Network Functions Virtualization (NFV)

Виртуализацията на мрежови функции (NFV) цели да трансформира начина, по който операторите изграждат мрежи чрез подобряване на стандартната технология за виртуализация, за да се обединят много типове мрежово оборудване в стандартни сървъри с голям обем, комутатори и дисково пространство, които могат да се разположат в различни точки на присъствие (PoPs – Point of Presence) като дейта центрове, мрежови възли и при клиентите.

Няколко фактора определят бързото развитие на NFV: изключително се увеличава популярността на ИТ виртуализацията, нуждата от разпространение на идеите за виртуализация в областта на мрежовите функции и възможност за тяхната реализация чрез усъвършенстване на елементната база и инструменталните средства. И накрая, за реализация на NFV достъпна инфраструктура за облачни изчисления и ЦОД.

По същество NFV е опит на операторите да се избавят от тясната обвързаност към конкретен производител на мрежово оборудване, тъй като не искат да зависят от един доставчик. В традиционните мрежи на всеки сайт се инсталира фрагментирано специализирано оборудване. Необходимостта от скъпа разработка на нови хардуерни решения затруднява излизането на нови играчи на даден пазар, възпрепятства иновациите и конкуренции. NFV предполага употреба на стандартни сървъри и комутатори, виртуални устройства на независими доставчици и програмни инструменти за управление/оркестрация (вж. Фигура 1). По този начин инициатори на стандартизацията са не производителите, а операторите.

Фигура 1. В NFV се използва обща инфраструктура за виртуализация и се достига висока степен на гранулярност на мрежовите функции. Те се реализират на ниво VM, а не са физически мрежови устройства със специален софтуер.

Ползи

Към потенциалните предимства на NFV се отнасят следните възможности: бързо разгръщане, модернизация и отключване на мрежови функции; гъвкаво комбиниране на няколко мрежови функции на една сървърна платформа (това е много важно в среда с много наематели); поставяне на мрежови функции там, където това е по-ефективно или икономично; свиване на разходите благодарение на използваните стандартни сървъри вместо на проприетарно мрежово оборудване.

NFV осигурява бързо мащабиране на услуги, възможност за ползване на софтуер за получаване на приходи, приложение на нескъпи стандартни сървъри вместо мрежово оборудване, повишаване на оперативната ефективност, оптимизация на мрежата в реално време, икономия на електроенергия чрез консолидиране на натоварванията (вж. Фигура 2). Новите мрежови функции (Virtual Network Function, VNF) могат да се разработват от малки компании, а това съдейства за иновациите.

Фигура 2. Основни фактори, стимулиращи разгръщането на NFV (по данни на Infonetics Researсh „SDN and SDN Service Provider Survey“, март 2014 г.)

NFV на практика е методология, нов подход, при това не само технологичен, а и организационен. Той предполага не просто замяна на съществуващо мрежово оборудване със стандартни сървъри, а и обръщане към много по-сложни процедури и процеси. За да се реши да внедрява дадена методология, операторът е длъжен по нов начин да организира своя бизнес, а самият преход от лабораторно тестване към реална употреба и получаване на приходи от внедряването остава нетривиална задача. При миграцията преходът от съществуващата мрежова инфраструктура към NFV може да представлява значителна трудност, а и води до изменения в системите за управление, OSS/BSS.

При традиционния начин за инсталиране на нови услуги нерядко се налага поставяне на допълнително оборудване при клиента (Customer Premises Equipment, CPE). Виртуализацията на мрежовите функции предполага пренос на функционалност в точката на присъствие (Point of Presence, POP) или в ЦОД на оператора. Специфични устройства на различни производители с техните функции (оптимизация на WAN, защитни стени и др.) се заменят с устройства CPE от ново поколение - vCPE, работещи във взаимодействие с виртуализираните функции в мрежата. vCPE обединява две същности - клиентско устройство и функционалност в операторската мрежа.

Индивидуалните устройства CPE се заменят с „виртуално“ мрежово решение, използвано от няколко клиента (multi-tenant), макар че за реализация на vCPE не е задължително дори да се ползва виртуализация (такива са първите версии) - виртуалност в случая означава разделяне на ресурсите между няколко клиента.

В съвременното разбиране за NVF виртуализация означава пренос на функции в мрежата. NFV значително опростява реализацията на клиентско оборудване. При клиента остават само някои функции, „непреносими“ в мрежата на доставчика, например шифроване на трафика, оптимизация на WAN, контрол на QoS. Освен това мрежовите функции се разделят на две големи категории: функции, отговарящи за работата на мрежата, в частност мониторинг на производителността, и допълнителни услуги (Value-Added Services, VAS), като VolP, FW, маршрутизация при клиента и др. Последните нерядко ще се реализират при клиента. При разпределение на функциите между CPE и оборудването в PoP или в ЦОД на оператора ще се наложи да се отчитат изискванията на регулатори и икономическите съображения. С други думи, функциите VNF се инсталират там, където това е най-изгодно и оптимално.

Основните фактори за внедряване на vCPE са перспективата за ускорено разгръщане на нови услуги, реализация на нови възможности без замяна на оборудването при клиента, произтичащите от това намаление на капиталовите и оперативни разходи, по-просто управление на CPE и обединяване в едно устройство на няколко функции.

Съвременен пример за имплементация на VNF – Виртуализиран Wi-fi достъп.

Чрез платформата VNF телеком доставчиците могат да внедряват виртуализирани услуги за достъп при поискване

Network Functions Virtualization (NFV) платформата позволява „виртуализиран Wi-Fi достъп”. Чрез нея телeком доставчиците могат да внедряват виртуализирани услуги за достъп при поискване при намалени начални инвестиции и бързо въвеждане в експлоатация.

Виртуализираното Wi-Fi решение отговаря на изискванията на Европейския институт за телекомуникационни стандарти (ETSI). NFV виртуализира едновременно точки за достъп на открито и на закрито в изцяло конфигурируема облачна среда.

С едно натискане на бутон всеки оператор може да въведе виртуални мрежови функции (VMF) от предварително конфигурирана VNF библиотека или от която и да е трета страна доставчик на VNF.

Чрез Wi-Fi точките за достъп с NFV, разположени в умния град, много доставчици на комуникационни услуги могат едновременно да използват виртуални ресурси сякаш всеки един от тях е едноличен собственик на съответните физически ресурси.

Решението дава възможност на доставчиците да споделят една и съща инфраструктура, благодарение на което могат да спестят разходи, като същевременно предложат иновации и диференцират услугите си.