Центрове За Данни

NFV за корпоративни услуги

Network World

Програмно конфигурираните мрежи (Software-Defined Networking, SDN) и виртуализацията на мрежовите функции (Network Functions Virtualization, NFV) са сред най-обсъжданите теми в комуникационния бранш. В NFV виртуализация се прилага към функционалността на мрежата. Според концепцията за виртуализация на мрежовите функции, мрежовото оборудване със затворени частни технологии и специализираните мрежови устройства се заменят от софтуер, който работи на сървъри с общо назначения.

Моделът за разгръщане на NFV може да е централизиран, когато сървърите се поместват в ЦОД на оператора, или разпределен (Distributed NFV, D-NFV), при който виртуализацията на мрежовите функции се осъществява в кое да е място в мрежата — в точките на присъствие на оператора (PoP) и дори при потребителя, в клиентското мрежово оборудване. Последната концепция може да се окаже по-ефективна и икономически оправдана, а освен това намалява риска при прехода на операторите към новия модел.

RAD Data Communications е един от пионерите в D-NFV. Повечето нейни разработки се осъществяват в партньорство с водещи световни оператори. На конгреса „Network Virtualization & SDN World 2014“ решението на RAD за D-NFV бе отбелязано като иновация на годината в областта на NFV. В него се ползва оборудване ETX — мрежово интерфейсно устройство L2/L3, снабдено с модули D-NFV и интегрирани сървъри x86 за виртуализация на услугите на място при клиента. Компанията, активно участваща в дейността на съответни стандартизиращи органи за NFV, откри нов център за разработка и изследвания с фокус върху NFV и SDN.

Из историята на NFV

Още през 2004 г. BT предложи идея за мрежова инфраструктура „21 Century Network“ с цел намаляване на оперативните разходи, ускорено внедряване на нови услуги и предоставяне на гъвкави възможности на клиентите. Тя предполагала обединяване на ядрото на мрежата и на мрежите за достъп в рамките на единна мрежова платформа, но без виртуализация тази концепция не получи успешно развитие.

Таблица 1. Из историята на NFV

Днес бързото развитие на NFV се определя от няколко фактора: стремглаво нараства популярността на ИТ виртуализацията, потребност от разпространение на идеите за виртуализация в областта на мрежовите функции и възможност за тяхната реализация чрез усъвършенстване на елементната база и инструменталните средства. И накрая, за реализация на NFV достъпна инфраструктура за облачни изчисления и ЦОД.

По същество NFV е опит на операторите да се избавят от тясната обвързаност към конкретен производител на мрежово оборудване, тъй като не искат да зависят от един доставчик. В традиционните мрежи на всеки сайт се инсталира фрагментирано специализирано оборудване. Необходимостта от скъпа разработка на нови хардуерни решения затруднява излизането на нови играчи на даден пазар, възпрепятства иновациите и конкуренции. NFV предполага употреба на стандартни сървъри и комутатори, виртуални устройства на независими доставчици и програмни инструменти за управление/оркестрация (вж. Фигура 1). По този начин инициатори на стандартизацията са не производителите, а операторите.


NFV за корпоративни услуги

© Network World, Networkworld.bg

Фигура 1. В NFV се използва обща инфраструктура за виртуализация и се достига висока степен на грануларност на мрежовите функции. Те се реализират на ниво VM, а не са физически мрежови устройства със специален софтуер.

Едва появила се, новата концепция NFV вече оказва значително влияние върху стратегията на големите оператори, а това свидетелства за острата нуждан от нея. За година излязоха 5 спецификации NFV, а сега се готви ново издание (вж. Таблица 1). В публикувания през октомври 2014 г. документ „NFV White Paper 3.0“ се сумира съдържанието на подготвените документи NFV Industry Specification Group (ISG), разказва се за перспективите за стандартизация на NFV, подчертава се значението за развитие на система за управление на мрежите в съответствие с динамиката и гъвкавостта на NFV, създаването на учебни курсове и провеждане на изследвания (http://portal/etsi/org/NFV/NFV_White_Parer3.pdf).

