NFVi (Network Functions Virtualization Infrastructure)

Was ist NFVi (Network Functions Virtualization Infrastructure)?

Die Infrastruktur für die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFVi) umfasst alle physischen und virtuellen Netzwerk-, Rechen- und Speicherkomponenten, die für die Bereitstellung und den Betrieb von NFV erforderlich sind. Sie ist eine der drei Komponenten in einer NFV-Architektur, neben virtuellen Netzwerkfunktionen (VNF) und NFV-Management und -Orchestrierung (MANO). NFVi wird vor allem in Telekom-Betreibernetzen und Cloud-Service-Provider-Umgebungen eingesetzt.

Das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) veröffentlichte 2012 die erste Referenzarchitektur für NFV. Das NFV-Framework definiert einen Weg zur Virtualisierung von Netzwerkdiensten, so dass diese auf generischen Servern anstelle von proprietärer Hardware ausgeführt werden können.

Neben ETSI gibt es auch Open-Source-Projekte, die NFV- und NFVi-Standards entwickeln, darunter Open Platform for NFV, Open Source MANO und MEF (das frühere Metro Ethernet Forum).

NFVi beginnt mit der physischen Infrastruktur, das heißt mit handelsüblichen Servern, die mit Hilfe eines Hypervisors oder einer Container-Plattform eine Virtualisierungsschicht bilden, die die Rechen-, Netzwerk- und Speicherressourcen abstrahiert. Diese Komponenten dienen als Grundlage für das Erstellen von VNFs, die verschiedene Netzwerkdienste ( beispielsweise SD-WAN und Firewall) als rein softwarebasierte Dienste auf einer offenen Plattform bereitstellen.

NFVi kann sich über mehrere Standorte erstrecken. In diesem Fall ist das Netzwerk, das diese Standorte verbindet, ebenfalls Teil der gesamten NFVi.

NFVi ist ein wichtiger Bestandteil der Telco-Cloud. Dieses Modell verändert die Telekommunikationsbranche, da es den Anbietern ermöglicht, neue Dienste schneller einzuführen, Dienste auf Abruf bereitzustellen, die Kapitalkosten zu senken und eine höhere Qualität der Nutzererfahrung zu bieten.

Network Functions Virtualization Infrastructure

ETSI hat die Standards für die NFVi-Implementierung festgelegt und beschreibt die NFV-Architektur, die aus drei Hauptelementen besteht.

VNFs

Ein VNF ist ein Netzwerkdienst wie Dateifreigabe, Netzwerkadressübersetzung, WAN-Optimierung oder IP-Konfiguration, der als virtuelle Maschine (VM) oder Container auf einem handelsüblichen Server ausgeführt wird, im Gegensatz zu eigenständiger Hardware für jede Funktion. Zuvor war für den Betrieb dieser Anwendungen proprietäre, dedizierte Hardware erforderlich. Verschiedene VNFs können mit Software-Skripten in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden, ein Prozess, der als Serviceverkettung (Service Chaining) bekannt ist und eine größere Flexibilität ermöglicht.

NFVi

NFVi bezieht sich auf alle Infrastrukturkomponenten, die für den Betrieb von VNFs benötigt werden. Durch den Einsatz von Servern, Software, Hypervisoren, VMs, virtuellen Infrastrukturmanagern und Container-Management-Plattformen schafft NFVi die physischen und virtuellen Schichten einer NFV-basierten Umgebung.

MANO

MANO bietet den Rahmen für die Verwaltung und Orchestrierung von VNFs und NFVi. Mit MANO lassen sich neue VNFs schnell, in der Regel innerhalb weniger Stunden, und auf automatisierte Weise bereitstellen. Durch die Integration von APIs kann NFV MANO nahtlos mit Technologien von vielen verschiedenen Anbietern und über viele Netzwerkdomänen hinweg arbeiten.

Vorteile von NFV und NFVi

Die Komponenten des NFV-Frameworks sind von der ETSI standardisiert, um die Stabilität zu verbessern und die Interoperabilität zu gewährleisten. Da NFV-Elemente als VMs oder Container auf handelsüblicher Hardware gebündelt werden, müssen Service Provider nicht auf proprietäre Server zurückgreifen. Stattdessen können sie ihre Netze auf Standardservern betreiben, VNFs auf verschiedenen Servern ausführen oder sie sogar nach Bedarf verschieben.

Diese Flexibilität und Abstraktion von Netzwerkdiensten reduziert die Investitionskosten für die dynamische Bereitstellung neuer Dienste und Anwendungen erheblich. Anbieter können diese Services auch schneller und nach Bedarf bereitstellen, um die sich schnell ändernden Anforderungen ihrer Nutzer zu erfüllen.

Ein weiterer Vorteil von NFVi ist, dass keine dedizierte Hardware für jede Netzwerkfunktion zugewiesen werden muss. Da die Netzwerkfunktionen virtualisiert sind, kann ein einziger Server mehrere Funktionen ausführen, was eine Konsolidierung der Ressourcen und Einsparungen bei den Betriebskosten ermöglicht. Auf diese Weise trägt NFVi dazu bei, die Skalierbarkeit und Agilität des Unternehmens zu verbessern und gleichzeitig den Bedarf an physischem Platz und Strom zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen die NFVi-Standards herstellerübergreifende Umgebungen und erhöhen die Interoperabilität von VNF-Komponenten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass NFVi Dienstanbietern und Endnutzern die folgenden Vorteile bietet:

• Erweiterbare und skalierbare Infrastruktur für eine schnellere Bereitstellung von Diensten.
• Einfacheres Netzwerkmanagement und -betrieb über NFV-MANO-Plattformen.
• Verbesserte Serviceverfügbarkeit und Sicherheit.
• Höhere Skalierbarkeit, Agilität und Kosteneffizienz.

NFVi vs. Software-Defined Networking

Software-defined Networking (SDN) ist eine Netzwerkarchitektur, bei der softwarebasierte Controller eingesetzt werden, um den Datenverkehr in einem Netzwerk zu steuern und die Verwaltung der Netzwerkinfrastruktur zu vereinfachen. Im Gegensatz dazu verwenden herkömmliche Netzwerke dedizierte Hardwaregeräte zur Steuerung des Netzwerkverkehrs. Mit SDN lassen sich sowohl herkömmliche Hardware als auch virtuelle Netzwerke erstellen und steuern.

Wie SDN basieren auch NFV und NFVi auf Virtualisierung und nutzen Netzwerkabstraktion, um Netzwerkdienste von der zugrunde liegenden physischen Umgebung zu trennen. NFV und SDN abstrahieren Ressourcen jedoch auf unterschiedliche Weise. NFV trennt die Netzwerkfunktionen von der Hardware, während SDN die Netzwerksteuerungsebene von der Paketweiterleitungsebene (oder den Funktionen) entkoppelt.

SDN zielt darauf ab, ein zentral verwaltbares Netzwerk zu schaffen. Im Gegensatz dazu soll NFVi die Ausführung von Netzwerkdiensten auf Standardservern ermöglichen, so dass sie keine proprietäre Hardware benötigen. Dennoch ergänzen sich SDN und NFV und lassen sich gemeinsam nutzen. NFVi unterstützt die Verwendung von SDN-Software. In Kombination tragen NFVi und SDN dazu bei, ein Netzwerk zu schaffen, das flexibler, agiler, skalierbarer, ressourceneffizienter und kostengünstiger ist.