이 아직 초과하는지를 주기적으로 판정하고, 상기 액세스 컨트롤러에 트래픽을 제공하는 모든 네트워크 액세스 포인트로부터 그때 수신하고 있는 통합 트래픽 레 이트로부터 하나 이상의 전역 제약 조건에서의 갱신(즉, 새로운 조정 가능한 전역 갭 간격)이 필요한지를 판정하는 것이다.
만일 액세스 컨트롤러가 측정한 상기 통화 레이트에 기여하는 새로운 전역 갭 정보가 각 액세스 포인트에 보내지면, 그 결과 액세스 포인트는 현재 부여된 갭 간격보다 작은 로컬 갭 간격을 결정하고, 임의의 현재 실행중인 인터벌 타이머는 이 변경을 반영하기 위해 갱신되고 상기 현재 실행 중인 간격은 적절하게 감소된다(또는 0으로 설정됨). 만일 상기 새로운 전역 갭 간격의 결과로 로컬 갭 간격이 더 긴 기간으로 갱신되면, 상기 로컬 인터벌 타이머는 연장되어, 이미 부여된 임의의 갭을 늘인다. 또는, 어느 한 경우에, 상기 현재 실행중인 간격이 중단되고 새로운 초기 로컬 갭 간격이 0과 새로운 갭 간격 기간 사이에서 정해진다.
본 발명의 또 다른 장점은, 구현된 액세스 제어는 특정 통화 예를 들면 응급 서비스(999, 911 등)에 대한 통화에 대해 네트워크 액세스 포인트(예를 들면, MG)가 우선 순위를 부여하도록 할 수 있고, 뿐만 아니라 차단된 통화의 적절한 종료를 가능하게 한다는 것이다(예를 들면 모든 관련 상태 장치들이 온-훅(on-hook) 조건에 모든 변화를 반영하는 것을 보장하기 위해). 본 발명은 또한 MGC와 MG 사이의 메시지 흐름에서 전역 제약 조건 메시지의 위치를 적절히 선택함으로써 상기 wpd한 부과되기 전에 상기 호출된 주소가 결정될 수 있도록 한다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 MGC와 MG 사이에 메시지 흐름의 예가 도시되어 있다. 다음의 실시 형태에서 MG의 상황에 관련된 표준과 MGC에 대해 명시적인 참조가 이루어지지만, 당해 기술분야의 전문가는 대체적인 표준이 다른 형태의 네트워크 액세스 포인트와 네트워크 액세스 컨트롤러 사이에 유사한 메시지 흐름을 지원한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 11을 참조하면, 처음에, 통화가 개시될 때 MG 라인-상태-장치(LSM: line-state-machine)는 오프-훅 상태에 놓이고, 상기 오프-훅은 그 다음에 상기 MGC에 통지되며, 이것은 상기 메시지를 MG에 통지한다. 만일 H.248 프로토콜이 지원되면, 상기 오프-훅 상태는 MGC에 의해 즉시 MGC 통화 처리 애플리케이션(CpApp)에 통지되어야 하지만, 상기 오프-훅 상태를 통지하는 것이 필수적인 것은 아니며, 만일 H.248에 대한 엄격한 준수가 요구되지 않으면, 이것은 연기되거나 또는 전혀 구현되지 않을 수도 있다. 만일 상기 MGC CpApp가 통지를 받은 경우, 사용하는 다이얼-톤의 유형을 표시하는 메시지를 지원되는 임의의 다이얼-플랜의 상세와 함께 MGC를 통해 MG에 반환할 것이다. H.248의 대안적인 사용은 MGC가 통화에 앞서서(예를 들어, 필요한 다이얼 톤이 변할 때) 상기 다이얼-톤과 다이얼-플랜(구체적인 물리적 종단, 즉 구리선에 대한 응용을 위해)을 MG에 보낼 수 있도록 한다. 이것은 MGC가 상기 오프-훅에 대응하여 뭔가를 반환할 필요를 제거하고, 상기 오프-훅을 보내지 않을 가능성을 승인한다.
