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 департаментасистемных исследований,АО «Интеллект Телеком»,к.ф.-м.н., доцент

Ледовских Т.В.заместитель директора департаментасистемных исследований,АО «Интеллект Телеком»,к.ф.-м.н.

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

Концепция SDN: Определения

3

МСЭ-ТSDN: 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.

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

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 университетских 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

Плановыедискуссии 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

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

QoS SDN в МСЭ-Т

7

SG13: FUTURE NETWORKSQ6/13 «Requirements and mechanisms for network QoS enablement (including support for software-defined networking)»

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

Задержки в тактильном интернете

9

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

Общая архитектура инфраструктуры управления Ofelia с поддержкой QoS в SDN

11

LDAP

Графический интерфейс пользователя (GUI)

Средства

Модуль виртуализации

Модуль управления очередями

Модуль OpenFlow

Расширение QoS Модуль X

Общий менеджер

виртуализации

Агент

Сервер

Агент

Сервер

GUI

Расширение QoS

Менеджер подключений GUI

AM X

FlowVisor

NOX

Коммутаторы

Расширение QoS

Взаимодействие между модулем управления очередями и коммутаторами OpenFlow в SDN

12

(Программный) Коммутатор OpenFlow

Модуль управления очередью

Коммутаторы

Интерфейс SNMP

Коммутатор OpenFlow HP

Интерфейс SNMP

Коммутатор OpenFlow NEC

Собственный интерфейс

Netconf

Программный коммутатор OpenFlow

Расширение QoS

Интерфейс Netconf

OF-CONFIG

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

13

Уровень приложений

Уровень управления

Уровень передачи данныхИнтерфейс контроллер-сетевые устройства

Интерфейс контроллер-услуга

Сетевые устройства

Мультимедийные услуги

Управление потоками

Прием вызовов

Применение политик трафика

Стандартизированный контроллер

Расчет путей Управление путямиУправление

топологией

Инт

ерф

ейс

конт

ролл

ер-

конт

ролл

ер

Инт

ерф

ейс

конт

ролл

ер-

конт

ролл

ер

Сравнение архитектур QoS

14

Поддержка потоков Тип гарантии СложностьВлияние на

другие потокиМеханизм

InServИндивидуальные

потоки

Из конца в конец

(end-to-end)Высокая Высокая

Резервирование

ресурсов

DiffServАгрегированные

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

Идентификационные поля потоков в OpenFlow

15

Ingr

ess

Por

t

Met

adat

a

Eth

erne

t Sou

rce

Eth

erne

t Des

tinat

ion

Eth

erne

t Typ

e

VLA

N ID

VLA

N P

riorit

y

MP

LS L

abel

MP

LS T

raffi

c C

lass

IP S

ourc

e

IP D

estin

atio

n

IP P

roto

col

IP T

OS

fiel

d

Tran

spor

t Sou

rce

Por

t

Tran

spor

t Des

tinat

ion

Por

t

L1 L2 L2.5 L3 L4

Таблицы потоков и их конвейерная обработка в SDN

16

Таблица потоков

0

Таблица потоков

1

Таблица потоков

N

Выполнение набора

действий

Поступление пакета в очередь

Набор действий {}

Пакеты с совпадающими

полями

Набор действий

Набор действий

Пакет

Выход пакета из очереди

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.

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.

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.).

Спасибо за внимание!

20

ЕфимушкинВладимир Александровичеfimushkin@i-tc.ru

ЛедовскихТатьяна Владимировнаledovskikh@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 ЛК Я