CN101394416A - 分布式网络管理 - Google Patents

Abstract

本发明公开了分布式网络管理。本发明可提供对等网络中的资源分配，描述了这样的技术，利用该技术个体的资源可在某些环境中共享它们的本地视图以创建网络范围的视图。使用性能管理器便利了该共享。共享故障信息都访问多个设备，并且对于跨越的单个设备也提供了重新启动。还提供了基于网络的用于性能和故障分析的聚集器，使得可集中提供复杂分析算法，以辅助网络性能管理。

Description

分布式网络管理

技术领域

本说明书一般地涉及网络，并且更具体地涉及分布式网络管理。

背景技术

经由因特网协议(“IP”)的语音(“VoIP”)在向家庭、小企业和大企业提供电话和协作服务方面提供了新的可能性。以前，在选择这些服务方面，成本是主要因素。家庭和许多小企业不能担负得起购买高级的专用分支交换机(“PBX”)的能力，尽管这会给他们提供许多好处。对于大企业的分公司场所来说也是如此。由于可摊销成本的雇员数量很少，因此难于证明PBX服务是应该的。

通常基于电话机使用高级处理器的VoIP为减少电话系统成本提供了新的可能性。通过数据网络可广泛分布式地连接这种系统，并且可经由WAN从远程位置提供PBX的期望特征。对于小的分公司来说不再需要本地专用控制器。类似地，可由专业的服务提供商将容宿的PBX服务提供到小企业。

具有PBX级别服务的VoIP网络将越来越多地在家庭、小企业和大企业分公司场所中建立。然而，在这些环境中期望可以有专业人员来配置这些网络，或者期望在这些场所存在专门设备，是不经济或不实际的。以类似方式，期望有受过培训的专业人员来管理这些网络的操作是不现实的。家庭和小企业系统将通常从网络服务提供商获得服务。服务提供商将向数千或数万的小企业以及可能向数百万的家庭网络提供服务。在大企业的情况下，向大量分公司提供信息技术(“IT”)支持，尽管比服务提供商示例更可行，仍然是企业宁愿不用的花费。

例如，这种VoIP网络的一个问题是在该网络上的每个设备当其进行VoIP服务的操作时是独立的并且基本上功能相同。然而，这种设备都共享内部局域网(“LAN”)的资源和到广域网(“WAN”)(例如因特网)的共享链路。所有到不在LAN上设备的呼叫将建立在这些共享链路上。通常，在外部链路上的带宽是有限的。在通常的网络中，不可能所有设备都同时要建立向外呼叫。这会造成困难，因为存在这样的情况：因为太多的呼叫同时试图共享公用的有限带宽池，所以呼叫失败或经受不良服务质量。

存在处理该问题的现有技术。一个方法是将设备集成到更大的应用中。这是由PBX完成的那类资源管理。PBX提供了这样的环境，其中例如电话的设备和例如主干(IP或其它)的外部连接资源由集成软件系统控制。通常提供包含关于分配资源的策略的资源管理器软件元件。因为PBX可以看到所有呼叫，通过禁止将会超过容量的呼叫可管理带宽。类似地，还可集中地管理对系统中其它共享资源的访问和使用。

另一方法是在资源中提供智能。资源本身将能够基于请求的相对优先级来分配对其本身的访问。这可通过具有内在智能的资源来实现。然而，非智能的或遗留的资源可能被包装以可提供该智能的诸如代理、传递器(mediator)之类的元件。资源中智能的一个例子是使用因特网工程任务组(“IETF”)资源预留协议(“RSVP”)。其可允许诸如IP电话之类的末端设备例如使用资源预留协议(如在Braden等，ResourceReSer Vation Protocol(RSVP)--Version 1 Functional Specification NetworkWorking Group，IETF Request for Comments 2005，http://www.ietf.org/rfc/rfc2205.txt中描述的RSVP)，来直接与网络基础设施协商带宽资源。然而这些技术可向部署增加相当多的复杂性，并且要求知道RSVP的网络元件位于呼叫媒体将可能流过的网络所有部分上。后一假设可能添加很大的复杂性和/或成本，并且在对VoIP应用来说即使不是根本性的也是非常常见的、流中涉及任意端点对的一般情况来说可能是不可行的。

