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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Netzelementen eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, mit einer Vielzahl von Netzelementen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Netzelement eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, sowie ein Kommunikationssystem, insbesondere ein Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz.
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In einem verteilten Rechnersystem, beispielsweise zur Steuerung einer komplexen technischen Anlage, ist eine Überwachung der einzelnen Netzelemente notwendig. Die Überwachung erfolgt unter Verwendung sog. Software-Agenten, welche auf den zu überwachenden Netzelementen installiert sind. Die Software-Agenten umfassen eine Vielzahl von Regeln, welche bestimmte Zustände des Netzelementes überwachen und damit Fehlerfälle erkennen können. Die Netzelemente sind mit einem ausgewählten Netzelement des Kommunikationsnetzes verbunden, an welches die überwachten Netzelemente Fehlermeldungen übertragen können.
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In der Praxis hat es sich als schwierig erwiesen, geeignete Regeln zur Beschreibung von Fehlerfällen festzulegen. Insbesondere ist es notwendig, dass die in einem jeweiligen Software-Agenten enthaltenen Regelsätze in schwieriger Handarbeit durch Softwareexperten erstellt werden. Problematisch ist dabei die Anzahl der in einem Software-Agent enthaltenen Regeln. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Überwachung von Netzelementen mittels Software-Agenten meist das Vorhandensein eines ausgewählten Netzelements erfordert, welches eine jeweilige Kommunikationsverbindung zu den zu überwachenden Netzelementen aufweisen muss. Damit können die bekannten Überwachungsmechanismen nicht ohne Weiteres auf Peer-to-Peer-Kommunikationsnetze übertragen werden.
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Aus der
US 2007/0143405 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen von Netzelementen eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Netzelement des Kommunikationsnetzes dazu benutzt, Informationen über Systemparameter und auch Benutzerverhalten anderer Netzteilnehmer zu ermitteln. Das Netzelement überträgt die ermittelten Parameter an ein benachbartes Netzelement. Anschließend verarbeitet das Netzelement den empfangenen Parametersatz gemäß einem vorgegebenen Kriterium zu einem Ergebnisparametersatz, wie z. B. die Größe eines Peer-to-Peer-Netzwerks oder deren Anzahl von Breitband-Zugängen. Das Netzelement erzeugt einen Alarm, wenn der Ergebnisparametersatz einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Aus der
DE 10 2006 050 276 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung von Leuchtkörpern bekannt, bei dem ein Referenzwert aus ausgelesenen Parametern benachbarter Leuchtkörper gebildet wird, wobei der Referenzwert mit dem Parameter eines Leuchtkörpers verglichen wird. Bei einer Abweichung, die eine vorgegebene Schranke überschreitet, erfolgt eine Signalisierung.
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Aus der
DE 10 2006 044 859 A1 ist der Betrieb eines dezentralen Datennetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Netzes bekannt, wobei Dateien anderer Netzwerkknoten durch Verwendung von Hash-Tabellen auffindbar sind, ohne das Netz mit starkem Verkehrsaufkommen zu belasten.
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Aus der
WO 2004/017172 A2 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Lastverteilung in einem Netzwerk bekannt, wobei eine CPU-Last oder ein Speicherverbrauch als Systemparameter herangezogen werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zum Überwachen von Netzelementen eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, mit einer Vielzahl von Netzelementen anzugeben. Darüber hinaus sollen ein Netzelement für ein Kommunikationsnetz sowie ein Kommunikationsnetz bereitgestellt werden.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder durch ein Netzelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14 oder durch ein Kommunikationsnetz mit den Merkmalen des Patentanspruches 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Überwachen von Netzelementen eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, mit einer Vielzahl von Netzelementen. In dem Verfahren ermitteln mehrere Netzelemente des Kommunikationsnetzes einen Systemparametersatz, der zumindest einen ihn betreffenden Systemparameter umfasst. Systemparameter können beispielsweise eine CPU-Last, ein Festplattenfüllstand, ein Speicherverbrauch und dergleichen sein. Die Netzelemente übertragen den Systemparametersatz an die mit ihnen kommunikativ verbundene benachbarte Netzelemente. Die Netzelemente verarbeiten die von ihren benachbarten Netzelementen empfangenen Systemparametersätze gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium zu einem Ergebnisparametersatz mit jeweiligen Ergebnisparametern. Die Netzelemente vergleichen die jeweiligen Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes mit dem zumindest einen ihn betreffenden Parameter, wobei im Falle einer Abweichung, insbesondere des Überschreitens oder Unterschreitens einer jeweiligen vorgegebenen Schranke, eine Signalisierung erfolgt.
