KR102309718B1 - 네트워크를 자동적으로 관리하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 네트워크 시스템이 네트워크 관리 서버의 설정을 사용자의 개입 없이 자동으로 수행하는 방법으로, 부하 분산 장치가 네트워크 관리 서버를 관리하는 방법에 있어서, 새로운 기지국이 네트워크에 추가되었다는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로 상기 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하는 단계; 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 상기 새로운 기지국에 대한 처리 시간 정보를 수신하는 단계; 및 상기 처리 시간 정보를 기반으로 상기 새로운 기지국을 할당할 네트워크 관리 서버를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 통신 시스템에서 네트워크를 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
네트워크 요소(network element)를 관리하기 위해, 네트워크 관리 서버(network management server)가 네트워크 요소의 집합에 추가될 수 있다. 이 때 모든 네트워크 요소들에 대하여 네트워크 관리 서버를 할당하려면 사용자의 개입이 필요하다. 특히 기지국(이는 eNodeB(eNB)이 될 수 있다)의 수가 많은 경우, 효율적인 통신을 위해 네트워크 관리 서버의 설정은 매우 중요하다. 현재 네트워크 관리 서버의 설정이 이루어지면, 네트워크 요소의 셀 용량이 증가할 때마다 새로운 네트워크 관리 서버가 구성되어야 한다. 사용자는 수동으로 새로운 네트워크 관리 서버 구성을 수행해야 하며, 특히 하나의 네트워크 관리 서버에서 다른 네트워크 관리 서버로 관리되는 네트워크 요소를 이동하려면 데이터 이동과 노력이 필요하다.
일례로, 만 개의 기지국이 단일 네트워크 관리 서버에 의해 관리되며, 각각의 기지국은 3개의 셀을 가질 때, 관리되는 셀의 총 수는 3만 개가 된다. 이 때 셀 수가 9로 증가하면 용량은 300% 증가하게 되므로, 따라서 추가로 관리 서버가 2대 더 필요하다. 현재 기술에 따르면 용량 증가에 따른 확장을 위해서는 사용자의 개입이 필요하다.
그런데 네트워크 요소의 셀 용량 증가에 따라 사용자가 네트워크 관리 서버를 수동으로 설정해야 하므로, 네트워크 관리 서버 설정을 자동으로 수행해야 할 필요성이 있다. 그러므로 본 발명에서는 네트워크 시스템이 네트워크 관리 서버의 설정을 사용자의 개입 없이 자동으로 수행하는 방법을 개시한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 부하 분산 장치가 네트워크 관리 서버를 관리하는 방법에 있어서, 새로운 기지국이 네트워크에 추가되었다는 정보를 수신하는 단계; 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로 상기 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하는 단계; 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 상기 새로운 기지국에 대한 처리 시간 정보를 수신하는 단계; 및 상기 처리 시간 정보를 기반으로 상기 새로운 기지국을 할당할 네트워크 관리 서버를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 부하 분산 관련 정보를 수신하는 단계; 및 상기 부하 분산 관련 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버에 대한 부하 분산 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 네트워크 관리 서버를 관리하는 부하 분산 장치에 있어서, 적어도 하나의 네트워크 관리 서버와 신호를 송수신하는 송수신부; 데이터를 저장하는 저장부; 및 새로운 기지국이 네트워크에 추가되었다는 정보를 수신하고, 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로 상기 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하고, 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 상기 새로운 기지국에 대한 처리 시간 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 처리 시간 정보를 기반으로 상기 새로운 기지국을 할당한 네트워크 관리 서버를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 부하 분산 관련 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 부하 분산 관련 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버에 대한 부하 분산 여부를 결정하도록 더 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 네트워크 관리 서버 설정 방법에 따르면, 사용자의 개입 없이 자동으로 효율적으로 네트워크 관리 서버를 관리할 수 있다.
도 1은 현재의 네트워크 관리 서버(network management server, 이하 MS와 혼용 가능하다)가 포함된 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 MS가 포함된 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 네트워크를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 운영 효율성을 산출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 시스템 CPU 또는/및 메모리의 부하가 미리 설정된 임계치를 초과할 경우 부하를 조절하는 경우를 도시한 도면이다.
