(57)【要約】【課題】信号を受信する毎にキュー探索を行うことなくキュー管理を行い、当該キュー管理に伴う信号処理遅延を短縮する。【解決手段】SIPサーバ１であって、SIP信号を受信すると、現在のキュー長を用いてキューの平均長を算出する算出手段１２と、キューの平均長と、最大閾値および最小閾値とを比較し、キューの平均長が前記最大閾値以上の場合は、受信したSIP信号を廃棄し、キューの平均長が最大閾値より小さく、最小閾値以上の場合は、前記受信したSIP信号の種別毎に設定された係数を用いて算出される廃棄確率でSIP信号を廃棄するとともに、廃棄しないSIP信号についてはキューに格納し、キューの平均長が最小閾値より小さい場合は、受信したSIP信号をキューに格納する制御手段１２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
SIPサーバであって、
SIP信号を受信すると、現在のキュー長を用いてキューの平均長を算出する算出手段と、
前記キューの平均長と、最大閾値および最小閾値とを比較し、前記キューの平均長が前記最大閾値以上の場合は、前記受信したSIP信号を廃棄し、前記キューの平均長が前記最大閾値より小さく、前記最小閾値以上の場合は、前記受信したSIP信号の種別毎に設定された係数を用いて算出される廃棄確率で前記SIP信号を廃棄するとともに、廃棄しないSIP信号についてはキューに格納し、前記キューの平均長が前記最小閾値より小さい場合は、前記受信したSIP信号を前記キューに格納する制御手段と、を有すること
を特徴とするSIPサーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、SIPサーバのキュー管理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
NGN（Next Generation Network）のようなSIP（Session Initiation Protocol）によるセッション制御を行う通信網においては、災害発生時等にSIPサーバに対し大量のSIP信号が送信される場合がある。SIPサーバが処理能力を超える大量のSIP信号を受信すると、当該SIPサーバではキューあふれが発生する。キューあふれが発生すると、SIP信号が廃棄されるため、新規セッションが確立できない、セッションを適切に終了できない、セッションが途中で切断されるといった問題が発生し、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）が低下する。
【０００３】
このような過負荷時におけるSIP網のスループットを向上させる技術については、非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】W. Zhu et al., Automatic Originator Regulation of IMS Multiple Traffic by Stateless Signaling Prioritization, Proc. of Global Communications Conference, 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１では、全てのSIP信号に優先度を規定し、SIPサーバがSIP信号を受信すると、キューを先頭から検索し、受信信号よりも優先度が低い信号があると、優先度が低い信号と受信信号とを置換する。すなわち、優先度の低い信号をキューから削除し、その位置に受信信号を設定する。
【０００６】
