(57)【要約】【課題】ＰＤＳＮコントローラを省き、ＰＤＳＮコントローラにおけるオーバーヘッドをなくして、各ＰＤＳＮの負荷を分散させる基地局（装置）およびＰＤＳＮ負荷分散方法を提供する。【解決手段】ＰＤＳＮ(10,20,30)数を格納する格納部(130)と、端末からの接続要求に含まれる端末固有情報を取得する取得部(140)、取得した端末固有情報を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算する計算部(150)と、モジュロ計算によって得られた値を、端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定する設定部(160)と、設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、端末の接続要求を送信するＰＤＳＮ側送信部(180,182)を備える基地局(100)を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワーク内のＰＤＳＮ数を格納する格納手段と、
端末からの接続要求に含まれる端末固有情報を取得する取得手段と、
前記取得した端末固有情報を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算する計算手段と、
前記モジュロ計算によって得られた値を、前記端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定する設定手段と、
前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、前記端末の接続要求を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局において、
前記通信ネットワーク内の各ＰＤＳＮの負荷を求める負荷解析手段をさらに備え、
前記設定手段は、
前記負荷解析手段により求めた、前記接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮの負荷が、所定の閾値を超える場合、前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号を、負荷がより低いＰＤＳＮに変更する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局において、
前記送信手段は、
前記端末からの接続要求に接続先ＰＤＳＮを特定する識別子が含まれ、かつ、前記設定手段によって、前記識別子で特定される接続先ＰＤＳＮから前記負荷がより低いＰＤＳＮに変更された場合、前記負荷がより低いＰＤＳＮのＰＤＳＮ番号を前記端末に通知する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の基地局において、
前記計算手段が、
前記取得した端末固有情報の一部を抽出し、該抽出した値を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項５】
通信ネットワーク内のＰＤＳＮ数を格納するステップと、
端末から接続要求を受け、当該端末の端末識別子を取得するステップと、
前記取得した端末識別子を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算するステップと、
前記モジュロ計算によって得られた値を、前記端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定するステップと、
前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、前記端末の接続要求を送信するステップと、
を有することを特徴とするＰＤＳＮ負荷分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局およびＰＤＳＮ負荷分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＤＳＮの負荷分散はＰＤＳＮコントローラなどをネットワークに設置し、レジストレーションが発生するごとに基地局からＰＤＳＮコントローラに接続先ＰＤＳＮを問い合わせる等の方法で行われており、これを実現するためにＰＤＳＮをクラスラリングしてＰＤＳＮ群を制御するＰＤＳＮコントローラが利用されている（非特許文献１を参照されたい）。
