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Columnas de opinión

¿Qué es NFV y cuáles son sus beneficios de costo, rendimiento y escala?

Por: Lee Doyle, analista principal de Doyle Research

[03/03/2018] La virtualización de funciones de red (NFV, por sus siglas en inglés) permite a los profesionales de TI modernizar sus redes con un software modular que se ejecuta en plataformas de servidor estándar.

Con el tiempo, NFV ofrecerá redes de alto rendimiento con mayor escalabilidad, elasticidad y adaptabilidad a costos reducidos, en comparación con las redes creadas con equipos de red tradicionales. NFV cubre una amplia gama de aplicaciones de red, pero está impulsado principalmente por nuevos requisitos de red, incluyendo video, SD-WAN, Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y 5G.

Definición de virtualización de funciones de red (NFV)

Según ETSI, el objetivo de NFV es transformar la forma en que los operadores de red diseñan redes desarrollando tecnología de virtualización de TI estándar para consolidar muchos tipos de equipos de red en servidores, switches y almacenamiento estándar de la industria de alto volumen, que podrían ubicarse en los centros de datos, en la red o en las instalaciones del cliente final. NFV reemplaza el equipo de red tradicional diseñado a medida (cajas negras) que continúa dominando la base de redes instalada.

Arquitectura NFV

NFV proporciona una arquitectura abierta con muchas opciones flexibles para implementar una solución NFV. La arquitectura típica consta de tres capas distintas:

  • Infraestructura de virtualización de funciones de red (NFVi, por sus siglas en inglés): La plataforma de hardware y software de infraestructura necesaria para ejecutar aplicaciones de red.
  • Funciones de red virtual (VNF, por sus siglas en inglés): Aplicaciones de software que ofrecen funciones de red específicas, como enrutamiento, seguridad, núcleo móvil, subsistemas multimedia de IP, video, etc.
  • Gestión, automatización y orquestación de redes (MANO, por sus siglas en inglés): El marco para la gestión y orquestación de NFVi y varias VNF.

NFV vs. SDN

La red definida por software (SDN, por sus siglas en inglés) normalmente se define como la separación de los planos de reenvío y control en un elemento de red. Proporciona control/gestión mejorada, así como la programabilidad de la red. SDN es distinto de NFV, pero muchas implementaciones de la segunda pueden usar controladores SDN como parte de la arquitectura NFV general.

Requisitos de la plataforma NFV

La arquitectura NFV está diseñada para aumentar o reemplazar los dispositivos de red tradicionales y altamente confiables. Por lo tanto, NFV debe entregar lo siguiente:

  • Alto rendimiento a 100Gbps y más.
  • Alta fiabilidad: tiempo de actividad del 99.999%.
  • Escalabilidad a millones de usuarios.
  • Entrega de baja latencia de aplicaciones en tiempo real.
  • Capacidad para integrarse con arquitecturas de red heredadas y vincularse a sistemas operacionales y de facturación existentes.

Arquitectura NFV

Los operadores de red se enfrentan a una serie de opciones para sus implementaciones de NFV, incluidas plataformas de hardware, administración de infraestructura de virtualización (VIM), aplicaciones y gestión/orquestación.

Hardware NFV

Los servidores confiables de alto rendimiento son un aspecto crítico de NFV. Los servidores basados en Intel son la opción más popular aquí.

Capa de virtualización NFV - OpenStack, VMware, Contenedores

NFV confía en la tecnología de virtualización de servidores. Las principales opciones de hipervisor son OpenStack y VMware. La tecnología de contenedores ofrece beneficios de rendimiento para las aplicaciones de próxima generación, pero no se implementa ampliamente en este momento.

Capa de MANO NFV

Los operadores de red pueden elegir entre una variedad de arquitecturas MANO basadas en estándares suministrados por proveedores. La opción principal de código abierto MANO proviene de Open Network Automation Platform (ONAP), que es parte de la Linux Foundation. MANO debe ser personalizado por los operadores de red para cumplir con los requisitos de sus operaciones específicas y arquitecturas de facturación.