しかしながら、非特許文献１の技術では、SIP信号を受信するたびにキューの先頭から探索を行う必要があるため、過負荷時には多数の探索処理が発生することとなり、処理リソースの消費や信号処理遅延の発生といった課題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、信号を受信する毎にキュー探索を行うことなくキュー管理を行い、当該キュー管理に伴う信号処理遅延を短縮可能なキュー管理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、SIPサーバであって、SIP信号を受信すると、現在のキュー長を用いてキューの平均長を算出する算出手段と、前記キューの平均長と、最大閾値および最小閾値とを比較し、前記キューの平均長が前記最大閾値以上の場合は、前記受信したSIP信号を廃棄し、前記キューの平均長が前記最大閾値より小さく、前記最小閾値以上の場合は、前記受信したSIP信号の種別毎に設定された係数を用いて算出される廃棄確率で前記SIP信号を廃棄するとともに、廃棄しないSIP信号についてはキューに格納し、前記キューの平均長が前記最小閾値より小さい場合は、前記受信したSIP信号を前記キューに格納する制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、信号を受信する毎にキュー探索を行うことなくキュー管理を行い、当該キュー管理に伴う信号処理遅延を短縮可能なキュー管理技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるSIPサーバの構成図である。
【図２】SIPサーバの処理を示すフローチャートである。
【図３】キュー長とキューの平均長との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態におけるSIPサーバ１の構成図である。
【００１３】
図示するSIPサーバ１は、信号受信部１１と、キュー制御部１２と、SIP信号受信キュー１３と、SIPプロキシサーバ機能部１４とを備える。
【００１４】
信号受信部１１は、SIP端末２または他のSIPサーバ３から受信したIPパケットの中からSIP信号のIPパケットを取り出し、キュー制御部１２に渡す。
【００１５】
キュー制御部１２（算出手段、制御手段）は、信号受信部１１からSIP信号を渡された際に、所定のアルゴリズムに従って、当該SIP信号をSIP信号受信キュー１３に格納するか、あるいは破棄するかを決定する。本実施形態では、キュー制御部１２は、信号受信部１１がSIP信号を受信すると、現在のキュー長を用いてキューの平均長を算出する。そして、算出したキューの平均長と、最大閾値および最小閾値とを比較し、キューの平均長が最大閾値以上の場合は、受信したSIP信号を廃棄し、キューの平均長が最大閾値より小さく、最小閾値以上の場合は、受信したSIP信号の種別毎に設定された係数を用いて算出される廃棄確率でSIP信号を廃棄するとともに、廃棄しないSIP信号についてはSIP信号受信キュー１３に格納し、キューの平均長が最小閾値より小さい場合は、受信したSIP信号をSIP信号受信キュー１３に格納する。
【００１６】
なお、SIP信号を破棄する場合は、キュー制御部１２は、SIPプロキシサーバ機能部１４に、SIP信号を破棄した旨を通知し、SIPプロキシサーバ機能部１４は、破棄したSIP信号の送信元装置（SIP端末２または他のSIPサーバ３）に対し、エラー応答（例えば、５０３応答）を返却することとしてもよい。
【００１７】
SIP信号受信キュー１３は、キュー制御部１２から渡されたSIP信号をSIPプロキシサーバ機能部１４に渡す前に一旦格納しておくためのキューである。
【００１８】
SIPプロキシサーバ機能部１４は、SIP端末２または他のSIPサーバ３から送信され、SIP信号受信キュー１３に格納されたSIP信号を受け取って、他のSIP端末２または他のSIPサーバ３に送信するなどのSIP信号のルーティング、ユーザ認証などの一般的なSIPプロキシサーバの機能を提供する。
【００１９】
なお、本実施形態のSIPサーバ１は、例えば、ＣＰＵと、メモリと、ハードディスク等の外部記憶装置などを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上にロードされたSIPサーバ１用のプログラムを実行することにより、SIPサーバ１の各機能が実現される。また、SIPサーバ１用のプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。
【００２０】
次に、本実施形態の処理について説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態のSIPサーバ１の処理を示すフローチャートである。
