JP2014523217A - 冗長コンポーネントに電力供給するためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

種々の例示的な実施形態が、通信システムに関する。通信システムは、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント、および少なくとも1つの冗長通信コンポーネントを含むことができる。冗長通信コンポーネントは、第1の基準に基づいて低電力状態に置かれてよく、第2の基準に基づいて高電力状態に置かれてよい。

Description

本明細書で開示される種々の例示的な実施形態は、一般に、冗長コンポーネントを用いた高信頼性システムに関する。
通信システムは、一定の可用性、たとえば、「5つの9」(five nines)、すなわち99.999%の可用性を提供するように設計されてよい。単一のコンポーネントの障害が、全体の通信システムをダウンさせる結果になり得るため、いくつかの通信システムコンポーネントは、冗長性のために重複されてよい。その障害が全体の通信システムに影響し得るコンポーネントは、たとえば、制御カード、電源供給装置、冷却ユニット、およびアップリンクを含む。これらのコンポーネントは、冗長性のために重複されて、したがって、システムの可用性を高めることができる。回線カードは、回線およびリンク保護のために使用されてよく、同様に、冗長性のために重複されることがある。しかしながら、回線カードの障害は、(構成によっては)全体の通信システムには影響しないことがある。
種々の例示的な実施形態の簡潔な概要が提示される。以下の概要において、いくつかの簡略化および省略がなされ得るが、概要は、種々の例示的な実施形態のいくつかの態様を強調し、導入するように意図されており、本発明の範囲を限定するようには意図されていない。当業者が本発明の概念を構想し使用し得るのに十分な、好ましい例示的な実施形態の詳細な説明が、この後の節に続くことになる。
種々の例示的な実施形態は、通信システムに関し、通信システムは以下を含む:少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント、および少なくとも1つの冗長通信コンポーネント。ここで、冗長通信コンポーネントは、第1の基準に基づいて低電力状態に置かれ、冗長通信コンポーネントは、第2の基準に基づいて高電力状態に置かれる。
いくつかの実施形態において、第2の基準は、通信システムにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つにおける変化であり、第1の基準は、冗長通信コンポーネントにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つの正常な更新である。いくつかの実施形態において、冗長通信コンポーネントは、構成可能な時間間隔で高電力状態に置かれ、冗長制御カードが、高電力状態の間、通信システムにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つに対する変化について検査する。いくつかの実施形態において、第1の基準は、第1の時刻であり、第2の基準は、第1の時刻とは異なる第2の時刻である。いくつかの実施形態において、第1の時刻は、低トラフィック時間帯であり、第2の時刻は、高トラフィック時間帯である。いくつかの実施形態において、第1の基準は、第1の構成可能な閾値を下回るトラフィック負荷であり、第2の基準は、第2の構成可能な閾値を上回るトラフィック負荷である。いくつかの実施形態において、第2の基準は、システム構成、ネットワーク構成、システムコンポーネント、ネットワークトポロジ、およびシステム電源のうちの少なくとも1つにおける変化である。いくつかの実施形態において、第2の基準は、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントの予期される障害である。いくつかの実施形態において、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントの障害は、構成可能な閾値を超えたある数のエラーを引き起こす少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントに基づいて予期される。いくつかの実施形態において、通信システムは、所望の通信システム電力レベルに基づいて、冗長通信コンポーネントを電力状態に置くように構成されたネットワークマネジャをさらに含む。
種々の例示的な実施形態は、通信システムにおけるコンポーネントに電力供給するための方法にさらに関し、方法は、以下を含む:第1の基準に基づいて、冗長通信コンポーネントを低電力状態に置くステップ、および第2の基準に基づいて、冗長通信コンポーネントを高電力状態に置くステップ。
