NFV – Network Functions Virtualization, виртуализация сетевых функций

NFV – концепция сетевой архитектуры, в которой виртуализованы целые классы и наборы функций сетевых узлов. Они могут быть связаны между собой, соединены для создания телекоммуникационных услуг. То есть эти функции в случае виртуализации представлены на программном уровне, абстрагированы от физического, и могут поставляться из облака.

При таком подходе для запуска новых услуг оператору не нужно каждый раз закупать новое оборудование и решать проблему его совместимости с уже имеющимся. Использование NFV позволяет выстроить гибкую, стабильно работающую и экономичную архитектура сети, которую можно легко и быстро подстраивать вслед за увеличением или уменьшением объемов передаваемого трафика.

Идея технологии NFV появилась в результате стремления снизить издержки на создание и обслуживание сетей связи, а также из-за желания сделать жизненные циклы программного и аппаратного обеспечения независимыми друг от друга. По мере доработки технологии, к ней добавилась возможность повышать эффективность ИТ за счет запуска приложений на виртуальных машинах.

Наиболее важные преимущества, обеспечиваемые NFV:

Виртуализация сетевых функций дает возможности перехода на новый тип дисагрегированного аппаратного обеспечения — например, Ericsson HDS 8000 в ЦОДах. При ограниченных возможностях использования ЦОДов на переходном этапе трансформации телекоммуникационных сетей в облако может применяться различное аппаратное обеспечение, например, Ericsson BSP 8100.

Вклад SDN в виртуализацию сетевых функций

Для того, чтобы виртуализация сетевых функций приносила максимальную пользу, необходимо использовать программно-конфигурируемые сети (SDN). Технология SDN позволяет операторам управлять сетевыми ресурсами, представляя их как виртуальные услуги. Сетевые сервисы тоже необходимо виртуализировать, чтобы добиться такой же гибкости и простоты как в NFV. Без этого в дата-центре невозможно полностью реализовать потенциал NFV. Кроме того, использование SDN расширяет возможности NFV за счет лучшей организации передачи трафика.

Использование технологий NFV и SDN разделяет сеть на виртуальные слои или сегменты и таким образом упрощает управление каждым из них и сетью в целом. При этом каждый сегмент отвечает за предоставление определенной услуги и настроен для ее оптимальной работы. В результате одна физическая сеть обеспечивает надежное функционирование самых разных услуг с собственными настройками. При этом у оператора имеется возможность осуществлять отдельное управление каждым слоем или устанавливать одинаковые управленческие настройки для нескольких слоев одновременно. В частности, благодаря сетевому сегментированию возможно создание виртуальных операторов мобильной связи (MVNO).

Сетевое сегментирование не только упрощает управление сетью, работающей со статичными настройками. Оно также дает возможность менять функционал сегментов и проводить апргейд. Вообще, обновление сетевого программного обеспечения является сложной задачей и обычно сопряжено с большими затратами. В процессе обновления приходится развертывать параллельно работающую сеть, в которой проводится тестирование нового программного обеспечения и конфигураций. При этом бывает, что протестированные в лабораторных условиях операции в коммерческой сети ведут себя иначе, и в итоге требуется откатывать сеть на старые настройки. Все это сложно и дорого, поэтому нередко операторы не хотят расширять функциональность сетей.

Ситуация меняется благодаря сегментированию. В сети, разделенной на логические сегменты, значительно упрощается установка и валидация программного обеспечения, а также его адаптация к обслуживанию трафика. Кроме того, использование сетевого сегментирования снижает риски, связанные с модернизацией сети, поскольку она осуществляется поэтапно в разных сегментах. Если при миграции на новое ПО что-то идет не так, как планировалось, можно легко вернуться на старые настройки, и сделать это с минимальным влиянием на качество обслуживания абонентов.

Российские операторы тестируют NFV

По данным опроса, проведенного компанией J’son & Partners Consulting, подавляющее большинство российских операторов связи ожидает внедрения технологий NFV и SDN в коммерческую эксплуатацию в 2016-2017 годах. В качестве одного из главных драйверов развития SDN и NFV более 70% опрошенных операторов назвали сокращение сроков модернизации сети за счет упрощения сетевой инфраструктуры. Почти 2/3 операторов назвали причиной будущего развития SDN и NFV снижение OPEX.

В феврале этого года «Ростелеком» объявил о начале исследований возможностей и условий внедрения технологий SDN и NFV в сетевой инфраструктуре. Компания подписала договор о сотрудничестве с Центром прикладных исследований компьютерных сетей (ЦПИКС).

Между тем, МТС и «ВымпелКом» уже протестировали виртуализацию сетевых функций. В мае 2015 года МТС и Ericsson успешно провели в коммерческой сети МТС тестовые испытания автоматически масштабируемой в облаке функции подсистемы передачи мультимедийных сообщений (IMS) для предоставления голосовых услуг в сети LTE (VoLTE). В ходе тестов автоматически масштабируемые компоненты IMS/VoLTE были распределены в облаке между сайтами сети МТС в Москве и Санкт-Петербурге. 

Облачное масштабирование ядра IMS базируется на концепции NFV. В частности, во время проводимых МТС испытаний при автоматическом масштабировании IMS/VoLTE в облаке количество виртуальных машин увеличивалось и уменьшалось в зависимости от нагрузки на сеть; была достигнута высокая скорость развертывания услуг, устойчивость и переносимость сетевых функций при их широкой доступности в облаке.

«Реализация этих подходов позволит МТС в будущем сократить время вывода на рынок инновационных продуктов и услуг при одновременном снижении затрат на содержание инфраструктуры сети. Успешное завершение тестов по автоматическому масштабированию функции IMS в облаке подтвердило техническую возможность построения эластичной, автоматически масштабируемой облачной инфраструктуры для передачи голоса в LTE», — говорит представитель МТС Дмитрий Солодовников.

Активное изучение и тестирование технологий и решений, ориентированных на концепцию NFV, проводит и «ВымпелКом». Оператор провел тестирование концепции (PoC) решений vEPC компаний Cisco и ALU, а также ряд технических демонстраций с другими крупными производителями сетевого оборудования. В «ВымпелКоме» считают, что рынке представлены «достаточно зрелые коммерческие продукты». Во всех новых решениях обязательно поддерживается возможность виртуализации и запуска приложений в облаке (TelcoCloud).

«Основными преимуществами внедрения NFV, помимо заявленных всеми поставщиками уменьшения капитальных и операционных затрат на развитие сети,  также видится возможность существенного уменьшения времени, требующегося оператору на внедрение новых технических решений, сервисов и  услуг (Time to Market), а также возможность создания принципиально новых услуг на массовом и корпоративном рынках, ориентированных на облачный подход», - говорит пресс-секретарь «ВымпелКома» Анна Айбашева.

«Мегафон» пока не готов внедрять NFV и SDN, оператор только анализирует возможности этих технологий.

Александра Ромова, Юлия Лю