Microsoft PowerPoint - CEATEC2013_yokota_r3.pptx

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みりあのたけ
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1 CEATEC2013 シンポジウム SDN と NFV 技術を活用したネットワーク仮想化最先端技術動向 NFVにおける標準化活動とモバイルシステム仮想化の取り組みについて 2013 年 10 月 3 日 KDDI 研究所横田英俊

2 目次 NFV のビジョンと概要モバイルシステム仮想化に関する研究開発 NFV での活動と動向 2

3 3 NFV のビジョンと概要

4 NFV のビジョン Message Router Classical Network Appliance Approach CDN Session Border Controller WAN Acceleration Network functions Virtualisation Approach Independent Software Vendors Independent Software Vendors Competitive & Innovative Ecosystem DPI Firewall Carrier Grade NAT Tester/QoE monitor Orchestrated, automatic & remote install. SGSN/GGSN PE Router BRAS Radio/Fixed Access Network Nodes Fragmented non-commodity hardware. Physical install per appliance per site. Hardware development large barrier to entry for new vendors, constraining innovation & competition. 4 High volume standard servers High volume standard storage High volume Ethernet switches * 出典 :Network Functions Virtualisation Introductory White Paper

5 ETSI NFV ISG の組織構成 Technical Steering Committee Working Group Architecture of the Virtualisation Infrastructure (INF) Management &Orchestration (MANO) Security (SEC) Expert Group Performance & Portability (PER) Software Architecture (SWA) Reliability & Availability (RELA) Technical Advisory Body Network Operator Council (NOC) 5 ISG: Industry Specification Group

6 各 WG EG の役割 ISG INF WG SWA WG RELA WG 各 WG の上位に位置づけられ NFV 全体の検討を行う WID: (1) Use Cases, (4) NFV Architecture Framework, (3) Terminology (3) Requirements NFV における仮想化インフラの参照アーキテクチャを策定 WID: (1) Inf. Overview, (2)Use Cases, (3) Compute Domain, (4) Hypervisor Domain, (5) Inf. Network Domain, (6) Scalability, (7) Interface and Abstractions, (8)Portability and Replicability, (9)Test Access ネットワーク機能の分類体系の策定 WID: (1) Network Function Classification, (2) Network Evolution towards an NFV-enabled Environment 仮想ネットワーク環境におけるロバスト性障害復旧に関するユースケース分析や要求条件を定義 WID: (1) Resiliency Requirements

7 各 WG EG の役割 ( 続き ) MANO WG PER EG SEC EG 仮想ネットワーク機能およびそのインフラの管理 / オーケストレーションフレームワークの策定 WID: (1) Management and Orchestration 主要なネットワーク機能の性能限界を調査異なる負荷に対する性能を最適化するためのベストプラクティスの導出性能予測方法や移植性も考慮した機能分離方法の検討 WID: (1) Performance & Portability Best Practice (2) Public Demo NFV PoCs セキュリティ認証機関が NFV を認定できるよう情報セキュリティと性能分離を対象に NFV におけるセキュリティデザイン WID: (1) Security Problem Statement

8 NFV のアーキテクチャハイレベルフレームワーク Virtual Network Functions (VNFs) VNF VNF VNF VNF VNF Virtual Compute NFV Infrastructure (NFVI) Virtual Storage Virtualization Layer Virtual Network NFV Management and Orchestration Compute Storage Network Hardware resources 8 * 出典 :Network Functions Virtualisation Architectural Framework ( GS NFV-0010 V0.1.8)

9 NFV のアーキテクチャ ( 続き ) Forwarding Graph による E2E サービス End-to-end network service VNF-FG Corresponding to NF Forwarding Graph of Figure 2 End Point VNF-1 VNF- 2A VNF-FG-2 VNF- 2C VNF- 2B VNF-3 End Point Virtualisation Layer Legend NFVI-PoP Physical link Logical link Hardware Resources in Physical Locations Virtualisation 9 * 出典 :Network Functions Virtualisation Architectural Framework ( GS NFV-0010 V0.1.8)

