JP2013005126A - 通信システムおよびゲートウェイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動体通信網の構成要素であるゲートウェイ装置において、パケット順序の逆転やセッションごとに固有となるパラメータの不整合を発生させずに、パケット処理カード間の処理負荷の偏りを抑制する。
【解決手段】セッションがアイドル状態にある間に、そのセッションのゲートウェイ処理を行う収容先パケット処理カードを切り替える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通信システムおよびゲートウェイ装置に係わり、特に、移動体通信網の構成要素であるゲートウェイ装置におけるパケット転送処理負荷の偏りを抑制する通信システムおよびゲートウェイ装置に関する。

３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＩＥＥＥ（ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ） ８０２．１６ｅといった規格に代表される移動体通信網のコアネットワークでは、ユーザ端末の移動先である基地局やユーザが所望するサービス網に向けてのユーザデータパケットは、各ユーザのデータフローごとにＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）カプセル化技術を用いて適切に転送される。ＩＰカプセル化のプロトコルには、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ、ＧＲＥ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）、ＧＴＰ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などを用いる。コアネットワークの構成要素であるゲートウェイ装置は、このパケット転送を中継し、ＩＰカプセル化のプロトコル変換、適当な装置／ネットワークへのルーティング、課金、トラヒックコントロールなどのゲートウェイ処理を行う。

ゲートウェイ装置は、大量のユーザデータのトラヒックを収容するため、通常はＡＴＣＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）などのシャーシに、複数枚のパケット処理カードを装填して実装される。一方、移動体通信では、ゲートウェイ装置はセッションという概念を用いてユーザデータフローを管理する。セッションとは、ユーザ端末と、ユーザが接続したいサービス網（たとえば、インターネットや企業網）の組で定義される通信のことである。セッションに対応して、これらのＩＰアドレス情報に加えて、ユーザ端末に割り当てられている無線リソースの情報や、上述したゲートウェイ処理に必要なＩＰカプセル化情報、ルーティング情報、課金情報、トラヒックコントロール情報などが管理される。１つのセッションは、ユーザ端末が電源投入してコアネットワークに位置登録してから、ユーザ端末が電源を切って登録削除するまでの間続く。その間、ゲートウェイ装置は、このセッションに関する情報を保持する。セッションに管理される情報の一部はパケット処理ごとに逐次更新されるため、各セッションはいずれかのパケット処理カードに固定的に割り当てられ、セッション終了まで収容される。

ところで、インターネットトラヒックは一般にトラヒック量が空間的、時間的に変動する性質を持つ。そのため、各パケット処理カードへの入力トラヒックには偏りが発生し、パケット処理カード間の処理負荷にも偏りが発生する。その結果、各パケット処理カードの処理能力を最大限かつ有効に活用できない。

特許文献１および特許文献２は、装置に入力されたパケットを負荷の低い同種の別装置に転送して処理させることで、外部の装置に制御信号を送ることなく、装置間の処理負荷の偏りを抑制する方法を開示している。特許文献１では、複数枚のラインカードに入口プロセッサと出口プロセッサを配置する。あるラインカードの入口プロセッサに入ったパケットを入口処理した後、負荷の低い別のラインカードの出口プロセッサにパケットを転送して出口処理する。また、特許文献２では、ゲートウェイ装置は、ゲートウェイ処理を行う複数のパケット処理装置と、処理負荷が分散するように複数のパケット処理装置を一元管理するパケット管理装置を含む。いずれかのパケット処理装置は、パケットを外部から受信すると、パケット管理装置に問い合わせて、負荷の最も低いパケット処理装置を選択し、パケットをその装置に転送する。

特表２００５−５０３６９１号公報 特開２０１０−１８７１４６号公報

上述したいずれの特許文献も、パケット順序が逆転する可能性があるという問題がある。これは、ユーザデータフローが続いている、すなわち同じユーザ端末のパケットが連続して入力されている間に、出口処理やゲートウェイ処理の収容先となる装置が、別装置に切り替わることが原因となる。処理装置が切り替わった直後は、複数の処理装置で並列にパケット処理される状態となり、その結果、出力パケットは順序が維持されない。移動体通信では、パケット順序の逆転が発生した場合、再送制御や誤課金など、ユーザに対して不利益を生む。

また、移動体通信ではセッションごとに固有となるパラメータ（パケット通過時間、パケット通過量、シーケンス番号など）を維持する必要があるが、上述したいずれの特許文献もこれらパラメータを正しく引き継げない可能性があるという問題がある。これも、ユーザデータフローが続いている間に、出口処理やゲートウェイ処理の収容先が別装置に切り替わることが原因となる。処理装置が切り替わった直後は、複数の処理装置で並列にパケット処理される状態となり、その結果、パラメータに一貫性がなくなる。

したがって、移動体通信網の構成要素であるゲートウェイ装置において、パケット順序の逆転や、セッションごとに固有となるパラメータの不整合を発生させずに、パケット処理カード間の処理負荷の偏りを抑制することが課題となる。

上述した2つの問題は、ユーザ端末がエンド−エンド間で連続してデータパケットの送受信を行っている最中に、収容先となる装置を切り替えることに原因がある。

ここで、移動体通信のセッションは、基地局がユーザ端末に対して無線リソースを割り当てているアクティブ状態と、基地局がユーザ端末に対して無線リソースを割り当てていないアイドル状態に分かれることに着目する。アクティブ状態のときは、ユーザ端末は、エンド−エンド間で通信を行うことができる。しかし、アイドル状態のときは、ユーザ端末は、無線リソースが割り当てられていないため、ユーザ端末による通信は発生し得ない。これらは移動体通信に特有の通信状態であり、アイドル状態とアクティブ状態を使い分けることで、システム全体の無線リソースを有効活用している。アイドル状態においては、基地局はセッション情報を解放してしまう一方で、コアネットワークを構成するゲートウェイ装置群はセッション情報を保持しておく。これにより、アイドル状態からアクティブ状態へのセッションの状態遷移を高速に行うことを可能にしている。

アイドル状態にあるセッションでは、ユーザ端末によるデータパケットの送受信が発生しない。

本願発明は、セッションがアイドル状態にある間に、そのセッションのゲートウェイ処理を行う収容先パケット処理カードを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、パケット処理カードの処理負荷が処理性能の上限に達するのを未然に防止する。その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

