¿Qué es NFV?

NFV (Network Function Virtualization) es una arquitectura que hace uso de las tecnologías de virtualización utilizadas en centros de datos o Clouds para virtualizar aplicaciones, con el objetivo de hacer lo propio para funciones de red, las que tradicionalmente correrían en equipos dedicados a dichas funciones (appliances). Estas funciones de red virtualizadas toman el nombre de VNFs (Virtualized Network Functions)

Las características principales, al mismo tiempo ventajas, de una arquitectura NFV son:

  • Elasticidad – La caraterística principal que distingue a NFV de la simple virtualización de una función de red, es lograr que dicha función sea elástica, es decir que pueda ampliar su escalabilidad (scale-out) o reducirla (scale-in) en base al despliegue y remoción automáticos de máquinas virtuales o contenedores.
  • Performance –  La performance de las funciones de red no debe afectarse al pasar a un esquema virtualizado, por lo que la infraestructura de virtualización en NFV cuenta con técnicas avanzadas en el procesamiento de archivos y paquetes.
  • Agilidad – Una de las principales motivaciones de NFV es vencer la lentitud que típicamente se tiene con equipamiento dedicado en el despliegue de nuevas configuraciones o funcionalidades, por lo que una arquitectura NFV se caracteriza por la rapidez en programar las funciones de red para lograr los cambios requeridos.

Las primeras iniciativas que originaron la estandarización de esta arquitectura iniciaron a finales del 2012 con el trabajo del grupo “Network Functions Virtualisation” del European Telecommunications Standards Institute (ETSI).  Las especificaciones más recientes se pueden encontrar aquí, las cuales describen el funcionamiento y metodología de la arquitectura de referencia:

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Los componentes principales de la arquitectura NFV ETSI son:

  1. Virtualized network functions (VNFs) – se trata de las implementaciones de software de las funciones de red que se depliegan sobre la infraestructura de virtualización (NFVI).  Estas implementaciones pueden pertenecer a diversos fabricantes de funciones de red. Ejemplos: enrutadores, firewalls, sistemas relacionados a servicios de datos móviles (Packet Core, IMS, PCRF), etc.
  2. Network functions virtualization infrastructure (NFVI) – consta de todo el hardware y software que soporta el entorno de virtualización donde los VNFs son desplegados.  En esta capa tenemos pricipalmente, los servidores y discos que brindan la capacidad de cómputo, memoria y almacenamiento, los hipervisores utilizados, y la red física y/o virtual que interconecta los componentes.
  3. Network functions virtualization management and orchestration architectural framework (NFV-MANO Architectural Framework) – consta de las funciones que realizan la gestión y orquestación de todo el sistema, en particular:
    • Virtual Infrastructure Manager(s) (VIMs) – componentes de software que se encargan de gestionar la infraestructura de virtualización (NFVI) e incorporar control SDN donde aplique.  Ejemplos: OpenStack, componentes de VMWare.
    • VNF Manager(s) (VNFMs) – componentes de software que se encargan de gestionar la configuración y ciclo de vida de las VNF.  Comúnmente, estos componentes serán provistos por los fabricantes de cada VNF.
    • NFV Orchestrator (NFVO) – El orquestador NFV se encarga de proveer la gestión del ciclo de vida de los servicios, incluyendo la creación de instancias de servicios, elasticidad (scale-out/in), mediciones de performance, correlación de eventos, gestión de recursos y gestión de políticas.  Ejemplos: Open Source Mano, Open Baton, Open-O, OpenStack Tacker.

