Программно-определяемые сети для сервис-провайдеров

Программно
Определяемые
Сети
Для сервис провайдеров
Николай Михайлов
Архитектор сетевых решений, ECIE #11
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 2
Сетевые устройства:
сегодня и завтра
Существующая парадигма
Сетевые
Вертикальная интеграция
› Монолитная
проприетарная
технология
› Вертикально
интегрированная
платформа с
уникальным SW и HW
› Мультивендорные
реализации часто
разделяются
географией
› Инновации ограничены
жизнеными циклами
продуктов
Видение SDN
Сервисы
Сетевые
сервисы
Сетевые
И
Приложения
Сервисы
эволюция
Cплоскость
управления
Обработка
трафикаe
Централизованная
плоскость
управления
Плоскость
управления
Традиционный
Сетевой
Элемент
Обработка
трафика
Распредённая
плоскость
обработки
трафика
В существующей вертикально интегрированной модели сетевого
взаимодействия межвендорные зависимости контролируют скорость
с которой оператор может адаптироваться к меняющемуся уровню
запрашиваемых услуг и представлять новые сервисы на сети.
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 3
SDN – базовая концепция
1.Сетевая виртуализация
2.Программируемость
И абстракция сетевых функций
Плоскость
Сервис
управления
Сервис
3.Разделение control
и data plane
Сервис
Сетевая Операционная Система
Операционная система
Обработка трафика
Плоскость
Обработки
Операционная система
Операционная система
Обработка трафика
Обработка трафика
трафика
Операционная система
Операционная система
Обработка трафика
Обработка трафика
Программно опреляемые сети представляют три ключевых элемента
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 4
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 5
инвестиции ericsson в SDN:
от рождения концептов до индустриализации
Создание ЭКОСИСТЕМЫ
• Долговременное сотрудничество с
Stanford University в рамках программы
совершенствования OpenFlow
• Создание консорциума совместно с
Google, NEC и VMware/Nicira
• Основание Open Network Research Center
Первые Демонстрации
• Раделённая архитектура OF
1.1 (поддержка MPLS)
• Каскадирование сервисов
на границе сети
• Виртуализация Метро и MBH
сетей
• Виртуализация
взаимодействия датацентров
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
• Ключевой участник ONF (Open
Networking Foundation)
• Активное содействие
OpenDaylight
• Награда ONF за большой вклад
в программно-определяемые сети
СОТРУДНИЧЕСТВО
• Европейская комиссия FP7
и SPARC проект совместно с DT
• Совместные изучения и
демонстрации в лабораториях
ведущих операторов:
Более 50 IPR и 40 публикаций, >6 прототипов, многочисленные
контрибуции в проекты ONF и OpenStack
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 6
ШАГИ к SDN и NFv:
эволюция систем СПД
BSS
IT…
HSS
IMS
IT…
BSS
OSS
IT…
SDN
Controller
Сетевое
управление
Виртуализация
FW
NAT
SW Forwarding
Конвергенция
L2/L3
Router
BNG
GGSN
PGW
Маршрутизаторы, коммутаторы
Специализированные
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 7
FW
SW Forward
TIC
Сервисы
NAT
Node Control
DPI
Виртуализация
Сервисы NFV
TIC
Датацентры
DPI
IT и системы поддержки
HW Forwarding
Мультисервисные шлюзы
Консолидированные
Распределённые ДЦ
Открытый интерфейс - OpenFlow
OSS
BSS
OSS
Плоскость управления NFV
Инфраструктура
High Touch
Packet
Forwarding
Low Touch
Packet
Forwarding
Элементы обработки трафика
Программно определяемые
Системный подход:
отличительная черта ericsson
SDN
CTL
SDN
CTL
Виртуальный
Домашний
Виртуализация
шлюз
IP и DWDM
Внутренние и
внешние связи
Датацентров
подсистем
FW
OFS
IDS
NAT
OFS
Домашний ШПЛ
OFS
IP/MPLS
Мобильный ШПД
OFS
OFS
OFS
OFS
OFS
Бизнес абоненты
Управление
Сервисными
потоками
на основе
политик
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 8
Edge
DCGW
DC Core
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 9
разнообразие
Value ADDED SERVICES
› Firewall/AV
› Parental Control
› TCP/HTTP Web optimization
› CDN & TIC
› Media live compression
› IPv6 transition/NAT
› DPI, Charging and analytics
› Advertising, profiling,
enrichment
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 10
УПРАВЛЕНИЕ СЕРВИСНЫМИ ПОТОКАМИ:
решение с помощью существующих технологий
Определение сервисов
зависит от сервисного шлюза
и определяется на основе
VRF или PBR политики
AAA
PCRF
DPI
GW
DPI
IDS
URL
IDS
URL
NAT
NAT
› Предопределённые статические цепочки сервисов
› Назначение абонента к цепи происходит статически
› Переназначение сервиса на лету или изменение
динамически цепочки - невозможно
› Требует повторения определёных ифраструктурных
компонентов(балансировщики, избыточность, и т.п.)
