Доклад на тему: "Инфраструктура NFVI (NFV Infrastructure). Назначение, состав компонентов, функции"

Ёмкость и пропускная способность сетей связи и передачи данных росли, и возможности сетей развивались в течение достаточно долгого времени. Однако, к 2019 году всё более заметно, что увеличение пропускной способности сетей не успевает за все более быстрым ростом потребности рынка в полосе пропускания и в новых сервисах. По данным Cisco Visiual Network Index, сетевой трафик растёт экспоненциально со среднегодовой скоростью роста 26% до 2022 года, и далее не прогнозируется никаких признаков снижения темпов этого роста.Это вынуждает операторов связи и провайдеров услуг Интернет расширять свои сети всё более быстрыми темпами, между тем, доходность от услуг растёт далеко не так быстро, как потребность в полосе пропускания. Операторы стараются снижать затраты на развитие сети, а также повышать скорость разработки и внедрения новых функций для роста доходов.Традиционные методы развития сетей заключаются в «аппаратном» принципе: «устройство – функция». В большинстве случаев для того, чтобы ввести очередную функцию, надо установить другое устройство. Однако, такие методы развития сетей и вывода на рынок новых услуг при помощи новых физических устройств сталкиваются с рядом ограничений.Перечислим эти ограничения:Ограничения гибкостиОграничения масштабируемостиДолгое время вывода услуг на рынокОграничения администрированияОперационные расходыМиграцияПлавность роста ёмкости сетиВзаимодействиеВ рамках данного доклада будут рассмотрены назначение инфраструктуры NFV, состав компонентов, основные функции и преимущества. 1. Понятие и назначениеВиртуализация сетевых функций (англ. Network Functions Virtualization, NFV) — это концепция сетевой архитектуры, предлагающая использовать технологии виртуализации для виртуализации целых классов функций сетевых узлов в виде составных элементов, которые могут быть соединены вместе или связаны в цепочку для создания телекоммуникационных услуг (сервисов). Концепция виртуализации сетевых функций была предложена в 2012 году Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI).NFV отличается от традиционных способов виртуализации, используемых в информационных технологиях уровня предприятия. Виртуализируемая сетевая функция (англ. virtualized network function, VNF) может включать одну или несколько виртуальных машин, использующих разное программное обеспечение и процессы, поверх отраслевых стандартов, серверы, коммутаторы и хранилища большого объема, или даже инфраструктуру облачных вычислений, вместо отдельных аппаратных решений для каждой сетевой функции.Например, виртуализированный граничный контроллер сессий может быть развернут для защиты сети без обычных затрат и сложности получения и установки физических устройств. Другие примеры NFV включают виртуализированные балансировщики нагрузки, брандмауэры, устройства обнаружения проникновения и ускорители WAN [1].Виртуализация сетевых функций (NFV) — это развивающийся подход к предоставлению сетевых услуг, позволяющий заменить дорогое специализированное оборудование для маршрутизации, защиты и уравновешивания нагрузки на программные решения, которые запускаются как виртуальные машины на серверах отраслевого стандарта.NFV отделяет сетевые функции от специализированных аппаратных устройств и переносит их на виртуальные серверы, которые объединяют различные функции в одном физическом сервере. Такой подход сокращает расходы и минимизирует потребность в выезде к клиенту и ручном обслуживании, поскольку виртуальные устройства заменяют специализированное сетевое оборудование.Сетевые администраторы осуществляют регулирование и управление через операционную систему, которая координирует все виртуальные устройства в сети. Как и виртуальные машины, виртуальные устройства можно выбрать и развернуть при необходимости.NFV позволяет заменить дорогостоящее выделенное сетевое оборудование простыми программными устройствами.Если клиенту нужно добавить новую сетевую функцию, поставщик услуг сможет сделать это путем запуска новой виртуальной машины. Точно так же работа сетевой функции прекращается, когда она больше не нужна.