JP4472985B2 - 通信ネットワークのパケット交換ネットワークノードを過負荷から保護するための方法 - Google Patents

Description

本発明は移動通信分野を対象としたものである。本発明は通信ネットワークのパケット交換ネットワークノードを過負荷から保護するための方法に関する。さらに、本発明は通信ネットワークのネットワークノード要素及び通信ネットワークに関する。また、本発明は通信ネットワークのネットワークノード要素のためのコンピュータプログラムに関する。

上述した方法、ネットワークノード要素、通信ネットワーク及びコンピュータプログラムは、現在バージョン１がリリースされているＲＣＲ ＳＴＤ２７規格、またの名をパケットパーソナルディジタルセルラ(Packet Personal Digital Cellular: PPDC)規格（パケットパシフィックディジタルセルラ(Packet Pacific Digital Cellular)規格とも呼ばれる）に準拠する。ＰＰＤＣ規格によるシステムは通常回線交換通信用の移動電話システムの拡張部分である。付加サービスにより、エンドユーザは、パケットデータ移動機を接続装置として用いて、コンテンツプロバイダのアプリケーションサーバ上で提供される、特定の、インターネットに似たコンテンツへアクセス可能になる。アプリケーションサーバから移動機へのデータ伝送はインターネットプロトコルに基づくことが可能である。

周知のパケットパーソナルディジタルセルラシステムは、パケット移動サービス交換センタ（ＰＭＳＣ）と呼ばれる少なくとも１つのパケット交換ネットワークノードを有する。パケット移動サービス交換センタは、アプリケーションサーバと移動機との間のパケットデータ交換機能を受け持つ。パケット移動サービス交換センタは、アプリケーションサーバとのエンドツーエンドパケットデータセッションのための登録を要求する移動機に対してインターネットプロトコルアドレスを割り当て、登録された移動機宛の、また登録された移動機からの、入来及び送信インターネットプロトコルパケットをルーティング並びに転送する。パケット移動サービス交換センタが提供する機能には、移動機の登録及び登録解除、移動機ユーザの認証、チャネル再選択手順の制御及び、ルーティング情報の更新が含まれる。

ノードはリアルタイムオペレーティングシステムを稼働するための、即ち、仮想メモリを用いないＣＰＵボード（PowerPCベースのインタフェースボード）と、通信関連ソフトウェアを有する。ＣＰＵボードはシグナリング機能の処理及び、ユーザトラフィック処理、即ちペイロードのルーティング処理を受け持つ。ユーザは入力キュー内にノードへの処理要求を含ませる。

パケット移動サービス交換センタは、登録(registration)／登録解除(deretistration)といったシグナリングの制御及びユーザデータパケット（インターネットプロトコルパケット）の制御の少なくとも２タイプの負荷を負う。ノードの要求処理能力はＣＰＵ、メモリ及び、入力キュー（全ての受信した要求が含まれる）のサイズといった、与えられたハードウェアに制限される。負荷タイプの各々は、その要求を個別の入力キューに入れる。両方の、又は一方の負荷タイプはノードの過負荷を引き起こしうる。過負荷は、負荷がそれを処理するための限界あるノードのリソースの能力を、ノードが機能出来なくなるような所定時間に渡って超過した際に起こりうる。特に、過負荷は２つの異なる悪影響を有しうる。すなわち、メモリ不足によるノードのクラッシュ、又はキューの輻輳である。キューが輻輳すると、遅延に対する要求が厳しい要求を満たすことが出来ない。

ユーザに対し稼働能力を補償するため、パケット移動サービス交換センタは動的な過負荷から保護されねばならない。動的過負荷は、所定時間あたりのシステムへの要求が多すぎることによって、即ち所定の時間内に処理できない数の要求によって引き起こされる。その結果、顧客へのサービスが減少したり、完全にサービスを失ったりする虞がある。

