TWI488473B - 自動配置伺服器及其用戶終端設備的管理方法 - Google Patents

自動配置伺服器及其用戶終端設備的管理方法 Download PDF

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Description

自動配置伺服器及其用戶終端設備的管理方法
本揭露係關於一種自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)及其用戶終端設備(Customer Premises Equipment，CPE)的管理方法，特別是關於一種使用用戶終端設備廣域網路管理協定(Customer Premise Equipment Wide Area Network Management Protocol，CPE WAN Management Protocol，CWMP)的ACS及其CPE的管理方法。
電信與網路通訊服務提供業者需要建置硬體設備，以提供相關服務給客戶。用戶終端設備廣域網路管理協定(Customer Premise Equipment Wide Area Network Management Protocol，CPE WAN Management Protocol，CWMP)為電信業者最普遍使用的遠端管理協定，CWMP允許電信業者遠端設定使用者的網路通訊設備。
在CWMP的架構中，會透過一個中央的自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)管理多個用戶終端設備(Customer Premises Equipment，CPE)，而ACS與CPE之間可透過CWMP彼此通訊。每次當ACS透過CWMP與CPE進行控制命令交易時，都需要通過數個簡單物件存取協定(Simple Object Access Protocol，SOAP)的資訊封裝與超文件傳輸協定(Hypertext transport protocol，HTTP)的請求呼叫。
若有多個命令來回傳遞，通訊連線會佔據不少的連線時間。特別是當ACS處理的連線已達最大可連線數時，尚未連線的CPE必須等待現有的通訊連線結束後，才能夠與ACS連線並傳送資訊給ACS，使管理系統的即時性降低。目前電信業者只能以建置多台ACS以增加最大可連線數的方式因應解決問題，但卻又會造成龐大的設備成本。
為了解決上述問題，本揭露提出一種自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)及其用戶終端設備(Customer Premises Equipment，CPE)的管理方法。ACS包括一群組管理模組，並可用以執行CPE的管理方法。
CPE的管理方法包括以下步驟。當從一新增CPE接收一上線訊息時，執行一新增程序，其中該新增程序包括以下步驟。計算ACS的一健康值。當ACS的健康值小於或等於一健康門檻值時，執行以下步驟。新增一新增群組以及對應新增群組的一子伺服器。由對應新增群組的子伺服器管理新增CPE。
ACS的群組管理模組用以當從新增CPE接收上線訊息時，執行新增程序，且於此新增程序中，群組管理模組執行以下步驟。計算ACS的健康值。當ACS的健康值小於或等於健康門檻值時，執行以下步驟。新增一個新增群組以及對應新增群組的子伺服器。由對應新增群組的子伺服器管理新增CPE。
綜上所述，ACS及其CPE的管理方法可動態產生新增群組以 調整連線CPE的網路拓璞(Topology)，並可設定子伺服器代替ACS管理新增CPE，以減輕ACS的負擔。
以下在實施方式中詳細敘述本揭露之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本揭露之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本揭露相關之目的及優點。
本揭露提供一種自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)及其用戶終端設備(Customer Premises Equipment，CPE)的管理方法。CPE的管理方法可利用一ACS管理多個連線CPE，且ACS與CPE之間可透過用戶終端設備廣域網路管理協定(Customer Premise Equipment Wide Area Network Management Protocol，CPE WAN Management Protocol，CWMP)或TR-069標準協定彼此通訊。
請參照「第1A圖」，其係為一實施範例之ACS之方塊示意圖。ACS 30包括一群組管理模組32，以執行CPE的管理方法。
ACS 30可透過CWMP以有線或無線的方式傳送各種命令給每一個連線CPE 40，或是從連線CPE 40接收所需的資訊。特別的是，本揭露提供之ACS 30可將這些連線CPE 40部分分成多個管理群組50，每一個管理群組50可包括至少一個連線CPE 40。每一個管理群組50中的至少一個連線CPE 40被設為一子伺服器60，且子伺服器60能夠代替ACS 30轉發一管理命令，對管理群 組50中剩餘的所有連線CPE 40進行管理以提高ACS 30可同時處理CPE 40的數目。
藉由執行後述的一新增程序、一刪除程序或是一變更程序，ACS 30可動態改變這些管理群組50的網路拓璞(topology)。其中藉由新增程序，ACS 30可以將一新增CPE加入連線CPE 40。且於新增程序中可能選定新的子伺服器60，並可在現有的網路拓璞中加入一新增群組作為新的管理群組50。
此外，由ACS 30直接管理部分連線CPE 40以及子伺服器60，並透過子伺服器60間接管理子伺服器60所屬之管理群組50的連線CPE 40，其結構類似樹狀結構(tree structure)。為了管理各個連線CPE 40以及各個管理群組50，ACS 30可維護一ACS管理清單，以紀錄所有連線CPE 40所屬的管理群組50以及每一個連線CPE 40所對應的一父節點(parent node)，而ACS管理清單可視為紀錄有將連線CPE 40群組化後的分佈結構。連線CPE 40父節點可能會是ACS 30或是子伺服器60之一。