然而在某些配置中，不能设想具有更高级别的应用，例如PBX。具有这种更高级别的应用将会不经济实惠，而经济实惠是分布性很高的VoIP系统的优点。对于包装器(wrapper)或代理的替换方案，在其上执行该服务的服务器不可用—设备就其对带宽的控制来说功能相同，并且更低级别的带宽资源没有能力提供该服务。包装器和代理功能在呼叫细节中通常不涉及它们自己，不能看到可用带宽或其它资源，并且可能不具有关于进行中的所有呼叫或其它资源消耗的知识。

发明内容

本说明书可提供对等网络中的资源分配，其中功能相同的设备组共享资源(带宽、服务器等)。本说明书描述了这样的技术，利用该技术个体资源可在某些环境中共享它们的本地视图以创建网络范围的视图。在某些方面中使用性能管理器便利了该共享。对性能度量和故障信息的共享都访问多个设备，并且对于跨越的单个设备也提供了重新启动。还提供了基于网络的用于性能和故障分析的聚集器，使得可集中提供复杂分析算法，以辅助网络管理。

附图说明

图1示出了用于分布式网络管理的系统的图示。

图2示出了图1系统的扩展版本的图示。

图3示出了图2的设备之一的内部结构的图示。

图4更详细地示出了图3的图示。

具体实施方式

图1提供了系统50的图示。系统50包括例如用于家庭、小企业或企业分公司的小网络52。例如根据Petrie等(“Petrie”)在http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-sipping-config-framework-12的AFramework for Session Initiation Protocol User Agent Profile Delivery的教导，网络52是自配置的。由于网络52的自配置性，具有很少或不具有技术经验的用户U可在网络52上安装设备。

网络52包括组合的防火墙和网络地址转换器(“NAT”)54，但防火墙和NAT 54不一定要被组合。网络52还包括就VoIP协作会话的建立而言功能相同的多个独立设备58-1、58-2、58-3。(为了更清楚，会话指SIP会话等。SIP使端点能够协商它们自己之间的方案(会话)。可在这些会话中协商的参数包括媒体类型和授权的带宽量。这些参数可以并且通常在会话中被协商多次。)设备58-1、58-2、58-3被统称为设备58，并且一般被称为设备58。设备58都经由局域网(“LAN”)60连接到防火墙/NAT 54。

在本实施例中，设备58-1是桌面计算机，而设备58-2是VoIP电话。然而，预期其它类型的设备，包括个人数字助理、娱乐设备、智能手机，无论有线还是无线。

网络52经由共享链路66连接到广域网(“WAN”)62。广域网62可以是(但不一定是)因特网。已知的是，连接到WAN 62的所有设备58经由共享链路66实现这一点。

系统50还包括连接到WAN 62的聚集器70，其将在下面更详细地论述。

如将在下面进一步说明的，系统50还被配置为管理共享资源，以及收集聚集统计、诊断、故障检测和其它数据并且向整个系统50中的更高级实体报告。为了更彻底地示出，图2示出了作为图1中系统50的扩展的系统50a。系统50a包括与系统50相同的许多元件并且由此，除了跟随有后缀“a”之外，系统50a中对应于系统50中元件的元件包括相同的标号。类似系统50，系统50a包括独立的通信设备58。然而此外，系统50a还在网络52a上包括其它设备74a，其可配置为供通信设备58a-1、58a-2、58a-3使用的共享资源。设备58a-1、58a-2、58a-3内的软件或固件(未示出)被配置为知晓可能存在设备74a并且如果它们可用则可被设置为使用它们。

在该实施例中网络52a上的共享设备74a是自动语音识别器(“ASR”)74a-1和会议单元(“Conf Unit”)74a-2。会议单元74a-2还可称为会议服务器。这里也可预见许多其它类型的共享资源，例如媒体服务器、本地PSTN网关、语音邮件服务器等。另外，存在到WAN 62a的共享公用链路66a，通信设备58a对于VoIP呼叫和其它协作应用都将共享该共享公用链路66a。共享链路66a和LAN 60a具有有限容量。由74a-1和74a-2例示的其它共享资源也具有有限容量。因此提供了对这些共享资源的协同仲裁使用。

