В последние годы стало окончательно ясно, что экстенсивный путь развития операторских сетей на базе специализированных аппаратных решений является тупиковым и ведет к превышению затрат над доходами.

Сети NFV/SDN представляют собой переход от выполнения сетевых функций в выделенном оборудовании на их программную реализацию в стандартном коммерческом оборудовании COTS (Commercial Off The Shelf). Такой подход может существенно снизить стоимость владения ТСО, поможет эффективно использовать сетевые и вычислительные ресурсы, а также сократить время вывода новых услуг на рынок.

По оценке компании Infonetics на 2018 год глобальные инвестиции (млрд. долл.) в развитие платформ NFV/SDN следующие:

Глобальные инвестиции на оборудование и ПО для NFV и SDN.

Мировые гиперскейлеры (Google, Facebook, Twitter, Amazon, Microsoft) уже давно используют SDN в составе своих распределённых программно-конфигурируемых ЦОД SDDC (Software Defined Data Center). Google первой развернула SDN в одном из своих ЦОД еще в 2012 году.

Есть и примеры применения SDN для трансформации сетей операторов связи. 

Трансформация сети CMCC в провинции Шаньси (Китай).

Этот проект можно считать «первой ласточкой» развертывания SDN на коммерческой операторской сети. Сеть CMCC в провинции Шаньси (Shaanxi), расположенной на северо-западе Китая, обслуживает 24 млн. абонентов, на сети развёрнуты 29 тыс. базовых станций LTE, услуги LTE используют 6 млн. пользователей. Как видим, несмотря на то, что это – сеть провинции, по емкости она сравнима с сетями операторов «большой тройки» в России. При развертывании и обслуживании инфраструктуры SDN/NFV, региональная компания CMCC Shaanxi столкнулась со следующими проблемами:

1. Высокая стоимость закупки оборудования: на сети использовалось много мини-компьютеров и систем хранения разных производителей. За два года приобретено более шестисот серверов для различных департаментов, причем средняя загрузка их вычислительной мощности не превышала 15-20%, по причине их эксклюзивного использования разными подразделениями.
2. Долгое время вывода услуг на рынок (TTM) – до девяти месяцев.
3. Высокие трудозатраты и стоимость обслуживания для раздельной (silo) архитектуры сети.
4. Отсутствие совместного использования системных ресурсов, балансировки нагрузки, среднее использование ресурсов (вычисления, хранения, сети) не превышает 35%.

На сети CMCC Shaanxi было развернуто несколько ЦОД для различных систем оператора, но они не были объединены в единый пул ресурсов, что приводило к высоким затратам на развертывание и обслуживание, к неэффективности обслуживания и долгому времени вывода услуг на рынок (ТТМ). Поэтому, было решено применить решение «конвергированного пула ресурсов», который превращает разрозненные ЦОД в единое целое, с общим администрированием всех ресурсов отдельных физических ЦОД. Облачная операционная система позволяет миграцию облачных ресурсов по всему распределённому «облаку» конвергированного пула ресурсов ЦОД. На базе этих общих ресурсов становится возможным создание виртуальных дата-центров (VDC), при том, что, хотя их управление, обслуживание и диспетчеризация каждого VDC затрагивает только выделенные ему ресурсы, они осуществляются на базе ресурсов всех дата-центров, с программным конфигурированием отдельного VDC из пула общих ресурсов при помощи SDN. Это не только решает проблему эффективного использования ресурсов и снижает затраты САРЕХ и ОРЕХ, но и повышает видимое качество услуг для пользователя (user experience).

Реализация проекта проводилась в три этапа.

Этапы реализации проекта конвергированного распределенного пула ресурсов.

На первом этапе были виртуализированы физические устройства (серверы, устройства хранения и сет) в масштабе отдельных ЦОД. При этом было улучшено использование физических ресурсов приложениями (App) в отдельных ЦОД.

На втором этапе при помощи унифицированной облачной операционной системы FusionSphere, совместимой как с OpenStack, так и частными решениями, типа VMware, была реализовано логическое разделение платформ и систем оператора в различных виртуальных ЦОД (VDC), а также организована оркестрация работы услуг с использованием как виртуальных ресурсов, так и физических ресурсов. Взаимодействие пулов виртуальных ресурсов с пулом физических ресурсов, которые по разным причинам не подлежали виртуализации, было организовано при помощи SDN.

Решение «Одно облако – два пула»

В целях безопасности вначале было использовано физическое разделение двух пулов ресурсов – пула поддержки услуг и пула управления сетью, хотя вполне возможно было их логическое разделение в едином физическом пуле. Но такой радикальный шаг компания CMCC Shaanxi планирует сделать в будущем, когда взаимодействие двух раздельных пулов будет полностью отлажено в процессе коммерческого предоставления услуг.

Пулы ресурсов, в основном, используют серверы x86, что дает снижение CAPEX. Виртуализация обеспечивает автоматическое развертывание ресурсов, снижение затрат на обслуживание. Автоматизация обработки услуг снижает время вывода на рынок (TTM).

Результаты реализации проекта были достаточно впечатляющими (см. таблицу):

Трансформация сети CMCC в провинции Внутренняя Монголия.

