Рубрикатор |
Блоги | Алексей ШАЛАГИНОВ |
Руководство по SDN и NFV (1)
22 января 2018 |
-
Введение и определение понятий.
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.
Тем не менее, в настоящее время сети телекоммуникационных операторов состоят во основном из «монолитных» сетевых элементов, где функции управления, администрирования и пересылки данных (трафик данных пользователя) выполняются на основе физических, «железных» устройств. Очень часто сеть строится из сетевых элементов от одного производителя (вендора), поскольку в этом случае, действительно легче обеспечить совместимость. Политика «эксклюзивного поставщика» является общепринятой в вендорской среде. Развёртывание новых услуг, модификации («апгрейды») оборудования или услуг делается поочерёдно на каждом сетевом элементе и требует тесной координации внутренних и внешних ресурсов оператора. Такая монолитная организация делает операторскую сеть негибкой, затрудняет ввод новых услуг и функций, а также увеличивает зависимость оператора от специфических («проприетарных») решений конкретных вендоров.
Поэтому, в настоящее время многие операторы выбрали путь цифровой трансформации на базе технологий SDN/NFV. Цели такой трансформации – следующие:
- Повышение операционной эффективности:
- Достижение эластичности и масштабируемости в масштабе всей сети оператора.
- Автоматизация операций (Opration), администрирования (Management) и обслуживания (Maintenance), ОАМ.
- Динамическое управление потоками трафика, с соответсвующим перераспределением сетевых ресуросов в «реальном времени».
- Оперативное создание услуг из цепочек сервисов.
- Трансформация бизнес-модели:
- Снижение времени вывода услуг на рынок,.
- Устранение локальных решений, достижение возможности быстрого внедрения инноваций в масштабе всей сети.
- Быстрое и эффективное создание и предоставление услуг (Agile).
- Повышение удовлетворенности от пользования услугами у конечных клиентов
Основные свойства сети, построенной на принципах SDN/NFV:
- Разделение плоскостей управления и передачи данных.
- Виртуализация сетевых функций.
- Программируемое управление сетевыми ресурсами, вычислительными ресурсами, и ресурсами хранения данных, а также оркестрацией услуг.
- Стандартизация протоколов и автоматизация конфигурации сетевых элементов.
- Единый механизм администрирования и выделения ресурсов сети по запросу для различных услуг и функций.
- Автоматизация управления, развертывания сетевых элементов и бизнес-процессов.
Комплексное использование этих новых свойств позволяют реализовать динамическую подстройку сети под нужды приложений, что повышает операционную гибкость и упрощает развёртывание услуг.
Совместное использование SDN и NFV меняет традиционную парадигму строительства сети, который заключается в том, как оператор проектирует, развивает, администрирует сеть, и предоставляет продукты и услуги пользователям. Такая смена парадигмы может дать много технологических и операционных преимуществ. Сдвиг парадигмы нацелен на фундаментальное переосмысление структуры затрат оператора и режима его операционных процессов. Этот сдвиг, при его соответствующем использовании, также способен обеспечить быструю и гибкую разработку услуг по требованию, что повышает 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 функций сети (см. рисунок ниже).
Абстрагирование — отделение функций от структуры и топологии, а
также разделение функционала по иерерахии уровней. Представим, что
программист пишет код программы, учитывая адреса конкретных регистров и
ячеек оперативной памяти компьютера. Такой подход, действительно
существовал на заре развития вычислительной техник, но давно «канул в
лету» по причине крайней неэффективности. программисты уже давно пишут
«абстракции» программ, которые не привязаны к конструктивным
особенностям машин, если это только не программирование в машинных кодах
или т.н. «ассемблер».
Можно сказать, что SDN — это абстракция топологии сети от её
физической инфраструктуры (на одной инфраструктуре в SDN можно создать
много логических сетей. А NFV, в свою очередь, это абстракция
функционала от оборудования сетевых элементов. 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.
Технология SDN обеспечивает абстрагирование топологии сети и моделей данных для вышестоящих систем. Это дает возможность быстрого введения новых приложений, основанных на свойстве программируемости сети.
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 передачи и продвижения данных, так и в NFV реализуется разделение программного обеспечения (ПО), реализующего функции и услуги, от оборудования. В NFV это делается при помощи виртуальных функций сети 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.
Рис. 1-2. Архитектура NFV.
Виртуальные сетевые функции работают в инфраструктуре NFVI (NFV Infrastructure), построенной на оборудовании COTS. Комплекс администрирования и управления имеет три основных блока:
NFV MANO (MANagement and Operation), который управляет инфраструктурой NFVI и администрирует создание, работу и выключение виртуальных сетевых функций VNF. Его основные функции:
- Занятие и высвобождение ресурсов NFVI (серверов, хранилищ и коммутаторов сети),
- Администрирование сети между виртуальными машинами VM и работающими на них VNF, управление SDN-контроллером дата-центра
- Создание, построение в цепочку для создания функций и услуг, апгрейд и выключение VNF
- Мониторинг работы инфраструктуры NFVI
Контроллер SDN WAN (SDN для глобальной сети, Wide Area Network), 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 набора VNF, связывая VNF в цепопчки и графы. Он имеет интерфейсы с:
- NFV MANO, где запрашивается установка и активация NFV
- Контроллером SDN WAN , чтобы обеспечить соединение через глобальную сеть WAN
- PNF и VNF для их составления, предоставления (provisioning) и активации
Общий оркестратор и NFV MANO на рисунке представлены пересекающимися, поскольку в архитектуре ETSI они показаны как общий блок MANO, с оговоркой, что MANO состоит из двух частей. На наш взгляд, их лучше рассматривать отдельно.
Основное различие между NFV MANO и контроллером SDN 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, виртуализирована 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 SDN WAN 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, по мере перевода сети на технологии SDN/NFV, область действия общего оркестратора будет расширяться.
(Продолжение следует).
Оставить свой комментарий:
Комментарии по материалу
Данный материал еще не комментировался.