KR20220143124A - 공장 자동화용 공중망에서의 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 방법, 오케스트레이터 및 통신 시스템 - Google Patents
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Abstract
예는 공장 자동화용 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 방법을 포함한다. 공중망은 공중망의 슬라이스를 이용하여 서로 통신하도록 구성되는 복수의 사이트에 통신 및 계산 기능을 제공한다. 방법은, 다른 사이트간의 통신의 초기 성능에 근거하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하는 것과, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해 다른 사이트간의 코레오그래피의 기회를 결정하는 것과, 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하는 것과, 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 공장 자동화용 멀티사이트 오케스트레이션(multi-site orchestration)을 위한 네트워크 오케스트레이션에 관한 것으로, 특히, 공장 자동화용 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 방법에 관한 것이다.
1개의 공장의 복수의 사이트 사이에서 또는 다른 공장 사이에 분산되는 통신을 위한 리소스 프로비저닝(resource provisioning)은 공장 자동화에 적합하다. 통상, 리소스 프로비저닝은, 공장 자동화 통신을 위한 전용의 저비용 네트워크 슬라이스의 전개를 통해, 공중 육상 이동 통신망(PLMN) 등의 공공 사업자로부터 얻어진다.
본 기술 분야에서, 멀티사이트 오케스트레이션은 이 네트워크 슬라이스에서 통신을 확립/해제하기 위해 사용된다. 이 통신의 확립 및 해제는 PLMN로부터 취득되는 대역폭 및 계산 리소스의 사용 메트릭에 관한 슬라이스 사용에 근거하여 행해진다.
특히, 일반적인 리소스 프로비저닝 문제는 3개의 조정되는 최적화 문제의 해로서 제시되어 왔다. 이러한 최적화 문제는 슬라이스 코스트로서 정의되는 리소스 사용 표시(라우팅/계산 리소스)에 의해 조정된다. 상세한 문제를 이하에 정의한다.
A. 슬라이스 소유자 최적화 문제：(대역폭의) 슬라이스 스루풋 수요는 슬라이스 라우팅 코스트와 혼잡 코스트와 계산 사용 코스트를 파라미터로서 사용하는 효용 최대화 최적화 문제를 통해 얻어진다. 다른 사이트에 대해서, 동일한 효용 함수를 사용한다.
B. 클라우드 소유자 최적화 문제：사이트간의 통신 및 다른 VNF간의 경로에 필요하게 되는 가상 네트워크 기능(VNF)을 지원하기 위해서 필요한 계산 리소스와 함께, 클라우드 사용 코스트는 클라우드 소유자에 의해 제공된다. 이들 리소스는 PLMN 슬라이스 대역폭에 비례한다. 이 문제는, 슬라이스 계산 코스트를 슬라이스 소유자 최적화 문제로 출력하고, 라우팅 코스트 및 혼잡 코스트를 입력으로서 사용한다.
C. 네트워크 소유자 최적화 문제：슬라이스에서의 사이트간의 통신에 대해 다른 플로우를 라우팅하기 위해서, 네트워크 소유자에 의해 라우팅 코스트 및 슬라이스 코스트를 찾아낼 수 있다. 이 네트워크 소유자 최적화 문제에 의해, 슬라이스 소유자 및 클라우드 제공자에 대해서 네트워크의 능력을 알리기 위한 슬라이스 혼잡 코스트를 얻는다.
최적화 문제(C)의 해에 의해 제공되는 슬라이스 라우팅 및 혼잡 코스트는, 문제(A)에 의해 설정된 슬라이스 소유자 수요 요건, 문제(B)를 해결하는 것에 의해 얻어지는 클라우드 소유자 최적화 요건을 달성하는 네트워크의 가능성을 나타낸다. 요건을 달성되지 않는 경우 코스트는 높고, 달성되는 경우 코스트는 낮다. 슬라이스 리소스 할당 문제의 해로서의 최신 기술에서의 멀티사이트 할당의 전체적인 개요가, 본 기술 분야에서의 멀티사이트 오케스트레이션 구조를 나타내는 도 1에서 요약된다.
도 1에 나타내는 상황에서, 1개의 회사의 2개의 사이트 S1 및 S2는 공중망 PLMN의 슬라이스 i를 사용하여 통신하는 것을 원하고, 도 1에서는 P1로 기재한다. 이 통신 확립의 단계는 이하와 같다.
1) 멀티사이트 오케스트레이터 MO는 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신의 대역폭 수요를 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 컨트롤러에 송신한다. 이 수요는 스루풋 및 지연 시간의 양쪽 모두에 관련된다.
2) SDN 컨트롤러는, 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신의 슬라이스 라우팅 문제를 해결하고, 라우팅 결정 및 슬라이스 코스트를 클라우드 컨트롤러 CC와 멀티사이트 오케스트레이터 MO에 송신하고, 도 1에서는 P2로 기재한다. SDN 컨트롤러에 의해 송신되는 슬라이스 코스트는, 본질적으로, 슬라이스의 스루풋 수요의 달성에 관련한다.
3) 클라우드 컨트롤러 CC는, SDN 컨트롤러의 라우팅 결정에 근거하여, 슬라이스에 대해서 가상 네트워크 기능을 할당하는 수단에 의해, 슬라이스의 지연 시간 요건을 확보하기 위해 계산 리소스를 프로비저닝하고, 도 1에서는 P3으로 기재한다. 클라우드 컨트롤러 CC는 슬라이스의 계산 코스트, 즉, 슬라이스의 지연 시간 요건이 충족되는 정도를 송신하고, 도 1에서는 P4로 기재한다.