本発明を適用する通信システム例の構成図である。 本実施の形態のゲートウェイ装置のハードウェア構成図である。 本実施の形態のゲートウェイ装置のソフトウェアプログラム構成図である。 カード情報テーブルのデータ構成図である。 セッションの収容先パケット処理カードを切り替えるシーケンス図である。 振分テーブルのデータ構成図である。 図５完了後にパケット処理カード１が持つ振分テーブルのデータ構成図である。 図５完了後にパケット処理カード２が持つ振分テーブルのデータ構成図である。 セッション情報テーブルのデータ構成図である。 セッションの収容先切り替え後におけるユーザデータパケット処理のシーケンス図である。 セッションの収容先を元のパケット処理カードに切り戻すシーケンス図である。 セッションの収容先パケット処理カードをさらに別カードに切り替えるシーケンス図である。 モニタ情報テーブルのデータ構成図である。 セッションの収容先を増設のパケット処理カードに切り替えるシーケンス図である。 アクティブ状態のセッションの収容先パケット処理カードを強制的に切り替えるシーケンス図である。 パケット処理カードが処理負荷上昇を検知するフローチャート図である。 パケット処理カードがセッション収容先変更通知を受信するフローチャート図である。 移動管理装置がパケット処理カードから通知を受信するフローチャート図である。 パケット処理カードがユーザデータパケットを受信するフローチャート図である。 セッションがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際にセッションの収容先パケット処理カードを切り替えるシーケンス図である。 パケット処理カードがあるセッションのアクティブ状態遷移開始を検出するフローチャート図である。

１．システム
はじめに、図１を用いて本発明が適用される通信システムの構成例を説明する。ここでは３ＧＰＰ ＬＴＥにおける移動体通信システムを例にとる。端末（１００−１、１００−２）は、無線インタフェースを介して、無線信号を有線信号に相互変換する基地局（１０１−１、１０１−２）と通信を行う。基地局（１０１−１、１０１−２）は、アクセスゲートウェイ装置１０２とユーザデータトラヒックの通信を行う。アクセスゲートウェイ装置は、ユーザデータトラフィックを、そのユーザの端末が属する適切な基地局に対して転送する装置である。アクセスゲートウェイ装置１０２は、サービス網ゲートウェイ装置１０３とユーザデータトラヒックの通信を行う。サービス網ゲートウェイ装置は、ユーザデータトラヒックを適切なサービス網１０４に転送する装置である。サービス網とは、インターネットや企業網などのことである。また、移動管理装置１０５は、基地局（１０１−１、１０１−２）、アクセスゲートウェイ装置１０２、及び、サービス網ゲートウェイ装置１０３と制御信号の通信を行う。移動管理装置は、端末の無線接続状況を管理するとともに、基地局とアクセスゲートウェイ装置とサービス網ゲートウェイ装置の間のユーザデータトラヒックの経路を制御する装置である。最後に、対向端末１０６は、サービス網１０４に接続し、上記説明した移動体通信システムを介して、端末（１００−１、１００−２）とエンド−エンド間の通信を行う。

本願において述べるゲートウェイ装置とは、アクセスゲートウェイ装置とサービス網ゲートウェイ装置である。本実施の形態では、便宜上、アクセスゲートウェイ装置を本発明適用対象として説明するが、サービス網ゲートウェイ装置にも適用することは可能である。また、本実施の形態ではゲートウェイ装置と移動管理装置は別装置としているが、これらは物理的に同一の装置であっても良い。

次に、図２を用いて、本実施の形態のゲートウェイ装置のハードウェア構成例を説明する。ゲートウェイ装置２００は、ゲートウェイ処理を行ってユーザデータパケットの転送を実現するパケット処理カード１〜３（２１０−１、２１０−２、２１０−３）と、スイッチ２２０から構成される。

パケット処理カード１（２１０−１）は、メモリ２１１−１、ＣＰＵ２１２−１、インタフェース（Ｉ／Ｆ：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（２１３−１、２１４−１）、ＦＲＯＭ２１５−１を備える。ゲートウェイ装置としての機能を提供するためのソフトウェアプログラムはＦＲＯＭに記憶されており、装置の起動時にメモリに展開される。ＣＰＵは、メモリ内に展開されたソフトウェアプログラムを順次読み出して実行する。Ｉ／Ｆ２１３−１は、装置外部と接続されており、装置外部とのパケットの送受信を行う。もう１つのＩ／Ｆ２１４−１は、スイッチに接続されており、他のパケット処理カードとのパケットの送受信を行う。パケット処理カード２と３（２１０−２、２１０−３）もパケット処理カード１と同様の構成である。

図３は、パケット処理カード１〜３（２１０−１、２１０−２、２１０−３）のメモリに展開されるソフトウェアプログラムの構成図である。ここでは、パケット処理カード１を例にとって説明する。本発明のソフトウェアプグラムは、プログラム領域３００−１とテーブル領域３１０−１から構成される。なお、パケット処理カード２と３もパケット処理カード１と同様の構成である。

プログラム領域３００−１は、装置外部から受信したユーザデータパケットのセッションを特定して他のパケット処理カードに必要に応じてそのパケットを転送する振分処理部３０１−１、ゲートウェイ処理を行ってユーザデータパケットを装置外部に送信するゲートウェイ処理部３０２−１、パケット処理カードの処理負荷を計測して他のパケット処理カードとその情報を共有するカードモニタ部３０３−３、各セッションのアクティブ状態持続時間を計測するセッションモニタ部３０４−１から構成される。

テーブル領域３１０−１は、各パケット処理カードの負荷情報を格納するカード情報テーブル４００−１、各セッションが実際にゲートウェイ処理される収容先パケット処理カードを示す振分テーブル６００−１、ゲートウェイ処理に必要となるセッション情報のパラメータを格納したセッション情報テーブル７００−１、各セッションのアクティブ状態持続時間を格納するモニタ情報テーブル１１００−１から構成される。なお、各テーブルのデータ構成については、２．処理（シーケンス）にて詳細を後述する。

以上が、本実施の形態のシステムである。

２．処理（シーケンス）
本実施の形態のゲートウェイ装置において、アイドル状態のセッションの収容先パケット処理カードを切り替える処理について、４つの手順を説明する。具体的には、（Ａ）：処理負荷上昇時にセッションの収容先を切り替える処理と、（Ｂ）：（Ａ）において切り替えたセッション収容先の処理負荷が上昇した場合の処理と、（Ｃ）：セッション収容先を増設のパケット処理カードに切り替える処理と、（Ｄ）：アクティブ状態のセッションの収容先パケット処理カードを強制的に切り替える処理の手順である。

（Ａ）処理負荷上昇時にセッションの収容先を切り替える処理
各パケット処理カードは常に、自身の処理負荷を計測し、他のパケット処理カードとその情報を共有し、保持している。処理負荷は、ＣＰＵ使用率、メモリ使用率、デバイス入力／出力帯域使用率を測定し、それらを加味して算出する。

図４は、パケット処理カード１が保持するカード情報テーブル４００−１のデータ構成図である。カード情報テーブルは、パケット処理カード番号４０１、処理負荷４０２、設備状態４０３から構成される。パケット処理カード番号４０１には、各パケット処理カードの番号を格納する。処理負荷４０２には、自身が測定した処理負荷の値、または各パケット処理カードから送られてくる処理負荷の値を格納する。設備状態４０３には、そのパケット処理カードが常に設置される常設のものなのか、またはゲートウェイ装置の増強のため、一時的に設置された増設のものなのかという情報を格納する。たとえば、パケット処理カード番号が１のエントリについて、処理負荷は８０％であり、設備状態は常設であることを表す。

