کاربردهای NFV با توجه به مستندات ETSI

کاربردهای NFV با توجه به مستندات ETSI

شبکه اختصاصی مجازی به عنوان سرویس یا VNPaaS

تکنولوژی NFV فرصت‌هایی مانند پلتفرم شبکه اختصاصی مجازی به عنوان سرویس (VNPaaS) را در اختیار CSP می‏گذارد تا بتواند مجموعه‌ای از زیرساخت‌ها و برنامه‌های کاربردی را به عنوان یک پلتفرم در دسترس مشتریان سازمانی خود قرار دهد تا مشتریان بتوانند حجم بار کاری یا برنامه‌های کاربردی شبکه‌ای خود را گسترش دهند. این مورد کاربرد بسیار مفید است و با آن مشتریان سازمانی قادر به توسعه خدمات شبکه خود هستند و در حالی که یک فرصت کسب و کار جدید را برای CSPها ارائه می‌دهد، برای نیازهای کسب و کاری آن‌ها نیز مناسب است.
به عنوان مثال، سازمان‌ها به طور فزاینده‌ای در حال استفاده از APNهای (مخفف Access Point Names) اختصاصی هستند تا قادر به دسترسی سیار به شبکه برای کارمندان خود باشند. نمونه خدمات ممکن است شامل موارد زیر باشد: ذخیره‌سازی در حافظه نهان ، ارتباطات، انتساب آدرس IP (یا DHCP)، تفکیک نام (DNS)، ایمیل و خدمات فایروال و/یا پروکسی. با گسترش این خدمات بر روی یک پلتفرم مجازی نزدیک به APN، سازمان‌ها می‌توانند به منظور یکپارچگی شبکه، backhaul اطلاعات را کاهش دهند و به میزان قابل توجهی عملکرد این خدمات را بر روی شبکه بهبود دهند.

 

مجازی‌سازی در منازل کاربران

شرکت‌های CSP به طور معمول تجهیزات منازل مشتری (CPE) اختصاصی را به مشتریان مسکونی خود ارائه می‏دهند. CPE یک دستگاه مخابراتی واقع در خانه و یا کسب و کارهای مشتری است. این دستگاه‌ها احتمالا شامل یک دروازه مسکونی (RGW) و یا مسیریاب برای اینترنت و خدمات انتقال صدا بر رویIP (یا VoIP) و یک ست تاپ باکس (STB) و/یا ضبط‌کننده ویدئویی دیجیتال (DVR) برای خدمات چندرسانه‌ای می‏باشند. اگرچه این دستگاه‌ها در مقایسه با CPEهای سازمانی نسبتا ارزان هستند، اما حجم زیاد مشتریان مسکونی باعث نیاز به یک سرمایه‌گذاری CAPEX و OPEX قابل توجه توسط فراهم‌کنندگان خدمات می‌شود.
مجازی‌سازی در منازل کاربران، هزینه‌های سرمایه‌ای پایین‌تر (CAPEX) را فراهم می‌کند. این ویژگی به کمک جایگزینی CPEهای اختصاصی مسکونی با دستگاه‌های دسترسی کم‌قابلیت به دست می‌آید. این دستگاه‌ها می‌توانند چرخه عمر طولانی‌تری داشته باشند، بنابراین به نگهداری و ارتقای کم‌تری نیاز دارند. تمامی قابلیت‌های ارزش افزوده در نرم‌‌افزار پیاده‌سازی شده و در حالت VNFaaS ارائه می‌شوند. علاوه بر این، CSPها می‌توانند بدون نیاز به معرفی یک سخت‌افزار CPE جدید، خدمات جدید خود را ایجاد کنند و هم‌چنین مشتریان بدون هیچ زحمتی برای ارتقای دستگاه‌های خود در خانه می‌توانند از دسترسی همیشگی به آخرین قابلیت‌های ارائه‌شده توسط CSP بهره‌مند شوند.