4) 멀티사이트 오케스트레이터 MO는, 라우팅 결정 및 코스트(라우팅 코스트 및 계산 코스트)를 수신하고, 네트워크에서의 현재 상황에 가장 적합하도록 슬라이스 수요를 조정하고, 도 1에서는 P5라고 기재한다.
따라서, 최신 기술에서는, 사이트간의 통신을 위해 가상 경로 확립 및 슬라이스 리소스 프로비저닝이 제시 및 적용되고, 즉, 이 문제는 PLMN에 의해 제공되는 슬라이스에 근거하는 멀티사이트 운용을 위한 주기적이고 재구성 가능한 슬라이스 설계로서 파악된다.
그러나, 상술한 수법의 하나의 결점은 오케스트레이션의 지연 시간인 것으로, 그 이유는, 멀티사이트 오케스트레이터가 사이트로부터 정보를 수신하고, 다른 사이트간의 전송 방식을 결정하기 때문이다. 이에 부가하여, 사이트와 멀티사이트 오케스트레이터 사이에 왕복 시그널링이 생기고 있기 때문에, 네트워크에 시그널링의 오버헤드가 발생하고 있다.
또한, 다른 결점은 본 기술 분야에서의 멀티사이트 오케스트레이터의 복잡도가 높은 것으로, 그 이유는, 본 기술 분야에서의 오케스트레이터가 전송 전략 및 사이트의 스루풋 및 계산에 관한 수요도 판단해야 하기 때문이다.
본 발명은 이들 결점을 개선하는 것을 목적으로 한다.
이에 관해서, 본 발명의 하나의 국면에 따르면, 공장 자동화용의 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 방법이 제공되고, 공중망은 공중망의 네트워크 슬라이스를 이용하여 서로 통신하도록 구성되는 복수의 사이트에 통신 및 계산 기능을 제공하고, 방법은,
- 다른 사이트간의 통신의 초기 성능에 근거하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하는 것과,
- 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해 다른 사이트간의 코레오그래피(choreography)의 기회를 결정하는 것과,
- 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하는 것과,
- 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하는 것을 포함한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명은, 집중형 오케스트레이션을, 멀티사이트 오케스트레이터에 유지되는 네트워크의 모델에서 멀티사이트 오케스트레이터를 거쳐 에지 클라우드 리소스의 분산 프로비저닝에 의존하는 분산 오케스트레이션과 조합할 수 있고, 그 결과로 오케스트레이션 프로세스의 지연 시간을 최소화할 수 있다.
일 실시형태에서, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하기 전에, 본 발명에 따른 방법은 대략적인 초기 모델을 식별하도록 초기 오케스트레이션을 개시하는 것을 더 포함하고, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 초기 오케스트레이션에 근거하여 구축된다.
또한, 초기 오케스트레이션은 비례 공평 오케스트레이션이며, 각 사이트는 비례 공평 오케스트레이션을 이용하여 동일한 데이터 패킷 대역폭으로 사이트의 근방 사이트와 통신한다.
또한, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 사이트 및 사이트간의 통신 조건의 표현 또는 이들을 추상화한 것을 포함한다.
대안으로, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은, 사이트를 나타내는 노드와 노드간의 통신 또는 처리 능력을 나타내는, 노드의 쌍 사이의 에지를 포함하는 그래프를 포함한다.
대안으로, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은, 예를 들면, 사이트간의 통신의 효용에 관해서 표현되는 사이트의 수요 모델을 포함한다.
대안으로, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은, 예를 들면, 혼잡 코스트에 관해서 표현되는 사이트간의 통신의 혼잡에 대한 모델을 포함한다.
대안으로, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 사이트간의 패킷의 랜덤 워크와 확률 행렬에 근거하는 특정 플로우 송신에 근거하는 사이트 순위를 포함한다.
대안으로, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 관련 속성을 갖는 오케스트레수행하기에 적합한 사이트의 데이터베이스를 포함한다.
대안으로, 공중망의 초기 성능은 네트워크 상태, 스루풋, 패킷 에러 및/또는 지연의 정기적인 모니터링에 의해 얻어진다. 이에 부가하여, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해 다른 사이트간의 코레오그래피 기회를 결정하는 단계는, 멀티사이트 오케스트레이션 모델로부터의 예측된 성능과 측정된 트래픽 성능의 오차에 근거하여, 또는, 멀티사이트 오케스트레이션 모델로부터 얻어지는 토폴로지 기준을 통해 처리된다.
이에 관해서, 본 발명에서, 지연 시간이 저감한, 유연한 모델에 근거한 멀티사이트 오케스트레이션에 의해, 네트워크 모니터링으로부터 결정되는 일부 조건으로 오케스트레이션이 트리거된다. 지연 시간을 최소화하고, 또한 오케스트레이션의 QoS를 최적화하기 위해 필요한 경우에는 로컬 오케스트레이션이 결정된다. 이들 로컬 코레오그래피를 사용하여 멀티사이트 오케스트레이션에 사용되는 모델이 강화된다.
또 다른 실시형태에서, 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하는 단계는, 코레오그래피에 참가하고 있는 다른 사이트간에서 에지 클라우드를 설정하는 것과, 다른 사이트간에서 정보의 교환을 개시하는 것을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하는 단계는, 공중망을 모니터링하는 것을 포함한다.
