JP2023109161A - 第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための方法 - Google Patents

第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リソース不足を回避しつつ低コストで通信および計算リソースを準備する。【解決手段】システムは、第1および第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理する。第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量が所定の値を超える場合、システムは、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1以上のアプリケーションを選択し、選択された1以上のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行し、選択された1以上のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更する。1以上のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1以上のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。【選択図】図1

Description

本開示は、一般にネットワークアプリケーションに関し、より詳しくはプライベートネットワークおよびパブリックネットワークのためのネットワークアプリケーションオーケストレーションシステムに関する。
最近、モノのインターネット(IoT)システムのために、通信システムおよびコンピューティングシステムの多種多様なオプションが利用可能となっている。たとえば、5Gなど、セルラーまたは他のネットワークは、IoTシステムのために低レイテンシ、大容量、高信頼性を提供する。さらに、2種類のネットワークが利用可能であり、一方はパブリック、他方はプライベートである。たとえば、5Gネットワークシステムでは、パブリック5Gは、通信会社によって提供されて無制限の数のユーザと共有される一般的なセルラーネットワークである。パブリック5Gは共有ネットワークであり、したがってその性能は、プライベート5Gの性能と比較すると非常に低い。プライベート5Gは、通信会社以外の企業によってインストールされ、動作され得る専用セルラーネットワークである。たとえば、製造会社は、自社の製造プラントに自社のプライベート5Gをインストールできる。プライベート5Gは専用ネットワークであり、したがってネットワークの所有者は、その性能を管理でき、より高い性能につながる。
コンピューティングシステムに関して、クラウドコンピューティング環境とともに従来の構内コンピューティング環境は、関連技術で利用可能となっている。構内コンピューティングに関わるコストは、長期的には比較的低く、構内コンピューティングリソースがそのユーザの近くにインストールされるため、構内コンピューティングによって提供される性能は比較的高い。一方、クラウドコンピューティングに関わるコストは比較的高く、その性能は、構内コンピューティングと比較して比較的低い。ただし、クラウドコンピューティングの使用のための料金は、使用毎の支払いとなっており、クラウドコンピューティングを準備するために必要な時間は非常に短い。したがって、クラウドコンピューティングは、一時的または緊急の使用のために不可欠である。それらの複数の通信およびコンピューティングのオプションがある場合、それらを使用するIoTアプリケーションの要件に基づいて最適な組み合わせを選択することが重要である。
米国特許第9392050号
通信システムおよびコンピューティングリソースの使用に関わるコストは、いずれの通信システムおよびコンピューティングシステムが使用されるかに応じて異なる。したがって、そのコストは、追加の通信およびコンピューティングが準備された時にコスト面ついて考慮されないと、非常に高くなり得る。
本明細書に記載の実施例は、リソース不足を回避しながらより低コストで通信およびコンピューティングリソースを準備する方法を含む。本開示では、いくつかのアプリケーションが構内通信リソースの不足のためにクラウドコンピューティング環境への移行を必要とする場合、オーケストレータは、データトラフィック毎のコンピュータリソースの値に基づいて移行対象のアプリケーションを選択する。データトラフィック毎のコンピューティングリソースの値が低いアプリケーションは、クラウドコンピューティング環境への移行対象として最初に選択される。
本開示の態様は、第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための方法を含み、この方法は、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。
本開示の態様は、第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための命令を格納するコンピュータプログラムを含み、この命令は、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。そのコンピュータプログラムおよび命令は、非一時的コンピュータ可読媒体上に格納され、1つまたは複数のプロセッサによって実行されることが可能である。
本開示の態様は、第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するためのシステムを含み、このシステムは、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視する手段と、トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択する手段と、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行する手段と、選択された1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更する手段とを含み、1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。
本開示の態様は、第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための装置を含み、その装置は、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含む命令を実行するように構成されたプロセッサを含み、1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。
実施例が適用され得るシステムアーキテクチャを示す図である。 一実施例による、クライアントデバイスの機能ブロック図である。 一実施例による、通信プロファイルの図である。 一実施例による、アプリケーションプロファイルの図である。 一実施例による、システムオーケストレータの図である。 一実施例による、リソース利用テーブルである。 一実施例による、アプリケーションおよびネットワーク管理部のフローチャートである。 一実施例による、リソース利用テーブルである。 いくつかの実施例での使用に適した例示的なコンピュータデバイスを有する例示的なコンピューティング環境を示す図である。