도 7은 부하 분산의 예시를 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b는 부하 분산의 구체적인 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10은 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드) 또는 부하 분산 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 MS가 포함된 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 네트워크를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 운영 효율성을 산출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 시스템 CPU 또는/및 메모리의 부하가 미리 설정된 임계치를 초과할 경우 부하를 조절하는 경우를 도시한 도면이다.
도 7은 부하 분산의 예시를 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b는 부하 분산의 구체적인 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10은 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드) 또는 부하 분산 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 새로운 네트워크 요소들 또는 셀 용량이 네트워크에서 증가하거나 감소할 때, 기본 관리 서버 운영 효율성(primary managed server operational efficiency) KPI(key performance indicator)를 기반으로 새로운 가상 관리 서버가 백그라운드에서 자동으로 추가되거나 제거될 수 있다. 가상 관리 서버는 네트워크 요소를 다른 서버로 이동시키지 않거나 기지국을 축소 또는 확장시키지 않고 네트워크 모니터링을 수행하며, 이는 현재 사용자가 상호 작용하거나 조작할 수 있는 기본 관리 서버를 대신할 수 있다. 이러한 가상 관리 서버를 통해 다른 관리 서버로의 기지국 축소, 확장, 이동 없이 네트워크의 셀 용량이 증가될 수 있다. 가상 관리 서버의 관리 수행에 사용자 개입은 전혀 필요하지 않으며, 시스템이 자체 학습 KPI 기반 운영 효율성을 기반으로 가상 관리 서버의 관리를 자동으로 수행한다.
도 1은 현재의 네트워크 관리 서버(network management server, 이하 MS와 혼용 가능하다)가 포함된 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, 통신망 장비 관리 시스템(element management system, EMS)는 클라이언트(160), MC(master controller)(150) 및 MS(120, 130 및 140)을 포함할 수 있다. 클라이언트는 망 관리 및 운용을 위한 각종 인터페이스(일례로 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)) 기능을 제공하고, MC는 MS를 통합 관리하는 서버이며, MS는 기지국 인터페이스를 제공하고, 기지국을 관리하는 서버이다.
이 때 새로운 기지국(110)이 네트워크에 추가될 경우(s100), 사용자는 MS를 직접 선택하고, 필요한 설정을 추가하여야 한다(s120). 이 때 MS의 부하(load)가 높아질 경우, 사용자는 특정 기지국을 현재 상기 특정 기지국을 관리하는 MS에서 다른 MS로 수동으로 이동시켜야 한다(s120).
도 2는 본 발명에 따른 MS가 포함된 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 따르면, 도 1의 경우와 마찬가지로 EMS 에는 클라이언트, MC 및 MS가 포함될 수 있다. 그런데 이 때 MS는 도 1의 경우와 같이 복수의 기지국을 관리하는 서버로 존재하는 것이 아니라, 가상 서버(virtual MS, 220)로 존재할 수 있다. 상기 가상 서버는 도 1의 MS와 같은 서비스를 수행할 수 있는 서버 또는 컴퓨터로 개인용 컴퓨터, MS의 기능을 지원할 수 있는 기타 시스템 또는 클라우드일 수 있다.
새로운 기지국(210)이 네트워크에 추가될 경우(s200), 운영 효율성 KPI에 기반한 부하 분산이 수행된다(s210). 이 결과로 가상 서버가 네트워크에 등록될 수 있다(s230).
도 2의 시스템에 따른 본 발명의 특징은 아래와 같다. 기지국이 네트워크에 추가되거나 기지국에서 셀 용량이 증가하면, 운영 효율성 KPI에 따라, 즉 운영 효율성을 최대로 하는 방법으로 시스템(별도의 부하 분산 장치 또는 네트워크 관리 서버일 수 있다)이 자동으로 추가된 기지국 또는 증가된 셀 용량에 따른 업무를 처리할 네트워크 관리 서버를 결정한다. 사용자는 기지국 추가를 위해 직접 네트워크 관리 서버를 선택할 필요가 없다. 상기 네트워크 관리 서버는 가상 서버일 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 기지국이 네트워크에서 제거되거나 셀 용량이 줄어드는 경우에도 운영 효율성을 최대로 하는 방법으로 남은 업무가 각 네트워크 관리 서버 사이에 재분배될 수 있다.
