CN1666461A - 网络单元的自适应控制 - Google Patents

Abstract

本发明说明在面向分组和无连接的通信网络中网络单元的自主的、自适应控制。此外多个网络单元的耦合被寻址。

Description

网络单元的自适应控制

本申请主题涉及一种用于自适应控制通信网络中的网络单元的方法和一种用于耦合多个网络单元的方法。

存在利用由管理员预先设定的并存放于数据库中的规则来配置网络节点的概念。这种IETF(因特网工程任务组)的‘策略性基础网络管理(policy based networking)’一方面用于将准静态配置信息装载到网络节点中。因此另一方面也可在要求时刻将配置提供给节点，该配置必须依赖于具体的连接期望来调节。为此，置于网络上的部件、‘策略决定点(Policy Decision Point)’PDP被引入，该策略决定点可以从数据库中读出预先给定的规则并找出适于给定情形的规则。随后该策略决定点将相应的配置信息装载到网络单元PEP(策略执行点(Policy Enforcement Point))中。

如果PDP仅仅为了静态配置被采用，则PDP在网络正常运行时不再被包括。节点从独立于网络控制的时刻开始工作，然而不能自主地起反应。如果反之到达的连接期望应被处理(例如RSVP资源预留协议(Resource Reservation Protocol))，则PDP是该网络运行的中心部件。PDP的数据库中的规则由管理者产生，必要时自动检查坚度(Konsistenz)和由PDP在冲突时根据预先设定的方案给予优先级。

本发明的问题在于，给出一种用于控制通信网络的网络单元的方法，该方法在工作条件发生变化时、譬如负载变化、线路中断、节点故障时，利用快速自主转交数据包来起反应。

该问题通过具有权利要求1的特征的主题得以解决。

根据本发明在自主的通信网络中的网络单元通过性能规则被控制。为此控制实体(Instanz)“网络控制服务器(Network ControlServer，NCS)”属于网络单元，该控制实体产生规则并利用这些规则配置该网络单元。通过这种方法网络在不用NCS持续介入的情况下工作。只有当由于网络情形的持久的和长期的变化必需新的、匹配的规则时，NCS才相应地供应新规则给网络单元。

由以下认知出发，即网络运行引起越高的成本，则应承受越多的管理花费，根据本发明的前述的网络单元的自主工作的方法是有优点的。此处描述的(自动生成规则的)方法在同时提高可支配性时最小化运营商成本。通过耦合多个网络单元的NCS也可决定性地驱动(子)网，并端对端地利用最少的管理花费描述由用户要求的质量特性。

本发明具有下述特性：

-该网络面向分组地和无连接地工作。

-该网络具有应用规则自主工作的网络单元

-在这些规则的帮助下这些网络单元能够根据预先设定的准则(譬如，业务质量)尤其是还通过多条合理的可能的路径(譬如为了相同的负载分布)在正常工作时自主执行数据包的转交。此外，该网络单元非常快速地自主地对网络中的故障(譬如线路中断、节点故障)作出反应。

在本发明的特别的安排中，性能规则在各个属于网络单元的控制实体(NCS)中被构成和维持。在此，在包含多个网络单元的通信网络中一个、多个或全部网络单元分别自身产生性能规则，网络单元从该性能规则中按照工作条件自主/自动选择。

其中网络单元具有各个所属的控制实体(NCS)的安排适应非等级网络结构的概念，在这个非等级的网络结构中各自的网络单元支配全部功能。在此即一个网络单元具有控制实体(NCS)的功能，可比较地在网络单元中维持链接状态的信息涉及接通的连接导线的可支配性。

本申请主题的有利的扩展方案在从属权利要求中给出。

下面根据附图作为为了理解必要的范围内的实施例进一步解释本发明。在此示出：

图1在通信网络中根据本发明的网络单元的示意图，

图2网络等级和控制等级的示意图，以及

图3自适应网络控制的输入和输出量。

在附图中相同的符号表示相同的单元。

这里描述的发明说明了自适应控制。此外多个网络的耦合被寻址。

网络(以下称为自主网络)中的根据本发明自主起反应的网络单元工作在自适应控制的引导下但不用其持续介入。

自主网络的单元(参见图1)是：

-一方面是自主交换/转交通信业务的网络节点(Router)，这些节点区分为边缘节点(Edge Router)和核心节点(Core Router)，

-另一方面是资源控制实体(RCA)，其被布置在网络边缘。

RCA被分配给边缘节点。该RCA的任务在于：(譬如，由一个独立的、此处没有进一步说明的业务控制(参见图1的5))接受对所属的输入-或输出边缘节点的资源要求(譬如连接建立/连接拆除)；并检验该边缘节点的可靠性和可满足性，以接受或拒绝该边缘节点。随后RCA为相应的边缘节点配备参数(参加图1的4)，这些参数使边缘节点调节资源的利用和利用监控以及配置针对处理属于相应的通信业务流的数据包的规则(譬如标记、策略、调度)成为可能。

RCA如路由器一样根据性能规则自主工作。这种性能规则说明其控制任务并显式或隐式地(譬如作为计算规定)包含在运行时需转交给边缘路由器的参数

对于RCA的实现存在多种选项：

●作为单独的服务器

●集成在边缘路由器中

在此RCA可负责：

●每个边缘路由器

●多个边缘路由器

自主网络的单元(路由器、RCA)根据性能规则工作。该性能规则可由NCS提供给网络单元或者还可以以其他的方式、譬如通过网络管理来配置。因此NCS可负责：

●核心路由器(参见图1的3)

●边缘路由器(参见图1的2)

●RCA(参见图1的1)

●每个组合

网络等级和控制等级

对于网络-和控制等级存在四层，该四层分别具有在控制时不同的重点/目标和不同的时间特性。这四层从下到上是(参见图2)：

●传输基础设施/传输(Transmission)

●自主的IP网络

●网络单元的自适应控制

●网络管理

首先传输基础设施负责数据的传输和譬如在SDH或者光网络领域中类似方法中可以包含用于在故障情况(譬如线路中断等)下非常快速地替换电路的机制。这是控制任务，通过传输基础设施在毫秒的范围内独立地完成该任务。

以上描述的自主IP网络处理自主的资源请求、与业务控制协调的控制任务，分配网络中的通信业务和快速独立地对故障情况作出反应。在此仅仅处理在传输层中已经不能被排除的故障。

根据本发明的自适应的网络控制(调节)相对下面两层没有实时要求。该网络控制观察网络并在明显偏离理想运行时产生新的规则。时间范围为小时或者更高。

网络管理在网络方向上用于调节基本配置。因此在所有规则中只以非常大的时间间隔来控制，譬如在网络扩建时。

对于NCS的实现存在多种选项：

●作为单独的服务器

●属于各自的网络单元，譬如集成的

在此NCS可负责：

●每个网络单元

●多个网络单元

规则和规则产生

A.准静态规则：

在最简单的情况下该规则是准静态的，因此只依赖于网络拓扑和网络静态的特性。

区别于“策略性基础网络管理”可是该规则不是由管理员固定地预先设定的而是由NCS自动产生的。

NCS可譬如由网络管理和/或一个/多个网络单元本身获得对此的基本信息。网络拓扑、线路带宽、一个/多个网络单元的特点、(优选的)路由、通信业务矩阵、通信业务等级等等可属于该基本信息。

在基本信息变化时、譬如网络拓扑变化时规则相应地被重新计算并装载到各自的网络单元中。

规则被这样确定，使得在自主运行时网络可以确保上述特性。NCS基本上不是规则运行的部分。

B.动态规则：

在较复杂的情况下，规则另外依赖于网络状态自适应地变化或匹配或产生。在此应保持，在较大的时间标度上规则被匹配(譬如15分钟或两天)并且网络如上所述对于动态变化(也是故障)快速自主地作出反应。

对于通过NCS的规则产生可考虑两种变型方案：

●NCS根据网络状况从预先确定的规则组中选择规则。

●NCS另外根据网络状况与预先确定的规则匹配。

●NCS根据网络状况产生的规则。

来自网络的信息譬如是关于通信业务和等待队列的统计、来自网络的故障消息、当前路由引导等等。这样譬如危险的持久的不良负载(譬如由于扩大的故障或用户特性的保持的变化以及通信业务矩阵)可以被纠正。

‘NCS’的信息度和智能：

对于NCS，分级的实施方案是可能的，该实施方案在维数上区分信息度和智能。越多的信息(信息源)供NCS支配，NCS就可以生成更加优化的规则。因此NCS的必要的和可能的智能紧密地吻合，NCS可以由简单的逻辑通过优化方法和确定尺寸方法直至专家系统或者神经网络来实施。NCS的智能的需要随着信息的增加而提高。