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Die Erfindung beruht damit auf der Idee, in einem Rechnerverbund die Netzelemente ihren momentanen Zustand, beispielsweise Systemauslastungsdaten oder Konfigurationsdaten, Systemparameter o. ä. untereinander austauschen zu lassen. Aufgrund dieser ausgetauschten Informationen kann ein einzelnes Netzelement in der Gruppe nun ein Normalprofil erstellen, mit dem das Element sich und seine Systemparameter, insbesondere Systemauslastungsdaten, vergleichen kann. Kommt es zu signifikanten Abweichungen seiner Systemparameter mit den zu einem Ergebnisparameter verarbeiteten Systemparametern anderer Netzelemente, so kann diese Abweichung signalisiert werden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass das im Stand der Technik zwingend notwendig ausgewählte Netzelement entfallen kann. Hierdurch kann die Überwachung von Netzelementen auf einfache Weise in einem Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz erfolgen.
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Das Verfahren kann auch dahingehend abgewandelt sein, dass lediglich ein einziges Netzelement des Kommunikationsnetzes die oben beschriebene Überwachung durchführt. In diesem Fall ist die Übertragung des Systemparametersatzes des zu überwachenden Netzelementes an die mit ihm kommunikativ verbundenen benachbarten Netzelemente nicht zwingend notwendig.
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Die erfindungsgemäße Überwachung von Netzelementen eines Kommunikationsnetzes lässt sich umso genauer realisieren, je mehr Netzelemente die oben beschriebenen Schritte durchführen. Es ist deshalb zweckmäßig, wenn jedes der Netzelemente des Kommunikationsnetzes einen ihn betreffenden Systemparametersatz ermittelt und entsprechend der oben beschriebenen Weise an mit ihm kommunikativ verbundene benachbarte Netzelemente überträgt. In diesem Fall kann jedes Netzelement des Kommunikationsnetzes auf die beschriebene Weise überwacht werden.
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Zweckmäßigerweise wird das Verfahren durch Netzelemente durchgeführt, welche ähnliche Eigenschaften im Hinblick auf eingesetzte Hardware- und Software-Komponenten aufweisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine einfache und genaue Verarbeitung der von den benachbarten Netzelementen empfangenen Systemparametersätze gemäß dem zumindest einen vorgegebenen Kriterium zu einem Ergebnisparametersatz erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung wird ein Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes aus einem Vergleich der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern der Vielzahl an Netzelementen ermittelt. Als Ergebnisparameter kann z. B. ein Abstandsoperator oder eine Vergleichsgrenze ermittelt oder während des Betriebs des Kommunikationsnetzes durch die jeweiligen Netzelemente erlernt werden.
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Alternativ oder zusätzlich wird ein Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes aus einer Klassifikation der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern der Vielzahl an Netzelementen ermittelt.
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Weiter alternativ oder zusätzlich wird ein Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes durch eine statistische Operation, insbesondere eine Mittelwertbildung, der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern der Vielzahl an Netzelementen ermittelt.
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Es versteht sich, dass jeweils nur einander entsprechende Systemparameter der Vielzahl an Netzelementen zu einem jeweiligen Ergebnisparameter verarbeitet werden. Beispielsweise wird der Mittelwert der CPU-Last der Vielzahl an Netzelementen ermittelt und mit der CPU-Last des den Ergebnisparameter ermittelnden Netzelementes verglichen.
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Die im Falle einer signifikanten Abweichung erfolgende Signalisierung erfasst als Information zumindest den zumindest einen Systemparameter (alternativ den Systemparametersatz), den dem zumindest einen Systemparameter zugeordneten Ergebnisparameter und optional das Maß der Abweichung des zumindest einen Systemparameters von dem Ergebnisparameter. Darüber hinaus können in der Signalisierung weitere Informationen enthalten sein, welche das Fehlerereignis weiter oder besser charakterisieren.
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Die Signalisierung kann gemäß einer Ausgestaltung eine Benachrichtigung eines ausgewählten Netzelements des Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes umfassen. In dem ausgewählten Netzelement kann beispielsweise eine Aggregation der in der oder den Signalisierungen enthaltenen Informationen erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch das ausgewählte Netzelement eine Verarbeitung und/oder Behandlung eines auftretenden (Fehler-)Ereignisses erfolgt.
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Alternativ umfasst die Signalisierung die Übertragung einer Nachricht, insbesondere einer SMS (Short Message Service) oder einer E-Mail, an einen Administrator des Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes. In diesem Fall kann das ausgewählte Netzelement weiterhin entfallen, wobei dennoch die Überwachungsfunktion der Netzelemente des Kommunikationsnetzes sichergestellt ist.
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Als Systemparameter werden einer oder mehrere der folgenden Daten ermittelt: CPU-Last; Festplattenzustand; Speicherverbrauch. Darüber hinaus können weitere nicht genannte Systemparameter der Netzelemente ermittelt werden. Prinzipiell können als Systemparameter all diejenigen Daten ermittelt werden, welche bezüglich eines Fehlers des Netzelements relevant sind.
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Ein erfindungsgemäßes Netzelement eines Kommunikationsnetzes, insbesondere eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, umfasst: ein erstes Mittel zur Ermittlung eines Systemparametersatzes mit zumindest einen ihn betreffenden Systemparameter; ein optionales zweites Mittel zur Übertragung des Systemparametersatzes an mit ihm kommunikativ verbundene benachbarte Netzelemente; ein drittes Mittel zur Verarbeitung der von seinen benachbarten Netzelementen empfangenen Systemparametersätze gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium zu einem Ergebnisparametersatz mit jeweiligen Ergebnisparametern; ein viertes Mittel zum Vergleichen der jeweiligen Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes mit dem zumindest einen Systemparameter; und ein fünftes Mittel zur Signalisierung einer Abweichung, insbesondere im Falle des Überschreitens oder Unterschreitens einer jeweiligen vorgegebenen Schranke.
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In einem Kommunikationsnetz, insbesondere einem Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz, in dem sämtliche Netzelemente des Kommunikationsnetzes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überwacht werden sollen, ist das zweite Mittel zur Übertragung des Systemparametersatzes an mit ihm kommunikativ verbundene benachbarte Netzelemente obligatorisch. Das zweite Mittel kann jedoch bei einem solchen Netzelement eines Kommunikationsnetzes entfallen, wenn insbesondere dieses Netzelement hinsichtlich Fehler überwacht werden soll. Dies schließt natürlich nicht aus, dass das Kommunikationsnetz weitere Netzelemente mit oder ohne das zweite Mittel umfasst.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Kommunikationsnetz, insbesondere ein Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz, mit zumindest einem Netzelement, das gemäß der oben beschriebenen Art ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines schematisch dargestellten Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, und
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2 eine andere Darstellung des in 1 gezeigten Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes, anhand dessen die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht wird.
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1 zeigt ein beispielhaftes Peer-to-Peer-Kommunikationssystem mit vier Netzelementen P1, P2, P3 und P4. Zwischen jeweils zwei Netzelementen besteht eine Kommunikationsverbindung (drahtlos oder drahtgebunden), über die die benachbarten Netzelemente Daten miteinander austauschen können. Neben den Netzelementen P1, P2, P3 und P4 ist weiterhin ein ausgewähltes Netzelement ES dargestellt, welches optional benötigt wird. Das ausgewählte Netzelement ES verfügt über eine Kommunikationsverbindung zu jedem der Netzelemente P1, P2, P3 und P4. Das ausgewählte Netzelement stellt damit eine „zentrale Instanz” des Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes dar. Die Netzelemente P1, P2, P3 und P4 weisen zweckmäßigerweise ähnliche Eigenschaften im Hinblick auf eingesetzte Hardware- und Software-Komponenten auf, wodurch sich das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren besonders effizient durchführen lässt.