본 발명에 따르면 사용자가 네트워크 관리 서버와의 기지국 연결을 변경하지 않더라도 시스템은 언제든지 임의의 개수의 가상 서버들을 추가할 수 있으므로, 시스템은 필요에 따라 서비스를 지원할 수 있는 관리 서버 또는 가상 서버 내에서 작업을 할당할 수 있으며, 운영 효율성 KPI에 따라 네트워크 관리 서버 및 네트워크 관리 서버의 작업을 탄력적으로 확장하거나 관리할 수 있다. 사용자는 용량을 확장하거나 용량을 줄이기 위해 직접 설정을 변경할 필요가 없다.
아래에서는 본 발명에 따른 상세한 네트워크 관리 방법을 개시한다.
첫 번째로 기지국을 위한 최적의 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드)를 선택하는 방법을 기술한다.
기지국이 네트워크에 추가되면, 부하 분산 장치(load balancer)는 기지국과 서버 노드 간의 통신 시간, 기지국과 서버 노드의 위치, 현재 서버 부하 등을 확인하는 방법으로 서버 노드의 네트워크 성능 통계 데이터를 모니터링할 수 있는 서버 노드를 선택하고, 그 중 기지국을 위한 최적의 서버 노드를 결정한다. 부하 분산 장치는 추가된 기지국을 위한 서버 노드의 순서를 저장하고 있을 수 있다. 일례로, 첫 번째 서버 노드의 경우 충분히 부하가 존재할 경우, 두 번째 서버 노드가 추가된 기지국을 위해 할당될 수 있다. 높은 운영 효율성을 달성하기 위해, 이러한 정보는 부하 분산 장치에 의해 유지된다.
도 3은 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 네트워크를 도시한 도면이다. 도 3에 따르면, 네트워크는 부하 분산 장치(load balancer, 300) 및 각각 복수의 기지국 및 네트워크 요소를 포함할 수 있는 네트워크 A(320), 네트워크 B(322) 및 네트워크 C(324) 및 상기 네트워크를 관리할 수 있는 복수의 서버 노드(제1 서버 노드 310, 제2 서버 노드 312 및 제3 서버 노드 314)(이는 EMS(element management system) 또는 NMS(network management system)이 될 수 있다)를 포함하고 있다. 기지국이 네트워크에 추가되면(S300), 부하 분산 장치에 이러한 사실이 통지되고(S310), 부하 분산 장치는 이러한 정보(추가된 기지국에 대한 정보)를 모든 서버 노드에 통지한다(S320). 모든 서버 노드는 처리 시간을 확인한 후 부하 분산 장치로 이를 응답한다(S330). 이후 부하 분산 장치는 상기 응답을 기반으로 최적의 서버 노드를 선택하고, 상기 응답에 기반해 선호 리스트(preference list)를 유지한다(S340).
도 4는 본 발명에 따른 최적의 네트워크 관리 서버를 선택하기 위한 방법을 도시한 순서도이다. 이하 도 3의 네트워크에서 도 4의 방법이 수행되는 구체적인 실시예를 기술한다.
네트워크에 새로운 기지국(330)이 추가되면, 부하 분산 장치(300)에 새로운 기지국이 추가된 사실이 통지된다(400). 부하 분산 장치(300)는 각 기지국의 관리 업무 처리 시간(즉 기지국과 서버 노드의 통신 소요 시간)을 확인하기 위해 주변의 모든 서버 노드로 새로운 기지국에 대한 정보를 전송한다(410). 각 서버 노드는 상기 정보를 수신하고 처리 시간을 확인해 상기 정보를 부하 분산 장치로 전송한다(420).
일례로 각 서버 노드의 각 네트워크별 처리 시간은 아래와 같을 수 있다.
| 네트워크 A | 네트워크 B | 네트워크 C | |
| 제1 서버 노드 | T | 2T | 3T |
| 제2 서버 노드 | 2T | T | 2T |
| 제3 서버 노드 | 3T | 2T | T |
만약 새로운 기지국(330)이 네트워크 A(320)에 추가되었을 경우, 각 서버 노드당 새로운 기지국에 대한 처리 시간은 제1 서버 노드의 경우 T, 제2 서버 노드의 경우 2T 및 제3 서버 노드의 경우 3T 가 된다.