상술한 대안의 특징은 호환되는 한 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 공장 자동화용의 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 오케스트레이터가 더 제공되고, 공중망은 공중망의 슬라이스에 의해 서로 통신하도록 구성되는 복수의 사이트를 포함하고, 오케스트레이터는,
- 공중망의 초기 성능에 근거하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하고,
- 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해, 다른 사이트간의 코레오그래피의 기회를 결정하고,
- 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하고,
- 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 상술한 오케스트레이터를 구비하는, 공장 자동화용의 통신 시스템이 더 제공된다.
이에 관해서, 본 발명은, 멀티사이트 오케스트레이터가, 수신된 스루풋, 지연 시간, 패킷 에러 레이트 또는 다른 여러가지 네트워크 무선 메트릭에 근거하여, 공장의 다른 사이트간의 오케스트레이션 프로세스의 모델을 유지하는, 인지 모델 기반의 멀티사이트 오케스트레이션을 제안한다. 이들 메트릭은 네트워크에 의해 제공되는 슬라이스를 거쳐 통신의 연속 모니터링을 통해 얻어진다. 즉, 본 발명에서는, 멀티사이트 오케스트레이터는, 지연 시간을 최소화하고, 또한 시스템의 QoS를 개선하기 위해 오케스트레이션의 기회 및 로컬 오케스트레이션(코레오그래피)의 기회 및 트리거를 결정한다. 코레오그래피 단계는 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 강화한다.
따라서, 본 발명은 오케스트레이션 성능을 개선하고, 또한 그 전체적인 시그널링 및 복잡도를 저감시키기 위해, 대략적인 모델로부터 개시하고 모델을 조정할 수 있기 때문에, 본 기술 분야에서의 표준 모델 기반의 오케스트레이션과 비교하여, 본 발명은 보다 높은 유연성을 제공한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 관련하여 이하의 설명에서 분명해질 것이다.
도 1은 본 기술 분야에서의 멀티사이트 오케스트레이션 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티사이트 오케스트레이션 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티사이트 오케스트레이션 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티사이트 오케스트레이션 구조를 나타낸다. 도 2에서, 멀티사이트 오케스트레이터 MO는, 주어진 PLMN 네트워크의 SDN 컨트롤러에 의해 제공되는 네트워크 슬라이스 내의 다른 사이트 S1, S2 및 S3의 사이(예를 들면, 사이트 S1과 사이트 S2 사이)에 통신 대역폭을 조정하고, 에지 클라우드 또는 멀티 액세스 에지 통신 플랫폼을 거쳐 각 사이트에 밀접하게 배치되는 계산 리소스에 의존하고 있다.
멀티사이트 오케스트레이터 도메인의 각 사이트는, 네트워크가 제공하고 있는 슬라이스에 걸친 스루풋 ri를 네트워크에 요구하는 것에 의해 얻어지는 이득을 나타내는 로컬 효용 함수 Ui를 정의한다.
효용 함수는, 사이트 i에 대해서 요구되는 스루풋이 전체적인 이득(스루풋 변동에 관한 이득의 변동으로부터 스루풋 코스트를 뺀 것)에 근거하여 조정되도록, 슬라이스 혼잡 코스트 λi에 근거하여 조정된다.
멀티사이트 오케스트레이터 MO는, 각 사이트간의 혼잡 코스트를 나타내는 것이 아니라, 다른 사이트에 대해서 조합된 혼잡 코스트를 나타내고, 다른 사이트간의 대역폭의 밸런스를 취하는 것에 의해, 시스템의 전체적인 이득, 즉 네트워크에서의 효용의 합을 최대화한다는 목적을 갖는다.
이에 관해서, 멀티사이트 오케스트레이터 MO는, 다른 사이트간에서의 대역폭 밸런스의 네트워크의 모델에 근거하여 결정하고, 이 모델에 대해 이하에 상술한다. 본 발명은, 대역폭 밸런스를, 비례 공평 대역폭 밸런스로 개시하는 것에 의해 반복적으로 수행하고, 이 단계로부터, 오케스트레이션을 위한 관련 모델 파라미터를 식별하려고 하는 것이고, 모델 파라미터의 서브세트는, 로컬 오케스트레이션을 통해 갱신되고, 모델 파라미터 특정을 위해 로컬 오케스트레이션(코레오그래피)을 트리거할 필요가 있다.
따라서, 일반적으로, 본 발명은 이하의 특징을 포함하는 해결 방안을 제안한다.
- 멀티사이트 오케스트레이터는 사이트간의 오케스트레이션을 위한 모델을 구축한다. 특히, 멀티사이트 오케스트레이터 MO는 오케스트레이션을 위해 공중망 및/또는 클라우드의 다른 KPI를 모니터링하는 것에 의해 모델을 평가한다. 이에 부가하여, 멀티사이트 오케스트레이션은 PLMN의 KPI에 근거하여 서비스 코레오그래피의 기회를 결정한다. 오케스트레이션의 기회는, 예를 들면, 사이트간의 로컬 분산 오케스트레이션, 즉, 서비스 코레오그래피를 수행하기 위해 충분한 무선 및/또는 서비스 레벨 KPI이다.
- 모델 기반 오케스트레이션의 성능은 갱신해야 할 모델 파라미터의 서브세트를 식별하기 위해 오케스트레이션의 성능을 모니터링하는 수단에 의해 평가된다. 네트워크의 모니터링은 이하일 수 있는 KPI를 추적하는 것으로 구성된다.
오케스트레이션의 성능의 평가에는, 오케스트레이션 서비스 레벨 요건 또는 SLA(서비스 레벨 합의)의 실현 등, 서비스 관련의 KPI가 사용된다.