통화가 진행할 때, 상기 MG LSM은 수신한 통화 숫자(called digits)를 MG에 전달하고, 상기 MG는 그 다음 상기 다이얼 플랜을 구현하고 MGC/MGC CpAppl.에 의해 부여된 제어 제약 조건에 따라 필요한 갭 분석을 수행할 것이다. 만일 상기 갭이 부여되고 있다면, 상기 MG는 예컨대 장비 사용중 톤(Equipment Engaged Tone)을 통화 발신자에게 발생시킴으로써 이것을 전달하고자 할 것이다. 만일 갭이 부여되 지 않고 있다면, 숫자 1-n이 상기 MGC에 전달될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시 형태에서, MG는 MGC의 통화 당 처리 부담을 감소시키기 위해 오프-훅 메시지에 대한 확인을 수신하지 않는다. 대신에, MGC는 단지 다이얼 톤 타입(즉, DT(n))의 상세와 다이얼-플랜이 구현되어야 하는지의 상세를 제공한다.
상기 다이얼 플랜은, 특정 개수의 숫자가 MG에 송신된 후, 상기 MG는 상기 다이얼된 번호들을 분석하여 상기 통화가 갭 제약 조건을 구현하는 다이얼-플랜에 의해 부여된 기준을 준수하는지 판정한다는 것을 의미한다. 이와 달리 상기 다이얼-플랜에 의해 지원되지 않는 어떤 번호들에 대해 기본 제약 조건이 부여될 수 있다. 만일 상기 통화가 갭 제약 조건으로부터 면제되는 것으로 결정된다면, MGC에 송신되지만, 그렇지 않은 경우, 다음 통화가 수신된 후까지 갭이 부여되지 않도록, 상기 통화는, 만일 승인되면, 즉 만일 이미 부여된 갭 간격이 만료되었거나 만일 초기 갭 간격이 0이면, 단지 MGC에 송신된다. 이것은 도 12에 개략적으로 도시되어 있으며 액세스 컨트롤러가 3개의 다른 형태의 통화를 통지한 지점을 보여준다.
도 12에서, 첫 번째 통화는 0800654321을 다이얼링 하는 통화자에 관계된다. 이 번호는 첫 번째 3자리 이후에 우선순위 통화(MGC에 조기 통지를 촉구함)에 관련된 것으로 인식되지 않는다. 그러나, 도 12에 도시된 다른 2개의 번호들은 MGC에 조기 통지를 촉구하는 우선순위 번호(112, 999)에 관련된다. 만일 또 다른 번호 예를 들어 상기 다이얼-플랜에 의해 지원되지 않는 012345 67890 번호가 다이얼되면, 기본 (또는 임의의) 제약 조건이 MG에 의해 적용될 수도 있다.
액세스 컨트롤러에서 전역 개핑 간격(global gapping interval)을 결정하는 한 가지 방법은 컨트롤러가 상기 신호원에 의해 제공된 오프-훅을 거부하고 있는 레이트를 판정하는 것이다. 컨트롤러는 단일의 사용자당 전역 갭을 멀티캐스팅할 수 있으며, 각 트래픽 소스는 그 다음에 상기 전역 갭을 그 용량에 비례하여 전역 갭 크기로부터 로컬 갭 크기로 크기 변환하고, 그 다음에 0부터 상기 로컬 갭 크기까지 초기 갭 기간을 임의로 부여한다. 그 다음 각 트래픽 소스는 모든 비 우선순위 통화에 상기 로컬 갭을 적용하고, 상기 개핑은 통상의 통화에 제공된 서비스에만 영향을 미친다.
그러나, 본 발명의 또 다른 실시 형태에서, 컨트롤러는 유사한 적응형 내부 제어를 수행하고 트래픽 소스로부터 수신한 오프-훅 메시지를 거부하는 레이트를 측정하지만, 상기 컨트롤러는 상기 통화자의 정체(called identities)에 따라서 거부 레이트(reject rate)의 분석을 수행하여 어느 통화자 정체가 개핑이 필요한지 판정한다. 이러한 의미에서, 통화 정체는 네트워크 주소 등을 포함한다.