【非特許文献１】ウェブサイト（http://www.cisco.com/application/pdf/en/us/guest/products/ps4341/c1244/cdccont_0900aecd801a263a.pdf）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術では、ハンドオーバーのときなど、その問い合わせ時間がオーバーヘッドとなってしまいハンドオーバーの遅延が発生したり、多くの基地局が設置されたりしたときなどは、多数の端末が同時にＰＤＳＮコントローラに接続する可能性があり、より多大な遅延が発生する問題がある。さらに、このＰＤＳＮコントローラが高価であるという問題もある。
【０００４】
図４に、従来のＰＤＳＮの負荷分散のシーケンス図を示す。従来、ＰＤＳＮの負荷分散を行う場合、図４に示すようにＰＤＳＮコントローラ等をネットワークに導入し、レジストレーションやハンドオーバー等のイベントが発生したとき、基地局は、当該基地局を管理しているＰＤＳＮコントローラに問い合わせて、その時に、割り当てられたＰＤＳＮに接続する必要があった。ここで、ハンドオーバー時に異なるＰＤＳＮを割り当てた場合、ＰＰＰセッションを維持することができず、ＰＰＰセッションが切断されてしまう。そこで、ＰＰＰセッションを維持するためには、ハンドオーバーというイベント発生時は、当該イベント発生前（即ちレジストレーション時）と同じＰＤＳＮを割り当てる機能が必要となるが、ＰＤＳＮコントローラ以外に、ハンドオーバー前後で同じＰＤＳＮに端末を接続させる機能は開発されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、ＰＤＳＮコントローラを省き、ＰＤＳＮコントローラにおけるオーバーヘッドをなくして、各ＰＤＳＮの負荷を分散させる基地局（装置）およびＰＤＳＮ負荷分散方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による基地局（装置）は、
通信ネットワーク内のＰＤＳＮ数（即ち、自基地局が接続しているＰＤＳＮの数ｎ）、（および、各ＰＤＳＮ番号（ｎ＝０，１，２，．．．，ｎ−１）にその論理アドレス（例えば、ＩＰアドレス）を関連付けたＰＤＳＮ番号管理テーブル）を格納する格納手段（メモリなど）と、
（端末から送信された端末固有情報を含む接続要求を受信する受信手段と、）
端末からの接続要求に含まれる端末固有情報（例えば、端末識別子であるＵＴＩＤ（１６進数１０桁の数値））を取得する取得手段と、
前記取得した端末固有情報を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算する計算手段と、
前記モジュロ計算によって得られた値を、前記端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定する設定手段と、
前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、前記端末の接続要求を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明による基地局（装置）では、
前記通信ネットワーク内の各ＰＤＳＮの負荷を求める負荷解析手段をさら備え、
前記設定手段は、
前記負荷解析手段により求めた、前記接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮの負荷が、所定の閾値（例えば、全ＰＤＳＮの平均負荷の７０％など）を超える場合、前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号を、負荷がより低いＰＤＳＮ（好適には最も低いＰＤＳＮ）に変更する、
（前記送信手段が、変更後の接続先ＰＤＳＮに端末の接続要求を送信する、）
ことを特徴とする。
また、前記負荷解析手段は、ＰＤＳＮ毎のパケット流量を計測し、計測したパケット流量が低いほどＰＤＳＮの負荷が高いものとすることが好適である。
【０００８】
また、第３の発明による基地局（装置）では、
前記送信手段は、
前記端末からの接続要求に接続先ＰＤＳＮを特定する識別子（例えば、ＰＤＳＮ番号）が含まれ、かつ、前記設定手段によって、前記識別子で特定される接続先ＰＤＳＮから前記負荷がより低いＰＤＳＮに変更された場合（即ち、負荷がより低いＰＤＳＮに対して前記端末の接続要求を送信する場合）、前記負荷がより低いＰＤＳＮのＰＤＳＮ番号を前記端末に通知する、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明による基地局（装置）は、
前記計算手段が、