오케스트레이션의 성능의 평가에는 패킷 에러 레이트 성능, 엔드 투 엔드 지연 시간, 지터 성능 등의 무선 레벨 또는 전송 레벨 KPI가 사용된다.
- 멀티사이트 오케스트레이터는 오케스트레이션의 성능이 낮은 경우, 또는 서비스 코레오그래피의 기회가 검출되는 경우, 사이트간의 서비스 코레오그래피를 트리거한다. 오케스트레이터는, 정보의 교환에 의해, 시그널링에 의해, 컨테이너를 거친 계산 리소스의 프로비저닝에 의해 사이트간의 분산 오케스트레이션을 트리거한다. 서비스 코로그래피는 사이트간에 수행되고 오케스트레이션 모델을 개선하기 위해서 사용된다.
여기서, 본 발명에 따른 예시적인 방법의 흐름도인 도 3을 참조하는 것에 의해, 본 발명의 방법에 따르는 상세한 단계에 대해 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태는 이하의 단계를 포함한다.
단계 0：초기 오케스트레이션 단계
모델 구축 단계 이전에, 멀티사이트 오케스트레이터는 멀티사이트 오케스트레이터를 위한 대략적인 초기 모델을 설정하도록 임의 선택적인 초기 오케스트레이션 단계로 개시할 수 있다.
초기 오케스트레이션은, 멀티사이트 오케스트레이터가 PLMN에 의해 제공되는 슬라이스의 용량 C비트/초를 알고 있고, 대역폭 r=C/N으로 데이터 패킷을 송신하는 것에 의해 통신하도록 네트워크의 N개의 사이트 각각을 트리거하는, 비례 공평 오케스트레이션에 의해 주어질 수 있다. 각 사이트는 동일한 데이터 패킷 대역폭으로 근방의 사이트와 통신한다.
단계 1：멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축한다
이 단계에서는, 초기 오케스트레이션 단계에 근거하여, 멀티사이트 오케스트레이터에서, 사이트와 다른 사이트간의 통신 조건의 표현 또는 모델이 구축된다.
이 표현은 이하를 포함할 수 있다.
- 그래프(지향 또는 무지향), 여기서, 그래프의 노드는 공장의 사이트를 나타내고, 노드의 임의의 쌍 사이의 에지는 노드간의 통신/처리 능력을 나타낸다. 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신/처리 능력은, 예를 들면, 이하와 같이 정의할 수 있다.
ㅇ 단위 시간당 송신되는 패킷의 수로 표현되는 통신의 패킷 스루풋 r1,2.
ㅇ 단위 시간당 송신되는 비트의 수로 표현되는 통신의 비트 스루풋 b1,2.
ㅇ N개의 패킷의 통신마다의 초로 표현되는 통신의 지연 시간 t1,2.
ㅇ 노드 S1과 노드 S2 사이의 경로에서 이용 가능한 계산 리소스의 양을 나타내는 처리 능력 p1,2. 여기에서는, 처리 능력이 스루풋 능력과 관련된다는 가정을 p1,2=ωr1,2로서 생각하고, 여기서 ω는 1 패킷의 데이터를 처리하는데 필요한 처리량이다.
- 미분 효용 함수에 관해서 표현된 사이트의 수요의 모델. 예를 들면, 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신의 효용은 U1,2=U1(r1,2)-U2(r1,2)로서 표현되고, 여기서, 함수 U1은 스루풋 r1,2를 노드 2에 송신하기 위한 이득을 나타내고, 함수 U2는 스루풋 r1,2를 사이트 S2로부터 수신하는 것의 이득을 나타낸다. 양쪽 모두의 이득은 S1과 S2 사이의 서비스에 따라 달라진다.
효용 함수는 사이트에 대해 동일한 함수이거나, 또는, 사이트마다 다른 함수일 수 있다. 효용 함수는, 이하와 같이, α＞1의 경우 
이고, α=0의 경우는 U(r)=log(r)인, 파라미터 α에 의해 파라미터화되는 알파 공평 효용 함수일 수 있고, 여기서 r은 노드에서 진행 중인 패킷의 스루풋이다.
- 다른 사이트간의 통신의 혼잡에 대한 모델. 이 모델은 사이트간의 전송의 패킷 에러 레이트(PER) 및/또는 노드간의 패킷 스루풋의 함수일 수 있는 혼잡 코스트 λ로서 표현된다. PER이 높은 경우 혼잡 코스트는 높고, PER이 낮은 경우 혼잡 코스트는 낮다. 스루풋이 낮은 경우 혼잡 코스트는 높고, 스루풋이 높은 경우 혼잡 코스트는 낮다. 혼잡 코스트는 또한 다른 사이트간의 전송 중에 상실한 패킷을 모델링하는 전송의 지연 시간을 포함할 수 있다.
다른 사이트간의 통신은 랜덤 워크로서 모델링되고 확률 행렬 S가 정의된다. 행렬 요소 S1,2는 노드 1에서 진행중의 트래픽의 비로서 표현되고, 즉, S1,2=1/d(1)이고, 여기서, d(1)는 노드 1이 통신할 수 있는 노드의 수이다. 여기에서는, 사이트 S1은 사이트 S2와 확률 S1,2로 통신하고 있다고 가정한다.
- 랜덤 워크 행렬로부터, 2개의 파라미터 β, n에 의해 파라미터화되는 천이 행렬 G. 파라미터 β∈[0,1]은 현재의 멀티사이트 통신과 사이트간의 순수한 랜덤 워크로서 기술되는 멀티사이트 통신의 상관을 기술한다. 파라미터 n는, 노드 1로부터의 워크에 포함되지 않는 사이트에 대한 통신 시도를 제어한다. 요소 G1,2는 
에 의해 주어진다.
