Conceptos de NFV

Network function virtualization (NFV) representa un gran cambio para la transformación de los servicios de telecomunicaciones, en búsqueda de los objetivos de reducción de costos, flexibilidad y customización. Además, al desacoplar el software de funcionalidades del hardware, NFV facilitará innovaciones y dará como resultado ciclos de desarrollo de servicio más cortos.

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Para satisfacer las crecientes demandas de tráfico mientras se mantiene o mejora el (ARPU), los operadores de red buscan constantemente nuevas formas de reducir su OPEX y CAPEX. Con este fin, el concepto de NFV se inició dentro del consorcio del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI).

Las definiciones de NFV impactan sobre elementos de middleware como firewalls, traducción de direcciones de red (NAT) y aceleradores de red (WAN). También cubre una variedad de elementos de red como network gateways de datos,  servidores de acceso remoto de banda ancha (S-GW / P-GW), entidad de gestión de movilidad (MME), servidor de abonado doméstico (HSS) y subsistema multimedia IP virtual (vIMS) para núcleo de paquete virtual evolucionado (vEPC).

Arquitectura NFV 

ETSI propuso una arquitectura que permita migrar fácilmente desde una red centralizada hacia una red basada en NFV utilizando los criterios de desacoplamiento, flexibilidad y dinamismo en las operaciones.

Como se describe en el diagrama de abajo, la arquitectura se separa en los siguientes bloques principales: 

 

    • NFVI: Este bloque forma la base de la arquitectura general. El hardware para alojar las máquinas virtuales, el software para hacer posible la virtualización y los recursos virtualizados se agrupan en este bloque. NFVI se puede clasificar en tres dominios: el dominio de cómputo y almacenamiento, el dominio de hipervisor y el dominio de red de infraestructura. 
      • El dominio de cómputo se refiere al hardware informático. 
      • El dominio del hipervisor incluye tanto la informática virtual como la capa de virtualización. 
      • El dominio de la red de infraestructura se refiere a las redes virtuales, así como al hardware de la red.
    • NFV orchestrator: El objetivo de NFV es separar los VNF  (Virtualized Network Function) de la infraestructura, y esto incluye su gestión. Maneja la orquestación y gestión de los recursos NFV en toda la red. Es una parte integral y esencial del framework de NFV y se especifica dentro de la documentación de GS (Group Specification) de gestión de NFV y orquestación de redes (MANO). Por otro lado, se utiliza para realizar la topología del servicio NFV en NFVI.
    • VNF manager(s): Es responsable de la gestión del ciclo de vida de VNF (Virtual network function), incluida la creación, la asignación de recursos, la migración y la finalización.
    • Virtualized infrastructure manager(s): Es responsable de controlar y administrar los recursos informáticos, de almacenamiento y de red, así como su virtualización.
    • OSS: Al igual que OSS en la infraestructura de red celular tradicional, el papel principal de OSS en NFV es apoyar las funciones integrales de gestión y operaciones.

 

  • VNF (Virtualized Network Functions) : reemplazan a hardware especializado de proveedores con sistemas que cumplan con el mismo propósito y están soportados por hardware genérico

 

  • EMS: Sirve como una capa para la interacción entre el sistema de administración de red y los dispositivos que realizan funciones de red

Casos de uso NFV

El grupo de trabajo de ETSI ha definido casos de uso para NFV, aquí se mencionan algunos de ellos:

  •  Infraestructura de NFV “as a Service” (IaaS): Un operador Latinoamericano puede optar por desplegar sus VNF en un NFVI de un proveedor de servicios de red Estadounidense. En este modelo, este último ofrece su NFVI como servicio. Debido a las necesidades de distribución geográfica y los beneficios de reducción de costos, es necesario que los operadores ejecuten sus funciones de red en la infraestructura que pertenece a los proveedores de servicios.
  • VNF “as a service”: Comprar y mantener sus propios dispositivos de servicio de red dedicados puede ser demasiado costoso para algunas pequeñas empresas. NFV les permite comprar funciones cuando y donde sea necesario como modelo de pago por uso.
  •  Virtualización del núcleo de redes móviles e IMS: La red central móvil necesita elasticidad de recursos para acomodar un aumento imprevisto de la demanda o fallas imprevistas. La virtualización de las instalaciones de la red central como EPC o subsistema multimedia IP (IMS) puede aumentar la capacidad de una red central móvil de forma dinámica.
  •  Virtualización de las Radio Bases: En los últimos años, se ha propuesto la virtualización de la red de acceso por radio y ha llamado mucho la atención. Después de virtualizar las estaciones base, varios proveedores de servicios pueden compartir el mismo recurso físico para que la cobertura y la utilización de los recursos aumenten.

