ефимушкин

1. V Форум «TELECOM NETWORKS Х.0: Sharing,
Engineering, Development, Management, Outsourcing &
Metering»
г. Москва, Radisson Blu Belorusskaya , 15 октября 2015 г.
Программно-конфигурируемые сети:
качество функционирования и
предоставления услуг
1
Ефимушкин В.А.
директор департамента
системных исследований,
АО «Интеллект Телеком»,
к.ф.-м.н., доцент
Ледовских Т.В.
заместитель директора департамента
системных исследований,
АО «Интеллект Телеком»,
к.ф.-м.н.

2. Актуальность SDN
*Всемирная ассамблея по стандартизации электросвязи (ВАСЭ), Дубаи, 2012 г.
Согласованное мнение, что*:
• SDN коренным образом преобразуют среду отрасли электросвязи и
информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в ближайшие
десятилетия
• SDN может обеспечить отрасли электросвязи/ИКТ многочисленные
преимущества
• Существует быстро растущий интерес к использованию SDN в отрасли
электросвязи/ИКТ со стороны значительного количества компаний
• Существует необходимость в системе стандартов для широкого
применения SDN
2

3. Концепция SDN: Определения
3
МСЭ-Т
SDN: Технология построения сетей, которая
позволяет реализовать централизованный,
программируемый уровень управления и
изоляцию (абстракцию) уровня данных, при
этом уровни управления и данных разделены,
благодаря чему операторы сетей связи могут
напрямую управлять своими виртуальными
ресурсами и сетями.

4. Концепция SDN: Основные принципы
Разделение уровней управления сетью и передачи данных за счет переноса
функций управления (маршрутизаторами, коммутаторами) в приложения,
работающие на отдельном устройстве (контроллере)
4

5. Развитие SDN/NFV
5Source: ETSI, ONF, OpenDeilight, journal papers
Переход
концепции SDN
от фазы
исследований к
экспериментам
по програм-
мированию
сетей
До
2007
Значительное
венчурное
фондирование
компаний в области
SDN и NFV (напр.
Nicira Networks)
Июль
2007
Анонсирован
первый
открытый код
протокола
OpenFlow для
университетски
х сетей
Апрель
2008
Октябрь
2009
Июль
2012
Ноябрь
2013
Март
2011
Октябрь
2012
Апрель
2013
Апрель
2012
Январь
2012
Июнь
2012
Март
2014
Февр
2014
Июль
2015
Анонсирован
первый
открытый
код для
vSwitch
Базовая
Европейская
сеть DTAG
ONF образован компаниями
DTAG, Facebook, Google,
Microsoft, Verizon и Yahoo! в
целях совершенствования сетей
по концепции SDN и
стандартизации протокола
OpenFlow
Плановые
дискуссии
по NFV
Публикация 13
операторами
белой книги
ETSI NFV
Google
извещает об
исполь-
зовании
OpenFlow
Поглощение
Nicira Networks
компанией
VMWare AT&T Domain 2.0
«Lithium»
(3-й релиз)
Код
«Hydrogen»
OpenDaylight
(1-й релиз)
Взаимодейст-
вие ETSI-ONF
по вопросам
поддержки
NFV
средствами
SDN
Linux
Foundation
фондировал
проект
OpenDaylight
по разработке
открытой
среды для
ускорения
взаимной
адаптации
SDN и NFV

6. SDN: Преимущества
•Централизованное управление в
мультивендорной среде
• Уменьшение сложности сети за
счет автоматизации
• Увеличение надежности и
безопасности сети
• Точечное управление сетью
• Обеспечение согласованности
политик управления доступом,
инжиниринга трафика, параметров
качества услуг, безопасности и др.
• Более высокая скорость
внедрения инноваций
• Улучшение качества восприятия
услуг пользователями 6
•Значительное снижение CAPEX и
OPEX за счет упрощения управления
сетью
•Упрощение создания и изменения
услуг
•Возможность построения
мультивендорных сетевых решений
•Масштабируемость
•Гибкость
•Уменьшение затрат на
электропитание
•Увеличение доходов
•Ускорение возврата инвестиций за
счет повышения эффективности
использования сети и оборудования

7. QoS SDN в МСЭ-Т
7
SG13: FUTURE NETWORKS
Q6/13 «Requirements and mechanisms for network QoS
enablement (including support for software-defined networking)»

8. Стандартизация 5G
(иерархическое построение SDN/NFV)
8
Source: Licciardi L. 5G: from analysis to action // ITU-T FG IMT2020
Workshop on Network Softwarization, 21st September 2015, Turin

9. Задержки в тактильном интернете
9

10. QoS в SDN
Механизмы обеспечения QoS протокола OpenFlow
Протокол OpenFlow
обеспечивает ограниченную
поддержку QoS
В большинстве коммутаторов различных производителей реализована версия 1.0-1.3
протокола OpenFlow, поддерживающие лишь базовые возможности по обеспечению QoS
Обеспечение качества в сетях SDN
Архитектурные решения по обеспечению QoS
10

