Статья

Без специализированного оборудования телекоммуникационная сеть будет эффективнее и дешевле

Интеграция Инфраструктура
мобильная версия

Новый подход к построению сетей позволит с помощью программно-конфигурируемых настроек и внедрения механизмов виртуализации отделить уровень передачи данных от уровня управления оборудованием и реализовать сетевые сервисы на базе типовых серверов. Такая парадигма позволяет увеличить скорость развертывания сервисов и сократить TCO. Благодаря каким технологиям это станет возможно?

Главной темой различных телекоммуникационных форумов в 2015 г. стало создание сетей следующего поколения 5G, скорость в которых будет в сотни раз превышать возможности нынешней инфраструктуры. Если сейчас основными контрагентами обмена данными являются люди (владельцы ПК, смартфонов), то в будущем основная масса подключений будет приходиться на так называемый интернет вещей, когда в сеть в автоматическом режиме смогут выходить умные дома, автомобили, холодильники, кофеварки – любые бытовые приборы и сложные механизмы, обеспечивающие жизнедеятельность человека. В результате нагрузка на сети значительно увеличится. По прогнозам Ассоциации GSM (GSMA), к 2020 г. количество активных SIM-карт, включая те, что используются в устройствах M2M, достигнет 9 млрд штук (в 2014 г. – 7,1 млрд).

Новые направления

Одним из наиболее перспективных в настоящее время технологических подходов, который позволит построить сети нового поколения, является виртуализация сетевых функций (NFV, Network Functions Virtualization).

Сейчас виртуализация широко используется в ЦОД. Виртуализация позволяет представить ресурсы физических серверов в качестве виртуальных машин, на основе которых с помощью специализированных утилит формируются сервисы для конечных клиентов. Аналогичный подход применим и в телекоммуникациях. NFV позволяет реализовать с помощью виртуализованного софта функции сетей связи, которые ранее закладывались на уровне аппаратных решений.

Виртуализация сетей позволит операторам перейти на серверные платформы общего назначения, которые будут использоваться как унифицированное оборудование для реализации множества сетевых функций. Стратегии перехода сетей на виртуализованные технологии и состав функций, реализуемых по технологии NFV, различны у всех операторов. В общем случае можно сказать, что выбор функций определяется экономической эффективностью решения. В первую очередь виртуализация касается функций периметра сети и приложений, тогда как для выполнения ресурсоемких задач в «центре» по-прежнему будет целесообразно использовать высокопроизводительное специализированное оборудование (например, IP-маршрутизаторы).

Виртуализованным сетевым функциям и приложениям необходимы более эффективные и адаптивные механизмы управления сетевой инфраструктурой. Такие возможности предоставляют технологии программно-определяемых сетей (SDN, Software-defined Networking). SDN позволяет отделить управление сетевым оборудованием от управления передачей данных. В традиционных сетях эти функции объединены. С помощью SDN можно конфигурировать на программном уровне сеть в целом в режиме реального времени, без необходимости перенастраивать вручную каждый отдельный элемент сети.

Разработки в области SDN можно разделить на три категории: средства виртуализации сетей, программно-определяемые контроллеры, а также SDN-платформы. С точки зрения заказчика все системы делятся на два класса: решения для предприятий класса enterprise и продукты для операторов связи.

Дешево и быстро

Главное преимущество технологий NFV/SDN заключается в более высокой эффективности управления сетью. Например, время, которое требуется на настройки и конфигурацию, значительно сокращается. «На конфигурацию сети теперь уходит от нескольких минут до нескольких часов, хотя раньше, в зависимости от масштаба сети, на это могло потребоваться несколько дней или недель», – рассказывает представитель Лабораторий Белла, центра исследований и разработок Alcatel-Lucent, Андреас Левен (Andreas Leven).

Сеть, построенная на основе технологий NFV/SDN, будет динамически адаптироваться к изменяющимся требованиям пользователя, вместо того чтобы диктовать ему, что он может или не может сделать. Такой подход позволяет оптимизировать использование ресурсов сети и управление ими, конфигурируя сеть «на лету» с учетом нагрузки на те или иные сегменты. Кроме того, данный подход позволяет по-новому отнестись к обеспечению безопасности. Вместо ручного конфигурирования отдельных сетевых элементов, SDN позволяет применять для конфигурирования сетей шаблоны и политики, которые прошли формальную экспертизу на безопасность. В случае обнаружения проблем средствами мониторинга, SDN позволяет автоматизированными средствами в режиме реального времени изолировать угрозу (например, DDoS-атаку), в то время как раньше подобные действия службы ИБ требовали слишком много времени по техническим причинам.

