Rambler's Top100
Реклама
 
Блоги Алексей ШАЛАГИНОВ

Руководство по SDN и NFV (1)

  22 января 2018 Страница персоны

  1. 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:

  1. 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.
  2. 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:

  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 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:

  1. NFV MANO, где запрашивается установка и активация NFV
  2. Контроллером SDN WAN , чтобы обеспечить соединение через глобальную сеть WAN
  3. 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).

*  *  *

Источник:

Оставить свой комментарий:

Для комментирования необходимо авторизоваться!

Комментарии по материалу

Данный материал еще не комментировался.