動的過負荷から通信システムを保護するための普及した方法は、入力キューのバーストを抑制することによるトラフィックレート制御である。一般的な解決策は所謂ギャップ法(gaping method)である。ギャップ法は、システムが、多くても規定数の要求を時間あたりに処理しなければならないようにトラフィック量を制限する。ギャップゲート(gaping gate)が、最後に受け付けた要求の発時刻（例えば特許文献１参照）又は過去に受け付けたいくつかの要求から計算した時間ギャップ（例えば特許文献２参照）を記憶する。記憶されている時間ギャップよりも小さい時間内に次の要求が到着した場合、その要求は拒否され、さもなくば供給される。要求が受け付けられたなら、時間ギャップを更新する必要がある。

米国特許第4,224,479号公報 国際特許出願公開第WO96/19070号公報

既存技術にはいくつかの問題がある。まず一点は、入来要求フローが固定値に制限されることである。この値は安全な値、すなわち、最悪のケースに合わせなければならない。システムがユーザトラフィックだけでなく、オペレーション及び／又はメンテナンスタスクの一部をも処理しなければならないような状態において、そのような最悪のケースに至ることがありうる。従来技術の手順は、最悪のケースのシナリオがオペレーション及び／又はメンテナンスタスク用としているリソースを利用できる可能性の有無にかかわらず、トラフィックフローを遅くする。

別の問題は過負荷の保護が１つのゲートに集中することである。そのため、異なる方法で対処すべき異なる過負荷状況を識別することが難しい。

さらに、ギャッピングゲートにおいて各入力要求が個別に処理されるため、追加されるＣＰＵ負荷という点に関し、大きなオーバヘッドが生成される。

加えて、ハードウェアが変更になる度にパラメータの新しい値を決定しなくてはならない。例えば、より高速なＣＰＵにより、入来要求間のタイムギャップを縮めることが可能となるであろう。しかしながら、この新しいタイムギャップをまず最初に計算しなければならない。従って、メンテナンス性が煩雑であり、また（ＣＰＵの）時間を多く必要とする。

本発明は、このような根底にある問題に対し、ネットワークノードの資源をより効率的に使用可能とするパケット交換ネットワークノードに対する動的過負荷保護を提供する。

本発明の第１の見地によれば、通信ネットワークのパケット交換ネットワークノードを過負荷から保護する方法であって、パケット交換ネットワークノードは要求を処理するための資源及び、この資源を過負荷から保護するための過負荷保護タスクを有し、資源は処理すべき要求のための少なくとも１つの入力キューと、要求処理を行うためのプロセッサと、要求処理に関するデータを格納するためのメモリとを有し、処理のための資源は制限されており、ネットワークノード、特に過負荷保護タスクが、
−資源の負荷状況を監視するステップと、
−負荷状況によって、監視している資源に何らかの過負荷状況が発生したことを検出するステップと、
−過負荷状況が検出された場合は、予め定めた規則に基づいて、過負荷を解消する対策を決定するステップとを実行する方法が得られる。

プロセッサは例えば中央処理装置である。メモリは例えばランダム・アクセス・メモリである。要求処理に関するデータは、処理の間一時的に記憶する必要のあるデータであるかもしれない。「負荷」は、ノード資源との関連において規定される。負荷は、例えば、登録要求又は登録解除要求のように、１つ以上のノード資源に関与するノードへの入力を処理するいかなるものによっても構成される。例えば、制御シグナリングは制御信号の処理を必要とするかもしれず、この処理はノードの中央処理装置によって実行される。従って、ノード資源が用いられる。別の例としては、ユーザデータ要求の処理は一時的な記憶を必要とするかもしれず、この記憶はノードのメモリ装置において実施される。これにより、他のノード資源が用いられる。入力キューは処理要求で満たされ、従ってノードによって処理すべき負荷を構成する。入力キューは例えば処理及び／又は記憶を待つ制御信号要求及び／又はユーザデータ要求のエントリを含むリストとして与えられうる。資源の負荷状況監視は入力キューの使用率(fill level)監視を含む。任意のハードウェアを有する任意のネットワークノードについて、上述した制御シグナリング要求及び／又はユーザデータ要求を処理するためのネットワークノードの能力は限られている。

