Виртуализация в опорной сети мобильного оператора

Cisco
Connect
Москва, 2017
Цифровизация:
здесь и сейчас

Виртуализация в
опорной сети
мобильного
оператора
Евгений Митрушин
Системный инженер
© 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

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

Общие сведения о технологии и предпосылки
рынка

Что есть виртуализация
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.

Предпосылки к виртуализации сетевых
функций
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.

Применимость виртуализации в
мобильном операторе
Абоненты, их услуги и политики
Обработка
сессий и
мобильности
Сервисные
цепочки
Транспортная сеть
Обработка
трафика
Приложения
(IMS, OTT,
WEB, Portals,
M2M AS…)
vRAN

Трудности на пути к виртуализации
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.

ETSI NFV MANO – ключ к дверям в мир
виртуализации для операторов
Оркестрация сервисов и функций
Жизненный цикл функций
Развертывание функций и сетевых
подключений

Обзор возможностей Cisco StarOS в опорной
сети

Возможности StarOS
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

StarOS в опорной сети 4G

StarOS в опорной сети 2G/3G

На пути к виртуализации. VPC-DI
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.

Основные блоки VPC-DI
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

На пути к виртуализации. VPC-SI
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

VPC-DI
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)

VPC-SI
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

Ultra Service Platform – виртуализированная
экосистема для мобильных операторов

ULTRA SERVICES PLATFORM
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.

Компоненты USP

StarOS
Функции 3GPP пакетной
CPS
PCRF, правила тарификации,
политики пользователей,
определения сервисов
StarOS
Оболочка для плагинов
сервисных цепочек

Применимость виртуализации в
мобильном операторе
Абоненты, их услуги и политики
Обработка
сессий и
мобильности
Сервисные
цепочки
Обработка
трафика
(IMS, OTT,
WEB, Portals,
M2M AS…)
vRAN

Место USP
UPP
UPC Control plane
USF
UPC User Plane
(IMS, OTT,
WEB, Portals,
M2M AS…)
vRAN

Интеграция в стек ETSI MANO
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.

Element Manager
• 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

Lifecycle Manager
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

Service Configuration Manger
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

SLA Manager и масштабирование
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

Автоматизация развертывания USP

StarOS
Функции 3GPP пакетной
CPS
PCRF, правила тарификации,
политики пользователей,
определения сервисов
StarOS
Оболочка для плагинов
сервисных цепочек

Ultra Packet Core
Улучшение производительности

Ultra Policy Platform
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

Ultra Services Framework
DP
I
OP
T
FW
VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter
DP
I
OP
T
FW
DP
I
OP
T
FW
DP
I
OP
T
FW
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

Ultra-M – виртуализация из коробки

ULTRA-M
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.

ULTRA-M
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.

ULTRA-M

Что под капотом?

Путь к виртуализации c ULTRA-M
Опорная сеть
на спец
оборудовании
Applianc
e
Ultra M
Managed
Virtualization
Element
Manager
Full Virtualization
USP
UPC USF UPP
Automation
WebUI
CUPS Element Manager

Cisco USP в мобильных операторах
POC
Public Win
Ultra Win
UPC Win

Ultra-готовность к новым вызовам

Опорная сеть должна удовлетворять
очень разным требованиям
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.

Слайсинг
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

Слайсинг: Ultra-IoT
IoT-слой в сервисной концепции 5G
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

Разделение CP/UP (CUPS)
Улучшение производительности и масштабируемости
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

CUPS: Поддержка скоростей 5G на UP
Hybrid CUPS
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

CUPS: Mobile Edge Computing
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

Почему ULTRA?
• 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

#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

Виртуализация в опорной сети мобильного оператора

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Виртуализация в опорной сети мобильного оператора

More from Cisco Russia

Виртуализация в опорной сети мобильного оператора