以下の詳細な説明は、本願の図および実施例の詳細を提供するものである。図間で重複している要素の参照番号および説明は、明確性のために省略される。説明全体で使用される語は例として提供されたものであり、限定することは意図されない。たとえば、「自動」という語の使用は、本願の実施を実践する当業者の所望の実施に応じて、実施の特定の態様に対するユーザまたは管理者の制御を含む、全自動または半自動の実施を含み得る。選択は、ユーザインターフェースまたは他の入力手段を介してユーザによって実行可能であり、あるいは所望のアルゴリズムを介して実施され得る。本明細書に記載するような実施例は、単独で、または組み合わせによってのいずれかで利用可能であり、その実施例の機能は、所望の実施による任意の手段を介して実施され得る。
本明細書で説明される実施例は、エッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を容易にする第1のネットワークおよび第2のネットワークを含む。本明細書で説明される実施例において、そのシステムおよび方法は、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視し、データ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいてアクティブ化されているアプリケーションのうちの1つまたは複数を選択することと、選択されたアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行することと、選択されたアプリケーションに関するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークのデバイスへ変更することとに進む。アプリケーションを選択することは、データトラフィック毎に必要なコンピュータリソースに基づいて行われる。(たとえば、計算リソースなどの少ないリソースを必要とするアプリケーションを選択する)。
図1は、実施例が適用され得るシステムアーキテクチャを示す図である。このシステムは、クライアントデバイス101と、パブリックネットワーク102と、プライベートネットワーク103と、パブリックMEC104と、プライベートMEC105と、システムオーケストレータ106とを含む。MEC(Mobile Edge Computing)は、セルラーネットワークに直接接続されたサーバであり、したがってセルラーユーザは、より短い遅延でMECにアクセスできる。クライアントデバイス101は、パブリックネットワーク102を介してパブリックMEC104に接続し、プライベートネットワーク103を介してプライベートMEC105に接続する。クライアントデバイス101は、パブリックネットワークまたはプライベートネットワークを介して、MECと協働してアプリケーションを動作させる。システムオーケストレータ106は、プライベートネットワーク103の利用を監視し、プライベートネットワーク103における現在のトラフィック使用量にしたがってクライアントデバイス101の接続およびアプリケーションの実行をオーケストレーションする。プライベートネットワーク103およびプライベートMEC105はそのユーザによって所有されていることが前提とされるため、ユーザは、プライベートネットワーク103またはプライベートMEC105の使用に対する料金を支払う必要はない。一方、パブリックネットワーク102は通信/公益事業会社によって所有されており、パブリックMEC104は、クラウドサービス提供者によって所有されていることが前提とされるため、ユーザは、使用毎にパブリックネットワーク102およびパブリックMEC104の使用の料金を支払う。したがって、プライベートネットワーク103およびプライベートMEC105の使用は、リソースが利用可能である限り、通信およびコンピューティングの使用に含まれるコストを削減するように優先化される。
本明細書で説明される実施例で、プライベートネットワークは、重要な分析のために専用リソースを使用するため(たとえば、IoTシステムでは、いくつかのプロセス/アセットがさらなる精査が必要な場合があるため、プライベートネットワークに移動される)、または送信されたデータおよび分析結果がプライベートであることを確実に維持するため、のいずれかのための専用ネットワークである。そのような実施において、プライベートネットワークにおけるトラフィックデータ量は、ファームウェア更新、プライベートエンティティからより多くの詳細を必要とする事象の発生などであるが、それに限定されない多くの理由のために所定の閾値を超える場合がある。本明細書で説明される実施例は、そのようなプライベートネットワークリソースを優先化し、必要に応じてプライベートネットワークアプリケ-ションをパブリックネットワークへ移行することに関する。この実施例は、所望の実施にしたがって、クラウド/エッジデバイス、IoT、スマート製造システム、リモートセンサを含むセンサシステムなどであるがそれに限定されないプライベート/パブリックネットワークシステムに拡張可能である。
本明細書で説明される実施例において、プライベートネットワークおよび/またはパブリックネットワークは5Gネットワークでもよく、システムオーケストレータは、5Gネットワークを含む実施を促進するために5Gシステムオーケストレータでもよいが、本開示はそれに限定されない。他の種類のセルラーネットワークは、本開示において開示されるようなパブリック/プライベートネットワークおよびプロトコルを利用でき、本明細書で説明される実施例は、それ自体は、所望の実施に適合するように適用されることが可能である。
図2は、一実施例による、クライアントデバイス101の機能図である。クライアントデバイス101は、クライアントアプリケーション201と、クライアントステータス通知部202と、クライアントネットワークおよびアプリケーション管理部203と、セルラーネットワークプロファイル204と、アプリケーション通信プロファイル205と、通信デバイス206とを含む。クライアントアプリケーション201は、MECで動作しているサーバアプリケーションと協働して動作する。通常、クライアントアプリケーション201は、制限されたリソースを用いて軽いコンピューティングのみを実行し、サーバアプリケーションは、十分なコンピューティングリソースを用いて重いコンピューティングを実行する。クライアントステータス通知部202は、システムオーケストレータ106に、クライアントアプリケーション201とサーバアプリケーションとの間で必要な通信リソースを通知する。クライアントステータス通知部202は、さらに、システムオーケストレータ106に、サーバアプリケーションの実行のためのMECにおける必要なコンピューティングリソースを通知する。クライアントネットワークおよびアプリケーション管理部203は、システムオーケストレータ106からコマンドを受信すると、セルラーネットワークプロファイル204およびアプリケーション通信プロファイル205を参照してアプリケーションのための構成を変更する。セルラーネットワークプロファイル204は、通信デバイス206が様々なセルラーネットワークに接続するための構成を含む。アプリケーション通信プロファイル205は、クライアントアプリケーションがサーバアプリケーションに接続するための構成を含む。通信デバイス206は、選択されたプロファイルに基づくセルラーネットワークに接続するために使用される通信デバイスである。そのような通信デバイス206は、5Gネットワークに接続するように構成された5Gデバイスであり得るが、それに限定されない。