本発明の方法を用いることにより、パケット交換ネットワークノードはたとえ限界で動作していても安定かつ信頼できる状態を維持するため、本発明は有益である。従って、ノードは定められたサービス品質（ＱｏＳ）を維持する。システム資源の不足が生じると、過負荷保護がトリガされる。実行中、資源状況に適合することにより、本発明の過負荷保護はシステム資源の最適利用を可能にする。資源が利用できる度合いは入来要求のみならず、課金データの中間記憶や操作及びメンテナンスといった他のアクティビティによっても変化しうる。重要な資源のすべてを監視することで、切迫した過負荷状況を回避するための適切な処置を選択することが可能である。

本発明の好ましい実施形態によれば、過負荷保護タスクは繰り返し実行される。このタスクは、少なくとも他の大部分のタスクよりも優先されるよう、非常に高い優先度を有する。実行の都度、過負荷保護タスクはノード資源の負荷状況を監視し、過負荷状況が発生しているかどうかをチェックする。過負荷保護タスクは監視しているノード資源の負荷状況に関し、定められた規則が破られているならば、危機的な負荷状況の発生を検出する。好ましくは、この規則は過負荷保護タスクの実行前、例えばシステム起動時においてすでに定義されている。一実施形態において、過負荷保護タスクは高い優先度を有する少なくとも１つの管理タスクによって支援される。管理タスクは過負荷保護タスク内部のサブルーチンとして提供されうる。一実施形態において、過負荷タスク及び管理タスクは等しく高優先度を有する。一実施形態において、過負荷タスク及び／又は管理タスクは過負荷ＲＴＯＳ−タスク（ＲＴＯＳはリアルタイムＯＳ(Real Time Operating System)を表す）として与えられる。

一実施形態において、資源は少なくとも処理すべき要求のための第２の入力キューを有し、第１の入力キューは登録／登録解除要求といった制御シグナリング要求の受信用、第２の入力キューはユーザデータ要求の受信用とされる。ユーザデータ要求はユーザデータパケットとして、特にはユーザデータインターネットプロトコルパケットとして与えられる。この実施形態は入来制御シグナリング要求及び入来ユーザデータ要求に関する負荷状況の個別的な監視を可能にする。

一実施形態において、負荷状況の監視ステップはメモリ消費が所定の第１の閾値（以下規則ＲＡとも呼ぶ）を超えたかどうかを検出するステップを有する。このようにして、メモリ不足の場合に過負荷を解消する方策を決定することができる。一実施形態において、負荷状況の監視ステップはメモリ消費が所定の第２の閾値（以下規則ＲＢとも呼ぶ）を超えたかどうかを検出するステップを有する。ここで、第２の閾値は第１の閾値よりも上である。この実施形態は、メモリ不足がより悪い状況になった際、例えば第１の過負荷解消対策よりも効率的かもしれない第２の過負荷解消対策の決定を可能にする。一実施形態において、負荷状況の監視ステップは、プロセッサ負荷が所定のプロセッサ負荷限度（以下規則ＲＣとも呼ぶ）を超えたかどうかを検出するステップを有する。この実施形態は、特にプロセッサ負荷を処理するために適合された過負荷解消対策を決定可能とする。

一実施形態において、過負荷状況は、プロセッサ負荷が所定の時間（例えばいくつかのチック(tick)分プロセッサクロックのチックを計数することによって得られる時間）に渡って所定限度を超えた場合に検出される。