10 モバイルシステム仮想化に関する研究開発 10

11 仮想化に期待するメリットと課題メリット 1:CAPEX/OPEX の低減一般的には期待できるものの諸条件によりが大きく変動するため効果の見積もりが難しいメリット 2: 仮想化技術による堅牢性の強化とリソース配置の最適化物理ノード ( ハードウェア ) と機能 ( ソフトウェア ) の柔軟な結び付けによりネットワーク資源とファンクションの動的な移動技術的な評価が可能要求条件 : 通信中のサービスは継続させなければならない接続処理のシグナリングストームを避けるステートフルなサービスでは機能の移動だけではダメネットワークを跨いだ移動では通信経路の切替も必要 11 サービスモビリティ ( サービス継続性 )

12 モバイルネットワークの仮想化既存のモバイルコアネットワークでは移動管理や認証等の各機能とハードウェアが固定化されており障害や過負荷への対応に制限があった仮想化環境上に各機能を配置し SDN を利用することでトポロジーに非依存に構成を組むことが可能となる負荷に応じて機能を増減させたり複数のサイトに跨ってネットワークを構築することでサイトダイバーシティを取ることが可能となるアプリケーション IMS EPC AS AS AS I-CSCF S-CSCF HSS P-CSCF PCRF PGW AS AS AS S-CSCF S-CSCF I-CSCF PGW PGW PCRF MME SGW P-CSCF MME HSS SGW MME SGW 12 RAN 既存環境では EPC と IMS の構成が固定化 EPS ベアラ / IMS セッション RAN SDN(Software Defined Network) 仮想環境上に構築されたモバイルコアネットワーク

13 IMS を仮想化クラウド型 IMS 標準の IMS システムクラウド型 IMS ハードウェア機能動作が固定化されている専装置再構成装置を再構成するためにはサービスをめ装置を旦停させる必要がある障害対策重化によりアクティブスタンバイを切替えハードウェア汎装置をいて後から必要に応じて機能を決定動作再構成サービスをめずに機能をスケーラブルに変更再構成障害対策 1+1 の冗構成をとらず他のエリア ( サブネット ) の装置で冗機能を柔軟に実現 13

クラウド型 IMS による柔軟な冗長構成既存の二重化による冗長構成ではシステムの配置

利用変動の大きいクラウドサービスに対して即時性のあるサイトダイバーシティが取りにくい

に配置されたアクティブまたはスタンバイの制御ノードを利用してトポロジ非依存に 1 対 n

ダイアログの移動 OpenFlow Switch セッション制御ノード OpenFlow

14 クラウド型 IMS による柔軟な冗長構成既存の二重化による冗長構成ではシステムの配置構成に制約があり利用変動の大きいクラウドサービスに対して即時性のあるサイトダイバーシティが取りにくいセッション GW (SIP セッションとフローのマッピング ) 端末セッションサイト A サイト B サイト C セッション制御ノードセッションベースのクラウドサービスを高い安定性で提供するために複数の拠点 ( サイト ) に配置されたアクティブまたはスタンバイの制御ノードを利用してトポロジ非依存に 1 対 n 冗長を実現する技術を確立複数のノードに跨るサービスを維持しながらシステムの再構成を実現 OpenFlow を利用しトポロジ非依存に 1 対 n 冗長を実現セッションのステート情報 SIP セッションの切替フローベーストランスポート SIP ダイアログの移動 OpenFlow Switch セッション制御ノード OpenFlow Switch セッション毎の経路制御セッション制御ノード OpenFlow Switch 省電力対応高負荷対応サービス制御ノード構成管理システム API トランスポートコントローラ (OpenFlow Controller) 14

15 クラウド型 IMS による可用性向上クラウド型 IMS によるセッションの復旧および継続 1 正常時セッション情報を効率的にバックアップ拠点 : 大阪セッション情報セッション情報停止セッション情報セッション情報 IMS 監視制御システム 1 2 障害過負荷発生時に余力あるサーバでセッション情報を復旧する OpenFlow ネットワーク拠点 : 東京 3 セッション情報バックアップセッション情報 2 3 端末とサーバ間の通信経路を同時に変更セッション情報セッション情報セッション情報セッション情報セッション情報セッション情報 15

