Концепция программно-определяемых сетей (Software Defined Networks – SDN) и дополняющая ее концепция виртуализации сетевых функций (Network Functions Virtualization – NFV) служат основой для трансформации операторов физических (L1) сетей связи в облачных провайдеров инфраструктурных сервисов (NaaS, IaaS) и прикладных (SaaS, BPaaS). Поскольку речь идет не просто о внедрении новых сетевых технологий, а о коренной технологической, организационной и бизнес-трансформации операторов, приходится пересматривать подходы к созданию и эксплуатации сети связи. Проанализируем принципиальные отличия SDN/NFV-сетей от привычных и дадим общие рекомендации, позволяющие успешно реализовывать масштабные SDN/NFV-проекты в России.
SDN: что это и зачем?
Использование SDN на сетях связи в России пока, к сожалению, не выходит за пределы небольших демо-стендов и лабораторий операторов связи, системных интеграторов, несмотря на то что этой концепции уже более десяти лет, а крупнейшие мировые операторы связи еще два-три года назад перешли от стадии пилотов к полноценному внедрению SDN на своих сетях. На вопрос о том, кто из примерно 100 делегатов, находившихся в зале прошедшей недавно в Москве конференции «Вокруг сетей», имеет опыт практического использования SDN, утвердительно ответил, подняв руку, только один человек.
Идея SDN заключается не просто в том, чтобы отделить передачу данных в IP-сетях от управления этим процессом путем создания уровней Data Plane и Control Plane соответственно (рис. 1) и сделать это управление аппаратно-независимым, осуществляемым через открытые API-интерфейсы («Южные» и «Северные»), снизив таким образом зависимость операторов от проприетарных решений вендоров. Главная фишка SDN и дополняющей ее концепции NFV в том, чтобы путем полной автоматизации процесса управления передачей данных через создание сколь угодно сложных правил (rules) и реализации механизма открытых API дать возможность любому внешнему по отношению к сети приложению (Applications на рис. 1) управлять виртуализованными ресурсами сети, адаптируя сеть оператора связи к требованиям приложения внешнего провайдера. В свою очередь, это позволяет провайдеру приложения/сервиса предоставить сквозной, вплоть до абонентского устройства пользователя, управляемый SLA по таким ключевым критериям, как уровень доступности сервиса и его безопасности. Как результат, значительно расширяются возможности провайдера по монетизации сервиса, а оператор получает возможность встроиться в цепочку формирования добавленной стоимости прикладного сервиса.
Более того, так называемый T-SDN, т. е. SDN-управление, обеспечиваемое вплоть до каналообразующего оборудования (рис. 2), позволяет чрезвычайно гибко управлять ресурсами сети, не ограничиваясь уровнями L3–L7 семиуровневой модели.
Например, реализованный по указанной технологии сервис NetBond (рис. 3), недавно запущенный в коммерческую эксплуатацию крупнейшим в США оператором связи AT&T в рамках реализации концепции Network on Demand (NOD) и базирующийся на разработках в рамках проекта CORONET (рис. 4), позволяет автоматически за время, не превышающее 100 мс, выделять по запросу от приложения канальную емкость пропускной способностью до 1 Тбит/с, причем с управляемыми характеристиками доступности и задержки сигнала.
Этот, без преувеличения, революционный сервис открывает возможность создания чрезвычайно эффективных сетей программно-определяемых дата-центров с обеспечением динамической автоматической балансировки нагрузки между ними путем миграции виртуальных машин практически неограниченного размера.
Кроме того, сервис позволяет операторам связи предоставлять другим операторам услугу резервирования сети «по требованию», что дает возможность оператору работать при близкой к 100% загрузке сети (рис. 5).
SDN: как внедрять и эксплуатировать?
Переход на SDN/NFV означает, что вместо строго иерархической сети с множественными уровнями, физически (на уровне оборудования и аппаратно-зависимых приложений) отделенных один от другого, оператор получает всего два уровня сети (рис. 6):
- физический – уровень активного оборудования и среды передачи данных, называемый уровнем «Т»;
- так называемый уровень «С» – облако оператора (cloud), в котором находятся не только виртуализованные функции сети (VNF) и приложения SDN-управления, но и весь функционал OSS/BSS.
В части последнего весьма характерен план AT&T, связанный именно с внедрением SDN/NFV, по реализации основных операционных и бизнес-процессов оператора в формате взаимодействующих через открытые API облачных сервисов.
Уровень «С», облако оператора, – это структура, не имеющая привычных уровней иерархии сети. В облаке они трансформируются в различные по функционалу приложения, реализованные в формате облачных сервисов, которые взаимодействуют по принципу «равный с равным», и взаимосвязанные в сложные самоподобные структуры (фракталы).
Таким образом, реализация концепций SDN/NFV – это не просто внедрение новых технологий на уровне сетевого оборудования, а глубокая, коренная трансформация всех аспектов деятельности оператора связи. Проекты SDN/NFV необходимо рассматривать одновременно как технологическую, организационную и бизнес-трансформацию. Причем эта трансформация не укладывается в привычную операторам модель Frameworkx, в которую лишь недавно благодаря усилиям AT&T начали вносить значительные изменения на основе первых результатов программы Domain 2.0. В частности, это инициатива ZOOM (Zero-touch Orchestration, Operations and Management).