Otros conceptos relevantes a NFV incluyen:

  • Service Function Chaining – concepto por el cual se ‘encadenan’ varias funciones de red virtualizadas (VNF) en la composición de un servicio.  Se trata del caso típico en la implementación de un servicio NFV, pues estos normalmente requieren de más de un tipo de función de red para entregar valor.
  • NFV Distribuido – aunque típicamente se asocia NFV con el hecho de virtualizar funciones de red en un centro de datos o Cloud de gran escala, las especificaciones han sido diseñadas para que los VNFs residan en la infraestructura más efectiva y menos costosa para el caso particular.  Existen implementaciones en operadores de servicios que instalan los VNFs en infraestructura de borde o incluso en equipamiento de cliente (CPE)

NFV en la Industria

Los primeros casos de éxito de NFV se lograron en operadores de gran escala, en los cuales la implementación de esta arquitectura trae beneficios inmediatos relacionados al ahorro en infraestructura dedicada.  A continuación dos de los ejemplos más relevantes.

Verizon

verizon-archVerizon definió e hizo pública su arquitectura de referencia para las implementaciones SDN y NFV, la cual se puede encontrar en el siguiente enlace: https://goo.gl/4pZE8O

Los componentes principales su arquitectura NFV son:

  • Red física del centro de datos: Una arquitectura leaf & spine compuesta por equipos white-box, los cuales corren un sistema operativo de Big Switch.
  • Servidores: equipos brite-box (white-box con marca, en este caso Dell), implementados en diferentes modelos de PODs o Racks (no servidores indivuales), los que representan un tipo de servicio o aplicación.
  • Software principal: OpenStack para la gestión del NFVI, CEPH para la gestión del almacenamiento.

Ellos iniciaron con VNFs que ofrecen servicios de Seguridad, Optimización de WAN y Software Defined WAN (SD-WAN).

“One of the things that made this attractive to us was the open source component… The beauty of the deployment is that we continue to keep everything open. For our next deployment, we could opt to go with another vendor” – Chris Emmons, director, Network Infrastructure Planning at Verizon.

Ellos aprendieron diversas lecciones en el proceso, tanto técnicas como relacionadas con las personas y los procesos, las cuales compartieron en el evento future:net 2016, cuya grabación se pueden encontrar aquí (4to video).

AT&T

Realidad Virtual, estimada en al menos 100Mbps de consumo

Realidad Virtual, estimada en al menos 25 veces el consumo de un video – John Donovan, AT&T, ONS 2016

AT&T ha sido el operador más ‘agresivo’ en el objetivo de lograr los beneficios de NFV tan rápido como sea posible, con la meta de virtualizar el 75% de sus operaciones para el 2020, con un avance de cerca del 30% en el 2016.  Su motivación principal radica en el crecimiento exponencial del tráfico que han experimentado (150,000% en 8 años) y en su preparación hacia nuevas formas de tráfico como el de ‘realidad virtual’.

En ese sentido, ellos adoptaron un modelo en el que hacen extensivo uso de plataformas open-source, y al mismo tiempo contribuyen con la comunidad Open Networking, desarrollando sus propios componentes de software en casos puntuales.

La implementación NFV de AT&T está contenida en el AT&T Integrated Cloud (AIC). Los componentes principales su arquitectura NFV son:

  • Red física y Servidores: Una arquitectura compuesta principalmente por equipos white-box.
  • Software principal: OpenStack para la gestión del NFVI, AT&T’s ECOMP como software de orquestación NFV.

“Service Providers have to go to a white box model, if they want to survive” – John Donovan, AT&T Chief Strategy Officer, ONS 2016

Ellos iniciaron con VNFs que ofrecen servicios de Enrutamiento, Seguridad, Optimización de WAN y Medición de performance.  Adicionalmente, algunas de las funciones de red internas más importantes ya cuentan con importantes avances en la ruta hacia la virtualización (vEPC, vSBC).

AT&T optó por desarrollar su propio orquestador NFV, dentro de su plataforma ECOMP, a convertirse en open-source en el 2017, y cuya arquitectura se detalla aquí: https://goo.gl/TprCvz

ETSI NFV vs AT&T NFV
ETSI NFV vs AT&T NFV

Open Networking – Ficha Resumen

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