Например, вместо развертывания в сети нового аппаратного устройства для шифрования поставщик может внедрить шифровальное ПО на стандартизированном сервере или коммутаторе, который уже включен в сеть.Виртуализация сетевых функций сокращает зависимость операторов сети от специализированных аппаратных устройств и улучшает масштабируемость, а также эффективность использования ресурсов (виртуальную машину можно освободить для запуска другого приложения, когда программное устройство, работающее на этой виртуальной машине, больше не требуется) и возможности настройки по всей сети. NFV не следует путать с виртуализованной сетью, потому что NFV как технологический концепт предусматривает выгрузку только сетевых функций, а не всей сети. Важно также отметить, что NFV отличается и от виртуальных сетевых функций (VNF). Этим термином обычно обозначается сетевая функция, запущенная в приложении на виртуальной машине, как было описано ранее.К ключевым преимуществам NFV относятся следующие:меньше места для размещения сетевого оборудования;снижение энергопотребления;сокращение затрат на обслуживание сети;простая и быстрая модернизация сети.Виртуализация ИТ-инфраструктуры идет уже не первый год. Работа в сети — следующий шаг для операторов, которые хотят идти в ногу с технологическим прогрессом. Приложения обременяют сети в отношении пропускной способности, гибкости и скорости, но создание широкомасштабных сетей для соответствия пиковым информационным нагрузкам недоступно большинству операторов просто потому, что это очень дорого. В то же время приобретение ориентированного на приложения оборудования для одной программы с последующей разработкой и настройкой с обеспечением беспроблемной эксплуатации в течение 8–10 лет (чтобы гарантировать рациональную окупаемость инвестиций) крайне нереалистично. NFV наряду с программированием с помощью средств ПО обеспечивает большую оперативность и контроль над сетью и ее основными функциями.Благодаря закону Мура сетевые функции, которые ранее можно было осуществить только посредством узкоспециализированного программного и аппаратного обеспечения, сейчас можно полностью развернуть в ПО, что радикально меняет рынок сетей для операторов и поставщиков услуг.Представьте банк со множеством филиалов. NFV мгновенно сокращает капитальные затраты, поскольку аппаратное обеспечение, необходимое банку, приобретается реже, в меньшем объеме и по более низким ценам. NFV также сокращает и операционные затраты, потому что банку требуется меньше физического места и энергозатрат на оборудование.Вместо капитальных затрат на оборудование банк просто оплачивает лицензии на виртуальные устройства для филиалов. При изменении бизнес-задач — в результате смены поведения клиентов, местоположения филиалов или добавления новых банковских услуг — банк может легко увеличить или сократить объем используемых ресурсов, развертывая конкретные сетевые услуги в нужное время.NFV — это часть изменений, которые происходят в работе и взаимодействии сетевого программного и аппаратного обеспечения. В сочетании с SDN технология NFV создает среду с разнообразными возможностями автоматизации и программирования. Кроме того, NFV позволяет операторам и поставщикам услуг разворачивать более клиентоориентированные сетевые инфраструктуры, динамично адаптирующиеся к потребностям и требованиям клиентов. Операторы крупных сетей обращаются к технологии NFV, так как их привлекает ее программируемость и открытые стандарты. Кроме того, она избавляет их от ограничений, накладываемых проприетарными сетевыми платформами.Network Function Virtualization является дополнением к программно-определяемым сетям (SDN), но может реализовываться как совместно, так и отдельно друг от друга. Давайте разберемся, в чем принципиальные отличия между ними?КатегорияNFVЗачем?Делегирование и перенос сетевых функций от специализированных выделенных устройств на универсальные сервераДля кого?Операторы связиУстройстваСервера, сетевые устройстваПриложениеМаршрутизаторы, Межсетевые экраны, Шлюзы, CDN, балансировщики нагрузки, оптимизаторы WAN и т.