컨트롤러는 그 다음 전역 제약 조건과 번호당 전역 제약 조건을 결정하고 이들 전역 제약 조건들을 각 트래픽 소스에 멀티캐스팅 한다. 트래픽 소스는 그 다음 상기 컨트롤러에 의해 제공된 전역 갭 정보로부터 상기 트래픽 소스의 용량에 따라 어떤 갭 간격 크기가 적용되어야 하는지를 결정하기 위해 상기 전역 제약 조건들을 조정한다. 랜덤 초기 갭 간격 크기도 정해진다. 통화가 이루어질 때, 다이얼 된 번호는 특정 다이얼 된 번호 스킴을 위해 사용하는데 가장 적절한 갭 간격을 정하기 위해 네트워크 트래픽 소스에 의해 분석된다. 이와 같이 도 12에서, 만 일 특정 자릿수가 우선순위 번호와 관련 있는 것으로 인식되면, 갭이 부여되지 않지만(예를 들어, 112 또는 999 번호들), 0800 6543231 번호는 보통의 차단을 받기 쉽다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서, 다이얼 플랜은 원격투표/대량 다이얼링 번호들만이 갭이 주어질 가능성이 크다는 것을 표시하며, 이는 액세스 컨트롤러가 트래픽 처리의 과부하를 겪지 않게 하면서 비 우선순위 번호들에 대한 보통의 통화가 이루어질 수 있도록 할 것이다.
이런 방식으로, 16,666 cps의 통화 중 시간 용량을 갖는 VoIP 네트워크는, 예컨대 대량 다이얼링 상황에서 100,000 cps 이상이 디지털 라인 교환기로부터 전달될 때, 비-대량-다이얼링 관련된 트래픽이 영향을 받지 않도록 하면서 효과적으로 처리할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시 형태에서, MG-MGC의 제어 요청은 MG 응답 시간(보통 200 ms 이하임)에 종속하는 과부하 상태의 MGC에서 효과적인 통화 처리능력을 단순히 최대화하여, 우선순위 통화 둘 다를 가능하게 하고 선택적으로 보통의 (비-우선순위 통화)가 원격투표 형태의 통화에 의해 야기된 폭주를 겪지 않도록 보호하는 것이다.
도 13과 14는 기능의 배치에 대해서 과부하 제어의 전체적인 구조를 대조한다. 도 13과 14에서, A는 MGC의 승인 함수이고, R은 MG 로컬 과부하 제약 조건 제한이며, U는 갱신 함수이다.
도 13은 제한 갱신이 구현되는 VoIP 네트워크에서 MG-MGC 시나리오를 도시한다. 도 13과 14에서, 오프-훅 신호는 MG에 의해 MGC에 전송되고, MGC는 승인 제어를 적용하고, MG는 MGC의 과부하를 제한하기 위해 적절한 제약 조건을 적용한다. 그러나 도 13에서, MG는 MGC에 의한 어떤 제어를 받지 않고 국지적으로 과부하를 갱신한다. 이 갱신은 하나 이상의 기준에 기초할 수 있다. 예를 들면, 상기 갱신은 MGC에 대한 MG에 의한 새로운 통화 시도의 명시적인 거부에 기초하거나, 또는 MG로의 메시지 송신과 MGC에서 과도한 부담을 지시하는 MGC의 확인 응답 사이에 MG에 의해서 보여지는 긴 지연에 기초할 수 있다. 당해 기술분야의 전문가는, MG가 통화 발생에 대한 MGC의 응답만을 사용하여 MGC가 과부하 상태인지 결정하고 그 로컬 제약 조건을 적용하기 때문에, 도 13의 구조는 단일-라인 MG나 수개의 라인만을 갖는 MG에 대해서는 적절하지 않고, 필연적으로 더 큰 MG보다 더 낮은 레이트의 통화를 MGC에 보낸다는 것을 이해할 수 있다. 만일 낮은 레이트의 통화 이벤트들만이 보내지면, MG는 MGC에서 과부하의 존재와 심각성을 추정하는데 기초하는 제한된 정보를 가지며, 제약 조건 적용이 느릴 수밖에 없다. 그러나, 큰 게이트웨이들에 대해서는, 본 발명의 이 실시 형태는 H.248 표준 권고에 대한 어떤 변경을 요구하지 않는 이점을 갖는다.
