Віртуальні мережі: як телеком-оператори ведуть обчислення в «хмари»

Завдяки цьому оператори можуть економити на закупівлі, підтримки, енергопостачанні обладнання операторської мережі. До того ж, у них з'являються можливості створювати і модернізувати нові послуги зв'язку, які будуть відрізняти їх від конкурентів. Але більш важливим є те, що перехід до нової моделі функціонування мереж стимулює трансформацію бізнесу. Віртуалізація несе якісні зміни в корпоративній культурі: тепер можна створити внутрішню синергію підрозділів і навичок. І це не кажучи вже про безпосередньо технічну сторону питання. Це - в ідеалі. Але до нього вже починають прагнути компанії телеком-сектору. Це відбувається і в Росії.

Які функції мереж віртуалізуються?

Найбільш популярними в розрізі практичного застосування NFV операторами стільникового зв'язку є функції ядра мережі зв'язку, такі як vIMS (virtual IP-multimedia subsystem) і vEPC (virtual evolved packet core). vIMS відповідає за передачу мультимедіа-даних (на основі протоколу IP) і дозволяє оператору надавати різні мультимедійні послуги абонентам. Спочатку IMS представляли собою програмно-апаратні комплекси, тепер же завдяки віртуалізації цю функцію повністю можна перевести в програмну площину. vEPC - основний компонент архітектури, яка забезпечує бездротовий зв'язок стандарту LTE.

Це ключові функції мереж, які і дозволяють операторам пропонувати своїм абонентам такі послуги, як VoLTE (voice-over-LTE), коли по LTE-мереж відбувається передача голосових даних; VoBB (voice-over-broadband), яка дозволяє реалізувати дзвінки через фіксований інтернет, Wi-Fi calling - дзвінки через Wi-Fi-мережі, і M2M - взаємодія пристроїв між собою, яке лежить в основі технології інтернету речей. Оператори фіксованого зв'язку в основному впроваджують рішення по організації vCPE для корпоративних абонентів (virtual customer premises equipment, віртуалізація функцій абонентського обладнання) і SD-WAN (software-defined WAN) для управління корпоративною WAN-мережею. Тобто, якщо ми говоримо про NFV, то цільова аудиторія - це на 99,9% оператори зв'язку.

Зараз вся телеком-галузь говорить про перехід до мереж покоління 5G, і щоб їх розгорнути, без NFV не обійтися. Для абонентів кожне нове покоління мережі, будь то LTE або 5G - це можливість отримувати більш багатий мультимедійний контент і нові сервіси, які оператори надають за допомогою NFV. Наприклад, в залежності від контексту і від того який пристрій використовує абонент, оператор може налаштувати застосування різних політик безпеки. Ланцюжки послуг зв'язку можуть динамічно змінюватися в залежності від контексту самої зв'язку.

Самий останній приклад нової послуги на основеvIMS, про який ми говорили вище, -Wi-Fi calling, який дозволяє здійснювати голосові і відеодзвінки і обмінюватися повідомленнями по мережі мобільного оператора, але через підключення до Wi-Fi-мережі. Це вирішує проблему поганої якості мобільного зв'язку або її відсутності в приміщеннях, метро або в роумінгу. Для оператора Wi-Fi calling підвищує, по-перше, лояльність абонентів, по-друге, - економічну ефективність: використання вже існуючого безлічі Wi-Fi-мереж буде дешевше, ніж розширення покриття мобільних мереж в важкодоступних місцях.

Економія завдяки використанню NFV складається з трьох чинників.

По-перше, подібні рішення скорочують витрати на інфраструктуру, необхідну для роботи функцій мереж зв'язку. За рахунок стандартизації обладнання CapEx можна скоротити на 30-40%, OpEx - до 50%. NFV-рішення дійсно ефективні, дають економію на масштабі і можливості додаткової конкуренції між постачальниками функцій мереж зв'язку. Конкуренція виникає за рахунок залучення нових гравців ринку, що спеціалізуються на постачанні функцій мереж зв'язку, оптимізованих для розміщення в telco-cloud - хмарної інфраструктурі, в якій і розміщуються функції VNF.