在共享链路66a上的带宽的情况下，可设想对链路66a上的总可用带宽的估计已在其配置中被提供到每个设备58a。该配置可利用如在Petrie中描述的配置文件。例如可在用户U为服务向服务提供商(未示出)注册期间从其获得该信息。可向用户U询问访问速度的宽泛分类(例如拨号、T1、DSL等)。可从来自用户U的响应获得容量的粗略估计，并且在向用户U(或与用户U和/或网络52a相关的实体)提供新服务时将会将该粗略估计添加到简档信息。如将在下面进一步论述的，还可能通过监视服务质量(“QoS”)度量来动态估计链路66a的带宽容量。还可提供关于其它共享资源(例如74a-1和74a-2)的容量的类似配置。然而，该信息独自可仅表示资源的总容量，并且在某些环境中不足以独自地管理许多设备58a对资源的共享。

性能或带宽估计是VoIP操作的一部分。在接受或创建任何呼叫之前，必须管理要处理来自该设备58a的呼叫的充分剩余带宽。可将类似的类推应用于非常宽范围的共享资源，如在示例性附加共享设备74a中那样。例如在ASR设备74a-1的情况下，其可用作用于其余通信设备58a的交互式语音响应(“IVR”)服务器，然而由于有限容量，在任何给定时间仅允许某个数量的呼叫使用ASR设备74a-1。

图3是涉及管理链路66a上的带宽使用状况(usage)的每个设备58a内的内部结构的表示。

因而，每个设备58a包括性能管理器80a。性能管理器80a将带宽估计作为一个任务来执行。性能管理器80a包含设备58a-1、58a-2和58a-3正使用的带宽量的当前估计，以及它们被允许使用的最大带宽的估计。

设备58a还包含一个或多个编解码器，在图3中表示为编解码器84a-1和84a-2。可动态选择这些编解码器84a，以减少和/或最小化使用的带宽量，同时仍然满足用户要求的语音质量性能需求。

性能管理器80a还可访问来自分组接收器88a的相关数据。对带宽使用状况的错误估计可导致拥塞。拥塞可导致分组丢失或混乱，或导致增大的分组延迟，这将抖动缓冲器92a的级别较低或为空上表现出来。性能管理器80a可选地配置为通过使用缓冲器92a的测量结果来检查其估计的有效性。

在资源过度利用的情况下，通过检测对用于连接的带宽的过度请求或者通过检测拥塞情况，性能管理器可选地在调节其用于新连接的估计算法时，和/或通过重新协商用于当前连接的编解码器84a等采取补救动作。

在一种实现中，网络52a可在每个设备58a本地实现带宽控制的情况下操作。在该实现中，可给予网络52上的每个设备58a设备74a在链路66a上可用的总带宽的估计部分并且每个设备58a设备74a可就该带宽的使用做出其自己的决定。对该带宽的有效使用可由过预订产生，由此将会给予每个设备58a和每个设备74a比链路66a的严格、按比例的份额所允许的更多的带宽，并且将做出乐观设想，即所有设备的总提供负载的统计属性将会造成拥塞，并且因此以可接受的低比例出现性能损害。

在替换实现中，可给予每个设备58a专用的、按比例的份额，然而除了在统计上很罕见的、所有设备58a同时做出呼叫的情况外，这种每设备估计可导致对链路66a的带宽的利用不足。

同样的考虑也同样适用于任何这种共享资源。

在第三实现中，如果利用关于所有使用链路66a的设备58a而不是仅仅一个提供的负载的知识做出关于连接许可的决定，则可改进性能。在逐个呼叫基础上，用特定的而不仅仅是概率性的知识，链路66a上的当前可用带宽可被分配到设备58a。

图2和4中示出了第三实现。图2表示在网络52a中选择设备58a-3作为代表所有设备58a的操作性能管理器80a。可通过任何期望方式实现该选择过程。例如，每个设备58a可广播或多播表示其执行任务的容量的度量。具有最高度量的设备58a将检测到它是最适合的并且广播表示它担任角色的信息。

