A Network Function Virtualization (NFV) a hálózati funkciók virtualizációja. Egy olyan architektúra, amely lehetővé teszi a hálózati funkciók és a célhardverek szétválasztását, és virtualizált szabványos informatikai hardveren vagy felhőalapú architektúrán történő felhasználását.
Az NFV az Európai Távközlési Szabványügyi Intézet (ETSI) fejlesztése. Az NFV architektúra csökkenti a hálózat költségeit (TCO), gyors innovációt és hálózat telepítést, valamint csúcsforgalmi órákban bővíthetőséget biztosít.
Az NFV architektúra követelményei
Az ETSI létrehozta a speciális NFV Industry Specification Group (ISG) csoportot, hogy az architektúra követelményeit meghatározza olyan technikai kihívások kezelésére, mint:
- A virtualizált hálózati platformok egyszerűbb működésének biztosítása.
- Nagy teljesítményű virtualizált hálózati eszközök létrehozása, amelyek hordozhatók különböző hardvergyártók között és együttműködnek különböző hipervizorokkal.
- Együttműködés a hagyományos, gyártói hardverplatformokkal, és hatékony migrációs útvonal biztosítása a teljesen virtualizált hálózati platformok felé, amelyek újrahasználják a hálózatüzemeltetői BSS-t és OSS-t.
- Virtuális hálózati eszközök kezelése és orchestrálása. A biztonságos működés megteremtése, és a hibás konfiguráció elkerülése.
- A hálózat stabilitásának és szolgáltatási szintjének fenntartása minőségromlás nélkül az eszközök terhelése és áthelyezése során.
- A megfelelő szintű ellenálló képesség biztosítása hardver- és szoftverhibákkal szemben.
- Lehetőség virtuális hálózati funkciók létrehozására, bármilyen hypervisor és hardver konfiguráción, valamint „menet közbeni” integrálás a hálózat üzemeltetők meglévő felügyeleti és orchestrációs rendszereibe.
- A jövőbeli műszaki követelmények és szabványok elemzése a vonatkozó szabványügyi szervezetek és az ETSI által vagy más ad hoc szabványfejlesztő szervezeteknél.
- Az energiafogyasztás minimalizálása
Hálózati Funkciók Virtualizációs (NFV) Architektúrája
Az NFV Architektúrája három fő elemből áll:
- NFVI
- VNF
- MANO
Sorce: ETSI
1.ábra. Network Function Virtualization Architektúra
Network Functions Virtualization Infrastructure (NFVI):
A Network Functions Virtualization Infrastructure (NFVI) avagy Hálózati funkciók virtualizációs infrastruktúra az NFV alaprétege. Fizikai szerverek, tárolótömbök és hálózati csomópontok, (pl: rooters, swiches, firewalls, stb). Hipervizor (pl: VMware ESXi, KVM, stb.) használatával biztosítja a virtuális számítási, tárolási és hálózati infrastruktúrát, amelyen a Virtuális Network Funkciók (VNF-ek) telepítésre és végrehajtásra kerülnek.
A virtuális infrastruktúra kialakitható néhány virtualizációs technológia használatával:
- Virtual Computing: VMware vSphere, VMware Cloud NFV, KVM, Xen
- Virtual Storage: VMware vSAN, Ceph
- Virtual Networking: VMware NSX, Neutron, Open Day Light
Az NFVI-Node-ok, eszközök több helyen és zónában telepíthetők a magas rendelkezésre állású szolgáltatások biztosítása és a munkaterhelési követelmények megostésa és támogatása érdekében. Az üzemeltetők választhatnak a preferált szállítók szabványos hardverei közül, (pl: HPE, DELL, IBM, Cisco, Juniper stb), és a hardvereket bármikor upgradelhetik, frissíthetik.
Management és Orchestration (MANO):
A Management and Orchestration (MANO) az infrastrukturális erőforrások összehangolását és managelését foglalja magában, a hardveren, és a szoftveresen. A MANO további három részre osztható:
- Virtual Infrastructure Manager (VIM)
- Virtual Network Functions Manager (VNFM)
- NFV Orchestrator (NFVO)
Virtualized Infrastructure Manager (VIM):
A Virtualizált infrastruktúra-kezelő, avagy Virtualized Infrastructure Manager (VIM) felelős az NFVI számítási, tárolási és hálózati erőforrásainak kezeléséért és felügyeletéért. Ezt a funkciót a “northbound” felé a VNFM és az NFV Orchestrator számára teszi elérhetővé, így azok telepíthetik és kezelhetik a VNF-eket. Ugyanezt a funkcionalitást teszi elérhetővé a “southbound” irányban az NFVI hipervizorainak és SDN-vezérlőinek. A VIM az NFVI leltárát is vezeti valamint biztosítja az API-t, amely lehetővé teszi a VNFM számára az összes VNF teljes életciklusának kezelését. A VMware vCenter a Virtual Infrastructure Manager (VIM) egyik jó példája.
Virtual Network Functions Manager (VNFM):
A Virtual Network Functions Manager, avagy Virtuális Hálózati Funkcó Manager (VNFM) a VNF-ek életciklusának vezérlésére, kezelésére és figyelésére szolgál. Az Element Manager System-et (EMS) és/vagy a hálózatkezelő rendszert (NMS) is vezérli. A VNF Manager az NFV Orchestrator irányítása alatt működik. A VNFM néhány kulcsfontosságú feladata:
- Instantiation of VNFs
- Configuration of VNFs
- Start of VNFs
- Stop of VNFs
- Scaling in/out of VNFs
- Updating and/or upgrading VNFs
- Termination of VNFs
Network Function Virtualization Orchestrator (NFVO):
A Network Function Virtualization Orchestrator (NFVO) vagy az NFV Orchestrator főként a VNF-ek és hálózati szolgáltatások bevezetéséért felelős, amelyeket ugyanazok vagy különböző VNF-kezelők kezelnek, és ugyanazon vagy különböző NFVI részei.
Az NFVO közvetlenül kommunikál a VIM-ekkel a “northbound” interfészen keresztül, és koordinálja, engedélyezi, felszabadítja és leköti a virtuális számítási, tárolási és hálózati erőforrásokat egyetlen vagy több adatközpont között. Ezt erőforrás-orchestrálásnak is nevezik.
A Network Functions Virtualization Orchestrator másik funkciója a Service Orchestration, amely a hálózati szolgáltatások és a VNF-ek életciklusának kezelésére szolgál. Az alábbi funkciókat biztosítja:
- Onboarding of Network Services, VNFs
- Instantiation, Scaling in/out, and Termination of Network Services and VNFs
- Monitoring and Auto-healing of VNFs