д.Новые протоколыПока нетОсновная движущая силаETSI NFV Working Group2. Виртуализация сетевых функцийВиртуализация – технология, которая позволяет запускать несколько операционных систем на одном физическом сервере. Концепция виртуализации серверов достаточно давно используется в дата-центрах (ЦОД, центрах обработки данных). При этом, физические серверы заменяются их виртуальными «копиями», работающими поверх гипервизоров. Это позволяет, кроме прочего, достичь более эффективного использования физических ресурсов дата-центра.NFV расширяет концепцию виртуализации за пределы серверов, на все типы сетевых устройств. NFV можно определить как метод и технологию, которая даёт возможность заменить физические сетевые устройства с определёнными функциями на программные сущности, выполняющими такие же функции на общедоступном серверном оборудовании.NFV используется как «зонтичный» термин для обозначения экосистемы, которая состоит из виртуальных сетевых устройств, инструментов управления и инфраструктуры, которая объединяет программные сущности со стандартным компьютерным оборудованием.Рисунок 2. Переход от традиционной инфраструктуры сети к виртуализированной Фактически, NFV отделяет программное обеспечение от оборудования, и предоставляет возможность использовать любое коммерчески доступное, стандартное оборудование COTS (Commercial Off the Shelf) для выполнения на нём специализированных сетевых функций, которые можно менять быстро и в любой момент.Термин NFV впервые был введён ведущими операторами связи мира на конгрессе SDN OpenFlow World Congress в 2012 году, ведущими операторами связи мира. Они проанализировали ограничения традиционного метода развития сети, указанные выше, и создали рабочую группу по разработке спецификаций NFV ISG (Industry Specification Group) под руководством Европейского института по разработке стандартов для телекоммуникаций ETSI (European Telecommunications Standards Institute).Рабочая группа ISG выдвинула три основных критерия, которые должны быть реализованы в стандартах (рекомендациях) для NFV:Отделение (Decoupling): полное разделение оборудования и программного обеспечения.Гибкость (Flexibility): автоматизированное и масштабируемое развёртывание сетевых функцийДинамические операции (Dynamic operations): контроль за операционными параметрами сети при помощи точного (гранулярного) управления и мониторинга состояния сети.На основе этих критериев была разработана обобщённая архитектура NFV, показанная на рисунке ниже.Рисунок 3. Обобщённая архитектура NFV (Источник: ETSI, TAdviser).Архитектура NFV состоит из трёх основных подсистем:Виртуализированные сетевые функции NFV (Virtualized Network Function)Инфраструктура виртуализации NFVI (NFV Infrastructure)Подсистема управления и оркестрации MANO (Management and Orchestration)Кроме NFVI, подсистемы представляют собой программное обеспечение, а не оборудование.NFVI включает в себя как физическое оборудование (вычислений, хранения, сети), так и виртуальное «оборудование»: серверы, системы хранения, сетевые устройства. Уровень виртуализации (гипервизоры и гостевые операционные системы) дают возможность разворачивать на физических серверах виртуальные машины VM (Virtual Machines), которые выполняют любые предписанные им функции. Для VM не имеет большого значения, на каком именно физическом сервере она развёрнута и работает. Более того, VM могут перемещаться (мигрировать) с одного физического сервера на другой без прерывания их работы.Строго говоря, в архитектуру NFV также необходимо включить подсистему поддержки операций и бизнеса (OSS/BSS), которая является частью традиционной сетевой системы оператора связи. Однако, наличие этой подсистемы в архитектуре NFV является временным, поскольку операторы не могут одномоментно отказаться от существующих OSS/BSS и сразу перейти на MANO (такое возможно только для новых сетей операторов, начинающих свой бизнес с нуля и начинающих строить сеть).MANO должна иметь полную видимость (операционное состояние, статистика использования и пр.) всех программных сущностей, развёрнутых в системе NFV, и управлять ими. Поэтому именно MANO представляет наиболее подходящий интерфейс для подсистемы OSS/BSS в части сбора операционных данных. В будущем, по мере трансформации сети, все функции OSS/BSS должны перейти к MANO.