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 11
УПРАВЛЕНИЕ СЕРВИСНЫМИ ПОТОКАМИ:
решение с помощью технологий SDN
Radius / Gx
DPI
OFC
AAA
IDS
URL
NAT
PCRF
OFS
OFS
OFS
GW
› Внешний OpenFlow контроллер динамически управляет
индвидуальными потоками и на лету способен
определять новые и менять старые цепочки,
независимо от шлюза
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 12
Иерархическая коммутация потоков
и динамический контроль
Провижионинг
макропотока(сервиса)
на основе абонентской
политики или записи
DPI application
OF
Controller
Коммутация на
основе IP адреса
абонента
Приложение DPI способно
динамически обнаружить
микропотоки трафика
(HTTP сессии, DNS запросы и
т.п.)
Ресурсоёмкие потоки HD видео,
могут быть динамически
перекоммутированы
OpenFlow коммутатор может
обработать боле специфичный
поток на базе адреса источника IP и
L4 порта
OF switch
› Иерархическая коммутация потоков:
– Выполнять стандартную коммутацию для макропотоков
– Выполнять дифференциацию микропотоков на базе L2-L7 меток, создавать
дополнительные пути для них
› Интерфейс управления должен позволять приложению создавать
запросы для обхода микро-потоков определённых коммутаторов
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 13
Прототип в сети telstra:
УПРАВЛЕНИЕ СЕРВИСНЫМИ ПОТОКАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИТИК
StEERING/
OF
AAA
OTT
Controller
SW1
FW
Bob
Internet
BNG
OF2
Alice
OF1
OF3
Router
DPI
OF4
CF
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 14
OpenFlow(OF) Protocol
Сервисный путь
Прототип в сети telstra:
Динамический оффлоад youtube
StEERING/
OF
AAA
OTT
Controller
SW1
FW
Bob
Internet
BNG
OF2
Alice
OF1
OF3
Router
DPI
OF4
OpenFlow(OF) Protocol
Стандартный сервис
CF
Альтернативный путь
Для YouTube потоков
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 15
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 16
Домашний ШПД:
Отсутствие персонализированных сервисов
Сервис на абонента
• Контроль соединений абонентского устройства
(Quota, Billing...)
• Хранение истории профилей и статистики по
конечному пользователю
• Мобильность конечного пользователя
Mobile
RAN
PGW
Сервис на домохозяйство
• Нет разделения между устройствами,
пример: устройства родителей и детей
• Нет дифференциации сервиса на устройство
• Нет возможности организовать роуминг WiFi
устройств и создания сообществ
Fixed
Metro
NAT HGW
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 17
BNG
Оператор ШПД в США:
Структура операционных
расходов
Источник: Deloitte Consulting
› Более 50% звонков в службу поддержки связано с неправильными
настройками, связанными в основном с CPE
› Стоимость одного звонка для американского оператора составляет 60$
› Высокий OPEX и сниженный QoE
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 18
Эволюция домашних CPE
ОТ HW к NFV
AN
Fixed Network
BNG
› Главные проблемы:
1.Отсутствие модели Managed CPE – зоопарк устройств
с различным HW/SW и многочисленными проблемами(IPv6?)