前記取得した端末固有情報の一部を抽出し（例えば、端末識別子であるＵＴＩＤの下４桁のみ）、該抽出した値を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算する、
ことを特徴とする。
【００１０】
上述したように本発明の解決手段を基地局（装置）として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１１】
例えば、本発明を方法として実現させた第５の発明によるＰＤＳＮ負荷分散方法は、
（基地局が）通信ネットワーク内のＰＤＳＮ数を格納するステップと、
（前記基地局が）端末から接続要求を受け、当該端末の端末識別子を取得するステップと、
（前記基地局が演算手段（ＣＰＵ、ＤＳＰなど）を使用して）前記取得した端末識別子（例えば１６進数の数値）を前記格納されているＰＤＳＮ数でモジュロ計算するステップと、
（前記基地局が）前記モジュロ計算によって得られた値を、前記端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定するステップと、
（前記基地局が）前記設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、前記端末の接続要求を送信するステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＰＤＳＮ数および端末識別子などの端末固有の情報（例えばＵＴＩＤ（User Terminal ID）など）のモジュロ演算という簡便な計算によって、一意に接続先ＰＤＳＮを決定して、各端末を各ＰＤＳＮに偏りなく分散して、適正な負荷分散を自動的に可能にすると同時に、各端末は基本的に同一のＰＤＳＮへ自動的に割り振ることが可能となり、ハンドオーバーなどのイベント時のＰＰＰセッションを維持することも可能となる。これによって、ＰＤＳＮコントローラが必要なくなり、これに関するオーバーヘッドをなくすことができる。さらには、ＰＤＳＮコントローラを導入する必要がなくなるためその導入費用も削減できるなどの効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
はじめに本発明の概要を簡単に示す。本発明による各基地局は、接続先ＰＤＳＮをモジュロ計算により決定する機能を有する。基地局は接続しているＰＤＳＮごとおよび端末ごとのパケット流量計測を行う機能を有する。これにより、各ＰＤＳＮに接続された端末の平均パケット流量を計測できる。端末は接続先ＰＤＳＮをメモリに記憶する機能を持ち、ハンドオーバー時はそのＰＤＳＮを接続先ＰＤＳＮとして基地局に要求する機能を有する。さらに、基地局は各ＰＤＳＮおよびユーザ毎とのパケット流量計測を行い、あるＰＤＳＮに接続している全てのユーザの流量が相対的に低下していると判断した場合は、そのＰＤＳＮにはレジストレーションしない仕組みを設ける。この機能により、ＰＤＳＮの負荷に偏りが生じたことを基地局が自動的に認識し、その偏りを自動的に緩和することができる。
【００１４】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施態様による基地局、端末、ＰＤＳＮからなるネットワーク構成を示す構成図である。図に示すように、本ネットワーク構成は、上位ネットワークＮＥＴ（例えばインターネット）に接続するＰＤＳＮ（パケットデータサービングノード）１０、２０、３０、これらＰＤＳＮ（パケットデータサービングノード；パケットデータ交換装置）１０−３０と基地局（装置）１００、基地局１００と無線で接続する端末ＵＴ１、ＵＴ２、ＵＴ３からなる。なお、本実施態様では端末が３つある構成にしてあるが、これは単なる例示であり、実際のネットワーク構成では多数の端末が１つの基地局に接続される。
【００１５】
基地局１００は、端末ＵＴとパケットデータの送受信を行う無線通信部１１０、送受信するパケットを処理（構築および解析／再構成）するパケット処理部１２０、各種データを格納する格納部１３０、端末固有情報を取得する取得部１４０、モジュロ計算する計算部１５０、各端末への接続先ＰＤＳＮ番号を設定する設定部１６０、各ＰＤＳＮの負荷を解析して求める負荷解析部１７０、ＰＤＳＮ通信部１８０、これら各部を制御し、かつ、装置全体の制御を司る制御部１９０、および、アンテナＡＮＴを備える。
【００１６】
格納部１３０は、通信ネットワーク内のＰＤＳＮ数、即ち、自基地局が接続しているＰＤＳＮの数、および、各ＰＤＳＮ番号にその論理アドレスを関連付けたＰＤＳＮ番号の管理テーブルを格納する。表１に格納手段が格納している管理テーブルの一例を示す。さらに、管理テーブルは、各ＰＤＳＮとそれに属している端末の識別子を関連付けて格納している。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