いくつかの実施形態において、第2の基準は、通信システムにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つにおける変化であり、第1の基準は、冗長通信コンポーネントにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つの正常な更新である。いくつかの実施形態において、方法は、冗長通信コンポーネントを、構成可能な時間間隔で高電力状態に置くステップと、高電力状態の間、通信システムにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つに対する変化について検査するステップとをさらに含む。いくつかの実施形態において、第1の基準は、第1の時刻であり、第2の基準は、第1の時刻とは異なる第2の時刻である。いくつかの実施形態において、第1の時刻は、低トラフィック時間帯であり、第2の時刻は、高トラフィック時間帯である。いくつかの実施形態において、第1の基準は、第1の構成可能な閾値を下回るトラフィック負荷であり、第2の基準は、第2の構成可能な閾値を上回るトラフィック負荷である。いくつかの実施形態において、第2の基準は、システム構成、ネットワーク構成、システムコンポーネント、ネットワークトポロジ、およびシステム電源のうちの少なくとも1つにおける変化である。いくつかの実施形態において、第2の基準は、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントの予期される障害であり、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントの障害は、構成可能な閾値を超えたある数のエラーを引き起こす少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネントに基づいて予期される。いくつかの実施形態において、方法は、ネットワークマネジャが、冗長コンポーネントのための電力プロファイルおよび他の動作情報を取得するステップをさらに含み、ネットワークマネジャは、第1の基準および第2の基準を設定することによって、冗長コンポーネントを電力状態に置く。いくつかの実施形態において、ネットワークマネジャは、冗長コンポーネントのための電力プロファイルおよび他の動作情報、ならびに所望の通信システム電力レベルに基づいて、複数の冗長コンポーネントを個々の電力状態に置く。
種々の例示的な実施形態をよりよく理解するために、添付の図面への参照が行われる。
本発明の一実施形態による例示的な通信システムを示す図である。 本発明の一実施形態による例示的な電力状態遷移を示す図である。
次に図面を参照すると、種々の例示的な実施形態の広範な態様が開示される。
冗長通信コンポーネントにおける電力節約が以下で説明されるが、その概念は、他の冗長コンポーネントおよびシステムに適用されてもよい。
従来の通信システムにおいて、冗長コンポーネントは、要求される可用性の提供を支援することができる。これは、冗長コンポーネントの1つのみがシステムにおいてアクティブに動作していてよい一方で、両方の冗長コンポーネントに電力供給し続けることによって達成されてよい。したがって、アクティブに動作しているコンポーネントが故障した場合に、冗長コンポーネントは、アクティブな動作を迅速に引き継ぐことができる。しかしながら、従来の実装では、急速な回復または無瞬断回復を提供するために、冗長コンポーネントのすべてがその通常電力を消費し得る。無瞬断または事実上の無瞬断は、すべての通信サービスの保護を提供することができる冗長性として定義される。しかしながら、いくつかのパケットは、切り換えの間にドロップすることがあり、同様に、確立されている最中の、およびコンポーネント間でまだ同期されていない通信セッションもドロップすることがある。本発明のいくつかの実施形態において、冗長コンポーネントは、低電力状態に置かれてよい。従来の実装と比較して、大幅な電力節約が実現され得る。本発明の実施形態は、引用により本明細書に組み込まれている、出願番号___、「System and Method for Reduction in Redundant Components」(代理人整理番号:ALC 3718)、および出願番号___、「System and Method for Reducing Power Consumption」(代理人整理番号:ALC 3736)において説明されるような、他の電力節約技法と組み合わされてよい。
図1は、本発明の一実施形態による例示的な通信システム100を示す。通信システム100は、ネットワークマネジャ102を含むことができる。ネットワークマネジャ102は、通信システム100におけるコンポーネントを管理することができる。ネットワークマネジャ102は、第1のバス106を介して、2−N個の冗長制御カード104に接続されていてよい。第1のバス106は、たとえば、イーサネット(登録商標)バスまたは他の信号伝送媒体であってよい。2−N個の冗長制御カード104は、2つ以上の制御カードを含むことができる。2−N個の冗長制御カード104の各々は、第2のバス110を介して、1−M個の回線カード108に接続されていてよい。第2のバス110は、たとえば、I2Cバスまたは他の信号伝送媒体であってよい。第2のバス110はまた、2−N個の冗長制御カード104の各々を、少なくとも1つのファンカード112に接続することができる。2−N個の冗長制御カード104、1−M個の回線カード108、およびファンカード112は、電源シェルフ114から電力を受信することができる。通信システム100は、追加の冗長コンポーネント、ならびに追加の管理ソフトウェアおよびハードウェアを含むことができる。