도 14는 이와 대조하여 상기 갱신된 조건들을 결정하는 MGC를 개략적으로 도시한다. 이것은 더욱 민감한 과부하 제어가 구현될 수 있도록 한다. 도 14에서, MG가 오프-훅 조건을 수신하면, MG는 이것을 MGC에 전달하고 MG는 그 전역 제약 조건을 갱신한다. 그 다음 MGC는 새로운 갱신된 전역 제약 조건이 생성되는지를 판정하고 새로운 전역 제약 조건(즉 새로운 전역 갭 간격)을 적절한 통신 기술(멀티캐스팅)을 사용하여 선택(또는 모든 MG)에 반환하여 모든 MG가 수신하는 하나 이상의 제어 메시지를 제공한다. 각 MG는 그 다음에 상기 MGC에 의해 제공된 갱신된 전역 제약 조건 정보로부터 결정하는 수정된 로컬 제약 조건을 사용하여 통화를 처리하여 상기 통화가 거부될 것인지를 판정한다.
MGC는 각 MG로부터 수신하는 통합 트래픽 흐름에 대해 액세스하여, 각 MG가 개별적으로 수신하는 것보다 더 높은 트래픽 레이트를 수신하며, 이것은 상기 트래픽 레이트(전체적인 그리고 특정 다이얼 된 번호에 대해)의 정확한 추정이 얻어질 수 있도록 한다. 상기 MGC에 의해 수신된 트래픽 레이트가 개개의 MG에서 트래픽 레이트보다 더 높기 때문에, MG가 로컬 트래픽 레이트를 결정하고 MGC에 종속되지 않고 로컬 제약 조건을 생성하는 것(도 13에 도시된 바와 같이)보다, 각 MG(상기 MGC로부터 갱신된 전역 제약 조건을 수신함)에 의해 구현되는 외부 과부하 제어 조건들에 대한 더 빈번한 갱신이 있을 수 있다.
이 두 번째 제어 옵션은, 랜덤화된 초기 간격(MGC에 의해 멀티캐스팅 됨)을 갖는 순간적으로 유효한 갭이 존재하기 때문에, 과부하의 집합이 회피될 수 있다는 장점을 갖느다. 그러나, H.248 표준 권고안은 MGC로부터 멀티캐스트 메시지에 의해 반환되는 전역 갭 제약 조건을 고려하여 수정을 요구할 것이며, 본 발명은 MGC에 의해 정해진 통합 트래픽 레이트에 기여하는 각 MG에 전역 갭 간격 정보를 전달하는 다른 적합한 기술에 의해 구현될 수 있다. 자신의 특성을 만족시키기 위해 수신하는 전역 제약 조건을 수정하고, 로컬 갭 로직과 적절한 다이얼-톤을 구현하는 것은 각각의 MG에 달려 있다(비록 이것들이 MGC에 의해 중앙 집중식으로 결정될 수 있지만).
대량 통화 시나리오에서, 각 네트워크 액세스 포인트는 모두가 같은 대상 주 소를 갖는 짧은 시간 내의 다수의 통화를 수신할 것이다(예컨대, 동일한 번호가 아주 짧고, 거의 순간적인 시간 내에 다수의 통화에 의해 다이얼 될 수 있음). 액세스 포인트 모두에 대한 제어는 도 2에 도시된 바와 같은 수용할 수 없는 레벨까지 응답 시간이 상승하는 것을 방지하기 위해 상대적으로 신속히 본 발명에 의해 구현될 수 있다.