図3は、一実施例による、セルラーネットワークプロファイル204を示す図である。セルラーネットワークプロファイル204は、SIMカードID(識別子)301と、セルラーネットワークタイプ302と、APN(アクセスポイント名)303とを含む。SIMカードID301は、クライアントデバイス101が各SIMカードを識別するために使用される。セルラーネットワークタイプ302は、パブリックネットワーク(たとえば、パブリック5G)、またはプライベートネットワーク(たとえば、プライベート5G)のいずれかである。APN303は、クライアントデバイスがセルラーネットワークへの経路を確立するために使用される。
図4は、一実施例による、アプリケーション通信プロファイル205の一例を示す図である。アプリケーション通信プロファイル205は、MECタイプ401と、IP(インターネットプロトコル)アドレス402とを含む。MECタイプ401は、サーバアプリケーションが動作するMECのタイプを示す。IPアドレス402は、サーバアプリケーションによって使用されるIPアドレスを示す。
次に、クライアントネットワークおよびアプリケーション管理部203の具体的なプロセスが以下で説明される。クライアントデバイス101が、図3に示すようなセルラーネットワークプロファイル204と、図4に示すようなアプリケーション通信プロファイル205と、プライベートネットワーク103を介してプライベートMEC105と協働して動作するアプリケーションAとを有すると仮定される。また、クライアントデバイス101が、通信経路を、パブリックネットワーク102を介するパブリックMEC104へ切り換えるコマンドを受信することが仮定される。この場合、クライアントデバイス101は、セルラーネットワークプロファイル204を参照し、パブリックネットワーク102と関連付けられたSIMカード1およびAPN:public.carrierAを通信デバイス206に適用する。その後、クライアントデバイス101は、クライアントアプリケーションの宛先IPアドレスを192.1.1.101に変更する。
図5は、一実施例による、システムオーケストレータ106の機能図である。システムオーケストレータ106は、リソース利用監視部501と、アプリケーションおよびネットワーク管理部503とを含む。リソース利用監視部501は、リソース利用テーブル502を含む。リソース利用監視部501は、クライアントデバイス101から、プライベートネットワーク103を介するプライベートMEC105におけるアプリケーションの実行に関わる通信リソースおよびコンピューティングリソースに関する通知を受信する。リソース利用監視部501は、受信した通知に基づいてリソース利用テーブル502を更新する。
図6は、一実施例による、リソース利用テーブル502の例を示す図である。リソース利用テーブル502は、クライアントデバイスID601と、アプリケーション名602と、5G通信リソースなどの通信リソース[Mbpsまたはメガビット/秒]603と、5GMECコンピューティングリソースなどのMECコンピューティングリソース[CPUコア]604と、5GのMbps単位のMECコンピューティングリソースなどのMbps単位のMECコンピューティングリソース605とを含む。通信リソース603は、対応するアプリケーションによって使用される通信リソースの量を示す。MECコンピューティングリソース604は、対応アプリケーションによって使用されるコンピューティングリソースを示す。たとえば、システムオーケストレータがクライアントデバイス#9から、アプリケーションKが動作しているという通知を受信し、アプリケーションKに関するクライアントデバイス101とプライベートMEC105との間の使用通信リソースが20[Mbps]であり、アプリケーションKのためにプライベートMEC105で使用されるコンピューティングリソースが4である場合、606で示されるように行がテーブルに追加される。Mbps単位のMECコンピューティングリソース605は、5G通信リソースによってMECコンピューティングリソースを除算することによって計算される。
アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、プライベートネットワーク105のトラフィック量が所定の値Vを超えていることを検出した場合に、プライベートMEC105で動作しているアプリケーションをパブリックMEC104へ移行する。アプリケーションおよびネットワーク管理部503が移行対象のアプリケーションを選択するとき、Mbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値を有するアプリケーションを選択する。パブリックMEC104の使用のコストは利用回数に応じて計算され、したがってMbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値を有する移行対象のアプリケーションを選択することは、パブリックMEC104の使用のコストの削減に寄与する。アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、プライベートMEC105がパブリックMEC104から移行されるアプリケーションに対して十分な通信リソースを有することを検出した場合に、パブリックMEC104で動作しているアプリケーションをプライベートMEC105に移行する。アプリケーションおよびネットワーク管理部503が移行対象のアプリケーションを選択するとき、必要とされるコンピューティングリソースが(所定の閾値V-プライベートネットワークにおける現在のトラフィック量)によって計算されたマージン以下であるアプリケーションのうちの、5GのMbps単位のMECコンピューティングリソースの最大値を有するアプリケーションを選択する。上述したように、パブリックMEC104の使用のコストは利用回数に応じて計算され、したがって、パブリックMECで動作しており、プライベートMECへ移行対象で、Mbps単位のMECコンピューティングリソースの最大値を有するアプリケーションを選択することは、パブリックMEC104の使用のコストの削減に寄与する。
図7は、アプリケーションおよびネットワーク管理部のフローチャートの一例を示す図である。ステップ701で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、プライベートネットワークにおける総トラフィック量をTとして計算し、702に進む。ステップ702で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、Tが所定の値Vより大きいかを確認する。702の出力がYesの場合、ステップ703へ進む。702の出力がNoの場合、708へ進む。