 

مجازی‌سازی ایستگاه پایه موبایل (base station)

بخش اعظمی از هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی یک اپراتور موبایل مربوط به بالا بودن تعداد گره‌های شبکه دسترسی رادیویی (RAN) می‌باشد. گره‌های RAN که شامل ایستگاه‌های پایه است به طور مستقیم به دستگاه‌های موبایل مشترکین اتصال می‌یابد و معمولا بر روی سخت‏افزار اختصاصی ساخته شده و توسعه، استقرار و مدیریت آن زمانبر می‌باشد. با مجازی‌سازی حداقل بخشی از گره RAN و انتقال آن بر روی سوئیچ‌ها، ذخیره‌‌‌سازی و سرورهای استاندارد صنعتی IT، اپراتورهای موبایل می‌توانند فضای اشغال‌شده کم‌تر و هزینه‌های انرژی پایین‌تری داشته باشند. علاوه بر این، پیاده‌سازی مبتنی بر نرم‌افزار می‏تواند تخصیص منابع پویا، تعادل بار بهتر و پیکربندی و مدیریت آسان‌تر را ممکن سازد. مزیت دیگر، قابلیت ایجاد محیطی رقابتی است که در آن، ارائه‌دهندگان نرم‌افزار کوچک‌تر هم بتوانند به صورت نوآورانه بر روی یک پلتفرم باز ارائه‌شده توسط معماری NFV، به توسعه نرم‌افزارهای کاربردی بپردازند.

 

مجازی سازی شبکه‌های تحویل محتوا (CDN)

تقاضای روزافزون محتوای چندرسانه‌ای باکیفیت بالا، مانند ویدئو برحسب تقاضا ، جریان‌سازی صوتی و تصویری (با کیفیت بالا) و تلویزیون پروتکل اینترنت (IPTV)، چالش‌های پهنای باند و ذخیره‌سازی قابل توجهی را برای فراهم‌کنندگان خدمات ارتباطی ایجاد می‌کند. یکپارچه‌سازی گره‌های شبکه تحویل محتوا (CDN) با شبکه اپراتور می‌تواند یک راه‌حل موثر و مقرون به صرفه برای این چالش‌ها باشد. ارائه محتوا از طریق گره‌های محاسباتی و ذخیره‌سازی‌ای که به مشتری پایانی نزدیک‌تر است، بکهال (backhaul) شبکه را کاهش می دهد و سبب افزایش پهنای باند و بهبود کیفیت جریان‌های محتوا می‌شود.
در حال حاضر، بسیاری از گره‌های کش CDN (یا همان CDN Cache nodes) که بر روی نرم‌افزار و تجهیزات فیزیکی قرار دارند، برای اهدف خاص‌منظوره ساخته شده‌اند. مجازی‌سازی گره‌های CDN، برای ارائه‌دهندگان خدمات، انعطاف‌پذیری بالایی را برای هم‌سو شدن با شرایط متغیر و فرصت‌های جدید بازار می‌شود.
حوزه تحویل محتوا با مفاهیمی از جمله نو‌آوری سریع در فرمت‌ها، پروتکل‌ها و تکنیک‌های فشرده‌سازی آمیخته شده است. پیاده‌سازی مبتنی بر نرم‌افزار توابع (functions) سبب مهاجرت و آپگرید آسان کارکرد (functionality) می‌شود. علاوه بر این، استفاده از سخت‌افزار استاندارد صنعتی موجب نگهداری بسیار ساده‌تر می‌شود. مجازی‌سازی همچنین موجب تخصیص پویای منابع شده و از بکارگیری منابع بیشتر از حد نیاز (over-engineering) جلوگیری می‌کند.

 