Архитектуру виртуализации сетевых функций (NFV), разработанную ETSI, описывает документ ETSI GS NFV-0010 V0.1.7 и выглядит она следующим образом:Архитектура NFV включает следующие основные элементы:VNF (Virtual Network Function) – виртуальная сетевая функция, например: DNS, DHCP, коммутатор, маршрутизатор, балансировщик или базовая станция и т.д.EMS (Element Management System) – система управления и администрирования одной или несколькими VNF.NFVI (Network Function Virtualization Infrastructure) – инфраструктура NFV: аппаратные и программные ресурсы в физическом и виртуальном виде, на которых работают виртуальные сетевые функции VNF. Могут находиться локально или быть распределенными территориально и соединены сетью оператора.Hardware Resourses (аппаратные ресурсы, то есть вычислительные, сетевые и ресурсы хранения) – в это физическая часть инфраструктуры NFVI - любой стандартный коммутатор, или физический сервер, или устройство хранения и т.д.NFV Orchestrator (оркестратор NFV) – администрирование инфраструктуры NFV программными ресурсами, создание законченной услуги из нескольких VNF.VNF Manager – менеджер отвечает за жизненный цикл VNF: инсталляция, активация, масштабирование, обновление и терминирование. Может отвечать за работу одной или нескольких VNF.Virtualized Infrastructure Manager (менеджер виртуальной инфраструктуры) – отвечает за взаимодействие виртуальной сетевой функции с аппаратными и программными ресурсами и инвентаризацию имеющихся ресурсов, а также отвечает за сбор событий и вопросы производительности.К факторам, сдерживающим развитие NFV, можно отнести следующие:Стандарты и совместимость. Стандарты NFV еще не до конца разработаны, что привносит разнобой в вендорные реализации, вызывает проблемы совместимости реализаций NFV различных вендоров, а также риски в стратегиях операторов и сервис-провайдеров.Техническая зрелость. Хотя большинство новых NFV-технологий только находится в состоянии тестирования, многие операторы связи уже начинают внедрять NFV.Неясность ценности для бизнеса. Первые коммерческие реализации NFV появились только в 2015 г. Ценность для бизнеса от реализации NFV пока лежит в теоретической плоскости и реальных подтверждающих кейсов все еще недостаточно.Проблемы миграции. Миграция традиционной сетевой инфраструктуры к архитектуре NFV является сложной и многоступенчатой задачей. В настоящее время операторы и вендоры оборудования пока не имеют систематического опыта подобных переходов и убедительных «историй успеха».Проблемы организационной структуры. В настоящий момент в структуре практически любого оператора связи департамент информационный технологий (IT) и технический департамент сети связи оператора (СТ) организационно разделены. Между тем, NFV и SDN относятся именно к сфере IT. Поэтому требуется не только трансформация базовой сети оператора, но и его организационной структуры. А это довольно нетривиальная и болезненная задача. Однако, после ее завершения, как внутренняя корпоративная сеть оператора, так и его базовая сеть, будут иметь единую инфраструктуру, что приведет как снижению накладных расходов, так и к повышению эффективности бизнеса.Мониторинг производительности и качественных параметров сети. Первопроходцы и пионеры столкнулись с проблемой, что существующие системы мониторинга не адаптированы под задачу NFV. Если мы ведем речь о частичной замене оборудования на стандартные сервера, то и аппаратные решения для мониторинга каналов связи должны быть тоже заменены на программное решение для установки на стандартный сервер. И такие решения уже появляются, например, TruSpeed NFV от Viavi Solutions.