ステップ703で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、プライベートMECで動作しており移行対象のアプリケーションのうちの、Mbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値を有するアプリケーションを選択し、選択されたアプリケーションの5G通信リソースをtとして設定し、ステップ704へ進む。ステップ704で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、選択されたアプリケーションを起動することをパブリックMEC104に指示し、705へ進む。ステップ705で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、選択されたアプリケーションを停止することをプライベートMEC105に命令し、706へ進む。ステップ706で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、接続をパブリックMEC104へ切り換えて、パブリックMEC104のための構成を選択されたアプリケーションに適用することを対応クライアントデバイスに命令し、707へ進む。ステップ707で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、式(T=T-t)によってTを更新し、701へ進む。ステップ708で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は式s=V-Tによってマージンsを計算し、ステップ709へ進む。ステップ709で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、必要とされるコンピューティングリソースがs以下であるパブリックMECで動作しているアプリケーションが存在するかを確認する。ステップ709の出力がYesの場合、ステップ710へ進む。ステップ709の出力がNoの場合、ステップ702へ進む。
ステップ710で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、パブリックMECで動作しており移行対象のアプリケーションのうちの、Mbps単位のMECコンピューティングリソースの最大値を有するアプリケーションを選択し、そのアプリケーションの通信リソースをuに代入した後、ステップ711へ進む。ステップ711で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、選択されたアプリケーションを起動することをプライベートMEC105に指示し、712へ進む。ステップ712で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、選択されたアプリケーションを停止することをパブリックMEC104に指示し、713へ進む。ステップ713で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、接続をプライベートMEC105へ切り換えて、プライベートMEC105のための構成を選択されたアプリケーションに適用することを対応クライアントデバイスに命令し、714へ進む。ステップ714で、アプリケーションおよびネットワーク管理部は、式(T=T+u)によってTを更新し、702へ進む。
アプリケーションおよびネットワーク管理部503の具体的なフローが、図7のフローチャートおよび図6のテーブルを用いて以下で説明される。ここで、プライベート5Gネットワーク103におけるトラフィック量のための閾値としての所定の値Vは350[Mbps]であると仮定される。ステップ701で、プライベート5Gネットワーク103のTとして計算された総トラフィック量が400[Mbps](>350[Mbps])であり、702へ進む。ステップ702で、T=400およびV=350であり、したがって出力はYesであり、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は703へ進む。ステップ703で、クライアントデバイス#10で動作しているアプリケーションLが、5GのMbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値0.1を有するため、パブリック5Gネットワーク102への移行対象として選択される。アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、20[Mbps]をt(アプリケーションの5G通信リソース)に代入する。ステップ704で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、アプリケーションLを起動することをパブリックMEC104に命令し、705へ進む。ステップ705で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、アプリケーションLを停止することをプライベートMEC105に命令し、706へ進む。ステップ706で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、接続をパブリックMEC104へ切り換えて、パブリックMEC104のための構成をアプリケーションLに適用することをクライアントデバイス#10に命令し、707へ進む。ステップ707で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、Tを380(=400-20)に更新し、702へ進む。ステップ702で、T=380およびV=350であるため、出力はYesである。その後、アプリケーションおよびネットワーク管理部503が703へ進む。
ステップ703で、クライアントデバイス#8で動作しているアプリケーションHが、5GのMbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値0.13を有するため、パブリックMEC104への移行対象として選択される。アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、30[Mbps]をt(アプリケーションの5G通信リソース)に代入する。ステップ704で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503はアプリケーションHを起動することをパブリックMEC102に命令し、705へ進む。ステップ705で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、アプリケーションHを停止することをプライベートMEC105に命令し、706へ進む。ステップ706で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、接続をパブリック5Gへ切り換えて、パブリックMECのための構成をアプリケーションHに適用することをクライアントデバイス101に命令し、707へ進む。ステップ707で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、Tを350(=380-30)に更新し、702へ進む。ステップ702で、T=350およびV=350であり、したがって出力はNoである。アプリケーションおよびネットワーク管理部503は708へ進む。