次に、図５を用いて、処理負荷上昇時にセッションの収容先を切り替える手順を説明する。アクセスゲートウェイ装置１０２は、パケット処理カード１と２（２１０−１、２１０−２）を含む。ここでは、あるセッションの収容先をパケット処理カード１からパケット処理カード２に切り替える場合を想定する。

まず、パケット処理カード１は、自身の処理負荷が上昇して、あらかじめ設定した閾値を超えたことを検知する（ステップ５００）。このとき、パケット処理カード１は、カード状態テーブル４００−１の処理負荷４０２を参照し、パケット処理カード２の処理負荷が閾値以下であることを確認する。次に、パケット処理カード１は、振分テーブル６００−１の状態６０２を参照して、アイドル状態にあるセッションを選択する（ステップ５０１）。

図６（ａ）は、パケット処理カード１が保持する振分テーブル６００−１のデータ構成図である。振分テーブルは、セッション番号６０１、状態６０２、収容先カード６０３、収容元カード６０４から構成される。セッション番号６０１には、セッションの番号を格納する。状態６０２には、そのセッションの現在の状態（アイドル／アクティブ）を格納する。収容先カード６０３には、そのセッションに関して現在ゲートウェイ処理を割り当てている収容先のパケット処理カード番号を格納する。収容元カード６０４には、そのセッションに関して元々ゲートウェイ処理を割り当てられていた収容元のパケット処理カード番号を格納する。たとえば、セッション番号＜１１１１＞のエントリについて、状態はアイドル状態であり、収容先カードはパケット処理カード１であり、収容元カードもパケット処理カード１であることを表す。

図５に戻る。ステップ５０１において、ここではセッション番号＜１１１１＞を選択したとする。パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関してアクティブ化一時停止通知を移動管理装置１０５に送信する（ステップ５０２）。移動管理装置は、アクティブ化一時停止通知を受信すると、基地局から該当セッションについてアクティブ状態に遷移する要求があっても一定の間応答を返さないなどして、アクティブ化を一時的に停止するよう設定する（ステップ５０３）。一方、パケット処理カード１は、振分テーブルの内容を更新する（ステップ５０４）。

図６（ｂ）は、ステップ５０４後におけるパケット処理カード１の振分テーブル６００−１である。このとき、セッション番号＜１１１１＞のエントリについて、状態はアイドル状態であり、収容先カードはパケット処理カード２であり、収容元カードはパケット処理カード１である。

図５に戻る。パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード２に送信する（ステップ５０５）。パケット処理カード２は、収容先変更通知を受信すると、振分テーブルの内容を更新する（ステップ５０６）。

図６（ｃ）は、ステップ５０６後におけるパケット処理カード２の振分テーブル６００−２である。セッション番号＜１１１１＞のエントリを新たに追加する。このとき、セッション番号＜１１１１＞のエントリについて、状態はアイドル状態であり、収容先カードはパケット処理カード２であり、収容元カードはパケット処理カード１である。

図５に戻る。その後、パケット処理カード１は、セッション情報テーブル７００−１を参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード２に送信する（ステップ５０７）。

図７は、パケット処理カード１が保持するセッション情報テーブル７００−１のデータ構成図である。セッション情報テーブルは、カプセリング情報７０２、ユーザデータフロー情報７０３、課金情報７０４、トラヒックコントロール情報７０５から構成される。これらには、ゲートウェイ処理に必要なパラメータが格納され、またこれら情報をまとめてセッション情報と呼ぶ。カプセリング情報７０２には、ＩＰカプセル化のプロトコル変換に必要なパラメータを格納する。ユーザデータフロー情報７０３には、適当な装置／ネットワークへのルーティングに必要なパラメータを格納する。課金情報７０４には、課金に必要なパラメータを格納する。トラヒックコントロール情報７０５には、トラヒックコントロールに必要なパラメータを格納する。なお、これらの情報は当業者によく知られたものであり、詳細なパラメータについては省略する。ここでは、パケット処理カード１を例に採ったが、他のパケット処理カードも同様のセッション情報テーブルを保持する。

図５に戻る。パケット処理カード２は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ５０８）。その後、パケット処理カード２は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ５０９）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、ステップ５０３で設定した該当セッションのアクティブ化一時停止状態を解除する。

以上の手順によって、アイドル状態にあるセッションの収容先を他のパケット処理カードに切り替える処理が完了する。

次に、図８を用いて、図５の後にセッション番号＜１１１１＞がアクティブ状態になり、実際にユーザデータパケットを受信して処理する手順を説明する。現在はアイドル状態にあってデータパケットの通信が行えないため、まず、端末１００−１は、基地局１０１−１に対して、アクティブ化要求の制御信号を送る（ステップ８００）。次に、セッション番号＜１１１１＞をアイドル状態からアクティブ状態に遷移するため、基地局１０１−１と移動管理装置１０５の間でアクティブ状態遷移処理が行われる（ステップ８０１）。このアクティブ状態遷移処理の手順は、当業者にはよく知られているため、詳細は省略する。セッションをアクティブ状態に遷移する際、移動管理装置は、パケット処理カード２（２１０−２）にフロー設定要求を送信する（ステップ８０２）。パケット処理カード２は、振分テーブルを参照して、セッション番号＜１１１１＞の収容先であるパケット処理カード１（２１０−１）にもフロー設定要求を送信する（ステップ８０３）。このフロー設定要求によって、パケット処理カード１と２は、セッション番号＜１１１１＞がアクティブ状態に遷移したことを検知する。その後、基地１０１−１は、端末１００−１に対して、無線リソース割当の通知を行い（ステップ８０４）、セッションのアクティブ状態への遷移が完了する。

端末１００−１は、対向端末１０６とエンド−エンド間での通信を行うため、基地局１０１−１に対して、無線によってユーザデータパケットを送信する（ステップ８１０）。基地局は、パケット処理カード１（２１０−１）にそのユーザデータパケットを送信する（ステップ８１１）。ここで、基地局に対してセッション番号＜１１１１＞の収容先が変更されたことを何ら通知していないため、基地局は標準通りの動作として、依然としてパケット処理カード１にユーザデータパケットを送信する。

次に、パケット処理カード１は、セッション情報テーブル７０２のユーザデータフロー情報７０３とユーザデータパケットに含まれる情報とを参照して、そのユーザデータパケットがセッション番号＜１１１１＞であることを特定する。そして、振分テーブル６００−１の収容先カード６０３を参照して、セッション番号＜１１１１＞の収容先がパケット処理カード２であることを特定する（ステップ８１２）。パケット処理カード１は、ユーザデータパケットをパケット処理カード２に転送する（ステップ８１３）。パケット処理カード２は、ゲートウェイ処理を実行し（ステップ８１４）、ユーザデータパケットを適切なサービス網ゲートウェイ装置１０３に送信する（ステップ８１５）。最後に、サービス網ゲートウェイ装置は、対向端末１０６に対してユーザデータパケットを送信する（ステップ８１６）。

