JP2011188031A - 冗長化ＶｏＩＰシステム - Google Patents

Abstract

【目的】冗長化構成において短時間に且つ円滑な系切替を達成する冗長化ＶｏＩＰシステムを提供する。
【構成】呼処理部は、自身が運用系の呼処理部である場合に、系切替要求の発生に応じて、呼制御を停止すると共に、系切替開始通知をネットワークインタフェース部に送信する。また、呼処理部は、自身が系切替開始通知に対応する新たな運用系の呼処理部である場合に、以前に運用系であった呼処理部から呼状態情報の複製を取り込み、当該呼状態情報に基づいて呼制御を再開し、系切替終了通知をネットワークインタフェース部に送信する。ネットワークインタフェース部は、当該系切替開始通知に応じて、呼処理パケットを一時的に蓄積して呼処理部への中継を停止し、当該系切替終了通知に応じて、呼処理パケットの蓄積を停止して呼処理部への中継を再開する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運用系と待機系との少なくとも２系からなる冗長構成を具備した冗長化ＶｏＩＰ（Voice over IP）システムに関し、特に、呼処理を中断することなく、従前の運用系を新たな待機系に、従前の待機系を新たな運用系に系構成を切り替える冗長化ＶｏＩＰシステムに関する。

一般に、冗長化されたＶｏＩＰシステムにおいて、運用系と待機系との系切替に際して、かかる系切替要求の発生を通信相手に意識させないことが重要である。例えば、電話通信の場合、系切替中に通話中の呼がある場合には、当該呼に対する呼処理が中断することなく通話が継続できる「呼継続」が求められる。

特許文献１は、運用系と待機系との系切替の際に、制御信号の欠落を防ぎ、系間の同期を確保して系切替を行うことができるとする系切替システムを開示している。

特開２００７−３３４５２８号公報

しかしながら、特許文献１に開示される如き従来技術では、呼処理において制御信号に応じて生成されたイベントのうちで、外部からの応答待ちのイベントが系切替時になお存在している場合は、当該応答が来るまで系切替を抑止して、応答待ちのイベントがなくなった時点で系切替を完了することが行われる。しかし、かかる方法では、応答待ち状態のイベント処理が完了するまで切替動作が待たされることとなり、その結果として系切替に要する時間が長くなる欠点を有する。また、かかる系切替時間の長延化に伴って、系切替時にも到来する音声データを蓄積するために準備されるべきバッファ容量も大きくする必要が生じる。さらには、系切替時に呼処理部自身が新たに制御信号を生成して応答待ちの新規イベントを作出する恐れがあり、系切替が円滑に実行し得ない場合があり得る。

本発明の目的は、冗長化構成において短時間に且つ円滑な系切替を達成する冗長化ＶｏＩＰシステムを提供することである。

本発明による冗長化ＶｏＩＰシステムは、呼処理パケットに応じて呼状態情報を更新しつつ呼制御を行う少なくとも２系からなる呼処理部と、前記呼処理部とＩＰ網との間で前記呼処理パケットを中継する少なくとも１系からなるネットワークインタフェース部と、を含む冗長化ＶｏＩＰシステムであって、前記呼処理部は、自身が運用系の呼処理部である場合に、系切替要求の発生に応じて、前記呼制御を停止すると共に、系切替開始通知を前記ネットワークインタフェース部に送信する系切替開始手段と、自身が前記系切替開始通知に対応する新たな運用系の呼処理部である場合に、以前に運用系であった呼処理部から前記呼状態情報の複製を取り込み、前記呼状態情報に基づいて前記呼制御を再開し、系切替終了通知を前記ネットワークインタフェース部に送信する系切替終了手段と、を含み、 前記ネットワークインタフェース部は、前記系切替開始通知に応じて、前記呼処理パケットを一時的に蓄積して前記呼処理部への中継を停止し、前記系切替終了通知に応じて、前記呼処理パケットの蓄積を停止して前記呼処理部への中継を再開することを特徴とする。

