×
SDN становится мобильным: ключевые концепции для внедрения в мобильных несущих сетях

Интернет-издание Telecoms.com периодически приглашает сторонних экспертов, чтобы они могли поделиться своими взглядами на наиболее насущные проблемы отрасли. В этом посту Билл Кауфманн, менеджер по продукту и SDN-планированию в Coriant, занимается изучением пользы SDN для мобильных несущих сетей и рассматривает лучшие практики для его внедрения.

 

Мобильные сервисы и мобильные несущие сети (Mobile Backhaul – коротко MBH) находятся под давлением различных технологий, рынков и финансовых сил. Рост требований к пропускной полосе (смартфоны, планшеты) имеет взрывной характер благодаря потоковым средствам массовой информации и приложениям общения в реальном времени. С такими технологиями, как LTE-A и 5G, пропускная способность мобильных пользователей возрастет до 1 Гбит/с и выше, что сделает пересылку всего трафика к ядру сети непозволительной роскошью для операторов.

 

Новое поколение услуг, а также растущие ожидания пользователей Quality of Experience (QoE) будут гораздо менее лояльными к задержкам и перегрузкам сетей. Так как новые приложение, работающие по технологии over the top (OTT), возникают с растущей скоростью, операторы стремятся в короткие сроки ответить на требования пользователей и сервисов. Предсказываемое распространение низкоскоростного трафика для датчиков и подключаемых девайсов для коммуникаций машинного типа (Machine Type Communications) будет нуждаться в ультравысокой надежности соединения с частными средствами мониторинга вместо традиционных мобильных шлюзов.

 

Эти тенденции указывают на необходимость менее иерархичных, более динамичных, контролирующих производительность мобильных несущих сетей, в то время как финансовое давление заставляет добиваться более эффективной утилизации сети, более эффективной эксплуатации и новых инновационных сервисов. К счастью, внедрение программно-определяемых сетей SDN в мобильных несущих сетях может помочь решить эти проблемы.

 

Концепции SDN

 

Существуют три ключевые концепции SDN, которые обещают значительное преимущество для мобильных несущих сетей.

 

1. Централизованный функционал плоскости управления. 

 

Централизованный контроллер открывает сети для новых классов операторских сервисов и более быстрого обновления, так как только контроллер должен быть обновлен для поддержки нового функционала. Идеальная архитектура SDN для мобильной несущей сети сможет выборочно централизовать функции, которые лучше всего подходят для унифицированного контроллера, оставив решения по пересылке пакетов для управления трафиком и гибкости, OAM и управления производительностью, синхронизации сети, а также другие функции в пределах распределенных элементов сети.

 

2. Открытые стандартные API.

 

Для поддержки широкого ассортимента приложений в мультивендорных сетях необходима открытая библиотека интерфейсов прикладных программ. Вместо того чтобы раскрывать всю сложность сети, API представляют упрощенное, абстрактное представление, которое позволяет приложениям операторов осуществлять высокоуровневый запрос сервисов без необходимости понимать детали маршрута или конфигурации протоколов на устройстве. SDN-контроллер переводит сервисные запросы API в конфигурационные команды устройства. В то время как северный интерфейс к приложениям еще согласуется, в качестве южного интерфейса к сетевым элементам могут выступать развитые, полнофункциональные наследуемые протоколы, такие как SNMP, NetConf, или новейший протокол, например OpenFlow.  В этом случае и старое оборудование, и новые сетевые элементы смогут стать частью единой программируемой сети. Операторы все больше осознают, что такой прагматичный подход к SDN существенен при эволюции существующей мультивендорной мобильной несущей сети.

 

3. Высокая производительность сетевых элементов.

 

С тысячами сетевых элементов, распределенных по разным географическим точкам, сети MBH необходима высокопроизводительная инфраструктура, совмещенная с низкоконтактным управлением. Даже с новыми возможностями SDN по контролю и оркестрации устойчивая мобильная несущая сеть полностью полагается на высокопроизводительные элементы сети. Часто эти устройства расположены в отдаленных и труднодоступных местах или в суровых условиях эксплуатации, так что при их разработке должны учитываться соответствия определенным форм-факторам и спецификациям окружающей среды. Вдобавок к пересылке трафика эти маршрутизаторы должны обеспечивать мониторинг производительности, обнаружение неполадок и генерацию сигналов тревоги, обнаружение неисправностей и аварийное переключение. Они должны отслеживать производительность на сетевом уровне и отправлять эти данные на платформу центрального контроллера. Самым критичным для мобильных сетей является пересылка сигналов синхронизации с учетом жестких стандартов.

 

Все вместе, представление внешней плоскости управления и программируемых API на вершине устойчивой сетевой инфраструктуры, повысит возможности по настройке и оптимизации для улучшенной гибкости и чувствительности мобильной сети.

 

Применение

 

Эти концепции указывают на определенный набор лидирующих SDN-приложений для мобильных несущих сетей.

 

Улучшенная утилизация и эксплуатация сети.

 

Избыточная производительность широко применима в сетях MBH в виде использования дополнительных защитных каналов связи на случай отключения сети. Вдобавок стабильное использование сетевого трафика часто ограничивается 60-70 % от общей пропускной способности всех каналов связи, для вмещения возможных всплесков сетевой активности. Подобная комбинация критериев проектирования ведет к тому, что сети часто работают на 30-40 % от потенциальной мощности. Технология SDN позволяет применить новые политики утилизации сети, такие как перенаправление всплесков трафика на альтернативные маршруты в зависимости от загруженности сети или использование защитных путей для размещения непредсказуемых всплесков трафика. 