따라서 당해 기술분야의 전문가는 액세스 컨트롤러가 각각의 기여하는 네트워크 액세스 포인트로부터 제공된 트래픽에 대해 통합 트래픽 레이트를 결정한다는 것을 이해할 것이다. 이 통합 레이트는 개개의 액세스 포인트에서의 레이트보다 더 높으며, 이것은 외부 과부하 제어가 이미 구현되었을 때에도 액세스 컨트롤러는 실제 제공된 트래픽 레이트로부터 상기 외부 과부하 제어가 갱신을 요구하는지를 더욱 신뢰성 있게 결정할 수 있다는 것을 의미한다. 액세스 컨트롤러가 생성한 정보(예를 들어, 통합 트래픽 레이트와 라인당 트래픽 레이트를 포함할 수 있음)로부터 도출되는 액세스 컨트롤러로부터의 로컬 제약 조건(즉, 로컬 갭 간격)의 제어 메시지를 수신하는 각 네트워크 액세스 포인트에 의한 부여는 그 다음 상기 갱신 조건들이 네트워크 액세스 포인트 자체에 의해 단순히 결정되는지보다 더욱 신속하게 구현될 수 있다. 각 액세스 포인트가 자체적으로(즉, 다른 액세스 포인트의 각각에 의해 부여된 초기 갭 간격에 독립하여) 결정하는 초기 갭 기간을 즉시 부여함으로써, 액세스 포인트는 서로 통신을 할 필요가 없다.
제어 메시지가 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 각 네트워크 액세스 포인트에 전달되는 수단이 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에서 통합 제공된 트래픽 레이 트에 기여하는 액세스 포인트들에 한정된 멀티캐스팅 기술에 의해 수행되는 것이 바람직하다고 하더라도, 당해 기술분야에서 알려진 다른 적합한 통신 수단들이 사용될 수도 있다.
멀티캐스팅 통신 수단이 액세스 컨트롤러에 의해 사용되는 경우에, 네트워크는 액세스 컨트롤러가 전역 트래픽 액세스 레이트 제약 조건(들)을 상기 통신 네트워크를 통해 네트워크 액세스 포인트에 멀티캐스팅하는 것을 가능하게 하는 통신 멀티캐스팅 프로세스를 지원할 필요가 있다. 멀티캐스팅은 더 신속한 제어가 IP 네트워크의 MG에 부여될 수 있게 하고, MGC가 더 민감하게 하며, 당해 기술분야에서 알려진 것보다 더 짧은 시간에 상기 통화 제약 조건을 갱신할 수 있도록 하기 때문에 바람직하다. 개개의 MG를 만족시키기 위해 상기 액세스 컨트롤러에 의해 전역적으로 결정된 멀티캐스트 통화 제약 조건의 적응은 MGC의 제어 영역 내의 각 MG에 의한 더욱 효과적인 통화 제한을 가능하게 한다.
당해 기술분야의 전문가는, 만일 기반 전송 네트워크가 과부하의 효과적인 제어를 위해 충분히 신속하게 대부분의 액세스 포인트들에서 적소에 있는 것을 보장하기에 충분한 대역폭을 갖는다면, 각 네트워크 액세스 포인트에 대한 제약 조건 메시지의 유니캐스트 전송이 멀티캐스트 대신에 사용될 수 있을 것임을 또한 이해할 것이다. 이것은 트래픽 제한이 둔하거나(만일 제약 조건 배포가 느리다면) 또는 동기가 이루어지기 때문에(만일 제약 조건 배포가 빠르면), 갭 간격의 개시 시각을 랜덤화하기 위해 느린 유니캐스트 배포에 대한 어떤 의존을 제거한다.
다음에 반복되는 요약 내용은 본 명세서에 포함된다.
네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽의 양을 제어하는 적응형 과부하 시스템이 복수의 네트워크 액세스 포인트를 제어하기 위해 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 대해 설명된다. 각 네트워크 액세스 포인트는 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하고 상기 시스템은 과부하가 존재하는지를 네트워크 액세스 컨트롤러에서 판정하는 단계와, 존재한다면 네트워크 액세스 포인트가 통신 네트워크에 상기 트래픽을 승인하는 레이트를 제한하는 적어도 하나의 전역 제약 조건을 생성하는 단계를 포함한다. 그 다음 상기 컨트롤러는 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 중 하나 이상에 적어도 하나의 전역 트래픽 제약 조건을 멀티캐스팅 한다. 상기 전역 제약 조건을 수신하는 각 네트워크 액세스 포인트는 그 다음에 상기 전역 트랙픽 제약 조건을 처리하여 복수의 로컬 제약 조건을 결정한다. 상기 수신 네트워크 액세스 포인트는 상기 로컬 제약 조건을 결정하기 위해: 상기 트래픽에 부여될 소정의 로컬 갭 간격을 결정하는 단계; 및 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각 사이에 상이하고, 후속의 소정의 로컬 갭 간격과 상이한 초기 갭 간격을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 초기 갭 간격은, 그렇지 않으면 높은 통화율 시나리오에서 발생할 수 있는 네트워크 액세스 컨트롤러에서의 동기화 효과가 제거되는 것을 보장하기 위해, 랜덤 또는 의사 랜덤 방식으로 결정된다.
