×
Рынку SDN обещают двузначный рост

По данным аналитиков, мировой рынок SDN составил в 2013 г. $1,5 млрд, а к 2018 г. достигнет $35,6 млрд., т.е. увеличится почти в 24 раза.

 

Компания J’son & Partners Consulting представляет основные результаты исследования новых трендов в мобильной связи: виртуализации сетевых функций (NFV) и программно-конфигурируемых сетей (SDN).

 

Предпосылки для появления SDN и NFV

 

Ряд экспертов характеризуют текущую ситуацию в сетевой отрасли как «критическую и революционную». Доминирующие на рынке закрытые (проприетарные) решения представляют для приложений «черные ящики», а совместимость решений разных вендоров обеспечивается в лучшем случае на уровне интерфейсов. Сети являются чересчур сложными, что затрудняет их масштабирование и управление ими, снижает их надежность. Очевидно, что это тормозит дальнейшее развитие сетей и функционирующих в них приложений. 
Основными предпосылками к появлению концепций «программно определяемых» (или «программно конфигурируемые») сетей (Software-Defined Networking, SDN) и виртуализации сетевых функций (Network Function Virtualization, NFV) являются, прежде всего, быстрый рост трафика данных и количества подключенных к сети устройств.

 

При этом сам трафик становится разнородным – если в конце 1990-х гг. его основу составляла пересылка данных и файлов, не требующих особых требований к каналу, за исключением скорости передачи данных, то уже к середине 2000-х на первое место вышли вопросы обеспечения качества сервиса (QoS), минимальной задержки в канале (latency) и пр. Это, в первую очередь, связано с изменением структуры пользовательского трафика, в котором стали преобладать коммуникации в реальном времени (Real Time Communications, RTC) – VoIP, видеосервисы и пр. У операторов возникла реальная потребность в динамической приоритезации трафика. Например, в некоторых случаях приоритет должен быть сделан для ftp-протокола, в других – для SIP и наоборот.

 

В области мобильной связи установка дополнительных макросот (базовых станций) после достижения определенного порога плотности их размещения уже не дает существенного прироста пропускной способности и емкости сетей радиодоступа (RAN), поэтому следующим этапом становится использование малых сот (фемто- и пикосот). В результате конфигурирование крупномасштабных сетей превращается в сложную задачу и требует серьезных изменений принципов построения, эксплуатации и управления сетей и управлению ими.  

 

Концепции SDN и NFV

 

Основная суть SDN состоит в физическом разделении уровня управления сетью (network control plane) от уровня передачи данных (forwarding functions) за счет переноса функций управления (маршрутизаторами, коммутаторами и т. п.) в приложения, работающие на отдельном сервере (контроллере).

 

В результате должна получиться гибкая, управляемая, адаптивная и экономичная архитектура, которая способна эффективно адаптироваться под передачу больших потоков разнородного трафика.

 

Основные идеи SDN включают:

  • разделение прохождения трафика (data plane) и сигнализацию/управление (control plane);
  • существенное упрощение сетевых элементов уровня data plane;
    единый, унифицированный, независящий от поставщика интерфейс между уровнем управления и уровнем передачи данных;
  • логически централизованное управление сетью, осуществляемое с помощью контроллера с установленной сетевой операционной системой и реализованными поверх сетевыми приложениями;
  • виртуализация физических ресурсов сети.

 

Базовые идеи SDN были сформулированы специалистами университетов Стэнфорда и Беркли еще в 2006 г., и инициированные ими исследования нашли поддержку у крупных операторов и интернет компаний (Google, Deutsche Telekom, Facebook, Microsoft, Verizon и Yahoo). В результате в марте 2011 г. был образован консорциум Open Networking Foundation (ONF), состав которого быстро расширяется, в 2013 г. в него вошли более 100 компаний, включая Brocade, Citrix, Oracle, Dell, Ericsson, HP, IBM, Marvell, NEC, VMware и др.

 

ONF развивает, прежде всего, протокол OpenFlow, реализующий взаимодействие контроллера с сетевыми устройствами, однако ряд членов этой организации заинтересован в более универсальных спецификациях. В апреле 2013 г. компании Cisco, Citrix и IBM сформировали структуру OpenDaylight.org, цель которой - выпуск открытого общедоступного стандарта SDN, основанного на свободном ПО.

 

Таким образом, SDN пытается разделить две плоскости – управление сетью и транспорт, и в итоге обеспечить централизацию управления распределенной сети с целью более эффективного использования ресурсов и автоматизации управления сетевыми сервисами. NFV же сосредоточена на оптимизации сетевых сервисов внутри сети за счет разделения сетевых функций (например, DNS, кэширование и пр.), от собственно реализации аппаратного обеспечения. Считается, что NFV позволяет универсализировать программное обеспечение, ускорить внедрение новых функций сети и служб и при этом не требует отказа от уже развернутой сетевой инфраструктуры.

 

Применительно к сетям мобильной связи виртуализация выражается, в частности, в концепции C RAN – облачной (Cloud) или централизованной (Centralized) сети радиодоступа. В этом случае радиоподсистема (remote radio heads, RRHs) и антенны отделяются от основных блоков (модулей управления) базовой станции (baseband units, BBUs), которые располагаются в так называемом base station hotel и соединяются через оптоволоконный кабель с блоками RRHs (Рис. 1). Таким образом, операторы могут строить облачные сети радиодоступа по принципу NFV, размещая в облаке основной функционал базовой станции, отвечающий за цифровую обработку сигнала, синхронизацию, управление, сбор статистики и пр. Не исключено, что такой тип облачных и виртуальных сетей радиодоступа может существенно изменить расстановку сил в пользу IT вендоров.