Проектът за документа „NFV ISG Second Release“ включва описание на общата мрежова архитектура (Architectural Framework Rev 2), инфраструктурата (обзор на използвания изчислителен, мрежов домейн и домейна на хипервайзора с примери), интерфейси и ниво на абстракция, метрики за качество на услугата, преносимост и тиражируемост, управление и оркестрация. Освен това в него се разглеждат въпроси за производителност и надеждност, безопасност и защита, както и за архитектурата на виртуалните мрежови функции (http://docbox.etsi.org./ISG/NFV/Open/).

Къде е ползата?

Към потенциалните предимства на NFV се отнасят следните възможности: бързо разгръщане, модернизация и отключване на мрежови функции; гъвкаво комбиниране на няколко мрежови функции на една сървърна платформа (това е много важно в среда с много наематели); поставяне на мрежови функции там, където това е по-ефективно или икономично; свиване на разходите благодарение на използваните стандартни сървъри вместо на проприетарно мрежово оборудване.

NFV осигурява бързо мащабиране на услуги, възможност за ползване на софтуер за получаване на приходи, приложение на нескъпи стандартни сървъри вместо мрежово оборудване, повишаване на оперативната ефективност, оптимизация на мрежата в реално време, икономия на електроенергия чрез консолидиране на натоварванията (вж. Фигура 2). Новите мрежови функции (Virtual Network Function, VNF) могат да се разработват от малки компании, а това съдейства за иновациите.


NFV за корпоративни услуги

© Network World, Networkworld.bg

Фигура 2. Основни фактори, стимулиращи разгръщането на NFV (по данни на Infonetics Researсh „SDN and SDN Service Provider Survey“, март 2014 г.).


NFV помага да се намалят оперативните разходи, но сама по себе си не опростява операциите. Това се постига само в съчетание с автоматизация и SDN. Въпреки това основното й предимство не е икономия на разходи, а гъвкавост. В NFV функционалността на мрежата се реализира с помощта на стандартни технологии за ЦОД и се пренася на ниво софтуерни приложения. Опростява се и реализация на отказоустойчиви схеми и се ускорява внедряването на иновации в мрежите и услугите.

NFV на практика е методология, нов подход, при това не само технологичен, а и организационен. Той предполага не просто замяна на съществуващо мрежово оборудване със стандартни сървъри, а и обръщане към много по-сложни процедури и процеси. За да се реши да внедрява дадена методология, операторът е длъжен по нов начин да организира своя бизнес, а самият преход от лабораторно тестване към реална употреба и получаване на приходи от внедряването остава нетривиална задача. При миграцията преходът от съществуващата мрежова инфраструктура към NFV може да представлява значителна трудност, а и води до изменения в системите за управление, OSS/BSS.

От друга страна, за традиционните оператори внедряването на NFV е въпрос на оживяване. Голямото количество тясноспециализирано и скъпо за обслужване оборудване им пречи бързо да внедрят и осребрят иновационните услуги с приемливи капиталови и експлоатационни разходи. Реализацията на NFV би могла да спре изтичането на доходи към новите доставчици на услуги, разгръщащи ги върху операторската инфраструктура. Последните обаче също са заинтересовани от сътрудничество с традиционните оператори, тъй като публичният Интернет не гарантира онова качество на услугата, което е необходимо за предоставяне на някои видове услуги от корпоративно ниво.

Една от най-големите бариери пред NFV е организационната структура. Всички въпроси, задачи и проблеми трябва да се разглеждат и решават в тясно взаимодействие с операторите.

Управление и оркестрация

Моделът на архитектурата NFV засега само се обсъжда. Браншовата организация OPNFV (http://www.opnfv.org) има намерение да взаимодейства с Европейския институт по телекомуникационни стандарти (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) и да използва елементи Open Source (вж. Фигура 3). Първоначално интересът на OPNFV бе насочен към хардуерните платформи (изчислителни ресурси, системи за съхранение и мрежово оборудване), виртуализационния слой, виртуалните изчисления, мрежите и ресурсите за съхранение на данни, както и средства за управление на виртуализирана инфраструктура. Но по-важно значение могат да имат оркестрацията и управлението от по-високо ниво (Management and Orchestration, MANO). Много оператори не бързат с внедряването на NFV именно заради нерешените въпроси, свързани с MANO.


NFV за корпоративни услуги

© Network World, Networkworld.bg

Фигура 3. Организацията OPNFV се занимава с интеграция, тестване и валидиране на компоненти Open Source за създаване на платформи NFV от операторски клас

Експерти потвърждават, че и досега е неясно каква оркестрация ще е нужна за VNF в мрежите и как ще се разделят функциите за управление между различните нива на архитектурата NFV. Без това операторите, разгръщащи NFV, ще са принудени да използват предлаганите от доставчиците „частни“ решения.

Класическият мрежов модел предвижда три „плоскости“: данни, контрол и управление. Цялата идея за SDN се състои в това да се променят пропорциите между последните две - плоскостта на управлението на по-ниско и на по-високо ниво. Все повече функции ще преминават към нивото на контрола и ще стават програмируеми и автоматизирани. Целта е не конфигуриране или програмиране на мрежите, а програмиране на услуги с помощта на автоматизация.

Съществуват два основни подхода. При първия протоколите от контролната плоскост се заменят с API в централния контролер SDN, а механизмите за препращане (forward) в плоскостта на данните се свеждат до прости операции в комутатора SDN. Това предполага замяна на съществуващото оборудване. При втория подход SDN допълва съществуващите технологии: за оптимизация на производителността се въвеждат допълнителни операции за управление, а за създаване на нови услуги се използват програмни средства. В резултат съществуващата мрежа става по-програмируема. Повечето оператори и доставчици на оборудване поддържат първия подход, а вторият е приоритет на изследователските организации.

Разпределеният модел и vCPE

Най-често функциите NFV се инсталират централизирано - в ЦОД или в мрежовите възли (в точките на присъствие на оператора, POP), но според документа NFV Whitepaper това не е задължително. Разпределеният модел (Distributed NFV, D-NFV) позволява те да се инсталират на всяко място, контролирано от доставчика на услуги, включително при клиента — в мрежови устройства, служещи като демаркационна точка между операторската мрежа и потребителя на услугата.

В традиционния модел за разгръщане на нови услуги нерядко се налага поставяне на допълнително оборудване при клиента (Customer Premises Equipment, CPE), а това е „голямо перо“ за оператора. Виртуализацията на мрежовите функции предполага пренос на функционалност в точката на присъствие (Point of Presence, POP) или в ЦОД на оператора. Специфични устройства на различни производители с техните функции (оптимизация на WAN, защитни стени и др.) се заменят с устройства CPE от ново поколение - vCPE, работещи във взаимодействие с виртуализираните функции в мрежата. vCPE обединява две същности - клиентско устройство и функционалност в операторската мрежа (вж. Фигура 4).

Индивидуалните устройства CPE се заменят с „виртуално“ мрежово решение, използвано от няколко клиента (multi-tenant), макар че за реализация на vCPE не е задължително дори да се ползва виртуализация (такива са първите версии) - виртуалност в случая означава разделяне на ресурсите между няколко клиента.

В съвременното разбиране за NVF виртуализация означава пренос на функции в мрежата. NFV значително опростява реализацията на клиентско оборудване. При клиента остават само някои функции, „непреносими“ в мрежата на доставчика, например шифроване на трафика, оптимизация на WAN, контрол на QoS. Освен това мрежовите функции се разделят на две големи категории: функции, отговарящи за работата на мрежата, в частност мониторинг на производителността, и допълнителни услуги (Value-Added Services, VAS), като VolP, FW, маршрутизация при клиента и др. Последните нерядко ще се реализират при клиента. При разпределение на функциите между CPE и оборудването в PoP или в ЦОД на оператора ще се наложи да се отчитат изискванията на регулатори и икономическите съображения. С други думи, функциите VNF се инсталират там, където това е най-изгодно и оптимално.

Основните фактори за внедряване на vCPE са перспективата за ускорено разгръщане на нови услуги, реализация на нови възможности без замяна на оборудването при клиента, произтичащите от това намаление на капиталовите и оперативни разходи, по-просто управление на CPE и обединяване в едно устройство на няколко функции. А SDN е „длъжна“ да осигури гъвкаво обединяване на няколко елементарни функции в група.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2020 съгласно Общи условия за ползване

X