Capa de aplicación (VNF)

VNF proporciona el código para entregar una aplicación de red rica en características -por ejemplo, SBC (session bordee control) o NAT (network address translation). Para un caso de uso sofisticado, múltiples VNF están encadenados para ofrecer una función de red amplia. Los operadores de red deben seleccionar entre decenas de VNFs de una multitud de proveedores de red u opciones de código abierto.

Casos de uso de NFV

NFV es aplicable en una amplia gama de funciones de red, incluyendo redes fijas y móviles. Algunas de las principales aplicaciones de NFV incluyen:

  • Evolved Packet Core (EPC).
  • Software-Defined Branch and SD-WAN.
  • IP Multi-Media Subsystem (IMS).
  • Session Border Control (SBC).
  • Servidores de video.
  • Virtual Customer Premises Equipment (vCPE).
  • Content Delivery Networks (CDN).
  • Monitoreo de red.
  • Segmentación de red.
  • Servicio de Entrega.
  • Una variedad de funciones de seguridad: firewalls, detección de intrusos y sistemas de prevención, NAT, etc.

Estándares de NFV

Los operadores de red deben navegar por una serie de organizaciones de estándares de NFV con agendas superpuestas para la arquitectura NFV. Estas opciones actualmente incluyen ONAP, Open Platform para NFV (OPNFV), ETSI, Open DayLight Foundation (ODL), OpenStack y Open Source MANO (OSM), entre otros. Los operadores tienen que considerar una gran cantidad de software NFV de código abierto, principalmente en las capas NFVi y MANO, pero tienen poca experiencia en la integración de los complejos sistemas de software necesarios para una solución completa de NFV.

Beneficios de NFV

NFV promete una serie de beneficios para los operadores de red que incluyen:

  • Reducir los costos en la compra de equipos de red mediante la migración a software en servidores estándar.
  • Eficiencias en el espacio, la potencia y la refrigeración.
  • Tiempo de implementación más rápido.
  • Flexibilidad - ampliación elástica y reducción de la capacidad.
  • Acceso a una amplia comunidad independiente de software, incluida la fuente abierta.

Desafíos de NFV

NFV está demostrando ser complejo y difícil de implementar para muchos operadores a escala. La amplitud de la arquitectura y la cantidad de componentes distintos hacen que sea un desafío diseñar, construir y brindar soporte. NFV debe integrarse en las arquitecturas de red existentes y vincularse a los sistemas operativos. La falta de estándares maduros y "planos" para las implementaciones de NFV continúan obstaculizando las implementaciones. Ha llevado años mover las implementaciones de NFV a través de los laboratorios, pruebas de conceptos, pruebas de campo y soluciones integrales en redes de producción.

Controladores de implementaciones de NFV

El mejor caso de negocios de NFV reside en partes nuevas o en rápida evolución de las redes. Por ejemplo, las ventajas de SD-WAN están causando que los operadores de red cambien la arquitectura de sus redes de negocios (por ejemplo, equipo de instalaciones del cliente virtual o vCPE). El crecimiento de los dispositivos y sensores conectados, comúnmente conocido como Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés), también está creando nuevos requisitos tanto para las redes fijas como para las móviles. Los operadores móviles con planes de migrar a redes inalámbricas 5G ahora están diseñando soluciones NFV como parte de la avanzada arquitectura 5G de alta velocidad.

Proveedores líderes de NFV

Los operadores de red tienen una amplia gama de proveedores para elegir para sus arquitecturas NFV. Algunos ofrecen una gama completa de soluciones (NFVi, VNF, MANO y servicios de integración), como Ericsson, Nokia, Huawei y Cisco. Otros proveedores más pequeños se especializan en un aspecto específico de NFV. Por ejemplo, Affirmed Networks suministra EPCs virtuales, y Metaswitch se especializa en IMS virtuales. Los principales proveedores de TI ofrecen soluciones NFVi, tales como HPE, Dell-EMC, VMware y Red Hat.

Lee Doyle es el analista principal de Doyle Research, que proporciona análisis específicos centrados en el cliente sobre la Evolución de las Redes Inteligentes.