一実施形態において、過負荷状況の検出ステップは、入力キューの占有率が所定占有率を超えたかどうかを検出するステップを有する。好ましくは、過負荷状況の検出ステップは、第１の入力キュー内の制御シグナリング要求の占有率が所定制御シグナリング要求占有率（以下規則ＲＤとも呼ぶ）を超えたかどうかを検出するステップを有する。この実施形態は制御シグナリング要求に帰因する負荷を処理するために特に適合された過負荷解消対策を決定することを可能にする。特に好ましくは、過負荷状況の検出ステップは、第２の入力キュー内のユーザデータ要求の占有率が所定ユーザデータ要求占有率（以下規則ＲＥとも呼ぶ）を超えたかどうかを検出するステップを有する。この実施形態はユーザデータ要求に帰因する負荷を処理するために特に適合された過負荷解消対策を決定することを可能にする。このようにして、検出された過負荷状況の原因（制御シグナリング要求又はユーザデータ要求）に応じ、検出された過負荷を解消するための適切な対策を決定することが可能である。

一実施形態において、メモリ消費が所定の第１の閾値（規則ＲＡ）を超えた場合、決定される過負荷解消対策は、第１の入力キュー内の受信制御シグナリング要求の所定割合の拒否（以下、対策ＭＡとも呼ぶ）及び、ユーザデータ要求、即ち第２の入力キューからのインターネットプロトコルパケットの破棄(drop)（以下、対策ＭＣとも呼ぶ）を含む。それにより、処理される新規登録要求の数がユーザ要求の所定割合に従って制限される。例えば、対策ＭＡは第１の入力キュー内に受信された新規要求の２０パーセントを破棄するように規定されうる。従って、実行時には平均して１／５の新規要求が破棄され、４／５の要求だけが処理のキューに入れられる。このようにして過負荷が解消される。

一実施形態において、メモリ消費が所定の第２の閾値（規則ＲＢ）を超えた場合、決定される過負荷解消対策は、第１の入力キュー内の全受信制御シグナリング要求拒否（以下、対策ＭＢとも呼ぶ）及び、全ユーザデータ要求、即ち第２の入力キューからの全インターネットプロトコルパケット破棄（以下、対策ＭＤとも呼ぶ）を含む。従って、新規要求の１００パーセントが破棄される。一実施形態において、入力キューはクリアされる。すなわちキューに入れられていた全ての要求が取り除かれる。好ましくは、全てのユーザ要求が第２の入力キューから除去されるよう、少なくとも第２の入力キューがクリアされる。第２の入力キューのクリアは、過負荷からの効果的な救済方法である。

一実施形態において、プロセッサ負荷が所定のプロセッサ負荷限度（規則ＲＣ）を超えた場合、決定される過負荷解消対策は、第１の入力キュー内の受信制御シグナリング要求の所定割合の拒否（ＭＡ）及び、ユーザデータ要求の破棄、即ち第２の入力キューからのインターネットプロトコルパケットの破棄（ＭＣ）を含む。一実施形態において、対策ＭＡ及びＭＣはプロセッサ負荷が所定のプロセッサ負荷限度を所定時間、例えばいくつかのチック分プロセッサクロックのチックを計数することによって測定される時間に渡って超えた場合のみ決定される。

一実施形態において、第１の入力キュー内の受信制御シグナリング要求占有率が所定の制御シグナリング要求占有率（規則ＲＤ）を超えた場合、決定される過負荷解消対策は、第１の入力キュー内の受信制御シグナリング要求の所定割合の拒否（対策ＭＡ）を含む。

一実施形態において、第２の入力キュー内のユーザデータ要求の占有率が所定のユーザデータ要求占有率（規則ＲＥ）を超えた場合、決定される過負荷解消対策は、ユーザデータ要求の破棄、即ち第２の入力キューからのインターネットプロトコルパケットの破棄（対策ＭＣ）を含む。好ましくは、決定される対策は第２の入力キューのクリアを要求する。

また、本発明による過負荷保護方法は、検出された過負荷状況を、決定された少なくとも１つの解決対策を実行することによって解消するステップを有することが好ましい。一実施形態において、判定された過負荷状況が解決した場合には決定された過負荷解消対策の実行が一時停止される。