이후 부하 분산 장치는 상기 처리 시간 정보를 기반으로 최적의 서버 노드를 선택하고 최적의 서버 노드에 새로운 기지국을 관리하도록 할당하고, 상기 처리 시간 정보를 저장한다(430). 상기 도 3의 경우 네트워크 A의 새로운 기지국을 가장 빠르게 처리할 수 있는 서버 노드는 제1 서버 노드이므로 상기 제1 서버 노드에 새로운 기지국을 할당한다.
만약 최적의 서버 노드가 이미 충분한 부하를 가지고 있으면, 부하 분산 장치는 각각의 기지국에 대한 서버 노드의 순서를 저장 및 유지하고, 처리 시간 값을 기준으로 다음 최적 서버 노드에 기지국을 할당한다. 구체적으로, 도 3의 경우 새로운 기지국은 먼저 제 1 서버 노드에 할당되고, 제1 서버 노드의 부하가 이미 충분한 경우, 차선의 서버 노드인 제2 서버 노드에 할당된다. 또한, 이러한 처리 시간 정보는 부하 분산을 위해 사용될 것이다.
일례로, 네트워크에 대한 부하가 아래 표 2와 같다고 가정한다.
| 네트워크 | 기지국 개수 |
| 네트워크 A | 10,000 |
| 네트워크 B | 10,000 |
| 네트워크 C | 10,000 |
이 경우 본 발명에 따른 부하 분산 분포는 아래 표 3과 같이 발생할 것이다.
| 네트워크 A | 네트워크 B | 네트워크 C | |
| 제1 서버 노드 | 10000 | 0 | 0 |
| 제2 서버 노드 | 0 | 10000 | 0 |
| 제3 서버 노드 | 0 | 0 | 10000 |
각 서버 노드에서의 처리 시간 분포는 아래 표 4와 같다.
| 네트워크 A | 네트워크 B | 네트워크 C | 총합(CT) | |
| 제1 서버 노드 | 10000T | 0T | 0T | 10000T |
| 제2 서버 노드 | 0T | 10000T | 0T | 10000T |
| 제3 서버 노드 | 0T | 0T | 10000T | 10000T |
각 구간에서 통신에 소요된 총 시간은 CT이고, 또한 각 서버 노드에서의 하나의 기지국의 관리에 필요한 파일에 대한 파싱(parsing) 시간은 P이고, 노드당 기지국의 총 개수는 N라고 할 때, 하나의 구간 기간(interval period, S)에서 성능 통계 데이터를 위한 총 처리 시간 S는 기지국과의 통신에 걸리는 시간과 기지국 데이터의 파싱 시간을 더한 시간이 될 수 있다. 즉 아래 식 1과 같을 수 있다.
[식 1]
S = N × P + CT
여기에서 일례로 N이 10000이라고 하면, S는 10,000 P + CT이 될 수 있다. 제1 서버 노드의 네트워크 A를 위한 총 처리 시간 S는 10000 P + 10000 T가 된다.
이 때 본 발명의 서버 노드 선택 방법에 따르면 서버 노드가 각 네트워크의 기지국을 처리 시간에 무관하게 관리하는 기존의 방식(일례로 각 서버 노드는 네트워크 A, B 및 C의 기지국을 1/3씩 관리할 수 있다)에 비해 제1 서버 노드에 대해 CT는 기존 방식(CT=20000T)보다 50% 향상되고, 제2 서버 노드에 대해 기존 방식(CT=16500T)보다 39% 향상되고, 제3 서버 노드에 대해 기존 방식(CT=20500T)보다 51% 향상된다.
두 번째로 운영 효율성을 산출하고 부하를 관리하는 방법을 기술한다.