- 관련 속성을 갖는 오케스트레이션을 수행할 수 있는 사이트의 데이터베이스. 이 경우, 사이트 S1은, 수신한 트래픽으로부터, 그 근방 사이트와의 통신의 관련 파라미터와 함께, 근방 사이트의 처리 능력을 국소적으로 결정하고, 결정한 속성과 함께 데이터베이스에 등록한다. 이 데이터베이스는 멀티사이트 오케스트레이터 MO에 의해 다른 사이트간의 통신을 위한 리소스의 프로비저닝을 통해 오케스트레이션을 수행하기 위해 사용된다. 이 오케스트레이션은 데이터베이스에서의 등록된 사이트의 속성에 근거한다. 사이트와 멀티사이트 오케스트레이터 사이의 시그널링 오버헤드를 저감하기 위해서, 어플리케이션 인터페이스(API) 시그널링 최적화를 위한 웹 기반의 표현 상태 전송(REST) 체제를 사용할 수 있다.
데이터베이스의 갱신은 다른 사이트간의 로컬 오케스트레이션에 의해 수행된다.
상술한 모델은 단독으로 또는 조합하여 적용될 수 있다. 따라서, 멀티사이트 오케스트레이션 모델은, 네트워크 상태, 스루풋, 패킷 에러, 지연 등의 정기적인 모니터링(도 2에서 N1로 기재함)으로부터, 멀티사이트 오케스트레이터 MO에서 구축되고(도 2에서 N2로 기재함), 네트워크와 다른 사이트 사이의 시그널링을 저감시키기 위해, 멀티사이트 오케스트레이터 MO에 대해 사용된다. 이에 부가하여, 멀티사이트 오케스트레이터 MO에서, 사이트간의 예측된 통신 프로파일과 네트워크 모니터링 기간 중의 실제의 측정된 성능의 오차를 검사하는 것에 의해, 모델의 신뢰성을 국소적으로 평가할 수 있다.
단계 2：코로그래피의 기회를 결정한다
따라서, 멀티사이트 오케스트레이터는, 모델로부터 예측된 성능(사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신의 예측된 스루풋 등)과 네트워크 모니터링 기간 중에 측정된 트래픽 성능의 오차에 근거하여, 또는, 멀티사이트 오케스트레이션 모델의 특정의 특성으로부터 얻어지는 토폴로지 기준에 의해, 또는, 오차 기반 트리거링과 토폴로지 기반의 트리거링의 조합에 의해, 코레오그래피의 기회를 결정한다.
오차는, 예를 들면, 스루풋 오차 PER 및 지연 추정 오차, 및 코레오그래피 중에 모니터링되는 여러가지 다른 네트워크 성능 지표의 함수로서 얻어지는 오차 행렬로 모아진다.
특히, 코레오그래피의 기회는, 이하가 달성될 때 정의될 수 있다.
- 오차 e1,2가, 멀티사이트 오케스트레이터 MO에 미리 구성되어 있는 오차 임계값을 상회하는 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해서 코레오그래피가 트리거된다.
- 사이트 S1 및 S2에 대한 총 오차가 임계값을 상회하고, 성능 지표 중 적어도 1개가 임계값을 하회하는(스루풋, 지연 시간, 패킷 에러 레이트가 임계값 미만인) 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해서 코레오그래피가 트리거된다.
대안으로, 이하의 토폴로지 기준이 실현될 때, 사이트 S1과 사이트 S2 사이에 코레오그래피를 트리거할 수 있다.
- 사이트 S1 및 S2가, 그래프에서 높은 차수를 갖고 있는 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해 코레오그래피가 트리거되고, 그래프의 노드 S1의 차수는 사이트 S1이 통신할 수 있는 근방 사이트의 수로 정의된다. 그래프에서의 고차 노드는 임계값을 상회하는 차수를 갖는 노드이다.
- 사이트 S1 및 S2가 네트워크에서의 임의의 2개의 사이트 사이의 다수의 통신 경로에 기여하는 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해서 코레오그래피가 트리거된다. 이 경우, 노드 S1 및 S2가 네트워크에서 높은 중심성을 갖고 있는 경우, 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 코레오그래피가 트리거된다. 높은 중심성은 임계값을 상회하는 중심성으로서 정의된다.
- 노드는, 천이 행렬 G에 관해 순위가 정해지고, 사이트 S1 및 S2의 순위가 임계값을 하회하는 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해 코레오그래피가 트리거된다. 이 선택사항에서 고려되는 순위는, 예를 들면, 노드에 대응하는 행렬 G의 고유값, 또는 행렬 G의 어떠한 특정 고유값에 대응하는 고유 벡터이다.
- 사이트 S1 및 S2가, 멀티사이트 전개에서 다른 사이트로부터의 라우팅 트리에 기여하고 있고, 그러한 상대적인 혼잡 코스트 λ1,2가 증가한 경우, 사이트 S1 및 S2에 대해서 코레오그래피가 트리거된다. 상대적인 혼잡 코스트 λ1,2는 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신에 대한 라우팅 코스트로서 정의된다.
단계 3：멀티사이트 코레오그래피를 트리거한다
그 후, 도 2에 N4로서 기재된 멀티사이트 코레오그래피는 멀티사이트 오케스트레이터 MO에 의해 이하의 시그널링을 통해 트리거될 수 있다.
