DE60223779T2

DE60223779T2 - Anpassbare Datenerfassung für Netzwerkverwaltungssystem und Diensten

Info

Publication number: DE60223779T2
Application number: DE60223779T
Authority: DE
Inventors: Stephane Betge-Brezetz; Olivier Martinot; Emmanuel Marilly
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: FR2832577A1; ATE379896T1; EP1317097A1; FR2832577B1; US20030097440A1; EP1317097B1; DE60223779D1; US8639795B2; CN1420656A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwaltung von Netzwerken und Telekommunikationsdiensten. Genauer gesagt bezieht sie sich auf die Erfassung der Daten, die diese Verwaltung ermöglichen.
Zur Erkennung von Störungen oder Leistungsrückgang in einem Telekommunikationsnetz kombiniert man es für gewöhnlich mit einem Netzwerkverwaltungssystem.
Dieses Netzwerkverwaltungssystem verfügt über Mittel zur Erfassung der Daten, die von den Netzwerkausrüstungen (Router, Schalter, Verstärker, Schaltungen, usw.) herkommen.
Bei diesen Daten kann es sich um Alarme oder Messungen handeln. Alarme werden durch eine Netzwerkausrüstung mitgeteilt, die ein Problem entdeckt hat (Insuffizienz, ein Wert überschreitet eine Schwelle, usw.).
Messungen sind Werte, die von den Netzwerkausrüstungen außerhalb einer solchen Problemsituation übertragen werden. Sie können einem „push"-Modell entsprechen, das heißt auf Anforderung des Netzwerkverwaltungssystems übermittelt werden. Diese Übertragungen können periodisch erfolgen.
Sie können auch einem „pull"-Modell entsprechen. In diesem Fall sind die Messungen in Datenbanken verfügbar, die auf den Netzwerkausrüstungen lokalisiert sind. Diese Datenbanken werden für gewöhnlich mit dem Akronym MIB für Management Information Base bezeichnet. Das Verwaltungssystem kann dann diese Messungen abfragen, indem es auf diese Datenbanken MIB zugreift.
Auf der Grundlage dieser Daten hat das Netzwerkverwaltungssystem dann die Aufgabe, etwaige Probleme zu erfassen und sie zu charakterisieren.
Das Netzwerkverwaltungssystem kann auch die Aufgabe haben, die Auswirkung dieser Probleme auf die Dienste zu ermitteln, die vom Netz transportiert werden und auf deren Leistungen.
Damit es diese Aufgabe ordnungsgemäß ausführen kann, muss das Netzwerkverwaltungssystem Daten zur Verfügung haben, die Bedingungen betreffend Geschwindigkeit und Präzision entsprechen.
Diese Daten werden von Sensoren erfasst, die auf allen oder einem Teil der Netzwerkausrüstungen positioniert sind, dann an das Netzwerkverwaltungssystem übermittelt.
Jedoch muss ein Kompromiss angestrebt werden, insofern als die Anzahl der Netzwerkausrüstungen, die überwacht werden sollen, groß sein kann.
Es ist nämlich von Nachteil, alle möglichen Daten bezüglich des Netzwerks zu erfassen, denn das würde zu folgenden Überlastungen führen:

• des Netzwerkverwaltungssystems, das die Gesamtheit dieser Daten verarbeiten muss,
• des überwachten Netzes selbst (da die Daten häufig von den Kommunikationsmitteln des Netzes selbst wieder transportiert werden), und
• der überwachten Netzwerkausrüstungen, die die Verarbeitung zwecks Übertragung der Messungen und der Alarme durchführen müssen.