В региональной компании CMCC Inner Mongolia, обслуживающей около 20 млн. абонентов, было развернуто пять раздельных пулов для трех различных департаментов, что создавало серьезные проблемы для техподдержки, и требовало высоких затрат ОРЕХ. В этих пулах было развернуто 90 серверов и с 232 виртуальными машинами. При задействовании более чем 50% ресурсов, минимальная загрузка процессора VM составляет лишь 3%.

Пять раздельных пулов ресурсов на сети CMCC Inner Mongolia.

В компании был принят план реконструкции облачной платформы на базе SDN. План предусматривал создание унифицированного пула ресурсов на основе серверной платформы x86 для слияния вертикальных систем на работающей сети.

Три этапа реализации проекта конвергированного пула ресурса на основе SDN.

На 1 этапе (2014-2015) предусматривалось создание большого пула ресурсов (виртуализированных и физических) для поддержки новых приложений нескольких департаментов, с отдельным управлением нового пула ресурсов для нескольких департаментов.

На 2 этапе (2015-2016) реализуется унифицированное управление новыми ЦОД и существующими пятью системами виртуализации. Кроме того, при помощи SDN были объединены существующими системами виртуализации с новым пулом ресурсов, для гибкого увеличения емкости в новом пуле.

На 3 этапе, который планируется начать в 2017 году, будет проведен вывод из работы (EOL) исходных пулов ресурсов и миграция услуг в унифицированный пул ресурсов для исключения вертикальных систем.

Данный проект в настоящее время находится в стадии реализации, однако CMCC Inner Mongolia ожидает существенного сокращения общей стоимости владения ТСО, а также ускорения вывода услуг на рынок и повышения коэффициента использования ресурсов после полного завершения проекта.

Другие проекты и планы операторов

Американский оператор AT&T уже начал активно предлагать услуги Ethernet On Demand на базе SDN. К 2020 году компания планирует виртуализировать 75% своей сети, что даст ей возможность справиться с годовым удвоением объема трафика, прежде всего за счет видео-услуг. В настоящее время AT&T уже близка к этой цели.

Европейские операторы Deutsche Telekom и Vodafone в конце 2015 года объявили о планах широкого развертывания сервисов VPN на основе технологий SDN и NFV. Deutsche Telekom уже развернул пилотный проект сети SDN в Хорватии, Венгрии и Словакии и рассматривает SDN и NFV как ключевые технологии развития своей сети в направлении Аll-IP, поскольку все телефонные сети коммутации каналов (PSTN) в Европе планируется отключить к 2018 году. Услуги VPN на базе SDN были продемонстрированы DT на конгрессе MWC в Барселоне в марте этого года.

Vodafone также планирует предложение VPN-сервисов, где SDN будет использоваться для обеспечения «коннективности», но пока не анонсирует никаких сроков. Для расширения спектра услуг оператор планирует развивать NFV на основе SDN, о чем оператор также объявил в Барселоне.

Китайский оператор China Unicom в конце марта 2016 года подписал соглашение о стратегическом партнерстве с одним из китайских вендоров телеком-оборудования по развитию технологий SDN и NFV.

Операторы «большой четверки» в России не теряют интереса к SDN, а Ростелеком даже инвестировал около 100 млн. рублей в одного из российских разработчиков SDN. “ВымпелКом” в 2015 году сделал первый шаг на пути построения сети SDN, внедрив систему проектирования, анализа и управления трафиком магистральной сети WANDL (Wide Area Network Design Laboratory). Оператор “Tele2 Россия” тоже заинтересован в SDN и рассматривает проекты виртуализации опорной пакетной сети. В целом, можно сказать, что в России концепция SDN на операторских сетях все еще находятся на стадии формирования.

Выводы из всего сказанного можно сделать следующие:

1. Несомненно, технологии SDN и тесно связанная с ней концепция виртуализации сетевых функций NFV – это основной тренд развития операторских сетей в будущем. Цель достаточно ясна – сделать сети такими, чтобы они меняли конфигурацию, ёмкость и спектр услуг «по шелчку», а не после долгой и кропотливой работы по установке, отладке и запуску требуемого оборудования и программного обеспечения.
2. Однако, поскольку операторы – люди достаточно консервативные, они не спешат очаровываться призывами вендоров, типа «внедрите это и будет хорошо». Как ни один новый медицинский препарат поступает в продажу без исследований доказательной медицины, так и ни один оператор не рискнет начать масштабное развертывание таких инновационных технологий, как SDN и NFV, без тщательного анализа окупаемости и убедительных доказательств практической пользы. Тем более, что многие аналитики заявляют о том, что эти технологии для отрасли телекома значат не меньше, чем переход с аналоговых технологий на цифровые. А этот процесс занял годы и даже десятилетия.
3. Переоценивая стоимостные преимущества SDN, вендоры могут рубить сук на котором сидят. Рынок оборудования SDN в корне отличается от рынка традиционного телеком-оборудования, на нем работает множество компаний, и подрыв доверия оператора к признанному в прошлом поставщику может широко распахнуть двери новым молодым вендорам, работающим быстро и гибко, не стесненным устоявшейся структурой традиционных игроков рынка.