本発明の第２の見地によれば、通信ネットワークのネットワークノード要素であって、要求を処理するための資源及び、この資源を過負荷から保護するための過負荷保護タスクを有し、資源は処理すべき要求のための少なくとも１つの入力キューと、要求処理を行うためのプロセッサと、要求処理に関するデータを格納するためのメモリとを有し、処理のための資源が制限されたネットワークノード要素が与えられる。好ましくは、ネットワークノード要素はパケット交換ネットワークノード（ＰＭＳＣ）を過負荷から保護する本発明の方法を実行するように適合されている。このようにして、特にそのネットワークノード要素が属するパケット交換ネットワークノードを保護することができる。しかしながら、このネットワークノード要素は移動通信交換局（ＭＳＣ）一般、基地局（ＢＳ）、基地局制御局（ＢＳＣ）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、在圏ＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）等のためにも供給されうる。一実施形態において、ネットワークノード要素は入力キューを制御する要求処理手段を有する。

本発明の第３の見地によれば、少なくとも１つの本発明によるネットワークノード要素を有する通信ネットワークが与えられる。この通信ネットワークは、パケット交換ネットワークノードが、たとえ限界で動作していても安定かつ信頼できる状態を維持する本発明のネットワークノード要素を有するため、既知の通信ネットワークよりも高い安定性及び信頼性を有することが可能である。従って、ノードは定められたサービス品質（ＱｏＳ）を維持し、ネットワークの全体的なサービス品質は最適化される。ネットワークの全体的なサービス品質が最大となるよう、通信ネットワークの全ネットワークノード要素が本発明によるものであることが好ましい。例えば、移動通信ネットワークはパーソナルディジタルセルラ（ＰＤＣ）ネットワーク又はパケットパーソナルディジタルセルラ（パケットＰＤＣ）ネットワークとして与えられる。一実施形態において、通信ネットワークは、本発明によるネットワークノード要素を少なくとも１つ具備する通信ネットワークノードを有するように構成される。

本発明の第４の見地によれば、ディジタル処理装置の内部メモリにロード可能なコンピュータプログラムであって、ディジタル処理装置で実行された際に本発明の方法によるステップを制御するように適合されたソフトウェアコード部分を有するコンピュータプログラムが与えられる。好ましくは、このコンピュータプログラムはコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク又はハードディスクといった装置が読み取り可能な記録媒体に格納される。このようにして、制御ソフトウェアの好適な物理搬送性が与えられるほか、アップグレードも簡単な方法で実行可能である。コンピュータプログラムは装置が読み取り可能な媒体、特にコンピュータ読み取り可能な媒体に構成される。

本発明は望ましくは１９９９年にリリースされた第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）及びその将来のリリースにおいて規定される全ての通信システムに使用可能である。特に、これはパーソナルディジタルセルラ（ＰＤＣ）ネットワーク又はパケットパーソナルディジタルセルラ（ＰＰＤＣ）及びユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワーク、コアネットワーク、ＧＳＭネットワーク及び対応するユーザ装置を含む。

本発明のこれらの見地及び他の見地は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって十分理解されるであろう。

図１は、本発明によるパケット交換ネットワークノードの資源を模式的に示すとともに、本発明による過負荷保護の原理を説明する図である。図示しないパケット交換ネットワークノードは少なくとも、中央処理装置ＣＰＵ、メモリ装置Ｍ及び、入来要求Ｒを集める４つの入力キューＱ１〜Ｑ４の資源を含む。このノードはさらに、入来要求Ｒを処理し、図１に矢印１４、１２、１０及び８で示されるようにこれら要求Ｒを入力キューＱ１〜Ｑ４の入力へ分配する要求ハンドラＲＨを有する。異なるキューは異なる入来要求Ｒに用いられる。キューＱ１は登録及び登録解除要求といった、制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）を受信する。キューＱ２、Ｑ３及びＱ４はユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）を受信する。ユーザデータ要求はインターネットプロトコルパケットＩＰとして供給される。