مجازی سازی شبکه هسته موبایل و زیرسیستم چندرسانه ای IP

امروزه شبکه های موبایل از تعداد زیادی تجهیزات سخت افزاری اختصاصی و تجهیزات تخصصی استفاده می‏ کنند. هسته بسته تکامل یافته (EPC) که از اجزای مختلف تخصصی تشکیل شده است، جدیدترین معماری شبکه هسته برای سیستم های سلولی است. NFV سبب ایجاد انعطاف‌پذیری در EPC می‌شود. با مجازی سازی می‏ توان توابع شبکه ای خاص، مانند دروازه سرویس (SGW)، دروازه بسته (PGW)، و موجودیت مدیریت موبایل (MME) را با توجه به منابع خاصی که احتیاج دارند به طور مستقل مقیاس پذیر کرد.
به عنوان مثال، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که در آن نیاز به افزایش منابع سطح داده وجود داشته باشد و لزوما این نیاز (نیاز محاسباتی بالا) در سطح کنترل نباشد و یا بالعکس. همچنین ممکن است مواردی وجود داشته باشد که در آن تنها برخی از توابع EPC بتوانند مجازی شوند و دیگر توابع به صورت فیزیکی باقی بمانند و یا برخی توابع را بتوان متمرکز کرد و بقیه به صورت توزیع شده باقی بمانند. پیاده سازی مجازی از EPC سبب انعطاف پذیری در دستیابی به این کارایی ها می شود.
زیرسیستم چندرسانه ای آی پی (IMS)، توابع کنترل سرویس (service control functions) را به منظور پشتیبانی از تأمین خدمات چندرسانه ای بر روی EPC و دیگر شبکه های مبتنی بر IP، چه شبکه های تلفن ثابت و چه سیار (mobile) فراهم می‏ کند. IMS از اجزای تخصصی مختلفی تشکیل شده است. توابع اجزای مختلف به صورت مستقل مقیاس پذیر هستند که این مقیاس‌پذیری مستقل، کارایی را در پیاده سازی موارد کاربرد مختلف مانند اینترنت اشیاء، خانه ‏های هوشمند، اتومبیل های متصل و بسیاری از برنامه های کاربردی در حال ظهور دیگر فراهم می کند.
این پیاده سازی سفارشی می تواند در منابع سخت افزاری متداول (که میان چندین ماشین مجازی یا برنامه کاربردی) به اشتراک گذاشته شده‌اند اجرا می‌شود و منجر به سیستم هایی با هزینه کمتر و قابلیت تنظیم و سفارشی سازی بیشتر و گسترش سریع تر می شود که می توان آن‌ها را به صورت پویا افزایش مقیاس داد. این ویژگی ها برای بازار رقابتی و با سرعت رشد بالای اینترنت اشیا ایده آل است.

 

گراف‌های هدایت VNF

گراف هدایت تابع شبکه (NF) دنباله‌ای از NFهایی است که بسته‌های شبکه از آن‌ها عبور می‌کنند. مشابه تجهیزات فیزیکی شبکه که با کابل به هم متصل هستند، گراف هدایت VNF (به اختصار VNF-FG) اتصال منطقی میان تجهیزات مجازی را فراهم می‌نماید. گراف هدایت VNF در مقایسه با پیکربندی هدایت فیزیکی چابکی بیشتری را در توسعه و ارتقا ارائه می‌دهد. علاوه بر این، گراف هدایت VNF انعطاف‏ پذیری VNFها را از نظر مقیاس‌پذیری افزایش می‌دهد که به موجب آن بتوانند با تغییرات مورد نیاز ظرفیت مواجه شوند.

 

دسترسی ثابت NFV

امروزه دسترسی به (Broadband Digital Subscriber Line ) یا به اختصار broadband DSL برای منازل و خدمات اینترنتی کسب و کارهای کوچک تا متوسط (SMB) گسترش بسیاری یافته است. با این حال، فن آوری های fiber-DSL ترکیبی و VDSL2 به سرعت جایگزین آن شدند. دلیل بکارگیری تکنولوژی NFV در دسترسی ثابت (Fixed access NFV )، هزینه های بالا و گلوگاه هایی است که اغلب به لایه دسترسی شبکه broadband مربوط می شوند.
فن آوری های دسترسی جدیدتر، نیاز به تجهیزاتی دارند که بتوانند در کافوهای خیابان و یا در ساختمان های چندواحدی (multi-occupancy buildings) قرار گیرند. این سیستم ها نیازمند این هستند که در مصرف انرژی بسیار بهینه باشند و به منظور داشتن یک عمر طولانی باید به ساده ترین شکل ممکن طراحی شوند. مجازی سازی با انتقال پردازش‏های پیچیده به هد پایانی ، به جای گره های راه دور این مشکلات را موردتوجه قرار می دهد. تجهیزات شبکه دسترسی فعلی معمولا دارای مالک و مدیریت واحدی می‌باشند. مجازی سازی، عملیات چند مستاجری (multi-tenant) این زیرساخت ها را ممکن می سازد و مدل های جدید کسب وکار را به وجود می آورد. همچنین مجازی سازی عناصر دسترسی ثابت شبکه، موجب قرارگیری تمامی دارایی‌های دسترسی بی‌سیم در یک موقعیت مشترک در نقطه حضور (NFVI PoP) و یا پلتفرم NFVI ممکن می سازد.

