NFVがなければ5Gもありません。 6 年間の仮想化の旅の後半の刺激的な旅が始まったばかりです。

私たちがNFVを愛してから6年が経ちました。

この物語は、AT&T、ブリティッシュ・テレコム、チャイナ・モバイル、ドイツテレコムを含む 12 社の通信事業者が共同で NFV ホワイトペーパーを発表した 2012 年 10 月に始まりました。

物語はこうです…

DSL から FTTH、2G から 4G まで、従来の専用通信機器は単一の機能を持ち、ソフトウェアとハ​​ードウェアが垂直に統合されています。ネットワークをアップグレードするたびに、さまざまな新旧の専用機器が積み重ねられ、ネットワークはますます複雑になり、コンピュータ室のスペースはますます狭くなり、CAPEX と OPEX のコストは増加し続けます。これらの専用機器を管理するには、オペレーターは機器メーカーの技術サポートに大きく依存する必要があります。オペレーターは「縛られている」と感じています。

そこで、12の事業者は、企業のITシステムで使用されている標準的な仮想化技術を活用することを決定し、NFVコンセプトを提案しました。

NFV (ネットワーク機能仮想化) は、従来の専用ハードウェア デバイスからネットワーク機能を分離し、汎用サーバー、ストレージ、スイッチング ハードウェア デバイス上でネットワーク機能ソフトウェアを実行するテクノロジーです。

NFV により、ソフトウェア機能が汎用ハードウェア リソース間で柔軟に流れるようになるだけでなく、これらの汎用デバイスをネットワーク内の任意の場所に展開できるようになるため、従来の専用通信機器の束縛から脱却し、汎用ハードウェアのスケール効果を利用してコストを削減し、ネットワークの弾力性とプログラマビリティを向上させて、新しいサービスの俊敏な展開を実現します。

それ以来、オペレータを危険から救うヒーローのように、NFV が誕生しました。

数多くの大手通信事業者の支援により、NFV は通信業界で注目のキーワードとなりました。業界では仮想化製品がすぐに発売され、いくつかの大手通信事業者は、すでに実際のケースで仮想化を適用していることを早い段階で発表し、同業者の関心をそそりました。

しかし、その後のNFVの発展は順風満帆とはいかず、業界内では「NFVは衰退した」との声も上がっている。

理想は満ち溢れているのに、現実は本当に痩せている？ NFV は 6 年後に本当に「衰退」したのでしょうか?

NFVは死んだのか？

落ちない

新しいものには必ず、最初は懐疑的な意見や反対意見が出てきますが、NFV についても、今後は同じことが言えます。

キャリアグレードのパフォーマンスと信頼性を保証できますか?複雑すぎますか?本当にコストを節約できるのでしょうか?次々と疑問が湧いてきます。

これらの疑惑はもっともだが、事実ではない。

NFV はキャリアグレードのパフォーマンスと信頼性を保証できますか?

従来の通信機器では、ハードウェアとソフトウェアの最適化が統合された専用チップが使用されています。数十年にわたる継続的な最適化とテストの結果、パフォーマンスが優れていることが証明されました。現在、VNF (仮想ネットワーク機能) は一般的な x86 COTS サーバー上で実行する必要があります。ネットワークトラフィックが劇的に増加した場合、これらの一般的なデバイスのパフォーマンスは信頼できるでしょうか?

通信業界は常にサービス品質を重視しており、企業の IT システムよりもネットワークの信頼性と可用性に対する要件が高くなっています。しかし、汎用ハードウェアは故障率が高くなりますよね? NFV は通信グレードの信頼性を保証できますか?

まず次のことを認識しなければなりません。

パフォーマンスの面では、汎用ハードウェアと専用ハードウェアだけを比較すると、汎用ハードウェアが負けます。業界の努力のおかげで、今日の基本的なコントロール プレーンの機能は、従来のコントロール プレーンの処理速度に到達、あるいはそれを上回っています。しかし、将来の 5G eMBB シナリオでは、数十 Gbps のユーザー プレーン スループットを処理するときに、汎用ハードウェアの処理能力がボトルネックになる可能性があります。

信頼性の面では、汎用ハードウェアの故障率が高いため、通信サービスの継続的かつ信頼性の高いサービス品質を確保することが課題となります。

しかし、私たちが従来の通信の考え方に慣れているからこそ、こんなに早く負けるという結論に達してしまったのではないかと心配しています。

NFV には、分散インフラストラクチャ、冗長性、自己修復機能という 3 つの主要な機能があり、従来の展開方法よりも高い信頼性を実現できることを忘れないでください。