管理タスクＳ（Ｑ）、Ｓ（ＣＰＵ）及びＳ（Ｍ）はそれぞれ、ノード資源、即ち入力キューＱ１〜Ｑ４、制御処理装置ＣＰＵ及びメモリ装置Ｍを監視する。

中央過負荷保護タスクＯＰＴは中央処理装置ＣＰＵ上で周期的に実行される。中央過負荷保護タスクＯＰＴは、入力キューＱ１、Ｑ１、Ｑ３及びＱ４の占有率(fill level)を監視する管理タスクＳ（Ｑ）を有する。この監視は図１においてそれぞれ矢印１６、２０、２４及び２８で示される。さらに、管理タスクＳ（ＣＰＵ）及びＳ（Ｍ）は、中央処理装置ＣＰＵ及びメモリ装置Ｍの負荷を監視し、過負荷状況を検出するため、中央処理装置ＣＰＵにおいて周期的に実行される。負荷状況の検出は予め定められた規則ＲＡ〜ＲＥの組に従って達成される。これら規則は以下のように定義される。

管理タスクＳ（Ｑ）、Ｓ（ＣＰＵ）、Ｓ（Ｍ）のいずれかがノード資源Ｑ１〜Ｑ４、ＣＰＵ、Ｍの１つにおいて過負荷状況を検出した場合、検出管理タスクＳ（Ｑ），Ｓ（ＣＰＵ）及び／又はＳ（Ｍ）は過負荷保護をトリガする。過負荷保護タスクは過負荷に対処する対策ＭＡ〜ＭＤのセットを有する。過負荷保護は過負荷状況を解消するための対策ＭＡ，ＭＢ，ＭＣ及び／又はＭＤを決定し、決定した対策を実行することによって達成される。これら対策ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ、ＭＤは以下のように定義される。

対策ＭＡ，ＭＢ及びＭＣは要求ハンドラＲＨによって実行され、対策ＭＤは過負荷保護タスク自身によって処理されることが望ましい。

図２は過負荷状況を検出するための規則ＲＡ〜ＲＥ及び、過負荷状況の検出をもたらす規則に対応して決定される対策ＭＡ〜ＭＤの関連を示す。過負荷保護タスクは、破られた規則ＲＡ〜ＲＥに応じて、所定の対策ＭＡ，ＭＣ（又はＭＡとＭＣ、ＭＢとＭＤの組み合わせ）を選択する。

メモリＭを監視する管理タスクＳ（Ｍ）が規則ＲＡに従ってメモリ不足を検出、つまりメモリ消費が第１の所定限度を超えたことを検出した場合、対応する情報４が過負荷保護タスクＯＰＴへ供給される。この情報４に対し過負荷保護タスクＯＰＴは、対策ＭＡ及びＭＣ、即ち入力キューＱ１内に受信された制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）の所定割合（本実施形態において、この割合は２０％であるが、０から１の間の任意の割合を事前に設定しておくことが可能である）の拒否及び、新たなユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）の破棄、即ち入力キューＱ２、Ｑ３、Ｑ４からのインターネットプロトコルパケットの破棄を行わせるため、トリガ６を要求ハンドラＲＨへ送る。要求ハンドラＲＨは決定された対策ＭＡ及びＭＣを実行し、過負荷状況を解消する。

メモリＭを監視する管理タスクＳ（Ｍ）が規則ＲＢに従ってメモリ不足を検出、つまりメモリ消費が第２の所定限度を超えたことを検出した場合、対応する情報４’が過負荷保護タスクＯＰＴへ供給される。この情報４に対し過負荷保護タスクＯＰＴは、対策ＭＢ、即ち入力キューＱ１内に受信された全ての制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）を拒否させるため、対応するトリガ６’を要求ハンドラＲＨへ送る。要求ハンドラＲＨは決定された対策ＭＢを実行し、過負荷状況を解消する。さらに、過負荷保護タスクは全てのユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）から、即ち全てのインターネットプロトコルパケットから、図１に矢印２２、２６、３０で示すように、入力キューＱ２、Ｑ３、Ｑ４をクリアする。従って、過負荷保護タスク自身が決定された対策ＭＤを実行することにより過負荷状況を解消する。

