Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Виртуализация в опорной сети мобильного оператора

366 views

Published on

Евгений Митрушин
Системный инженер

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Виртуализация в опорной сети мобильного оператора

  1. 1. Cisco Connect Москва, 2017 Цифровизация: здесь и сейчас
  2. 2. Виртуализация в опорной сети мобильного оператора Евгений Митрушин Системный инженер © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.
  3. 3. Содержание • Общие сведения о технологии и предпосылки рынка • Обзор возможностей Cisco StarOS в опорной сети • Ultra Service Platform – виртуализированная экосистема для операторов • Ultra – M – виртуализация из коробки • Ultra-готовность к новым вызовам Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 03
  4. 4. Общие сведения о технологии и предпосылки рынка Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 04
  5. 5. Что есть виртуализация Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 05 Виртуализация – запуск приложения или операционной системы целиком в некотором изолированном пространстве. Окружение гостевого приложения может частично или полностью скрывать аппаратные и программные ресурсы, осуществлять управление и контроль над такими сущностями. Основные подходы: • Изоляция • Контейнеры • Гипервизоры Виртуализация сетевой функции – подход, позволяющий запускать специфические сетевые приложения – маршрутизаторы, балансировщики, специфические функции мобильной сети и др. – на обычных серверах, применяемых в IT дата центрах.
  6. 6. Предпосылки к виртуализации сетевых функций Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 06 1. Постоянное умощнение x86 серверов с одновременным падением их стоимости. Производительности процессоров стало хватать, чтобы запустить практически любую функцию в гипервизоре. 2. Развитие программных продуктов – операционных систем, гипервизоров, систем автоматизации – привело к тому, что управление виртуализированными сущностями переходит из разряда «только для гиков» в разряд «нажми на кнопку – получишь результат». 3. Операторы сталкиваются с огромной проблемой, которую все труднее решить специализированным оборудованием – рост числа клиентов с очень специфичными требованиями к сервису, трафику, качеству. 4. Быстрое развертывание функций на x86 оборудовании сокращает время готовности сервиса.
  7. 7. Применимость виртуализации в мобильном операторе Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 07 Абоненты, их услуги и политики Обработка сессий и мобильности Сервисные цепочки Транспортная сеть Обработка трафика Приложения (IMS, OTT, WEB, Portals, M2M AS…) vRAN
  8. 8. Трудности на пути к виртуализации Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 08 1. Большое количество сетевых функций – большой труд по развертыванию, контролю и удалению. Как контролировать жизненный цикл функции? 2. Как эффективно и быстро организовать сетевые подключения между функциями? 3. Как масштабировать элементы, желательно в зависимости от текущих условий? 4. Как контролировать жизненный цикл сервиса, который строится на нескольких функциях? Вывод – для того, чтобы виртуализацию можно было использовать в сетях мобильного оператора, необходима дополнительная инфраструктура, обеспечивающая жизненный цикл элементов/функций и сервисов в целом.
  9. 9. ETSI NFV MANO – ключ к дверям в мир виртуализации для операторов Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 09 Оркестрация сервисов и функций Жизненный цикл функций Развертывание функций и сетевых подключений
  10. 10. Обзор возможностей Cisco StarOS в опорной сети Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 010
  11. 11. Возможности StarOS Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 011 19.04.2017 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 11 Аппаратные Платформы Встроенны е (In-line) сервисы Packet Inspection – SPI/DPI Content Filtering – Integrated or ICAP based Integrated Policy and Charging Enforcement (PCEF) Network Address Translation (NAT) Enhanced Charging (Multiple Charging Records) Application Detection and Control (P2P) HTTP Header Enrichment and Encryption Tethering Detection Statefull Firewall (SFW) URL Blacklisting Mobile Video Gateway DNS Snooping IMS P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, E-CSCF, A-BG Применение политик и правил тарификации (PCEF) на внешней платформе – IPSG Сетевое Управление Аварии, статистика, мониторинг Специализированные платформы ASR 5500 Cisco UCS / COTS HW Cisco Ultra Service Platform GSM / UMTS SGSN, GGSN LTE MME, SGW, PGW/LMA, SAEGW Small Cell Gateway H(e)NBGW, SaMOG GW, ePDG CDMA, WiMAX PDSN, HA, HSGW, ASNGW Сетевые Функции
  12. 12. StarOS в опорной сети 4G
  13. 13. StarOS в опорной сети 2G/3G Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 013
  14. 14. StarOS в опорной сети 2G/3G Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 014
  15. 15. На пути к виртуализации. VPC-DI Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 015 На основе кода StarOS Cisco создала продукты с возможностью масштабирования, готовые к запуску на x86 серверах. Решение, которое концептуально повторяет архитектуру ASR 5x00 и способно масштабироваться за пределы сервера, назвали VPC Distributed Instance. Оно легло в основу следующих продуктов: • ASR 5700 – фиксированная конфигурация на серверах Cisco UCS B Series, без инструментов виртуализации, предназначенная для замены ASR 5000. • Ultra Services Platform (USP) – набор NFV и средств управления, удовлетворяющий концепции ETSI MANO. Готов к развертыванию на NFVI различных производителей. • Ultra-M – компромиссный вариант, удовлетворяющий MANO, но использующий NFVI Cisco для снижения расходов и рисков заказчика.