一方、上記と逆方向のトラヒックとして、対向端末１０６は、端末１００−１宛にユーザデータパケットを送信する。移動体通信システムでは、このユーザデータパケットは、まず、サービス網ゲートウェイ装置に中継される（ステップ８２０）。サービス網ゲートウェイ装置は、パケット処理カード１に対してユーザデータパケットを送信する（ステップ８２１）。ここで、サービス網ゲートウェイ装置に対してセッション番号＜１１１１＞の収容先が変更されたことを何ら通知していないため、サービス網ゲートウェイ装置は、標準通りの動作として、依然としてパケット処理カード１にユーザデータパケットを送信する。

パケット処理カード１は、セッション情報テーブル７０２のユーザデータフロー情報７０３とユーザデータパケットに含まれる情報とを参照して、そのユーザデータパケットがセッション番号＜１１１１＞であることを特定する。そして、振分テーブル６００−１の収容先カード６０３を参照して、セッション番号＜１１１１＞の収容先がパケット処理カード２であることを特定する（ステップ８２２）。パケット処理カード１は、ユーザデータパケットをパケット処理カード２に転送する（ステップ８２３）。パケット処理カード２は、ゲートウェイ処理を実行し（ステップ８２４）、ユーザデータパケットを適切な基地局に送信する（ステップ８２５）。最後に、基地局は、端末に対して、むせんによって ユーザデータパケットを送信する（ステップ８２６）。 以上の図５と図８の手順によって、端末と対向端末がエンド−エンド間でユーザデータパケットを通信し合う段階では、アクセスゲートウェイ装置は、セッションの収容先となるパケット処理カードの切り替え処理を完了しており、その結果、パケット順序の逆転が発生することを防ぐことができる。また、図５の手順を繰り返すことで、各パケット処理カードがゲートウェイ処理を担当するセッション数を調整することができる。統計的に見れば、セッションはアイドル状態とアクティブ状態とをある確率で遷移しており、アイドル状態のセッション数とアクティブ状態のセッション数との割合はほぼ一定に保たれることが一般に知られている。しがたって、処理負荷が高いパケット処理カード内のアイドル状態のセッション数を少なくし、処理負荷が低いパケット処理カード内のアイドル状態のセッション数を多くすれば、次第にセッションの状態が遷移していき、しばらくすれば、処理負荷が高いパケット処理カード内のアクティブ状態のセッション数が減少することになる。アクティブ状態のセッション数が減少すれば、ゲートウェイ処理すべきユーザデータパケットの量も減少するので、結果として、次第に処理負荷が低減していく。こうすることで、処理負荷が閾値以上に上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られる。その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

また、図５と図８の手順では、基地局とサービス網ゲートウェイ装置は標準通りの動作となるため、何ら修正を加える必要がない。

（Ｂ）（Ａ）において切り替えたセッション収容先の処理負荷が上昇した場合の処理
（Ａ）において切り替えたセッション収容先のパケット処理カード２の処理負荷が上昇した場合に、（Ｂ−１）：セッションを元の収容先に切り戻す、または（Ｂ−２）：セッションの収容先をさらに別のパケット処理カードに切り替える手順を説明する。

（Ｂ−１）セッションを元の収容先に切り戻す処理
図９を用いて、セッションの収容先をパケット処理カード２（２１０−２）から、元の収容先であるパケット処理カード１（２１０−１）に切り戻す手順を説明する。パケット処理カード１は、処理負荷があらかじめ設定した閾値以下になっていることを計測し、他のパケット処理カードとその情報を共有している（ステップ９００）。パケット処理カード２は、自身の処理負荷が上昇して、あらかじめ設定した閾値を超えたことを検知する（ステップ９０１）。パケット処理カード２は、振分テーブルの状態６０２と収容元カード６０４を参照して、収容元がパケット処理カード２ではなく、かつアイドル状態にあるセッションを選択する（ステップ９０２）。ここでは、セッション番号＜１１１１＞を選択したとする。

パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関してアクティブ化一時停止通知を移動管理装置１０５に送信する（ステップ９０３）。移動管理装置は、アクティブ化一時停止通知を受信すると、基地局から該当セッションについてアクティブ状態に遷移する要求があっても一定の間応答を返さないなどして、アクティブ化を一時的に停止するよう設定する（ステップ９０４）。一方、パケット処理カード２は、振分テーブルからセッション番号＜１１１１＞のエントリを削除する（ステップ９０５）。パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード１に送信する（ステップ９０６）。パケット処理カード１は、収容先変更通知を受信すると、セッション番号＜１１１１＞に関して、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード１に更新する（ステップ９０７）。その後、パケット処理カード２は、セッション情報テーブルを参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード１に送信する（ステップ９０８）。パケット処理カード１は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ９０９）。その後、パケット処理カード１は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ９１０）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、ステップ９０４で設定した該当セッションのアクティブ化一時停止状態を解除する。

以上の手順によって、アイドル状態にあるセッションを収容元パケット処理カードに切り戻す処理が完了する。この手順を繰り返すことで、各パケット処理カードがゲートウェイ処理を担当するセッション数を調整することができる。処理負荷が閾値以上に上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られ、その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

（Ｂ−２）セッションの収容先をさらに別のパケット処理カードに切り替える処理
図１０を用いて、セッションの収容先をパケット処理カード２（２１０−２）から、さらに別のパケット処理カード３（２１０−３）に切り替える手順を説明する。パケット処理カード１（２１０−１）は、処理負荷があらかじめ設定した閾値以下になっていない状態にある。

パケット処理カード２は、自身の処理負荷が上昇して、処理負荷があらかじめ設定した閾値を超えたことを検知する（ステップ１０００）。このとき、パケット処理カード２は、カード状態テーブルの処理負荷４０２を参照し、パケット処理カード３の処理負荷が閾値以下であることを確認する。パケット処理カード２は、振分テーブルの状態６０２と収容元カード６０４を参照して、収容元がパケット処理カード２ではなく、かつアイドル状態にあるセッションを選択する（ステップ１００１）。ここでは、セッション番号＜１１１１＞を選択したとする。

パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関してアクティブ化一時停止通知を移動管理装置１０５に送信する（ステップ１００２）。移動管理装置は、アクティブ化一時停止通知を受信すると、基地局から該当セッションについてアクティブ状態に遷移する要求があっても一定の間応答を返さないなどして、アクティブ化を一時的に停止するよう設定する（ステップ１００３）。パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード１に送信する（ステップ１００４）。パケット処理カード１は、収容先変更通知を受信すると、セッション番号＜１１１１＞に関して、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード３に更新する（ステップ１００５）。一方、パケット処理カード２は、振分テーブルからセッション番号＜１１１１＞のエントリを削除する（ステップ１００６）。さらに、パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード３に送信する（ステップ１００７）。パケット処理カード３は、収容先変更通知を受信すると、振分テーブルにセッション番号＜１１１１＞のエントリを追加し、振分テーブル収容先カード６０３をパケット処理カード３に、収容元カード６０４をパケット処理カード１に更新する（ステップ１００８）。その後、パケット処理カード２は、セッション情報テーブルを参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード３に送信する（ステップ１００９）。パケット処理カード３は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ１０１０）。その後、パケット処理カード３は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ１０１１）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、ステップ１００３で設定した該当セッションのアクティブ化一時停止状態を解除する。