Экономия на виртуализации для мобильного оператора

Источник: NEC, 2014

Одновременно с техническими преимуществами виртуализация и SDN позволяют сократить издержки. В первую очередь виртуализировать следует системы управления и поддержки, так как это дает значительные экономические выгоды благодаря улучшению использования ресурсов, рекомендуют специалисты Alcatel Lucent. С точки зрения динамического контроля внедрение NFV будет выгодно в сетях, для которых характерны значительные колебания в запросах от абонентов, так как виртуализация позволит быстро масштабировать ресурсы под запросы пользователей. По оценке компании NEC, стоимость владения сетью для мобильного оператора после внедрения виртуализации существенно снизится: по различным параметрам экономия составит от 28% (в области сетевых функций и управления) до 89% (на модернизацию системы).

Избавление от иллюзий

Эксперименты по разработке программно-конфигурируемых свитчей начались в 1990-х гг. (проекты GeoPlex, WebSprocket). Сейчас разработки в этой области есть у большинства грандов телекоммуникационного рынка (например, Alcatel-Lucent, Avaya, Cisco, Ericsson). Всплеск интереса к данным технологиям произошел после 2010 г. Было образовано несколько отраслевых объединений, которые сплотили усилия различных участников рынка по продвижению SDN и NFV (например, Open Networking Foundation). Одновременно крупные игроки стали активно поглощать перспективные стартапы. Наиболее крупной сделкой стала покупка фирмы Nicira компанией VMWare за $1,26 млрд.

Сейчас практически все новые коммутаторы поддерживают программно-определяемые сети, а операционные системы для сетевого оборудования способны работать с протоколом OpenFlow (протокол управления процессом обработки данных, реализующий технологию программно-конфигурируемой сети). Однако далеко не всегда этот функционал оказывается востребован.

Согласно подсчетам Gartner, на 2015 г. в мире насчитывается менее 2 тыс. внедрений SDN-продуктов, что является небольшой цифрой в глобальном масштабе. Аналитики полагают, что рынок был перегрет маркетинговыми заявлениями вендоров, и сейчас потенциальные заказчики находятся на этапе «избавления от иллюзий» насчет новой технологии. Массовое внедрение программно-конфигурируемых сетей следует ожидать в течение 5–10 лет, полагают эксперты.

Игроки отрасли настроены более оптимистично и считают, что внедрение в промышленных масштабах начнется раньше: «Все зависит от того, какой уровень сети рассматривать, – утверждает Андреас Левен. – В ЦОД технологии SDN уже стали реальностью, что касается транспортного уровня, то массовое распространение новой модели следует ожидать в течение ближайших пяти лет».

По данным IDC, в 2014 г. объем рынка SDN составил $960 млн, включая оборудование, решения для виртуализации, средства безопасности, приложения и сопутствующие ИТ-услуги. Аналитики прогнозируют, что к 2018 г. выручка SDN-вендоров превысит $8 млрд, а среднегодовые темпы роста выручки составят 89,4%.

SDN в России

Отечественный рынок не является исключением из тренда развития облачных технологий в телекоммуникациях. В феврале 2012 г. был создан Центр прикладных исследований компьютерных сетей (ЦПИКС), который занимается разработкой отечественной SDN-платформы. Пилотный проект был реализован совместно с оператором «Ростелеком». В 2013 г. по инициативе ЦПИКС в РФ был создан консорциум российских университетов по развитию SDN-технологий, в который вошли 14 вузов Москвы, Санкт-Петербурга и других городов. Иностранные разработки также находятся в поле зрения потенциальных заказчиков из России. Например, компания Nuage Networks (дочерняя фирма Alcatel-Lucent) в 2015 г. провела тестовое испытание программно-определяемой сети с одним из крупных российских телекоммуникационных операторов.

Согласно опросу, проведенному CNews Analytics в 2015 г., 80% участников полагают, что внедрение SDN и NFV начнется в 2016–2017 гг., а 30% опрошенных операторов/провайдеров обещают внедрение не раньше чем через пять лет, то есть не раньше 2020 г.

Павел Лебедев