次に、パブリックMECで動作しており、プライベートMECへ移行されるアプリケーションのプロセスを説明する。ここで、アプリケーションA、B、C、D、E、F、G、KがプライベートMECで動作しており、アプリケーションHおよびLがパブリックMECで動作している状況が仮定され、したがってプライベートMECで動作しているアプリケーションGが停止される。ステップ701で、プライベート5Gネットワーク103のTとして計算された総トラフィック量は320[Mbps]である。ステップ702で、Tは320であり、Vは350であり、したがって出力はNoであり、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は708へ進む。ステップ708で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、マージンs=30(=350-320)を計算し、ステップ709へ進む。ステップ709で、パブリックMECで動作しているアプリケーションHおよびLのリソースは30以下であり、したがって710へ進む。
ステップ710で、一例として、クライアントデバイス#10で動作しているアプリケーションHは、パブリックMECからプライベートMECへ移行されるために選択される。この例では、アプリケーションLよりも多いMbps単位のMECコンピューティングリソースを必要とするため、アプリケーションHが選択される。この例で、アプリケーションHの5G通信リソース30[Mbps]がuに代入され、その後、フローがステップ711へ進む。ステップ711で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503はアプリケーションLを起動することをプライベートMECに命令し、ステップ712へ進む。ステップ712で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、アプリケーションHを停止することをパブリックMECに命令し、ステップ713へ進む。ステップ713で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、接続をプライベートMECへ切り換えて、プライベートMECのための構成をアプリケーションHに適用することをクライアントデバイス#10に命令し、ステップ714へ進む。ステップ714で、アプリケーションおよびネットワーク管理部503は、Tを350(=320+30)に更新し、ステップ702へ進む。
本明細書で説明される実施例によって、クライアントデバイスは、5Gシステムオーケストレータなどのシステムオーケストレータに、アプリケーションの状態が転送可能であるか否かとともに、本明細書で説明されるようなリソース情報を通知する。プライベートネットワークの使用トラフィック量が所定の値を上回る場合、システムオーケストレータは、状態が「転送可能」であるアプリケーションのうちでMbps単位のMECコンピューティングリソースが最小値を有するアプリケーションを選択する。
図8は、一実施例による、リソース利用テーブル502の例を示す図である。このテーブルは、本明細書で説明されるように、図6に含まれる項目に加えて、アプリケーション801の状態を含む。「転送可能」とは、対応アプリケーションがMEC間で安全に転送されることが可能であることを意味し、「転送不可」は、対応アプリケーションがMEC間で安全に転送されることができないことを意味する。
アプリケーションおよびネットワーク管理部503が移行対象のアプリケーションを選択するとき、状態が「転送可能」であるアプリケーションのうちの、Mbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値を有するアプリケーションを選択する。ここで、プライベートネットワークのトラフィック量のための所定の値は350[Mbps]であり、プライベートネットワークの現在のトラフィック量は400[Mbps]であり、プライベートネットワークのトラフィックのうちの50[Mbps](=400-350)は、パブリックネットワークへ移行される必要があることが仮定される。システムオーケストレータ106は、状態が転送可能なアプリケーションのうちの、移行対象のMbps単位のMECコンピューティングリソースの最小値を有するアプリケーションを選択する。この場合、システムオーケストレータ106は、移行対象のアプリケーションFを選択する。
本明細書で説明される実施例にわたって、様々な通信システムおよび様々なコンピューティングシステムが適用されるIoT環境では、必要な通信リソースおよびコンピューティングリソースは、より低コストで準備され得る。さらに、アプリケーションの安全な移行は、動作しているアプリケーションに対して悪影響なく実現可能である。
図9は、システムオーケストレータ106、クライアントデバイス101、パブリックMEC104、またはプライベートMEC105など、いくつかの実施例での使用に適した例示的なコンピュータデバイスを有する例示的なコンピューティング環境を示す図である。コンピューティング環境900におけるコンピュータデバイス905は、1つまたは複数の処理部、コア、またはプロセッサ910、メモリ915(たとえばRAM、ROM、および/または同様のもの)、内部ストレージ920(たとえば磁気、光学、ソリッドステートのストレージ、および/または有機)、および/またはI/Oインターフェース925を含むことが可能であり、そのいずれかは、情報を通信するための通信機構もしくはバス930上で結合されることが可能であり、またはコンピュータデバイス905に組み込まれ得る。I/Oインターフェース925は、所望の実施に応じて、カメラから画像を受信する、またはプロジェクターもしくはディスプレイに対して画像を提供するようにさらに構成される。
コンピュータデバイス905は、入力/ユーザインターフェース935および出力デバイス/インターフェース940に通信可能に結合され得る。入力/ユーザインターフェース935および出力デバイス/インターフェース940の一方または両方のいずれかは、有線または無線インターフェースであることが可能であり、取り外し可能であることが可能である。入力/ユーザインターフェース935は、入力を提供するために使用可能である、物理的または仮想的な任意のデバイス、コンポーネント、センサまたはインターフェース(たとえば、ボタン、タッチスクリーンインターフェース、キーボード、ポインティング/カーソルコントロール、マイクロフォン、カメラ、ブライユ、動きセンサ、光学読取装置、および/または同様のもの)を含み得る。出力デバイス/インターフェース940は、ディスプレイ、テレビ、モニタ、プリンタ、スピーカー、ブライユ、または同様のものを含み得る。いくつかの実施例では、入力/ユーザインターフェース935および出力デバイス/インターフェース940は、コンピュータデバイス905とともに組み込まれることが可能であり、またはそれと物理的に結合されることが可能である。他の実施例では、他のコンピュータデバイスが、コンピュータデバイス905のための入力/ユーザインターフェース935および出力デバイス/インターフェース940として機能し得る、またはその機能を提供し得る。