- 사이트 S1 및 S2는, 오케스트레이터로부터 멀티사이트 코로그래피를 트리거하는 명시적인 제어 메시지를 수신한 경우, 코레오그래피를 수행한다. 이 메시지는 코레오그래피에 기여하고 있는 사이트의 IP 주소와 코레오그래피 단계에서 사이트간의 통신에 사용되는 가상 네트워크의 QoS 파라미터를 포함할 수 있다.
- 천이 행렬 G는 파라미터 β를 저감시키는 것에 의해 갱신되고, 오케스트레이터에서 네트워크에 대한 순위가 갱신되고, 순위는 사이트 S1 및 S2에 송신된다(도 2에서는 N3으로 기재함). 사이트는, 그러한 순위가 임계값을 하회하는 경우, 코레오그래피를 수행하는 것을 결정한다. 코레오그래피는 유사한 더 낮은 순위를 갖는 사이트간에 수행된다.
사이트 S1 및 S2의 효용 함수는, 각 사이트에서 오케스트레이터에 의해, 코레오그래피가 이하와 같이 수행되도록 갱신된다. 효용 함수의 파라미터 α는 저감되고, 다른 사이트간의 통신의 스루풋은
로 설정되고, 여기서, λ1,2는 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신을 위한 혼잡 코스트의 최신 추정치이다.
단계 4：로컬 오케스트레이션(멀티사이트 코레오그래피), 및 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신한다
오케스트레이터 MO는, 로컬 오케스트레이션에 참가하는 다양한 사이트에서의 에지 클라우드와, 다른 에지 클라우드간의 통신을 위한 가상 네트워크를 설정한다. 에지 클라우드는 에지 클라우드 컨테이너 기반의 기술을 통해 조정된다. 로컬 오케스트레이션에 참가하고 있는 사이트는 이하와 같이 정의된 스루풋으로 정보의 교환을 개시한다.
- 사이트의 효용의 파라미터 α는 저감되고, 다른 사이트간의 통신의 스루풋은 
로 설정되고, 여기서 λ1,2는 사이트 S1과 사이트 S2 사이의 통신을 위한 혼잡 코스트의 최신 추정치이다.
- 사이트의 효용의 파라미터 α는 저감되고, 다른 사이트간의 통신의 스루풋은
로 설정되고, 여기서 λ1,2는 사이트 1과 사이트 2 사이의 통신을 위한 혼잡 코스트의 최신 추정치이다(혼잡 코스트 λ1,2의 신뢰성이 낮은 경우).
- 스루풋은 그 현재의 값으로부터 MNO에 의해 제공되거나 또는 사이트 S1 및 S2에 의해 자율적으로 선택되는, 열화한 스루풋으로 저하한다.
한편, 멀티사이트 오케스트레이터 MO는, 도 2에서 N5로서 기재되는, 2개의 사이트 사이의 통신 성능을 모니터링하고 있다. 특히, 멀티사이트 오케스트레이터는 그 모니터링 기간 중에 최종적으로 사이트의 로컬 효용을 조정하는 것을 결정하고, 효용 함수의 최신의 값을 기억한다. 예를 들면, 모니터링이 천이 행렬 G에 근거하는 경우, 오케스트레이터는, 양호한 스루풋/지연 시간 성능을 갖는 근방의 수 m1,2로서 새로운 파라미터로 행렬 S의 값을 갱신한다. 이 경우, S1,2=m1,2/d(1)이다.
멀티사이트 오케스트레이터의 모델/데이터베이스는, 도 2에서 N6으로 기재되는, 로컬 오케스트레이션 중에 학습된 파라미터로 갱신된다.
본 발명을 더 설명하기 위해, 이하에 상술한 방법을 이용하여 일부 실시형태에 대해 기술한다.
N개의 사이트의 멀티사이트 오케스트레이션 시나리오를 가정하고, 여기서, 각 사이트는 그 자체의 효용 함수를 최적화하고, 멀티사이트 오케스트레이션은 사이트의 효용 함수의 합을 최대화하는 조작이다. 사이트는 통신에 대해서 동일한 네트워크 슬라이스를 사용하고 있고, 네트워크 슬라이스에 할당된 최대 스루풋 또는 대역폭, 즉 슬라이스 용량은 C이다.
효용 함수는 각 사이트의 스루풋 수요, 즉, 주어진 서비스에 대해서 통신에 필요한 대역폭과 처리에 필요한 대역폭을 결정한다. 사이트의 대역폭 수요와 사이트에서의 가상 기능의 처리 능력 사이에 비례 관계가 있다고 가정한다.
본 실시형태에서, 본 발명자가 제안하는 멀티사이트 오케스트레이션은, 다른 사이트간의 통신을 위한 스루풋의 조정과, 통신 정지를 최소한으로 하고 슬라이스에서의 대역폭 사용을 최적화하기 위한 수요의 조정에 대한 전략에 근거한다.
효용 함수는, 이하에 나타내는, 사이트의 스루풋 ri의 함수로서 통신에 필요한 대역폭에 관해서 사이트 수요를 나타내는 알파 공평 효용 함수로서 모델링된다.
파라미터 α는 스루풋에 관해서 수요를 조정하고, 전체적인 멀티사이트 오케스트레이션 문제는 복수의 수요 파라미터를 이용하는 네트워크 효용 함수 최대화로서 보인다.
일반적인 멀티사이트 오케스트레이션 문제는
변수 Ai,j는 네트워크의 라우팅 변수, 즉, 사이트 i와 사이트 j 사이의 통신의, 네트워크 슬라이스에서의 트래픽에 대한 기여이고, ri,j는 사이트 i와 사이트 j 사이의 통신의 스루풋이다.