11. Общая архитектура инфраструктуры управления
Ofelia с поддержкой QoS в SDN
11

12. Взаимодействие между модулем управления
очередями и коммутаторами OpenFlow в SDN
12

13. Архитектура контроллера OpenQoS для SDN для сетей
OpenFlow и услуг мультимедиа с поддержкой сквозного QoS
13

14. Сравнение архитектур QoS
14
Поддержка потоков Тип гарантии Сложность
Влияние на
другие потоки
Механизм
InServ
Индивидуальные
потоки
Из конца в конец
(end-to-end)
Высокая Высокая
Резервирование
ресурсов
DiffServ
Агрегированные
потоки
Пошаговая (hop-
by-hop)
Средняя Средняя
Формирование
трафика,
организация
очередей
OpenQoS
Несколько потоков
(составные, сложные
потоки)
Из конца в
конец (end-to-
end)
Низкая Низкая
Динамическая
QoS-
маршрутизация

15. Идентификационные поля потоков в OpenFlow
15

16. Таблицы потоков и их конвейерная обработка в SDN
16

17. Заключение
17
1.1. Вопросы обеспечения качества функционирования сетей SDN и услуг на их базе
находятся на стадии исследований.
1.2. Предлагаемые архитектуры и механизмы обеспечения QoS предполагают, что
информация, передаваемая между элементами сети связи, может быть передана с
использованием «южных» и/или «северных» интерфейсов OpenFlow и
соответствующих протоколов, а функции обеспечения QoS (управление политиками,
очередями, маршрутами, мониторинга QoS и SLA, и др.) могут выполняться
контроллером SDN или выноситься в отдельные приложения на уровень приложений.
1.3. Исследуются и предлагаются возможные расширения и улучшения существующих
механизмов конфигурации очередей в коммутаторах OpenFlow, а также предлагаются
дополнительные возможности для реализации в протоколе OpenFlow.

18. Заключение
18
2.1. Сегодня механизмы QoS в сети SDN могут обеспечиваться
- либо средствами OpenFlow,
- либо фирменными решениями производителей,
- либо с помощью стандартных механизмов коммутаторов и
маршрутизаторов традиционных сетей IP, реализованных в гибридных
коммутаторах OpenFlow.
2.2. Следует отметить, что сейчас в большинстве коммутаторов различных
производителей реализована версия 1.0 протокола OpenFlow, которая поддерживает
только базовые возможности по обеспечению QoS (при этом даже текущая версия
протокола обеспечивает ограниченную поддержку QoS), что является недостаточным
для построения сетей SDN операторского класса.

19. Заключение
19
3.1. На текущем этапе развития стандартов OpenFlow в части механизмов обеспечения
QoS при построении сетей SDN рекомендуется использовать
- существующие решения производителей оборудования на базе гибридных
коммутаторов, реализующих как возможности протокола OpenFlow, так и
существующие стандартные механизмы QoS коммутаторов и маршрутизаторов
традиционных сетей IP (политики QoS, маркировка трафика, организация
очередей, формирование трафика, случайный и принудительный сброс
трафика),
- дополнительные решения производителей оборудования (дополнительная
реализация механизмов QoS, например, CBWFQ, WRED, приоритетная
организация очередей с распространением, иерархический QoS, и др.).

20. Спасибо за внимание!
20
Ефимушкин
Владимир Александрович
еfimushkin@i-tc.ru
Ледовских
Татьяна Владимировна
ledovskikh@i-tc.ru
Ефимушкин В.А., Ледовских Т.В., Корабельников Д.М., Языков Д.Н. Обзор
состояния международной стандартизации программно-конфигурируемых сетей //
Электросвязь. – 2014. – № 8. – С.3-9.
Ефимушкин В.А., Ледовских Т.В., Корабельников Д.М., Языков Д.Н.
Сравнительный анализ архитектур и протоколов программно-конфигурируемых
сетей // Электросвязь. – 2014. – № 8. – С.9-14.
Ефимушкин В.А., Языков Д.Н. Анализ характеристик функционирования
коммутатора программно-конфигурируемой сети // Труды ВСПУ-2014. М.: ИПУ РАН,
2014. – С.8536-8543.
Ефимушкин В.А., Ледовских Т.В., Корабельников Д.М., Языков Д.Н. Обзор решений
SDN/NFV зарубежных производителей // T-Comm: Телекоммуникации и Транспорт –
2015. – № 8. – С.9-14.
Ефимушкин В.А., Ледовских Т.В., Корабельников Д.М., Языков Д.Н. Обеспечение
качества функционирования программно-конфигурируемых сетей // Proc. XVIII Int.
conf. DCCN-2015. Moscow: INSET, 2015.
Е Л
К Я