コンピュータデバイス905の例は、高移動性デバイス(たとえばスマートフォン、車両および他の機械に搭載されたデバイス、人または動物によって保持されるデバイス、および同様のもの)、モバイルデバイス(たとえばタブレット、ノートブック、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、携帯型テレビ、ラジオ、および同様のもの)、および移動性のために設計されていないデバイス(たとえば、デスクトップコンピュータ、他のコンピュータ、情報キオスク、1つまたは複数のプロセッサが組み込まれたテレビおよび/または1つまたは複数のプロセッサが結合されたテレビ、ラジオ、および同様のもの)を含み得るが、それに限定されない。
コンピュータデバイス905は、同一または異なる構成の1つまたは複数のコンピュータデバイスを含む、任意の数のネットワーク接続されたコンポーネント、デバイス、およびシステムとの通信のために、(たとえば、I/Oインターフェース925を介して)外部ストレージ945およびネットワーク950へ通信可能に結合され得る。コンピュータデバイス905または任意の接続済みコンピュータデバイスは、サーバ、クライアント、シンサーバ、汎用機械、専用機械、またはその他として機能、そのサービスを提供、またはそれらの名称で呼ばれることが可能である。
I/Oインターフェース925は、コンピューティング環境900における少なくとも全ての接続済みコンポーネント、デバイス、およびネットワークへ、および/またはそこからの情報通信のために、任意の通信またはI/Oプロトコルまたは規約(たとえばEthernet、802.11x、Universal System Bus、WiMax、モデム、セルラーネットワークプロトコル、および同様のもの)を使用する有線および/または無線インターフェースを含み得るが、それに限定されない。ネットワーク950は、(たとえばインターネット、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、電話網、セルラーネットワーク、衛星ネットワーク、および同様のものなどの)任意のネットワークまたはネットワークの組み合わせであり得る。
コンピュータデバイス905は、一時的媒体および非一時的媒体を含むコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体を使用すること、および/またはそれを使用して通信することが可能である。一時的媒体は、伝送媒体(たとえば金属ケーブル、光ファイバー)、信号、搬送波、および同様のものを含む。非一時的媒体は、磁気媒体(たとえば、ディスクおよびテープ)、光学媒体(たとえばCD ROM、デジタルビデオディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、ソリッドステート媒体(たとえばRAM、ROM、フラッシュメモリ、ソリッドステートストレージ)、および他の不揮発性ストレージまたはメモリを含む。
コンピュータデバイス905は、いくつかの例示的なコンピューティング環境において技法、方法、アプリケーション、プロセス、またはコンピュータ実行可能命令を実施するために使用され得る。コンピュータ実行可能命令は、一時的媒体から取り出され、非一時的媒体に格納され、そこから取り出されることが可能である。実行可能命令は、任意のプログラミング言語、スクリプト言語、および機械言語(たとえばC、C++、C#、Java(登録商標)、Visual Basic、Python、Perl、JavaScript(登録商標)、その他)のうちの1つまたは複数に由来し得る。
プロセッサ910は、ネイティブな環境または仮想環境において、任意のオペレーティングシステム(OS)(不図示)の下で実行できる。論理ユニット960と、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)ユニット965と、入力ユニット970と、出力ユニット975と、異なるユニットが相互、OS、および他のアプリケーション(不図示)と通信するためのユニット間通信機構995とを含む1つまたは複数のアプリケーションが配備され得る。上述したユニットおよび要素は、設計、機能、構成、または実施において異なることが可能であり、上記説明に限定されない。プロセッサ910は、中央演算処理装置(CPU)などのハードウェアプロセッサの形態を有することができ、またはハードウェアユニットおよびソフトウェアユニットの組み合わせであり得る。
いくつかの実施例では、APIユニット965によって情報または実行命令が受信されると、それは、1つまたは複数の他のユニット(たとえば、論理ユニット960、入力ユニット970、出力ユニット975)に伝えられ得る。いくつかの例において、論理ユニット960は、ユニット間の情報フローを制御し、上述したいくつかの実施例において、APIユニット965、入力ユニット970、出力ユニット975によって提供されたサービスを指示するように構成され得る。たとえば、1つまたは複数のプロセスまたは実施のフローは、単独で、またはAPIユニット965と併せて、論理ユニット960によって制御され得る。入力ユニット970は、実施例で説明した計算に対する入力を取得するように構成されてもよく、出力ユニット975は、実施例で説明した計算に基づく出力を提供するように構成されてもよい。
メモリ915は、以下で説明するように、プロセッサ910によって実行される命令を格納するように構成され得る。
プロセッサ910は、第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための方法またはコンピュータ命令を実行するように構成可能であり、この方法またはコンピュータ命令は、第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第1のネットワークから第2のネットワークへ移行することと、選択された1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを第1のネットワークのデバイスから第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される。本明細書で説明されるように、第1のネットワークはプライベートネットワーク(たとえば、プライベート5Gネットワーク)であることが可能であり、第2のネットワークはパブリックネットワーク(たとえば、パブリック5Gネットワーク)であることが可能である。
プロセッサ910は、方法またはコンピュータ命令を実行するように構成可能であり、第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、アプリケーションのうちの、転送不可と示されるアプリケーションを選択することから除外することを含む。
プロセッサ910は、方法またはコンピュータ命令を実行するように構成可能であり、選択され移行された1つまたは複数のアプリケーションのために利用可能であると決定された第1のネットワークにおけるコンピュータリソースに関して、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第2のネットワークから第1のネットワークへ移行することを含む。所望の実施に応じて、選択された1つまたは複数のアプリケーションを第2のネットワークから第1のネットワークへ移行することは、選択された1つまたは複数のアプリケーションのうちの、ステップ710に示すように第1のネットワークの利用可能なコンピュータリソースより少ない最大コンピュータリソースを必要とするアプリケーションを移行することを含み得る。このように、第1のネットワークの利用可能なコンピュータリソースより少ない最大リソースを必要とするアプリケーションは、第1のネットワークにおける利用可能なリソースを効率的に満たすために、1つずつ移行され得る。