Кардинальная трансформация роли средств автоматизации OSS/BSS приводит к необходимости столь же радикального изменения организационной структуры оператора, функций подразделений и отдельных сотрудников, а также характера их взаимодействия. Облако оператора – не только автоматическое исполнение рутинных операций, но и таких ранее не поддававшихся формализации и, следовательно, автоматизации процессов, как вывод на рынок новых услуг, масштабирование сети и внедрение новых технологий, взаимодействие с вендорами и партнерами. Роль персонала трансформируется – из непосредственных исполнителей процессов управления сетью, управления портфелем услуг и т. д. персонал превращается в разработчиков алгоритмов и правил автоматического исполнения основных операционных и бизнес-процессов оператора.
Но и это еще не все. Основная проблема для оператора состоит в том, что облако оператора нельзя купить как готовый продукт у вендора или системного интегратора, его можно только создать. Создать самим. А как создать, если специалистов по SDN/NFV в России раз-два и обчелся, да и практического опыта никакого?
Выход один – участие в международных тестовых SDN/NFV-средах и создание таковых в России. Формирование и эксплуатация таких сред базируются на модели DevOps, т. е. на едином процессе модернизации и эксплуатации.
Физической основой таких сред служат активно формирующиеся в настоящее время глобальные исследовательские облачные среды (Internet of Testbeds), которые базируются на сетях SDN/NFV и виртуализованной вычислительной инфраструктуре, имеют в своем составе самые разные устройств IoT, что позволяет реализовывать в них все многообразие перспективных для облачного оператора сервисных моделей.
Доступ к глобальным тестовым средам организован через порталы самообслуживания (рис. 7), а для формирования необходимых для проведения экспериментов виртуальных тестовых сред служит интуитивно понятное графическое приложение, которое фактически является высокоуровневым языком программирования таких сред.
Создание тестовых SDN/NFV-сред в значительной степени подпитывается бурным развитием open-source-сообществ, в первую очередь Open Stack. Каждый из его участников вносит свой интеллектуальный и технологический вклад в создание общей среды, из которой команды разработчиков сервисных и технологических моделей новых услуг могут брать готовые базовые компоненты, формировать из них виртуальную сеть, включающую в себя разнообразные оконечные устройства, а также набор автоматически исполняемых процессов управления и тестировать виртуальную сеть на вполне реальной глобальной SDN/NFV-сети.
На выходе получаем готовую к переводу в коммерческую эксплуатацию виртуальную сервисную и технологическую модель, а не всего лишь набор документации к ней. Причем, как показывает пример AT&T и других операторов, успешно осуществляющих программы облачно-ориентированной трансформации, скорость разработки и вывода на рынок принципиально новых сервисных и технологических моделей чрезвычайно сложных услуг с использованием такого подхода составляет несколько месяцев, а не лет, как при традиционном подходе к выводу на рынок относительно простых статичных услуг.
Более того, в отличие от традиционного подхода работа над совершенствованием разработанных моделей носит постоянный характер, команда разработчиков не расходится после запуска сервисов в коммерческую эксплуатацию, а продолжает совершенствовать модель.
В части ИТ-поддержки это означает необходимость для оператора интеграции типового инструментария организации удаленной работы с виртуальными тестовыми средами, а также со средствами автоматизации процессов работы с персоналом, финансовыми системами, инструментами автоматизации закупочной деятельности и другими бэк-офисными системами оператора.
Что касается организационных изменений, то наряду с необходимостью формирования матричных структур (проектных команд) на базе существующих подразделений оператору следует присоединяться к сообществам, осуществляющим управление глобальными исследовательскими проектами в сфере SDN/NFV, входить в сообщества open-source-разработчиков. Через такие сообщества сейчас наиболее эффективно можно выстраивать отношения с вендорами, получая глубоко кастомизированные под потребности оператора решения.
Как и во взаимодействии с абонентом, где модель облачного провайдера предполагает индивидуальный подход к оказанию услуг, во взаимодействии операторов с ведущими производителями наблюдается переход от закупок некастомизируемых готовых vendor-locked-продуктов к совместному созданию глубоко кастомизированных решений. Это становится возможным благодаря подбору компонентов решений из большого разнообразия стыкуемых между собой модулей различных производителей и переработке самих модулей, поскольку их функционал в парадигме SDN/NFV определяется не на аппаратном и программном аппаратно-зависимом уровне, а на аппаратно-независимом программном. В создании таких решений вендоры телеком-оборудования и операторы связи сегодня опираются на активно развивающиеся экосистемы open-source-разработчиков.
Модель потребления кастомизированных решений вендоров также отличается от традиционной. Это модель pay-as-you-go, позволяющая исключить риски недостижения требуемых финансовых показателей реализуемых инвестиционных проектов (ROI, срок окупаемости и т. д.). В рамках модели pay-as-you-go в сочетании с гипермасштабируемой физической сетью оператор имеет возможность управлять структурой затрат услуг, оказываемых на сети сервисов, как операционных, так и капитальных, масштабируя их по мере роста потребления, а не пытаться прогнозировать спрос, как в традиционной модели.
Таким образом, несмотря на отсутствие опыта SDN/NFV-трансформации у персонала операторов связи и системных интеграторов в России, участие в международных тестовых средах SDN/NFV обеспечит доступ не только к виртуальным лабораториям, но и ко всему накопленному в мире опыту по данному вопросу. А это, в свою очередь, позволит в сжатые сроки осуществлять масштабные SDN/NFV-проекты на сетях операторов связи в нашей стране.