По-друге, використання підходу «відкритих інновацій» дозволяє операторам зв'язку розробляти і пропонувати абонентам нові, що диференціюють послуги зв'язку, тобто унікальні, яких немає у конкурентів, і які створюють більшу цінність в порівнянні з традиційними послугами. Завдяки їм оператори зв'язку можуть збільшувати виручку на тлі високого конкурентного тиску в сегментах традиційних послуг. До дифференцирующим можна віднести вже згадану послугу Wi-Fi calling, яку першої в Росії запропонувала МТС.

По-третє, NFV-рішення зменшують час виведення нових послуг зв'язку на ринок в 3-4 рази. До того ж, оператори отримують конкурентні переваги, які стимулюють зростання абонентської бази і скорочують відтік абонентів і можуть допомогти збільшити виручку з абонента.

Цікаво, що історично віртуалізація функцій мереж зв'язку створювалася за ініціативою операторів зв'язку, а не виробників мережевих рішень. У жовтні 2012 року група провідних світових телеком-операторів, включаючи AT & T, Verizon, Deutsche Telekom, Orange, NTT Group і інших, запропонували NFV як нову концепцію мереж наступного покоління. Фундаментальна задача була в тому, щоб відокремити функції мережі зв'язку від апаратної інфраструктури, створивши, в тому числі, передумови для появи постачальників функцій мереж зв'язку, не обтяжених розробкою апаратної інфраструктури. За їхнім планом, розробники NFV повинні були пропонувати галузі інноваційні рішення, оптимізовані для роботи поверх виртуализированной базової інфраструктури. В якійсь мірі завдання було вирішено: за підсумками 2015 року венчурні інвестиції в NFV / SDN перевищили $ 650 млн, на ринку з'являється безліч стартапів, які працюють в області NFV- і SDN-рішень.

NFV за кордоном і в Росії

За останніми оцінками аналітичних компаній, щорічне зростання світового ринку NFV з 2015 до 2020 року в середньому становить близько 42%. Ринок апаратного і програмного забезпечення NFV і сервісів оцінюють в $ 15,5 млрд до 2020 року. Показники по Росії виразно нижче, однак аналітичних даних не так багато - для більш-менш точної оцінки поки не вистачає чіткого визначення сегмента NFV / SDN.

Впровадження віртуалізованих функцій мережі зв'язку поступово стають мейнстримом серед міжнародних операторів зв'язку. Оператори діляться своїми кейсами і планами, однак шлях до NFV непростий.

CenturyLink, оператор телекомунікаційних і хмарних послуг в Північній Америці, Європі та Азії, до кінця 2016 року впровадив технології NFV і SDN в 60% своїх основних точок присутності. Компанія планує розширити віртуалізацію на всі свої точки до 2019 року. Завдяки віртуалізації CenturyLink планує економити на CapEx до $ 200 млн в рік.

Є плани спільних проектів операторів і вендорів мережного обладнання в рамках тренда загального переходу до технологій віртуалізації. Так, китайський ZTE буде поставляти для Telefonica NFV- інфраструктуру і елементи VNF для розгортання сервісів VoLTE і voice-over-WiFi (VoWiFi) в Латинській Америці (Панама, Коста-Ріка, Нікарагуа, Еквадор, Гватемала і т.д.). Разом з ZTE над цим проектом з 2014 року працюють Ericsson, Huawei, HPE, NEC і Nokia. Проте, Telefonica зіткнулася з серйозними труднощами при впровадженні NFV, в результаті кілька разів була змушена міняти стратегію.