中央処理装置ＣＰＵを監視する管理タスクＳ（ＣＰＵ）が規則ＲＣに従ってＣＰＵ負荷が所定プロセッサ負荷限度を超えたことを検出した場合、対応する情報２が過負荷保護タスクＯＰＴへ供給される。この情報４に対し過負荷保護タスクＯＰＴは、対策ＭＡ及びＭＣ、即ち入力キューＱ１内に受信された制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）の所定割合（本実施形態において、この割合は２０％であるが、０から１の間の任意の割合を事前に設定しておくことが可能である）の拒否及び、新たなユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）の破棄、即ち入力キューＱ２、Ｑ３、Ｑ４からのインターネットプロトコルパケットの破棄を行わせるため、トリガ６を要求ハンドラＲＨへ送る。

要求ハンドラＲＨは決定された対策ＭＡ及びＭＣを実行し、過負荷状況を解消する。過負荷保護タスクに含まれ、入力キューＱ１〜Ｑ４を監視する管理タスクＳ（Ｑ）が、規則ＲＤに従い、登録／登録解除要求といった制御シグナリング要求の入力キューＱ１における占有率が所定の制御シグナリング要求占有率（Ｎ１要求）を超えたことを検出した場合、過負荷保護タスクＯＰＴはこの情報に対し、対策ＭＡ、即ち入力キューＱ１内に受信された制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）の所定割合（本実施形態において、この割合は２０％であるが、０から１の間の任意の割合を事前に設定しておくことが可能である）の拒否させるため、対応するトリガ６”を要求ハンドラＲＨへ送る。要求ハンドラＲＨは決定された対策ＭＡを実行し、過負荷状況を解消する。

過負荷保護タスクに含まれ、入力キューＱ１〜Ｑ４を監視する管理タスクＳ（Ｑ）が、規則ＲＥに従い、入力キューＱ２、Ｑ３及び／又はＱ３のいずれかにおけるユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）、即ちインターネットパケットデータの占有率が所定の制御シグナリング要求占有率（Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４要求）を超えたことを検出した場合、過負荷保護タスクＯＰＴはこの情報に対し、対策ＭＣ、即ち入力キューＱ２、Ｑ３、Ｑ４からの新たなユーザデータ要求Ｒ（ＩＰ）、即ちインターネットプロトコルパケットの破棄を行わせるため、トリガ６”’を要求ハンドラＲＨへ送る。要求ハンドラＲＨは決定された対策ＭＣを実行し、過負荷状況を解消する。

本発明の一実施形態を示し、過負荷保護タスクがパケット交換ネットワークノードのいくつかの資源の負荷状況をモニタしている状態を模式的に示す図である。 過負荷を検出するための規則及び検出された規則の各々に応答して決定される対策からなる表を示す図である。

Claims (14)