在操作中，所选择设备58a-3的性能管理器80a创建用于网络52a上VoIP的总带宽估计以及关于网络52a是否拥塞的指示。为了实现这一点，性能管理器80a从所有设备52a和74a收集信息。例如，使用会话启动协议(“SIP”)公布方法或等同物，所有设备52a和74a将注册它们正使用的带宽量，在网络上经由什么路径(本地LAN还是跨越链路66a)。类似地，所有的设备52a和74a可提供来自它们的抖动缓冲器92a的关于它们在网络52a上正看到的拥塞的指示，所述指示例如是通过分组丢失、延迟或其它度量所测量的。每个设备52a和74a还将请求在整个网络中通知这些值，例如使用SIP预订方法或类似方法。可能使用链路66a的所有设备52a将向所选择的性能管理器80a预订以接收链路66a的状态的一个或多个通知消息(例如链路66a是满的)，并且都将使用SIP公布以向所选择性能管理器80a发送它们对链路66a的使用状况。或者，可在两个方向上使用预订/通知关系，或者可在该交互中使用非基于SIP的请求响应方法。

这里应当澄清，这里是联系对链路66a形式的共享资源的管理来论述示例实施例的。然而，可修改实施例以管理不同于链路66a或除了链路66a之外的其它类型的共享资源，例如设备74a。LAN 60上的带宽也可以该方式估计。

因为每个设备58a将从当前选择的性能管理器80a接收拥塞测量结果和带宽使用状况的全局估计，那么能够作为性能管理器操作的每个设备58a将包含作为所选择性能管理器80a工作所需的所有知识。每个这种设备58a因此在需要新的性能管理器80a的情况下，例如如果当前的出现故障或断开了连接或由于某种原因而过载时，可担任该角色。然而，要注意，不是网络52a中的所有设备58a都需要能够作为性能管理器80a操作。在本地网络中，至少存在一个能够作为所选择性能管理器80a操作的这种设备58a，然而出于弹性的原因，超过一个这种设备58a可用是重要的。

图4示出了图3中包括的每个设备58a的内部结构。然而，在图4中，存在与总体空闲资源估计100a本身相关联的本地空闲资源估计96a和全局资源估计98a。每个设备58a将利用全局资源估计98a信息作为其到网络52a的连接许可过程的一部分。图4表示每个设备58a在本地空闲资源估计96a中维护其自己的使用状况，并且经由向性能管理器80a的预订来获得全局资源估计98a中的全局使用状况。在每次呼叫许可或终止之后，每个设备58a将在性能管理器80a处更新(公布)其带宽使用状况。每个设备58a可选地还以适当的时间间隔、在呼叫结束时，或在发生重要事件时(抖动缓冲器空等)，向当前性能管理器80a更新来自其抖动缓冲器92a的其性能度量(分组错误、丢失和混乱，抖动缓冲器低于临界值等)。

如果拥塞情况出现，每个设备58a可重新协商连接，以使用具有更低带宽需求的编解码器，减少所允许的同时连接的数量等。这可通过使用来自所有设备58a的知识实现。所以仅仅新尝试做出连接的设备58a可基于关于拥塞情况的更可靠知识来做出其决定。

上面方法的替换方案是由所选择的性能管理器80a做出所有连接决定。每个设备58a将为其发出的每次呼叫而请求连接许可，并且当呼叫结束时也通知所选择的性能管理器80a。所选择的性能管理器80a将就是否接受任何和所有呼叫做出决定。它将会维护与以前同样的全局估计并且在其决定中使用它们。所选择性能管理器80a接收对于许可的所有请求并且接受或拒绝它们中的每个。所选择的性能管理器80a还维护所有呼叫的状态。网络52a上每个具有其自己的性能管理器80a的设备58a将从所选择的性能管理器80a预订该全局信息。因为每个设备58a与所选择的性能管理器80a具有同样的关于情况的知识，每个设备将能够担任所选择的性能管理器80a的角色，而不会损失服务。