Про різнобічному досвіді з NFV розповіла Vodafone в Німеччині. Компанія вже впровадила віртуалізацію таких функцій мережі, як IMS для voice-over-IP, або Domain Name System (DNS), які потенційно показують економію CaPex від 25% до 45% протягом п'яти років і OpEx з 30% до 60% за три року. Завдяки NFV інженери Vodafone змогли всього за три-чотири дні розгорнути повну аналітичну платформу. Коли це виконувалося в спеціалізованих обчислювальних середовищах, проект займав півроку і більше. Однак як замовник NFV, компанія поки досить критична до вендорам, що забезпечує рішення під ці сервіси. Справа в реалізації - з метою віртуалізації мобільного пакета Vodafone тестували віртуалізовані функції від чотирьох великих вендорів, виявивши в результаті, що всі вони зробили найочевидніше - перенесли свої продукти в форму віртуальних машин. В результаті ці гігантські віртуальні машини чи краще масштабувати, а пропускна здатність залишала бажати кращого.

Оператори не публікують фінансовий результат за підсумками впровадження NFV. Чому немає подібної статистики? Думаю, справа в тому, що оператори, інвестуючи в NFV, сфокусовані на диференціації послуг і зростанні виручки, а не на економії. Побічно очікування операторів по скороченню витрат можна оцінити на прикладі проекту одного великого міжнародного оператора зв'язку в Західній Європі: прогноз по економії - € 629 млн за вісім років. З іншого боку, приклади вибухового зростання абонентської бази (завдяки запуску операторами нових послуг, реалізованих за допомогою NFV) є. Так, індійський оператор JIO Reliance зміг дістатися до позначки в 50 млн передплатників всього за 75 днів після виведення нової послуги на ринок.

У країнах СНД теж є подібні приклади. У Росії, наскільки мені відомо, є VNF, що знаходяться в дослідно-промислової експлуатації, але поки відсутні промислові впровадження NFV. Проте, для російських операторів тематика NFV є актуальною, і більшість, якщо не всі великі оператори зв'язку інвестують помітні сили і кошти в інноваційні розробки по NFV. Після розгортання необхідної інфраструктури мережеві функції можна запускати набагато швидше в порівнянні з роботою на традиційній інфраструктурі - час може скоротитися, наприклад, з півроку до декількох місяців. Але потрібно розуміти, що все залежить від ситуації конкретного замовника. У будь-якому випадку оператор отримує гнучкість, диференціацію сервісів і економічну вигоду від їх надання.

Після розгортання необхідної інфраструктури мережеві функції можна запускати дуже швидко. В результаті оператор отримує гнучкість, диференціацію сервісів і економічну вигоду від їх надання. Цей та інші приклади допомагають пояснити, чому ринок віртуалізації для телеком-сектора вже повністю дозрів. Згідно з дослідженням Accenture 2016 року, 95% телеком-компаній вважають, що мережеві сервіси будуть віртуалізувати протягом найближчих трьох років, а 33% вже використовують такі рішення. У тому ж дослідженні говориться, що 89% вважають, що вони самі незабаром еволюціонують до моделі as a Service.

Що заважає розвитку і поширенню NFV і що допомагає?

Поширенню NFV перешкоджають різні ризики. Перші пов'язані з сумісністю між віртуалізованими і невіртуалізірованнимі мережевими функціями. Перешкодою стає прагнення виробників мережевого устаткування для операторських мереж побудувати в рамках NFV повністю замкнуті, вертикально-інтегровані стеки технологічних компонентів - за тим же принципом, що і їх класичні рішення.

Є складності і відповідно регуляторам. Наприклад, труднощі пов'язані з СОРМ - організацією оперативно-розшукових заходів. Оператори повинні встановлювати таке обладнання, щоб відповідно до рішення суду правоохоронні органи мали можливість прослушки і інших заходів проти підозрілих абонентів. Однак в Росії ще немає нормативно-правових актів, в яких описуються методики здійснення подібних заходів, якщо оператор надає послуги через voice-over-LTE.

Одна з інших складнощів - інструменти управління і автоматизації сервісів все ще недостатньо зрілі. У кожній компанії, що працює в галузі управління NFV-мережами (MANO - NFV management and orchestration), є своє розуміння стандартів, скриптів, ресурсів і сервісів. Їх вони закладають в свої інструменти управління. Тому абсолютно універсальних, готових до промислового використання сервісів оркестрації (тобто виділення ресурсів для тих чи інших послуг) поки на рику немає, а різні підходи конкурують один з одним.

Нарешті, внедори мережевого обладнання намагаються утримати замовників, пропонуючи повний стек технологічних компонентів, без яких замовник не може впровадити NFV. Припустимо, замовник купує весь стек вендора А. Але якщо він раптом захоче замінити якісь елементи на аналоги від вендора Б, останній швидше за все йому скаже, що він також повинен поміняти весь стек обладнання на нове, зрозуміло, його виробництва. Тому, незважаючи на віртуалізацію, принцип залишається таким же, як і при апаратної реалізації функцій мережі.

Незважаючи на те, що темп проникнення NFV зростає, є кілька стримуючих факторів. По-перше, реалізація вигод від NFV потребує суттєвого переосмислення підходів до розвитку і експлуатації мережі зв'язку, який може зайняти багато часу. Крім того, заважає ізольованість технічних блоків операторів зв'язку від ІТ-департаментів, насторожене ставлення до ІТ-рішень і невпевненість у здатності внутрішніх підрозділів забезпечити експлуатацію NFV з заданим рівнем якості.

По-друге, традиційні виробники обладнання для мережі зв'язку змушені підтримувати успадковані рішення в силу величезної инсталлированной бази, що знижує їх можливості по оптимізації існуючих рішень для NFV. Проте розробка нових релізів функцій мережі зв'язку ведеться з прицілом на NFV. Більш того, в галузі є впевненість, що 5G-мережі будуть будуватися виключно з використанням NFV.

Крім того, в тих випадках, коли оператор зв'язку впроваджує NFV, залишаючись в зоні комфорту і намагаючись працювати по-старому, NFV часто виявляється дорожче в порівнянні з класичною реалізацією функції мережі зв'язку. Звідси міф про дорожнечу NFV на старті. Якщо оператор готовий трансформуватися, витягти максимум цінності з наявної у ІТ експертизи та активів, прийняти нові моделі розвитку та експлуатації мережі, то «дорожнечі на старті» не буде.

Нарешті, open source проекти безумовно прискорюють розвиток NFV. І ми бачимо, як не тільки виробники рішень, але і самі оператори активно передають у ком'юніті свої розробки для того, щоб підтримати високий темп розвитку галузі, як це зробили Telefonica і AT & T. Робота над NFV в співтоваристві open source аналогічна розробці інших ІТ напрямків з відкритим кодом. В даному випадку учасниками спільнотами є оператори зв'язку, виробники інфраструктур, які в свій час інвестували кошти в свою власну розробку, а тепер роблять ці напрацювання доступними для інших учасників ринку. Так, AT & T інвестувала в розробку своєї NFV-платформи ECOMP і в лютому 2017 року передала код в ком'юніті open source.

Open source в даному випадку виступає в ролі бази знань або бібліотеки, з якої виробники можуть взяти частину коду і доопрацювати її до повноцінного NFV-продукту у відповідності зі своїми принципами і баченням. Однак open source не може забезпечити готове рішення для промислової експлуатації - його використання буде дуже неефективним. Проблема з open source може виникати і в зв'язку з безпекою використання відкритого ПЗ - ми всі пам'ятаємо новина про уразливість Heartbleed в OpenSSL, яку знайшли в рішеннях вендорів, які використовували напрацювання open source. Вона існувала з 2011 року і тільки в 2014 році була виявлена.