 

VNPaaS

فناوری NFV فرصت‌هایی مانند پلتفرم شبکه مجازی به عنوان سرویس (VNPaaS) را در اختیار CSP می‏گذارد تا بتواند مجموعه ‌ای از زیرساخت‌ها و برنامه‌های کاربردی را به عنوان یک پلتفرم در دسترس مشتریان سازمانی خود قرار دهد تا مشتریان بتوانند بار کاری یا برنامه های کاربردی شبکه‌ای خود را گسترش دهند. این مورد کاربرد بسیار مفید است و مشتریان سازمانی می‌توانند با استفاده از آن، خدمات شبکه مورد نیاز خود را توسعه (develop) دهند تا با نیازهای کسب و کارشان متناسب شود در حالی که یک فرصت کسب وکار جدید را برای CSPها ارائه می دهد.
به عنوان مثال، سازمان‌ها به طور فزاینده‌ای در حال استفاده از نام نقاط دسترسی (APN یا Access Point Name) اختصاصی هستند تا قادر به دسترسی سیار به شبکه برای کارمندان خود باشند. بطور مثال این خدمات ممکن است شامل موارد زیر باشد: کش کردن، ارتباطات، انتساب آدرس IP (یا DHCP)، تفکیک نام (DNS)، ایمیل و خدمات فایروال و/یا پروکسی. با گسترش این خدمات بر روی یک پلتفرم مجازی نزدیک بهAPN ، سازمان‌ها می‌توانند به منظور یکپارچه‌شدن شبکه، backhaul اطلاعات را کاهش دهند و به میزان قابل توجهی عملکرد این خدمات را بر روی شبکه بهبود دهند.

 

VNFaaS

تابع شبکه مجازی به عنوان سرویس (VNFaaS) مدلی است که در آن، CSPها می‌توانند توابع شبکه را بدون نیاز به نصب تجهیزات فیزیکی، به عنوان یک سرویس به مشتریان ارائه دهند.
دو نمونه از رایج‌ترین ‌VNFaaSها، تجهیز منازل کاربران مجازی (vCPE) و روترهای لبه فراهم‌کننده لبه مجازی (vPE) می‌باشند.
شرکت‌های مدرن به منظور پشتیبانی از دفاتر شعب و موقعیت‌های راه دور ، تحرک سازمانی و سیاست‌های BYOD ، در حال مهاجرت خدمات و برنامه‌های کاربردی به مراکز داده خود و به ابر عمومی هستند. تجهیزاتی که به طور معمول در دفاتر شعب نصب می‌شوند عمدتا گران‌قیمت هستند، گسترش آن‏ها آهسته و نگهداری‌شان دشوار است. از طرف دیگر دستگاه‌های all-in-one، عملکردی به شدت محدودی ارائه می‌دهند. هیچ کدام از این راه‌حل‌ها، انعطاف‌پذیری و چابکی موردنیاز را برای سازمان‌ها فراهم نمی‌کنند. در مدل سازمانی vCPE، CSP می‌‌تواند به سازمان یک دستگاه اتصال اولیه‌ی مقدماتی ارائه دهد و بعد تمام توابع شبکه را به عنوان ارزش افزوده (مانند فایروال‌ها و متوازن‏کننده‏های بار) به عنوان یک سرویس که در ابر CSP میزبانی می‌شود پیشنهاد دهد.
مثال دیگر vPE است که در آن توابع مسیریابی در یک PE می‌توانند به عنوان توابع مجازی پیاده‌سازی شود و به سایر برنامه‌های کاربردی (مانند شبکه خصوصی مجازی) در مدل “به عنوان یک سرویس” ارائه شود.
در یک مدل SaaS، مشتری معمولا کنترل کمی روی زیرساخت‌های زیرین، سیستم عامل، پایگاه داده‌ها و میان‏‌افزارها دارد. فراهم‌کنندگان SaaS معمولا به مشتریان خود، نرم‌افزار مبتنی بر ابر خاص‌منظوره، مانند ADP یا Salesforce ارائه می‌دهند.VNFaaS مدل SaaS را به توابع شبکه مجازی تعمیم می‌دهد، اما بر خلاف مسیریاب‌های CPE و PE فیزیکی، مشتریان معمولا کنترل و دسترسی کاملی از مسیریاب‌های PE یا CPE در یک VNFaaS ندارند.