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In einer von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichenden Variante könnten die Netzelemente des Kommunikationsnetzes auch über eine Busverbindung kommunikativ miteinander in Verbindung stehen. Die Kommunikation der Netzelemente untereinander erfolgt dann zweckmäßigerweise gleichberechtigt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ermitteln zumindest einige, bevorzugt alle, der Netzelemente P1, P2, P3 und P4 einen jeweiligen Systemparametersatz, der zumindest einen ihn betreffenden Systemparameter, wie z. B. die CPU-Last, einen Festplattenfüllstand, einen Speicherverbrauch usw., umfasst. Die durch die Netzelemente ermittelten Systemparameter werden in einem Systemparametersatz SP zusammengefasst und an jeweils mit ihnen kommunikativ benachbarte Netzelemente übertragen. Die Übertragung der Systemparametersätze SP zwischen zwei kommunikativ miteinander verbundenen Netzelementen erfolgt dabei, wie dies in 1 durch die Darstellung der Pfeile angedeutet ist, in bidirektionaler Richtung. Zweckmäßigerweise werden die jeweiligen Systemparametersätze SP zwischen sämtlichen kommunikativ miteinander verbundenen Netzelementen P1, P2, P3 und P4 ausgetauscht. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Austausch somit zwischen sämtlichen Netzelementen P1, P2, P3, P4.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung verarbeitet jedes der Netzelemente P1, P2, P3, P4 die von ihren benachbarten Netzelementen empfangenen Systemparametersätze SP gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium zu einem Ergebnisparametersatz, welcher jeweilige Ergebnisparameter umfasst. In einem Ergebnisparameter sind beispielsweise die von sämtlichen anderen Netzelementen P1, P2, P3, P4 erhaltenen, korrespondierenden Systemparameter zusammengefasst. Ein jeweiliger Ergebnisparameter kann beispielsweise durch einen Vergleich der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern der Vielzahl an Netzelementen ermittelt werden. Ebenso kann eine Klassifikation der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern ermittelt werden. Ferner kann ein Ergebnisparameter durch eine statistische Operation, insbesondere eine Mittelwertbildung, der Vielzahl an jeweils entsprechenden Systemparametern der Vielzahl an Netzelementen ermittelt werden. Dabei kann wahlweise auch der jeweilige Systemparameter desjenigen Netzelements, welches den betreffenden Ergebnisparameter errechnet, in der Ermittlung berücksichtigt sein.
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In einem nächsten Verfahrensschritt vergleichen die Netzelemente die jeweiligen Ergebnisparameter des Ergebnisparametersatzes mit ihren betreffenden Systemparametern, wobei im Falle des Überschreitens oder Unterschreitens einer jeweiligen vorgegebenen Schranke eine Signalisierung in Gestalt einer Alarmnachricht AL1 bzw. AL2 bzw. AL3 bzw. AL4 an das ausgewählte Netzelement ES erfolgt. In dem ausgewählten Netzelement kann beispielsweise eine Aggregation der in der oder der in den Alarmnachrichten AL1, AL2, AL3, AL4 enthaltenen Informationen erfolgen. Die Aggregation kann beispielweise über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgen, so dass von einem der Netzelemente auch eine Mehrzahl an Alarmnachrichten berücksichtigt sein kann.
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Das ausgewählte Netzelement ES kann beispielsweise eine Datenbank zur Kombinierung der von den jeweiligen Netzelementen übertragenen Alarmnachrichten umfassen. Neben der Speicherung der entsprechenden Alarmnachrichten kann eine Ereignisbehandlung (Alarmbehandlung) vorgenommen werden. Das ausgewählte Netzelement ES kann dazu ausgebildet sein, die in den Alarmnachrichten AL1, AL2, AL3, AL4 beschriebenen Ereignisse zu verarbeiten und gegebenenfalls eine Behandlung des auftretenden Ereignisses vorzunehmen. Eine derartige Behandlung kann beispielsweise in einem Abschalten eines bestimmten Netzelements oder in einem Neustart des Netzelements oder des Kommunikationsnetzes bestehen. Ebenso könnte ein entsprechendes Netzelement oder das Kommunikationsnetz in einen Notbetrieb übergeführt werden.