기지국이 서버 노드의 관리 대상에 추가된 후, 서버 노드는 자체의 운영 효율성을 산출하고 부하 분산 장치로 상세 정보를 전송할 수 있다. 상기 상세 정보를 기반으로 필요한 경우 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 부하 분산을 결정하고, 부하 분산 장치는 부하 분산을 수행할 수 있다.
도 5는 운영 효율성을 산출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5에 따르면, 서버 노드는 수행될 운영 효율성이 될 고정 구간(fixed interval, FI)을 결정한다(500). 상기 고정 구간은 부하 분산 장치 또는 네트워크에 의해 결정될 수 있고, 또는 미리 정해진 값에 따를 수 있다. 서버 노드는 고정 구간 시작시마다 상기 서버 노드에 의해 관리되는 기지국의 총 개수(N_initial)를 구한다(505). N_initial은 상기 서버 노드에 의해 관리되는 기지국의 총 개수와 이전 고정 구간에서 처리가 미완료되어 현 고정 구간으로 처리가 미뤄진 이전 구간의 기지국 개수인 N3의 합을 의미한다. 이후 서버 노드는 고정 구간에서 현재를 기준으로 경과 시간(E) 및 잔여 시간(R)을 계산한다(510). 이 때, E + R = FI가 될 수 있다. 서버 노드는 현재 고정 구간에 대하여 이미 처리가 완료된 기지국의 개수(N1), 처리가 완료되지 않은 기지국의 개수(N2)를 계산한다(515). 이 때, N_initial은 N1 + N2이다.
또한 서버 노드는 상기 기지국 처리 과정을 수행하며 서버 노드의 시스템 CPU 또는 메모리 중 적어도 하나의 부하가 미리 설정된 임계치보다 커지면, 서버 노드의 메모리 또는 CPU 부하를 확인한 후, 동시에 처리될 기지국 개수를 5% 줄일 수 있다. 5%는 예시적인 수치로 서버 노드는 동시에 처리될 기지국의 개수를 줄이는 수치를 조절할 수 있다. 시스템이 정상, 즉 시스템 CPU 또는 메모리의 부하가 미리 설정된 임계치보다 낮아질 때까지 이러한 과정을 반복한다. 시스템이 정상 상태로 돌아오면 다음 단계를 진행한다. 이러한 과정은 운영 효율성에 영향을 미칠 수 있다.
서버 노드는 아래 식 2에 따라 남은 시간 동안 달성되어야 할 운영 효율성(O)을 계산한다(520).
[식 2]
O = N/R
이 때 R은 분 단위가 될 수 있다. N은 현재 시간에서 서버 노드에 의해 모니터링되어야 하는 처리되지 않고 남은 기지국의 개수를 의미한다. (즉 지난 시간 단위에서의 N2 값이 될 수 있다.) 이후 서버 노드는 경과 시간에서 이미 달성된 운영 효율성(G)을 아래 식 3에 따라 계산한다.
[식 3]
G = N1/E
이 때 E는 분 단위가 될 수 있다. 이는 이미 처리가 완료된 기지국의 수를 경과 시간으로 나눈 것으로, 경과 시간 동안의 효율성이라 볼 수 있다.
상기 FI, E, R, N, N1, N2, N3, O 및 G 를 포함하는 부하 분산 관련 정보는 서버 노드에서 계산되어 부하 분산장치로 전달되거나, 일부의 정보가 부하 분산 장치로 전달되어 부하 분산 장치에서 계산될 수 있다. 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 G가 O보다 큰지 판단한다(530). 만약 달성된 운영 효율성(G)가 달성되어야 할 운영 효율성(O)보다 크다면, 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 부하 분산을 수행할 필요가 없다. 그렇지 않다면, 아래에 따라 부하 분산을 수행해야 한다.
부하 분산을 수행해야 하는 경우, 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 아래 식 4와 같이 부하 분산에 필요한 기지국 수(N4)를 계산한다(535).
[식 4]
[식 4]
N4 = N_initial-(N1+(G×R)) = N2-G×R
N_initial은 이번 고정 구간 동안 처리해야 할 기지국의 전체 개수이고, N1+G×R은 이미 처리된 기지국의 개수와 잔여시간 동안 처리될 수 있는 기지국의 수로 N4는 부하 분산을 위해 다른 서버 노드가 처리해야 하는 기지국의 개수를 의미한다.
이후 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 아래 식 5에 따라 결여된 운영 저하율(D)를 계산한다.
[식 5]
D = N4/N_initial×100
운영 저하율 D는 % 단위로 계산된다. D 값에 기초하여, 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 부하 분산 여부를 결정한다(544). 또한 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 복수개의 고정 구간의 D값을 고려해 부하 분산 여부를 결정할 수 있다. 이는 원하지 않는 부하 분산을 방지하는 효과가 있다. 일례로 복수개의 구간의 D값을 고려한다면 단지 하나의 구간만 부하가 있고 나머지 구간에서는 정상적이라면 부하 분산은 수행되지 않을 것이다. 고정 구간 내에서 계속적인 부하가 나타난다면 부하 분산 장치는 부하 분산을 수행한다(550).
부하 분산을 수행하여 D가 조절되면, 서버 노드는 다음 고정 구간(FI)을 관찰하고 이전 고정 구간에서 처리가 완료되지 않은 기지국 개수를 N2로 업데이트한다. 서버 노드는 기지국 목록에서 모니터링되지 않은 기지국의 개수 N4(부하 분산될 기지국의 개수) 정보를 부하 분산 장치로 전송한다. 이 때 N4만큼의 기지국은 다른 서버 노드가 처리하도록 상기 서버 노드의 처리 목록에서 빠지게 되므로, N1+N2의 값은 N_initial 의 값에서 부하 분산이 수행된 N4를 제한 값이 된다. (구체적으로는, N1에서 N4만큼의 기지국이 제해지는 효과가 있다) 이후 서버 노드는 크기가 N4인 부하 분산 목록에 0을 재설정할 것이다.
상기 동작을 설정된 구간마다 위 단계들을 반복한다. 설정된 구간은 고정 구간 내 존재하는 구간으로 1분이거나 또는 1부터 S까지의 임의의 설정값일 수 있다.
아래에서는 구체적인 실시예를 통해 운영 효율성을 산출하는 방법에 대해 기술한다.
도 6은 시스템 CPU 또는/및 메모리의 부하가 미리 설정된 임계치를 초과할 경우 부하를 조절하는 경우를 도시한 도면이다. 도 6에 따르면, 미리 설정된 임계치는 90%(이는 일례에 불과하다)로 시스템 CPU 또는/및 메모리의 부하가 90%가 넘을 경우 시스템은 부하를 조정하여 시스템의 균형과 안정을 유지한다. 이 경우 서버 노드는 부하 분산을 부하 분산 장치로 요청할 수 있다.
도 7은 부하 분산의 예시를 도시한 도면이다. 도 7에 따르면, 고정 구간 FI는 t1-t0(700)이며, 상기 구간에서 N개의 eNB의 데이터가 모두 처리되어야 한다. 그러나 실제로 N개의 eNB가 처리되지 못했을 경우(즉 운영 저하가 확인된 경우), 710에서 부하 분산이 수행되게 된다. 이 때 운영 저하가 설정된 임계치보다 높은 경우 부하 분산이 수행된다. 이후 t2-t3 구간 및 t3-t4 구간에서는 시스템 부하가 조절되었기 때문에 N개의 eNB의 데이터가 고정 구간 내에 처리될 수 있게 되었다.
도 8a 및 8b는 부하 분산의 구체적인 예시를 도시한 도면이다. 도 8a에 따르면, 고정 구간 FI는 15분이고, 고정 구간 당 처리하여야 할 기지국의 수 N은 10,000이다. 이 때 지난 구간에서 처리되지 않은 eNB의 수 N3이 0이므로 고정 구간 1(800)의 N_initial은 10,000이 된다. 1분마다 기지국의 데이터가 처리됨에 따라 처리가 완료된 기지국의 개수 N1은 증가하고, 처리가 완료되지 않은 기지국의 개수 N2는 감소하게 되며, N1+N2는 10,000이 된다.
10:15분(810)에서 고정 구간은 종료되나 이 때 처리가 완료되지 않은 기지국의 개수 N2(812)는 556이 된다. 이 때 다음 고정 구간의 N3(이전 고정 구간에서 처리가 미완료되어 현 고정 구간으로 처리가 미뤄진 이전 구간의 기지국 개수)는 556이 된다.
고정 구간 2(850)에서 N_initial은 10,000+556으로 10,556이 된다. 이후 1분마다 기지국의 데이터가 처리가 완료된 기지국의 개수 N1은 증가하고, 처리가 완료되지 않은 기지국의 개수 N2는 감소하게 되며, N1+N2는 10,556이 된다. 이후 서버 노드 또는 부하 분산 장치는 도 5에 따라 달성되어야 할 운영 효율성 O, 이미 달성된 운영 효율성 G 및 부하 분산에 필요한 기지국의 수 N4를 계산하고, 최종적으로 운영 저하율 D를 계산한다. D의 임계치가 15%로 설정되었다고 가정하면, 10:25분(860)에서 운영 저하율 D가 15% 이상이 될 때(862), 부하 분산이 수행되게 된다. 이 때, 1597개의 기지국에 대해 부하가 분산되고(864) 이후 N1 값(872)은 상기 부하가 분산된 기지국의 수를 제한 값이 되게 된다. 이후 운영 저하율 D는 15% 이하로 저하되게 된다(874). 즉 시스템 부하는 정상이 된다.
도 8a 및 8b에 따르면, 시스템은 시각 10:01 이후부터 과부하되지만, 시스템은 원하지 않는 부하 분산을 피하기 위해 운영 저하율을 확인하고 운영 저하율이 임계치를 넘는지에 대한 판단을 기반으로 부하 분산을 수행할 최적의 시간을 결정하게 된다.
도 9는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9에 따르면, 기지국(900)은 송수신부(910) 및 제어부(920)으로 구성될 수 있다. 송수신부(910)는 본 발명의 실시예에 따라 기지국과 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드)간 데이터 및 제어 정보 송수신을 수행하며, 제어부(920)는 상기 동작을 제어한다.
도 10은 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드) 또는 부하 분산 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10에 따르면, 네트워크 관리 서버(또는 서버 노드) 또는 부하 분산 장치(1000)은 송수신부(1010), 제어부(1020) 및 저장부(1030)으로 구성될 수 있다. 네트워크 관리 서버의 송수신부(1010)은 기지국과 데이터 및 제어 정보를 송수신하고, 제어부(1020)는 상기 동작을 제어한다. 또한 저장부(1030)은 상기 기지국에 대한 데이터를 저장하고 있을 수 있다. 또한 제어부(1010)는 각 기지국별(또는 네트워크별) 처리 시간을 계산하고, 부하 분산에 관련된 계산을 수행할 수 있다. 구체적으로 도 5에 개시된 절차를 수행할 수 있다. 송수신부(1020)는 상기 처리 시간 정보를 부하 분산 장치로 전송할 수 있으며 또한 부하 분산에 관련된 값을 계산해 부하 분산 장치로 통지할 수 있다. 저장부(1030)은 상기 송수신될 데이터를 저장할 수 있다.
부하 분산 장치의 제어부(1020)는 네트워크에 새로운 기지국이 추가된 경우 네트워크 관리 서버로 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하도록 송수신부(1010)을 제어할 수 있다. 또한 기지국과 네트워크 관리 서버 사이의 통신 시간, 네트워크 관리 서버의 위치, 현재 네트워크 관리 장치의 부하 등을 기반으로 기지국을 위한 최적의 네트워크 관리 서버를 결정할 수 있다. 또한, 네트워크 관리 서버로부터 운영 효율성에 관련된 값을 수신해 부하 분산을 수행할지 결정할 수 있다. 구체적으로 제어부는 도 5의 실시예에 따른 계산을 직접 수행하거나 또는 도 5의 실시예에 따른 파라미터를 네트워크 관리 서버로부터 수신해 부하 분산 여부를 결정할 수 있다. 송수신부(1020)는 네트워크 관리 서버로부터 상기 정보를 수신하고, 부하 분산 여부 및 분산되어야 할 기지국의 수를 네트워크 관리 서버로 통지할 수 있다. 또한 저장부(1030)는 상기 송수신될 정보 및 파라미터를 저장할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기지국이 추가되거나 네트워크 요소에서 용량이 증가할 때 사용자의 개입이 필요하지 않으며, 시스템이 자동으로 처리되므로 데이터 손실이 방지된다. 또한 사용자의 개입이 필요하지 않으므로 운영 비용이 절감되고 자기 탄력성으로 인해 자원이 효율적으로 활용될 수 있다.
Claims (14)
- 부하 분산 장치가 네트워크 관리 서버를 관리하는 방법에 있어서,
새로운 기지국이 네트워크에 추가되었다는 정보를 수신하는 단계;
적어도 하나의 네트워크 관리 서버로 상기 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하는 단계;
상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 상기 새로운 기지국에 대한 처리 시간 정보 및 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버의 운영 저하율을 포함하는 부하 분산 관련 정보를 수신하는 단계;
상기 처리 시간 정보를 기반으로 상기 새로운 기지국을 할당할 네트워크 관리 서버를 결정하는 단계; 및
상기 부하 분산 관련 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버에 대한 부하 분산 여부를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 부하 분산 여부 결정은 상기 운영 저하율과 미리 정해진 임계값의 비교 결과를 기반으로 수행되고,
상기 운영 저하율은 하나의 고정 구간 내에서 하나의 네트워크 관리 서버가 처리하여야 하는 기지국의 수와 부하 분산에 필요한 기지국의 수의 비율로 결정되는 것을 특징으로 하는 네트워크 관리 서버 관리 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 분산에 필요한 기지국의 수는 상기 하나의 네트워크 관리 서버가 처리하여야 하는 기지국의 수에서 이미 처리된 기지국의 수와 상기 고정 구간 중 잔여 시간 내에 처리될 수 있는 기지국의 수를 제한 수인 것을 특징으로 하는 네트워크 관리 서버 관리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 부하 분산 여부 결정은 상기 운영 저하율이 상기 미리 정해진 임계값을 복수의 시간 구간 동안 초과하였을 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 네트워크 관리 서버 관리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버의 각 CPU 또는 메모리 중 적어도 하나의 부하가 미리 정해진 임계값을 넘을 경우 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 부하 분산 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 네트워크 관리 서버 관리 방법.
- 네트워크 관리 서버를 관리하는 부하 분산 장치에 있어서,
적어도 하나의 네트워크 관리 서버와 신호를 송수신하는 송수신부;
데이터를 저장하는 저장부; 및
새로운 기지국이 네트워크에 추가되었다는 정보를 수신하고,
적어도 하나의 네트워크 관리 서버로 상기 새로운 기지국에 대한 정보를 전송하고,
상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 상기 새로운 기지국에 대한 처리 시간 정보 및 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버의 운영 저하율을 포함하는 부하 분산 관련 정보를 수신하고,
상기 처리 시간 정보를 기반으로 상기 새로운 기지국을 할당한 네트워크 관리 서버를 결정하며,
상기 부하 분산 관련 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버에 대한 부하 분산 여부를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 부하 분산 여부 결정은 상기 운영 저하율과 미리 정해진 임계값의 비교 결과를 기반으로 수행되고,
상기 운영 저하율은 하나의 고정 구간 내에서 하나의 네트워크 관리 서버가 처리하여야 하는 기지국의 수와 부하 분산에 필요한 기지국의 수의 비율로 결정되는 것을 특징으로 하는 부하 분산 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 분산에 필요한 기지국의 수는 상기 네트워크 관리 서버가 처리하여야 하는 기지국의 수에서 이미 처리된 기지국의 수와 상기 고정 구간 중 잔여 시간 내에 처리될 수 있는 기지국의 수를 제한 수인 것을 특징으로 하는 부하 분산 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 부하 분산 여부 결정은 상기 운영 저하율이 상기 미리 정해진 임계값을 복수의 시간 구간 동안 초과하였을 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 부하 분산 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버의 각 CPU 또는 메모리 중 적어도 하나의 부하가 미리 정해진 임계값을 넘을 경우 상기 적어도 하나의 네트워크 관리 서버로부터 부하 분산 요청을 수신하도록 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 부하 분산 장치.
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