以上の手順によって、アイドル状態にあるセッションの収容先をさらに別のパケット処理カードに切り替える処理が完了する。この手順を繰り返すことで、各パケット処理カードがゲートウェイ処理を担当するセッション数を調整することができる。処理負荷が閾値以上に上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られ、その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

（Ｃ）セッション収容先を増設のパケット処理カードに切り替える処理
ゲートウェイ装置の処理能力を一時的に増強したい場合に、新たにパケット処理カードを追加増設することを想定する。処理負荷を分散するため、常設のパケット処理カードに収容されているセッションの収容先を、増設のパケット処理カードに切り替える手順を説明する。各パケット処理カードは常に、自身が収容するセッションをモニタし、その情報を保持している。

図１１は、パケット処理カード１が保持するモニタ情報テーブル１１００−１のデータ構成図である。モニタ情報テーブルは、セッション番号１１０１、総接続時間１１０２、アクティブ状態累計時間１１０３、アクティブ状態連続時間１１０４から構成される。セッション番号１１０１には、セッションの番号を格納する。総接続時間１１０２には、端末が電源を投入してコアネットワークにセッションを登録してからの総経過時間を格納する。アクティブ状態累計時間１１０３には、そのセッションがアクティブ状態であった時間の現在までの累計を格納する。アクティブ状態連続時間１１０４には、そのセッションが現在アクティブ状態である場合に、その持続時間を格納する。たとえば、セッション番号＜１１１１＞のエントリについて、総接続時間は３２時間であり、アクティブ状態累計時間は１５時間であり、アクティブ状態連続時間は０時間、すなわち現在はアイドル状態であることを表す。

次に、図１２を用いて、セッションの収容先をパケット処理カード１（２１０−１）から、増設したパケット処理カード４（２１０−４）に切り替える手順を説明する。まず、パケット処理カード４をアクセスゲートウェイ装置１０２に増設する（ステップ１２００）。パケット処理カード１は、振分テーブルの状態６０２を参照して、アイドル状態にあるセッションを選択する（ステップ１２０１）。このとき、パケット処理カード４に収容先を切り替えるべきセッションは、常設のパケット処理カードの処理負荷を下げる観点から、アクティブ状態になりやすいセッションが望ましい。したがって、パケット処理カード１は、モニタ情報テーブルの総接続時間１１０２とアクティブ状態累計時間１１０３を参照し、アクティブ率（＝アクティブ状態累計時間／総接続時間）を算出し、このアクティブ率があらかじめ設定した閾値以上であり、かつアイドル状態であるセッションを選択する。ここでは、セッション番号＜１１１１＞を選択したとする。

パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関してアクティブ化一時停止通知を移動管理装置１０５に送信する（ステップ１２０２）。移動管理装置は、アクティブ化一時停止通知を受信すると、基地局から該当セッションについてアクティブ状態に遷移する要求があっても一定の間応答を返さないなどして、アクティブ化を一時的に停止するよう設定する（ステップ１２０３）。一方、パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関して、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード４に更新する。（ステップ１２０４）。パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード４に送信する（ステップ１２０５）。パケット処理カード４は、収容先変更通知を受信すると、振分テーブルにセッション番号＜１１１１＞のエントリを追加し、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード４に、収容元カード６０４をパケット処理カード１に更新する（ステップ１２０６）。その後、パケット処理カード１は、セッション情報テーブルを参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード４に送信する（ステップ１２０７）。パケット処理カード４は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ１２０８）。その後、パケット処理カード４は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ１２０９）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、ステップ１２０３で設定した該当セッションのアクティブ化一時停止状態を解除する。

以上の手順によって、アイドル状態にあるセッションの収容先を増設のパケット処理カードに切り替える処理が完了する。この手順を繰り返すことで、増設分も含めて各パケット処理カードがゲートウェイ処理を担当するセッション数を調整することができる。その結果、増設のパケット処理カードに処理負荷を分散することができる。

一方、（Ｂ）で記載した手順を適用することによって、増設のパケット処理カードが担当するセッションをゼロにすることができる。すると、ゲートウェイ装置からこの増設のパケット処理カードを抜き去ることができる。したがって、ゲートウェイ装置の処理負荷の増減に応じて、パケット処理カードを追加、または削除することで消費電力の調整を行うことができ、省電力化に貢献できる。

（Ｄ）アクティブ状態のセッションの収容先パケット処理カードを強制的に切り替える処理
図１３を用いて、（Ａ）において切り替えたセッション収容先のパケット処理カード２（２１０−２）の処理負荷が上昇した場合に、アクティブ状態にあるセッションを、強制的に元の収容先であるパケット処理カード１（２１０−１）に切り戻す手順を説明する。パケット処理カード１は、処理負荷があらかじめ設定した閾値以下になっていることを計測し、他のパケット処理カードとその情報を共有している（ステップ１３００）。パケット処理カード２は、自身の処理負荷が上昇して、あらかじめ設定した閾値を超えたことを検知する（ステップ１３０２）。パケット処理カード２は、振分テーブルの状態６０２と収容元カード６０４を参照して、収容元がパケット処理カード２ではなく、かつアクティブ状態にあるセッションを選択する（ステップ１３０２）。ただし、パケット処理カード２は、モニタ情報テーブルのアクティブ状態連続時間１１０４を参照して、アクティブ状態連続時間があらかじめ設定した閾値よりも長いアクティブ状態のセッションを選択する。アクティブ状態が一定時間以上続いたセッションは、今後もアクティブ状態が続く可能性が高く、いつまでも収容元への切り戻しが実行できなくなる。そのため、強制的な切り替えを実施する。ここでは、セッション番号＜１１１１＞を選択したとする。

パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関して強制アイドル化通知を移動管理装置１０５に送信する（ステップ１３０３）。移動管理装置は、強制アイドル化通知を受信すると、基地局と通信を行い、該当セッションについてアイドル状態への遷移処理を開始する（ステップ１３１０）。このアイドル状態遷移処理は、当業者には良く知られた処理であり、詳細は省略する。

一方、パケット処理カード２は、振分テーブルからセッション番号＜１１１１＞のエントリを削除する（ステップ１３２０）。パケット処理カード２は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード１に送信する（ステップ１３２１）。パケット処理カード１は、収容先変更通知を受信すると、セッション番号＜１１１１＞に関して、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード１に更新する（ステップ１３２２）。その後、パケット処理カード２は、セッション情報テーブルを参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード１に送信する（ステップ１３２３）。パケット処理カード１は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ１３２４）。その後、パケット処理カード１は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ１３２５）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、セッション番号＜１１１１＞が再びアクティブ状態になるように、基地局と通信を行い、該当セッションについてアクティブ状態への遷移処理を開始する（ステップ１３３０）。このアクティブ状態遷移処理は、当業者には良く知られた処理であり、詳細は省略する。