1. 通信ネットワークのパケット交換ネットワークノードを過負荷から保護する方法であって、前記パケット交換ネットワークノードは要求を処理するための資源及び前記資源を過負荷から保護するための過負荷保護タスク（ＯＰＴ）を実行する手段を備え、前記資源は処理すべき要求のための少なくとも１つの入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）であって、制御シグナリング要求（Ｒ（ＣＳ））の受信用の第１の入力キュー（Ｑ１）と、ユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））の受信用第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）を含む入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）と、要求処理を行うためのプロセッサ（ＣＰＵ）と、要求処理に関するデータを格納するためのメモリ（Ｍ）とを有し、前記ユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））がユーザデータパケットとして与えられるとともに、処理のための前記資源が制限されており、前記ネットワークノード、特に前記過負荷保護タスク（ＯＰＴ）が、
   −前記資源の負荷状況を監視するステップと、
   −前記負荷状況によって、前記監視されている資源において発生した何らかの過負荷状況を検出するステップであって、前記過負荷状況を検出するステップが、メモリ消費が所定の第１の閾値を超えたかどうかを検出するステップと、プロセッサ負荷が所定のプロセッサ負荷限度を超えたかどうかを検出するステップと、前記入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）の占有率が所定占有率を超えたかどうかを検出するステップとを含み、
   −検出された過負荷状況について、所定の規則に基づき、過負荷解消対策を決定するステップであって、前記メモリ消費が前記所定の第１の閾値を超えたか、前記プロセッサ負荷が前記所定のプロセッサ負荷限度を超えたか、前記第１の入力キュー（Ｑ１）内の制御シグナリング要求（Ｒ（ＣＳ））の前記占有率が前記所定制御シグナリング要求占有率を超えた場合、前記決定される過負荷解消対策が、
   −前記第１の入力キュー（Ｑ１）において受信された制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）の所定割合を拒否するステップを有するステップ、
   とを実行することを特徴とする方法。
2. 前記過負荷状況を検出するステップが、メモリ消費が前記所定の第１の閾値よりも大きい所定の第２の閾値を超えたかどうかを検出するステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記過負荷状況の検出ステップは、前記第１の入力キュー（Ｑ１）内の制御シグナリング要求（Ｒ（ＣＳ））の占有率が所定制御シグナリング要求占有率を超えたかどうかを検出するステップをさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記過負荷状況の検出ステップは、前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）内のユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））の占有率が所定ユーザデータ要求占有率を超えたかどうかを検出するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. メモリ消費が前記所定の第１の閾値を超えた場合、前記決定される過負荷解消対策が、
   −前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）から、前記ユーザデータパケットを破棄するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記メモリ消費が前記所定の第２の閾値を超えた場合、前記決定される過負荷解消対策が、
   −前記第１の入力キュー（Ｑ１）において受信された制御シグナリング要求Ｒ（ＣＳ）の全てを拒否するステップと、
   −前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）から、全てのユーザデータパケットを破棄するステップとを有することを特徴とする請求項２記載の方法。
7. 前記プロセッサ負荷が前記所定のプロセッサ負荷限度を超えた場合、前記決定される過負荷解消対策が、
   −前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）から、前記ユーザデータパケットを破棄するステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）内のユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））の前記占有率が前記所定ユーザデータ要求占有率を超えた場合、前記決定される過負荷解消対策が、
   −前記第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）から、前記ユーザデータパケットを破棄するステップとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記決定された少なくとも１つの解消対策を実行して前記検出された過負荷状況を解消するステップを有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記判定された過負荷状況が解消した場合には前記決定された過負荷解消対策の実行が一時停止されることを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 通信ネットワークのネットワークノード要素であって、要求を処理するための資源及び、この資源を過負荷から保護するための過負荷保護タスク（ＯＰＴ）を実行する手段を備え、前記資源は、処理すべき要求のための少なくとも１つの入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）であって、制御シグナリング要求（Ｒ（ＣＳ））の受信用の第１の入力キュー（Ｑ１）と、ユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））の受信用第２の入力キュー（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）を含む入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）と、要求処理を行うためのプロセッサ（ＣＰＵ）と、要求処理に関するデータを格納するためのメモリ（Ｍ）とを有し、前記ユーザデータ要求（Ｒ（ＩＰ））がユーザデータパケットとして与えられるとともに、前記ネットワークノードの、処理のための資源が制限されており、前記入力キュー（Ｑ１〜Ｑ４）を請求項１記載の方法に従って制御するための要求処理手段（ＲＨ）をさらに有することを特徴とするネットワークノード要素。
12. 請求項１１記載のネットワークノード要素を少なくとも１つ有する通信ネットワーク。
13. ディジタル処理装置（ＣＰＵ）の内部メモリ（Ｍ）にロード可能なコンピュータプログラムであって、前記ディジタル処理装置（ＣＰＵ）で実行された際に請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法における各ステップを制御するように適合されたソフトウェアコード部分を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
14. 請求項１３記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images