Andererseits ist es so: je weniger das Netzwerkverwaltungssystem über Daten verfingt, umso weniger ist es in der Lage, seine Aufgabe ordnungsgemäß auszuführen. Insbesondere wenn eine auf einer Netzwerkausrüstung verfügbare Datenangabe nicht ausreichend gemessen wird, kann das Netzwerkverwaltungssystem die Überschreitung einer Schwelle nicht erkennen. Ein solches Beispiel für eine Unterabtastung wird durch 1 veranschaulicht.
In dieser 1 haben wir die Entwicklungskurve eines Werts V dargestellt, der an einer Netzwerkausrüstung gemessen wird (beispielsweise die Paketverlustrate) in Abhängigkeit von der Zeit T. Das Netzwerkverwaltungssystem hat eine Schwelle S mit diesem Wert verknüpft und man ist der Ansicht, dass bei Überschreitung dieser Schwelle ein Alarm ausgelöst werden muss. Die Kreuze stellen die Messpunkte dar.
Man kann gut erkennen, dass die Überschreitungen der Kurve nicht erkannt werden, da alle gemessenen Werte (die Kreuze) unterhalb der Linie des Schwellenwerts S liegen.
Gemäß dem Stand der Technik wird also ein Kompromiss bei der Konfigurationsphase des Netzwerkverwaltungssystems angestrebt. Die für die Konfiguration zuständige Person muss dann bestimmen, wo die Sensoren anzubringen sind, und gegebenenfalls die geeignete Periodizität für die Erfassung der Daten.
Eine solche Lösung ist jedoch unzureichend, da sie auf der Annahme beruht, dass sich das Netzwerk nicht zeitlich entwickelt. Nun ist der Anmelder der Ansicht, dass die Entwicklung eines Netzwerks einen Leistungsmangel der Netzwerkverwaltungssysteme gemäß dem Stand der Technik induziert.
Diese Entwicklung kann aus einer Entwicklung des Verkehrs oder aus einer Abänderung des Netzwerks selbst resultieren (Hinzufügung einer Netzwerkausrüstung, dynamische Rekonfiguration der Routing-Schemata, usw.).
Eine Lösung zum Lösen dieses Problems besteht darin, zwischen den Sensoren und dem eigentlichen Netzwerkverwaltungssystem eine Zwischenschicht anzubringen. Die Sensoren sind so konfiguriert, dass sie ein mögliches Höchstmaß an Daten erfassen und sie zu dieser Zwischenschicht übertragen. Die Aufgabe der Zwischenschicht besteht darin, diese Daten zu filtern und zu korrelieren, um nur einen nutzbaren Teil an das Netzwerkverwaltungssystem zu übermitteln.
Das Netzwerkverwaltungssystem kann die Zwischenschicht dynamisch modifizieren, um in Abhängigkeit von der Entwicklung des Netzwerks die Filterungs- und Korrelationskriterien abzuändern.
Als einen solchen Stand der Technik kann man das Produkt „Temip" von Compaq nennen oder jedwede Netzwerksverwaltungssoftware, die auf einem Produkt zur Verwaltung von Regeln, wie z. B. „Ilog Rules" von Ilog, basiert.
Diese Lösung ist jedoch nicht wirklich zufrieden stellend. Zunächst einmal zwingt sie dazu, eine zusätzliche Verarbeitung hinzuzufügen, die in der Zwischenschicht ausgeführt wird. Da diese Zwischenschicht ein mögliches Höchstmaß an Daten erfasst, erfordert diese zusätzliche Verarbeitung enorm viele Verarbeitungsressourcen.
Es ist auch festzuhalten, dass ein Gutteil dieser Verarbeitung vollkommen unnütz sein kann, da sie sich auf Daten bezieht, für die sich das Netzwerkverwaltungssystem zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht interessiert. Das Problem der durch die Messungen induzierten Überlastung des Netzwerks bleibt bestehen.
Dann erlaubt diese Vorgehensweise nicht die Berücksichtigung von Änderungen in der Konfiguration des Netzwerks: wenn eine Netzwerkausrüstung hinzugefügt wird, kann sie vom Netzwerkverwaltungssystem nicht berücksichtigt werden, außer wenn eine neue manuelle Konfigurierung des Netzwerkverwaltungssystems erfolgt.