以上の手順によって、アクティブ状態にあるセッションを収容元パケット処理カードに切り戻す処理が完了する。これにより、パケット処理カードの処理負荷が高くなった場合には、アクティブ状態が一定時間以上続いたセッションを収容元へ切り戻すことができる。この手順は、切り戻し以外にも適用することも可能である。たとえば、常にセッションがアクティブ状態にあるヘビーユーザのセッションを各パケット処理カードに均等に分散することができ、ゲートウェイ装置全体の利用効率向上に貢献できる。

３．処理（フローチャート）
本実施の形態のゲートウェイ装置は４つの動作から成る。具体的には、処理負荷上昇を検知してセッションの収容先切り替えを実施するパケット処理カードの動作、その収容先切り替え相手として通知を受信したパケット処理カードの動作、パケット処理カードから通知を受信した移動管理装置の動作、ユーザデータパケットを受信したパケット処理カードの動作である。

図１４は、パケット処理カードが処理負荷上昇を検知するフローチャート図である。まず、パケット処理カードは、処理負荷が上昇し、閾値を超えたことを検知する（ステップ１４００）。パケット処理カードは、振分テーブルの収容元カード６０４を参照して、収容元が他のパケット処理カードであるセッションを列挙する（１４０１）。候補がない場合（収容元が他のパケット処理カードであるセッションがない場合）、パケット処理カードは、振分テーブルの状態６０２と、モニタ情報テーブルの総接続時間１１０２とアクティブ状態累積時間１１０３を参照して、アイドル状態、かつアクティブ率（＝アクティブ状態累積時間／総接続時間）が閾値以上のセッションを選択する（ステップ１４０２）。次に、パケット処理カードは、カード情報テーブルの処理負荷４０２を参照して、処理負荷が閾値以下であるパケット処理カードを収容先として選択する（ステップ１４０３）。選択したセッションに関して、移動管理装置にアクティブ化一時停止通知を送信する（ステップ１４０４）。その後、該当セッションに関して、振分テーブルの収容先カード６０３を、選択した収容先パケット処理カードに更新する（ステップ１４０５）。次に、収容先パケット処理カードに、該当セッションに関して収容先変更通知を送信する（ステップ１４０６）。さらに、収容先パケット処理カードに、セッション情報テーブルを参照して、該当セッションに関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知を送信し（ステップ１４０７）、処理を収容する（１４０８）。

ステップ１４０１に戻り、候補があった場合（収容元が他のパケット処理カードであるセッションがある場合）、振分テーブルの状態６０２を参照し、列挙した候補の中からアイドル状態にあるセッションを選択する（ステップ１４０９）。そのようなセッションが選択可能である場合、カード情報テーブルの処理負荷４０２を参照して、選択したセッションの収容元パケット処理カードの処理負荷が閾値以下になっているかを検査する（ステップ１４１０）。収容元パケット処理カードの処理負荷が閾値以下である場合、選択したセッションの収容先を切り戻すため、収容元パケット処理カードを選択し（ステップ１４１１）、ステップ１４０４以降を実行する。

ステップ１４１０に戻り、収容元パケット処理カードの処理負荷が閾値以上である場合、カード情報テーブルの処理負荷４０２を参照して、処理負荷が閾値以下であるパケット処理カードを新たな収容先として選択する（ステップ１４１２）。その後、選択したセッションに関して、移動管理装置にアクティブ化一時停止通知を送信する（ステップ１４１３）。収容元パケット処理カードに、該当セッションに関して収容先変更通知を送信し（ステップ１４１４）、ステップ１４０５以降を実行する。

ステップ１４０９に戻り、列挙した候補の中にアイドル状態のセッションが存在しない場合、モニタ情報テーブルのアクティブ状態連続時間１１０４を参照して、アクティブ状態連続時間が閾値以上となるセッションを選択する（ステップ１４１５）。そのようなセッションが存在しない場合、ステップ１４０２以降を実行する。一方、そのようなセッションを選択可能である場合、該当セッションに関して、移動管理装置に強制アイドル化通知を送信し（ステップ１４１６）、ステップ１４１０以降を実行する。

図１５は、パケット処理カードがセッション収容先変更通知を受信するフローチャート図である。まず、他のパケット処理カードからセッション収容先変更通知を受信する（ステップ１５００）。通知の中に記されたセッションに関して、振分テーブルの収容先カード６０３を自分に、収容元カード６０４を元来該当セッションが収容されていた収容元パケット処理カードに更新する（ステップ１５０１）。その後、セッション収容先変更通知を送信したパケット処理カードからセッション情報通知を受信するまで待機する（ステップ１５０２）。セッション情報通知の中に含まれた該当セッションに関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ１５０３）。さらに、該当セッションに関して、移動管理装置に解除通知を送信し（ステップ１５０４）、処理を終了する（ステップ１５０５）。

図１６は、移動管理装置がパケット処理カードから通知を受信するフローチャート図である。まず、パケット処理カードから何らかの通知を受信し（ステップ１６００）、そのメッセージの種別を判別する（ステップ１６０１）。アクティブ化一時停止通知である場合、その通知に記されたセッションに関して、基地局から該当セッションについてアクティブ状態に遷移する要求があっても一定の間応答を返さないなどして、アクティブ化を一時的に停止するよう設定し（ステップ１６０２）、処理を終了する（ステップ１６０３）。

ステップ１６０１に戻り、強制アイドル化通知であった場合、その通知に記されたセッションに関して、基地局と通信してアイドル状態への遷移処理を実行し（ステップ１６０４）、処理を終了する（ステップ１６０３）。

ステップ１６０１に戻り、解除通知であった場合、その通知に記されたセッションに関して、現在の状態を識別する（ステップ１６０５）。アクティブ化一時停止状態に設定されていた場合、該当セッションのアクティブ化一時停止の設定を解除し（ステップ１６０６）、処理を終了する（ステップ１６０３）。

ステップ１６０５に戻り、解除通知に記されたセッションに関して、現在の状態が強制的にアイドル状態化を実行された場合、該当セッションに対して、基地局と通信してアクティブ状態への遷移処理を実行し（ステップ１６０７）、処理を終了する（ステップ１６０３）。

図１７は、パケット処理カードがユーザデータパケットを受信するフローチャート図である。まず、ユーザデータパケットを受信すると（ステップ１７００）、そのパケットをどのＩ／Ｆから受信したのかを特定する（ステップ１７０１）。ここで、Ｉ／Ｆには内部装置向けと外部装置向けがあり、内部装置向けＩ／Ｆとは図２に示したＩ／Ｆ（２１４−１、２１４−２、２１４−３）であり、外部装置向けＩ／ＦとはＩ／Ｆ（２１３−１、２１３−２、２１３−３）である。ユーザデータパケットを受信したＩ／Ｆが内部装置向けであった場合、他のパケット処理カードから転送されてきたパケットであるので、ゲートウェイ処理を実行し（ステップ１７０２）、処理を終了する（ステップ１７０３）。