Переход к NFV можно сравнить только с переходом от аналоговых телефонных станций к цифровым в начале 70-х годов, когда производителям оборудования понадобилось такая же переориентация и такое же переоснащение. В то время также было много дискуссий на тему о том, чем «цифра» лучше?. И такие примеры можно приводить в большом количестве, но виртуализация сетевых функций позволит отвечать на требования пользователей в части новых услуг существенно быстрее и сможет сократить расходы на модернизацию сети.3. Взаимодействие элементов архитектуры NFVОбобщённые блоки архитектуры NFV, на рис. 3 состоят, в свою очередь, из функциональных модулей более низкого уровня. Например, административный блок MANO представляет собой комбинацию трёх основных функциональных модулей: менеджера инфраструктуры виртуализации VIM (Virtualized Infrastructure Manager), менеджера виртуальных сетевых функций VNFM (Virtualized Network Function Manager) и оркестратора NFVO (NFV Orchestrator).В архитектуре также определены референсные точки (reference points) между функциональными блоками и модулями, через которые они взаимодействуют между собой. Следует заметить, что референсные точки – это не интерфейсы (программные или аппаратные). Эти точки представляют собой спецификации той информации, которая должна через них передаваться, а также, где и как она должна обрабатываться.На рисунке ниже референсные точки показаны жирными кружками с соединительными линиями. Рисунок 4. Более детализированная архитектура NFV согласно ETSIРесурсы оборудования в NFVI подразделяются на три категории:Оборудование серверовОборудование систем храненияОборудование сетевых интерфейсовВычислительное оборудование серверов включает центральный процессор CPU и память, которая может быть распределена между компьютерными узлами с использованием технологий кластеризации.Системы хранения могут быть локальными NAS (Network Attached Storage), а также подключёнными по технологии SAN (Storage Area Network).Сетевое оборудование состоит из набора карт сетевых интерфейсов и портов, которые могут быть использованы виртуальными сетевыми функциями VNF.Ни один из этих видов оборудования не является специально созданным для выполнения тех или иных функций, а представляет собой общедоступные аппаратные устройства COTS. Все виды оборудования (процессоры, память, системы хранения, сетевые карты и пр.) объединены в общий пул. Отдельные устройства из этого пула используются по мере надобности для создания VNF, и, после окончания работы функции, вновь освобождаются.Рисунок 5. Принцип виртуализации в NFVI.Функциональные блоки могут простираться между разными компьютерными узлами в дата-центре и даже между самими дата-центрами. То есть, они обычно не сосредоточены в одном сетевом узле, местоположении или точке присутствия на сети POP (point of presence), а распределены.Такая распределённость – очень важное качество архитектуры NFV, которая даёт много преимуществ.Функциональный блок NFVI предоставляет аппаратные ресурсы в виде виртуальных машин VM (Virtual Machine), на которых работают VNF. Виртуальные машины представляют собой виртуальный аналог физического оборудования, которое предоставляется для запуска на них VNF точно так же, как если бы это было физическое оборудование.Для управления NFVI предназначен менеджер инфраструктуры виртуализации VIM (Virtualized Infrastructure Manager), который является частью MANO. Он отвечает за управление ресурсами серверов, систем хранения и сети, а также программного обеспечения Уровня виртуализации. VIM обладает полной информацией о наличии и занятости ресурсов (inventory), а также атрибутами их работы (например, электропитания, состояния занятости процессора и пр.), и кроме того, средствами мониторинга параметров работы (например, статистики использования).Созданием и управлением работой виртуальных сетевых функций занимается менеджер VNF – VNFM. Он, по запросу от Оркестратора NFV на формирование виртуальной функции VNF, запрашивает соответствующие ресурсы от VIM и запускает на них эту VNF, либо составляет сложную функцию из других, более элементарных VNF. В процессе её работы, если требуется расширение (масштабирование) мощности VNF, VNFM запрашивает дополнительные ресурсы от VIM, получает их и добавляет в работающую VNF (например, добавляет ядра процессора CPU). Это может быть запуск дополнительных виртуальных машин VM, наращивание объёма памяти или пространства системы хранения, подключение новых сетевых интерфейсов. Поскольку VIM ведает «системой учёта» (inventory), он может определить, есть ли наличные ресурсы COTS для удовлетворения запроса, или система подошла к пределу их использования. В последнем случае могут предприниматься разнообразные меры, которые входят в функционал обеспечения гибкости системы.