 

NFVIaaS

امروزه بسیاری از CSPها، رایانش ابری و خدمات شبکه ای را با هم به مشتریان خود ارائه می‌دهند. موردکاربرد NFVI به عنوان سرویس (NFVIaaS) سناریویی است که در آن یک فراهم‌کننده ی خدمات می تواند منابع NFVI خود (مانند محاسباتی، شبکه و ذخیره سازی از نوع فیزیکی) را به عنوان یک سرویس در اختیار CSPهای دیگر قرار دهد به طوری که CSP-ها می‌توانند در این بستر VNFهای خود را اجرا کنند.
در مدل NFVIaaS، مستاجر CSP مسئول نصب، پیکربندی و نگهداری VNFهای در حال اجرای خود بر روی زیرساخت مجازی فراهم‌کننده خدمات است.
اجرای نمونه VNFها درون یک NFVI متعلق به فراهم‌کننده سایر خدمات، روشی است که در آن فراهم‌کننده خدمات می تواند بدون حضور فیزیکی در سراسر جهان، توافقات سطح خدمات (SLA) و الزامات قانونی مشتریان جهانی خود را تامین کند.

 

شبکه های نرم افزار محور و NFV

شبکه نرم افزار محور (SDN) و فن آوری NFV مکمل یکدیگرند و متقابلا از یکدیگر بهره می برند. هر چند در قسمت به جزئیات SDN پرداخته نمی شود، اما با این حال در ادامه به بررسی رابطه نزدیک بین این دو فن آوری پرداخته شده است. مشابه روشی که یک پیاده-سازی NFV منابع ذخیره سازی و محاسباتی را مجازی می کند، SDN نیز منابع شبکه‌ای را مجازی می کند. SDN با استفاده از یک سطح کنترل متمرکز، می‏تواند توپولوژیهای پیچیده زیرساخت زیرین شبکه را انتزاعی کند و سطح بالایی از اتوماسیون و برنامه نویسی را فراهم کند. جداسازی روش ایجاد خدمات و مصرف آن ها از پیاده سازی و توپولوژی های زیرساخت فیزیکی، راز ایجاد چابکی در تولید خدمات و بهره وری در استفاده از منابع شبکه و فرآیندهای عملیاتی است.
کارهای زیادی در بسیاری از انجمن ها برای شناسایی این که چگونه منابع SDN (سخت‏افزارهای مجهز به SDN، کنترل کننده SDN و اپلیکیشن‌های SDN) در معماری موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا (ETSI) به صورت مناسب به کار رود، در حال انجام است. بسیاری از اثبات های مفاهیم (PoCs) ETSI از منابع SDN استفاده شده است.

در یک شبکه CSP، SDN کلید راه اندازی NFV است. در ادامه چندین نمونه از نقش های مکمل SDN و NFV مطرح شده است:

  •  به منظور اطمینان از این که ظرفیت VNF بهینه سازی شده است، ضروری است که تنها جریان‏های ترافیک درست به VNFهای مربوطه ارسال شود. تکنیک های SDN مانند زنجیره‌سازی توابع خدمات (قابلیت تعریف یک لیست مرتب از خدمات شبکه برای مجموعه‌ای از بسته ها) برای هدایت پویای جریان های ترافیک به VNFهای مناسب ضروری است. گراف VNF مجهز به SDN شاید یکی از رایج ترین موارد استفاده ی ترکیبی SDN و NFV باشد.
  •  یکی از مزایای کلیدی NFV توانایی ایجاد VNFها در نزدیکترین مرکز داده نسبت به جایی که آن‏ها مصرف می شوند است. استفاده از SDN به منظور اطمینان از این که وقتی VNFها درمیان مراکز داده مهاجرت می کنند، پارامترهای اتصال شبکه و توافقنامه های سطح خدمات (SLA) اجرا شوند و امن باقی بمانند، ضروری است.
  • کنترل کننده SDN نیز نقش عمده ای در ارکستراسیون خدمات در سراسر زیرساخت ترکیبی (زیرساخت های مجازی و غیرمجازی) بازی می کند. ارکستراسیون خدمات بخشی از شبکه است که ایجاد و ارائه خدمات را مدیریت می کند. با استفاده از SDN می‌توان از طریق یک نقطه واحد اقدام به پیکربندی و مدیریت عناصر اساسی و ناهمگن شبکه نمود.

داشتن یک برنامه منظم برای معماری و اینکه بعد از مهاجرت به NFV شبکه شما چگونه خواهد شد یکی از موارد اساسی در زمینه حرکت به سمت NFV می‌باشد. این فرآیند یکی از مراحل مهم در زمینه اینکه شبکه شما بعد از مهاجرت، به چه صورت در می‌آید و چگونه مدیریت می‌شود بسیار حائز اهمیت است. یکی از ملازمات مهم ارزیابی برنامه‌های کاربردی‌ای است که قصد مجازی‌سازی آن‌ها را داریم و در مورد نحوه راه‌اندازی آن‌ها توافق صورت گرفته است.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *