Руководство по SDN и NFV. 1. Введение.

Традиционные телекоммуникационные сети проектировались в расчёте на использование специализированных аппаратных устройств (маршрутизаторов, Ethernet-коммутаторов, оборудования EPC (Enhanced Packet Core), межсетевых экранов, балансировщиков нагрузки и пр. Эти устройства создавались на базе специфичных аппаратных и программных платформ отдельных вендоров. Развёртывание этих «монолитных» сетевых элементов приводило к длительным циклам проектирования и пуско-наладочных работ, а, следовательно, и к замедлению вывода на рынок новых продуктов и услуг. Обслуживание и управление такой сетью было достаточно неэффективным и дорогим. Все это приводило к тому, что рост инвестиций в развитие сети для удовлетворения запросов абонентов превышал рост доходов от предоставления услуг в ней.

Сети телекоммуникационных операторов в настоящее время состоят из множества «монолитных» сетевых элементов, где функции управления, администрирования и пересылки данных (трафик данных пользователя) объединены физически. Как правило, сеть строится из набора таких сетевых элементов от одного производителя (вендора). Развёртывание новых услуг, апгрейды оборудования, или модификация существующих услуг производится поочерёдно на каждом сетевом элементе и требует тесной координации внутренних и внешних ресурсов оператора. Такая монолитная организация сети ограничивает гибкость, а также увеличивает зависимость от проприетарных решений конкретных вендоров.

Поэтому, в настоящее время многие операторы выбрали путь цифровой трансформации на базе технологий SDN/NFV. Цели такой трансформации – следующие:

  1. Повышение операционной эффективности:
    • Эластичность и масштабируемость сети в глобальном масштабе.
    • Автоматизация управления (Operation) администрирования (Management) и обслуживания (Maintenance), ОАМ.
    • Динамическое управление потоками трафика и организация услуг из цепочек сервисов.
  2. Трансформация бизнес-модели:
    • Снижение времени вывода услуг на рынок, устранение точечных решений.
    • Быстрое и эффективное создание и предоставление услуг (Agile)
    • Повышение удовлетворенности пользования услугами конечных клиентов

Основные свойства сети, построенной на принципах SDN/NFV:

  • Разделение плоскостей управления и передачи данных
  • Виртуализация сетевых функций
  • Программируемое управление сетью
  • Программируемое управление вычислительными ресурсами и оркестрацией услуг
  • Стандартизация протоколов конфигурации
  • Единый механизм администрирования и размещения ресурсов сети
  • Автоматизация управления, развертывания сетевых элементов и бизнес-процессов
  • Автоматическая оркестрация ресурсов по запросу от приложений или функций

Все эти меры в комплексе позволяют реализовать динамическую адаптацию сети под нужды приложений, повышает операционную гибкость, и упрощает развёртывание услуг. Функции могут динамически масштабироваться по запросу приложений.

SDN и NFV в комплексе изменяют традиционную парадигму построения сети. Это есть значительный сдвиг в том, как оператор проектирует, развивает, администрирует сеть и предоставляет продукты и услуги пользователям, который дает много технологических и операционных преимуществ. Эти преимущества нацелены на фундаментальное переосмысление структуры затрат оператора и его операционных процессов, которые позволяют быструю и гибкую разработку услуг по требованию, что обеспечивает конкурентоспособность оператора на рынке телекоммуникационных и информационных услуг.

Концепция программно-конфигурируемых сетей SDN (Software Defined Networking)

SDN изменяет парадигму построения сети путем введения программируемости и абстрагирования сети, см. рисунок ниже. Это позволяет независимо масштабировать ресурсы плоскости управления и плоскости передачи данных (forwarding). Централизации плоскости управления на едином SDN-контроллере снижает число операций управления, упрощает их и дает возможность оркестрации ресурсов и сервисов. Кроме того, SDN позволяет ввести стандартные протоколы и модели данных, а это, в свою очередь, позволяет осуществлять централизованное управление в гетерогенной (построенной на оборудовании различных вендоров) и многоуровневой сети.

Такие SDN-контроллеры предоставляют абстрагированную топологию и модели данных для вышестоящих систем. Это дает возможность быстрого введения новых приложений, основанных на свойстве программируемости сети.