  16. 16. Основные блоки VPC-DI Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 016 PSC SF SMC CF “…служит основным контроллером всей системы, отвечает за ее инициализацию и загрузку образа ПО и конфигурации в остальные платы шасси…” “…выполняют обработку пакетов сессий и их коммутацию…” Control Function Serving Function
  17. 17. На пути к виртуализации. VPC-SI Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 017 Несколько лет назад Cisco имела в портфеле очень специфический коммерческий продукт XT2. По сути это немасштабируемый экземпляр StarOS, который устанавливался и выполнялся на x86 платформе – обычный рековый сервер – в качестве основной операционной системы. Очевидно, что поддерживать линейку билдов ОС для серверов, даже и ограниченной номенклатуры, представлялось чрезвычайно трудным: невозможно было гарантировать параметры сетевой функции, если заменят, например, модуль памяти или даже процессор на более мощный. С другой стороны, аппаратная начинка такого сервера устаревала еще до того, как сервер попадал на сайт. На фоне чрезвычайного успеха платформы ASR 5000 и бурного роста рынка серверов, проект XT2 был «положен на полку». Но тут появились стабильные, надежные, недорогие в обслуживании, понятные гипервизоры. XT2 стали устанавливать разработчики на серверы или даже рабочие лептопы для тестирования функций StarOS, которые потом имплементировались на ASR 5000 особо не заботясь об аппаратной конфигурации. Через некоторое время Cisco Systems приняла решение выпустить эту конструкцию на рынок под названием VPC Single Instance
  18. 18. VPC-DI Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 018 1+1 CF VM N активных SF VM для обслуживания сессий 1 SF VM для выполнения функции “демультиплексирования” 1 SF VM в режиме ожидания для сохранения сессий при выходе из строя любой активной SF VM (session recovery)
  19. 19. VPC-SI Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 019 Одна виртуальная машина – одна StarOS Устойчивость сессий обеспечивается как внутри VM, так и с помощью механизмов ICSR Предназначен для быстрого развертывания специфических малопредсказуемых сервисов, например отдельный PGW может быть закреплен за конкретным заказчиком M2M Подходит для любого массового сервиса, если абонентов пока мало, но перспективы пока до конца не ясны. Пример – VoLTE или VoWi-Fi
  20. 20. Ultra Service Platform – виртуализированная экосистема для мобильных операторов Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 020
  21. 21. ULTRA SERVICES PLATFORM Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 021 USP (Ultra Services Platform) – программная экосистема, готовая для имплементации как широкого спектра сетевых приложений/функций 3GPP, так и целых сервисов в дата центрах оператора в рамках концепции ETSI MANO. Другими словами, представляет собой набор NFV и VNFM со средствами управления, которые могут быть развернуты на NFVI как производства Cisco, так и других производителей.
  22. 22. Компоненты USP Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 022
  23. 23. Компоненты USP Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 023 StarOS Функции 3GPP пакетной опорной сети CPS PCRF, правила тарификации, политики пользователей, определения сервисов StarOS Оболочка для плагинов сервисных цепочек
  24. 24. Применимость виртуализации в мобильном операторе Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 024 Абоненты, их услуги и политики Обработка сессий и мобильности Сервисные цепочки Транспортная сеть Обработка трафика Приложения (IMS, OTT, WEB, Portals, M2M AS…) vRAN
  25. 25. Место USP Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 025 UPP UPC Control plane USF Транспортная сеть UPC User Plane Приложения (IMS, OTT, WEB, Portals, M2M AS…) vRAN
  26. 26. Интеграция в стек ETSI MANO Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 026 VIMVirtualization Compute Network Storage NFV-O OSS/BSS Ultra Automation Services Ultra WebUI Ultra Element Manager Staging Server USFUPC UPP Virtual Compute Virtual Network Virtual Storage VNFM USP комплектуется всем необходимым, чтобы было возможно развертывание как внутри стека MANO, так и без него вообще, используя только инфраструктуру с Open Stack. Центральным элементом обеспечения экосистемы является UEM.
  27. 27. Element Manager Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 027 • USP EM – основной элемент для развертывания и контроля над USP • Создается по схеме 1+1 • Содержит все основные компоненты для взаимодействия с BSS и окружением ETSI MANO • Ответственен за непосредственную конфигурацию компонент USP
  28. 28. Lifecycle Manager Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 028 Функция для абстрагирования и стандартизации взаимоденяствия между VNF и VNFM: • Поддержка VNFM разных вендоров как плагинов в LCM Реализация интерфейса ETSI MANO (Ve-vnfm-em) для контроля цикла жизни VNF: • Настройка VM как описано вVNFD • Прикрепление VM к внутренней сети • Запуск сервисов и их мониторинг • Обработка событий Scale in/out • Обработка KPI для контроля SLA
  29. 29. Service Configuration Manger Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 029 Northbound Interface (NBI) для интеграции с системами OSS/BSS для конфигурации Day-1/N • Индивидуальные Yang-модели для всех VNFС • Общая Yang-модель для всего VNF • Интерфейс в сторону LCM для обработки событий на основании которых может быть произведена переконфигурация VNF
  30. 30. SLA Manager и масштабирование Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 030 SLA менеджер собирает KPI, уведомления от сервисов и инфраструктуры Основываясь на установленных политиках, SLA менеджер заставляет LCM обновить VNFD LCM просит VNFM о следующем: • Создать больше VM с корректной конфигурацией • Опционально - удалить ”ненужную” VM и ее конфигурацию
  31. 31. Автоматизация развертывания USP Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 031
  32. 32. Компоненты USP Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 032 StarOS Функции 3GPP пакетной опорной сети CPS PCRF, правила тарификации, политики пользователей, определения сервисов StarOS Оболочка для плагинов сервисных цепочек
  33. 33. Ultra Packet Core Улучшение производительности Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 033
  34. 34. Ultra Policy Platform Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 034 Сервер состояний Репозиторий объектов и их состояний (Session Cache, Subscriber Profiles and Balances) Политики устройств Access Network Selection ANDSF IoT device management SCEF Entitlement Server for Apple ES Сетевые политики абонентов - PCRF Основанный на микросервисах, адаптированный для размещения ы облаке, для любого типа доступа(wireline, mobile, IoT) Политики сигнализации Diameter signaling router DRA/DSC Network Service Load Balancer NSLB Mobile Orchestration Gateway MOGCisco Policy Platform Decision Logic Engine High Availability, State and Persistence Protocols and Interfaces Общая оркестрация сервисов Общая оркестрация функций
  35. 35. Ultra Policy Platform Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 035 Сервер состояний Репозиторий объектов и их состояний (Session Cache, Subscriber Profiles and Balances) Политики устройств Access Network Selection ANDSF IoT device management SCEF Entitlement Server for Apple ES Сетевые политики абонентов - PCRF Основанный на микросервисах, адаптированный для размещения ы облаке, для любого типа доступа(wireline, mobile, IoT) Политики сигнализации Diameter signaling router DRA/DSC Network Service Load Balancer NSLB Mobile Orchestration Gateway MOGCisco Policy Platform Decision Logic Engine High Availability, State and Persistence Protocols and Interfaces Общая оркестрация сервисов Общая оркестрация функций
  36. 36. Ultra Services Framework Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 036 DP I OP T FW VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter DP I OP T FW VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter DP I OP T FW VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter DP I OP T FW VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter A F A F A F A F Element Group 1 Element Group 2 Element Group n Element Group 1 (Standby) Ultra/MANO Management Пакетная опорная сеть К сетям PDN
  37. 37. Ultra-M – виртуализация из коробки Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 037
  38. 38. ULTRA-M Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 038 Так как развертывание USP на NFVI/MANO произвольного поставщика сопряжено с большими затратами и высокими рисками для оператора, Cisco Systems предлагает использовать версию USP на хорошо зарекомендовавшем себя проверенном и протестированном серверном оборудовании собственного производства. Такое виртуализированное решение «из коробки» – компромиссный вариант для операторов, у которых, например, пока нет развитого окружения NFVI/MANO в собственном датацентре. При желании, ULTRA-M можно соединить с имеющимся у оператора MANO стеком или дополнить стеком Cisco.