전술한 실시 형태들은 로컬 갭 간격을 결정하기 위해 크로포드 알고리즘을 변경하는 것에 기준을 두고 설명했지만, 당해 기술분야의 전문가라면 상기 컨트롤러에 제공된 트래픽 레이트를 제한하기 위해 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 적용될 수 있는 다른 제한 알고리즘들이 본 발명의 다른 실시 형태들에서 대안의 제약 조건들을 구현하기 위해 적당하게 수정될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (38)

  1. 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하도록 구성된 복수의 네트워크 액세스 포인트에 의해 제공된 상기 트래픽을 수신하도록 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽의 양을 제어하는 적응형 과부하 제어시스템에 있어서,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 과부하 상태가 존재하는지를 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 모두에 의해 트래픽이 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공되는 통합 레이트(rate)로부터 판정하고, 과부하 상태가 존재하면, 상기 통합 제공 트래픽 레이트로부터 도출된 하나 이상의 제약 조건(constraint)을 생성하는 단계;
    상기 하나 이상의 제약 조건을 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에 전달하는 단계; 및
    수신된 제약 조건 정보를 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에서 처리하여, 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 중 하나에 의해 제공되는 상기 트래픽을 제한하고 상기 트래픽에 부과되는 하나 이상의 로컬(local) 제약 조건을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  2. 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하도록 구성된 복수의 네트워 크 액세스 포인트에 의해 제공되는 상기 트래픽을 수신하도록 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽의 양을 제어하는 적응형 과부하 제어시스템에 있어서,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 과부하 상태가 존재하는지를 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 모두에 의해 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 트래픽이 거부되는 거부 레이트(reject rate)로부터 판정하고, 과부하 상태가 존재하면, 정해진 상기 거부 레이트로부터 하나 이상의 제약 조건을 도출하는 단계;
    상기 하나 이상의 제약 조건을 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에 전달하는 단계; 및
    수신된 제약 조건 정보를 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트의 각각에서 처리하여 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 중 상기 하나에 의해 제공된 트래픽을 제한하고 상기 트래픽에 부과되는 하나 이상의 로컬 제약 조건을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 적응형 과부하 제어시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 로컬 제약 조건은 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 수신된 트래픽이 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공되지 않는 갭 간격(gap interval)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러의 제어하에 있는 상기 네트워크 액세스 포인트의 모두에 의해 부여된 간격의 전체적인 분포는 각각의 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 부여된 상기 로컬 제약 조건의 개시 시점에서 무작위화(randomness)되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
    상기 무작위화는, 랜덤 프로세스에 의해 기간이 정해지는 초기 간격을 생성하는 각 네트워크 액세스 포인트에 의해, 개별적으로 부여되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무작위화는 상기 수신된 전역 제약 조건 정보의 처리에 즉시 후속하는 상기 로컬 제약 조건 간격을 구현하는 각 네트워크 액세스 포인트에 의해 개별적으로 부과되고,
    상기 전역 제약 조건 정보를 생성하는 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 뒤이어 상기 전역 제약 조건 정보 처리가 완료되는 시간이 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에 대해 변하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  7. 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하는 복수의 네트워크 액세스 포인트를 제어하도록 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리되는 트래픽의 양을 외부적으로 제어하도록 구성된 적응형 과부하 제어시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러에서 과부하 상태가 존재하는지를 판정하고, 존재하면, 네트워크 액세스 포인트가 상기 통신 네트워크에 대해 상기 트래픽을 승인하는 레이트를 제한하기 위해 하나 이상의 전역 제약 조건을 생성하고;