本発明による冗長化ＶｏＩＰシステムによれば、短時間に且つ円滑な系切替を達成する冗長化ＶｏＩＰシステムが提供される。

本発明の実施例におけるＶｏＩＰシステムを示すブロック図である。 呼処理パケット及び切替通知パケットの構成例を示す図である。 呼状態情報の構成例を示す図である。 図１に示した呼処理部の系切替動作における処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の変形例におけるＶｏＩＰシステムを示すブロック図である。 本発明の第２の変形例におけるＶｏＩＰシステムを示すブロック図である。

本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜実施例＞
図１は、本発明の実施例におけるＶｏＩＰシステム５０を示している。ＶｏＩＰシステム５０は、ＩＰ網９０に接続され、ＩＰ網９０の先には、ＣＡ（Call Agent）サーバ９１が接続されている。ＶｏＩＰシステム５０は、ＣＡサーバ９１との間で呼処理パケットＰ１をやり取りすることで、ＩＰ網９０に繋がれた電話端末（図示せず）の通話動作のための発呼、着呼、通話開始及び通話停止、さらには課金等を含む呼制御を実行するシステムである。呼処理パケットＰ１とは、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）等のプロトコルに従った呼制御を行うために送受信されるパケットである。

尚、図１において、音声信号とＩＰ化された音声パケットとの変換を行うＶｏＩＰ部、加入者線との接続を切り替えるＴＤＭスイッチ部、及び加入者線との間で音声信号を送受信するＴＤＭインタフェース部は説明の容易性から図示を省略している。また、呼の通話によって生じる音声パケットの送受信動作についても説明を省略している。

ＶｏＩＰシステム５０は、ネットワークインタフェース部１０と、各々が同一の構成を有することで冗長化された２つの呼処理部、すなわち呼処理部３０及び呼処理部４０とを備える。呼処理部３０及び呼処理部４０の各々は、内部の機能は同じであり、それぞれが互いに冗長機能を提供し、通常何れか一方が運用系、他方が待機系として運用される。

ネットワークインタフェース部１０は、ＩＰ網９０と呼処理部３０又は４０との間で呼処理パケットを中継する。ネットワークインタフェース部１０は、入力処理部１１と、出力処理部１２と、蓄積処理部１３と、パケット多重振分部１４とから構成される。入力処理部１１は、ＩＰ網９０に接続され、ＣＡサーバ９１から呼処理パケットＰ１及び音声パケット（図示せず）をＩＰ網９０を介して受信する。出力処理部１２は、ＩＰ網９０に接続され、ＣＡサーバ９１に向けて呼処理パケットＰ１及び音声パケット（図示せず）を送信する。蓄積処理部１３は、呼処理パケットＰ１を一旦蓄積し、ＦＩＦＯ（First In First Out）方式で順次パケットをパケット多重振分部１４に送信する。蓄積処理部１３は、パケット多重振分部１４からの蓄積指示Ｐ３に応じて一時的にパケット多重振分部１４への中継を一時停止する機能と、当該蓄積指示Ｐ３の解除に応じて中継を再開する機能とを具備する。パケット多重振分部１４は、ＣＡサーバ９１に向けた呼処理パケットＰ１の多重処理を行うと共に、ＣＡサーバ９１からの呼処理パケットＰ１の振分処理を行って呼処理パケットＰ１を呼処理部３０又は呼処理部４０の何れかに向けて送信する。当該振分処理は、呼処理部３０と呼処理部４０のうちでどちらが運用系の呼処理部であるかを判定して、運用系の呼処理部（例えば、呼処理部３０）へ呼処理パケットＰ１を送信する。

呼処理部３０は、イベント監視部３１と、イベント発行部３２と、プロトコル処理部３３と、呼状態管理部３４と、呼状態引継ぎ部３５と、系切替処理部３６とから構成される。同様に、呼処理部４０は、イベント監視部４１と、イベント発行部４２と、プロトコル処理部４３と、呼状態管理部４４と、呼状態引継ぎ部４５と、系切替処理部４６とから構成される。

尚、図１には、２系の冗長化を実現する呼処理部３０又は呼処理部４０の２つが示されているが、本発明にかかる限定はなく、本発明による冗長化システムは３つ以上の呼処理部が含んでもよい。呼処理部３０及び呼処理部４０は同一の機能構成を有することから、それらの内部構成について呼処理部３０のみを例として以下説明する。

呼処理部３０のイベント監視部３１は、ネットワークインタフェース部１０のパケット多重振分部１４から呼処理パケットＰ１を受け取り、プロトコル処理部３３に対してイベントの発生を通知する。イベント発行部３２は、プロトコル処理部３３における処理に応じたイベントの発生を検知し、当該イベントの内容に応じた呼処理パケットをネットワークインタフェース部１０のパケット多重振分部１４に向けて送信する。イベント発行部３２は、また、系切替処理部３６からの系切替指示に応じて、切替通知パケットＰ２を生成して、これをネットワークインタフェース部１０に向けて送信する。

プロトコル処理部３３は、イベント監視部３１からのイベントの発生に応じて、呼処理プロトコル（例えば、ＳＩＰ）に基づいた呼制御処理を行い、発呼、着呼、通話開始／終了等の呼ステータスに基づいて自らイベントの発行を行う。呼状態管理部３４は、各電話加入者の呼状態を呼状態情報として保持している。呼状態情報は、プロトコル処理部３３の呼制御処理の進行に伴って生成又は変更される。

呼状態引継ぎ部３５は、系切替処理部３６からの系切替指示に応じて、他系との間で同期を取り、系切替時に自身が新たな運用系である場合には他系の呼状態情報の複製を自身に取り込む。一方、系切替時に自身が以前に運用系であった場合には自系の呼状態情報の複製を他系に提供する。例えば、呼処理部３０が以前の運用系とし呼処理部４０を新たな運用系とする系切替時には、呼状態引継ぎ部３５は、呼状態管理部３４が保持する呼状態情報の複製を作成する。その一方で、呼状態引継ぎ部４５は、他系の呼状態引継ぎ部３５から当該複製を取り込み、これを自系の呼状態管理部４４に保持する。

系切替処理部３６は、系切替要求の発生を検知して、呼状態引継ぎ部３５、プロトコル処理部３３及びイベント発行部３２に系切替を指示する。系切替処理部３６は、他系の系切替処理部４６と連携して系切替のタイミングの同期を図り系切替を指示する。系切替要求の発生としては、例えば、外部からの入力操作、障害発生及び所定時刻の到来がある。

図２Ａは、呼処理パケットＰ１及び切替通知パケットＰ２を各々示している。呼処理パケットＰ１は、発呼、着呼、通話開始／終了等の処理内容を指定する処理識別と、当該処理に対応する呼制御情報とから構成される。切替通知パケットＰ２は、運用系及び待機系を指定する系切替識別と、開始フラグ及び終了フラグと、から構成される。系切替識別は、例えば、呼処理部３０を運用系とし呼処理部４０を待機系とする旨を識別する情報を含む。開始フラグはＯＮ又はＯＦＦの状態があり、ＯＮである場合に系切替の開始を指示している。終了フラグはＯＮ又はＯＦＦの状態があり、ＯＮである場合に系切替の終了を指示している。

図２Ｂは、呼状態情報Ｐ５の構成例を各々示している。呼状態情報Ｐ５は、各々が１つの呼に対応する複数の呼状態情報テーブルＴ１〜Ｔｎ（ｎは正数）から構成される。１つの呼状態情報テーブルＴ１は、例えば、呼単位に振られる呼識別、発呼加入者番号、着呼加入者番号、呼ステータスと、通話開始時刻、通話終了時刻、音声圧縮方式、及び課金情報等からなる。呼ステータスは、発呼、着呼、通話開始／終了等の状態情報のみならず、呼制御に係るより詳細のイベントの発生状態を含み得る。呼状態情報Ｐ５の構成及び内容は、ＶｏＩＰシステム５０に用いられる呼制御プロトコルに依存して多様な形態があり得るが、系切替時においても呼状態情報Ｐ５を参照することで呼継続可能とする情報が含まれている必要がある。

図３は、呼継続を実現する呼処理部３０及び呼処理部４０の系切替動作を示している。本図において、切替前の系状態は、運用系が呼処理部３０とし、待機系が呼処理部４０とする。従って、系切替以前において、運用系である呼処理部３０は、幾つかの呼を処理中であり、当該処理中の呼毎に図２Ｂに示される例の如き呼状態情報Ｐ５を呼状態管理部３４に保持している。待機系である呼処理部４０は、待機中であって処理中の呼を抱えてはいない。以下の動作手順の説明において、図１に示された各部の構成要素が適宜参照される。

先ず、呼処理部３０は、系切替要求の発生を契機として系切替開始する（ステップＳ１）。呼処理部３０は、切替通知パケットＰ２をネットワークインタフェース部１０に送信する。具体的には、系切替処理部３６が、プロトコル処理部３３及びイベント発行部３２のそれぞれに系切替の指示を行う。この指示に応じて、イベント発行部３２は、切替通知パケットＰ２を生成し、これをネットワークインタフェース部１０のパケット多重振分部１４に送信する。このとき、切替通知パケットＰ２には、「系切替開始」を示すために開始フラグがＯＮに設定されている。

次に、切替通知パケットＰ２に応じて、ネットワークインタフェース部１０は、ＣＡサーバ９１から受信した呼処理パケットＰ１の蓄積を開始すると共に、呼処理パケットＰ１の振分を停止する（ステップＳ２）。具体的には、パケット多重振分部１４が「系切替開始」を示す切替通知パケットＰ２に応じて、蓄積処理部１３に対して蓄積指示Ｐ３を設定する。蓄積処理部１３は、蓄積指示Ｐ３の設定を確認後、ＣＡサーバ９１から受信される呼処理パケットＰ１を蓄積することによって、パケット多重振分部１４へのパケット中継を一時的に停止する。従って、それ以降にＣＡサーバ９１から受信される呼処理パケットＰ１は、すべて蓄積処理部１３で一時的に蓄積される。パケット多重振分部１４は呼処理パケットＰ１を振り分けることなく、結果的に呼処理部３０又は呼処理部４０への呼処理パケットＰ１の送信が停止される。

一方、呼処理部３０は、切替通知パケットＰ２の送信後、応答処理を停止すると共に、新規イベントの発生を停止する（ステップＳ３）。すなわち、プロトコル処理部３３は、既に発生していたイベントによって新たな呼処理パケットを待つ応答待ち状態があるか否かに関わらず呼制御を停止すると共に、新規イベントを自ら発行する動作を停止する。

次に、呼処理部３０は、「無処理状態」であるか否かを判定する（ステップＳ４）。切替直前にネットワークインタフェース部１０から送信された呼処理パケットＰ１に対してなお処理を行っている場合が僅かの確率であり得る。この場合、無処理状態ではないと判定される。この場合当該処理後に改めて応答処理を停止すると共に、新規イベントの発生を停止する（ステップＳ３）。一方、ネットワークインタフェース部１０は呼処理パケットＰ１の振分を停止していることから、極短時間で呼処理部３０は「無処理状態」となり、「無処理状態」であると判定される。

次に、「無処理状態」の判定に応じて、呼処理部３０は、呼状態情報Ｐ５の複製を呼処理部４０に向けて転送する（ステップＳ５）。具体的には、呼処理部３０の呼状態引継ぎ部３５は、呼状態管理部３４において保持されていた呼状態情報Ｐ５の複製を作成し、これを呼処理部４０の呼状態管理部４４に向けて転送する。呼状態情報Ｐ５は、図２Ｂに示される如き呼状態情報テーブルＴ１〜Ｔｎからなり、切替時に運用系であった呼処理部３０が処理中であった全ての呼の呼状態情報を含んでいる。

一方、呼処理部４０は、当該呼状態情報Ｐ５の転送に応じて、呼状態情報Ｐ５の複製を保持する（ステップＳ６）。当該転送された呼状態情報Ｐ５の複製は呼処理部４０の呼状態管理部４４に保持される。次いで、呼処理部４０は系切替を終了する（ステップＳ７）。この際に呼処理部４０は、切替通知パケットＰ２をネットワークインタフェース部１０に送信する。具体的には、呼処理部４０の系切替処理部４６はイベント発行部４２に対して系切替終了を指示し、イベント発行部４２は切替通知パケットＰ２をネットワークインタフェース部１０のパケット多重振分部１４に送信する。切替通知パケットＰ２には、「系切替終了」を示すために終了フラグがＯＮに設定されている。

当該切替通知パケットＰ２に応じて、ネットワークインタフェース部１０は、呼処理パケットＰ１の蓄積を停止し、呼処理パケットＰ１の振分を再開する（ステップＳ８）。具体的には、ネットワークインタフェース部１０のパケット多重振分部１４は、「系切替終了」を示す切替通知パケットＰ２の受信に応じて、蓄積処理部１３に対する蓄積指示Ｐ３の設定を解除する。蓄積処理部１３は、蓄積指示Ｐ３の設定の解除に応じて、パケット多重振分部１４へのパケット送信を再開する。パケット多重振分部１４は、新たな運用系である呼処理部４０のイベント監視部４１に向けて呼処理パケットＰ１の振り分けを再開する。

次に、呼処理部４０は、応答処理を再開すると共に、新規イベントの発生を再開する（ステップＳ９）。具体的には、呼処理部４０のプロトコル処理部４３は、呼状態管理部４４に保持された呼状態情報に基づいて既に発生していたイベントを認識して応答処理を再開し、呼制御の進行と共に新規イベントの発行を行う。以上の系切替動作の結果、切替後の系状態は、運用系が呼処理部４０となり、待機系が呼処理部３０となる。

以上の実施例において、呼処理部３０及び４０の系切替において、呼処理パケットＰ１がネットワークインタフェース部１０で一時的に蓄積される。これにより、切替直前に運用系であった呼処理部３０に無処理状態を作出することができ、応答待ちをすることなく極短時間で系切替が可能となる。また、切替直前に運用系であった呼処理部３０から新たに運用系となる呼処理部４０に呼状態情報Ｐ５の複製が転送される。これにより、新たに運用系となる呼処理部４０は、呼状態情報Ｐ５に基づいて応答処理を引き継ぎ、短時間且つ円滑に呼継続が可能となる。

尚、本実施例では、２系の呼処理部３０及び４０に対して、１系のネットワークインタフェース部１０が用いられている。この場合、呼処理部３０と呼処理部４０との系切替をＩＰ網９０及びＣＡサーバ９１は意識する必要はない。そのため、ＣＡサーバ９１は、相手先であるネットワークインタフェース部１０のＭＡＣアドレスを固定的に認識していれば足り、ＶｏＩＰシステム５０側の系切替に際して、ＣＡサーバ９１は相手側のＭＡＣアドレスを変更する必要はなく、ＭＡＣアドレス変更に伴うパケットロスの危険がない。

また、複数の呼処理部３０及び４０に対して１つのフローティング（仮想）ＩＰアドレスをあらかじめ設定することも可能であり、パケット多重振分部１４は、常に当該フローティングＩＰアドレスに向けて処理パケットＰ１を送信することにより、当該フローティングＩＰアドレスに関連付けられた呼処理部のうちで稼働している運用系の呼処理部（例えば、呼処理部４０）が当該処理パケットＰ１を受信することができる。これにより、パケット多重振分部１４における運用系の確認が不要となり、系切替時間をより短くすることが可能となる。

さらに、状態引継ぎ部３５と状態引継ぎ部４５との同期処理において、系切替時ではなく、呼状態が変化する度に呼状態情報Ｐ５の複製を両者間で転送することも可能である。これにより、常に呼状態情報Ｐ５が両系で一致することとなり、系切替時における呼状態情報Ｐ５の複製転送が不要となる。

＜第１の変形例＞
図４は、本発明の第１の変形例におけるＶｏＩＰシステムを示している。上記した実施例では、呼処理部３０及び４０とネットワークインタフェース部１０との間の系切替通知に、ＩＰプロトコルに従って送受信される切替通知パケットＰ２が用いられている。これに対して、本第１の変形例における系切替通知には、本図に示されるように、切替通知パケットＰ２に代えて、切替状態信号Ｐ４が用いられる。切替状態信号Ｐ４は、例えば、呼処理部３０の系切替通知部３７からネットワークインタフェース部１０の系切替受信部１５に送信される。系切替受信部１５は、切替状態信号Ｐ４による切替通知に応じて蓄積処理部１３に対する蓄積指示Ｐ３の設定を行う。

＜第２の変形例＞
図５は、本発明の第２の変形例におけるＶｏＩＰシステムを示している。図１におけるＶｏＩＰシステムは１系のネットワークインタフェース部１０のみから構成されていた。これに対して、第２の変形例では、図１に示されたネットワークインタフェース部１０が冗長構成され、第１のネットワークインタフェース部１０と第２のネットワークインタフェース部２０との２系からなる。この場合、ネットワークインタフェース部１０及び２０の何れか１系が運用系に設定され、呼処理部３０及び４０からの切替通知パケットは、運用系のネットワークインタフェース部（例えば、ネットワークインタフェース部２０）に向けて送信され、呼処理部３０及び４０間の系切替が実行される。

１０、２０ ネットワークインタフェース部
１１、２１ 入力処理部
１２、２２ 出力処理部
１３、２３ 蓄積処理部
１４、２４ パケット多重振分部
１５ 系切替受信部
３０、４０ 呼処理部
３１、４１ イベント監視部
３２、４２ イベント発行部
３３、４３ プロトコル処理部
３４、４４ 呼状態管理部
３５、４５ 呼状態引継ぎ部
３６、４６ 系切替処理部
５０ ＶｏＩＰシステム
９０ ＩＰ網
９１ ＣＡサーバ
Ｐ１ 呼処理パケット
Ｐ２ 切替通知パケット
Ｐ３ 蓄積指示
Ｐ４ 切替状態信号
Ｐ５ 呼状態情報

Claims (5)

1. 呼処理パケットに応じて呼状態情報を更新しつつ呼制御を行う少なくとも２系からなる呼処理部と、前記呼処理部とＩＰ網との間で前記呼処理パケットを中継する少なくとも１系からなるネットワークインタフェース部と、を含む冗長化ＶｏＩＰシステムであって、
   前記呼処理部は、
   自身が運用系の呼処理部である場合に、系切替要求の発生に応じて、前記呼制御を停止すると共に、系切替開始通知を前記ネットワークインタフェース部に送信する系切替開始手段と、
   自身が前記系切替開始通知に対応する新たな運用系の呼処理部である場合に、以前に運用系であった呼処理部から前記呼状態情報の複製を取り込み、前記呼状態情報に基づいて前記呼制御を再開し、系切替終了通知を前記ネットワークインタフェース部に送信する系切替終了手段と、を含み、
   前記ネットワークインタフェース部は、前記系切替開始通知に応じて、前記呼処理パケットを一時的に蓄積して前記呼処理部への中継を停止し、前記系切替終了通知に応じて、前記呼処理パケットの蓄積を停止して前記呼処理部への中継を再開することを特徴とする冗長化ＶｏＩＰシステム。
2. 前記系切替開始手段は、前記呼制御によって既に発生したイベントによって新たな呼処理パケットを待つ応答待ち状態があるか否かに関わらず前記呼制御を停止し、前記系切替終了手段は、前記呼状態情報に基づいて当該既に発生したイベントを認識して前記呼制御を再開することを特徴とする請求項１に記載の冗長化ＶｏＩＰシステム。
3. 前記系切替要求の発生は、入力操作、障害発生及び所定時刻の到来のうちの何れか少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の冗長化ＶｏＩＰシステム。
4. 前記ネットワークインタフェース部は、前記呼処理パケットを前記呼処理部のうちで運用系の呼処理部のみに中継することを特徴とする請求項１に記載の冗長化ＶｏＩＰシステム。
5. 前記ネットワークインタフェース部を少なくとも２系含み、前記系切替開始手段及び前記系切替終了手段は、前記系切替開始通知及び系切替終了通知を、前記ネットワークインタフェース部のうちで運用系のネットワークインタフェース部に通知することを特徴とする請求項１に記載の冗長化ＶｏＩＰシステム。
   

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