JP6178186B2 - 通信制御装置、無線通信システム、通信制御方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信制御装置、無線通信システム、通信制御方法およびコンピュータプログラムに関する。

近年、「Evolved Packet Core：ＥＰＣ」（非特許文献１参照）のネットワーク機能を仮想化する「Network Function Virtualization：ＮＦＶ」（非特許文献２参照）という技術が検討されている。ＮＦＶの主な目的は、通信事業者の機能を仮想化基盤により仮想化することによって、設備コスト、運用コストを削減することにある。

通信事業者の通信網に含まれる様々な通信機器、例えばモバイルコアの機能であるＭＭＥ（Mobility Management Entity）やＳ−ＧＷ（Serving Gateway）、Ｐ−ＧＷ（PDN Gateway）、ルーターやキャリアグレードＮＡＴ（Network Address Translator）、ＨＬＲ（Home Location Register）、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、ファイアウォールや認証サーバなどは、一般に専用機器で構成されている。ＮＦＶ技術では、汎用的なハードウェアで構成されたサーバ装置によるＶＭ（Virtual Machine）で構成される仮想化基盤（非特許文献３、４参照）上で、例えばＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ）のソフトウェアを仮想化基盤上のＶＭにリモートでインストールし実行させる。これによってコスト削減の効果以外にも、例えば制御系の信号処理が増えた場合に自動的にリソースを追加して耐障害性を高めることができるという効果なども得られる。

3GPP TS23.401(V12.0.0),"General Packet Radio Service(GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access" NFV White Paper, Oct. 2012, インターネット＜ＵＲＬ：http://portal.etsi.org/NFV/NFV_White_Paper.pdf＞ Kernel-based Virtual Machine, インターネット＜ＵＲＬ：http://www.linux-kvm.org/page/Main_Page＞ VMware, インターネット＜ＵＲＬ：http://www.vmware.com/jp＞ 3GPP TS36.331(V11.5.0)，"Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol specification"

しかし、上述した従来のＮＦＶ技術では、ＶＭによるＥＰＣノードの構成の制御方法や制御装置の構成が検討課題である。

ＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ）が端末からのシグナリングの処理の負荷によって過負荷状態になると、過負荷のＥＰＣノードはシグナリングの相手の端末に対して再接続命令（Reject）を返信することにより、自己のシグナリングの負荷の軽減を図ることが可能である。しかし、多量のシグナリングが到達しているため、その再接続命令の返信処理によってさらに負荷が増大し、個々のシグナリングに対して端末への再接続命令を返信完了するまでに多くの時間がかかる。結果的に、端末が再度シグナリングを送信しシグナリング処理が完了するまでに多くの時間を要し、端末はサービスを利用開始するまでに時間がかかる。又は過負荷のＥＰＣノードで保持されるシグナリングデータが処理バッファから溢れることにより、端末に対して再接続命令が返信されない場合が発生する。このため、過負荷のＥＰＣノードの負荷を分散させるために負荷分散先のＥＰＣノードをＮＦＶ技術により追加しても、過負荷のＥＰＣノードから端末への再接続命令の返信が遅れたり、端末に対して再接続命令が返信されなかったりすると、追加された負荷分散先のＥＰＣノードを有効に活用できないという課題がある。また、ＥＰＣノードでシグナリングを処理し切れない場合、ＥＰＣノードでシグナリングをポリシングで落とす。しかし、この場合、端末はシグナリングを再送することになり、輻輳の根本的な課題を解決する策にならない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、シグナリングの送信元の通信装置（シグナリング送信元通信装置）である例えば端末との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置（例えば、複数のＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ））で処理する通信システムにおいて、過負荷になりつつある例えばＥＰＣノードよりも前でシグナリングを処理するノード（例えば、ｅＮＢ、ＭＭＥ）で再接続命令の返信処理を実施することで、過負荷になりつつあるＥＰＣノードの再接続命令の返信処理の負荷を削減し、速やかに必要となるＥＰＣノードを追加し、例えば端末から再送されたシグナリングを処理させ、該端末が通信可能となる環境を速やかに整備することを課題とする。

（１）本発明に係る通信制御装置は、シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御装置であり、前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視部と、前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御部と、を備え、前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、前記リダイレクト制御部は、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、ことを特徴とする。

（２）本発明に係る通信制御装置においては、上記（１）の通信制御装置において、前記大負荷シグナリング処理装置の負荷の状態を表す負荷情報に基づいて前記大負荷シグナリング処理装置の代替装置のためのリソースを決定し、決定した前記リソースを仮想化基盤に指示し、前記大負荷シグナリング処理装置の代替装置としての機能を前記仮想化基盤により実現させる仮想化基盤制御部をさらに備えたことを特徴とする。

（３）本発明に係る通信制御装置においては、上記（１）又は（２）の通信制御装置において、前記大負荷シグナリング処理装置に対して、前記再接続命令の相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングのデータを廃棄させるシグナリング制御部をさらに備えたことを特徴とする。

（４）本発明に係る無線通信システムは、シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを基地局、ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷで処理する無線通信システムにおいて、ＥＰＣノードである前記Ｓ−ＧＷ及び前記Ｐ−ＧＷの各負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記ＥＰＣノードである大負荷ＥＰＣノードを検知する監視部と、前記検知された前記大負荷ＥＰＣノードのシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷ＥＰＣノードの下位装置の前記ＭＭＥに対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御部と、を備え、前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、前記再接続命令を指示する相手の前記ＭＭＥは、前記端末が接続する前記基地局の上位装置であって、前記大負荷ＥＰＣノードのシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、前記リダイレクト制御部は、前記再接続命令を指示する相手の前記ＭＭＥに対して、前記大負荷ＥＰＣノードを特定するリダイレクト情報を通知する、ことを特徴とする。

（５）本発明に係る通信制御方法は、シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御方法であり、前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視ステップと、前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御ステップと、を含み、前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、
前記リダイレクト制御ステップにおいて、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、ことを特徴とする。

（６）本発明に係るコンピュータプログラムは、シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視ステップと、前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり、前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、前記リダイレクト制御ステップにおいて、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、コンピュータプログラムであることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ）など、端末等のシグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおいて、過負荷になりつつあるシグナリング処理装置の再接続命令の返信処理の負荷を削減することができる。また、シグナリングを送信する端末は速やかにシグナリング処理を完了させ、サービスにアクセスできるようになる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る通信制御方法の説明図である。 本発明の実施例１に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。 本発明の実施例２に係る通信制御方法の説明図である。 本発明の実施例２に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。 本発明の実施例３に係る通信制御方法の説明図である。 本発明の実施例３に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。図１において、ＥＰＣ１０は、ＭＭＥ１１とＳ−ＧＷ１２とＰ−ＧＷ１３とＨＳＳ（Home Subscriber Service）１４を有する。ＭＭＥ１１はシグナリング処理部１１１と端末管理部１１２を有する。Ｓ−ＧＷ１２はシグナリング処理部１２１を有する。Ｐ−ＧＷ１３はシグナリング処理部１３１を有する。ＥＰＣ１０は、仮想化基盤上のＶＭにより構成される。

ＥＰＣ１０は、ＩＭＳ（IP Multimedia System）やインターネットなどの外部ネットワークと接続されている。また、ＥＰＣ１０は基地局（ｅＮＢ：ｅＮｏｄｅＢ）２０と接続されている。ｅＮＢ２０はシグナリング処理部２１と端末管理部２２を有する。また、ＥＰＣ１０は通信制御装置４０と接続されている。通信制御装置４０は、監視部４１とリダイレクト制御部４２とシグナリング制御部４３とＶＭ制御部（仮想化基盤制御部）４４を有する。

端末３０はｅＮＢ２０を介して無線通信する。端末３０のユーザデータは、ｅＮＢ２０、Ｓ−ＧＷ１２、Ｐ−ＧＷ１３を経由して外部ネットワークと送受される。端末３０のシグナリングデータは、ｅＮＢ２０、ＭＭＥ１１、Ｓ−ＧＷ１２、Ｐ−ＧＷ１３の各シグナリング処理部２１、１１１、１２１、１３１で処理される。本実施形態では、シグナリングの送信元の通信装置（シグナリング送信元通信装置）の一例として、端末３０を挙げている。ＭＭＥ１１、ｅＮＢ２０の各端末管理部１１２、２２は、シグナリングの相手の端末３０の情報を管理する。

通信制御装置４０において、監視部４１は、ＭＭＥ１１、Ｓ−ＧＷ１２、Ｐ−ＧＷ１３の各負荷の状態を監視し、所定以上の負荷のＥＰＣノードである大負荷ＥＰＣノードを検知する。該監視では、例えば、トラフィック流量を監視し、該監視結果に基づいてトラフィック流量の統計情報（例えば、端末３０とＥＰＣノードの組ごとの統計値）を取得することが挙げられる。具体的には、シグナリングパケットのアドレス情報をＤＰＩ（Deep Packet Inspection）し、一定間隔で各ＥＰＣノードへのシグナリングパケット流量を測定し、シグナリングパケット流量が所定の閾値を超えたＥＰＣノード（大負荷ＥＰＣノード）を検知する。これにより、過負荷になりつつあるＥＰＣノードや過負荷のＥＰＣノードを検知できる。なお、トラフィック流量の監視対象の端末３０としては、「Service request」又は「Attach request」を送信中の端末３０とし、「Connect」状態で通信中の端末３０は対象外とする。

リダイレクト制御部４２は、監視部４１により検知された大負荷ＥＰＣノードのシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷ＥＰＣノードよりも前に処理するｅＮＢ２０又はＭＭＥ１１に対して、該シグナリング相手の端末３０への再接続命令を指示する。

シグナリング制御部４３は、大負荷ＥＰＣノードに対して、再接続命令の相手である端末３０とのシグナリングのデータを廃棄させる。ＶＭ制御部４４は、仮想化基盤を用いて大負荷ＥＰＣノードの代替装置を準備する。

以下、図１に示す無線通信システムに係る通信制御方法について実施例を挙げて説明する。

実施例１は、ＭＭＥ１１が過負荷になりつつある場合である。図２は、本発明の実施例１に係る通信制御方法の説明図である。図２（１）において、あるＭＭＥ１１が過負荷になりつつある。該過負荷になりつつあるＭＭＥ１１（大負荷ＭＭＥ１１）では、端末３０からのシグナリングを処理しきれないので、端末３０に対して再接続命令を返信する必要がある。ここで、大負荷ＭＭＥ１１が該再接続命令の返信処理を行うと、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能が起こり得る。

そこで、本実施例１では、図２（２）において、大負荷ＭＭＥ１１のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷ＭＭＥ１１よりも前に処理するｅＮＢ２０に対して、該シグナリング相手の端末３０への再接続命令を指示（リダイレクト命令）する。これにより、大負荷ＭＭＥ１１よりも前でシグナリングを処理するｅＮＢ２０が、該大負荷ＭＭＥ１１のシグナリング相手の端末３０へ再接続命令を返信する。

ｅＮＢ２０の端末管理部２２は、シグナリングの相手である端末３０の情報を管理している（非特許文献５参照）。このため、ｅＮＢ２０の端末管理部２２は、大負荷ＭＭＥ１１のシグナリング相手の端末３０を把握できる。これにより、ｅＮＢ２０から該当する端末３０への再接続命令が返信されるので、大負荷ＭＭＥ１１の再接続命令の返信処理の負荷を削減することができる。この結果として、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能を防止できる。

図３は、本発明の実施例１に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。以下、図３を参照して、図１に示す無線通信システムの実施例１に係る動作を説明する。

（ステップＳ１）通信制御装置４０の監視部４１は、各ＭＭＥ１１を監視し、過負荷になりつつある大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）を検知する。

（ステップＳ２）通信制御装置４０は過負荷処置を行う。該過負荷処置では、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）に対して、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）よりも前に処理するｅＮＢ２０を特定する情報を通知する。また、該ｅＮＢ２０と大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）間にあるスイッチに対して、該ｅＮＢ２０から大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）へ送られるトラフィックの廃棄を指示する。

（ステップＳ３）通信制御装置４０の監視部４１は、ＶＭ制御部４４に対して、過負荷指示を行う。該過負荷指示では、ＶＭ制御部４４に対して、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）の負荷の状態を表す負荷情報を通知し、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）の代替装置のためのリソース追加を指示する。

（ステップＳ４）ＶＭ制御部４４は、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）の負荷情報に基づいて、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）の代替装置のためのリソース（ＶＭの処理能力、ＶＭ数など）を決定する。

（ステップＳ５）ＶＭ制御部４４は、仮想化基盤の制御部（ハイパーバイザー：Hypervisor）に対して、決定したリソースを指示する。

（ステップＳ６）ハイパーバイザーは、ＶＭ指示を行う。該ＶＭ指示では、ＶＭ制御部４４から指示されたリソースに基づいて、ＶＭに対して、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）の代替装置としてのＭＭＥ１１（追加ＭＭＥ１１）の機能を実現させる。

（ステップＳ７）追加ＭＭＥ１１は、ｅＮＢ２０に対して、自己の増設の設定を行う。

（ステップＳ８）追加ＭＭＥ１１は、ハイパーバイザーに対して、ＭＭＥ追加の応答（ＶＭ応答）を行う。

（ステップＳ９）ハイパーバイザーは、ＶＭ制御部４４に対して、指示されたリソースの応答を行う。

（ステップＳ１０）ＶＭ制御部４４は、監視部４１に対して、過負荷指示に対する応答を行う。

（ステップＳ１１）リダイレクト制御部４２は、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）に対して、リダイレクト情報を通知する。該リダイレクト情報は、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）よりも前に処理するｅＮＢ２０を特定する情報を有する。

（ステップＳ１２）大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）は、リダイレクト情報に基づいて、自己で処理されるシグナリングを処理するｅＮＢ２０に対して、自己で処理されるシグナリングの相手である端末３０への再接続命令を指示（リダイレクト命令）する。これにより、リダイレクト命令を受けたｅＮＢ２０が、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）で処理されるシグナリングの相手である端末３０へ再接続命令を返信する。該返信対象の端末３０として、既にシグナリングを実行中の端末３０と、ｅＮＢ２０のリダイレクト命令の受信後にシグナリングが開始された端末３０とが挙げられる。

大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）は、ｅＮＢ２０に対してリダイレクト命令を行うが、この負荷は端末３０個別に再接続命令を返信する負荷に比べて小さい。これにより、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）に対する負荷の削減効果は得られる。

再接続命令を受けた端末３０からのシグナリングは、再接続により、追加ＭＭＥ１１で処理される。又は、再接続命令を受けた端末３０からのシグナリングは、再接続により、全ＭＭＥ１１の中からラウンドロビンの重み付けで選択されたＭＭＥ１１で処理されるようにしてもよい。なお、シグナリング制御部４３は、大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）に対して、再接続命令の相手である端末３０とのシグナリングのデータを廃棄させる。

なお、本実施例１では、リダイレクト制御部４２から大負荷ＭＭＥ１１（ＭＭＥ＿１）を介してｅＮＢ２０へリダイレクト命令を行うが、リダイレクト制御部４２から直接にｅＮＢ２０へリダイレクト命令を行うようにしてもよい。

実施例２は、Ｓ−ＧＷ１２が過負荷になりつつある場合である。図４は、本発明の実施例２に係る通信制御方法の説明図である。図４（１）において、あるＳ−ＧＷ１２が過負荷になりつつある。該過負荷になりつつあるＳ−ＧＷ１２（大負荷Ｓ−ＧＷ１２）では、端末３０からのシグナリングを処理しきれないので、端末３０に対して再接続命令を返信する必要がある。ここで、大負荷Ｓ−ＧＷ１２が該再接続命令の返信処理を行うと、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能が起こり得る。

そこで、本実施例２では、図４（２）において、大負荷Ｓ−ＧＷ１２のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷Ｓ−ＧＷ１２よりも前に処理するＭＭＥ１１に対して、該シグナリング相手の端末３０への再接続命令を指示（リダイレクト命令）する。これにより、大負荷Ｓ−ＧＷ１２よりも前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１が、該大負荷Ｓ−ＧＷ１２のシグナリング相手の端末３０へ再接続命令を返信する。

ＭＭＥ１１の端末管理部１１２は、シグナリングの相手である端末３０の情報を管理しているので、大負荷Ｓ−ＧＷ１２で処理されるシグナリングの相手である端末３０を把握できる。これにより、ＭＭＥ１１から該当する端末３０への再接続命令が返信されるので、大負荷Ｓ−ＧＷ１２の再接続命令の返信処理の負荷を削減することができる。この結果として、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能を防止できる。

図５は、本発明の実施例２に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。以下、図５を参照して、図１に示す無線通信システムの実施例２に係る動作を説明する。

（ステップＳ２１）通信制御装置４０の監視部４１は、各Ｓ−ＧＷ１２を監視し、過負荷になりつつある大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）を検知する。

（ステップＳ２２）通信制御装置４０の監視部４１は、ＶＭ制御部４４に対して、過負荷指示を行う。該過負荷指示では、ＶＭ制御部４４に対して、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）の負荷の状態を表す負荷情報を通知し、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）の代替装置のためのリソース追加を指示する。

（ステップＳ２３）ＶＭ制御部４４は、ＤＮＳ（Domain Name System）サーバに対して、過負荷処置を行う。該過負荷処置では、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）に対する重みを０とし、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）を割り当てないようにする。

（ステップＳ２４）ＶＭ制御部４４は、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）の負荷情報に基づいて、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）の代替装置のためのリソース（ＶＭの処理能力、ＶＭ数など）を決定する。そして、ＶＭ制御部４４は、ハイパーバイザーに対して、決定したリソースを指示する。

（ステップＳ２５）ハイパーバイザーは、ＶＭ指示を行う。該ＶＭ指示では、ＶＭ制御部４４から指示されたリソースに基づいて、ＶＭに対して、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）の代替装置としてのＳ−ＧＷ１２（追加Ｓ−ＧＷ１２）の機能を実現させる。

（ステップＳ２６）追加Ｓ−ＧＷ１２は、ハイパーバイザーに対して、ＶＭ指示の応答（ＶＭ応答）を行う。

（ステップＳ２７）ハイパーバイザーは、ＶＭ制御部４４に対して、指示されたリソースの応答を行う。

（ステップＳ２８）ＶＭ制御部４４は、ＤＮＳサーバに対して、追加Ｓ−ＧＷ１２の登録を行う。

（ステップＳ２９）ＶＭ制御部４４は、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）よりも前に処理するＭＭＥ１１に対して、リダイレクト命令およびリダイレクト情報を通知する。該リダイレクト情報は、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）を特定する情報を有する。

（ステップＳ３０）ＭＭＥ１１は、ＶＭ制御部４４からリダイレクト命令を受けると、ＶＭ制御部４４からのリダイレクト情報に基づいて、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）で処理されるシグナリングの相手である端末３０への再接続命令を返信する。該返信対象の端末３０として、既にシグナリングを実行中の端末３０と、ＭＭＥ１１のリダイレクト命令の受信後にシグナリングが開始された端末３０とが挙げられる。