ステップ１７０１に戻り、ユーザデータパケットを受信したＩ／Ｆが外部装置向けであった場合、ゲートウェイ装置外部から直接受信したパケットであるので、まず、セッション情報テーブルのカプセリング情報７０２とユーザデータフロー情報７０３と照合して、セッション番号を判別する（ステップ１７０４）。次に、振分テーブルの収容先カード６０３を参照して、該当セッションの収容先パケット処理カードを特定する（ステップ１７０５）。収容先が自分である場合、ゲートウェイ処理を実行し（ステップ１７０２）、処理を終了する（ステップ１７０３）。一方、収容先が他のパケット処理カードである場合、
収容先パケット処理カードにユーザデータパケットを転送して（ステップ１７０６）、処理を終了する（ステップ１７０３）。

以上の動作によって、パケット処理カードの処理負荷がそれ以上上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られる。その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

１．システム
本発明が適用される通信システムの構成、本実施の形態のゲートウェイ装置のハードウェア構成、およびソフトウェアプログラム構成は、実施例１と同様である。

２．処理（シーケンス）
本実施の形態のゲートウェイ装置において、セッションがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際に、そのセッションの収容先パケット処理カードを切り替える手順を説明する。

各パケット処理カードは常に、自身の処理負荷を計測し、他のパケット処理カードとその情報を共有し、カード情報テーブル（４００−１）に保持している。処理負荷は、ＣＰＵ使用率、メモリ使用率、デバイス入力／出力帯域使用率を測定し、それらを加味して算出する。

図１８を用いて、セッションがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際にセッションの収容先パケット処理カードを切り替える手順を説明する。アクセスゲートウェイ装置１０２は、パケット処理カード１と２（２１０−１、２１０−２）を含む。ここでは、あるセッションの収容先をパケット処理カード１からパケット処理カード２に切り替える場合を想定する。

現在、セッション番号＜１１１１＞がアイドル状態にあるとする（ステップ１８００）。このとき、基地局１０１−１と移動管理装置１０５が制御信号の通信を行い、セッション番号＜１１１１＞がアクティブ状態に遷移する処理を開始する（ステップ１８１０）。このアクティブ状態遷移処理は、当業者にはよく知られているものであり、詳細は省略する。アクティブ状態遷移処理が開始されると、セッション番号＜１１１１＞に関するユーザデータパケットのゲートウェイ処理準備のために、移動管理装置は、フロー設定要求をパケット処理カード１に送信する（ステップ１８１１）。これにより、パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞がアイドル状態からアクティブ状態への遷移を開始したことを認識する。
次に、パケット処理カード１は、自身の処理負荷が上昇しており、あらかじめ設定した閾値を超えたことを検知する（ステップ１８１２）。このとき、パケット処理カード１は、カード状態テーブル４００−１の処理負荷４０２を参照し、パケット処理カード２の処理負荷が閾値以下であることを確認する。パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞を選択し、パケット処理カード２に収容先を変更することを決定する（ステップ１８１３）。パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関してアクティブ化一時停止通知を移動管理装置に送信する（ステップ１８１４）。移動管理装置は、アクティブ化一時停止通知を受信すると、基地局との通信を一定時間停止するなどして、該当セッションのアクティブ状態への遷移を一時的に中断するよう設定する（ステップ１８１５）。一方、パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関して、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード２に更新する（ステップ１８１６）。 パケット処理カード１は、セッション番号＜１１１１＞に関して収容先変更通知をパケット処理カード２に送信する（ステップ１８１７）。パケット処理カード２は、収容先変更通知を受信すると、収容先変更通知を受信すると、振分テーブルにセッション番号＜１１１１＞のエントリを追加し、振分テーブルの収容先カード６０３をパケット処理カード２に、収容元カード６０４をパケット処理カード１に更新する（ステップ１８１８）。その後、パケット処理カード１は、セッション情報テーブル７００−１を参照して、セッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知をパケット処理カード２に送信する（ステップ１８１９）。パケット処理カード２は、セッション情報通知を受信すると、その中に含まれたセッション番号＜１１１１＞に関するセッション情報を、セッション情報テーブルに格納する（ステップ１８２０）。その後、パケット処理カード２は、解除通知を移動管理装置に送信する（ステップ１８２１）。移動管理装置は、解除通知を受信すると、ステップ１８１５で設定した該当セッションのアクティブ化一時中断状態を解除する。最後に、パケット処理カード１は、ステップ１８１１のフロー設定要求に対する応答としてフロー設定応答を移動管理装置に返す（ステップ１８２２）。その後、移動管理装置は、基地局と通信して、セッション番号＜１１１１＞のアクティブ状態遷移処理を再開する。

以上の手順によって、セッションがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際に、そのセッションの収容先パケット処理カードを切り替える処理が完了する。

図１８の後にセッション番号＜１１１１＞のユーザデータパケットを実際に受信して処理する手順は、図８の８１０からの手順と同様である。図８については実施例１において説明済みのため、ここでは説明を省略する。

以上の手順によって、端末と対向端末がエンド−エンド間でユーザデータパケットを通信し合う段階では、アクセスゲートウェイ装置は、セッションの収容先となるパケット処理カードの切り替え処理を完了しており、その結果、パケット順序の逆転が発生することを防ぐことができる。

また、図１８の手順を繰り返すことで、処理負荷が高いパケット処理カードにおいて、それ以上アクティブ状態のセッション数が増えるのを防止することができる。アクティブ状態のセッション数が変わらなければ、そのパケット処理カードにおいてゲートウェイ処理するユーザデータトラヒック量が大きく変動する可能性は低くなる。こうすることで、処理負荷が閾値以上に上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られる。その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

また、図１８と図８のステップ８１０以降の手順では、基地局とサービス網ゲートウェイ装置は標準通りの動作となるため、何ら修正を加える必要がない。

３．（フローチャート）
本実施の形態のゲートウェイ装置は４つの動作から成る。具体的には、セッションのアクティブ状態遷移開始を検出して該当セッションの収容先切り替えを実施するパケット処理カードの動作、その収容先切り替え相手として通知を受信したパケット処理カードの動作、パケット処理カードから通知を受信した移動管理装置の動作、ユーザデータパケットを受信したパケット処理カードの動作である。

図１９は、パケット処理カードがあるセッションのアクティブ状態遷移開始を検出するフローチャート図である。まず、自身が収容しており、かつアイドル状態にあるセッションのうちのいずれかが、アクティブ状態への遷移を開始したことを検出する（ステップ１９００）。次に、自分の処理負荷が閾値以上であるかを確認する（ステップ１９０１）。自分の処理負荷が閾値以下であるなら、処理を収容する（ステップ１９０７）。一方、自分の処理負荷が閾値以上であるなら、カード情報テーブルの処理負荷４０２を参照して、処理負荷が閾値以下であるパケット処理カードを収容先として選択する（ステップ１９０２）。該当セッションに関して、移動管理装置にアクティブ化一時停止通知を送信する（ステップ１９０３）。その後、該当セッションに関して、振分テーブルの収容先カード６０３を、選択した収容先パケット処理カードに更新する（ステップ１９０４）。次に、収容先パケット処理カードに、該当セッションに関して収容先変更通知を送信する（ステップ１９０５）。さらに、収容先パケット処理カードに、セッション情報テーブルを参照して、該当セッションに関するセッション情報のパラメータを含むセッション情報通知を送信し（ステップ１９０６）、処理を収容する（１９０７）。