【００２２】
SIPサーバ１の信号受信部１１は、SIP端末２または他のSIPサーバ３から送信されたSIP信号（IPパケット）を受信し、当該SIP信号をキュー制御部１２に送出する（Ｓ１１）。
【００２３】
キュー制御部１２は、Ｓ１２以降のアルゴリズムに従って、信号受信部１１から受け取ったSIP信号をSIP信号受信キュー１３へ格納（エンキュー）するか、あるいは破棄するかを決定する。まず、キュー制御部１２は、キューの平均長ａｖｇを以下の式により算出する（Ｓ１２）。
【００２４】
キューの平均長ａｖｇｎ＋１＝（１−Ｗｑ）ａｖｇｎ＋Ｗｑｑ      式（１）
すなわち、パラメータＷｑと、前回算出したキューの平均長ａｖｇｎと、現在のキュー長ｑとを用いて、キューの平均長ａｖｇｎ＋１を算出する。
【００２５】
ここで、Ｗｑは、過渡的輻輳への許容限度を決めるパラメータであって、あらかじめ設定（定義）され、図示しない記憶部に記憶されているものとする。現在のキュー長ｑは、SIP信号受信キュー１３に格納されているSIP信号の数である。図１に示す例では、現在のキュー長ｑは、３である。
【００２６】
そして、キュー制御部１２は、Ｓ１２で算出したキューの平均長ａｖｇｎ＋１と、最大閾値および最小閾値とを比較し、Ｓ１１で受信したSIP信号をSIP信号受信キュー１３に格納するか、あるいは破棄するかを決定する。
【００２７】
具体的には、キューの平均長ａｖｇｎ＋１と、あらかじめ設定した最大閾値ｍａｘｔｈとを比較する（Ｓ１３）。ｍａｘｔｈ≦ａｖｇｎ＋１の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、キュー制御部１２は、Ｓ１１で受信したSIP信号を、SIP信号受信キュー１３に格納することなく廃棄する（Ｓ１４）。
【００２８】
一方、ａｖｇｎ＋１＜ｍａｘｔｈの場合（Ｓ１３：ＮＯ）、キュー制御部１２は、Ｓ１２で算出したキューの平均長ａｖｇｎ＋１と、あらかじめ設定した最小閾値ｍｉｎｔｈとを比較する（Ｓ１５）。
【００２９】
ｍｉｎｔｈ≦ａｖｇｎ＋１の場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、キュー制御部１２は、Ｓ１１で受信したSIP信号を、SIP信号の信号種別毎に設定された係数を用いて算出される廃棄確率Ｐａの割合で廃棄し、残りのSIP信号をSIP信号受信キュー１３に格納する（Ｓ１６）。廃棄確率Ｐａは、以下の式（２）により算出する。
【００３０】
廃棄確率Ｐａ＝ＣｍｅｔｈｏｄＰｂ／（１−ｃｏｕｎｔ・Ｐｂ）        式（２）
Ｐｂ＝ｍａｘｐ（ａｖｇｎ＋１−ｍｉｎｔｈ）／（ｍａｘｔｈ−ｍｉｎｔｈ）
ここで、Ｐｂの式のｍａｘｐは、Ｐｂの上限値であり、あらかじめ設定された値である。Ｐａの式のｃｏｕｎｔは、最後にSIP信号が破棄されてから破棄されないで送出されたSIP信号数である。
【００３１】
また、Ｃｍｅｔｈｏｄは、SIP信号の種別毎の廃棄確率Ｐａの係数であり、あらかじめ設定された値である。優先して廃棄する種別のSIP信号（例えば、INVITE信号など）の場合は、係数Ｃｍｅｔｈｏｄの値を大きく設定し、当該種別のSIP信号の廃棄確率Ｐａを大きくする。すなわち、係数Ｃｍｅｔｈｏｄは、SIP信号の種別毎の優先度を意味するものである。したがって、キュー制御部１２は、Ｓ１１で受信したSIP信号の種別を取得し、取得した種別の係数を用いて廃棄確率Ｐａを算出し、当該廃棄確率ＰａにしたがってＳ１１で受信したSIP信号を廃棄する。
【００３２】
一方、ｍｉｎｔｈ＞ａｖｇｎ＋１の場合（Ｓ１５：ＮＯ）、キュー制御部１２は、Ｓ１１で受信したSIP信号を、SIP信号受信キュー１３に格納する（Ｓ１７）。SIPプロキシサーバ機能部１４は、SIP信号受信キュー１３に格納されたSIP信号を順次読み出し、SIP端末２または他のSIPサーバ３に送信するなどの信号処理を行う。
【００３３】
次に、前述したキューの平均長を算出する式（１）について、より詳細に説明する。
【００３４】
まず、「キューの平均長」の「平均」は、単純平均ではなく、「指数加重移動平均」（指数平滑平均）を意味するものである。指数加重移動平均は、直近のデータを重視するとともに、古い過去のデータも重視することを特徴とする平均である。
