Cisco Connect€¦ · GSM / UMTS SGSN, GGSN LTE MME, SGW, PGW/LMA, ... Compute Network Storage...
Transcript of Cisco Connect€¦ · GSM / UMTS SGSN, GGSN LTE MME, SGW, PGW/LMA, ... Compute Network Storage...
CiscoConnectМосква, 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
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 04
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.
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 виртуализированнымисущностями 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
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 07
Абоненты, их услуги и политики
Обработка сессий и
мобильностиСервисные
цепочки
Транспортная сеть
Обработка трафика
Приложения
(IMS, OTT, WEB, Portals,
M2M AS…)
vRAN
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.
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
Обзор возможностей Cisco StarOS в опорной сети
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 010
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
Встроенные (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
IMSP-CSCF, I-CSCF, S-CSCF,
E-CSCF, A-BG
Применение политик и правил тарификации (PCEF) на
внешней платформе – IPSG
Сетевое УправлениеАварии, статистика,
мониторинг
Специализированные платформы
ASR 5500Cisco UCS / COTS HW
Cisco Ultra Service Platform
GSM / UMTSSGSN, GGSN
LTEMME, SGW, PGW/LMA,
SAEGW
Small Cell GatewayH(e)NBGW, SaMOG GW, ePDG
CDMA, WiMAXPDSN, HA, HSGW,
ASNGW
Сетевые Функции
StarOS в опорной сети 4G
StarOS в опорной сети 2G/3G
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 013
StarOS в опорной сети 2G/3G
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 014
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 NFVIразличных производителей.
• Ultra-M – компромиссный вариант, удовлетворяющий MANO, но использующий NFVI Cisco для снижения расходов и рисков заказчика.
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
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
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)
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
Ultra Service Platform – виртуализированнаяэкосистема для мобильных операторов
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 020
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.
Компоненты USP
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 022
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
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
мобильностиСервисные
цепочки
Транспортная сеть
Обработка трафика
Приложения
(IMS, OTT, WEB, Portals,
M2M AS…)
vRAN
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
Интеграция в стек ETSI MANO
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 026
VIMVirtualization
Compute Network Storage
NFV-OOSS/BSS
Ultra Automation Services
Ultra
WebUIUltra 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
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
Lifecycle Manager
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 028
Функция для абстрагирования и стандартизации взаимоденяствиямежду 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
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
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
Автоматизация развертывания USP
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 031
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
Ultra Packet CoreУлучшение производительности
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 033
Ultra Policy Platform
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 034
Сервер состоянийРепозиторий объектов и их состояний
(Session Cache, Subscriber Profiles and Balances)
Политики устройствAccess Network Selection ANDSF
IoT device management SCEFEntitlement Server for Apple ES
Сетевые политики абонентов - PCRFОснованный на микросервисах, адаптированный для
размещения ы облаке, для любого типа доступа(wireline, mobile, IoT)
Политики сигнализацииDiameter signaling router DRA/DSCNetwork Service Load Balancer NSLBMobile Orchestration Gateway MOGCisco Policy Platform
Decision Logic Engine
High Availability, State and
Persistence
Protocols and Interfaces
Общая оркестрация сервисов
Общая оркестрация функций
Ultra Policy Platform
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 035
Сервер состоянийРепозиторий объектов и их состояний
(Session Cache, Subscriber Profiles and Balances)
Политики устройствAccess Network Selection ANDSF
IoT device management SCEFEntitlement Server for Apple ES
Сетевые политики абонентов - PCRFОснованный на микросервисах, адаптированный для
размещения ы облаке, для любого типа доступа(wireline, mobile, IoT)
Политики сигнализацииDiameter signaling router DRA/DSCNetwork Service Load Balancer NSLBMobile 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
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 036
DPI
OPT
FW
VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter
DPI
OPT
FW
VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter
DPI
OPT
FW
VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter
DPI
OPT
FW
VTF/ OVS / OVS-DPDK / vRouter
AF
AF
AF
AF
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
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 037
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.
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.
ULTRA-M
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 040
Что под капотом?
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 041
Путь к виртуализации c ULTRA-M
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 042
Опорная сеть на спец
оборудовании
Appliance
Ultra M
Managed Virtualization
Element Manager
Full Virtualization
USP
UPC USF UPP
Au
tom
atio
n Web
UI
CUPS Element Manager
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
Ultra-готовность к новым вызовам
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 044
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.
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. опорнаясеть А
Consumers
Спец. опорнаясеть Б
Cellular IoTMME
Core Network Operator #1
Слайсинг: Ultra-IoTIoT-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 ServicesPlatform 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
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
CUPS: Поддержка скоростей 5G на UPHybrid CUPS
Cisco Connect 2017 © 2017 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 049
Мобильный CP в облакеControl Plane
Скорости LTE-A and 5G:• 5Gbps per Session in Q4CY17
ASR 5500UP может обрабатывать сессии с 5G скоростями
Session RateTotal Rate
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
Мобильный
User Plane
Приложение на Edge
Compute
Internet
Мобильный
User Plane
МобильныйControl Plane
Latency 1 ms
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
#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 9611410www.cisco.com
www.facebook.com/CiscoRu
www.vk.com/cisco
www.instagram.com/ciscoru
www.youtube.com/user/CiscoRussiaMedia