信頼性の面では、NFV はマルチポイントのマルチアクティビティと、複数のリージョンに分散されたプールされたリソースの共有をサポートします。分散型の迅速な自己修復機能、災害復旧機能、フォールト トレランス機能を構築できるため、専用ハードウェアよりも汎用ハードウェアの障害率が高いという課題を解決し、インフラストラクチャに依存しない高い信頼性を実現します。

諺にあるように、2 9 の信頼性は運次第、3 9 は人次第、そして 3 9 を超えると人間の力を超えてしまいます。テストされるのは、ビジネスの自己修復能力と、災害およびフォールトトレラントなアーキテクチャ設計です。自動運転や遠隔手術など、将来の通信サービスにおける 5 9 ～ 9 9 の信頼性要件を満たすには、NFV が必要になると思われます。

たとえば、従来の典型的な「2 つの場所と 3 つのセンター」の災害復旧ソリューションには、プライマリとバックアップの関係と優先順位の違いがあります。本質的には、これは単純なリソースのスタッキングであり、通信レベルのサービスの継続性と高可用性を確保することが困難になります。 NFV アーキテクチャによる分散型マルチポイント マルチアクティブ冗長性と迅速な自己修復機能により、ユーザーは「障害を認識しない」だけでなく、リソースをより効率的にスケジュールし、リソースの使用率を向上させることができます。

従来の通信アーキテクチャでは、コア ネットワーク要素の障害によって、簡単に数百万人が通信できなくなる可能性があることを想像してみてください。将来的に5Gサービスの信頼性を高めるために、NFV分散インフラストラクチャアーキテクチャはどの程度重要ですか?

実際、業界では、NFV のステートレス設計とマルチポイント マルチアクティブ冗長機能の導入により、オペレータに高い信頼性をもたらすことができるというコンセンサスに達しています。

NFV は複雑すぎますか?

答えはイエスです。

NFV は従来の通信機器を分解し、その機能を再編成します。コンポーネントは多数ありますが、残念ながらどれもプラグアンドプレイではありません。異なるサプライヤーのコンポーネントを統合し、それらを最適な方法で連携させると、必然的に複雑さが増し、オープンソース ソフトウェアの統合はさらに複雑になります。

3GPP とは異なり、NFV の世界には統一された標準はありません。さまざまな標準化団体、オープンソース プロジェクト、サプライヤー、オペレーターが存在するため、テクノロジーの断片化という課題が生じます。

しかし、コインには常に表と裏がある。

従来の通信は、すべての通信事業者のあらゆるニーズとシナリオを満たすために、一連の普遍的な技術仕様またはソリューションに依存していると想像してください。今後、5Gはサービスが多様化する時代となり、各事業者の事業展開も異なってくるでしょう。事業者が従来の「統一テンプレート」アプローチに依存している場合、差別化された競争をどのように実現できるでしょうか?

従来の通信モデルでは、標準化から実装、そしてサービス開始までには数か月、場合によっては数年もかか​​ります。この方法は遅すぎることが判明しており、今日のオペレーターはより機敏なアプローチを必要としています。

NFV の複雑さは、通信業界がより柔軟性と俊敏性を高めるために克服しなければならないハードルです。困難に直面したとき、どうやって撤退できるでしょうか?

NFV は本当にコストを削減できるのでしょうか?

NFV にどれくらいの費用がかかるかわかりませんか?汎用ハードウェアは本当にコストを大幅に削減できるのでしょうか?従来の通信機器のライフサイクルは少なくとも 10 年ですが、汎用ハードウェアは 3 年ごとに交換されます。その後のソフトウェアや運用・保守のコストは高くなりますか?ソフトコストを定量化するのは難しいですよね？

NFV はもともとコスト削減のために作成されましたが、将来は不確実であり、時間の経過とともに明らかになるでしょう。

コスト削減が可能かどうかは結論づけるのが難しいが、NFVがなければ、将来的に事業者が利益を上げることが難しくなることは確かだ。

NFV がなければ、ネットワーク スライシングは行われません。ネットワーク スライシングがなければ、事業者はどのようにして多様なサービスを実現できるのでしょうか? 2B サービスをどのように提供できるのでしょうか?彼らはどうやって新しい 5G サービスを獲得できるのでしょうか?