類似地，每一個子伺服器60則依據一資料模型(Data Model)維護一子管理清單，以紀錄子管理清單對應的子伺服器60所管理的連線CPE 40。換句話說，子管理清單中可紀錄對應之子伺服器60管理的所有連線CPE 40。
請先參照「第2圖」，其係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。以下藉由「第2圖」說明如何新增一個子伺服器60。
首先，群組管理模組32判斷是否從新增CPE接收一上線訊息(步驟S100)；當群組管理模組32接收上線訊息時，就執行新增程序。於新增程序中，群組管理模組32可以先計算ACS 30的一健康值(步驟S210)，並判斷ACS 30的健康值是否小於或等於一健康門檻值(步驟S220)。
健康值能表示ACS 30目前剩餘還可使用的處理能力。根據一實施範例，ACS 30可依據本身的一記憶體使用率(usage)、一處理器使用率以及一頻寬使用率計算健康值。其中記憶體使用率表示ACS 30的一記憶體目前被使用的情況；例如當記憶體目前已被佔用60%，則記憶體使用率則為0.6。類似地，處理器使用率以及頻寬使用率各自可表示ACS 30的一中央處理器(Central Processing Unit，CPU)以及網路頻寬目前被使用的情況。
具體而言，ACS 30可利用下述公式計算健康值： 其中Fhealth 是健康值，wh1 、wh2 以及wh3 是權重，Um 是ACS 30的記憶體使用率，Rm 是ACS 30的一記憶體評分(rank)，Up 是ACS 30的處理器使用率，Rp 是ACS 30的一處理器評分，Ub 是ACS 30的頻寬使用率，Rb 是ACS 30的一頻寬評分；且wh1 +wh2 +wh3 =1，0≦Fhealth ≦1。ACS 30的記憶體評分、處理器評分以及頻寬評分可為預定的分級或由管理員自行定義；例如可將容量為1 GB(GigaByte，十億位元組)的記憶體的記憶體評分訂為0.3，將容量為2 GB的記憶體的記憶體評分訂為0.6等。
當ACS 30的健康值大於健康門檻值時，表示ACS 30目前的負荷還不大，因此可將新增CPE 70新增到ACS管理清單中，並由ACS 30直接管理新增CPE 70(步驟S230)。也就是說，可以將新增CPE 70作為一個由ACS 30直接管理的新的連線CPE 40，如「第3A圖」以及「第3B圖」所示。
而當ACS 30的健康值小於或等於健康門檻值時，ACS 30可新增一個新增群組72以及對應新增群組72的子伺服器74(步驟S240)，再由對應新增群組72的子伺服器74管理新增CPE 70(步驟S250)，如「第4A圖」以及「第4B圖」所示。新增群組72會被認為是一個新的管理群組50，而新增群組72的子伺服器74會被認為是一個新的子伺服器60。也就是說，可以將新增CPE 70作為一個由子伺服器74管理的新的連線CPE 40。
如此一來，在ACS 30的剩餘處理能力較低時可選擇其中一個連線CPE 40作為子伺服器60，並將新增CPE 70交給該子伺服器60管理，以盡量減少ACS 30的負擔。
請參照「第5圖」，其係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。在將新增CPE 70加入整個ACS 30以及連線CPE 40的系統後，ACS 30可發出一個管理命令給子伺服器74，以由子伺服器74將管理命令轉發給所屬之新增群組72中的新增CPE 70(步驟S260)。進一步地說，ACS 30可發出管理命令給所有直接管理的連線CPE 40以及所有的子伺服器60，並由子伺服器60將管理命令轉發給子伺服器60自己管理的所有連線CPE 40。
根據一實施範例，ACS 30另可包括一子伺服器通訊模組或是一CPE資料庫36等其他元件。請參照「第1B圖」，其係為一實施範例之ACS之方塊示意圖。
ACS 30可包括群組管理模組32、用以與子伺服器60通訊的子伺服器通訊模組34、CPE資料庫36、一CPE監視(monitor)模組38以及一第一遠端程序呼叫方法(Remote Procedure Call method，RPC method)模組39。
其中第一RPC方法模組39可包括CWMP、TR-069標準協定或其他相容的標準協定本身提供的RPC方法，ACS 30可以利用這些RPC方法與直接被ACS 30管理的連線CPE 40、被當作子伺服器60的連線CPE 40以及交由子伺服器60託管的連線CPE 40通訊。第一RPC方法模組39並可包括一第二RPC方法模組392，第二RPC方法模組392提供ACS 30與各個管理群組50溝通用的RPC方法。透過子伺服器通訊模組34以及第二RPC方法模組392，ACS 30可以對各個管理群組50的子伺服器60發出用以管理動態網路拓璞的一群組命令，或是其他通用用途的管理命令。
CPE資料庫36可用以儲存ACS管理清單，並可儲存各個連線CPE 40的處理能力與特性等相關資訊。根據一實施範例，CPE資料庫36可儲存一對應不同資料模型的候選清單。候選清單可以依據資料模型分別紀錄每一個資料模型是否對應有至少一個候選CPE，而候選CPE是連線CPE之一。候選CPE係指處理能力足以作為子伺服器60的連線CPE 40。換句話說，候選清單中可個別紀 錄各資料模型的連線CPE 40中有哪些連線CPE 40在未來可作為子伺服器60。一般而言，所有之子伺服器60也仍會被紀錄在候選清單之中。
CPE監視模組38可用以監測目前連線CPE 40的個數、各個連線CPE 40的處理能力與資料模型等資訊，且能夠將這些資訊提供給群組管理模組32進行處理。其中資料模型可代表連線CPE 40的種類，其可以是CWMP制定的一種參數。資料模型例如可以是TR-104(網路電話管理資料模型，Voice over Internet Protocol data model，VoIP DM))、TR-135(機上盒管理資料模型，set top box data model，STB DM)或是TR-098(網路閘道裝置管理資料模型，Internet Gateway Devices data model，IGD DM)。
而群組管理模組32一開始可以預設為依據連線CPE 40所屬的資料模型將CPE 40進行分類。由於ACS 30對於不同的資料模型會發出不同的管理命令並設定不同種類的參數，因此將資料模型相同的連線CPE 40統一管理的做法更可增加管理效率。
請配合參照「第6圖」，其係為一實施範例之子伺服器60之方塊示意圖。
子伺服器60可包括一子伺服器代理(agent)模組62以及一第一RPC方法模組64。類似於ACS 30，第一RPC方法模組64可包括CWMP、TR-069標準協定或其他相容的標準協定本身提供的RPC方法，子伺服器代理模組62可以利用這些RPC方法與ACS 30通訊。第一RPC方法模組64並可包括一第二RPC方法模組 642，第二RPC方法模組642提供子伺服器60與同管理群組50中的各個管理群組50溝通用的RPC方法。且第二RPC方法模組642可供子伺服器60進行對應之管理群組50的設定，或可用以在蒐集負責的連線CPE 40的資訊後回覆給ACS 30。
子伺服器代理模組62則用以管理所屬的管理群組50，並可利用第二RPC方法模組642與本身管理的連線CPE 40進行通訊。另一方面，子伺服器代理模組62也可進行自身狀態監控，包含子伺服器60的記憶體、CPU、網路頻寬等資源。當子伺服器60的效能太低時，子伺服器代理模組62可以即時主動回報ACS 30，並觸發一變更程序以降低自身的負載。而變更程序的實施步驟容後詳述。
接下來請參照「第7圖」，其係為一實施範例之新增程序之流程示意圖。
於本實施範例中，當接收到上線訊息後，群組管理模組32可先依據新增CPE 70的資料模型將新增CPE 70分類。後續群組管理模組32可將新增CPE 70交由ACS 30管理，或可再新增一個新增群組72以及對應的子伺服器74來管理新增CPE 70，也可將新增CPE 70直接交由某個現存的子伺服器60來管理。
因此若是ACS 30的健康值是否小於或等於健康門檻值，群組管理模組32可根據新增CPE 70的資料模組查詢候選清單並進一步判斷是否有對應的任何候選CPE(步驟S270)。當ACS 30的健康值小於或等於健康門檻值且新增CPE 70有對應的任一個候選 CPE時，群組管理模組32可從新增CPE 70對應的候選CPE中選擇一鄰近CPE(步驟S272)，並判斷鄰近CPE是不是子伺服器60(步驟S274)。其中關於選擇候選CPE以及鄰近CPE的做法容後詳述。
如果鄰近CPE 76正好就是子伺服器60，則可直接令此子伺服器60管理新增CPE 70。故此時可將新增CPE 70新增到ACS管理清單以及鄰近CPE 76維護的子管理清單，並由鄰近CPE 76管理新增CPE 70(步驟S252)。如「第8A圖」以及「第8B圖」所示，被選出的鄰近CPE 76正好就是現存的子伺服器60之一。因此可由此子伺服器60(即鄰近CPE 76)管理新增CPE 70，如「第8C圖」所示。也就是說，可以將新增CPE 70作為一個由此子伺服器60管理的新的連線CPE 40。
反之，如「第9A圖」以及「第9B圖」所示，可能是一個身為連線CPE 40的候選CPE被選為鄰近CPE 76。當鄰近CPE 76不是子伺服器60時，可新增一個新增群組72，並將鄰近CPE 76設定成對應新增群組72的子伺服器74(步驟S242)。接著再將新增CPE 70新增到ACS管理清單以及鄰近CPE 76維護的子管理清單，並由鄰近CPE 76管理新增CPE 70(步驟S252)，如「第9C圖」所示。也就是說，可以將新增CPE 70作為一個由新增的子伺服器74所管理的新的連線CPE 40。
須注意的是，動態網路拓璞允許多階層的樹狀結構，因此一個子伺服器60可以管理下一階層的子伺服器60；而一個管理群組 50之中也可以包括一個或多個下一階層的管理群組50。於新增程序之中，若是選擇的鄰近CPE 76是直接由ACS 30管理的連線CPE 40；則由此鄰近CPE 76新增得到的新增群組72以及此鄰近CPE 76形成的子伺服器74也會直接由ACS 30管理。反之，若是選擇的鄰近CPE 76是一個現存管理群組50中的連線CPE 40，則由其新增得到的新增群組72以及形成的子伺服器74會由其所屬之管理群組50的子伺服器60管理，如「第9C圖」所示。
而若是ACS 30的健康值小於或等於健康門檻值，且新增CPE 70所屬的資料模型沒有對應的任一個候選CPE，群組管理模組32可進一步判斷ACS 30的一目前連線數是否小於一連線門檻值(步驟S280)，其中目前連線數係指目前直接由ACS 30管理的連線CPE 40的總數加上目前與ACS 30直接連線的子伺服器60的總數。
當ACS 30的目前連線數小於連線門檻值時，表示雖然ACS 30的負擔較重，但還沒達到上限。因此仍可將新增CPE 70新增到ACS管理清單，並由ACS 30直接管理新增CPE 70(步驟S230)。也就是說，可以將新增CPE 70作為一個由ACS 30直接管理的新的連線CPE 40，如「第10A圖」以及「第10B圖」所示。
但是當ACS 30的目前連線數大於或等於連線門檻值時，表示目前ACS 30應已難以負擔新增CPE 70，因此可將上線訊息存入一等待佇列(queue)(步驟S282)。待此一上線訊息從等待佇列中被提出時會重新觸發新增程序，以讓ACS 30將新增CPE 70加入 系統。
根據一實施範例，ACS 30可以計算每個連線CPE 40的一適任值(fitness value)，以判斷哪些連線CPE 40的能力足以作為子伺服器60。請參照「第11圖」，其係為一實施範例之新增程序之流程示意圖。於本實施範例中，在步驟S210之前可包括步驟S202到步驟S206，以在每個連線CPE 40一開始加入系統實際就算其適任值。
新增程序開始執行時，ACS 30的CPE監視模組38可先取得新增CPE 70的處理能力與資料模型等資訊並轉送給群組管理模組32。而群組管理模組32可依據下述公式計算新增CPE 70的適任值(步驟S202)。
其中Ffitness 是適任值，wf1 、wf2 、wf3 以及wf4 是權重，Um 是新增CPE 70的記憶體使用率，Rm 是新增CPE 70的記憶體評分(rank)，Up 是新增CPE 70的處理器使用率，Rp 是新增CPE 70的處理器評分，Ub 是新增CPE 70的頻寬使用率，Rb 是新增CPE 70的頻寬評分，Ro是新增CPE 70的一連線時間評分；且wf1 +wf2 +wf3 +wf4 =1，0≦Ffitness ≦1。記憶體評分、處理器評分、頻寬評分以及連線時間評分可為預定的分級或由管理員自行定義。其中可依據新增CPE 70已與ACS 30連線的時間設定連線時間評分；例如可將已連線的時間的小時數分級後作為連線時間評分。
得到新增CPE 70的適任值之後，群組管理模組32可判斷新增CPE 70的適任值是否大於一適任門檻值(步驟S204)。當新增CPE 70的適任值大於適任門檻值時，就可將新增CPE 70新增到候選清單(步驟S206)，並接著執行步驟S210。
而於步驟S270以及步驟S272中，群組管理模組32可以依據候選清單中得知新增CPE 70是否具有候選CPE，並據以選取鄰近CPE 76。於步驟S272中，群組管理模組32可先從新增CPE 70對應的至少一個候選CPE中隨機選取其中之一。當選擇的候選CPE與新增CPE 70之間的一距離值小於一距離門檻值時，就可將選擇的候選CPE作為鄰近CPE 76。其中距離值可以是跳距(Hop distance)，也就是在網路上候選CPE與新增CPE 70之間網路連線時的(Hop)數量。換句話說，群組管理模組32可選擇與新增CPE 70網路連線速度較快的候選CPE作為鄰近CPE 76。
此外，ACS 30也可針對現有的連線CPE 40計算其適任值，上述參數即為此連線CPE 40的記憶體使用率、記憶體評分、處理器使用率、處理器評分、頻寬使用率、頻寬評分以及連線時間評分。
為了確認鄰近CPE 76接管新增CPE 70後是否還有能力繼續擔任的對應管理群組50的子伺服器60，新增程序在步驟S52之後，另可包括步驟S290到步驟S294，如「第12圖」所示。令鄰近CPE 76管理新增CPE 70之後，群組管理模組32可計算鄰近CPE 76當前的適任值(步驟S290)，並判斷鄰近CPE 76的適任值 是否小於或等於適任門檻值(步驟S292)。若鄰近CPE 76當前的適任值仍大於適任門檻值，表示鄰近CPE 76還能夠繼續保留於候選清單中。
但是當鄰近CPE 76的適任值小於或等於適任門檻值時，則可從候選清單中刪除鄰近CPE 76(步驟S294)。根據一實施範例，雖然鄰近CPE 76已不被視為候選CPE，但是仍維持目前作為子伺服器60的工作，並繼續管理新增CPE 70。
綜上所述，每當接收到上線訊息時，ACS 30的群組管理模組32都可執行新增程序以將新增CPE 70加入系統，並可自行管理或選出適合的子伺服器60來管理新增CPE 70。且新增程序也可新增合適的新增群組72，以動態調整系統的網路拓璞。
除了新增程序之外，群組管理模組32另可執行刪除程序或是變更程序以依據各子伺服器60的負載或連線CPE 40的上線離線狀態動態調整管理群組50。
請參照「第13A圖」，其係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。ACS 30可持續判斷是否於一間隔時間內從連線CPE 40之一接收一週期訊息(步驟S110)。若在間隔時間內有從某一個連線CPE 40接收週期訊息，表示此一連線CPE 40還是存活(alive)的。因此ACS 30可針對每一個連線CPE 40設置一個計時器(timer)，以判斷是否有任一連線CPE 40在間隔時間之內都沒有發出週期訊息給ACS 30。當於間隔時間內都未從一個連線CPE 40接收週期訊息時，ACS 30可將此連線CPE作為一離 線CPE，並執行刪除程序，以從ACS管理清單中刪除離線CPE。
請參照「第13B圖」，其係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。ACS 30另可持續判斷是否接收上線訊息或一警示訊息(步驟S120)。當從新增CPE 70接收上線訊息時，執行新增程序(步驟S200)。而當從一過載伺服器接收警示訊息時，可執行變更程序(步驟S400)。且上述步驟S110以及步驟S120可平行地執行，以判斷是否要執行新增程序、刪除程序或變更程序。
此外，執行完新增程序、刪除程序或是變更程序之後，ACS 30可發出管理命令給直接管理的連線CPE 40，也可發給所有子伺服器60，以由子伺服器60將管理命令轉發給所屬之管理群組50中的所有連線CPE 40。
請參照「第14圖」，其係為一實施範例之刪除程序之流程示意圖。群組管理模組32可先判斷離線CPE是否紀錄在候選清單之中(步驟S310)，若是離線CPE紀錄在候選清單之中，就從候選清單中刪除離線CPE(步驟S320)。且群組管理模組32從ACS管理清單中刪除離線CPE(步驟S330)。同理，群組管理模組32可判斷離線CPE是否紀錄在任一個子管理清單之中(步驟S340)；若是離線CPE紀錄在任一個子管理清單之中，就從此子管理清單中刪除離線CPE(步驟S350)。
群組管理模組32可進一步地判斷離線CPE是否是任何一個現存的子伺服器60(步驟S360)。若是離線CPE 80目前並非擔任子 伺服器60，僅依上述步驟S310到步驟S350就可完成刪除程序，如「第15A圖」以及「第15B圖」所示。
但是當離線CPE 80是子伺服器60時，則還需對於離線CPE 80所管理的每一個連線CPE 40重新執行新增程序(步驟S370)，以讓原先被離線CPE 80所管理的連線CPE 40被更適當的父節點所管理，如「第16A圖」以及「第16B圖」所示。
接著請參照「第17圖」，其係為一實施範例之變更程序之流程示意圖。
各個子伺服器60可定時計算自己的適任值，並可在發現自己的適任值小於或等於健康門檻值時，主動發出警示訊息給ACS 30。而當ACS 30從一個子伺服器60接收警示訊息時，可將發出警示訊息的子伺服器60作為過載伺服器，並對過載伺服器執行變更程序。
於變更程序中，群組管理模組32可先暫停傳送管理命令給過載伺服器(步驟S410)，以確保不會有管理命令被遺漏。為了減輕過載伺服器的負擔，群組管理模組32可從過載伺服器的子管理清單中刪除連線CPE 40的其中之一(步驟S420)。群組管理模組32再重新計算並更新過載伺服器的適任值(步驟S430)，並判斷過載伺服器的適任值是否大於適任門檻值(步驟S440)。對於方才被刪除的每一個連線CPE 40執行新增程序(步驟S450)，以將連線CPE 40交給過載伺服器之外的子伺服器60或是ACS 30本身管理。
當過載伺服器的適任值還是小於或等於適任門檻值時，則可 回到步驟S420從所屬的管理群組50中再刪除一個連線，並判斷這樣子是否已足以使過載伺服器的適任值恢復到大於適任門檻值。
請參照「第18A圖」到「第18C圖」，其係為一實施範例之過載伺服器之管理示意圖。群組管理模組32可從過載伺服器90所屬的管理群組50之中逐一刪除連線CPE 40，並使被刪除的連線CPE 40重新加入系統。於「第18B圖」以及「第18C圖」之中，被刪除的連線CPE 40變更為由ACS 30直接管理。
綜上所述，ACS 30可將處理能力較佳的連線CPE 40設為子伺服器60，並讓每個子伺服器60負擔其他部分的連線CPE 40。因此當ACS 30需要同時對相同資料模型的大量連線CPE 40發出管理命令時，可發出群組之管理命令給此資料模型對應之子伺服器60，而子伺服器60可自動將管理命令轉發給負責的所有連線CPE 40。若連線CPE 40要傳送資訊或回覆ACS 30時，也可由子伺服器60統整後再轉發給ACS 30。如此一來，ACS 30只要維持一條與子伺服器60之間的連線就可以同時控制多個連線CPE 40，而大幅提高能夠同時連線的CPE(即連線CPE 40)的數量。
如「第19圖」所示，ACS 30具有m個對應於網路電話的管理群組50a1 到管理群組50am 以及n個對應於機上盒的管理群組50b1 到管理群組50bn ，其中m與n都是正整數。且假設管理群組50a1 到50bn 都個別具有一個子伺服器60以及至少k個連線CPE 40，則ACS 30只需維護(m+n)條連線就可以同時管理包含(m+n) 個子伺服器60的(m+n)×(k+1)個連線CPE 40。
以下提供本揭露之ACS及其CPE的管理方法的實驗模擬數據。
進行模擬時，假設可能與ACS連線CPE數量是1000到15000台，且各CPE的硬體參數如下(以下參數最低值均不低於0)。CPU處理能力呈現均值為400且標準差為60之高斯分布，單位是兆赫(MHz)。記憶體呈現均值為64且標準差為48之高斯分布，單位是百萬位元組(MB)。網路頻寬呈現均值為4且標準差為16之高斯分布，單位每秒百萬位元(Mbps)。CPE網路中的Hop數呈現均值為18且標準差為3之高斯分布，單位是個。
連線CPE的連線時間評分呈現均值為24且標準差為48之高斯分布，單位是小時，下限是0。若上線時間小於或等於1小時，連線時間評分為0；若上線時間大於1小時且小於或等於24小時，連線時間評分為0.3；若上線時間大於24小時且小於或等於168小時(1星期)，連線時間評分為0.6；若上線時間大於168小時，連線時間評分為0.9。
單位時間中，ACS用以處理一個直接管理的連線CPE的資源消耗假設是CPU消耗20 MHz，記憶體消耗1 MB，單次連線網路頻寬消耗4千位元組(KB)。而ACS用以處理一個子伺服器的資源消耗假設是CPU消耗20 MHz，記憶體消耗1MB，單次連線網路頻寬消耗5 KB。而單次管理群組的連線網路頻寬消耗5KB，且假設連線CPE運作時各項參數須維持於平均值以上。
對於ACS，假設一個直接管理的連線CPE或子伺服器占用一個連線數，且最大同時連線數是4000個。並假設健康門檻值是0.5；距離門檻值是15個；Wf1 、Wf2 、Wf3 以及Wf4 都設為25%(0.25)；Wh1 、Wh2 以及Wh3 都設為33.33%(0.3333)。
模擬結果如「第20圖」以及「第21圖」所示。以傳統CWMP實作的ACS基於最大同時連線數的限制，僅能同時管理4000個連線CPE。且在管理的連線CPE達到數量上限之前，管理時所需消耗的網路頻寬隨著連線CPE成正比增加。
相較之下，由於本揭露提供之具群組管理功能的ACS可透過子伺服器管理更多個連線CPE，使得能同時管理的連線CPE(含子伺服器)得數量達到11147個，存取能力是傳統CWMP之ACS的2.78倍。且在管理的連線CPE達到數量上限之前，管理時所需消耗的網路頻寬亦可有效地被抑制，因而減少ACS的管理負擔。
以上較佳具體實施範例之詳述，是希望藉此更加清楚描述本揭露之特徵與精神，並非以上述揭露的較佳具體實施範例對本揭露之範疇加以限制。相反地，其目的是希望將各種改變及具相等性的安排涵蓋於本揭露所欲申請之專利範圍的範疇內。
30‧‧‧用戶終端設備(ACS)
32‧‧‧群組管理模組
34‧‧‧子伺服器通訊模組
36‧‧‧CPE資料庫
38‧‧‧CPE監視模組
39‧‧‧第一RPC方法模組
392‧‧‧第二RPC方法模組
40‧‧‧連線用戶終端設備(CPE)
50、50a1 、50am 、50b1 、50bn ‧‧‧管理群組
60‧‧‧子伺服器
62‧‧‧子伺服器代理模組
64‧‧‧第一RPC方法模組
642‧‧‧第二RPC方法模組
70‧‧‧新增CPE
72‧‧‧新增群組
74‧‧‧子伺服器
76‧‧‧鄰近CPE
80‧‧‧離線CPE
90‧‧‧過載伺服器
第1A圖係為一實施範例之自動配置伺服器之方塊示意圖。
第1B圖係為一實施範例之自動配置伺服器之方塊示意圖。
第2圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第3A圖以及第3B圖係為一實施範例之新增CPE之管理示意圖。
第4A圖以及第4B圖係為一實施範例之新增CPE之管理示意圖。
第5圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第6圖係為一實施範例之子伺服器之方塊示意圖。
第7圖係為一實施範例之新增程序之流程示意圖。
第8A圖到第8C圖係為一實施範例之新增CPE之管理示意圖。
第9A圖到第9C圖係為一實施範例之新增CPE之管理示意圖。
第10A圖以及第10B圖係為一實施範例之新增CPE之管理示意圖。
第11圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第12圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第13A圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第13B圖係為一實施範例之用戶終端設備的管理方法之流程示意圖。
第14圖係為一實施範例之刪除程序之流程示意圖。
第15A圖以及第15B圖係為一實施範例之離線CPE之管理示意圖。
第16A圖以及第16B圖係為一實施範例之離線CPE之管理示意圖。
第17圖係為一實施範例之變更程序之流程示意圖。
第18A圖到第18C圖係為一實施範例之過載伺服器之管理示意圖。
第19圖係為一實施範例之管理群組之示意圖。
第20圖係為一實施範例之CPE與同時連線的CPE之關係示意圖。
第21圖係為一實施範例之CPE與網路頻寬消耗之關係示意圖。
30‧‧‧用戶終端設備(ACS)
32‧‧‧群組管理模組
34‧‧‧子伺服器通訊模組
36‧‧‧CPE資料庫
38‧‧‧CPE監視模組
39‧‧‧第一RPC方法模組
392‧‧‧第二RPC方法模組
40‧‧‧連線用戶終端設備(CPE)
50‧‧‧管理群組
60‧‧‧子伺服器

Claims (38)

  1. 一種用戶終端設備(Customer Premises Equipment，CPE)的管理方法，用以利用一自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)管理多個連線CPE，該用戶終端設備的管理方法包括：當從一新增CPE接收一上線訊息時，執行一新增程序，其中該新增程序包括以下步驟：計算該ACS的一健康值；以及當該ACS的該健康值小於或等於一健康門檻值時，執行以下步驟：新增一新增群組以及對應該新增群組的一子伺服器；以及由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE。
  2. 如請求項1所述之用戶終端設備的管理方法，在該由該子伺服器管理該新增CPE的步驟之後，另包括：發出一管理命令給該子伺服器，以由該子伺服器將該管理命令轉發給所屬之該新增群組中的該新增CPE。
  3. 如請求項1所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS依據每一該連線CPE所屬的一資料模型將該些連線CPE分成多個管理群組，每一該管理群組包括至少一該連線CPE，至少一該管理群組中的該些連線CPE之一設為至少一該子伺服器， 且該至少一子伺服器管理所屬之該管理群組中剩餘的該至少一連線CPE。
  4. 如請求項3所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS維護一ACS管理清單，以紀錄所有該些連線CPE所屬的該些管理群組以及每一該連線CPE所對應的一父節點，每一該父節點是該ACS或是該至少一子伺服器之一，每一該至少一子伺服器維護一子管理清單，以紀錄每一該子管理清單對應的該子伺服器所管理的該至少一連線CPE。
  5. 如請求項4所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS管理清單紀錄每一該連線CPE的一適任值，且該ACS維護一候選清單，以依據該些資料模型分別紀錄每一該資料模型是否對應有至少一候選CPE，該至少一候選CPE為該些連線CPE之一，且該新增程序另包括：計算該ACS的該健康值；以及當該ACS的該健康值小於或等於該健康門檻值，且該新增CPE所屬的該資料模型有對應的任一該候選CPE時，執行以下步驟：從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇一鄰近CPE；當該鄰近CPE不是任一該子伺服器時，新增該新增群組，並將該鄰近CPE設定成對應該新增群組的該子伺服器；以及 將該新增CPE新增到該ACS管理清單以及該鄰近CPE維護的該子管理清單，並由該鄰近CPE管理該新增CPE。
  6. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中在該從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇該鄰近CPE的步驟之前，該新增程序另包括：計算該新增CPE的該適任值；以及當該新增CPE的該適任值大於一適任門檻值時，將該新增CPE新增到該候選清單。
  7. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中該從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇該鄰近CPE的步驟包括：從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選取其中之一；以及當選擇的該候選CPE與該新增CPE之間的一距離值小於一距離門檻值時，將選擇的該候選CPE作為該鄰近CPE。
  8. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中在該將該新增CPE新增到該ACS管理清單以及該鄰近CPE維護的該子管理清單，並由該鄰近CPE管理該新增CPE的步驟之後，該新增程序另包括：計算該鄰近CPE的該適任值；以及當該鄰近CPE的該適任值小於或等於該適任門檻值時，從該候選清單中刪除該鄰近CPE。
  9. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中該新增程序另包括：當該新增CPE所屬的該資料模型沒有對應的任一該候選CPE時，執行以下步驟：當該ACS的一目前連線數小於一連線門檻值時，將該新增CPE新增到該ACS管理清單，並由該ACS直接管理該新增CPE；以及當該ACS的該目前連線數大於或等於該連線門檻值時，將該上線訊息存入一等待佇列。
  10. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中該新增程序另包括：當該ACS的該健康值大於該健康門檻值時，將該新增CPE新增到該ACS管理清單，並由該ACS直接管理該新增CPE。
  11. 如請求項5所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS依據一記憶體使用率、一處理器使用率、一頻寬使用率計算該健康值，以及一連線時間評分計算該新增CPE或是每一該連線CPE的該適任值。
  12. 如請求項4所述之用戶終端設備的管理方法，另包括：當於一間隔時間內都未從該些連線CPE之一接收一週期訊息時，將該連線CPE作為一離線CPE，並執行一刪除程序，以從該ACS管理清單中刪除該離線CPE，其中該離線CPE是該些連線CPE之一。
  13. 如請求項12所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS維護一候選清單，以分別紀錄該些管理群組是否具有至少一候選CPE，該至少一候選CPE為對應的該管理群組中的該至少一連線CPE之一，且該刪除程序包括：當該離線CPE紀錄在該候選清單之中時，從該候選清單中刪除該離線CPE；從該ACS管理清單中刪除該離線CPE；當該離線CPE紀錄在任一該子管理清單之中時，從該子管理清單中刪除該離線CPE；以及當該離線CPE是該至少一子伺服器時，對於該離線CPE所管理的每一該連線CPE執行一新增程序。
  14. 如請求項4所述之用戶終端設備的管理方法，另包括：當從一過載伺服器接收一警示訊息時，執行一變更程序，以變更該過載伺服器的該父節點以及該過載伺服器所管理的該至少一連線CPE的該父節點，其中該過載伺服器是該些子伺服器之一。
  15. 如請求項14所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS管理清單紀錄每一該連線CPE的一適任值，且該變更程序包括：暫停傳送該管理命令給該過載伺服器；從該過載伺服器的該子管理清單中刪除該至少一連線CPE的其中之一；計算並更新該過載伺服器的該適任值； 當該過載伺服器的該適任值大於一適任門檻值時，對於被刪除的每一該連線CPE執行一新增程序；以及當該過載伺服器的該適任值小於或等於該適任門檻值時，將該過載伺服器由候選清單移除，並回到該過載伺服器的該子管理清單中刪除該至少一連線CPE的其中之一的步驟。
  16. 如請求項15所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS依據一記憶體使用率、一處理器使用率、一頻寬使用率以及一連線時間評分計算該適任值。
  17. 如請求項4所述之用戶終端設備的管理方法，其中該由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE的步驟包括：將一子伺服器代理模組下載到對應該新增群組的該子伺服器；由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE的步驟包括：依據該ACS管理清單建立對應該新增群組的子伺服器的該子管理清單；以及將該新增CPE的該父節點紀錄為對應該新增群組的該子伺服器。
  18. 如請求項1所述之用戶終端設備的管理方法，其中係依據一記憶體使用率、一處理器使用率以及一頻寬使用率計算該健康值。
  19. 如請求項1所述之用戶終端設備的管理方法，其中該ACS透過用戶終端設備廣域網路管理協定或TR-069標準協定接收該上線訊息。
  20. 一種自動配置伺服器(Auto Configuration Server，ACS)，用以管理多個連線CPE，該ACS包括：一群組管理模組，用以當從一新增CPE接收一上線訊息時執行一新增程序，且於該新增程序中該群組管理模組執行以下步驟：計算該ACS的一健康值；以及當該ACS的該健康值小於或等於一健康門檻值時，執行以下步驟：新增一新增群組以及對應該新增群組的一子伺服器；以及由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE。
  21. 如請求項20所述之自動配置伺服器，另包括：一子伺服器通訊模組，用以與該子伺服器通訊；其中該群組管理模組透過該子伺服器通訊模組發出一管理命令給對應該新增群組的該子伺服器，以由對應該新增群組的該子伺服器將該管理命令轉發給該新增群組中的該新增CPE。
  22. 如請求項20所述之自動配置伺服器，其中該群組管理模組依 據每一該連線CPE所屬的一資料模型將該些連線CPE分成多個管理群組，每一該管理群組包括至少一該連線CPE，至少一該管理群組中的該些連線CPE之一設為至少一該子伺服器，該至少一子伺服器管理所屬之該管理群組中剩餘的該至少一連線CPE。
  23. 如請求項22所述之自動配置伺服器，另包括：一CPE資料庫，用以儲存一ACS管理清單；其中該群組管理模組維護該ACS管理清單，以紀錄所有該些連線CPE所屬的該些管理群組以及每一該連線CPE所對應的一父節點，每一該父節點是該ACS或是該至少一子伺服器之一；且每一該至少一子伺服器維護一子管理清單，以紀錄每一該子管理清單對應的該子伺服器所管理的該至少一連線CPE。
  24. 如請求項23所述之自動配置伺服器，其中該ACS管理清單紀錄每一該連線CPE的一適任值，該CPE資料庫儲存一候選清單，該群組管理模組維護該候選清單，以依據該些資料模型分別紀錄每一該資料模型是否對應有至少一候選CPE，該至少一候選CPE為該些連線CPE之一，且於該新增程序中該群組管理模組另執行以下步驟：計算該ACS的該健康值；以及當該ACS的該健康值小於或等於該健康門檻值，且該新 增CPE所屬的該資料模型有對應的任一該候選CPE時，該群組管理模組執行以下步驟：從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇一鄰近CPE；當該鄰近CPE不是任一該子伺服器時，新增該新增群組，並將該鄰近CPE設定成對應該新增群組的該子伺服器；以及將該新增CPE新增到該ACS管理清單以及該鄰近CPE維護的該子管理清單，並由該鄰近CPE管理該新增CPE。
  25. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中在該從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇該鄰近CPE的步驟之前，於該新增程序中該群組管理模組另執行以下步驟：計算該新增CPE的該適任值；以及當該新增CPE的該適任值大於一適任門檻值時，將該新增CPE新增到該候選清單。
  26. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中於該從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中選擇該鄰近CPE的步驟中，該群組管理模組執行以下步驟：從該新增CPE對應的至少一該候選CPE中隨機選取其中之一；以及當選擇的該候選CPE與該新增CPE之間的一距離值小於 一距離門檻值時，將選擇的該候選CPE作為該鄰近CPE。
  27. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中在該將該新增CPE新增到該ACS管理清單以及該鄰近CPE維護的該子管理清單，並由該鄰近CPE管理該新增CPE的步驟之後，於該新增程序中該群組管理模組另執行以下步驟：計算該鄰近CPE的該適任值；以及當該鄰近CPE的該適任值小於或等於該適任門檻值時，從該候選清單中刪除該鄰近CPE。
  28. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中於該新增程序中該群組管理模組另執行以下步驟：當該新增CPE所屬的該資料模型沒有對應的任一該候選CPE時，該群組管理模組執行以下步驟：當該ACS的一目前連線數小於一連線門檻值時，將該新增CPE新增到該ACS管理清單，並由該ACS直接管理該新增CPE；以及當該ACS的該目前連線數大於或等於該連線門檻值時，將該上線訊息存入一等待佇列。
  29. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中於該新增程序中該群組管理模組另執行以下步驟：當該ACS的該健康值大於該健康門檻值時，將該新增CPE新增到該ACS管理清單，並由該ACS直接管理該新增CPE。
  30. 如請求項24所述之自動配置伺服器，其中該群組管理模組依據一記憶體使用率、一處理器使用率、一頻寬使用率計算該健康值，以及一連線時間評分計算該新增CPE或是每一該連線CPE的該適任值。
  31. 如請求項23所述之自動配置伺服器，當於一間隔時間內都未從該些連線CPE之一接收一週期訊息時，將該連線CPE作為一離線CPE，該群組管理模組執行一刪除程序，以從該ACS管理清單中刪除該離線CPE，其中該離線CPE是該些連線CPE之一。
  32. 如請求項31所述之自動配置伺服器，其中該ACS維護一候選清單，以分別紀錄該些管理群組是否具有該至少一子伺服器或至少一候選CPE，該至少一候選CPE為對應的該管理群組中的該至少一連線CPE之一，且於該刪除程序中該群組管理模組執行以下步驟：當該離線CPE紀錄在該候選清單之中時，從該候選清單中刪除該離線CPE；從該ACS管理清單中刪除該離線CPE；當該離線CPE紀錄在任一該子管理清單之中時，從該子管理清單中刪除該離線CPE；以及當該離線CPE是該至少一子伺服器時，對於該離線CPE所管理的每一該連線CPE執行一新增程序。
  33. 如請求項23所述之自動配置伺服器，其中當從一過載伺服器 接收一警示訊息時，該群組管理模組執行一變更程序，以變更該過載伺服器的該父節點以及該過載伺服器所管理的該至少一連線CPE的該父節點，其中該過載伺服器是該些子伺服器之一。
  34. 如請求項33所述之自動配置伺服器，其中該ACS管理清單紀錄每一該連線CPE的一適任值，且於該變更程序中該群組管理模組執行以下步驟：暫停傳送該管理命令給該過載伺服器；從該過載伺服器的該子管理清單中刪除該至少一連線CPE的其中之一；計算並更新該過載伺服器的該適任值；當該過載伺服器的該適任值大於一適任門檻值時，對於被刪除的每一該連線CPE執行一新增程序；以及當該過載伺服器的該適任值小於或等於該適任門檻值時，將該過載伺服器於候選清單移除，並回到該從該過載伺服器的該子管理清單中刪除該至少一連線CPE的其中之一的步驟。
  35. 如請求項34所述之自動配置伺服器，其中該群組管理模組依據一記憶體使用率、一處理器使用率、一頻寬使用率以及一連線時間評分計算該適任值。
  36. 如請求項23所述之自動配置伺服器，其中於該由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE的步驟中，該群組管理模 組執行以下步驟：將一子伺服器代理模組下載到對應該新增群組的該子伺服器；於由對應該新增群組的該子伺服器管理該新增CPE的步驟中，該群組管理模組執行以下步驟：依據該ACS管理清單建立對應該新增群組的該子伺服器的該子管理清單；以及將該新增CPE的該父節點紀錄為對應該新增群組的該子伺服器。
  37. 如請求項20所述之自動配置伺服器，其中該ACS依據一記憶體使用率、一處理器使用率以及一頻寬使用率計算該健康值。
  38. 如請求項20所述之自動配置伺服器，其中該群組管理模組透過用戶終端設備廣域網路管理協定或TR-069標準協定接收該上線訊息。
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