    상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건을 하나 이상의 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트에 전달하며;
    수신된 각각의 전역 트래픽 제약 조건을 처리하여 복수의 로컬 제약 조건을 결정하고;
    상기 수신하는 네트워크 액세스 포인트는,
    상기 트래픽에 부과되는 소정의 로컬 갭 간격을 결정하는 단계; 및
    후속하는 소정의 로컬 갭 간격들(△t)과 상이하고, 각각이 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에 의해 독립적으로 결정되는 초기 갭 간격(△t0)을 결정하는 단계;
    를 수행하여 상기 로컬 제약 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건을 하나 이상의 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트에 전달하는 단계에서, 상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건은 하나 이상의 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트에 멀티캐스팅되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 초기 갭 간격은 각 네트워크 액세스 포인트에서 랜덤(random) 또는 의사 랜덤(pseudo-random) 기법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기 갭 간격(△t0) 기간은 0부터 후속하는 로컬 갭 간격(△t)까지의 범위인 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 VoIP 네트워크이고,
    상기 트래픽은 통화 관련(call-related) 트래픽인 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러는 미디어 게이트웨이 컨트롤러(MGC: Media Gateway Controller)이고 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각은 미디어 게이트웨이(MG: Media Gateway)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전역 트래픽 레이트 제약 조건은 상기 액세스 컨트롤러에 의해 한 주소에 대해 결정되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크를 통한 전송을 위해 네트워크 액세스 포인트가 수신하는 라인의 수와 기여하는 모든 네트워크 액세스 포인트에 의해 상기 액세스 컨트롤러에 제공된 통합 트래픽을 기초하여 상기 액세스 컨트롤러에 의해 정해진 조정 가능한(scalable) 갭 간격이 소정의 로컬 갭 간격을 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티캐스팅 단계는 상기 액세스 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 네트워크 액세스 포인트 모두를 향하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  16. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 오프-훅(off-hook) 메시지가 상기 액세스 컨트롤러에 의해 거부되는 레이트를 분석함으로써 상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 트래픽이 상기 컨트롤러에 제공되는 레이트를 분석하여 상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  18. 제 7 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 트래픽이 상기 컨트롤러에 의해 거부되는 레이트를 분석하여 상기 하나 이상의 전역 트래픽 제약 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로컬 갭 제약 조건이 부과될 때 오프-훅 상태 메시지를 상기 액세스 컨트롤러에 송신하는 것을 불필요하게 만들기 위해 다이얼-플랜(dial-plan)이 네트워크 액세스 포인트에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 로컬 갭 간격은 분(分) 단위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 네트워크 액세스 포인트는 확률론적 방법(probabilistic method)을 사용하여 상기 초기 갭 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기 갭 간격은 0이 아닌 경우 상기 모든 네트워크 액세스 포인트의 초기 갭 간격이 0부터 각 네트워크 액세스 포인트에 의해 정해진 상기 로컬 갭 간격(△t)까지 범위에 균일하게 분포되도록 각 네트워크 액세스 포인트에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 적응형 과부하 제어시스템.
