1. Введение. См. здесь.

9.3. Контроллеры SDN WAN. См. здесь.

9.4. SDN-контроллеры специфичных доменов. См. здесь.

10. Интерфейсы. См. здесь.

11. Особенности архитектуры NFV.

11.1. Аспекты программного обеспечения

При построении виртуализированный программной архитектуры сети с использованием VNF, существует пять базовых областей обработки функций, которые следует учитывать в зависимости от VNF:

• Обработка операций и обслуживания VNF O&M, Operations and Management
• Обработка операций плоскости управления (Control Plane)
• Обработка операций плоскости пользователя (User Plane)
• IP-маршрутизация и обработка операций интерфейса
• Обработка операций администрирования базы данных

Обработка операций VNF O&M может включать в себя возможности FCAPS и контроль за элементами VNF. Обработка операций плоскости управления может включать в себя управление оборудования пользователя UE и связанной с ним сигнализацией. Обработка операций плоскости пользователя (User Plane) может включать обработку всех функций, связанных с передачей трафика от оборудования пользователя. IP-маршрутизация и обработка операций интерфейса могут состоять из функций, необходимых для обработки логических интерфейсов 3GPP и пересылки пользовательского трафика.

Обработка операций управления базами данных может охватывать обработку информации пользователя. Раздел VNF в этих областях обработки функций, можно независимо масштабировать каждую область по мере необходимости.

Как только области функций определены, в реализации приложения NFV есть несколько функциональных аспектов, которые следует учитывать:

• FCAPS — обработка операций при ошибках, конфигурации, учёта, производительности и безопасности
• Высокая доступность
• Устойчивость
• Балансировка нагрузки и масштабирование
• Обслуживание программ (обновление, исправление, резервное копирование, восстановление)

FCAPS

Существует пять основных компонентов для работы и поддержки сетевых элементов FCAPS: управление ошибками, управление конфигурацией, управление учётными записями, управление производительностью и управление безопасностью (Fault Management, Configuration Management, Accounting Management, Performance Management, Security Management)

Управление ошибками – это отправка и управление аварийными сигналами для сетевых элементов.

Управление конфигурацией включает в себя необходимые основы для настройки сетевого элемента.

Управление учётными записями управляет функцией биллинга (если применимо) для сетевого элемента.

Управление производительностью включает сбор и использование статистики различных счётчиков, которая даёт представление об эффективности работы сетевого элемента.

Управление безопасностью включает в себя доступ к плоскостям управления (Control Plane) и к  плоскости пользователя (User Plane) на сетевом элементе.

Высокая доступность и устойчивость

Интеграция с любым элементом телекоммуникационной сети — это способность выдерживать ошибки и предотвращать существование одной точки отказа (Single Point of Failure) в сетевом элементе. Конструкция высокой доступности и отказоустойчивости является фундаментальной для архитектуры сетевого элемента. При рассмотрении архитектуры устойчивости для сетевого элемента необходимо учитывать два ключевых аспекта: внутренняя высокая доступность и устойчивость сетевого элемента, а также высокая доступность и устойчивость на сетевом уровне.

Внутренняя высокая доступность внутренних элементов сети должна учитывать три основные области:

• Интерфейсы
• Обработка вызовов
• Обработка данных об абонентах

Каждая VNF должна иметь резервные интерфейсы для того, чтобы связь с сетью и от неё к другим элементам могла противостоять одной сетевой ошибке. Это может быть достигнуто с использованием следующих механизмов:

• Схемы защитного переключения 1 + 1
• Использование механизмов резервирования уровня 2
• Использование протоколов динамической маршрутизации уровня 3

Возможность поддержки резервной обработки вызовов также жизненно важна для дизайна надёжности. Элементу сети требуется возможность продолжить обработку вызовов, если одна из функций обработки вызовов, например, обработка плоскостей управления (Control Plane) и  пользователя (User Plane) должна выдерживать программный или аппаратный сбой. В идеале, дизайн высокой доступности должен поддерживать т.н. «бесконтактную архитектуру» (hitless architecture), которая не даёт конечному пользователю заметить ошибку устройства в сети. Обработка вызовов обычно работает в сочетании с обработкой данных абонентов в большинстве элементов EPC и может выполняться методом обработки абонентов с использованием состояния или без использования состояния (stateful or stateless subscriber handling).

После того, как были установлены основы внутренней устойчивости, необходимо принять решение о том, сколько из них будет распространено на другие аналогичные сетевые элементы, например: MME (Mobility Management Entity) резервное копирование других MME в сети с географической избыточностью. Как правило, это решение включает совместную обработку вызовов между сетевыми элементами. Примером общей устойчивости между подобными сетевыми элементами является концепция MME в пуле (MME in Pool), описанная в 3GPP, которая позволяет одновременно подключать RAN к нескольким MME при совместном использовании нагрузки и отказоустойчивости. Эта концепция может быть расширена до обмена информацией о состоянии абонента с использованием функциональности географического резервирования Geo-Redundant MME Pool.

Сетевая архитектура и сетевая платформа должны обеспечивать гибкую конфигурацию программного обеспечения IMS. Например, VNF CSCF (функция управления сессиями и вызовами в IMS) может иметь одну или несколько логических функций? либо в виде объединённой виртуальной машины, либо разделённых виртуальных машин, которые предоставляют услуги CSCF.

Балансировка нагрузки и масштабирование

Балансировка нагрузки в VNF является важным компонентом, позволяющим элементу масштабироваться путём распределения трафика на нескольких вычислительных платформах. В IP-сетях, некоторые методы балансировки нагрузки используют протоколы уровней 2 и 3 в OSI, таких как ECMP, OSPF или BGP. Другие методы могут использовать службу доменных имён (DNS) или специализированных алгоритмов хэширования. Одним из примеров может быть использование комбинации IP-адреса и номеров портов уровня 4 OSI для распределения трафика.

Программное обеспечение

Все реализации программного обеспечения должны быть способны развиваться и восстанавливаться. В приложениях должна быть возможность установок для поддержки обновлений версий и модификаций. Это означает поддержку обратной совместимости при добавлении новых функций. Процесс обновления и исправления также должен идеально поддерживать модульный подход, так что будут изменяться только определённые сегменты кода, требующие исправления или обновления. Это должно дополняться некоторой формой обновления программного обеспечения (ISSU), чтобы минимизировать влияние на существующих пользователей.

Приложения также нуждаются в резервном копировании и восстановлении информации о программном обеспечении и конфигурации. Для резервного копирования важной информации конфигурации, параметров и программных элементов требуется некоторая форма постоянного хранения (persistent storage), доступ к которой возможен по мере необходимости. Все эти функциональные соображения должны быть присущи VNF, но то, как они реализованы, зависит от выбора архитектуры поставщиком VNF. Выбранная архитектура конкретного VNF также может повлиять на способ обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости.

***

— А сейчас, кратко рассмотрев основную архитектуру программного продукта, перейдем к деталям…