電源シェルフ114は、通信システム100における冗長コンポーネントの各々に、フル電力、一部の電力、または最小電力を提供することができる。冗長コンポーネントがフル電力を受信しているとき、冗長コンポーネントは、「ホット」状態にあってよい。「ホット」状態にあるとき、冗長コンポーネントは、他のコンポーネントが故障した場合に、最小限のサービス途絶による無瞬断冗長性を提供することができる。コンポーネントが一部の電力または最小電力を受信しているとき、コンポーネントは、「コールド」状態にあってよい。「コールド」状態にあるとき、冗長コンポーネントは、いくらかの電力を受信することができるが、データを処理する、または特定の他の機能を実施することはできない。別のコンポーネントが故障した場合、「コールド」状態にある冗長コンポーネントは、「ホット」状態にある冗長コンポーネントよりも大きなサービス途絶を伴って引き継ぐことがある。「コールド」状態は、より長い障害回復時間をもたらすことがあり、通信システム100の可用性を低下させることがある。しかしながら、「コールド」状態にある冗長コンポーネントは、「ホット」状態にある冗長コンポーネントに比べて、大幅に少ない電力しか消費しないことがある。さらに、「コールド」状態にある冗長コンポーネントによってもたらされるより低い可用性でも、十分にサービス提供され得るネットワーク条件があることがある。したがって、特定の基準が満たされているときに、冗長コンポーネントを「コールド」状態に置くことは、有益でありうる。他の基準が満たされるときに、冗長コンポーネントは、「ホット」状態に復帰されてよい。
図2は、本発明の一実施形態による例示的な電力状態遷移を示す。通信システムにおける「ホット」から「コールド」トリガイベント204時に、「ホット」状態202にあるコンポーネントは、「コールド」状態206に遷移することができる。「コールド」から「ホット」トリガイベント208時に、「コールド」状態206にあるコンポーネントは、「ホット」状態202に遷移することができる。
トリガイベント204および208は、静的構成および/または動的構成の変化に基づいていてよい。たとえば、制御カードなどのいくつかの通信コンポーネントは、静的構成情報および/または動的構成情報を記憶することができる。静的構成情報および/または動的構成情報は、たとえば、ルーティングテーブル情報、ならびにL1、L2、およびL3のレベルプロトコル情報を含むことができる。静的構成情報および/または動的構成情報において変化が発生するとき、「コールド」電力状態206にある冗長コンポーネントは、「ホット」電力状態202に置かれてよい。「ホット」電力状態202にある間、冗長コンポーネントは、その構成情報を更新させることができ、その結果、切り換えの間の中断時間が最小限にされてよい。静的構成情報および/または動的構成情報が更新された後で、冗長コンポーネントは、再び「コールド」電力状態206に置かれてよい。冗長コンポーネントは、静的構成情報および/もしくは動的構成情報において別の変化が発生するまで、別のトリガイベントが発生するまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが故障するまで、「コールド」電力状態206のままであってよい。
代替として、またはそれに加えて、冗長コンポーネントは、状態および/または動的構成情報を周期的なスケジュールで更新することができる。「コールド」電力状態206にある冗長コンポーネントは、構成可能な時間間隔で(たとえば、10、20、30、60、または120分ごとに)、「ホット」電力状態202に置かれてよい。「ホット」電力状態202にある間、冗長コンポーネントは、静的構成情報および/または動的構成情報における変化について検査することができ、必要であれば、冗長コンポーネントは、その静的構成情報および/または動的構成情報を更新することができる。静的構成情報および/または動的構成情報が更新された後で、または更新が必要でない場合に、冗長コンポーネントは、再び「コールド」電力状態206に置かれてよい。冗長コンポーネントは、次の構成可能な間隔まで、別のトリガイベントが発生するまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが故障するまで、「コールド」電力状態206のままであってよい。
代替として、またはそれに加えて、冗長コンポーネントは、構成可能な1日のうちのある時間に「コールド」電力状態206に置かれてもよく、1日のうちの他の時間に「ホット」電力状態202に置かれてもよい。通信システムは、特定の時間帯に(たとえば、夜間および早朝に)より低いトラフィックを経験することがある。低トラフィック時間帯の間は、より低いレベルの冗長性が受け入れられてよい。したがって、冗長コンポーネントは、低トラフィック時間帯になることが予期される時間に、「コールド」電力状態206に置かれてよい。冗長コンポーネントは次いで、高トラフィック時間帯になることが予期される時間に「ホット」電力状態に置かれてよい。さらに、いくつかの通信システムは、日中の間はソーラー電力で動作し、夜間にバッテリで動作することがある。したがって、冗長コンポーネントを夜間に「コールド」電力状態206に置くことにより、通信システムをバッテリ電力でより効果的に動作するよう可能にすることができる。冗長コンポーネントは、次の構成可能な時間帯まで、別のトリガイベントが発生するまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが故障するまで、「コールド」電力状態206のままであってよい。
代替として、またはそれに加えて、トリガイベント204および208は、トラフィック処理負荷によって決定されてもよい。通信システムにおけるトラフィック負荷が構成可能な閾値を超えて増加するとき、「コールド」電力状態206にある冗長コンポーネントは、「ホット」電力状態に置かれてよい。同様に、通信システムにおけるトラフィック負荷が構成可能な閾値を下回って減少するとき、冗長コンポーネントは、「コールド」電力状態に戻されてよい。冗長コンポーネントは、トラフィック負荷が構成可能な閾値を超えて増加するまで、別のトリガイベントが発生するまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが故障するまで、「コールド」電力状態206のままであってよい。トラフィック負荷は、たとえば、ある数のアクティブな接続、プロセッサローディング、メモリローディング、および/または他の測定可能な基準によって決定されてよい。トリガイベント204および208は、トラフィック負荷が閾値付近であるときに頻繁なトリガを避けるための追加の機構、たとえば、遅延タイマー、誘発されたラグ、移動平均、および/または他の機構などを含むことができる。
