JP2007067670A - ＶｏＩＰサーバ、ＶｏＩＰサーバの冗長システム及びそのメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 システムの規模及びコストを増大させることなく無停止メンテナンスを容易且つ確実に行えるようにする。
【解決手段】 ２つのＳＩＰサーバ１１，１２は、ＶＲＲＰパケットをやりとりし、優先度の比較により及びＶＲＲＰパケットの停止状況に応じてマスタモードとバックアップモードの自動設定を行う。また位置情報のミラーリングを行う。マスタモードのＳＩＰサーバ１１をメンテナンスする際、メンテナンス対象のＳＩＰサーバ１１の優先度を低下させバックアップモードに切り換える。その後、新たな呼制御及び登録制御はマスタモードになったＳＩＰサーバ１２が行い、既に呼制御が始まっている呼についてはバックアップモードになったＳＩＰサーバ１１が継続して行う。時間経過に伴い、マスタモードになったＳＩＰサーバ１２が全ての呼制御を行うことになるので、バックアップモードになったＳＩＰサーバ１１のメンテナンスが可能となる。
【選択図】 図６

Description

この発明は、ＶｏＩＰのシグナリング等を行うＶｏＩＰサーバ、ＶｏＩＰサーバの冗長システム及びそのメンテナンス方法に関するものである。

一般に、ＩＰ電話システムは、ＶｏＩＰ端末（ＩＰ電話機）、ＩＰネットワーク、ＶｏＩＰサーバから構成されている。このうちＶｏＩＰサーバは、ＶｏＩＰ端末からの発信を受け取って着信先ＶｏＩＰ端末への呼制御を行う手段と、ＩＰネットワーク上のＶｏＩＰ端末に位置情報の登録を受け付ける手段とを備えている。すなわち、ＶｏＩＰサーバは、ＶｏＩＰ端末の発信者からの要求に応じて着信先を決定し、呼制御の中継を行う。

このようなＶｏＩＰサーバのメンテナンスには、ＩＰ電話システムを停止させないまま行うこと（いわゆる無停止メンテナンス）が要求される。

また一般に、サーバシステムには、サーバに障害が発生してもシステムとして運用を継続させることが求められる。例えばクライアント・サーバシステムにおいてシステムがダウンした際に、待機系のサーバを自動的に運用系サーバとして切り換えるような冗長機能を有するサーバシステムが特許文献１に示されている。

また、多数のクライアントからの要求を複数のサーバで分担して処理するためにロードバランサ（負荷分散装置）が用いられている。
特開２００３−２２８５２７公報

ところが、特許文献１に示されているシステムは、運用系サーバに障害が生じた際に待機系サーバに自動的に切り換えられるようにしたシステムであり、運用系サーバのメンテナンスを任意に行えるものではない。また、前記ロードバランサを用いることは単一サーバへのアクセス集中を防いでサービスレベルを維持するだけでなく可用性や耐障害性を向上させる上で有効ではあるが、複数のサーバとは別に専用の装置としてのロードバランサを設けなければならず、システム全体の規模が大がかりになり、非常にコスト高になるという問題があった。

そこで、この発明の目的は、システムの規模及びコストを増大させることなく無停止メンテナンスを容易且つ確実に行えるようにしたＶｏＩＰサーバ、ＶｏＩＰサーバの冗長システム及びそのメンテナンス方法を提供することにある。

この発明は、元々ルータの多重化を行うためのプロトコルであるVRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）を利用して、ＶｏＩＰサーバの冗長化と優先度の動的な変更によって、マスタモードとバックアップモードの設定を適宜行えるようにし、ＶｏＩＰサーバを実質的に停止することなくメンテナンスを行えるようにしたものである。

この発明のＶｏＩＰサーバは、ＶｏＩＰ端末から発信を受け取り、着信先のＶｏＩＰ端末へ呼制御を行う呼制御手段と、ＶｏＩＰ端末の位置情報の登録を行う登録手段とを有し、
前記ＶｏＩＰ端末からのパケットの受け取り先である仮想ＩＰアドレスを設定する手段と、優先度の設定入力に応じて優先度を設定するとともに、他のＶｏＩＰサーバへ優先度の情報を含むパケットを送信し、他のＶｏＩＰサーバより受け取ったＶＲＲＰパケット（広告パケット）から優先度を読み取る優先度処理手段と、
前記位置情報を他のＶｏＩＰサーバとの間でミラーリングする手段と、
他のＶｏＩＰサーバから受け取った前記ＶＲＲＰパケットに含まれている優先度が自身の優先度より順位が高いとき、（自身が）仮想ＩＰアドレス向けのパケットに関する処理を行わないバックアップモードになり、マスタモードのＶｏＩＰサーバから一定時間以内にＶＲＲＰパケットを受け取らなかったとき、（自身が）仮想ＩＰアドレス向けのパケットを受け取って前記呼制御及び登録を行い、且つ一定周期でＶＲＲＰパケットを送出するマスタモードになるモード設定手段と、を備えたことを特徴としている。

また、この発明のＶｏＩＰサーバの冗長システムは、上記ＶｏＩＰサーバを複数設けて、各ＶｏＩＰサーバに異なった優先度を設定し、各ＶｏＩＰサーバに同一の仮想ＩＰアドレスを設定することにより構成する。この場合、最も優先度が高いＶｏＩＰサーバをマスタモードで動作させ、他のＶｏＩＰサーバをバックアップモードで動作させることによって冗長化する。

また、この発明のＶｏＩＰサーバのメンテナンス方法は、上記ＶｏＩＰサーバの冗長システムにおいて、メンテナンス対象のＶｏＩＰサーバの優先度を他のＶｏＩＰサーバの優先度より低くし、そのメンテナンス対象のＶｏＩＰサーバのモードをバックアップモードにすることによって任意のＶｏＩＰサーバのメンテナンスを可能とする。

この発明によれば、優先度の設定入力によって、マスタモードであったＶｏＩＰサーバをバックアップモードに切り替えることができ、そのＶｏＩＰサーバのメンテナンスが可能となる。

しかも、バックアップモードであったＶｏＩＰサーバは、マスタモードであったＶｏＩＰサーバから位置情報をミラーリングしているので、位置情報をそのまま引き継ぐことができる。

この発明の実施形態に係るＶｏＩＰサーバと、それを備えた冗長システム及びＶｏＩＰサーバのメンテナンス方法について各図を参照して説明する。
図１はＶｏＩＰサーバの冗長システムの構成を示すブロック図である。この実施形態では、シグナリングプロトコルとしてＳＩＰ（Session Initiation Protocol）を用いるので、以降ＶｏＩＰサーバのことをＳＩＰサーバという。

インターネット等のネットワーク２には冗長化ＳＩＰサーバ１とＶｏＩＰ端末３，４を備えていて、ＩＰ電話システムを構成している。

冗長化ＳＩＰサーバ１は、後述するように複数のＳＩＰサーバから構成している。各ＳＩＰサーバはプロシキサーバ、リダイレクトサーバ、登録サーバ、ロケーションサーバの４つの機能を有している。ＶｏＩＰ端末３，４はＳＩＰプロトコルによって冗長化ＳＩＰサーバ１との間で通信を行い、発信や応答等を行う。またＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）によってＶｏＩＰ端末同士で通話を行う。

図２は上記冗長化ＳＩＰサーバの構成の一例を示すブロック図である。この例では第１のＳＩＰサーバ１１と第２のＳＩＰサーバ１２とで冗長化ＳＩＰサーバ１を構成している。この冗長化ＳＩＰサーバ１の第１のＳＩＰサーバ１１と、第２のＳＩＰサーバ１２と、ルータ１３とはそれぞれ同一セグメントのＬＡＮに接続している。ルータ１３はＷＡＮと上記ＬＡＮとの間でルーティング制御を行う。ＳＩＰサーバ１１，１２のハードウェアの構成は同一であり、後述する制御によって一方がマスタモードで動作するとき、他方がバックアップモードで動作する。

図２に示した例では２つのＳＩＰサーバ１１，１２を用いたが、３つ以上のＳＩＰサーバを設けてもよい。その場合も、１つのＳＩＰサーバがマスタモードで動作し、他のＳＩＰサーバはバックアップモードで動作する。

図３は登録時の処理手順を示す図である。ＶｏＩＰ端末３が自身（ＶｏＩＰ端末３）の位置情報を登録する場合、まず冗長化ＳＩＰサーバ１に対してREGISTERリクエストを行う。このREGISTERリクエストにはＶｏＩＰ端末３のＵＲＩ（例えば[email protected]）とＶｏＩＰ端末３のＩＰアドレス情報を含んでいて、冗長化ＳＩＰサーバ１はこの関連付け情報を登録する。その後、冗長化ＳＩＰサーバ１はＶｏＩＰ端末３に対して200OKレスポンスメッセージを応答する。

図４は呼制御の手順の例を示す図である。呼制御は次の手順で行う。
（１）まずＶｏＩＰ端末３は冗長化ＳＩＰサーバ１に対してinitial-INVITEリクエスト（セッション確立要求）を送る。
（２）冗長化ＳＩＰサーバ１は該当着信者のＶｏＩＰ端末４に対してINVITEリクエストを送る。
（３）着信者側のＶｏＩＰ端末４は、呼び出しのベルを鳴らすとともに、発信者へ呼び出し中を意味する180Ringingレスポンスを送る。
（４）冗長化ＳＩＰサーバ１は発信者側のＶｏＩＰ端末３に対して180Ringingレスポンスを送る。
（５）着信者側のＶｏＩＰ端末４は、受話器がオフフックされて応答があると、冗長化ＳＩＰサーバ１へ200OKレスポンスを送る。
（６）冗長化ＳＩＰサーバ１は発信者側のＶｏＩＰ端末３に対して200OKレスポンスを送る。
（７）発信者側ＶｏＩＰ端末３は冗長化ＳＩＰサーバ１に対してACKリクエストを送る。

（８）冗長化ＳＩＰサーバ１は該当着信者のＶｏＩＰ端末４に対してACKリクエストを送る。これによりＲＴＰによる回線接続が確立し通話可能となる。
（９）その後、通話が終了し、発信者側ＶｏＩＰ端末３の受話器がオンフックされると、冗長化ＳＩＰサーバ１に対して切断を意味するＢＹＥ（通話終了）リクエストを送る。

（１０）冗長化ＳＩＰサーバ１は該当着信者のＶｏＩＰ端末４に対してＢＹＥ（通話終了）リクエストを送る。
（１１）着信者側ＶｏＩＰ端末４は冗長化ＳＩＰサーバ１へ200OKレスポンスを送る。
（１２）冗長化ＳＩＰサーバ１は発信者側ＶｏＩＰ端末３に対して200OKレスポンスを送る。これにより呼制御が終了することになる。
図５・図６は上記冗長化ＳＩＰサーバの構成を示す機能ブロック図である。ここでＳＩＰサーバの主な機能はＶＲＲＰ制御部とＶｏＩＰ制御部とで実現する。図５に示すように、ＶＲＲＰ制御部は他方のＳＩＰサーバのＶＲＲＰ制御部との間でＶＲＲＰパケットをやりとりする。またＶｏＩＰ制御部は、他方のＳＩＰサーバのＶｏＩＰ制御部との間でＶｏＩＰ端末の位置情報のミラーリングを行う。

上記ＶＲＲＰパケットのやりとりによって２つのＳＩＰサーバ１１，１２のモードが定まる。ＶＲＲＰ制御部は優先度に関する情報を持っていて、基本的には優先度の高い方のＳＩＰサーバがマスタモードとして動作し、低い方がバックアップモードとして動作する。

上記２つのＳＩＰサーバ１１，１２には同一の仮想ＩＰアドレスを設定していて、ＶｏＩＰ端末３から冗長化ＳＩＰサーバ１に対して仮想ＩＰアドレスでアクセスすることによって、マスタモードのＳＩＰサーバから実アドレスで返答されることになる。また、着信者側のＶｏＩＰ端末に対しては、最初のINVITEリクエストからマスタモードのＳＩＰサーバの実アドレスを使用して通信する。これにより、呼が確立した後のＳＩＰサーバとのやりとりはＳＩＰサーバの実アドレスを用いたものとなる。

図６は第１のＳＩＰサーバ１１又は第２のＳＩＰサーバ１２のいずれかをメンテナンスする場合の動作について説明するための図である。マスタモードとして動作していた第１のＳＩＰサーバ１１をメンテナンスする場合、その第１のＳＩＰサーバ１１の優先度を第２のＳＩＰサーバ１２の優先度より小さくすることによって、まず第２のＳＩＰサーバ１２をマスタモード、第１のＳＩＰサーバ１１をバックアップモードとして動作させる。マスタモードではＶｏＩＰ端末３から前記REGISTER及びinitial-INVITEに対する処理を行い、バックアップモードのＳＩＰサーバとの間で位置情報のミラーリングを行う。

したがってバックアップモードであったＳＩＰサーバ１２がマスタモードになった以降は、そのマスタモードになった第２のＳＩＰサーバ１２がＶｏＩＰ端末３から新規の呼制御（initial-INVITE）や登録（REGISTER）制御を行う。一方、マスタモードであったＳＩＰサーバ１１がバックアップモードになった以降は新規の呼制御や登録を受け付けない。但し、第１のＳＩＰサーバ１１がマスタモードとして動作していたときに既に呼制御を始めていれば、第１のＳＩＰサーバ１１はその呼制御を継続して行う。

図７・図８は上記冗長化ＳＩＰサーバの動作手順を示している。
図７はモードの自動設定に関する処理手順である。まずＶＲＲＰパケットを受信し（Ｓ１）、自ＳＩＰサーバがマスタモードであるとき、受信したＶＲＲＰパケットに含まれているＳＩＰサーバの優先度Ｐｒと自身の優先度Ｐｍとの大小比較を行う。Ｐｒ＞Ｐｍの関係であれば、自ＳＩＰサーバをバックアップモードに設定する（Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４）。その後、タイマＴをリスタートする（Ｓ５）。このタイマＴは自ＳＩＰサーバ以外の他のＳＩＰサーバからＶＲＲＰパケットを受け取ってからの経過時間を計時するものである。
自ＳＩＰサーバがバックアップモードであるときは、単にタイマＴをリスタートする（Ｓ２→Ｓ５）。

上記タイマＴは所定時間を計時した時点で満了する。このタイマＴの計時が満了した場合、すなわち他のＳＩＰサーバから所定時間を経過するまで上記Ｐｒ＞Ｐｍの関係を満たすＶＲＲＰパケットを受信しなかった場合、自ＳＩＰサーバがバックアップモードであれば、自ＳＩＰサーバをマスタモードに設定する（Ｓ１１→Ｓ１２）。そしてタイマＴを停止する（Ｓ１３）。自ＳＩＰサーバがマスタモードであれば、タイマＴの計時を停止する（Ｓ１１→Ｓ１３）。

また、自ＳＩＰサーバがマスタモードであれば、上記タイマＴとは別のタイマに従って一定周期でＶＲＲＰパケットを送出する。

このようにして、マスタモードのＳＩＰサーバから所定時間以内にＶＲＲＰパケットが届かなければ自身がマスタモードになり、ＶＲＲＰパケットを受け取り、且つ受け取ったＶＲＲＰパケットに含まれている優先度の順位が自身の優先度の順位より高い場合、自ＳＩＰサーバはバックアップモードとなる。

図８はＳＩＰサーバの通常運用時及びメンテナンス時の処理内容を示すフローチャートである。まず管理者は、通常状態での各種設定を行う（Ｓ２１）。ここでの設定項目には、冗長化ＳＩＰサーバの仮想ＩＰアドレス、各ＳＩＰサーバの実ＩＰアドレス及び優先度を含んでいる。例えばマスタモードで動作させるＳＩＰサーバの優先度としては“２００”を設定し、バックアップモードで動作させるＳＩＰサーバの優先度としては“１００”を設定する。各ＳＩＰサーバはこの設定に応じたＶＲＲＰ動作を開始する。

その後、管理者は、必要に応じて通常／メンテナンスの状態の切替を行う（Ｓ２２）。通常状態からメンテナンス状態への状態変更を行う場合、メンテナンス対象とするＳＩＰサーバの優先度を下げる（Ｓ２３→Ｓ２４→Ｓ２６）。例えば、優先度“２００”のマスタモードであったＳＩＰサーバの優先度を“２”とする。この優先度はバックアップモードのＳＩＰサーバの優先度“１００”より小さいので、そのメンテナンス対象サーバはバックアップモードに移行する。一方、バックアップモードであったＳＩＰサーバはその優先度“１００”が優先度“２”より大きいので、マスタモードへ移行する。

メンテナンス状態から通常状態への状態変更を行う場合、通常状態にするＳＩＰサーバの優先度を元に戻す（Ｓ２３→Ｓ２４→Ｓ２５）。上述の例では優先度“２”を“２００”に戻す。この優先度は一時的にマスタモードで動作していたＳＩＰサーバの優先度“１００”より大きいので、その通常状態に戻す対象のＳＩＰサーバはマスタモードに移行する。一方、マスタモードであったＳＩＰサーバは、自ＳＩＰサーバの優先度“１００”より大きな優先度“２００”を持つＳＩＰサーバが現れたことにより、バックアップモードへ移行する。

なお、メンテナンス対象のＳＩＰサーバが、バックアップモードで動作しているＳＩＰサーバである場合も、その優先度を、マスタモードになり得るＳＩＰサーバの優先度“１００”より小さな値に設定する。例えば“１”に設定する。この優先度は元々マスタモードであったＳＩＰサーバがバックアップモードになったときの優先度“２”よりさらに小さいので、複数のＳＩＰサーバがメンテナンス状態になった状態でも、優先度の順位関係を保つことができる。

ところで、上述したように、バックアップモードでは新規の呼制御（initial-INVITE）及び登録（REGISTER）の処理を行わず、これらの処理は新たにマスタモードになったＳＩＰサーバが受け持つ。但しこのメンテナンス対象とするＳＩＰサーバがマスタモードであったときに既に呼制御が始まっている呼については、その呼制御が終了するまで処理を継続することになる。この呼に関する情報には、呼識別子（CALL-ID）、タグ情報、呼状態等があり、これらはバックアップモードになった以降も、そのセッションが終了するまで保持する。

図９は、マスタモードであった第１サーバをバックアップモードにした以降の時間経過に伴う呼量の変化の例を示している。第１サーバがマスタモードであるとき、第１サーバが全ての呼制御を行うので第１サーバの呼量の割合は１００％であるが、時刻０でこの第１のＳＩＰサーバがバックアップモードになり、第２のＳＩＰサーバがマスタモードになった以降は第２のＳＩＰサーバが新規の呼制御を開始するので、第２のＳＩＰサーバの呼量が増大していく。この時間経過にともない、第１のＳＩＰサーバの呼制御は通話の終了とともに次第に減少していく。ここで最大通話時間を例えば５分に定めておけば、第１のＳＩＰサーバのメンテナンスのためにその優先度を下げた以降、５分後には全ての呼を第２のＳＩＰサーバが受け持つことになって、第１のＳＩＰサーバは全ての処理に対して開放状態となる。このことによって冗長化ＳＩＰサーバを停止することなく、メンテナンス対象とする第１のＳＩＰサーバのメンテナンスが可能となる。

なお、以上に示した実施形態ではＳＩＰサーバを例に挙げたが、シグナリングプロトコルとしてH.323など他のプロトコルを用いるシステムにも同様に適用できる。

ＳＩＰサーバとその冗長システムの全体の構成を示すブロック図である。 冗長化ＳＩＰサーバの構成を示すブロック図である。 登録時の処理手順を示すブロック図である。 呼制御の処理手順を示すブロック図である。 冗長化ＳＩＰサーバの機能ブロック図である。 冗長化ＳＩＰサーバの機能ブロック図である。 ＳＩＰサーバのモードの設定に関する処理手順を示すフローチャートである。 ＳＩＰサーバの通常時とメンテナンス時の処理手順を示すフローチャートである。 メンテナンス時の第１・第２のＳＩＰサーバの処理する呼量の時間変化の例を示す図である。

符号の説明

１…冗長化ＳＩＰサーバ、 ２…ネットワーク、３，４…ＶｏＩＰ端末

Claims (3)

1. ＶｏＩＰ端末から発信を受け取り、着信先のＶｏＩＰ端末へ呼制御を行う呼制御手段と、ＶｏＩＰ端末の位置情報の登録を行う登録手段とを有するＶｏＩＰサーバにおいて、
   前記ＶｏＩＰ端末からのパケットの受け取り先である仮想ＩＰアドレスを設定する手段と、
   優先度の設定入力に応じて優先度を設定するとともに、他のＶｏＩＰサーバへ優先度の情報を含むパケットを送信し、他のＶｏＩＰサーバより受け取ったＶＲＲＰパケットから優先度を読み取る優先度処理手段と、
   前記位置情報を他のＶｏＩＰサーバとの間でミラーリングする手段と、
   他のＶｏＩＰサーバから受け取った前記ＶＲＲＰパケットに含まれている優先度が自身の優先度より順位が高いとき、仮想ＩＰアドレス向けのパケットに関する処理を行わないバックアップモードになり、マスタモードのＶｏＩＰサーバから一定時間以内にＶＲＲＰパケットを受け取らなかったとき、仮想ＩＰアドレス向けのパケットを受け取って前記呼制御及び登録を行い、且つ一定周期でＶＲＲＰパケットを送出するマスタモードになるモード設定手段と、
   を備えたＶｏＩＰサーバ。
2. 請求項１に記載のＶｏＩＰサーバを複数設けるとともに、各ＶｏＩＰサーバに前記優先度を設定し、各ＶｏＩＰサーバに同一の仮想ＩＰアドレスを設定してなるＶｏＩＰサーバの冗長システム。
3. 請求項２に記載のＶｏＩＰサーバの冗長システムにおいて、メンテナンス対象のＶｏＩＰサーバの前記優先度を他のＶｏＩＰサーバの優先度より低くし、当該メンテナンス対象のＶｏＩＰサーバのモードをバックアップモードにするＶｏＩＰサーバのメンテナンス方法。

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