2.Домашний CPE является «бутылочным горлышком» для
разворачивания новых сервисов
3.Слабая «прозрачность» для предоставления
персонализированных сервисов
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 19
Архитектура VHGW
Virtual Home Gateway
Аппараратные или
виртуализированные сервисы
•
•
•
Обработка локального
трафика
Создание WiFi SSID
Простое устройство,
управляемое из облака
SDN
CTL
DPI Security URL
NAT
AAA
Portal
OFS
OFS
OFS
L2-HGW
Городские
сети
VHGW
BNG
 Домашний шлюз Layer2 – индивидуальные IP сессии и сервисы на каждое устройство
пользователя на стороне виртуализированного CPE
 Функция VHGW идентифицирует устройства и IP сессии через AAA/Web Portal
 Диференциация сервисов на устройство/абонента и управление потоками с помощью
технологий
Commercial
in confidence |Программно
2013-04-23 | Page 20 Определяемых Сетей
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 21
Виртуализированная
транспортная система
Доступ
Агрегация
Граница
Ядро
IP
Virtual Network System
CSR
SDN
CTL
RESIDENTIAL
PE
MTU
ENTERPRISE
CPE
Виртуализированная транспортная система позволяет
представить целые регионы и кластеры одним логическим
устройством
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 22
Виртуализированная
транспортная система:
Взгляд снаружи и изнутри
SDN
CTL
OpenFlow IP Routing
Мобильные
Мобильные
абоненты
DPN
DPN
DPN
L3
DP
N
абоненты
DPN
DPN
DPN
DPN
абоненты
DP
N
DP
N
L3
DP
N
Фиксированные
абоненты
Бизнес
DP
N
DPN
Фиксированные
DPN
DP
N
абоненты
DPN
DPN
DPN
DP
N
DP
N
L3
Бизнес
абоненты
DPN
Дизайн изнутри
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 23
DP
N
DP
N
DP
N
DP
N
DP
N
Виртуальный
DP
N
IP
маршрутизатор
VNS Domain
Взгляд снаружи
L3
Виртуализация MBH:
Преимущества
DPN
DPN
VNS
Router
DPN
TCN
Headen
d
DPN
AGG
MB-HE
AGG
MB-HE
DPN
DPN
DPN
VNS
Router
Headen
VNS Domain
TCN
d
DPN
DPN
DPN
› Существенное сокращение количества логических устройств
в сети
› Полноценные сетевые элементы
› Существенно сниженные расходы на поддержку
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 24
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 25
IP и DWDM:
Отдельные подсистемы
IP/MPLS
IP/MPLS
DWDM
•
•
•
IP и DWDM соединены через «серые» интерфейсы
Маршрутизаторы и DWDM – отдельные подсистемы
Отсутствует обмен информацией между плоскостями управления
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 26
IP и DWDM:
Интеграция через uni+
SDN
CTL
IP/MPLS
UNI+
•
•
•
IP/MPLS
DWDM подсистема
с программно определяемой
плоскостью управления
IP и DWDM соединены через «серые» интерфейсы
Маршрутизаторы и DWDM – отдельные подсистемы
Обмен информацией через UNI+ интерфейс об SRLG
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 27
UNI+
IP и DWDM:
Интеграция через uni++
SDN
CTL
IP/MPLS
UNI++
•
•
•
IP/MPLS
DWDM подсистема
с программно определяемой
плоскостью управления
UNI++
IP и DWDM соединены через цветные интерфейсы
Маршрутизаторы и DWDM – отдельные подсистемы
Обмен информацией через UNI++ интерфейс о характеристиках оптической сети и
SRLG
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 28
IP и DWDM:
полностью интегрированная модель
SDN
CTL
IP и DWDM подсистемы
с единой программно
определяемой плоскостью
управления
•
•
•
IP и DWDM соединены через цветные интерфейсы
Маршрутизаторы и DWDM – единая система
Единая программно определяемая плоскость управления IP и DWDM подсистемами
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 29
содержание
› Базовая концепция SDN
› Видение SDN в сетях Сервис
Провайдеров
› Приложения SDN:
– Оптимизация услуг на границе Сети
– Персонализация сервисов и виртуализация
CPE
– Виртуализация транспортной сети
– Интеграция IP и DWDM подсистем
› Заключение
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ericsson является
ключевым
участником
Технологической
Эволюции сетей
Инновационные
Технологии
Привносят динамику
В существующие сети
Передачи данных
Приложения
Позволяют упростить
Операции над сетью
и ускорить
Вывод новых услуг
На рынок
Сокращение
Операционных
И
Капитальных
Затрат
Через виртуализацию
Commercial in confidence | 2013-04-23 | Page 31