取得部１４０は、各端末から送信される接続要求に含まれる端末固有情報を取得する。例えば、端末の固有情報である端末識別子ＵＴＩＤは１６進数の１２桁であるが、説明の簡略化のため本実施態様では、図１および表１に示すように「１０進数の４桁の数値」をＵＴＩＤとし、これを端末固有情報として使用する。なお、取得処理およびモジュロ演算を低減・簡易化するために、実際の１６進数１２桁の端末識別子ＵＴＩＤから下４桁だけを抽出して、この抽出した数値は実質的に固有なものと扱うことが可能であるため、これを固有情報として設定してもよい。
【００１９】
次に、計算部１５０は、下式を用いて、取得した端末固有情報ｘをＰＤＳＮ数ｎでモジュロ計算する。
Ｙ＝ｘ  mod  ｎ
例えば、端末ＵＴ１の場合は、モジュロ計算の結果Ｙは端末固有情報ｘ＝００１１をＰＤＳＮ数ｎ＝３で割った余り２となる。
Ｙ＝１１  mod  ３
＝２
この端末固有情報が端末固有の数値であるならば、一意な、即ち、各端末に固有の数値（モジュロ演算結果である除算による「余り」）を求めることができる。設定部１６０は、前記モジュロ計算によって得られた値Ｙを、端末の接続先ＰＤＳＮ番号として設定する。上述した例では、管理テーブル（表１）を参照して、ＰＤＳＮ番号＃２が、端末ＵＴ１の接続先ＰＤＳＮの番号となる。また、設定部１６０は、端末に設定された接続先ＰＤＳＮ番号を関連付けて格納部１３０の管理テーブルに格納する。管理テーブルに記述された当該ＰＤＳＮ番号＃２の論理アドレスに向けて端末ＵＴ１のパケットを流す。
【００２０】
同様の計算を端末ＵＴ２、ＵＴ３に対して行うと、表１のように各端末を別々のＰＤＳＮに偏りなく割り振ることができる。即ち、端末識別子を使ったモジュロ演算という簡易な計算によって各ＰＤＳＮの負荷を分散することが可能となる。そして、ＰＤＳＮ通信部１８０は、ＰＤＳＮにパケットを送信するＰＤＳＮ側送信部１８２、ＰＤＳＮからパケットを受信するＰＤＳＮ側受信部１８４を備え、設定された接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに対し、端末の接続要求を送信する。
【００２１】
負荷解析部１７０は、通信ネットワーク内の各ＰＤＳＮの負荷を求める。各ＰＤＳＮの負荷を求める手法は幾つかあるが、負荷解析部１７０は、ＰＤＳＮ毎に接続している各端末と基地局間で送受信されるパケット流量を計測し、ＰＤＳＮ毎に該ＰＤＳＮに接続する端末の平均パケット流量を計算する。図３は、こうして求めたＰＤＳＮ毎に該ＰＤＳＮに接続する端末の平均パケット流量計測例を示す図である。図３に示すように、ＰＤＳＮが５台ある構成の場合において端末の平均パケット流量計測を行っている。この例では、ＰＤＳＮ＃３に接続する端末の平均パケット流量が他のＰＤＳＮに接続する端末の平均パケット流量よりも明らかに小さく（具体的には平均値の５０％未満などの閾値で判定する）、このような場合には、当該ＰＤＳＮは過負荷であり処理が滞っているものと判定する。そして、このような過負荷状態のＰＤＳＮに対して、当該ＰＤＳＮを接続先として持つ端末から接続要求があった場合には、別の負荷がより軽い（好適には最も負荷の軽い）ＰＤＳＮに接続先ＰＤＳＮ番号を変更し、変更した新しい接続先ＰＤＳＮ番号に対応するＰＤＳＮに接続要求送信する。
【００２２】
端末からの接続要求に接続先ＰＤＳＮを特定する識別子（ＰＤＳＮ番号）が含まれるときに、上述したように接続先ＰＤＳＮを低負荷ＰＤＳＮに変更した場合は、端末側にＰＤＳＮ変更があった旨を知らせるため、変更後のＰＤＳＮ番号を当該端末に通知する。また、基地局は、端末割り振りが、モジュロ演算ではなく流量計算により変更されたものであること、および、変更後のＰＤＳＮ番号を管理テーブルに格納しておく。このように管理テーブルを維持管理することによって、端末と接続先ＰＤＳＮとの対応付けを適正に把握することが可能となる。無線通信部１１０は、端末に無線でパケットを送信する無線側送信部１１２と、端末から無線でパケットを受信する無線側受信部１１４を備え、上述した変更後のＰＤＳＮ番号の通知は、無線側送信部１１２が実行する。
【００２３】