네트워크 슬라이스에 대한 혼잡 코스트 λ를 포함하면, 이하의 포괄적인 라그랑주 공식이 얻어진다.
각 로컬 오케스트레이터는 이하의 국소적인 라그랑주의 문제를 풀고 있다.
이 국소적인 라그랑주 문제의 해는
이것은, 각 사이트가 라우팅 파라미터 Ai,j와 슬라이스 코스트 파라미터 λ를 고려하는 것에 의해 그 스루풋을 조정하는 것을 의미한다. 본 발명은, 주요한 라우팅 파라미터가 각 사이트에서 이하와 같이 특정되는, 간략화된 멀티사이트 오케스트레이션을 제안한다.
사이트는 이하와 같이 그 스루풋을 조정한다.
사이트가 슬라이스의 전체 용량을 사용하고 있다고 가정하면, 각 슬라이스는 이하의 스루풋으로 송신할 것이다.
사이트 i와 사이트 j 사이의 스루풋은 이하의 관계에 의해 제공된다.
본 발명에 따르면, 주요한 라우팅은, 상술한 바와 같이, 모델로부터 추정 또는 결정되고 코스트에 관해 스루풋을 조정하고 있다.
본 실시형태에서, 본 발명의 일례인 방법은 이하의 단계를 포함한다.
1. 멀티사이트 오케스트레이터는, 파라미터 αi=1, 즉, 시험 순서를 이용하여 오케스트레이션을 개시하고, 멀티사이트 전개의 하나의 사이트로부터 다른 사이트에 패킷이 송신되는 순서인 스케줄이 오케스트레이션 모델｛Ai,j｝를 식별하기 위해 사용된다. 각 사이트에 대한 주요한 라우팅은 다른 사이트간의 통신의 측정된 스루풋으로부터 얻어진다.
2. 혼잡 코스트는 멀티사이트 오케스트레이터에서 다른 사이트에 대해 측정된 스루풋으로부터 얻어진다.
3. 멀티사이트 오케스트레이터는 최대 라우팅값 
를 갖는 사이트의 세트를 선택하고, 그러한 사이트의 스루풋을 
로 설정한다. 혼잡 코스트가 증대하거나, 또는 일부 사이트가 정지한 경우, 멀티사이트는 로컬 오케스트레이션을 트리거하고, 주요한 라우팅 
를 갖는 노드를 갖고 있는 노드의 특정 쌍 사이에 모델을 갱신한다.
4. 로컬 코레오그래피는｛Ai,j｝의 추정치를 갱신하고 단계 (2)에 진행된다.
대안으로, 다른 실시형태에서, 본 발명은 상술한 국소적인 라그랑주 관계를 최대화하기 위해 사이트 수요를 조정하는 것을 제안한다. 수요는, k가 이하의 반복 지수를 정의하고 있는 다음 관계를 이용하여 파라미터 αi에 의해 반복적으로 기술되는 파라미터에 의해 기술된다.
사이트 i와 사이트 j 사이의 스루풋은 이하의 관계에 의해 제공된다.
슬라이스 혼잡 코스트는 이하에 의해 슬라이스 용량을 최적화하도록 갱신된다.
여기서, δ은 혼잡 코스트 또는 슬라이스 사용량을 갱신하기 위한 단계이다. 이 갱신 단계는 고정이거나 적응적인 것일 수 있다. 고정인 단계의 경우, 모든 혼잡 코스트 갱신에 동일한 단계가 유지되고, 적응적 단계에서는, 슬라이스 혼잡 코스트의 증가율이 높은 경우 단계 δ을 저감시킬 수도 있다.
이에 대해, 본 발명에 따른 이 대안의 실시형태에서의 멀티사이트 오케스트레이션은 이하의 단계를 포함한다.
1. 멀티사이트 오케스트레이터는, 파라미터 αi=1, 즉, 시험 순서를 이용하여 오케스트레이션을 개시하고, 스케줄이 오케스트레이션 모델 ｛Ai,j｝을 식별하기 위해 사용된다. 각 사이트에 대한 주요한 라우팅은 다른 사이트간의 통신의 측정된 스루풋으로부터 얻어진다. 초기 혼잡 코스트는 C로 설정되고, 사이트는 통신하고 있지 않다.
2. 초기 혼잡 코스트는 멀티사이트 오케스트레이터에서 다른 사이트에 대한 측정된 스루풋으로부터 얻어진다.
3. 멀티사이트 오케스트레이터는, 최대 라우팅값 
을 갖는 사이트의 세트를 선택하고, 각 사이트는 상기 관계에 의해 그 수요 
를 설정하고, 상술한 관계에 의해 사이트 i와 사이트 j 사이의 스루풋을 결정한다.
4. 오케스트레이터는 상기 관계에 의해 혼잡 코스트를 갱신한다.
5. 로컬 코레오그래피는｛Ai,j｝의 추정치를 갱신하고, 단계 (2)에 진행한다.
요약하면, 본 발명은 이하의 특징을 포함하는 인지 모델 기반의 멀티사이트 오케스트레이션을 제안한다.
- PLMN의 성능을 모니터링하고, 멀티사이트 오케스트레이션(서비스 또는 무선 오케스트레이션)에 대한 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축한다.
- 모델로부터 사이트간의 분산 오케스트레이션 또는 코레오그래피의 기회를 결정하고, 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거한다.
- 코레오그래피를 사용하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신한다.
따라서, 본 발명은 PLMN/및 또는 클라우드 네트워크로부터 얻어지는 부분적인 정보를 고려하기 때문에 유연성을 갖는다. 따라서, 오케스트레이션의 목적이 최적화되고, 오케스트레이션의 복잡도가 전체적으로 저감한다. 이에 부가하여, 본 발명에 의해 멀티사이트 오케스트레이션의 지연 시간 및 공중망과의 시그널링 오버헤드도 또한 저감한다.
더욱이, 당업자에게 공지인 바와 같이, 본 발명에 따라 상기에 설명한 상술의 예시 구조는 많은 방법, 예를 들면, 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그램 명령, 소프트웨어 모듈, 마이크로코드, 컴퓨터 판독 가능한 매체 상의 컴퓨터 프로그램 제품, 논리 회로, 주문형 집적 회로, 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시형태는 완전히 하드웨어의 실시형태의 형식, 완전히 소프트웨어의 실시형태의 형식, 또는 하드웨어 요소 및 소프트웨어 요소를 모두 포함하는 실시형태의 형식을 취할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 본 발명은 소프트웨어로 구현되고, 소프트웨어는 펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시형태는 컴퓨터, 처리 디바이스, 또는 임의의 명령 실행 시스템에 의한, 또는 이에 관련한 사용을 위한 프로그램 코드를 제공하는 컴퓨터 사용 가능한 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 제품의 형식을 취할 수 있다. 본 명세서의 목적을 위해, 컴퓨터 사용 가능한 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의한, 또는 이에 관련한 사용을 위한 프로그램을 수용, 기억, 통신, 또는 전송할 수 있는 임의의 장치로 할 수 있다. 매체는 전자, 자기, 광학, 또는 반도체 시스템(또는 장치 또는 디바이스)으로 할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 예는 반도체 또는 솔리드 스테이트 메모리, 자기 테이프, 착탈 가능한 컴퓨터 디스켓, RAM, 판독 전용 메모리(ROM), 리지드 자기 디스크, 광학 디스크 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 광학 디스크의 현재의 예는 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 콤팩트 디스크 리드/라이트(CD-R/W) 및 DVD를 포함할 수 있다.
Claims (15)
- 공장 자동화용 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션(multi-site orchestration)을 제공하는 방법으로서,
상기 공중망은 상기 공중망의 슬라이스를 이용하여 서로 통신하도록 구성되는 복수의 사이트에 통신 및 계산 기능을 제공하고, 상기 방법은,
다른 사이트간의 통신의 초기 성능에 근거하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하는 것과,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해, 상기 다른 사이트간의 코레오그래피(choreography)의 기회를 결정하는 것과,
상기 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하는 것과,
상기 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하는 것
을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하기 전에,
상기 방법은 대략적인 초기 모델을 식별하도록 초기 오케스트레이션을 개시하는 것 - 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 상기 초기 오케스트레이션에 근거하여 구축됨 - 을 더 포함하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 초기 오케스트레이션은 비례 공평 오케스트레이션이며, 각 사이트는 상기 비례 공평 오케스트레이션을 이용하여 동일한 데이터 패킷 대역폭으로 상기 사이트의 근방 사이트와 통신하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 상기 사이트의 표현 및 상기 사이트간의 통신 조건의 표현을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은, 상기 사이트를 나타내는 노드와, 상기 노드의 임의의 쌍 사이의 에지를 포함하는 그래프를 포함하고, 상기 에지는 상기 노드간의 통신 또는 처리 능력을 나타내는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 상기 사이트간의 통신의 효용에 관해서 표현된 상기 사이트의 수요의 모델을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 혼잡 코스트에 관해서 표현된 상기 사이트간의 통신의 혼잡에 대한 모델을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 상기 사이트간의 패킷의 랜덤 워크와 확률 행렬에 근거하는 특정 플로우 송신에 근거하는 사이트 순위를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델은 관련 속성을 갖는 오케스트레이션을 수행하기에 적합한 사이트의 데이터베이스를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 공중망의 초기 성능은 네트워크 상태, 스루풋, 패킷 에러 및/또는 지연의 정기적인 모니터링에 의해 얻어지는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해 상기 다른 사이트간의 코레오그래피의 기회를 결정하는 것은, 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델로부터 예측된 성능과 측정된 트래픽 성능의 오차에 근거하여, 또는 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델로부터 얻어지는 토폴로지 기준을 통해, 처리되는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하는 것은, 상기 코레오그래피에 참가하고 있는 상기 다른 사이트간에서 에지 클라우드를 설정하는 것과, 상기 다른 사이트간에서 정보의 교환을 개시하는 것을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하는 것은, 상기 공중망을 모니터링하는 것을 포함하는 방법. - 공장 자동화용 공중망에서 멀티사이트 오케스트레이션을 제공하는 오케스트레이터로서,
상기 공중망은 상기 공중망의 슬라이스에 의해 서로 통신하도록 구성되는 복수의 사이트에 통신 및 계산 기능을 제공하고, 상기 오케스트레이터는,
상기 공중망의 초기 성능에 근거하여 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 구축하고,
상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 사용하는 것에 의해, 다른 사이트간의 코레오그래피의 기회를 결정하고,
상기 다른 사이트간의 코로그래피를 트리거하고,
상기 다른 사이트간의 코로그래피의 성능을 평가하고, 상기 멀티사이트 오케스트레이션 모델을 갱신하도록 구성되는
오케스트레이터. - 청구항 14에 기재된 오케스트레이터를 구비하는 공장 자동화용 통신 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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