パケット処理カードがセッション収容先変更通知を受信するフローチャート図、移動管理装置がパケット処理カードから通知を受信するフローチャート図、パケット処理カードがユーザデータパケットを受信するフローチャート図は、それぞれ図１５、図１６、図１７と同様であり、実施例１において説明済みのため、ここでは説明を省略する。

以上の動作によって、パケット処理カードの処理負荷がそれ以上上がって処理性能の上限に達するのを未然に防止する効果を得られる。その結果、パケット順序の逆転を発生させずに、パケット処理カード間での長期的なトラヒックの偏りを抑制し、処理負荷の偏りを抑制できる。

１０１−１ 基地局
１０２ 移動管理装置
１０３ アクセスゲートウェイ装置
１０４ サービス網ゲートウェイ装置
２００ ゲートウェイ装置
２１０−１ パケット処理カード
３００−１ 振分処理部
３０１−１ ゲートウェイ処理部
３０２−１ カードモニタ部
３０３−１ セッションモニタ部
４００−１ カード情報テーブル
６００−１ 振分テーブル
７００−１ セッション情報テーブル
１１００−１ モニタ情報テーブル

Claims (10)

1. それぞれ異なるユーザの移動体通信セッションのセッション情報を保持して、該保持した移動体通信セッションに関わるパケット処理を行う第１及び第２のパケット処理カードと前記第１及び第２のパケット処理カードを接続するスイッチを備えたゲートウェイ装置であって、
   前記第１のパケット処理カードは、前記セッション情報を保持しているセッションのうち、移動体通信を行わないアイドル状態にある移動体通信セッションを選択し、前記選択した移動体通信セッションのセッション情報を前記第２のパケット処理カードに送信し、
   前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから送信されたセッション情報を記憶し、
   前記第１のパケット処理カードは、前記選択した移動体通信セッションのパケットを受信すると、前記第２のパケット処理カードに前記選択した移動体通信セッションのパケットを転送し、
   前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから転送された前記選択された移動体通信セッションのパケットを受信すると、前記第１のパケット処理カードから受信し記憶している前記セッション情報を用いて移動体通信に関わるパケット処理を行う
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 前記第１のパケット処理カードは、アイドル状態にあった移動体通信セッションがアクティブ状態に遷移したことを検知すると、前記アイドル状態からアクティブ状態に遷移した移動体通信セッションのセッション情報を第２のパケット処理カードに送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 請求項１に記載のゲートウェイ装置において、
   前記第１及び第２のパケット処理カードは、処理負荷状態を定期的に計測し、前記処理負荷状態の情報をパケット処理カード間で共有し、
   前記第１のパケット処理カードは、処理負荷が閾値を超えており、前記第２のパケット処理カードの処理負荷が閾値を超えていない場合に、前記セッションのセッション情報を前記第２のパケット処理カードに送信する
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
4. 請求項１に記載のゲートウェイ装置において、
   該ゲートウェイ装置は、基地局とゲートウェイ装置との間のユーザデータトラヒックの経路を制御する呼制御装置と接続され、
   前記第１のパケット処理カードは、前記セッション情報を前記第２のパケット処理カードに送信するとき、呼制御装置に対してアクティブ化一時停止通知を行う
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
5. 請求項４に記載のゲートウェイ装置において、
   前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから送信された前記セッション情報の記憶が完了すると、前記呼制御装置に対して前記アクティブ化一時停止通知を解除する解除通知を行う
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
6. 請求項５に記載のゲートウェイ装置において、
   前記第２のパケット処理カードの処理負荷が閾値を超えた場合、前記第２のパケット処理カードは、セッション情報を保持する移動体通信セッションのうち前記第１のパケット処理カードからセッション情報が通知された移動体通信セッションを優先して選択し、前記選択したセッションがアイドル状態であれば、前記選択したセッションのセッション情報を前記第１のパケット処理カードに送信し、
   前記第１のパケット処理カードは、前記第２のパケット処理カードから送信されたセッション情報を記憶し、
   前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードに前記セッションのパケット転送設定を削除するように通知を送信する
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
7. 請求項５に記載のゲートウェイ装置において、
   さらに、第３のパケット処理カードを備え、
   前記第２のパケット処理カードの処理負荷が閾値を超えた場合、前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから収容した前記セッションを優先して選択し、前記セッションがアイドル状態であれば、前記セッションのセッション情報を処理負荷が閾値より低い第３のパケット処理カードに送信し、
   前記第３のパケット処理カードは、前記セッション情報を記憶し、
   前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードに前記セッションのパケット転送設定を前記第３のパケット処理カードに変更するように通知を送信し、
   アイドル状態にあった前記セッションがその後にアクティブ状態に遷移し、前記第１のカードに前記セッションのパケットが入力された場合に、前記第１のパケット処理カードは前記第３のパケット処理カードに前記パケットを転送し、
   前記第３のパケット処理カードは、転送された前記パケットを受信すると、記憶している前記セッション情報を用いて移動体通信に関わるパケット処理を行う
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
8. 請求項５に記載のゲートウェイ装置において、
   前記各パケット処理カードは、各セッションのアクティブ状態の累積時間を計測し、
   前記第１のパケット処理カードは、アイドル状態にあるセッションを選択する際に、前記アクティブ状態の累積時間に基づいて前記選択を決定する
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
9. 請求項６または請求項７に記載のゲートウェイ装置において、
   前記各パケット処理カードは、各セッションがアクティブ状態である場合には、セッションのアクティブ状態の継続時間を計測し、
   前記第２のパケット処理カードは、前記選択したセッションの前記アクティブ状態の継続時間が閾値を超えていた場合に、移動管理装置に選択したセッションをアクティブ状態からアイドル状態に遷移させるように通知する強制アイドル化通知を行う
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
10. パケットを転送するゲートウェイ装置を備えた無線通信システムであって、
    前記ゲートウェイ装置は、
    それぞれ異なるユーザの移動体通信セッションのセッション情報を保持して、該保持した移動体通信セッションに関わるパケット処理を行う第１及び第２のパケット処理カードと前記第１及び第２のパケット処理カードを接続するスイッチを備え
    前記第１のパケット処理カードは、前記セッション情報を保持しているセッションのうち、移動体通信を行わないアイドル状態にある移動体通信セッションを選択し、前記選択した移動体通信セッションのセッション情報を前記第２のパケット処理カードに送信し、
    前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから送信されたセッション情報を記憶し、
    前記第１のパケット処理カードは、前記選択した移動体通信セッションのパケットを受信すると、前記第２のパケット処理カードに前記選択した移動体通信セッションのパケットを転送し、
    前記第２のパケット処理カードは、前記第１のパケット処理カードから転送された前記選択された移動体通信セッションのパケットを受信すると、前記第１のパケット処理カードから受信し記憶している前記セッション情報を用いて移動体通信に関わるパケット処理を行う
    ことを特徴とする無線通信システム。

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