代替として、またはそれに加えて、トリガイベント204および208は、システム構成および/またはネットワーク構成の変化によって決定されてもよい。システムおよび/またはネットワークの変化が発生した場合、「コールド」電力状態206にある冗長コンポーネントは、「ホット」電力状態202に置かれてよい。「ホット」電力状態202にある間、冗長コンポーネントは、システムおよび/またはネットワークに対する変化により、それ自体で更新することができる。更新した後で、冗長コンポーネントは、「コールド」電力状態206に戻ることができる。冗長コンポーネントは、別のシステム構成および/またはネットワーク構成が変化するまで、別のトリガイベントが発生するまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが故障するまで、「コールド」電力状態206のままであってよい。システム構成および/またはネットワーク構成の変化は、たとえば、システムコンポーネントを加えること/取り除くこと、ネットワークトポロジを変化させること、および/またはシステムの電源を変化させること(たとえば、ソーラーからバッテリに切り替えること)を含むことができる。
代替として、またはそれに加えて、トリガイベント204および208は、他のシステムコンポーネントにおけるエラーによって決定されてもよい。アクティブに動作しているコンポーネントが構成可能な閾値を超えたある数のエラーを引き起こした場合、「コールド」電力状態206にある冗長コンポーネントは、アクティブに動作しているコンポーネントの故障を予期して、「ホット」電力状態202に置かれてよい。エラーは、たとえば、トラフィックエラー、診断エラー、および/または他のエラーであってよい。冗長コンポーネントは、エラーの数がリセットされるまで、および/またはアクティブに動作しているコンポーネントが置き換えられるまで、「ホット」電力状態のままであってよい。
電源シェルフ114、ネットワークマネジャ102、および他の通信システムコンポーネントは、「ホット」および「コールド」電力状態を実装するためのハードウェアおよびソフトウェアを含むことができる。ネットワークマネジャ102は、システム100におけるコンポーネントを分析して、冗長コンポーネントを決定することができる。任意の冗長コンポーネントが識別されると、ネットワークマネジャ102は、冗長コンポーネントの各々についての電力プロファイルおよび他の動作情報を取得することができる。ユーザは、電源シェルフ114、ネットワークマネジャ102、および他の通信システムコンポーネントを構成して、所望のレベルの冗長性および所望のレベルの電力使用量を実現することができる。ネットワークマネジャは、冗長コンポーネントの各々についての電力プロファイルおよび他の動作情報に基づいて、システムによって使用される電力を削減して、所望のレベルの電力使用量を満たすことができる。「ホット」および「コールド」電力状態は、冗長回路、冗長パック、および/または全体の冗長システムに適用されてよい。
本発明の種々の例示的な実施形態は、ハードウェアおよび/またはファームウェアにおいて実装されてよいことが、以上の説明から明らかであるべきである。さらに、種々の例示的な実施形態は、非一時的なマシン可読記憶媒体に記憶された命令として実装されてよく、命令は、少なくとも1つのプロセッサによって読み込まれ、実行されて、本明細書で詳細に説明された動作を実施することができる。非一時的なマシン可読記憶媒体は、パーソナルコンピュータもしくはラップトップコンピュータ、サーバ、または他のコンピューティングデバイスなどのマシンによって可読な形態で、情報を記憶するための任意の機構を含むことができる。したがって、非一時的なマシン可読記憶媒体は、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、および類似の記憶媒体を含むことができる。
本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を具体化する例示的な回路の概念図を表すことが、当業者によって認識されるべきである。同様に、任意の流れ図(flow chart、flow diagram)、状態遷移図、擬似コード、その他は、さまざまなプロセスを表しており、さまざまなプロセスは、マシン可読媒体において実質的に表され、コンピュータまたはプロセッサによって(そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かに関わらず)そのように実行され得ることが認識されるであろう。
種々の例示的な実施形態が、その特定の例示的な態様にとりわけ関して詳細に説明されてきたが、本発明は、他の実施形態が可能であり、その詳細は、種々の明白な点において修正形態が可能であることを理解されたい。当業者には容易に明らかであるように、変形形態および修正形態は、本発明の趣旨および範囲内に留まりながら反映されてよい。したがって、以上の開示、説明、および図面は、例示目的のみのためであって、特許請求の範囲によってのみ定義される本発明を、いずれにおいても限定はしない。

Claims (15)

  1. 少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)と、