Eine andere Lösung gemäß dem Stand der Technik wird im Artikel „A passive test and measurement system: traffic sampling for QoS evaluation" von Irene Cozzani und Stefan Giordano von der Universität Pisa beschrieben. Die Verfasser schlagen vor, die Abtastfrequenz zu variieren, um den Aussagewert der gesammelten Daten zu verbessern.
Eine solche Lösung löst jedoch nicht sämtliche vorstehend aufgeworfenen Probleme. Insbesondere führt sie zu keiner Lösung der Probleme, die etwaig durch das Hinzufügen eines neuen Netzwerkelements bewirkt werden, oder das Auftreten eines Datenverlustes infolge von Überlastung (oder allgemeiner gesagt eines Problems) an einer neuen Stelle.
Zweck der Erfindung ist es, diese verschiedenen Probleme durch Vorschlagen eines Netzwerkverwaltungssystems zu lösen, das sein Messsystem in Abhängigkeit von den gemessenen Daten anpassen kann.
Hierfür ist ein erster Gegenstand der Erfindung ein Netzwerkverwaltungssystem, beinhaltend ein Modul zur Datenerfassung, welches wiederum ein Messmodul enthält, um Daten zu sammeln, die von Messfühlern herkommen, welche an Netzwerkausrüstungen angebracht sind, in Abhängigkeit von Messparametern, und sie an ein Überwachungsmodul zu übertragen. Dieses Netzwerkverwaltungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Datenerfassung außerdem ein Modul zur Anpassung von Messungen enthält, das über Mittel verfügt, um Messfühler hinzuzufügen oder zu entfernen und um die mit diesen Messfühlern verknüpften Messparameter in Abhängigkeit von den gesammelten Daten abzuändern.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist ein Dienstverwaltungssystem, das ein solches Netzwerkverwaltungssystem enthält.
Die Erfindung und ihre Vorteile treten in der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren deutlicher zutage.
Die bereits kommentierte 1 veranschaulicht das Problem der Unterabtastung, das einige Lösungen gemäß dem Stand der Technik aufweisen.
2 stellt schematisch ein Netzwerkverwaltungssystem gemäß der Erfindung dar.
3 stellt eine Detailansicht des Moduls zur Datenerfassung gemäß der Erfindung dar.
4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Regel, die von dem Modul zur Anpassung der Parameter verwendbar ist.
5 stellt einen aus 5 Routern bestehenden Teil eines Datennetzes dar.
2 stellt eine Ausführung eines Netzwerkverwaltungssystems gemäß der Erfindung dar.
Gemäß dieser Ausführungsart schließt das Netzwerkverwaltungssystem NMS mindestens ein Überwachungsmodul SM und ein Datenerfassungsmodul DAM ein.
Das Datenerfassungsmodul DAM empfangt Daten, die von (nicht dargestellten) Messfühlern herkommen, welche auf Netzwerkausrüstungen NE₁, NE₂ eines Netzes N liegen. Diese Messfühler übertragen Daten in Abhängigkeit von Messparametern wie beispielsweise eine Messperiode oder eine Messhäufigkeit, ein Algorithmus zur Mittelung der Messdaten, das Fenster, in dem diese Mittelung erfolgen soll, usw.
Diese Daten werden zunächst von einem Messmodul MM empfangen, das sie zum einen an das Überwachungsmodul SM überträgt und zum anderen an ein Modul zur Messungsanpassung MAM.
Das Überwachungsmodul SM kann den Überwachungssystemen nach dem Stand der Technik entsprechen und die für solche Systeme klassischen Aufgaben durchführen: Korrelierung von Alarmen, Anzeige an einer Schnittstelle Mensch-Maschine (IHM, oder MMI entsprechend der Terminologie in englischer Sprache „Man-Machine Interface"), usw.
Das Modul zur Messungsanpassung MAM verfügt über Mittel, um in Abhängigkeit von diesen Daten:

• die Messparameter der an den Netzwerksausrüstungen angebrachten Messfühler abzuändern,
• Messfühler hinzuzufügen oder zu entfernen.

3 stellt eine Detailansicht des Datenerfassungsmoduls gemäß einer Ausführungsart der Erfindung dar.
Zunächst erfasst das Messmodul MM Daten, die von Messfühlern herkommen, welche an den Netzwerkausrüstungen NE angebracht sind. Diese Daten werden in Form einer Meldung 1 übertragen, die periodisch oder auf Anforderung durch das Messmodul MM übertragen werden kann.
Wie vorstehend erwähnt, übermittelt dieses Messmodul anschließend diese erfassten Daten zum einen in einer Meldung 2a an das Überwachungsmodul SM, und zum anderen in einer Meldung 2b an das Messungsanpassungsmodul MAM.
Das Messungsanpassungsmodul wird genauer detailliert. Gemäß dieser Ausführungsart besteht es aus vier Modulen, die zusammenwirken:

• einem Modul zur Anpassung der Parameter A_p,
• einem Modul zur Anpassung der Messfühler A_s,
• einem Modell des Netzwerks NM,
• einer Regelbasis RB.

Das Modul zur Anpassung der Parameter A_p hat die Aufgabe, die Parameter der Messfühler in Abhängigkeit von den erfassten Daten abzuändern, die von der Meldung 2b transportiert werden, die vom Messmodul MM empfangen wird. Es kann dann in einer Meldung 3a abgeänderte Parameter an das Messmodul MM übermitteln. Letzteres überträgt sie dann in einer Meldung 4 an die betreffenden Netzwerkausrüstungen NE.
Das Modul zur Anpassung der Messfühler A_s wiederum hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von genau diesen erfassten Daten Messfühler hinzuzufügen oder zu entfernen. Es kann also Informationen bezüglich dieser Hinzufügungs- oder Entfernungsmaßnahmen in einer Meldung 3b übermitteln, die an das Messmodul MM übertragen wird. Wie vorstehend kann letzteres sie in einer Meldung 4 an die Netzwerkausrüstungen NE übermitteln.
4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Regel, die von dem Modul zur Anpassung der Parameter A verwendet werden kann.
Diese 4 stellt die Entwicklung des Wertes V einer der gesammelten Datenangaben in Abhängigkeit von der Zeit T dar.
Die Schwelle s₀ stellt die Höchstgrenze dar, die dieser Wert V erreichen darf, bevor ein Alarm ausgelöst werden muss.
Man legt auch eine Messperiode fest, die den zeitlichen Abstand jeweils zwischen den Messungen definiert, was durch ein Kreuz auf der Kurve dargestellt wird. Diese Messperiode hat anfänglich einen Wert Δ/2.
Wenn die Kurve eine Schwelle s₁ überschreitet, wird die Messperiode um einen bestimmten Verkürzungsfaktor verkürzt. Diese Schwelle kann beispielsweise 90% der Schwelle so ausmachen und die Verkürzung kann aus einem Faktor 2 bestehen. Der neue Wert der Messperiode ist dann Δ/2.
Diese Verkürzung der Messperiode Δ ermöglicht es, die Präzision der Kenntnis, die das Überwachungsmodul SM von der Entwicklung des Wertes V hat, zu steigern. Es kann dann somit eine Überschreitung des Schwellenwerts so wie in der vorstehend durch 1 erläuterten Lösung nach dem Stand der Technik nicht durchgehen lassen.
Umgekehrt kann die Messperiode wieder ihren Anfangswert Δ annehmen, wenn der Wert V erneut unter diese Schwelle s₁ fällt.
Es kann auch eine zweite Schwelle s₂ festgelegt werden, um die Leistungen des Systems gemäß der Erfindung nochmals zu verbessern. Dieser Schwellenwert s₂ kann beispielsweise als 80% des Schwellenwerts s₀ definiert werden.
Wenn der Wert V unter diese Schwelle s₂ fällt, kann die Messperiode um einen Verlängerungsfaktor verlängert werden, bis zu einem Wert zum Beispiel gleich 2 × Δ.
Dieses ermöglicht es, die Belastung des Netzes und des Messmoduls MM zu minimieren. Diese Minimierung ist völlig annehmbar, insofern als ziemlich weit vom Schwellenwert so entfernt die Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung zu vernachlässigen ist.
Eine mögliche Verbesserung dieses Algorithmus besteht darin, den Verlängerungs- und Verkürzungsfaktor von einem Disparitätsfaktor abhängig zu machen.
Dieser Disparitätsfaktor δ kann berechnet werden als das beispielsweise geometrische Mittel der Unterschiede zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen.
Wenn dieser Disparitätsfaktor niedrig ist, kann man somit den Verlängerungs- oder Verkürzungsfaktor senken. Umgekehrt kann man den Verlängerungs- oder Verkürzungsfaktor erhöhen, wenn der Disparitätsfaktor hoch ist.
5 stellt einen Teil eines Datennetzes dar, der aus 5 Router R1, R2, R3, R4 und R5 besteht.
Es wurden zwei virtuelle Verbindungen LSP1 und LSP2 aufgebaut:

• Die erste LSP1 verläuft über die Router R1, R2 und R3,
• Die zweite LSP2 verläuft über die Router R4, R2 und R5.

Eine einfache Regel, die eingesetzt werden kann, besteht darin, zu ermitteln, ob die Belastung jeder virtuellen Verbindung über der festgelegten Schwelle liegt oder nicht.
Falls diese Belastung einer virtuellen Verbindung über dieser Schwelle liegt, dann bringt man Messfühler auf jedem der an dieser virtuellen Verbindung beteiligten Router an (falls sie nicht bereits angebracht wurden).
Wenn umgekehrt die Belastung wieder unter diesen Schwellenwert (oder einen anderen Schwellenwert) fällt, entfernt man die Messfühler an den Router, die an dieser virtuellen Verbindung beteiligt sind.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung werden die Regeln, die das Verhalten des Moduls zur Anpassung der Parameter A_p und zur Anpassung der Messfühler A_s bestimmen, in einer Regelbasis RB gespeichert, die im Messungsanpassungsmodul MAM eingeschlossen ist.
Außerdem kann das Modul zur Messungsanpassung MAM ein Modell des Netzes NM enthalten, um den logischen Schluss dieser Regeln zu ermöglichen.

Claims

Netzwerkverwaltungssystem (NMS), beinhaltend ein Modul zur Datenerfassung (DAM), welches ein Messmodul (MM) enthält, um Daten zu sammeln, die von Messfühlern herkommen, welche an Netzwerkausrüstungen (NE₁, NE₂) eines Netzwerks (N) angebracht sind, in Abhängigkeit von mit diesen Messfühlern verknüpften Messparametern, und sie an ein Überwachungsmodul (SM) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Modul zur Datenerfassung außerdem ein Modul zur Anpassung von Messungen (MAM) enthält, das über Mittel verfügt, um diese Messfühler hinzuzufügen oder zu entfernen und um die damit verknüpften Messparameter in Abhängigkeit von den gesammelten Daten abzuändern.
Netzwerkverwaltungssystem gemäß dem vorstehenden Anspruch, bei dem diese Messparameter die Messperiode sind.
Netzwerkverwaltungssystem gemäß Anspruch 2, bei dem dieses Modul zur Anpassung von Messungen diese Messperiode um einen Verkürzungsfaktor verkürzen kann, wenn eine erfasste Datenangabe eine erste festgelegte Schwelle überschreitet und diese anfängliche Messperiode wieder herstellen kann, wenn eine erfasste Datenangabe wieder unterhalb dieser ersten Schwelle liegt.
Netzwerkverwaltungssystem gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem dieses Modul zur Anpassung von Messungen diese Messperiode um einen Verlängerungsfaktor verlängern kann, wenn eine erfasste Datenangabe unter eine zweite festgelegte Schwelle fällt.
Netzwerkverwaltungssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem dieser Verlängerungs- und/oder dieser Verkürzungsfaktor von einem Disparitätsfaktor abhängen, der berechnet wird als der Mittelwert der Unterschiede zwischen zwei aufeinander folgenden erfassten Daten.
Netzwerkverwaltungssystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem dieses Modul zur Messungsanpassung ein Modell des Kommunikationsnetzes enthält.
Dienstverwaltungssystem, das ein Netzwerkverwaltungssystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche einschließt.