 

Современные мобильные сети спроектированы таким образом, чтобы перенаправлять весь трафик к ядру сети. Но, так как обычные модели для сетевого трафика изменились и теперь проходят между сотовыми станциями, а виртуализированные сервисы заменили статические шлюзы, более эффективное распределение трафика к точкам локального обслуживания может снизить загрузку сети в направлении мобильного пакетного ядра. Анализ компании Coriant установил, что более гибкое распределение пропускной способности в ответ на требования управляемого приложениями трафика может способствовать экономии до 35 % от совокупной стоимости владения мобильной несущей сети. Более того, при предоставлении упрощенного вида сети средствам управления на более высоком уровне стоимость эксплуатации и сложность определения новых услуг, а также создания подключений к новым услугам оператора значительно снижаются.

 

Эксплуатационные затраты выигрывают от внедрения SDN благодаря упорядоченному управлению сети и контрольной среды.

 

Предоставление автоматического интерфейса S1, re-homing и оптимизация.

 

Интерфейс S1 от сотовой станции до Evolved Packet Core (EPC) является наиболее фундаментальным интерфейсом LTE. Сегодня такой канал настраивается один раз и затем остается на своем месте. Настройка новых услуг или обновлений часто осуществляется операторами вручную. Точные настройки сервисов и распределение каналов связи должны быть введены с помощью громоздких настроек через интерфейс командной строки (CLI) или другой классический протокол управления (как SNMP). Такие процессы, включающие множество конфигураций и систем управления, трудно адаптировать под новые сервисы, кроме того, они навязывают длительные циклы активации сервисов. Оптимизация уже работающих услуг влечет за собой еще большие трудности.

 

С SDN подобная статическая модель развертывания сервисов превращается в рациональное функционирование, достаточно гибкое для вмещения будущих виртуальных сетей и услуг интернета вещей. Плоскость управления может автоматизировать активацию S1 до виртуальных шлюзов, при необходимости активировать мини-соты, в зависимости от использования сети, и оптимизировать путь S1 в реальном времени, основываясь на производительности, сигналах тревоги, перегрузках на других сайтах или приложениях.

 

В широком смысле автоматизация SDN может обеспечить оптимальную маршрутизацию для поддержки QoE по всей мобильной несущей сети, а также конвергентной фиксированной и мобильной сети и может привести к доставке сервисов по требованию.

 

Поддержка распределенных мобильных сетевых шлюзов (Smart Mobile Cloud).

 

В динамичной сети будущего вместо направления трафика к одному центральному шлюзу смесь различных виртуальных ресурсов (EPC, ADC –Advanced Direct Connect, шлюзы безопасности, и т. д.) будут доступны по требованию, так же как виртуальные серверы сегодня активируются в дата-центрах. Виртуальные устройства будут распределены для более эффективного покрытия городских сетей, сельских местностей, корпоративных клиентов или специальных приложений интернета вещей.

 

Для поддержки этого динамичного пространства сети уровня доступа и агрегации должны адаптироваться в реальном времени и предоставлять подключение на лету, как только активируются  новые виртуальные ресурсы. Автоматизация сети с помощью SDN требуется там, где маршрутизация с использованием статических MPLS-туннелей не может предоставить достаточной гибкости. Используя SDN, трафик конечного пользователя может быть перенаправлен в сторону только что активированных ресурсов или отклониться в область с доступной пропускной способностью для балансировки нагрузки.

 

Так как функции с 4-го по 7-й уровень (брандмауэры, NAT, DPI, балансировка нагрузки и т. д.) перешли на виртуальные платформы, SDN может активировать подключение к новым экземплярам услуг по требованию. В конечном счете растущее распределение сервисов по городским сетям приведет к умному IP/MPLS и виртуальным устройствам на краю, а также многоуровневой, многодоменной структуре SDN-контроля для поддержки новой динамической сервисной среды.

 

Резюме

 

Мобильные несущие сети находятся на вершине крупной перестройки для поддержки беспроводных сервисов нового поколения. SDN обещает сделать такой переход возможным, вместе с улучшенной утилизацией и пользовательским quality of experience. В то время как эти выгоды заманчивы, в практическом плане SDN будет внедрен в сети с большим количеством устаревшего оборудования. Миграция устаревших сетей к контролю посредством SDN – это, пожалуй, самая острая техническая задача сервис-провайдеров.

 

Учитывая значительные капитальные вложения и сложность эксплуатации, укоренившуюся в существующих MBH-сетях, планировщики сетей должны тщательно оценить различные подходы к SDN, так как они осуществляют первоначальное развертывание на ближайшие 2-3 года. Наличие ясного видения приложений, имеющих высочайший потенциал для SDN в MBH, а также разработки последовательных критериев для оценки решения станет существенным для получения максимальной выгоды от этих первоначальных внедрений.

 

Автор: Билл Кауфманн (Bill Kaufmann), менеджер по продукту и SDN-планированию в Coriant

 

Перевод: Ксения Манасова

 

Оигинал фото: broadbandservicesdosta.blogspot