実施例では、プロセッサ910は、コンピュータデバイス905としてオーケストレータ(たとえば、5Gオーケストレータ)を含む実施の一部として方法またはコンピュータ命令を実行するように構成可能であり、オーケストレータは、トラフィックデータ毎の計算リソースを管理し、第1のネットワークの利用可能なコンピューティングリソースおよび通信リソースに基づいて、トラフィックデータ毎の必要とされる計算リソースを計算する。
詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータ内の動作のアルゴリズムおよび記号的表現によって提示される。それらのアルゴリズムの記載および記号的表現は、それらの革新の本質を他の当業者に伝えるために、データ処理分野の当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、所望の最終状態または結果につながる一連の定義されたステップである。実施例では、実行されたステップは、有形の結果を実現するために有形の量の物理的な操作を必要とする。
特記しない限り、説明から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「決定する」、「表示する」、または同様のものなどの語を利用する説明は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内で物理的(電子的)量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリもしくはレジスタまたは他の情報ストレージ、伝送デバイスもしくは表示デバイス内の物理的量として同様に表される他のデータに変換するコンピュータシステムまたは他の情報処理デバイスのアクションおよびプロセスを含み得ることが理解される。
実施例は、本明細書において動作を実行するための装置にさらに関係してもよい。この装置は、求められた目的のために特別に構築されてもよく、または1つまたは複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化または再構成される1つまたは複数の汎用コンピュータを含んでもよい。そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータ可読格納媒体またはコンピュータ可読信号媒体などのコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。コンピュータ可読格納媒体は、光学ディスク、磁気ディスク、読出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ソリッドステートデバイスおよびドライブ、または電子情報を格納するのに適した任意の他の種類の有形もしくは非一時的媒体などであるがそれに限定されない有形の媒体を含み得る。コンピュータ可読信号媒体は、搬送波などの媒体を含み得る。本明細書で提示されたアルゴリズムおよび表示は、いずれかの特定のコンピュータまたは他の装置に本質的に関係しない。コンピュータプログラムは、所望の実施の動作を実行する命令を含む純粋なソフトウェアによる実施を含み得る。
様々な汎用システムは、本明細書の例によるプログラムおよびモジュールとともに使用されてもよく、または所望の方法のステップを実行することに更に特化した装置を構築することが結果として便利であってもよい。さらに、いずれかの特定のプログラミング言語を参照して実施例は説明されていない。本明細書に記載するような実施例の技法を実施するために、様々なプログラミング言語が使用され得ることが理解されるであろう。プログラミング言語の命令は、たとえば、中央演算装置(CPU)、プロセッサ、またはコントローラなど、1つまたは複数の処理デバイスによって実行され得る。
本発明が属する分野で知られるように、上述された動作は、ハードウェア、ソフトウェア、またはソフトウェアとハードウェアとの何らかの組み合わせによって実行され得る。実施例の様々な態様は、回路および論理デバイス(ハードウェア)を使用して実施されてもよい一方、他の態様は、プロセッサによって実行されるとプロセッサに本願の実施を実行する方法を実行させる、機械可読媒体(ソフトウェア)上に格納された命令を使用して実施されてもよい。さらに、本願のいくつかの実施例はハードウェアのみで実行されてもよい一方、他の実施例はソフトウェアのみで実行されてもよい。さらに、説明された様々な機能は単体のユニットで実行されることが可能であり、または任意の数の手法で多数のコンポーネントにわたって分散され得る。ソフトウェアによって実行されると、方法は、コンピュータ可読媒体に格納された命令に基づいて、汎用コンピュータなどのプロセッサによって実行されてもよい。必要に応じて、命令は、圧縮形式および/または暗号化形式で媒体に格納され得る。
さらに、本願の他の実施は、本明細書の考慮および本願の技術の実践から、当業者とって明らかであろう。説明された実施例の様々な態様および/または構成要素は、単体または何らかの組み合わせで使用されてもよい。本明細書および実施例は例としてのみ考慮されることが意図され、本願の真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。
101 クライアントデバイス
102 パブリックネットワーク
103 プライベートネットワーク
104 パブリックMEC
105 プライベートMEC
106 システムオーケストレータ
201 クライアントアプリケーション
202 クライアントステータス通知部
203 クライアントネットワークおよびアプリケーション管理部
204 セルラーネットワークプロファイル
205 アプリケーション通知プロファイル
206 通信デバイス
501 リソース利用監視部
502 リソース利用テーブル
503 アプリケーションおよびネットワーク管理部
905 コンピュータデバイス
910 プロセッサ
915 メモリ
920 内部ストレージ
925 I/Oインターフェース
935 入力/ユーザインターフェース
940 出力デバイス/インターフェース
945 外部ストレージ
950 ネットワーク
960 論理ユニット
965 APIユニット
970 入力ユニット
975 出力ユニット

Claims (15)

  1. 第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための方法であって、
    前記第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、
    前記トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、
