Virtualisation des réseaux et applications à la 5G Philippe Martins Jean-Louis Rougier Département INFRES, Telecom ParisTech
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Virtualisation des réseaux et applications à la 5G
Philippe Martins Jean-Louis Rougier
Département INFRES, Telecom ParisTech
• « Virtualisation » des réseaux… • Abstraction des ressources physiques permettant
la création de réseaux logiques (virtuels) • pouvant faire référence à de nombreux concepts
dans différents domaines. • Ce n’est pas nouveau… mais facilité par les
évolutions technologiques suivantes: • SDN (Software Defined Network) • NFV (Network Function Virtualization)
• Applications de ces technologies à la 5G
De quoi parle-t-on ?
Software Defined Networks
Software Defined: Pourquoi « programmer » un réseau ? (1)
• Gestion de trafic: Pas uniquement une problématique réseau mais également applicative
• DC, Load Balancer, Caches, Servers …
FTTX(E)PON
SONET/SDH (legacy)
Cellular
IP over Optical
PE
PE
PEPE
PE
PE
MAN Ethernet
IP/MPLSBackbone
IP/MPLSBackbone
2G, 3G, 4G
WiMAXWiFi, WiMedia
Data Center 1
Metro Ethernet
Data Center 2
Data Center 3
• Caches
Software Defined: Pourquoi « programmer » un réseau ? (2)
• Complexité • Nombre d’équipements croissant
(notamment en 5G) • Besoin d’automatisation
Source: Lulea Data Center
SDN: Problématiques à l’origine• Difficultés à « programmer » un réseau
• Protocoles de gestion de réseau obsolètes, peu performants (SNMP) • Lacunes dans les standards (objets propriétaires, MIBs) • Interfaces de configuration pensées pour des humains • Pas « d’APIs » ni SDK (Sofware Delevopment Kit)
• Protocoles réseaux • forment un système relativement autonome et « fermé » (ex: routage) • des centaines de protocoles interagissant entre eux
• BGP, ISIS, LDP, RSVP-TE, PCEP, SNMP, … • provenant de différents instituts de normalisation (IETF, IEEE, 3GPP, …)Control Functions
(Routing, Network Management & Monitoring, …)
Packet Forwarding (Hardware or
Software)
Proprietary
Mngt
Les origines: SDN & OpenFlow
• Intérêts • Facilité de programmation réseau
Control Functions
Packet Forwarding (Hardware or
Software)
Open Interface (e.g. OpenFlow)
Controller (server)
Equipment
OpenFlow
Controller
SDN: Aujourd’hui⬛Software Defined Network
Controller
Northbound Interface (REST,…)
Southbound Interface (OpenFlow, NetConf, PCEP, …)
Switch, Routers …
App App Python, JavaApp
Southbound Interfaces
⬛Large choix de protocoles supportés (Pas uniquement OpenFlow)
Abstraction & applications
• Les Contrôleurs SDN supportent le partitionnement virtuel de réseaux • « Slicing », « Virtual Tenant » Network, …
Controller
« Tranche » A
« Tranche » B
NFV: Network Function Virtualization
NFV: Network Function Virtualization• Fonctions réseaux sous forme de logiciels
• Utilisation de « commodity hardware » • Simplicité de mise en oeuvre (VM)
Source: ETSI NFV
NFV : Chaînage de Service (Examples)
Firewall DPIProxy (Policy
enforcement)CG-NAT
Server1 Server2
Chaîne 1 (Service A) Chaîne 2 (Service B)
• Services « sur mesure » pour différents flux par un chaînage (combinaison) de différents services élémentaires.
Enjeux technologiques
• Logiciels • Facilite développement de logiciels réseaux
spécifiques pour un opérateur (time to market) • Utilisation de logiciels Open Source
• Performances • Décevantes sur logiciel standard (qq Gbps) • Nombreux développements pour commutation
software optimisée sous Linux: DPDK, VPP, …
Applications à la 5G
Virtualisation et architectures cellulaires
⬛Architecture classique • Équipements dédiés à une technologie (2G,3G,4G) • Chaque équipement héberge des fonctions
spécifiques lié au matériel qui les executent: - station de base: transmission des informations
sur la voie radio, - controleur de station: gestion du lien radio,
allocation de ressources, handover ….
Virtualisation et architectures cellulaires
⬛Certains cas d’usage nécessitent une architecture plus flexible • Couverture de zones à forte densité de traffic • Activation de technologie à la demande et
paramétrage dynamique à la volée • Partage/mutualisation des équipements d’accès
entre opérateurs
Virtualisation et architectures cellulaires
Backhaul
V-SGW V-MMEMME SGW
Fronthaul
hyperviseur
Matériel
BBU
RRH
RRH
V-BBU
Exemple d’application de la virtualisation
Virtualisation dans les stations de base
Source: Examining the Role of SDN and NFV in the Move Towards LTE-A and 5th Generation, Alberto Boaventura, Broadband latin America 2015, page 15
NFV/SDN et la 5G
Source: Examining the Role of SDN and NFV in the Move Towards LTE-A and 5th Generation, Alberto Boaventura, Broadband latin America 2015, page 16
Questions…
Compléments
ETSI NFV
(MANOFunct.Rqmts)
IFA005
(Accelera6onTechnologies)
IFA003
IFA010
IFA008SOL002
IFA007SOL003
IFA006
SOL001IFA014
IFA013 IFA011SOL004SOL005
Descriptors(VNFD&NSD)(VNFPackage)
Click on spec numbers to access specsMouse Over to view short-title (works in most browsers)
Note that all NFV drafts are available in ETSI ISG NFV Open areaAfter publication they are available via the Standards Search engine
IFA011
IFA002IFA018
IFA004IFA019
Vi-Ha
EM
VNF
NFVinfrastructure(NFVI)
Virtualisa6onLayer
VirtualCompu6ng
VirtualStorage
VirtualNetwork
Vn-Nf
HardwareResourcesCompu6ngHardware
StorageHardware
NetworkHardware
VNFManager(VNFM)
VirtualisedInfrastructureManager(VIM)
Os-Ma-Nfvo
Ve-Vnfm-em
Nf-Vi Or-Vi
Vi-Vnfm
Or-Vnfm
Execu6onreferencepointsMainNFVreferencepointsOtherreferencepoints
NFVManagementandOrchestra6on
NFVOrchestrator(NFVO)
Ve-Vnfm-vnf
OSS/BSS
Service,VNFandInfrastructureDescrip6on
NFVIResources
NFVInstances
NSCatalog
VNFCatalog
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