【００３５】
そして、式（１）のパラメータＷｑは、指数加重移動平均における、「平滑化係数」(平滑定数)に相当する。パラメータＷｑは、過去の状況をどれだけ重視するかを決める係数で、Ｗｑが小さいほど（すなわち、０に近いほど）、過去の状況を重視し、Ｗｑが大きいほど（１に近いほど）直近の状況を重視することになる。
【００３６】
これを、本実施形態のキュー制御にあてはめると、パラメータＷｑが０に近いほど、直近のトラヒック変動を重視しなくなるため、キュー制御に当たり瞬間的なバーストトラヒックが発生してもその影響を受けなくなることを意味する。ただし、パラメータＷｑが０に近い場合であって、トラヒックが時間とともに右肩上がりで増加するような場合においては、実際のキュー長の変化に対して、キューの平均長ａｖｇｎ＋１の増加が緩やかになるため、SIP信号の廃棄の開始が遅くなってしまう。すなわち、実際のキュー長（変数q）が大きくなっていても、SIP信号の廃棄が行われない可能性がある。
【００３７】
したがって、オペレータなどの網管理者が、網の特性や保守ポリシに応じて適切なＷｑを設定することで、効果的な輻輳制御を実現することができる。例えば、瞬間的なバーストトラヒックの発生がほとんどないような網においては、Ｗｑを１．０に近い値に設定するなどして、網に応じた輻輳制御を行う。
【００３８】
図３は、キュー長ｑ（SIP信号受信キュー１３に格納されたSIP信号の数）と、複数の値のパラメータＷｑにおけるキューの平均長ａｖｇｎ＋１との関係を示すグラフである。図３に示す棒グラフは、キュー長ｑを示し、折れ線グラフは、パラメータＷｑに「０．１」、「０．５」、「０．９」としたときの、それぞれのキューの平均長を示したものである。なお、図３に示すグラフの縦軸は、キュー長およびキューの平均長を示し、横軸は、時間を示すものである。
【００３９】
図３（ａ）は、瞬間的なトラフィック（１０倍のトラフィック）発生時のキューの平均長の変化を示す例である。図示する例では、パラメータＷｑが０．１の場合、キューの平均長の変化は少ない。すなわち、バーストトラフィックが発生しても、キュー制御部１２が行うSIP信号受信キュー１３の制御への影響は少ない。
【００４０】
一方、図３（ｂ）は、受信するSIP信号が徐々に増える場合のキューの平均長の変化を示す例である。図示する例では、パラメータＷｑが０．１の場合、実際のキュー長ｑの増加に対し、キューの平均長が追従できていない。すなわち、SIP信号を破棄するキュー制御の開始タイミングが遅くなる可能性がある。このように徐々にトラフィックが増加する特性のネットワークにおいては、パラメータＷｑをある程度大きな値に設定する必要がある。
【００４１】
以上説明した本実施形態では、キュー制御部１２の制御により、受信したSIP信号は、キューの平均長に応じて破棄されるか、あるいはSIP信号受信キュー１３に格納されるかが決定される。すなわち、本実施形態では、SIP信号を受信するたびに、SIP信号受信キュー１３の探索を行うことなく、各SIP信号の種別の廃棄確率に応じたSIP信号受信キュー１３の管理を実現することができる。その結果、本実施形態では、キュー制御にともなう処理リソースの消費を抑制し、信号処理遅延の短縮が可能となり、したがって、網内のスループットを向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、SIP信号の種別毎に廃棄確率の係数を設定し、当該係数を用いて廃棄確率を算出することで、SIP信号の種別に応じて柔軟に当該SIP信号を破棄するかSIP信号受信キュー１３に格納するかのキュー制御を実現することができる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ：SIPサーバ
１１：信号受信部
１２：キュー制御部
１３：SIP信号受信キュー
１４：SIPプロキシサーバ機能部
２  ：SIP端末
３  ：他のSIPサーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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