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Wie weiter oben bereits angedeutet, ist das ausgewählte Netzelement ES lediglich optional. Die Signalisierung in Gestalt der Alarmnachrichten AL1, AL2, AL3, AL4 kann ebenso die Übertragung der Alarmnachrichten in Gestalt einer SMS oder einer Email und dergleichen an einen Administrator des Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes umfassen. Dieser kann gegebenenfalls durch in der Figur nicht näher dargestellte Steuerungsmittel entsprechende Maßnahmen zur Behebung des in den Alarmnachrichten beschriebenen Problems ergreifen.
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Die Vorgehensweise wird konkreter anhand eines in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In 2 ist eine Situation dargestellt, in der eine Überwachung des Netzelements P1, z. B. hinsichtlich seiner CPU-Last, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt. Die beschriebene Vorgehensweise wird in entsprechender Weise bevorzugt ebenfalls in den weiteren Netzelementen P2, P3 und P4 durchgeführt. Ebenso sind die nachfolgend beschriebenen Überwachungs- und Verarbeitungsmittel des Netzelements P1 dann in identischer Form in den Netzelementen P2, P3 und P4 vorhanden.
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Wie im Zusammenhang mit der vorangehenden Figur bereits beschrieben, übertragen die Netzelemente P2, P3 und P4 jeweils einen Systemparametersatz SP, in welchem unter anderem als Systemparameter die betrachtete CPU-Last der jeweiligen Netzelemente P2, P3 und P4 enthalten ist. In einem Mittel MK1 des Netzelements P1 erfolgt eine Bestimmung eines Ergebnisparameters, z. B. in Gestalt einer Mittelwertbildung der CPU-Lasten der Netzelemente P2, P3 und P4. Um feststellen zu können, ob die CPU-Last des Netzelements P1 signifikant, d. h. über eine vorgegebene Schranke hinaus, von den gewichteten CPU-Lasten der Netzelemente P2, P3 und P4 abweicht, erfolgt ein Vergleich in einem Vergleichsmittel MV1. Das Vergleichsmittel MV1 bekommt demgemäß zumindest den von dem Mittel MK1 ermittelten Ergebnisparameter für die CPU-Last sowie die CPU-Last des Netzelements P1 zugeführt. Die CPU-Last des Netzelements 1 wird in einem Mittel MSP1 zur Bestimmung des Systemparametersatzes des Netzelements P1 ermittelt. Übersteigt oder Unterschreitet die CPU-Last des Netzelements 1 den Ergebnisparameter, so erfolgt durch ein Benachrichtigungsmittel BN1 die Signalisierung an das optional vorhandene ausgewählte Netzelement ES. Das ausgewählte Netzelement ES verfügt über einen Alarmnachricht-Empfänger E, der die empfangenen Alarmnachrichten aggregiert und/oder verarbeitet und/oder behandelt.
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In den Mitteln MSP1, MSP2, MSP3 und MSP4 zur Bestimmung eines jeweiligen Systemparametersatzes für das korrespondierende Netzelement P1, P2, P3, P4 können Vorlagen, sog. Templates, entsprechend den bislang verwendeten Software-Agenten, vorgesehen sein, welche in einem jeweiligen Netzelement P1, P2, P3, P4 eine autonome Schwellwertüberwachung vornehmen und im Falle des Eintretens eines Ereignisses eine Signalisierung, z. B. an das ausgewählte Netzelement, vornehmen. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig und lediglich optional.
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Die Erfindung schlägt damit die Einführung einer kooperativen und autonomen Überwachung der Netzelemente eines Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzes untereinander vor. Ein derartiges System benötigt keine expliziten Regeln mehr, welche Fehlerfälle beschreiben. Vielmehr können Fehlerfälle bereits im Rechnerverbund, d. h. in den jeweiligen Netzelementen selbst, erkannt werden. Damit ist es im Gegensatz zu den bislang eingesetzten Software-Agenten möglich, auch unbekannte Fehlerfälle zu erkennen und zu behandeln. Darüber hinaus ist eine zentrale Instanz zur Überwachung der Netzelemente nicht mehr zwingend notwendig.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich umso besser einsetzen, je größer die Anzahl der Netzelemente in dem Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz ist. Hierdurch ist eine größere statistische Sicherheit bei auftretenden Abweichungen gegeben. Es ist ebenso möglich, eine schleichende Alterung der Funktionselemente der Netzelemente festzustellen und zu überwachen.