  23. 복수의 미디어 게이트웨이에 연결되도록 구성되는 미디어 게이트웨이 컨트롤러에 의해 수신된 통화의 수를 통신 네트워크에 대한 승인을 위해 제어하는 방법에 있어서,
    상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러에서 하나 이상의 조정 가능한(scalable) 통화 레이트(call rate) 제어 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러는 상기 조정 가능한 레이트 제어 파라미터를 상기 미디어 게이트웨이 제어 영역 내의 각 미디어 게이트웨이에 멀티캐스팅하는 단계;
    각각의 미디어 게이트웨이에서 상기 통화 레이트 제어 파라미터를 조정하여(scaling) 상기 미디어 게이트웨이에서 조정된(scaled) 통화 레이트 제어 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 미디어 게이트웨이가 소정의 초기 통화-갭 간격을 부과하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 조정된 통화 레이트 제어 파라미터는 상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러를 목적지로 하는 통화에 상기 미디어 게이트웨이에 의해 부과되는 통화-갭 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 초기 갭 간격은 상기 복수의 미디어 게이트웨이의 유한개의 서브셋(sub-set)에 대해 초기에 활성상태인 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 초기 갭 간격은 랜덤 또는 의사 랜덤 기법을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 조정 가능한 통화 레이트 제어 파라미터는 소정의 호출된주소(called address)에 할당되는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    호출된 주소의 일부 또는 전부에 적용되는 제어 처리를 결정하기 위해 다이얼-플랜(dial-plan)이 상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러에 의해 상기 미디어 게이트웨이에 부과되어는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미디어 게이트웨이는 임의의 통화 관련된 표시를 상기 게이트웨이 컨트롤러에 보내기 전에 상기 호출된 주소의 일부 또는 전부를 분석하는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  29. 제 23 항 내지 제 28 항에 있어서,
    상기 미디어 게이트웨이는 상기 호출된 주소의 하나 이상의 숫자(digit)의 분석할 때까지 상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러에 오프-훅을 송신하지 않는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  30. 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러는 상기 미디어 게이트웨이가 이용자로부터 통화(call)를 수신하기 전에 상기 미디어 게이트웨이에 다이얼-플랜을 송신하는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  31. 제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미디어 게이트웨이 컨트롤러는 상기 미디어 게이트웨이가 특정한 종료를 위해 다음 통화에 어떤 다이얼-톤을 적용해야 하는지를 상기 미디어 게이트웨이에 표시하는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  32. 제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통화-갭(call-gap)은 상기 미디어 게이트웨이가 상기 특정 호출된 주소를 분석한 후 상기 미디어 게이트웨이에 의해 부과되는 것을 특징으로 하는 통화 제어 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 의한 적응형 과부하 제어시스템에서사용되는 수단을 구비하고, 통신 네트워크에 대한 액세스를 트래픽에 제공하도록 구성된 복수의 네트워크 액세스 포인트에 의해 제공된 상기 트래픽을 수신하도록 구성된 네트워크 액세스 컨트롤러에 있어서,
    상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 모두에 의해 상기 네트워크 액세스 컨 트롤러에 제공된 트래픽을 포함하는 통합 제공된 트래픽 레이트를 감시하는 수단;
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 과부하 상태가 존재하는지를 상기 통합 트래픽 레이트로부터 결정하는 처리수단;
    상기 감시된 통합 제공된 트래픽 레이트로부터 도출된 하나 이상의 제약 조건을 생성하도록 구성된 처리수단; 및
    상기 하나 이상의 제약 조건을 상기 복수의 네트워크 액세스 포인트 각각에 전달하도록 구성된 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 액세스 컨트롤러.
  34. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 의한 적응형 과부하 제어시스템에서 사용되고, 제공된 트래픽 레이트를 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공하도록 구성된 네트워크 액세스 포인트에 있어서,
    상기 네트워크 액세스 컨트롤러로부터 제약 조건 정보를 수신하는 수단; 및
    상기 수신된 제약 조건 정보를 처리하여, 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 상기 네트워크 액세스 컨트롤러에 제공된 트래픽을 제한하고 상기 트래픽에 부과되는 하나 이상의 로컬 제약 조건을 결정하는 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 액세스 포인트.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 액세스 컨트롤러는 미디어 게이트웨이 컨트롤러를 포함하는 것을 특징 으로 하는 네트워크 액세스 컨트롤러.
  36. 제 35 항에 있어서,
    미디어 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 액세스 포인트.
  37. 명세서와 첨부된 도면을 참조하여 사실상 설명된 네트워크 액세스 컨트롤러에 의해 처리된 트래픽의 양을 외부적으로 제어하는 적응형 과부하 제어시스템.
  38. 명세서와 첨부된 도면을 참조하여 사실상 설명된 네트워크에 대한 승인을 위해 미디어 게이트웨이 컨트롤러에 의해 수신된 통화의 수를 제어하는 방법.
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