Рисунок 6. Пример выделения дополнительных ресурсов CPU для VNF1.VNFM управляет виртуальными сетевыми функциями VNF через виртуальные устройства управления EM (Element Management, см. рис. 4). Эти устройства нужны для того, чтобы обеспечить взаимодействие VNF также и с физическими сетевыми функциями PNF (Physical Network Functions) обычных физических устройств сети оператора, которые наследуются от традиционной сети. С целью упрощения PNF на рисунках не показаны.Объем ответственности EM аналогичен традиционной системе управления и администрирования элементов EMS (Element Management System). В традиционной, физической сети оператора она является промежуточной между системой управления сети NMS (Network Management System) и физическими элементами сети, выполняющими сетевые функции. EM взаимодействует с VNF по специализированным протоколам, оставшимся от традиционной сети, а с VNFM – при помощи открытых протоколов, определённых ETSI. В полностью виртуализированный сети надобность в ЕМ, скорее всего, отпадёт, т.к. они будут интегрированы с VNF.В эволюционирующей к NFV сети, которая содержит обе части – традиционную и виртуализированную, ЕМ нужны также и для универсального выполнения функций FCAPS (Fault, Configuration, Performance, Accounting, Security), то есть для управления при отказах (fault), конфигурирования (configuration), измерения параметров работы (performance), учёта (accounting) и безопасности (security).В полностью виртуализированной сети функции FCAPS будут целиком входить в зону ответственности VNFM.При переходе от физических сетевых элементов к виртуальным, операторы связи обычно не горят желанием менять или преобразовывать те инструменты управления сетью, к которым они привыкли, и которые хорошо работают с традиционными системами OSS/BSS. Структура ETSI это учитывает, и не требует от операторов, которые вступают на путь трансформации NFV, одномоментно менять всю сложившуюся систему управления сетью. То есть, существующие системы правления могут продолжать работать даже в том случае, когда физические сетевые элементы заменены на VNF. Однако, существующие системы OSS/BSS имеют свои недостатки, которые не позволяют им в полной мере использовать все преимущества NFV, а также они не могут напрямую коммуницировать с блоками управления NFV – VNFM и VIM. Конечно, существующие системы можно как-то приспособить для использования преимуществ NFV, таких как оперативность работы и эластичность. Но это не оптимальный подход, потому что такие системы, как правило, проектировались по принципу «проприетарности», который не позволяют управлять открытыми платформами.Для решения этой проблемы в структуре MANO имеется ещё один функциональный блок под названием Оркестратор NFV, NFVO. Он позволяет традиционным OSS/BSS управлять операциями в NFVI и VNF через VNFM и VIM (См. рис. 4).Роль NFVO не так очевидна, как VIM и VFNM, и, на первый взгляд, он выглядит просто как буфер между ними и традиционными OSS/BSS. Однако, оркестратор NFVO играет очень важную роль в структуре NFV ETSI. Он управляет комплексным развёртыванием услуг на сети, составляет глобальную картину виртуализации услуг и обменивается этой информацией с VIM и VNFM для развёртывания услуг. В частности, показанный на рис. 6 «Запрос на расширение производительности процессора от VNF1», поступает именно от NFVO.NFVO также работает с VIM и обладает полной картиной наличности ресурсов, которыми он управляет. В одной системе NFV могут быть много VNFM и VIM, но координирует их работу именно NFVO.