Desafíos de NFV 

En el camino de su desarrollo NFV debe garantizar ciertos estándares y capacidades que permita a los proveedores de telecomunicaciones poder adoptarlas sin dificultades. Los desafíos más importantes que debe enfrentar NFV son los siguientes:

  • Eficiencia: La plataforma NFV debe proporcionar los SLA NF ajustados en cuanto a rendimiento o disponibilidad, idénticos a los SLA ofrecidos con servicios dedicados. Por ejemplo, el SLA puede especificar el retraso promedio, el ancho de banda y la disponibilidad de todos los servicios prestados a un cliente. Para respaldar el cumplimiento de SLA, la plataforma debe monitorear de cerca el desempeño de cada cliente y adaptar dinámicamente los recursos para cumplir con los SLA.
  • Escalabilidad: La plataforma debe admitir una gran cantidad de VNF y escalarse a medida que aumenta el número de suscriptores / aplicaciones / volumen de tráfico. La capacidad de ofrecer una selección de NF por cliente podría conducir a la creación de nuevas ofertas y, por lo tanto, nuevas formas para que los operadores moneticen sus redes.
  • Confiabilidad: La plataforma debe cumplir con los requisitos de confiabilidad de NFV. La disponibilidad del servicio, según lo definido por NFV, se refiere a la disponibilidad del servicio de extremo a extremo que incluye todos los elementos en el servicio de extremo a extremo (VNF y componentes de infraestructura).

Algunas Iniciativas Open Source Para NFV

En NFV, se desarrollan varios proyectos de código abierto, cada uno de los cuales tiene un enfoque diferente. Usan el mismo modelo de Open Source, es decir, tienen una única base de código. Los contribuyentes incluyen proveedores de CSP, NEP y NF, cada uno de los cuales contribuye a la base de código común en las áreas de su experiencia específica. Juntos, pueden proporcionar una amplia gama de proyectos. 

 OPENSTACK

OpenStack es un software de computación en la nube de código abierto que proporciona infraestructura como un servicio de implementación en la nube para la nube pública y privada. Se inició en 2010, cuando se originó desde la plataforma Nebula de la NASA y la plataforma Cloud Files de Rackspace. Está escrito en python y todo el código para OpenStack está disponible gratuitamente bajo la licencia Apache 2.0. Actualmente, los proyectos son gestionados por la fundación OpenStack.

OPNFV

La plataforma abierta para NFV (OPNFV) es un proyecto de código abierto que tiene la intención de proporcionar una plataforma de desarrollo para implementar soluciones de NFV. Su objetivo es promover soluciones interoperables de NFV y desarrollar para implementaciones de NFV. 

Conclusiones

Para que los proveedores puedan potenciarse dada los nuevos servicios y las nuevas tecnologías de virtualización mediante NFV, los estándares deberán contemplar:

Elasticidad 

Sobre la base de la tecnología de virtualización, una plataforma NFV debería ser capaz de aprovechar el beneficio de ejecutar instancias en la nube: multiplexación y escalado dinámico. Para la multiplexación, permite que la misma instancia de NF sirva a múltiples usuarios finales para maximizar la utilización de recursos del NF. Por otro lado, para el escalado dinámico, cuando la demanda cambia, los operadores de red deberían poder aumentar / disminuir dinámicamente el número y / o tamaño de cada tipo de NF para acomodar las demandas cambiantes. Esto, a su vez, permitirá que los proveedores de servicios de telecomunicaciones ofrezcan a sus clientes los modelos de negocio de “pay as you grow”. Debe admitir simultáneamente políticas basadas en suscriptores, aplicaciones, dispositivos y operadores. Además, el operador de red debe poder administrar fácilmente agregar o eliminar nuevos NF, sin requerir la presencia física de técnicos en el sitio ni involucrar a los clientes empresariales. También debería ser posible monitorear y redirigir con precisión el tráfico de red como lo define la política.

Apertura Tecnológica

Alineado con la estrategia Open NFV en la unidad de negocios HP NFV, el marco NFV debe ser capaz de acomodar una amplia gama de funciones de red de una manera no intrusiva. Debe admitir soluciones estándar y basadas en código abierto tanto como sea posible, lo que significa que las NF deben ser implementadas, implementadas y administradas por operadores, empresas o proveedores de software de terceros.

Sinergia entre SDN VFN

SDN y VFN pueden parecer conceptos solapados en un principio, en realidad estos se complementan. SDN es utilizada para separar el control del data plane (infraestructura, protocolos, etc) para que NFV virtualice funciones de red como balance de carga, tráfico dinámico, por lo que SDN tendrá la función de separar las VNFs de la capa de control dado el modelo ETSI. En blogs subsiguientes se detallarán SDN y los roles que cumplen VNF/SDN en redes 5G. 

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