    前記第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第1のネットワークから前記第2のネットワークへ移行することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを前記第1のネットワークの前記デバイスから前記第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、
    前記1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される、方法。
  2. 前記第1のネットワークはプライベートネットワークであり、前記第2のネットワークはパブリックネットワークである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のネットワークはプライベート5Gネットワークである、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第1のネットワークの前記デバイスにおいて実行されている前記1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、前記アプリケーションのうちの、転送不可と示されるアプリケーションを前記選択することから除外することを含む、請求項1に記載の方法。
  5. 選択され移行された前記1つまたは複数のアプリケーションのために利用可能であると決定された前記第1のネットワークにおけるコンピュータリソースに関して、選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第2のネットワークから前記第1のネットワークへ移行することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第2のネットワークから前記第1のネットワークへ移行することは、選択された前記1つまたは複数のアプリケーションのうちの、前記第1のネットワークの利用可能なコンピュータリソースより少ない最大コンピュータリソースを必要とするアプリケーションを移行することを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記方法は、トラフィックデータ毎の計算リソースを管理し、前記第1のネットワークの利用可能なコンピューティングリソースおよび通信リソースに基づいて、トラフィックデータ毎の必要とされる前記計算リソースを計算するオーケストレータによって実行される、請求項1に記載の方法。
  8. 第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、
    前記第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、
    前記トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、
    前記第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第1のネットワークから前記第2のネットワークへ移行することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを前記第1のネットワークの前記デバイスから前記第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、
    前記1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される、非一時的コンピュータ可読媒体。
  9. 前記第1のネットワークはプライベートネットワークであり、前記第2のネットワークはパブリックネットワークである、請求項8に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  10. 前記第1のネットワークはプライベート5Gネットワークである、請求項9に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  11. 前記第1のネットワークの前記デバイスにおいて実行されている前記1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、前記アプリケーションのうちの、転送不可と示されるアプリケーションを前記選択することから除外することを含む、請求項8に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  12. 選択され移行された前記1つまたは複数のアプリケーションのために利用可能であると決定された前記第1のネットワークにおけるコンピュータリソースに関して、選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第2のネットワークから前記第1のネットワークへ移行すること
    をさらに含む、請求項8に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  13. 選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第2のネットワークから前記第1のネットワークへ移行することは、選択された前記1つまたは複数のアプリケーションのうちの、前記第1のネットワークの利用可能なコンピュータリソースより少ない最大コンピュータリソースを必要とするコンピュータリソースを有するアプリケーションを移行することを含む、請求項12に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  14. 前記命令は、トラフィックデータ毎の計算リソースを管理し、前記第1のネットワークの利用可能なコンピューティングリソースおよび通信リソースに基づいて、トラフィックデータ毎の必要とされる前記計算リソースを計算するオーケストレータによって実行される、請求項8に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  15. 第1のネットワークおよび第2のネットワークを介するエッジデバイスとクラウドデバイスとの間の通信を管理するための装置であって、
    命令を格納するように構成されたメモリと、
    プロセスを実行する、メモリに格納された前記命令を実行するように構成されたプロセッサと、を含み、前記プロセスは、
    前記第1のネットワークにおけるトラフィックデータ量を監視することと、
    前記トラフィックデータ量が所定の値を超える場合、
    前記第1のネットワークのデバイスにおいて実行されている1つまたは複数のアプリケーションを選択することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションを前記第1のネットワークから前記第2のネットワークへ移行することと、
    選択された前記1つまたは複数のアプリケーションと関連するデータ通信の宛先アドレスを前記第1のネットワークの前記デバイスから前記第2のネットワークの他のデバイスへ変更することとを含み、
    前記1つまたは複数のアプリケーションを選択することは、トラフィックデータ毎にそれぞれの1つまたは複数のアプリケーションを実行するために必要な計算リソースに基づいて実行される、装置。
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