第四实现是对于网络52a上的所有设备58a周期性地广播或多播它们的带宽使用状况和其它性能信息。网络52a上装备有性能管理器的所有设备58a-2和58-3将接收该信息。它们单独地创建对使用的总带宽的估计，并且可在做出关于对共享资源(例如链路66)的使用的决定时使用该估计。在该情况下，每个设备58a-2和58-3确定并且维护在网络52a上操作的设备58a的个体列表。这将包括维护每个设备58a的当前带宽和性能使用状况的估计。对于已从其接收了性能消息的每个设备58a，维护具有个体条目的列表。该列表将用作为全局估计的基础，因为可合计或以另外的方式处理所使用的带宽以创建全局估计。如果从先前没有观察到的设备58a接收了消息，将为其创建列表中的新条目。可选地在每个条目上维护计时器。如果在超时周期内没有从设备58a接收消息，设备将被从列表移除。在从设备接收了新消息时，该消息中的估计将代替列表中的先前估计。

本地网络性能数据的聚集

图2中示出了基于网络的聚集器70a。可通过例如以在申请人的下述共同未决的申请中描述的方式，由设备制造商或服务提供商提供聚集器70a的地址：具有申请人加拿大代理人案卷号P1960US00、标题为“CONFIGURATION OF IP TELEPHONY AND OTHER SYSTEMS”的美国专利申请(未知)，其内容通过引用被并入在此(“P1660US00”)。如为P1960US00中的所选择配置管理器所描述的，所选择的性能管理器80a可以不时地在聚集器70a处注册重要信息。聚集器70a的地点可以与P1960US00中论述的配置聚集器相同或不同，它们是逻辑上分离的。在整个系统中也可存在多个聚集器70a，每个负责聚集所收集数据的不同方面(例如QoS状态、故障检测)。可通过聚集器70a处的软件分析该信息，以对于网络52a及其元件的性能做出建议。例如，聚集器70a处的该软件可分析拥塞出现的频率，并且如果链路66a上的拥塞频繁出现，则建议用更高带宽的链路代替链路66a，或者如果没有观察到链路66a上的拥塞，则为了经济实惠建议用更低带宽的链路代替链路66a。

其它功能的扩展

图2还表示了网络52a上的其它设备74a，例如会议电路设备74a-1和自动语音识别器74a-2。网络上的设备58a可被编程为查找设备74a的存在并且当它们存在时使用它们的能力。可通过类似于用于管理链路66a上的外部带宽的方式而公平地共享这些设备74a。因此，性能管理器80a可包含类似结构，从而也便利对这些设备74a的共享。该共享还可包括管理网络60a上存在的更大LAN带宽。

每个设备58a还可包括自诊断例程。这些诊断的结果还可注册到所选择的性能管理器80a并且也注册到聚集器70a。网络52a上注册的设备58a可接收其过去的自诊断历史。该设备58a然后可以基于对其维护状态的更好了解来调节其行为。例如，不断重置的设备58a可知道该事实并且进入防止或减少这种重置的复发的可能性的状态。所选择的性能管理器80a还可意识到所有设备的自诊断状态，并且可使用此来检测网络范围的原因。例如，在LAN 69a上传送的波动或嘈杂电力供应可使得许多设备58a立刻重置。所选择的性能管理器80a可装备有专家系统或类似技术，以做出这些类型的诊断。类似地，这种专家系统可驻留在聚集器70a中，如前所述故障或其它自诊断数据被递送到聚集器70a，并且诊断在聚集器70a处被执行。

跨WAN或路由器网络的共享

上述实施例集中于由位于LAN 60a等(例如虚拟LAN)上的一组设备58a共享公用资源。这种布置可允许设备58a通过使用广播消息找到彼此。然而存在要求共享公用资源的情况，其中设备58a位于跨越例如企业WAN的路由网络的位置。该共享的一个例子可以是企业网络中的一组IPPBX。若干个PBX集中在本地区域中是常见的。通常在该区域中有充足的带宽以用于要建立的媒体路径，而拥塞的机率不大。然而，这些设备可能在共享着将它们连接到外部网络(PSTN、因特网、企业网络上其它位置)的一个或多个公用外部物理链路。申请人的共同未决的申请、具有申请人加拿大代理人案卷号P1955US00、标题为“NETWORK TRAFFICMANAGEMENT”的美国专利申请(未知)描述了这种网络，该申请的内容通过引用被并入在此(“P1955US00”)。然而，P1955US00专注于什么可称为组合管理，其中存在一组管理器，每个管理器管理一个资源。这些管理器协作以将这些资源组合为更大的整体(在该情况下是路由的网络)。在区域包含多个都需要共享公用外部带宽的PBX的情况下，该共享需要通过所描述的共享来补充。

本说明书中描述的技术可用于实现位于跨越路由网络(例如企业WAN)的位置处的设备58a的管理。代替广播消息，可使用多播消息。为此目的，本地区域中的路由器可被编程为提供跨越路由网络的多播路由。每个设备58a将配备有多播路由地址作为其配置过程的一部分。这例如可通过使用动态主机配置协议(“DHCP”)或域名服务(“DNS”)来实现。用多播路由上发送的消息代替广播消息，本说明书中描述的技术可用于在它们之间建立共享服务。

这里的教导可结合P1960US00和/或P1955US00使用。

这里标识的所有文献通过引用被并入在此。

Claims (20)

1.一种用于连接到网络的设备，包括：

用于连接到具有共享资源的所述网络的接口；

连接到所述接口的存储器和处理单元；所述存储器和处理单元被配置为执行利用所述共享资源的用户应用；

除了所述用户应用，所述存储器和处理单元还被配置为执行性能管理器，用于管理所述设备和也连接到所述网络也利用所述共享资源的至少一个其它设备之间对所述共享资源的分配；所述设备和所述至少一个其它设备被配置为相互共享关于对所述共享资源的使用的信息。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备和至少一个其它设备各自被配置为维护所述性能管理器的相应实例。

3.根据权利要求2所述的设备，其中每个所述设备还被配置为选择哪个所述性能管理器将管理对所述共享资源的分配。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述性能管理器被配置为相互递送对在每个所述设备中可用的资源级别的通告。

5.根据权利要求3所述的设备，其中具有更大的所述级别的所述设备之一被自动选择为将为所有所述设备管理对所述共享资源的分配的所述资源管理器。

6.根据权利要求3所述的设备，其中所述设备经由局域网互连并且所述通告经由广播递送。

7.根据权利要求3所述的设备，其中所述设备跨越广域网互连并且所述通告经由多播递送。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个其它设备不维护所述性能管理器的实例。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备和所述至少一个其它设备中的每个都被配置为维护所述设备和所述至少一个其它设备中的每个对所述共享资源的使用状况的估计；所述设备还被配置为向所述设备中的其他每一个提供所述估计的通告。

10.根据权利要求9所述的设备，其中由所述设备或所述至少一个其它设备为访问所述共享资源进行的重新协商基于所述估计。

11.根据权利要求9所述的设备，其中所述估计被用于对所述共享资源的分配。

12.根据权利要求9所述的设备，其中所述估计被用于确定是否允许所述至少一个其它设备访问所述共享资源。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备和所述至少一个其它设备中的每个都被配置为维护所述设备和所述至少一个其它设备的每个经历的所述共享资源的拥塞的估计。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述性能管理器被配置为维护对所述共享资源的全局使用状况的估计。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述性能管理器被配置为基于所述全局使用状况的估计来确定是否允许所述至少一个其它设备访问所述共享资源。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个其它设备被配置为基于所述全局使用状况的估计来确定是否存在足够的共享资源以访问所述共享资源。

17.根据权利要求1所述的设备，其中所述性能管理器被配置为聚集所述共享资源的性能统计。

18.根据权利要求1所述的设备，其中所述性能管理器被配置为聚集与对所述共享资源的利用相关联的故障信息。

19.根据权利要求1所述的设备，还被配置为连接到聚集器；所述聚集器被配置为合并对所述共享资源的利用的性能统计；所述性能管理器被配置为与所述聚集器通信以将所述性能统计递送到所述聚集器。

20.根据权利要求19所述的设备，还被配置为连接到所述聚集器；所述聚集器被配置为执行对所述性能统计的分析并且将所述分析的结果提供到所述性能管理器。

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