    少なくとも1つの冗長通信コンポーネント(102、104、108)と
    を含む、通信システム(100)であって、
    冗長通信コンポーネント(102、104、108)が、第1の基準に基づいて低電力状態に置かれ、
    冗長通信コンポーネント(102、104、108)が、第2の基準に基づいて高電力状態に置かれる、
    通信システム(100)。
  2. 第2の基準が、通信システムにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つにおける変化であり、
    第1の基準が、冗長通信コンポーネントにおける、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つの正常な更新である、
    請求項1に記載の通信システム。
  3. 第2の基準が、システム構成、ネットワーク構成、システムコンポーネント、ネットワークトポロジ、およびシステム電源のうちの少なくとも1つにおける変化である、請求項1に記載の通信システム。
  4. 第2の基準が、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)の予期される障害であり、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)の障害が、構成可能な閾値を超えたある数のエラーを引き起こす少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)に基づいて予期される、請求項1に記載の通信システム。
  5. 所望の通信システム電力レベルに基づいて、冗長通信コンポーネント(102、104、108)を電力状態に置くように構成されたネットワークマネジャ(102)をさらに含む、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の通信システム。
  6. 通信システム(100)におけるコンポーネントに電力供給するための方法であって、
    第1の基準に基づいて、冗長通信コンポーネント(102、104、108)を低電力状態に置くステップと、
    第2の基準に基づいて、冗長通信コンポーネント(102、104、108)を高電力状態に置くステップと
    を含む、方法。
  7. 冗長通信コンポーネント(102、104、108)を、構成可能な時間間隔で高電力状態に置くステップと、
    高電力状態の間、通信システム(100)における、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つに対する変化について検査するステップと
    をさらに含む、請求項6に記載の方法。
  8. 第2の基準が、通信システム(100)における、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つにおける変化であり、
    第1の基準が、冗長通信コンポーネント(102、104、108)における、静的情報、動的情報、ルーティングテーブル情報、およびレベルプロトコル情報のうちの少なくとも1つの正常な更新である、
    請求項6から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 第1の基準が、第1の時刻であり、
    第2の基準が、第1の時刻とは異なる第2の時刻である、
    請求項6から7のいずれか一項に記載の方法。
  10. 第1の時刻が、低トラフィック時間帯であり、
    第2の時刻が、高トラフィック時間帯である、
    請求項9に記載の方法。
  11. 第1の基準が、第1の構成可能な閾値を下回るトラフィック負荷であり、
    第2の基準が、第2の構成可能な閾値を上回るトラフィック負荷である、
    請求項6から7のいずれか一項に記載の方法。
  12. 第2の基準が、システム構成、ネットワーク構成、システムコンポーネント、ネットワークトポロジ、およびシステム電源のうちの少なくとも1つにおける変化である、請求項6から7のいずれか一項に記載の方法。
  13. 第2の基準が、少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)の予期される障害であり、
    少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)の障害が、構成可能な閾値を超えたある数のエラーを引き起こす少なくとも1つのアクティブに動作している通信コンポーネント(102、104、108)に基づいて予期される、
    請求項6から7のいずれか一項に記載の方法。
  14. ネットワークマネジャ(102)が、冗長コンポーネントのための電力プロファイルおよび他の動作情報を取得するステップ
    をさらに含み、
    ネットワークマネジャ(102)が、第1の基準および第2の基準を設定することによって、冗長コンポーネント(102、104、108)を電力状態に置く、
    請求項6から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. ネットワークマネジャ(102)が、冗長コンポーネント(102、104、108)のための電力プロファイルおよび他の動作情報、ならびに所望の通信システム電力レベルに基づいて、複数の冗長コンポーネント(102、104、108)を個々の電力状態に置く、請求項14に記載の方法。
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