 

Основные драйверы и сдерживающие факторы внедрения

 

С точки зрения операторов, интерес в SDN связан с повышением эффективности сетевого оборудования, снижением затрат, повышением сетевой безопасности и предоставлением возможности программно создавать новые сервисы и оперативно загружать их в сетевое оборудование.

 

К основным драйверам развития рынка SDN/NFV относятся:

 

1. Снижение капитальных и операционных затрат, совокупной стоимости владения сетью

 

В случае мобильной связи размер экономии на CAPEX особенно существенен в том случае, если оператор имеет достаточно развитую оптоволоконную сеть. В этом случае компания может сократить капитальные затраты при использовании C-RAN вплоть до 60%. В противном случае экономия на CAPEX составит около 30%. Сокращение CAPEX, в частности, происходит за счет уменьшения базовых блоков (BBUs). По той же причине происходит и снижение OPEX – за счет более низкого энергопотребления¹ и уменьшения затрат на обслуживания. По оценке China Mobile, «зеленая» альтернатива в виде облачных сетей радиодоступа уменьшает счета на электроэнергию на 71% по сравнению с традиционными сетями.

 

По данным NEC, внедрение виртуализированного пакетного ядра (vEPC) в рамках концепции NFV позволит оператору мобильной связи существенно снизить совокупную стоимость владения (TCO) (Рис. 2).

 

 

2. Быстрота внедрения и адаптации услуг

 

Виртуальная (софтверная) экосистема изначально является программируемой в существенно большей степени, чем «классическая» сеть. Ожидается, что эта возможность позволит быстрее внедрить и адаптировать сервис и уйти от существующей в настоящей времени концепции middleboxes – огромного количества программно-аппаратных средств в сети оператора, которые реализуют соответствующую услугу.

 

Вместе с тем, одним из основных сдерживающих факторов для развития SDN – это отсутствие единого стандарта и стремление ряда вендоров навязать рынку «своё» решение, хотя такой подход абсолютно противоречит основным принципам SDN. В результате в SDN еще много неопределенности, и потенциальные потребители программно-конфигурируемых решений заняли выжидательную позицию, следя за появлением успешных крупных проектов в этой области.

 

Прогнозы

 

По прогнозам SDNCentral, мировой рынок SDN составил в 2013 г. $1,5 млрд, а к 2018 г. достигнет $35,6 млрд (Рис. 3), т.е. увеличится почти в 24 раза. При этом к концу прогнозного периода около 40% всех расходов на сети передачи данных будут связаны с SDN (Рис. 4). По прогнозам Research and Markets, в 2012-2016 гг. среднегодовой прирост глобального рынка программно-управляемых сетей составит 151%.

 

 

Ситуация с SDN в России

 

Как показывают опросы, примерно 2/3 российских специалистов отметили, что их интерес к SDN пока носит лишь чисто теоретический характер. Между тем, «использование принципов программируемого управления сетью и виртуализации сетевых сервисов для формирования проблемно-ориентированных вычислительных сред, предназначенных для решения сложных прикладных проблем» входит в правительственный «Перечень приоритетных научных задач, для решения которых требуется задействовать возможности федеральных центров коллективного пользования научным оборудованием». «Задача направлена на разработку комплекса сетевых и информационных технологий построения гибкой, адаптируемой под специфику исследований инфраструктуры на основе новой концепции организации сетевого пространства и вычислительных услуг».

 

К основным ожидаемым результатам относятся, в частности, «создание высокотехнологичной инфраструктуры для проведения исследований в области компьютерных сетей национального масштаба, развития Интернета нового поколения, апробации решений в области безопасности национального информационного пространства» и «построение распределенной платформы программируемого управления сетями, обеспечивающей отказоустойчивость и высокую доступность ресурсов, переорганизацию сетевых сервисов и сетевой инфраструктуры, согласованное планирование ресурсов».

 

В связи с тем, что на долю сетевого оборудования зарубежного производства в России приходится, по некоторым оценкам, более 90%, и в связи с ухудшением отношений с Западом, задача замещения импорта стоит достаточно остро. В этом плане реализация успешных проектов в области SDN дает стране шансы стать весомым партнером лидеров данного сегмента ИТ-рынка.

 

В феврале 2012 г. на базе лаборатории вычислительных комплексов факультета ВМК МГУ был создан Центр прикладных исследований компьютерных сетей (ЦПИ КС, резидент ИТ-кластера Фонда «Сколково») , в задачи которого входит проведение научных исследований в области сетевых технологий, в том числе SDN. В июле того же года ОАО «Ростелеком» заключило контракт с ЦПИ КС на проектирование и создание опытного сегмента облачной платформы для ЦОД на основе SDN. В мае 2014 г. «Ростелеком» начал работу над внедрением SDN и NFV.

 

Таким образом, концепции SDN и NFV в России находятся на стадии формирования. По мнению аналитиков J’son & Partners Consulting, для ускорения готовности к коммерческому внедрению необходимы изучение и адаптация нормативно-правовых аспектов, технических требований и вопросов регулирования; создание ассоциаций научно-исследовательских университетов, лабораторий, профильных академических институтов, представителей телеком-сообщества, стартапов, российских разработчиков; привлечение в Россию ведущих зарубежных экспертов в области SDN; интеграция российских исследователей и экспертов в международные проекты, связанные с SDN.

 

В целом, успех SDN в России и появление нового емкого сегмента рынка (программного обеспечения сетевых приложений) зависят от заинтересованности всех участников рынка ИКТ, в первую очередь, от отечественных ИТ-компаний и операторов, академических и отраслевых институтов, регулятора и других госструктур.