再接続命令はｅＮＢ２０を介して該当の端末３０へ送信される。なお、シグナリング制御部４３は、大負荷Ｓ−ＧＷ１２（Ｓ−ＧＷ＿１）に対して、再接続命令の相手である端末３０とのシグナリングのデータを廃棄させる。

（ステップＳ３１）端末３０は、再接続命令を受信すると、再接続を行う。該再接続はｅＮＢ２０を介してＭＭＥ１１で処理される。

（ステップＳ３２）ＭＭＥ１１は、端末３０からの再接続を受けると、ＤＮＳサーバに対してＳ−ＧＷ１２の選択を行う。これにより、追加Ｓ−ＧＷ１２が選択される。

（ステップＳ３３）ＭＭＥ１１は、該選択された追加Ｓ−ＧＷ１２とのセッションを確立する。

なお、本実施例２では、ＶＭ制御部４４がリダイレクト制御部４２としてＭＭＥ１１へリダイレクト命令を行っている。

実施例３は、Ｐ−ＧＷ１３が過負荷になりつつある場合である。図６は、本発明の実施例３に係る通信制御方法の説明図である。図６（１）において、あるＰ−ＧＷ１３が過負荷になりつつある。該過負荷になりつつあるＰ−ＧＷ１３（大負荷Ｐ−ＧＷ１３）では、端末３０からのシグナリングを処理しきれないので、端末３０に対して再接続命令を返信する必要がある。ここで、大負荷Ｐ−ＧＷ１３が該再接続命令の返信処理を行うと、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能が起こり得る。

そこで、本実施例３では、図６（２）において、大負荷Ｐ−ＧＷ１３のシグナリング相手である端末３０とのシグナリングを該大負荷Ｐ−ＧＷ１３よりも前に処理するＭＭＥ１１に対して、該シグナリング相手の端末３０への再接続命令を指示（リダイレクト命令）する。これにより、大負荷Ｐ−ＧＷ１３よりも前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１が、該大負荷Ｐ−ＧＷ１３のシグナリング相手の端末３０へ再接続命令を返信する。なお、大負荷Ｐ−ＧＷ１３よりも前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１としては、大負荷Ｐ−ＧＷ１３よりも一つ前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１であってもよく、又は、大負荷Ｐ−ＧＷ１３よりも二つ以上前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１であってもよい。

ＭＭＥ１１の端末管理部１１２は、シグナリングの相手である端末３０の情報を管理しているので、大負荷Ｐ−ＧＷ１３で処理されるシグナリングの相手である端末３０を把握できる。これにより、ＭＭＥ１１から該当する端末３０への再接続命令が返信されるので、大負荷Ｐ−ＧＷ１３の再接続命令の返信処理の負荷を削減することができる。この結果として、再接続命令の返信処理の遅延増大や再接続命令の返信不能を防止できる。

図７は、本発明の実施例３に係る通信制御方法のシーケンスチャートである。以下、図７を参照して、図１に示す無線通信システムの実施例３に係る動作を説明する。

（ステップＳ４１）通信制御装置４０の監視部４１は、各Ｐ−ＧＷ１３を監視し、過負荷になりつつある大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）を検知する。

（ステップＳ４２）通信制御装置４０の監視部４１は、ＶＭ制御部４４に対して、過負荷指示を行う。該過負荷指示では、ＶＭ制御部４４に対して、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）の負荷の状態を表す負荷情報を通知し、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）の代替装置のためのリソース追加を指示する。

（ステップＳ４３）ＶＭ制御部４４は、ＤＮＳサーバに対して、過負荷処置を行う。該過負荷処置では、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）に対する重みを０とし、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）を割り当てないようにする。

（ステップＳ４４）ＶＭ制御部４４は、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）の負荷情報に基づいて、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）の代替装置のためのリソース（ＶＭの処理能力、ＶＭ数など）を決定する。そして、ＶＭ制御部４４は、ハイパーバイザーに対して、決定したリソースを指示する。

（ステップＳ４５）ハイパーバイザーは、ＶＭ指示を行う。該ＶＭ指示では、ＶＭ制御部４４から指示されたリソースに基づいて、ＶＭに対して、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）の代替装置としてのＰ−ＧＷ１３（追加Ｐ−ＧＷ１３）の機能を実現させる。

（ステップＳ４６）追加Ｐ−ＧＷ１３は、ハイパーバイザーに対して、ＶＭ指示の応答（ＶＭ応答）を行う。

（ステップＳ４７）ハイパーバイザーは、ＶＭ制御部４４に対して、指示されたリソースの応答を行う。

（ステップＳ４８）ＶＭ制御部４４は、ＤＮＳサーバに対して、追加Ｐ−ＧＷ１３の登録を行う。

（ステップＳ４９）ＶＭ制御部４４は、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）よりも前でシグナリングを処理するＭＭＥ１１に対して、リダイレクト命令およびリダイレクト情報を通知する。該リダイレクト情報は、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）を特定する情報を有する。該リダイレクト命令およびリダイレクト情報が通知されるＭＭＥ１１には、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）のシグナリング相手の端末３０とのシグナリングを処理するＭＭＥ１１が含まれる。なお、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）のシグナリング相手の端末３０とのシグナリングを処理するＭＭＥ１１を特定することができる場合には、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）のシグナリング相手の端末３０とのシグナリングを処理するＭＭＥ１１に対してのみ、リダイレクト命令およびリダイレクト情報を通知すればよい。

（ステップＳ５０）ＭＭＥ１１は、ＶＭ制御部４４からリダイレクト命令を受けると、ＶＭ制御部４４からのリダイレクト情報に基づいて、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）で処理されるシグナリングの相手である端末３０への再接続命令を返信する。該返信対象の端末３０として、既にシグナリングを実行中の端末３０と、ＭＭＥ１１のリダイレクト命令の受信後にシグナリングが開始された端末３０とが挙げられる。

再接続命令はｅＮＢ２０を介して該当の端末３０へ送信される。なお、シグナリング制御部４３は、大負荷Ｐ−ＧＷ１３（Ｐ−ＧＷ＿１）に対して、再接続命令の相手である端末３０とのシグナリングのデータを廃棄させる。

（ステップＳ５１）端末３０は、再接続命令を受信すると、再接続を行う。該再接続はｅＮＢ２０を介してＭＭＥ１１で処理される。

（ステップＳ５２）ＭＭＥ１１は、端末３０からの再接続を受けると、ＤＮＳサーバに対してＰ−ＧＷ１３の選択を行う。これにより、追加Ｐ−ＧＷ１３が選択される。

（ステップＳ５３）ＭＭＥ１１は、Ｓ−ＧＷ１２を介して該選択された追加Ｐ−ＧＷ１３とのセッションを確立する。

なお、本実施例３では、ＶＭ制御部４４がリダイレクト制御部４２としてＭＭＥ１１へリダイレクト命令を行っている。

上述した実施形態によれば、端末との間のシグナリングを複数のＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ）で処理する無線通信システムにおいて、過負荷になりつつあるＥＰＣノードの再接続命令の返信処理の負荷を削減することができる。また、端末への再接続命令の返信を迅速に行うことができる。これにより、ＥＰＣノードの負荷が大きい状態が長時間継続したり、端末が通信できなくなったりすることを防ぐ効果が得られる。

また、端末の再接続が迅速に行われるので、負荷分散先として追加されたＥＰＣノードを有効に活用することができる。これにより、通信サービス提供事業者は、端末からのシグナリングパケット流量に基づいた必要最小限のリソースでＥＰＣノードを追加することにより、通信サービスを提供できる。また、ＥＰＣにより通信サービスを提供する事業者は、品質の高い通信サービスを最小限のコストで提供することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述した実施形態では、ＥＰＣノード（ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ）を有する無線通信システムに適用したが、端末等のシグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムに対して広く適用可能である。また、シグナリングとして、端末とネットワーク側装置との間のシグナリング、ネットワーク側装置とネットワーク側装置の間のシグナリングが挙げられる。ネットワーク側装置とネットワーク側装置の間のシグナリングでは、シグナリング送信元通信装置として、例えば、基地局、基地局制御局などが挙げられる。

また、上述した通信制御装置４０を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０…ＥＰＣ、１１…ＭＭＥ、１２…Ｓ−ＧＷ、１３…Ｐ−ＧＷ、２０…ｅＮＢ（基地局）、２１，１１１，１２１，１３１…シグナリング処理部（シグナリング処理装置）、２２，１１２…端末管理部、３０…端末、４０…通信制御装置、４１…監視部、４２…リダイレクト制御部、４３…シグナリング制御部、４４…ＶＭ制御部

Claims (6)

1. シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御装置であり、
   前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視部と、
   前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御部と、を備え、
   前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、
   前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、
   前記リダイレクト制御部は、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、
   通信制御装置。
2. 前記大負荷シグナリング処理装置の負荷の状態を表す負荷情報に基づいて前記大負荷シグナリング処理装置の代替装置のためのリソースを決定し、決定した前記リソースを仮想化基盤に指示し、前記大負荷シグナリング処理装置の代替装置としての機能を前記仮想化基盤により実現させる仮想化基盤制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記大負荷シグナリング処理装置に対して、前記再接続命令の相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングのデータを廃棄させるシグナリング制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の通信制御装置。
4. シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを基地局、ＭＭＥ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷで処理する無線通信システムにおいて、
   ＥＰＣノードである前記Ｓ−ＧＷ及び前記Ｐ−ＧＷの各負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記ＥＰＣノードである大負荷ＥＰＣノードを検知する監視部と、
   前記検知された前記大負荷ＥＰＣノードのシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷ＥＰＣノードの下位装置の前記ＭＭＥに対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御部と、を備え、
   前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、
   前記再接続命令を指示する相手の前記ＭＭＥは、前記端末が接続する前記基地局の上位装置であって、前記大負荷ＥＰＣノードのシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、
   前記リダイレクト制御部は、前記再接続命令を指示する相手の前記ＭＭＥに対して、前記大負荷ＥＰＣノードを特定するリダイレクト情報を通知する、
   無線通信システム。
5. シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御方法であり、
   前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視ステップと、
   前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御ステップと、を含み、
   前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、
   前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、
   前記リダイレクト制御ステップにおいて、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、
   通信制御方法。
6. シグナリング送信元通信装置との間のシグナリングを複数のシグナリング処理装置で処理する通信システムにおける通信制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
   前記シグナリング処理装置の負荷の状態を監視し、所定以上の負荷の前記シグナリング処理装置である大負荷シグナリング処理装置を検知する監視ステップと、
   前記検知された前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記シグナリング送信元通信装置とのシグナリングを処理する前記大負荷シグナリング処理装置の下位装置の前記シグナリング処理装置に対して、該シグナリング相手の前記シグナリング送信元通信装置への再接続命令を指示するリダイレクト制御ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり、
   前記シグナリング送信元通信装置は端末であり、
   前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置は、前記端末が接続する基地局の上位装置であって、前記大負荷シグナリング処理装置のシグナリング相手である前記端末の情報を管理し、
   前記リダイレクト制御ステップにおいて、前記再接続命令を指示する相手の前記シグナリング処理装置に対して、前記大負荷シグナリング処理装置を特定するリダイレクト情報を通知する、
   コンピュータプログラム。

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