(57)【要約】  ネットワーク内のリソース消費およびネットワークトラフィックを大幅に低減するためのネットワーク管理方法を提供する。ネットワークは複数のネットワーク要素を有し、各ネットワーク要素は、少なくとも１つのネットワーク管理ファンクションを実行するとともに、該少なくとも１つの管理ファンクションを実行するために必要な管理情報を記憶することが可能である。本方法は、ランダム化プロセスによって１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化することを特徴とする。また、対応して、好ましくは上記方法を実行するネットワークが提供される。
2011524707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク管理方法において、ネットワークは複数のネットワーク要素を有し、各ネットワーク要素は、少なくとも１つのネットワーク管理ファンクションを実行するとともに、該少なくとも１つの管理ファンクションを実行するために必要な管理情報を記憶することが可能であり、
ランダム化プロセスによって１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化することを特徴とする、ネットワーク管理方法。
【請求項２】
有効化および無効化するステップが、前記少なくとも１つの管理ファンクションをオン／オフすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
有効化および無効化するステップが、前記少なくとも１つの管理ファンクションのインストール／削除を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、インストールステップの後に自動的に、または直ちにオンにされることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、インストールステップの後、追加的ステップを介して、オンにされることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、障害の検出、防止および／または回復を含む障害管理を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、モニタリングおよび／または測定を含むパフォーマンス管理を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、コンフィグレーション管理、特にネットワークコンフィグレーションの保守および／または変更を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、他のネットワーク要素上の同一ファンクションとピアツーピア通信を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、同一ネットワーク要素および／または他のネットワーク要素上の他の１つまたは複数の管理ファンクションとピアツーピア通信を行うことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ランダム化プロセスが、管理ファンクションごとの確率分布を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
ランダム化プロセスが、ネットワーク要素ごとの確率分布を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
確率分布が、所定のコンフィグレーションおよび／または管理ファンクションタイプおよび／または内部および／または外部の情報に依存することを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
確率分布が、指数分布であることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの、またはある特定の管理ファンクションに対するランダム化プロセスが、時間間隔ｉの間、中断されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
間隔ｉが、所定のコンフィグレーションおよび／または管理ファンクションタイプおよび／または内部および／または外部の情報に依存することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
間隔ｉが、固定、動的またはランダムであることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
間隔ｉのランダム性が、内部、外部および／またはコンフィグレーションの情報によって、または確率分布によって、影響を受けることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記情報が、ある特定のネットワーク要素の使用可能な空き記憶域の量を含み、好ましくは、ランダム化ファンクションが、空き記憶域の量に依存することを特徴とする請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、自己の内部に確率的挙動を有することを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの管理ファンクションが、ファンクション内に確率分布を設定するインタフェースを有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記確率分布が、管理ファンクションまたは管理機能のアクティビティレベルまたはＣＰＵ使用率に依存することを特徴とする請求項１１ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
ネットワーク、好ましくは、請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の方法を実行するネットワークにおいて、該ネットワークは複数のネットワーク要素を有し、各ネットワーク要素は、少なくとも１つのネットワーク管理ファンクションを実行するとともに、該少なくとも１つの管理ファンクションを実行するために必要な管理情報を記憶することが可能であり、
１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化するランダム化プロセスを備えたことを特徴とするネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク管理方法に関する。ネットワークは複数のネットワーク要素を有し、各ネットワーク要素は、少なくとも１つのネットワーク管理ファンクションを実行するとともに、該少なくとも１つの管理ファンクションを実行するために必要な管理情報を記憶することが可能である。また、本発明は、ネットワークに関する。ネットワークは複数のネットワーク要素を有し、各ネットワーク要素は、少なくとも１つのネットワーク管理ファンクションを実行するとともに、該少なくとも１つの管理ファンクションを実行するために必要な管理情報を記憶することが可能である。
【０００２】
詳細には、本発明は、ネットワーク内でネットワーク管理機能を提供するネットワーク管理の分散アーキテクチャに関する。このようなネットワーク内では、ネットワーク要素が管理ファンクションを実行する。したがって、管理ファンクションは、多くの既知のネットワーク内でのように、管理システムによって外部から実行されるのではない。
【背景技術】
【０００３】
分散管理機能を提供するために、関連する管理ファンクションが、他の要素上の同一ファンクションと、あるいは同一または他の要素上の他のファンクションとの間で、ピアツーピア通信を行う。
【０００４】
このような分散化されたファンクションは通常、ネットワークからのネットワーク管理情報を蓄積し、履歴を分析するためにその情報を記憶・計算しなければならない。すべてのネットワーク要素がそれらのファンクションを実行する場合、管理ファンクションが後で使用するために、すべてのネットワーク要素が情報を記憶する。また、それらのファンクションは、ネットワーク要素上のＣＰＵリソースを用いて、その情報に関する他の計算を収集あるいは実行する可能性もある。
【０００５】
多くの状況において、一部の管理ファンクションは実際には冗長である。例えば、ある故障したネットワーク要素に隣接するすべてのネットワーク要素が中央システムにアラームを報告する場合、これは冗長である。近隣の故障をチェックするファンクションは、近隣の一部にあればよく、そのすべてには必要でないと考えられる。
【０００６】
他方、動的なネットワークやネットワーク要素では、管理情報が正確でなかったり適時に得られなかったりしがちであり、ネットワークのリアルタイム観測は一般に不完全である。また、上位の管理タスクは、あまり最新の管理情報を必要としないことや、粗視的情報しか必要としないこともある。
【０００７】
最後に、分散制御と管理ファンクションの協働は、同期的挙動に収束する傾向があり、リソース使用率ピークの問題を引き起こす。例えば、すべてのネットワーク要素が同時に管理情報をエクスポートすれば、中央シンクは過負荷になる可能性がある。
【０００８】
トラフィック測定の分野では、管理情報量を低減するためにパケットサンプリングのアイデアが用いられている。また、高速リンク上のパケットを低コストで捕捉することを可能にするために、ｎ番目ごとのパケットのみを捕捉あるいはエクスポートしている。
【０００９】
また、非特許文献１には、確率的スケジューリングが記載されている。この分野では全般的に、スケジューリングは決定論的に行われている。
【００１０】
非特許文献２には、メディアアクセスのためのランダムスケジューリングが記載されている。これは、分散化されたメディアアクセスシステムの連携ファンクションを取り除く方法として知られている。
【００１１】
最後に、特許文献１は、重み付きランダム性を用いたパケットスケジューリングを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００５／１０４４３７Ａ１号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Encyclopedia of Optimization（最適化事典）, C. A. Floudas and P. M. Pardalos, eds., vol.V, pp.367-372, 2001 (Kluwer, Dordrecht), Jose Nino-Mora 執筆
【非特許文献２】“Random scheduling medium access for wireless ad hoc networks”（無線アドホックネットワークに対するランダムスケジューリングメディアアクセス）, Mergen, G., Tong, L., MILCOM 2002, Proceedings: Volume 2, pp.868-872 vol.2 (7-10 Oct. 2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、リソース消費およびネットワークトラフィックを低減するために、ネットワーク管理方法および対応するネットワークを改良し、さらなる展開を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、ランダム化プロセスによって１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化することを特徴とする。
【００１６】
また、上記の目的は、請求項２３の構成を備えたネットワークによって達成される。この請求項に記載の通り、ネットワークは、１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化するランダム化プロセスを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によって初めて認識されたこととして、多くの場合、ある特定の管理ファンクションをすべてのネットワーク要素上で実行する必要はない。多くの場合、管理ファンクションは冗長である。したがって、ランダム化プロセスによって１つまたは複数のネットワーク要素上の前記少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化することが提案される。この場合、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、１つまたは複数のネットワーク要素上で有効化され、残りのネットワーク要素上では無効化される。これにより、例えば管理ファンクションの冗長な実行によって引き起こされるリソース消費およびネットワークトラフィックが大幅に低減される。
【００１８】
好ましくは、有効化および無効化するステップは、前記少なくとも１つの管理ファンクションをオン／オフすることを含む。このようなオン／オフは、管理ファンクションを有効化および無効化する非常に単純な方法である。この場合、関連する管理ファンクションはすでにインストールされており、ファンクションがインストールされたままランダムにオンまたはオフにされるだけである。
【００１９】
別法として、またはこれに加えて、有効化および無効化するステップは、前記少なくとも１つの管理ファンクションのインストール／削除を含む。この場合、ある特定の管理ファンクションが有効化のためにランダムにインストールされ、無効化のために削除される。
【００２０】
前記少なくとも１つの管理ファンクションの有効化は、インストールステップの後に自動的に、または直ちに行うことができる。すなわち、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、インストールステップの後に自動的に、または直ちにオンにすることができる。
【００２１】
別法として、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、インストールステップの後、追加的ステップを介して、オンにすることができる。このような追加的ステップは、ユーザによるネットワーク管理の追加的制御を行う。
【００２２】
一般に、前記少なくとも１つの管理ファンクションに対する上記のオン／オフと上記のインストール／削除との相違点は、インストールのための追加的時間である。これにより、前記少なくとも１つの管理ファンクションを有効化するための時間が長くなる。
【００２３】
好ましくは、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、障害の検出、防止および／または回復等の障害管理を含む。別法として、またはこれに加えて、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、モニタリングおよび／または測定等のパフォーマンス管理を含むことも可能である。さらに別法として、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、コンフィグレーション管理、特にネットワークコンフィグレーションの保守および／または変更を含むことも可能である。しかし、管理ファンクションは、上記の管理ファンクションに限定されない。
【００２４】
非常に効果的な管理を実現するため、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、他のネットワーク要素上の同一ファンクションとピアツーピア通信を行う。この場合、前記少なくとも１つの管理ファンクションは、さらに、同一ネットワーク要素および／または他のネットワーク要素上の他の１つまたは複数の管理ファンクションとピアツーピア通信を行うことも可能である。
【００２５】
好ましくは、ランダム化プロセスは、さまざまなファクタによって影響を受けて設定されてもよい。非常に効果的なランダム化を実現するため、ランダム化プロセスは、管理ファンクションごとおよび／またはネットワーク要素ごとの確率分布を含むことが可能である。第１の代替案として、管理ファンクションは、ネットワーク要素上でランダム化プロセスの確率分布に従って動作する。別の代替案として、ランダム化プロセスは、ネットワーク要素の一般的アクティビティを対象とする。すなわち、ネットワーク要素は、任意の管理ファンクションの実行に関して有効化または無効化され得る。
【００２６】
リソース消費の非常に大幅な低減を実現するため、確率分布は、所定のコンフィグレーションおよび／または管理ファンクションタイプおよび／または内部および／または外部の情報に依存することが可能である。すなわち、確率分布は、個々の管理ファンクションに関して、および／または内部および／または外部のパラメータに関して、カスタマイズすることができる。
【００２７】
好ましくは、確率分布は、指数分布とすることが可能である。これにより、ある特定の管理ファンクションの非常に敏感な有効化および無効化が行われる。
【００２８】
非常に柔軟なネットワーク管理方法として、前記少なくとも１つの、またはある特定の管理ファンクションに対するランダム化プロセスは、時間間隔ｉの間、中断することが可能である。このような時間間隔ｉは、ある特定の、またはすべての管理ファンクションに対するランダム化プロセスの実行の間隔とすることが可能である。また、このような間隔ｉは、所定のコンフィグレーションおよび／または管理ファンクションタイプおよび／または内部および／または外部の情報に依存することが可能である。したがって、間隔ｉは、ランダム化プロセスの上記の確率分布に影響を及ぼし得るパラメータと同一または同等のパラメータに依存することが可能である。
【００２９】
好ましくは、間隔ｉは、固定、動的またはランダムとすることが可能である。間隔ｉの特性は、管理対象のネットワークの個々の状況に依存することが可能である。
【００３０】
すなわち、間隔ｉのランダム性は、内部、外部および／またはコンフィグレーションの情報によって、または確率分布によって、影響を受けることが可能である。
【００３１】
非常に効果的なネットワーク管理方法を実現するため、間隔ｉのランダム性または上記の確率分布に影響を及ぼす情報は、ある特定のネットワーク要素の使用可能な空き記憶域の量を含むことが可能である。ここで、好ましくは、ランダム化ファンクションは、空き記憶域の量に依存する。ある特定のネットワーク要素内に使用可能な多くの空き記憶域がある場合、管理ファンクションをオンにする可能性を非常に高くすることが可能である。したがって、測定／モニタリングファンクション等を実行するための記憶域を必要とする管理ファンクションの場合、それらのファンクションを実行する可能性あるいは確率は、ローカルに使用可能な記憶域に依存し得る。好ましくは、この場合、確率分布は、正規分布ではなく指数分布とする。これは、記憶域がかなり空いている限り、ファンクションを実行する可能性は非常に高いが、ある特定の期間後、または使用可能な空き記憶域の量に依存して、その可能性がさらに非常に急速に増大し得ることを意味する。
【００３２】
一般に、ランダム化プロセスは、複数回実行してもよい。それにより、ファンクションの有効化および無効化が変化し得る。
【００３３】
別法として、またはこれに加えて、前記少なくとも１つの管理ファンクションまたは複数の管理ファンクション自体が、自己の内部に確率的挙動を有してもよい。このような挙動の容易な構成として、前記少なくとも１つの管理ファンクションまたは複数の管理ファンクションは、ファンクション内に確率分布を設定するインタフェースを有することが可能である。特定の管理目標を達成するため、例えば、ファンクションによってエクスポートされる管理情報の精度を決定することができる。それらの値は、ネットワークが動作する個別の環境に依存した外部コンポーネントからの変更を必要とする可能性もある。好ましい実施形態では、確率分布は、管理ファンクションまたは管理機能のアクティビティレベルまたはＣＰＵ使用率に依存することが可能である。ファンクションまたは機能が、値の読み書きなしに多くのＣＰＵ能力を使用する場合、このファンクションまたは機能はあまり頻繁に実行されなくてもよいであろうと想定される。このようなファンクションが実行される確率は、より低く設定することが可能である。
【００３４】
例えば、確率は、有効化および無効化されるべき管理ファンクションまたは機能に依存してもよい。このファンクションまたは機能が、運用上、非常に重要である場合、高い確率で実行しなければならない。ファンクションまたは機能があまり重要でない場合、より低い確率に設定することができる。
【００３５】
ファンクションまたは機能の出力パラメータが、相異なるネットワーク要素上のすべての同一ファンクションまたは機能にわたってかなり類似している場合、それらは非常に冗長である可能性が高く、確率はより低く設定することができる。
【００３６】
別の例として、近隣に対して故障または誤動作をモニタリングする場合がある。その場合、あるネットワーク要素をどのくらい多くの近隣がすでにモニタリングしているかに関する情報は、ネットワーク要素が近隣モニタリングファンクションをさらに追加する確率を決定する際に重要である。この場合、ネットワーク要素のランダム化プロセス間に協働があると有効である。
【００３７】
なお、一般に、「ランダム」はいかなる種類の疑似ランダムプロセスをも含む。そのようなプロセスは、明示的で、より複雑な技術を必要とする真の乱数ジェネレータの代わりに、現在の技術において頻繁に使用されている。
【００３８】
本発明は、古典的なプロセススケジューリングとは無関係である。というのは、スケジューリング対象のジョブあるいはタスクは、オフにされ、または無効化されれば、存在すらしないからである。また、本発明は、リソーススケジューリングを最適化するのではなく、ネットワーク全体にわたる全体的なシステムパフォーマンスを最適化する。さらに、プロセススケジューリング方法はいくつかの優先規則を目標として使用するが、本発明は確率重みを仮定する。
【００３９】
本発明による方法およびネットワークは、リソースに対するジョブの最適スケジューリングとは関わりがなく、ジョブのスケジューリングは全く行わない。また、本発明によれば、ジョブに関する状態が記憶されることもない。
【００４０】
特に、大規模な動的ネットワーク内においては、正確なリアルタイム観測はいかにしても不可能であるが、管理ファンクションのランダム化はネットワークのパフォーマンスを損なわない。本発明においては、専用のランダム化コンポーネントが導入される。また、ランダム化プロセス内で、他のパラメータの影響が考慮される。本発明においては、ランダム化されないファンクション実行に比べて、モニタリング等の管理ファンクションの冗長な実行によって引き起こされるリソース消費およびネットワークトラフィックが大幅に低減される。管理機能を減らして、ネットワークにおける全体的なリソース使用が低減される。本発明は、ネットワークダイナミクスに対する、より良好な反応に寄与する。ランダム化により管理ファンクションが非同期化され、連携なしで管理タスクに対するネットワークレベルのリソース低減が実現される。
【００４１】
本発明のもう１つの利点は、ネットワーク管理情報を収集し処理する際に冗長性が防止されることである。
【００４２】
本発明によれば、リソース効率の高い分散ネットワーク管理と、動的なネットワーク環境におけるそれと同等以上の管理が可能となる。ネットワーク管理アクティビティのより良好な非同期化が実現される。確率を設定することによるメカニズムの適応は、例えば、管理ファンクションのファンクションタイプ、環境およびアクティビティレベルに依存する。
【００４３】
本発明を好適な態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】管理ファンクションがネットワーク要素内に埋め込まれたネットワークの一般的状況を例示する図である。
【図２】分散管理ネットワークのネットワーク要素を模式的に例示する図である。
【図３】確率制御を有する２つのネットワーク要素を例示する図である。
【図４】ファンクションごとのＣＰＵ使用率とコンフィグレーションアクションとの関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明によるネットワーク管理方法を実施するために使用可能なネットワークの一般的状況を例示している。ネットワークは、管理ファンクションまたはプロセスが埋め込まれた複数のネットワーク要素を有する。ファンクションは、他のネットワーク要素上の同一ファンクションとピアツーピア通信を行う。分散化された管理ファンクションは、通常、ストア内にネットワークからのネットワーク管理情報を蓄積する。履歴を分析するために、その情報を計算する必要がある。本発明のネットワーク管理方法は、ランダム化プロセスによって１つまたは複数のネットワーク要素上の少なくとも１つの管理ファンクションをランダムに有効化および無効化することを特徴とする。
【００４６】
図２は、ネットワーク要素を模式的に例示している。ランダム化プロセスによって、管理ファンクションをオン／オフすることができる。対応する確率分布は、コンフィグレーション、ファンクションタイプ、および内部および／または外部の情報に依存することが可能である。入力の例として、ネットワーク要素内の使用可能な空き記憶域が挙げられる。使用可能な記憶域の量が大きい場合、ファンクションをアクティブ状態にする可能性が高い。
【００４７】
図３は、管理ファンクション内に確率分布を設定するインタフェースを有する２つのネットワーク要素を例示している。用語「Ｍｇｔ」は用語「Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」（管理）の短縮形である（ただし日本語訳ではいずれも「管理」とする）。確率は、管理機能または管理ファンクションのアクティビティレベルに依存し得る。ファンクションが値の読み書きなしにＣＰＵを多く使用する場合、このファンクションはあまり頻繁に実行されなくてもよいであろうと想定される。このようなファンクションを実行する確率は、より低く設定される。
【００４８】
図４は、ファンクションごとのＣＰＵ使用率とコンフィグレーションアクションとの関係を例示している。特に、ＣＰＵ使用率とコンフィグレーションアクションとの関係はない。したがって、このようなファンクションを実行する確率の変化を予測することができる。図４の上側のファンクション（縦線のシェーディングで示す）はＣＰＵの２５％を使用しているが、書き込み動作がない。したがって、上側（すなわち縦線シェーディング）のファンクションを実行する可能性を低下させることができる。これにより、（決定時においてではなく）長期的なＣＰＵ使用率が低減される。しかし、ファンクションの短期的なスケジューリングとは無関係である。
【００４９】
例えば、確率は、有効化または無効化されるべき機能またはファンクションに依存し得る。この機能またはファンクションが、運用上、非常に重要である場合、高い確率で実行しなければならない。ファンクションがあまり重要でない場合、より低い確率に設定することができる。
【００５０】
図４の下側のファンクション（横線のシェーディングで示す）はＣＰＵの２０％を使用しており、多くの書き込み動作がある。したがって、このファンクションを実行する確率は、図４の上側のファンクションのレベルよりも高いレベルに設定することができる。
【００５１】
上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。
【図１】
2011524707.tif 000003
【図２】
2011524707.tif 000004
【図３】
2011524707.tif 000005
【図４】
2011524707.tif 000006
【国際調査報告】
2011524707.tif 000007
2011524707.tif 000008