  39. 39. ULTRA-M Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 039 Так как развертывание USP на NFVI/MANO произвольного поставщика сопряжено с большими затратами и высокими рисками для оператора, Cisco Systems предлагает использовать версию USP на хорошо зарекомендовавшем себя проверенном и протестированном серверном оборудовании собственного производства. Такое виртуализированное решение «из коробки» – компромиссный вариант для операторов, у которых, например, пока нет развитого окружения NFVI/MANO в собственном датацентре. При желании, ULTRA-M можно соединить с имеющимся у оператора MANO стеком или дополнить стеком Cisco.
  40. 40. ULTRA-M Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 040
  41. 41. Что под капотом? Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 041
  42. 42. Путь к виртуализации c ULTRA-M Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 042 Опорная сеть на спец оборудовании Applianc e Ultra M Managed Virtualization Element Manager Full Virtualization USP UPC USF UPP Automation WebUI CUPS Element Manager
  43. 43. Cisco USP в мобильных операторах Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 043 POC Public Win Ultra Win UPC Win
  44. 44. Ultra-готовность к новым вызовам Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 044
  45. 45. Опорная сеть должна удовлетворять очень разным требованиям Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 045 Массовый пользователь Высокая производительность, наращиваемость, надежность и доступность MVNO Require centralized control plane integration and distributed user plane connectivity - and cost effective wholesale model Enterprise Кастомизированные, безопасные, необщедоступные сетевые услуги с активацией и деактивацией по расписанию IoT Очень широкий спектр условий. Одни требуют высокую степень управляемости, малую величину пользовательских данных. Другие IoT сценарии могут быть совершенно противоположны. Ответ во внедрении слайсинга, распределенной архитектуры сети и масштабируемости. Гибкость сети может быть улучшена внедрением разделенного CP/UP.
  46. 46. Слайсинг Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 046 Core Network Operator #1 Общая опорная сеть MME HSS MME HSS Спец. опорная сеть А Consumers Спец. опорная сеть Б Cellular IoT MME Core Network Operator #1
  47. 47. Слайсинг: Ultra-IoT IoT-слой в сервисной концепции 5G Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 047 Smart metering Lighting APIs Waste mgmt 2G, 3G, LTE, LTE-M1, NB-IoT Mobile Operator Core Network Cable Ultra Packet Core C-SGN Ultra Policy Platform eSCEF Connectivity Management Platform IoT Application Server Analytics SP IoT Platforms Cisco Ultra Services Platform for IoT Scalable Elastic • Поддерживает 2G, 3G, LTE, LTE-M, NB-IoT, Wi-Fi, LoRa • Упрощает и автоматизирует процесс IoT соединений • Логические сетевые слои • Включает eSCEF с Network Services Capabilities (NSC) • Все компоненты управляемы в терминах концепции ETSI/MANO
  48. 48. Разделение CP/UP (CUPS) Улучшение производительности и масштабируемости Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 048 Gateway Function MME AAA PCRF OCS User Plane Gateway Control Plane MME AAA PCRF OCS GW User Plane Мобильный Control Plane Опции для User Plane • Виртуальные машины • Контейнеры • ASR 5500 w/DPC2
  49. 49. CUPS: Поддержка скоростей 5G на UP Hybrid CUPS Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 049 Мобильный CP в облаке Control Plane Скорости LTE-A and 5G: • 5Gbps per Session in Q4CY17 ASR 5500 UP может обрабатывать сессии с 5G скоростями Session RateTotal Rate
  50. 50. CUPS: Mobile Edge Computing Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 050 Пограничная UP-инфраструктура может быть развернута непосредственно возле сети доступа. Это открывает ранее неведомые возможности. Все необходимые функции мобильной опорной пакетной сети поддерживаются уже сейчас. Сценарии Выгрузка неважного интернет трафика Уменьшение задержек, если контент и сервисы можно разместить на границе сети Мобильны й User Plane Приложение на Edge Compute Internet Мобильны й User Plane Мобильный Control Plane Latency 1 ms
  51. 51. Почему ULTRA? Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 051 • Соответствие с функционалом на спец. оборудовании • Беспрецедентная производительность: 20M сессий, 2 Tbps • Поддержка VNF & MANO других вендоров • Готово к развертыванию в облаке • Готово к сервисам 5G • Соответствует требованиям ETSI Ultra
  52. 52. #CiscoConnectRu#CiscoConnectRu Спасибо за внимание! Оцените данную сессию в мобильном приложении конференции © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Контакты: Тел.: +7 495 9611410 www.cisco.com www.facebook.com/CiscoRu www.vk.com/cisco www.instagram.com/ciscoru www.youtube.com/user/CiscoRussiaMedia

×