可能的信息源(也可以不同的组合)其中有网络单元自身(譬如统计信息、网络负载、路由)、网络管理(譬如拓扑、错误结果)、管理员输入、静态和动态的基本数据(譬如通信业务矩阵)。

自适应网络控制的信息流/用于自适应网络控制的信息流(NCS)：

NCS针对他的任务从多个源获得信息并也将数据提供给不同的用户(参见图3)。

输入：

●网络管理/运营商(等)：

●网络运行策略

●网络配置

●附加的配置数据(譬如专用于保护的网络段等)

●自主网络(等)：

●统计

●运行状态

●路由

●服务提供商(等)：

●关于业务和应用及其特性和要求的信息

输出：

●网络管理/运营商(等)：

●针对运营商的信息，譬如网络扩建的必要性等

●统计

●事件

●自主网络(等)

●性能规则

●参数

(子)网络的耦合

如果多个网络应紧密耦合以致该多个网络可决定性地描述自主网络的特性、如负载的分布、错误反应和业务品质，该多个网络根据所说明的自主原则工作，则子网络的规则必须相互协调。

为此分别负责(子)网络的NCS通过合适的协议彼此耦合，并交换用于平衡规则的信息。紧接着他产生如上所述的相匹配的规则并将该规则提供给其(子)网络的网络单元。

选项和扩展

●每个网络节点得到各个参数组/所有的网络节点得到同样的参数。

●当用于处理任务的多种算法可行时，该参数也包含算法的选择。

●NCS可以布置在网络的中心/存在一个或多个备用设备/存在多个同样权利的协调设备，该协调设备借助特定的协调协议平衡其规则给定/网络的不同区域的各个网络单元由不同的NCS本地控制，NCS通过特定的通信协议通信。

●规则的变化依赖于一个或多个链接的满载来完成。

●规则的变化依赖于所观察的业务品质来完成。

●规则的变化依赖于在网络节点中观察的等待队列长度来完成。

●NCS被采用，以附加地预先给定在网络边缘的用于连接接受控制的设备中的设置参数。

●NCS与在其他网络运营商的网络中的其他的网络控制服务器通信。

●NCS从在其中存在的状态信息(和可能其他由网络管理提供的参数)中生成当前的费用信息，NCS将该费用信息转交给传输控制(RCA)。

●网络单元和NCS之间的通信可以由NCS或由网络单元发出。在第一种情况下，NCS主动提供给网络单元新的规则和/或参数，只要这些参数和规则存在。在第二种情况下，网络单元可在需要时调用当前的规则/参数。两种通信形式可以在一个网络中应用，其中第二种特别在新的网络单元自动配置的范围中(譬如在开动或重新启动时)和/或为了配置第一通信形式的通信参数来提供。

●NCS在制定规则/参数时考虑新的规则/参数到网络单元中的反馈顺序。由于不是所有的网络单元可绝对同时地获得新的规则/参数，所以这种智能耦合可帮助指定和分布规则/参数，以避免过载或者不稳定的短暂状态。

Claims (9)

1.用于控制通信网络中的一个网络单元的方法，按照该方法

-一个网络单元遵循多种性能规则，以及

-该网络单元按照工作条件自主/独立地选择性能规则和根据该性能规则转发数据包。

2.如权利要求1所述的方法

其特征在于，

所述工作条件通过线路中断、节点故障、网络满载、连接建立、网络改变配置的任意组合来给出。

3.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

性能规则包含多种路径中的一种的选择。

4.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述性能规则在控制实体(NCS)中被构成。

5.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述性能规则在各个属于网络单元的控制实体(NCS)中被构成。

6.如权利要求1至4之一所述的方法，

其特征在于，

所述性能规则可通过置于多个网络单元之上的控制实体(NCS)的网络管理提供给网络单元。

7.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述性能规则自动被产生。

8.用于耦合多个网络单元、尤其是如前述权利要求之一所述的方法，按照该方法

两个控制实体(NCS)通过协议彼此耦合，通过该协议该控制实体交换用于平衡性能规则的信息。

9.如前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

在面向分组的和无连接的通信网络中可以应用该方法。

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