Выше описана лишь упрощённая картина работы системы NFV, поскольку формат статьи не позволяет рассмотреть все аспекты более детально.4. Преимущества NFVВ начале были кратко описаны ограничения традиционных методов развития сетей связи. Рассмотрим, как виртуализация сетевых функций NFV решает большинство этих ограничений, а также привносит дополнительны преимущества. Многое из того, что в традиционной сети оператора было невозможным, и поэтому такие возможности даже не рассматривались, становится возможным в NFV.Свобода выбора оборудованияПоскольку NFV использует обычное, коммерчески доступное компьютерное оборудование COTS, операторы могут выбирать наиболее подходящее по ценам и поддержке оборудование от многочисленных производителей, и таким образом, наиболее оптимально строить свои сети, как по затратам, так и функционалу.Можно сказать, что все разнообразие традиционного сетевого оборудования, поставляемого вендорами, в NFV сводится лишь к трём его видам: сервер, система хранения, сетевые устройства. Однако, число поставщиков такого стандартного оборудования гораздо больше, чем специализированного телекомовского. Весь функционал при этом обеспечивается программными функциями, которые работают на этой ограниченной номенклатуре оборудования.Процесс модификации традиционного оборудования на сети оператора связи обычно бывает очень долгим и затратным. С NFV, операторы могут вводить новые функции за несколько кликов с панели управления администратора, а не развёртывать на сети новые устройства с привлечением высококвалифицированного технического персонала.Например, при необходимости расширения ёмкости Интернет-шлюза, вместо установки новых плат в корзину блейд-сервера, конфигурации, модификации таблиц и пр., оператор просто может назначить новые виртуальные машины из имеющегося пула ресурсов, на которых будут запущены соответствующие VNF.Быстрота и оперативностьВ противоположность физическому оборудованию, сетевые функции VNF могут создаваться и удаляться «на лету», по большей части автоматизированно, без необходимости привлечения работы технического персонала.Такое свойство носит название «эджайл» (agile – гибкий, оперативный, проворный, эффективный), термин, который укоренился в технической литературе в английской транскрипции, поскольку его невозможно перевести на русский язык одним словом.Масштабируемость и эластичностьВвод новых услуг и приложений, которые требуют значительной полосы пропускания сети, в сегодняшних условиях часто заставляют операторов работать в постоянном стрессе, чтобы удовлетворить всё растущие потребности абонентов и пользователей в новых услугах так, чтобы они нормально работали на существующих ресурсах. Традиционные ресурсы часто представляют собой «бутылочное горлышко» (bottleneck), когда все другие ресурсы сети позволяют предоставить новый сервис без проблем, но физические сетевые элементы одного-двух ресурсов являются недостаточными, а расширять их – долго и накладно.Эта проблема решается в NFV, которая позволяет получать нужные ресурсы очень быстро, развёртывая новые VNF на виртуальных машинах VM из имеющегося пула ресурсов.Поскольку эти VNF не ограничены параметрами специализированного физического оборудования, они могут обеспечить свойство «эластичности», то есть, они могут быть развёрнуты, когда они нужны, и свёрнуты, когда они не нужны.Кроме того, это позволяет избежать обычной ситуации в традиционной сети, когда одни сетевые элементы перегружены, а другие недогружены. Быстрое развёртывание VNF позволяет равномерно распределить имеющуюся в данный момент нагрузку.Рисунок 7. Эластичность NFV.Использование стандартных ИТ-средствПоскольку NFV использует ту же инфраструктуру, что и стандартные дата-центры, она может использовать все наработанные в них приёмы развёртывания и управления. Это даёт возможность использовать существующие методы и средства ИТ для телекоммуникационных сетей.Быстрое развёртывание и избавление от вендорозависимостиВследствие того, что NFV обеспечивает средства быстрого развёртывания стандартных решений без чрезмерных затрат, связанных с «моновендорскими» решениями, операторы могут избавиться от т.н. «вендорозависимости», т.е., чрезмерной привязанности к специализированным решениям небольшого количества вендоров на сети.Новые решения могут быть развёрнуты на сети быстро, без необходимости ожидания разработки новых функций от традиционных вендоров, что часто занимает длительное время.