クラウドネットワークシンポジウム 2013 でのデモ展示 2013 年 2 月 20 日 @ 秋葉原

全体管理画面遠隔拠点のノードの映像自拠点 ( 東京 ) のノード OpenFlow スイッチ AR

16 クラウドネットワークシンポジウム 2013 でのデモ展示 2013 年 2 月 20 秋葉原 UDX クラウド型 IMS を仙台福岡東京に分散構築し災害時におけるシームレスな障害復旧をデモ全体管理画面遠隔拠点のノードの映像自拠点 ( 東京 ) のノード OpenFlow スイッチ AR 表示用タブレット 16 * 総務省委託研究高信頼クラウドサービス制御基盤技術 (2010~2012)

17 17 NFV での活動と動向

サービスモビリティの提案と入力 RELA WG の Resiliency Requirement 文書への寄与 Case A: non-seamless service mobility Network Function is migrated to another site (network) Stored information (status / config info) is not

18 サービスモビリティの提案と入力 RELA WG の Resiliency Requirement 文書への寄与 Case A: non-seamless service mobility Network Function is migrated to another site (network) Stored information (status / config info) is not migrated Processing overload Network Function VM Status info SessionID#1 Config IP#1 Software Network Function VM Status info Config IP#2 Hardware failure Hardware Hardware Site A IP#1 IP#2 Site B 18

19 サービスモビリティの提案と入力 ( 続き ) Case B: seamless service mobility Network Function is migrated to another site (network) Stored information (status / config info) is also migrated Established IP connection (or flow) is routed to the new site Overload Network Function VM Status info SessionID#1 Config IP#1 Software Network Function VM Status info SessionID#1 Config IP#1 Hardware failure Hardware Hardware Site A IP#1 IP#1 Site B 19

20 モバイルネットワークの仮想化とサービスモビリティ ISG のユースケース文書への寄与仮想化された EPC と IMS において vnf の移動が行われた際のセッションの継続に関する課題と要求条件を入力 20

21 NFV 文書策定と会合スケジュール Q 1Q 2Q 3Q 4Q 1Q 2Q 3Q 4Q 1Q NFV 発足第 1 フランス ) 第 2 サンタクララ ( 米国 ) 第 3 ボン ( ドイツ ) 第 4 サニーベル ( 米国 ) 初版承認第 5 バルセロナ ( スペイン ) 発行承認第 6 回会合 ( 予定 ) 第 7 回会合 ( 未定 ) 第 8 ( 予定 ) ISG 文書 WG 文書 21 WG 文書ドラフト版完成

22 ネットワーク機能の仮想化に関する動向と今後の予測 ITU-T SG-13/Q14 (Future Networks における SDN とサービスアウェアネットワーク ) Requirement of network virtualization for Future Networks (Y.FNvirtreq) ネットワーク仮想化に関する要求条件文書年内にコンセント予定 IETF におけるネットワーク仮想化の胎動 Service Function Chaining (SFC) BoF が承認新しい NW アーキテクチャ? 新しいサービス構築形態サービス配送とネットワークトポロジを分離し動的なサービスプレーンを構築サービス毎にフローを識別して適切なサービス機能に転送 VNF (Virtualized Network Function) の信頼性に関して議論を行う VNFPool ML が作成された Reliable Server Pool (RSerPool) [RFC5351] の拡張? 22 信頼性 / 堅牢性向上

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PowerPoint Presentation SDN Japan 2013 ネットワーク機能の仮想化とサービスチェイニングジュニパーネットワークス株式会社サービスプロバイダービジネス統括本部営業開発本部チーフアーキテクト長滝信彦 2013 年 9 月 18 日プレーンの分離 2 Copyright 2013 Juniper Networks, Inc. ファイアウォール PE ルーター CDN キャリアグレード NAT DPI SSL VPN