JP5427853B2 - データ同期方法 - Google Patents

Description

本発明は、二重化システムにおけるデータ同期方法に関し、特に、呼制御によりセッション確立の制御を行う呼制御システムにおけるデータ同期方法に関する。

従来より、システムの信頼性を高める手法の一つとして、システムを二重化することが知られている（例えば、特許文献１参照）。通常運用中に処理を行うシステムを現用系などと呼び、現用系に障害が発生したとき肩代わりするシステムを予備系などと呼ぶ。障害が発生すると、現用系と予備系とを切り替えて、以降は新現用系で処理を行うようになっている。

特開２０１０−２８７０８号公報

ところで、従来の交換機をベースとした通信各社の独自開発では、開発期間が長くかかり、開発費も高くなるため、通信事業およびその装置開発に係る企業によってＳＡＦ（service availability forum）が設立された。ＳＡＦでは、仕様を共通化することで移植性を高め、コストを下げることを目的としている。近年は、複数のＩＰネットワークに設置された機器が連携して複雑なサービスを提供することから、相互接続性を高めることも目的としている。

ＳＡＦでは、いくつかの分類に従って仕様を決めている。その中でも、ノード間でデータをコピー（同期）することで、障害発生時に前のデータを用いてサービスを継続することができるチェックポイント（ＣＫＰＴ）の仕組みがある。すなわち、障害が発生すると、現用系と予備系とを切り替えて、新現用系でＣＫＰＴ機能により同期したデータを用いて呼処理をする。このとき、既に新現用系では呼処理を開始して、新規呼の受信信号をデータとして格納し、編集を開始している。よって、新現用系は信頼のある最新状態であるため、新現用系が持っているＣＫＰＴデータを新現用系から新予備系に対してコピー（再同期）するようになっている。これにより、障害発生前の状態から呼処理を再開（継続）することが可能となる。

しかしながら、ＣＫＰＴデータの再同期中に新現用系の呼情報が更新（変更）されると、新現用系と新予備系との間で情報の矛盾が発生する。このような矛盾を避けるためには、変更分の同期／未同期の管理もしくは未変更分の同期／未同期の管理が必要となる。ＣＫＰＴの利用頻度の高い使用用途では、更新したところをさらに更新する場合もある。その場合は、更新分の更新分について管理などが必要となり、さらに処理が複雑になる。そのため、従来は、ＣＫＰＴデータの再同期が完了するのを待って、呼処理を再開していた。もしくは、呼情報の損失により呼継続できないことを割り切っていた。

本発明は、上述した従来の技術に鑑み、系切り替え後、速やかに呼処理を再開（継続）することができるデータ同期方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、通常運用中の呼処理は現用系呼制御サーバで実施し、障害が発生すると現用系呼制御サーバと予備系呼制御サーバとを切り替えて新現用系呼制御サーバで呼処理をする呼制御システムにおける新現用系呼制御サーバ上のデータ同期方法であって、系切り替え後、新現用系呼制御サーバの基本領域のデータの再同期を新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバに対して開始する第１の同期ステップと、前記再同期中に、新現用系呼制御サーバで呼処理を継続する継続ステップと、前記呼処理の継続信号を含む受信信号により生成されたデータを新現用系呼制御サーバの一時領域に退避させる退避ステップと、前記再同期が完了すると、新現用系呼制御サーバの一時領域に退避させたデータの同期を新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバに対して開始する第２の同期ステップとを備え、前記一時領域のサイズは、呼数とセクションサイズとに基づいて決定されることを要旨とする。

第２の態様に係る発明は、第１の態様に係る発明において、前記一時領域のサイズは、新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバへの転送速度が新予備系呼制御サーバにおける書き込み速度に比べて早い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷書き込み速度とすることを要旨とする。

第３の態様に係る発明は、第１の態様に係る発明において、前記一時領域のサイズは、新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバへの転送速度が新予備系呼制御サーバにおける書き込み速度に比べて遅い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷転送速度とすることを要旨とする。

本発明によれば、系切り替え後、速やかに呼処理を再開（継続）することができるデータ同期方法を提供することが可能である。

本発明の実施形態におけるＳＩＰ通信システムのネットワーク構成図である。 本発明の実施形態におけるＣＫＰＴの説明図である。 本発明の実施形態における呼制御システムの機能ブロック図である。 本発明の実施形態における呼制御システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるデータ同期方法の説明図である。 本発明の実施形態における一時領域のサイズの決定方法の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるＳＩＰ通信システム１のネットワーク構成図である。このＳＩＰ通信システム１は、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）による呼制御を行うシステムであり、図１に示すように、アクセス網２上の加入者端末２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…と、ＩＰネットワーク３上の転送装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…と、加入者収容サーバ４Ａ，４Ｂと、中継サーバ５Ａ，５Ｂと、呼制御システム６と、ガイダンスサーバ７Ａ，７Ｂとを備えている。

加入者端末２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…は、ユーザである加入者が利用するＩＰ電話、ＨＧＷ（ホームゲートウェイ）等であり、加入者端末間で利用するメディア通信を行うためのＳＩＰネゴシエーションを行う機能を有する。転送装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…は、加入者端末２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のメディア通信のトラヒックを転送する。加入者収容サーバ４Ａは、加入者端末２Ａ，２Ｂ，２ＣのＳＩＰ信号を中継するプロキシサーバであり、加入者収容サーバ４Ｂは、加入者端末２Ｄ，２Ｅ，２ＦのＳＩＰ信号を中継するプロキシサーバである。加入者収容サーバ４Ａ，４Ｂは、加入者端末間のＳＩＰネゴシエーションを中継し、加入者契約情報に基づいてＳＩＰ信号に補足する機能や、あらかじめ保持したルールに従ってＳＩＰ信号を編集する機能を有する。中継サーバ５Ａ，５Ｂは、加入者収容サーバ４Ａと４Ｂとを接続し、ＳＩＰ信号を中継する機能を有する。呼制御システム６は、ＡＣＴ系（現用系）呼制御サーバ６１と、ＳＢＹ系（予備系）呼制御サーバ６２とを有する。

加入者収容サーバ４Ａ，４Ｂは、収容する範囲の加入者の情報を用いてサービスを行う。それに対して、ＡＣＴ系呼制御サーバ６１やＳＢＹ系呼制御サーバ６２は、全国型のサービスなど、複数の加入者収容サーバにまたがるようなサービスを提供する。代表的な例としては、フリーダイヤルなど番号変換系のサービスや、着信ユーザの状態によりガイダンスを流すガイダンスサービスがある。サービスの提供の仕方は以下のようになる。

まず、ユーザが加入者端末２Ａから論理的な電話番号を指定して発呼すると、ｉｎｖｉｔｅ信号などの発呼信号がＩＰネットワーク３のエッジにある転送装置３Ａから分岐されて加入者収容サーバ４Ａに送られる。そして、加入者情報による処理が行われた後、宛先が論理番号である場合は呼制御システム６に送られ、着信先となる物理番号に変換される。その後、元の加入者収容サーバ４Ａに返却、もしくは、着信先となる物理番号を収容する加入者収容サーバ４Ｂに接続される。ネットワークの構成や番号帯によっては、中継サーバ５Ａ，５Ｂを経由して着信先の加入者収容サーバ４Ｂに接続される。発呼した加入者端末２Ａを発側、着信した加入者端末２Ｄを着側と呼称する。加入者端末２Ａ，２Ｄ間で許容可能な条件が交換され（ＳＩＰネゴシエーション）、確立した条件に基づいてメディア通信が行われる。ここでいうメディア通信は一般的に通話である。メディア通信に用いられる信号（パケット）は、アクセス網２とＩＰネットワーク３を経由して届けられる。加入者収容サーバ４Ａ，４Ｂは経由しない。ガイダンス通信のガイダンス音声はガイダンスサーバ７Ａ，７Ｂを経由して流される。全国規模の通話を対象としており、複数の加入者収容サーバから同時的に信号が送信されるため、処理頻度は極めて高い。これらの高頻度の呼処理を途切れることなく提供することのできる高可用性が求められている。

呼制御システム６は、発側の加入者収容サーバ４Ａから発呼信号を受けると、番号変換の他、宛先のＩＰアドレスやタイマの設定、経由情報の変更などの呼処理を行いながら呼情報を変更する。そして、図２に示すように、ＡＣＴ系呼制御サーバ６１からＳＢＹ系呼制御サーバ６２に対してＣＫＰＴデータをコピー（同期）しながら呼処理を行い、その処理結果を発側の加入者収容サーバ４Ａに応答する。もしくは、着側の加入者収容サーバ４Ｂに送信したり、ガイダンスサーバ７Ａ，７Ｂに指示を出す場合もある。発側の加入者収容サーバ４Ａと着側の加入者収容サーバ４Ｂが同じ場合もある。同期の単位は、ＣＫＰＴ最大サイズ（＝セクション数×セクションサイズ）の範囲内で各開発者に裁量が与えられている。ここでは、発着の通信開始から通信終了までの呼に対して１セクションを用いて更新する度に同期することとする。通信開始は、発信者からなされる場合だけでなく、呼制御システム６からなされる場合もある。通信終了は、通信断など不本意に切断される場合もある。これらの場合を含め、通信開始から通信終了までの呼に対して１セクションを用いる。再送が期待できる信号は、データが消失しても再送により再実行できるため、自サーバから送信するタイミングで同期するようになっている。

図３は、呼制御システム６の機能ブロック図である。図３（ａ）は系切り替え前、図３（ｂ）は系切り替え後を示している。呼処理制御部６１１，６３１は、呼処理を制御するプロセスであり、ＡＣＴ系で動作する。同期処理制御部６１２等は、他系との同期処理を制御するプロセスである。同期領域記憶部６１３等は、具体的にはＣＫＰＴバッファである。

図３（ａ）に示すように、通常運用中の呼処理はＡＣＴ系呼制御サーバ６１で実施し、障害が発生するとＡＣＴ系呼制御サーバ６１とＳＢＹ系呼制御サーバ６２とを切り替える。これにより、図３（ｂ）に示すように、旧ＳＢＹ系呼制御サーバ６２は新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３になり、また、旧ＡＣＴ系呼制御サーバ６１は新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４になり、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３で呼処理を継続（再開）するようになっている。この場合、データが経由するルートは、呼処理制御部６３１、一時領域６３Ａ、基本領域６３Ａ、一時領域６４Ａ、基本領域６４Ｂの順である。

ところで、系切り替え後は、速やかに新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３で呼処理を継続（再開）する必要がある。新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３は、同期されていたＣＫＰＴデータを用いて継続呼についても呼処理を継続することが可能である。このとき、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３は信頼のある最新状態であるため、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３から新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４にＣＫＰＴデータを再同期する必要がある。

しかしながら、ＣＫＰＴデータの再同期中に新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３の呼情報が更新されると、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３と新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４との間で情報の矛盾が発生する。そのため、従来は、ＣＫＰＴデータへの再同期が完了するのを待って、呼処理を再開していた。もしくは、呼情報の損失により呼継続できないことを割り切っていた。本実施形態では、系切り替え後、速やかに呼処理を再開（継続）することができるようにするため、以下の手法を採用している。

図４は、呼制御システム６の動作を示すフローチャートである。ここでは、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３上のデータ同期方法に着目して説明する。

まず、障害により系の切り替えが発生すると、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３の基本領域６３Ｂのデータの再同期を新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３から新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４に対して開始する（ステップＳ１）。基本領域６３Ｂは、ＣＫＰＴ内の記憶領域であり、図２に示す複数のセクションに相当する。次いで、再同期中に、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３で呼処理を再開（継続）する（ステップＳ２）。そして、呼処理の継続信号を含む受信信号により生成されたデータを新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３の一時領域６３Ａに退避させる（ステップＳ３）。一時領域６３Ａは、ＣＫＰＴ内の一時的な記憶領域である。ここでいう「退避」とは、一時的に蓄積するという意味である。再同期が完了すると、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３の一時領域６３Ａに退避させたデータの同期を新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３から新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４に対して開始する（ステップＳ４→Ｓ５）。

以下、このようなデータ同期方法を図５に従って更に詳しく説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、通常運用中の呼処理はＡＣＴ系呼制御サーバ６１で実施し、呼毎に他系６２のＣＫＰＴへの書き込みを待って、その書き込み応答を返す。異なる呼は、図５（ｂ）に示すように、異なるセクションを使用する。障害により系の切り替えが発生すると、図５（ｃ）に示すように、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３で呼処理を実施する。新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３は、基本領域６３Ｂのデータを新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４に再同期する。そのため、再同期中は新規呼（図中の丸）を自系６３の一時領域６３Ａに書き込み、その時点で書き込み応答を返す。その後も、図５（ｄ）に示すように、再同期中は新規呼を基本領域６３Ｂへ書き込まず一時領域６３Ａに書き込み、その時点で書き込み応答を返す。再同期が完了すると、図５（ｅ）に示すように、一時領域６３Ａに退避させたデータの同期を開始する。具体的には、一時領域６３Ａに退避させた継続呼（点線）や新規呼（一点鎖線）を新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３の基本領域６３Ｂに書き込みながら新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４に転送するようになっている。その後、図５（ｆ）に示すように、通常運用中の呼処理に戻る。

図５に示すように、通常運用時から、一時領域６３Ａを経由して（または、一時領域６３Ａを経由するタイミングであるかどうかを判断しながら）、基本領域６３Ｂを用いて呼処理を行う。これにより、一時領域６３Ａを使用するルートと基本領域６３Ｂを使用するルートとを分けなくて済むため、処理プログラムを共通化することができる。

次に、図６を用いて一時領域のサイズの決定方法を説明する。前提として、呼制御サーバでは、ＢＨＣＡ（Busy Hour Call Attempts）とＣＰＵ使用率とが比例する関係にあるものとする。ＢＨＣＡとは、電話網が最も混雑する時間帯における回線呼び出しの回数の総量のことである。また、一定以上のＣＰＵ使用率となる場合は、自サーバの輻輳と判断して、これ以上の新規の呼処理を受け付けないものとする。この時、ＢＨＣＡは、１時間を平均保留時間で割ったものに同時接続数をかけたものとなる。

一時領域のサイズ（ｂｙｔｅ）は、再同期時間中に受ける呼数Ｃｔ×セクションサイズ（ｂｙｔｅ）である。再同期時間中に受ける呼数Ｃｔは、再同期時間ｔ（秒）×毎秒の負荷呼数（負荷量（ＢＨＣＡ）／３６００）である。再同期時間ｔ（秒）は、転送時間ｔ１（秒）＋スリープ時間（秒）である。転送時間ｔ１（秒）は、再同期サイズ（同時接続中の呼数×セクションサイズ（ｂｙｔｅ））×８（ｂｉｔ／ｂｙｔｅ）÷転送速度（ｂｐｓ）である。スリープ時間は、（転送サイズ／書き込み速度−転送サイズ／転送速度）×転送分割数（再同期サイズ／転送サイズ）である。

ここで、書き込み速度は、他系６４に転送した後の他系６４での書き込み時間となる。また、同時接続中の呼数は、負荷量（ＢＨＣＡ）÷３６００×保留時間となる。保留時間は、発呼信号から終話信号までの呼出時間と通話時間を含めた通信時間の合計となる。転送と書き込みが同時に行われ、転送速度が書き込み速度に比べて早い場合、再同期時間ｔ（秒）は他系６４での書き込み時間に相当する。その場合、再同期時間ｔ（秒）は、再同期サイズ（同時接続中の呼数×セクションサイズ）÷書き込み速度（ｂｙｔｅ／ｓ）となる。よって、一時領域のサイズは、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷書き込み速度（ｂｙｔｅ／ｓ）とする。逆に、転送速度が書き込み速度に比べて遅い場合、再同期時間ｔ（秒）は便宜的に他系６４への転送時間に相当する。その場合、一時領域のサイズは、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷転送速度とする。

以上のように、本実施形態における呼制御システム６によれば、系切り替え後、速やかに呼処理を再開（継続）することができるデータ同期方法を提供することができる。すなわち、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３は、一時領域を用いるようにしているので、基本領域へ新たな書き込みを行わずに呼処理を継続しながら新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４を速やかに更新することができる。発話から終話まで（ｉｎｖｉｔｅからｂｙｅまで）の一連の呼処理では、いくつものＳＩＰ信号の送受信がある。系が切り替わっても、この一連の呼処理を継続することができるので、通話中の呼が切れない。発話から終話までの一連の呼処理をなす信号を継続信号といい、ｕｐｄａｔｅやｒｅ−ｉｎｖｉｔｅ、再送信号も含む。

また、本実施形態における呼制御システム６によれば、一時領域のサイズは、再同期時間中に受ける呼数とセクションサイズとに基づいて決定される。具体的には、一時領域のサイズは、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３から新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４への転送速度が新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４における書き込み速度に比べて早い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷書き込み速度とする。逆に、新ＡＣＴ系呼制御サーバ６３から新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４への転送速度が新ＳＢＹ系呼制御サーバ６４における書き込み速度に比べて遅い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷転送速度とする。これにより、再同期時間中に受け付けた呼量分の適切なセクションサイズを一時領域として確保することができる。そのため、再同期中の呼処理を継続しながら、最大セクションサイズの中で、最大量を呼処理に割り当てることが可能となる。よって、目標とする呼状態（呼量や平均保留時間、各セクションサイズも呼の種類、例えばＳＩＰであることによって決まる。）により、本システムを運用する事業者が一時領域のサイズを容易に決定することが可能となる。

なお、以上では好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、発側と着側が１対１の通信を例示して説明したが、本発明は電話会議サービスのような三者間通話等にも適用することが可能である。あわせて、再同期中に受ける呼を計算することができるので、例えば２割が４者通話だった場合は、呼量の２割を２セクション分として計算することにより、一時領域を適切なサイズに設定することが可能である。

６…呼制御システム
６１…現用系（ＡＣＴ系）呼制御サーバ
６２…予備系（ＳＢＹ系）呼制御サーバ
６３…新現用系（新ＡＣＴ系）呼制御サーバ
６３Ａ…新現用系（新ＡＣＴ系）呼制御サーバの一時領域
６３Ｂ…新現用系（新ＡＣＴ系）呼制御サーバの基本領域
６４…新予備系（新ＳＢＹ系）呼制御サーバ

Claims (3)

1. 通常運用中の呼処理は現用系呼制御サーバで実施し、障害が発生すると現用系呼制御サーバと予備系呼制御サーバとを切り替えて新現用系呼制御サーバで呼処理をする呼制御システムにおける新現用系呼制御サーバ上のデータ同期方法であって、
   系切り替え後、新現用系呼制御サーバの基本領域のデータの再同期を新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバに対して開始する第１の同期ステップと、
   前記再同期中に、新現用系呼制御サーバで呼処理を継続する継続ステップと、
   前記呼処理の継続信号を含む受信信号により生成されたデータを新現用系呼制御サーバの一時領域に退避させる退避ステップと、
   前記再同期が完了すると、新現用系呼制御サーバの一時領域に退避させたデータの同期を新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバに対して開始する第２の同期ステップとを備え、
   前記一時領域のサイズは、呼数とセクションサイズとに基づいて決定されることを特徴とするデータ同期方法。
2. 前記一時領域のサイズは、新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバへの転送速度が新予備系呼制御サーバにおける書き込み速度に比べて早い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷書き込み速度とすることを特徴とする請求項１記載のデータ同期方法。
3. 前記一時領域のサイズは、新現用系呼制御サーバから新予備系呼制御サーバへの転送速度が新予備系呼制御サーバにおける書き込み速度に比べて遅い場合、（呼量^＊＊２／３６００^＊＊２）×平均保留時間×セクションサイズ^＊＊２÷転送速度とすることを特徴とする請求項１記載のデータ同期方法。

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