Кроме того, это позволяет быстро развёртывать новые решения на испытательных доменах, протестировать их, и в случае успешности испытаний, также быстро развёртывать их на живой сети. В случае неудачи, их стоимость минимальна, поскольку такие испытания связаны только с установкой и запуском программного обеспечения, а не с приобретением и запуском нового дорогостоящего оборудования.Упрощение обслуживания и технической эксплуатацииОбслуживание и поддержка операций на при помощи NFV позволяет снизить возможные периоды недоступности услуг. Например, выход из строя виртуальной машины, на которой работает сетевая функция, немедленно повлечёт за собой запуск резервной виртуальной машины, которая будет выполнять VNF точно с того же места, на котором произошёл сбой активной VM.Это позволяет также достигать также модификации программного обеспечения в процессе работы ISSU (In-Service-Software-Upgrade) в режиме 24/7. Всё это значительно снижает и даже полностью устраняет потери, связанные с неисправностями на сети.Сокращение капитальных и операционных затратПоскольку оборудование COTS – недорогое, по сравнению со специализированными решениями традиционных телеком-вендоров, и NFV позволяет достичь более оптимальной загрузки оборудования, то капитальные затраты операторов на создание и развитие сетей могут быть значительно сокращены.Сокращения операционных затрат в NFV удаётся достичь за счёт автоматизации операций, повышения соотношения количества единиц оборудования на одного технического специалиста, а также устранения необходимости содержания в штате специально обученного персонала для обслуживания того или иного проприетарного решения традиционных вендоров.Это лишь некоторые из преимуществ применения NFV на телекоммуникационных сетях. Многие преимущества являются следствием из перечисленных, а также из их синергии.Методы виртуализации сетевых функций по состоянию на 2019 год восприняты ведущими операторами связи мира, таким как AT&T, Verizon, Nelefonca, Vodafone, China Mobile и многими другими.Например, AT&T, с успехом реализует масштабный проект цифровой трансформации бизнеса, основой которого является NFV. Компания AT&T поставила цель виртуализовать 75% сетевых функций к 2020 году и успешно движется к этой цели.ЗаключениеNetwork Function Virtualization (NFV) - виртуализация сетевых функций, которая позволит пересмотреть подходы к созданию архитектуры сети и позволит перенести сетевые функции в виртуальное пространство на базе стандартных серверов, размещенных в центрах обработки данных, сетевых узлах или офисах корпоративных клиентов, а также вдвое сократить потребление электроэнергии.По мнению экспертов Vodafone Research внедрение NFV у операторов связи предположительно сократит OPEX на 60% в течение трех лет, CAPEX – на 59% в течение пяти лет. При этом ожидается, что загрузка оборудования повысится на 20–30%.В рамках данной работы были рассмотрены основные аспекты инфраструктуры NFV, её назначение, состав компонентов, основные функции, были выявлены главные преимущества. Список используемых источников1. Network Functions Virtualization / ETSI [Электронный ресурс], URL: https://www.etsi.org/images/files/ETSITechnologyLeaflets/NetworkFunctionsVirtualization.pdf (дата обращения 05.12.2020)2. Александр Бриткин NFV и пример ее применения для оператора связи, «Журнал сетевых решений/LAN», № 10, 20143. Алексей Есауленко Виртуализация сетевых функций: ящик Пандоры или сундук с сокровищами / Computerworld Россия, 05.11.2014 [Электронный ресурс], URL: https://www.osp.ru/news/articles/2014/42/13043609 (дата обращения 05.12.2020)4. GS NFV 002 - V1.1.1 - Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework [Электронный ресурс], URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/nfv/001_099/002/01.01.01_60/gs_nfv002v010101p.pdf (дата обращения 05.12.2020)5. Игорь Панов Как проблемы операторов связи решит Network Function Virtualization (NFV)? / Проект NetworkGuru.ru [Электронный ресурс], URL: https://networkguru.ru/network-function-virtualization-nfv/ (дата обращения 05.12.2020)