図２は、本発明の一実施態様による基地局の処理を示すフローチャートである。図に示すように、ステップＳ１１にて、基地局は端末から送信されたレジストレーション要求（接続要求）を受信する。レジストレーション要求を受信した後、ステップＳ１２にて、当該レジストレーション要求がハンドオーバーによるものか否か（即ち、新規のレジストレーションによるものか）を判定する。ステップＳ１２にて、レジストレーション要求がハンドオーバーであると判定された場合は、基地局は端末からのレジストレーション要求メッセージ内のＰＤＳＮ指定フラグを確認し、ＰＤＳＮの指定かあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３にて、レジストレーション要求にＰＤＳＮ指定があると判定した場合、基地局は当該メッセージで指定されているＰＤＳＮに端末を接続するために、レジストレーション要求で指定されているＰＤＳＮ番号を接続先ＰＤＳＮ番号に設定し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５にて、設定（指定）されたＰＤＳＮにレジスレーション要求を送信する。これは、本発明のモジュロ演算で算出されたＰＤＳＮとは異なるＰＤＳＮに接続した場合の端末に対応するための処理である。
【００２４】
ステップＳ１２にて、レジストレーション要求がハンドオーバーでないと判定された場合は、ステップＳ１６に進み、モジュロ演算を行う。同様に、ステップＳ１３にてＰＤＳＮの指定がないと判定された場合も、ステップＳ１６に進み、モジュロ演算を行う。ステップＳ１６において、新規のレジストレーション、またはハンドオーバーによる再レジストレーションに対する接続先ＰＤＳＮを選択／決定するためのモジュロ演算を下式で行う。
ＰＤＳＮ番号＝端末ID mod ＰＤＳＮ数
ここで、ＰＤＳＮ番号は当該端末を接続させる接続先ＰＤＳＮ番号、端末IDはキャリアが管理する端末固有の識別子およびＰＤＳＮ数は当該システムにおける使用ＰＤＳＮの全数を表す。
【００２５】
本発明では、モジュロ演算によって負荷分散を図るが、それでもＰＤＳＮ間に負荷の偏りが生じた場合に対応するために、基地局は、ＰＤＳＮ毎に接続する端末のパケット流量の統計をとり、ＰＤＳＮ毎の端末平均流量を計算する(各端末の通信中のパケット流量をＰＤＳＮ毎に計測する。そして、そのなかで明らかに他のＰＤＳＮに比べて端末平均流量の小さいＰＤＳＮが存在する場合は、そのＰＤＳＮは他のＰＤＳＮに比べて負荷が大きいと判断する（図３の例ではＰＤＳＮ#3）。例えば、所定の閾値（例えば、平均流量の６０％未満、５０％未満など）を用いて高負荷のＰＤＳＮ番号を特定する。そして、ステップＳ１７にて、モジュロ演算で求めた接続先ＰＤＳＮ番号が、特定した高負荷のＰＤＳＮ番号と同じか否かをを判定する。同じであると判定された場合はステップＳ１８にて、接続先ＰＤＳＮ番号を、他の負荷が低いＰＤＳＮ番号で置換し、ステップＳ１５に進む。このとき、基地局は、変更後の接続先ＰＤＳＮ番号を記憶し、その内容を端末に通知し、端末はそれを記憶する。端末は、記憶したＰＤＳＮ番号をその後のレジスレーション要求に含ませるなどして利用する。ステップＳ１７にて、接続先ＰＤＳＮ番号が、特定したＰＤＳＮ番号と同じでないと判定された場合もステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、基地局は、そのときに設定されている接続先ＰＤＳＮ番号に相当するＰＤＳＮにレジストレーション要求を送信する。これによって、ＰＤＳＮコントローラなしで基本的なＰＤＳＮの負荷分散が可能となる。
【００２６】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施態様による基地局、端末、ＰＤＳＮからなるネットワーク構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施態様による基地局の処理を示すフローチャートである。
【図３】ＰＤＳＮ毎のパケット流量計測例を示す図である。
【図４】従来のＰＤＳＮの負荷分散のシーケンス図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００  基地局
１１０  無線通信部
１１２  無線側送信部
１１４  無線側受信部
１２０  パケット処理部
１３０  格納部
１４０  取得部
１５０  計算部
１６０  設定部
１７０  負荷解析部
１８０  通信部
１８２  ＰＤＳＮ側送信部
１８４  ＰＤＳＮ側受信部
１９０  制御部
ＡＮＴ  アンテナ
ＮＥＴ  上位ネットワーク
１０、２０、３０  ＰＤＳＮ
ＵＴ１、ＵＴ２、ＵＴ３  端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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