9.3 VNF


VNF je softvérový balík, ktorý implementuje sieťovú funkciu s dobre definovaným funkčným správaním a externými rozhraniami. VNF sa môže z dôvodu škálovateľnosti, opätovného využitia alebo rýchlejšej reakcie rozložiť na menšie funkčné moduly, alebo niekoľko VNF môže byť spojených, aby sa zjednodušil manažment a VNF grafy presmerovania.

VNF grafy presmerovania

Sieťová služba môže byť definovaná v rozsahu koniec-koniec prostredníctvom grafu (angl. forwarding graph) obsahujúceho sieťové funkcie a koncové body/zariadenia.

Výhody NFV grafov:

  • Efektívnosť - výpočtové zdroje priradené k funkčnej a sieťovej kapacite sú nastavené na súčasné zaťaženie a sú zdieľané medzi funkciami.
  • Pružnosť - v niektorých prípadoch je možné zdieľať zálohovacie a sieťové kapacity.
  • Agilnosť – kratšie časy nasadenia pri inovovaní a zavádzaní nových funkcií, pretože funkcie sú realizované softvérovo.
  • Dôraznosť - virtualizované funkcie prepínania a konfigurovanie VNF môže byť vyjadrené grafmi presmerovania jednoduchším a efektívnejším spôsobom.
  • Flexibilita - Znižuje zložitosť konfigurácie. Podporuje nové služby a obchodné modely: napr. nasadenie v sieti iných operátorov alebo v dátových centrách tretích strán.

VNF sa môže skladať z viacerých vnútorných komponentov, napr. jedna VNF môže byť rozmiestnená na viacerých virtuálnych počítačoch, kde každý virtuálny počítač je  hostiteľom jednej zložky VNF. V inom prípade však môže byť celá VNF umiestnená na jedinom virtuálnom počítači. Veľké VNF môžu pozostávať z viacerých čiastkových VNF, ktoré sú navzájom prepojené formou grafu.

Jednotlivé čiastkové VNF môžu mať nasledujúce prípady rozmiestnenia:

  • 1:1 - implementácia sieťovej funkcie jedného sieťového prvku jednou VNF,
  • N:1 - v prípade, že existuje N paralelných čiastkových VNF, ktoré implementujú sieťovú funkciu pre jednu sieťového prvku,
  • 1:N - sieťové funkcie N sieťových prvkov sú implementované jednou VNF (napr. virtualizovaná domáca brána).

Obr. 2  zobrazuje mapovanie 1: 1 medzi sieťovým prvkom a VNF. V tomto prípade budú externé rozhrania a manažment preferovane kompletné špecifikované prostredníctvom existujúcich štandardných rozhraní sieťového prvku.

Príklad 1:1 mapovania NE:VNF [MM4] 

Obr. 2 Príklad 1:1 mapovania NE:VNF [5]

V príklade znázornenom na Obr. 2 je sieťová funkcia NFa implementovaná v sieťovom prvku NE1 umiestnená na N-POP1 a podporuje rozhrania i1 až in. V uvedenom prípade NE1 neposkytuje žiadnu inú sieťovú funkciu ako NFa. Ekvivalentná virtualizovaná sieťová funkcia VNFa sa vykonáva v uzle NFVI a poskytuje rovnaké rozhrania i1 až in. Ak uzol NFVI neimplementuje žiadnu ďalšiu VNF, potom môže byť považovaný za priamu náhradu NE1. Pre priamu výmenu NE uzlom NFVI s ekvivalentnými VNF je potrebné umiestniť NFVI-PoP1 na rovnaké miesto ako N-PoP1.

Príklad N:1 mapovania sieťovej funkcie NFa implementovanej jedným vysokokapacitným sieťovým prvkom (NE1) prostredníctvom troch inštancií VNFa ja znázornený na Obr. 3. Inštancie VNFa môžu byť vo všeobecnosti vykonávané v rôznych VNFI uzloch v rámci rôznych NFVI-PoP. V príklade na Obr. 3 je funkcia VNFa vykonávaná v dvoch rôznych NFVI uzloch v dvoch rôznych NFVI-PoP.  Obidva uzly NFVI Node1 a NFVI Node 2 spolu poskytujú ekvivalentnú množinu externých rozhraní i1 až in. V tomto príklade funkcie rozdelenia a zlúčenia rozdeľujú návštevnosť medzi inštancie rovnakého typu VNF (VNFa). Tento typ funkcie rozdelenia a zlúčenia sa zvyčajne označuje ako rozdeľovanie výkonu (load balancing).

Príklad N:1 mapovania VNF (NFVI-Node): NE

Obr. 3 Príklad N:1 mapovania VNF (NFVI-Node): NE [5]

 

V prípade 1: N mapovania je N sieťových funkcií implementovaných jedinou VNF (napr. virtualizovanou domácou bránou). Obr. 4 znázorňuje príklad troch identických NF implementovaných v rôznych NE na rôznych miestach. Ekvivalentná VNF (VNFa) podporuje väčší počet rozhraní (ij až ik) z jednej inštancie. Jediná VNF tak poskytuje  prostriedky, ktoré sú rozdeľované medzi jednotlivé NF - rozdeľovanie použité v tomto scenári je však zvyčajne implementačne špecifické od dodávateľa.

Príklad 1:N mapovania VNF:NE 

Obr. 4 Príklad 1:N mapovania VNF:NE [5]

Príkladmi sieťových funkcií, ktoré možno virtualizovať ako VNF, sú napr. prvky siete 3GPP Evolved Packet Core (EPC) ako MME (Mobility Management Entity), SGW (Serving Gateway), PGW (Packet Data Network Gateway), prvky v domácej sieti, napr. domáca brána (Residential Gateway) alebo bežné sieťové funkcie, napr. DHCP server, firewall a pod. Príklady možno nájsť napr. v [[MM7] 6]