11.jpg

Рис. 1.1. Архитектура SDN

Концепция виртуализации сетевых функций NFV (Network Function Virtualization)

Концепция NFV основана на том, что сетевые функции реализуются программно на стандартном коммерческом оборудовании COTS (Commercial Off-The-Shelf), которое представляет собой серверы, оборудование хранения и сети для общего, а не специализированного, применения. Таким образом, как в SDN реализуется отделение плоскости управления от плоскости данных, так в NFV реализуется разделение программного обеспечения (ПО) от оборудования. В NFV реализуется развёртывание виртуальных сетевых функций VNF (Virtual Network Functions), представляющих функции соответствующих физических сетевых элементов PNF (Physical Network Functions).

В архитектуре NFV становится возможным осуществлять надежное предоставление сервисов (service assurance) за счёт распределённого резервирования ресурсов такой архитектуры, а также сбор данных для индикаторов производительности KPI (Key Performance Indicator) от аппаратных и программных компонентов NFV.

12.JPG

Рис. 1.2. Архитектура NFV/SDN

Виртуальные сетевые функции работают в инфраструктуре NFVI (NFV Infrastructure), построенной на оборудовании COTS. Комплекс администрирования и управления имеет три основных блока:

NFV MANO, который управляет NFVI и администрирует создание, работу и выключение VNF. Его основные функции:

  1. Занятие и высвобождение ресурсов NFVI (серверов, хранилищ и коммутаторов сети),
  2. Администрирование сети между виртуальными машинами VM и работающими на них VNF, управление SDN-контроллером дата-центра
  3. Создание, построение в цепочку для создания функций и услуг, апгрейд и выключение VNF
  4. Мониторинг работы инфраструктуры NFVI

Контроллер WAN/SDN, который состоит из одного или более централизованного SDN-контроллера(ов), которые управляют работой сервисов в мульти-вендорных и мульти-технологичных доменах сети. Он также интегрирует сервисы между PNF и VNF.

Общий оркестратор, который отвечает за размещение VNF в среде NFVI, их активацию и деактивацию, в процессе создания комплексной услуги из VNF. Он имеет интерфейсы с:

  1. NFV/MANO, где запрашивается установка и активация NFV
  2. Контроллером WAN/SDN, чтобы обеспечить соединение в WAN
  3. PNF и VNF для их предоставления и активации

Общий оркестратор и NFV MANO на рисунке представлены пересекающимися, поскольку в архитектуре ETSI они показаны как общий блок MANO, с оговоркой, что оно состоит из двух частей. На наш взгляд, их лучше рассматривать отдельно.

Основное различие между NFV MANO и SDN-контроллером состоит в том, что NFV MANO знает только то, что функция виртуализирована, но не знает, что она делает. SDN-контроллер знает, что функция делает, но не знает, виртуалзирована ли она.

Сопряжение с традиционными системами

В традиционных сетях сервисы администрируются через системы OSS/BSS, которые взаимодействуют с системами управления EMS элементами сети (Element Management Systems) и конфигурируют их. По мере стандартизации протоколов управления и моделей данных, системы EMS будут постепенно заменяться новыми системами, работающими поверх границ доменов вендро-специфического оборудования и уровней сети.

Например, контроллер WAN SDN может быть сначала введен в отдельных доменах сети, например, для взаимосоединения дата-центров DCI (Data-Center Interconnect). Аналогично, общий оркестратор может быть введён для оркестрации отдельных новых сервисов, которые целиком основаны на виртуальных функциях VNF, в то время как существующие сервисы продолжают администрироваться через существующие системы OSS, BSS и EMS. С течением времени, область управления общего оркестратора будет расширяться.

(Продолжение следует).

 *  *  *

photo1

Об авторе Алексей Шалагинов

Независимый эксперт
Галерея | Запись опубликована в рубрике Технологии с метками , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

6 комментариев на «Руководство по SDN и NFV. 1. Введение.»

  1. Уведомление: Руководство по SDN и NFV. 6. Оркестрация услуг EEO. | Телеком и ИТ

  2. Уведомление: Руководство по SDN и NFV. 7. Дескрипторы комплексных сетевых услуг EENSD | Телеком и ИТ

  3. Уведомление: Руководство по SDN/NFV. Глава 8. Структура политик. | Телеком и ИТ

  4. Уведомление: Руководство по SDN/NFV. Глава 9. СТРУКТУРА КОНТРОЛЛЕРА SDN (Часть 1). | Телеком и ИТ

  5. Уведомление: Руководство по SDN/NFV. Глава 9.2. Контроллеры SDN для дата-центров. | Телеком и ИТ

  6. Уведомление: Руководство по SDN/NFV. Глава 9.1 СТРУКТУРА КОНТРОЛЛЕРА SDN. | Телеком и ИТ

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s