NFV がなければ、ネットワークの自動化は実現できません。ネットワークの自動化がなければ、オペレーターはどのようにして増大する運用および保守コストを削減できるでしょうか?

NFVは死んだのか？

落ちない

NFV はなぜ失敗しないのでしょうか?結論としては、NFV がなければ 5G は実現できないということです。

NFVがなければ、5Gは4Gの拡大版である5G NRとしか呼べません。 NFV は 5G に何をもたらすのでしょうか?

NFVはネットワークスライシングの「原材料」である

5Gはあらゆる産業に役立ち、多様なサービスを可能にします。ネットワーク スライシングはコア技術であり、NFV はネットワーク スライシングの「原材料」です。ネットワーク スライシングは、物理ネットワークを複数の論理サブネットワークに分割し、それぞれが異なるサービスを提供します。これらのサービスは、共有物理/仮想リソース プールを通じて NFV と SDN によって作成されます。

NFVはネットワークの弾力性、効率性、俊敏性を実現します

NFV はソフトウェアとハ​​ードウェアの分離の第一歩を踏み出し、PNF (物理ネットワーク機能) を VNF (仮想ネットワーク機能) に変換しました。次のステップは、VNFをネイティブクラウドアプリケーションアーキテクチャに移行し、VNFをさらに分解・細分化し、ソフトウェアのモジュール化、軽量化、統合の簡素化などを通じてビジネス展開の俊敏性と弾力性を向上させ、市場投入までの時間を短縮し、5G時代の急速に変化する市場環境に適応し、新たなビジネスを模索して収益成長を実現することです。

オペレーターの自動化とデジタル変革への取り組みを支援

ほとんどのオペレータにとって、NFV の導入は段階的なプロセスです。仮想化（ハードウェアからソフトウェアへ）は最初のステップにすぎません。最終的な目標は、サービスのプロビジョニングと自己修復および自己最適化を完全に自動化し、ゼロタッチ管理を実現することです。

インターネットプレイヤーとの激しい競争への対処

4G時代の教訓はあまりにも深い。インターネット事業者は、より機敏かつ効率的な方法で事業者の利益を獲得するために、仮想化された IT アーキテクチャを採用しています。同様の技術を使用しない限り、事業者が激しい競争の中で足場を築くことは難しいだろう。

事業者は、自らのイノベーションの観点から、インターネット事業者から学び、NFV を通じてネットワークを再構築し、効率性を向上させ、イノベーションを刺激し、CAPEX モデルから OPEX モデルへの変革を実現することが急務となっています。

それでどうする？

建築、建築、建築

2012年に12の事業者が共同でNFVホワイトペーパーを発表して以来、5年後、業界が5Gの最前線に立ったこの時期に、23の主要事業者の支持を得たNFVホワイトペーパーの新バージョン「NFVホワイトペーパー5G」が発表されました。

2012 年版のホワイト ペーパーとは異なり、この NFV 5G ホワイト ペーパーでは、ネットワーク仮想化自体だけでなく、5G アプリケーションにも重点が置かれています。また、クラウドネイティブの概念を提唱し、IT分野におけるマイクロサービスアーキテクチャを活用し、VNFをさらに細分化することで、5Gビジネス展開をより俊敏にすることに貢献します。 3GPP は、5G コア ネットワークもクラウド ネイティブ設計に基づいていると定義しています。

クラウド ネイティブ (クラウドにネイティブ) は、クラウド環境の利点を最大限に活用してソフトウェアを構築、テスト、展開、実行する一連の方法です。ソフトウェア インフラストラクチャを最初から設計する必要があります。

優れたアーキテクチャにより、NFV のキャリアグレードのパフォーマンスと信頼性を確保できます。優れたアーキテクチャは、ネットワークの複雑さをより適切に管理し、堅牢で回復力があり、効率的で俊敏なネットワークを構築して、5G 時代の多様なビジネス ニーズに冷静に対応します。

NFV はソフトウェアの世界に関するものであり、ソフトウェア分野ではアーキテクチャが非常に重要です。 NFV の将来においては、ソフトウェア アーキテクチャが将来の通信サービスの成否を直接決定すると言っても過言ではありません。

100 年の歴史を持つ海外の大手通信事業者は、優れたアーキテクチャを使用して堅牢で柔軟性があり、効率的で俊敏なネットワークをレイヤーごとに構築するために、すでにアーキテクチャに対して厳しい要求を課していることがわかりました (下の図を参照)。

出典: https://www.sdnlab.com/18230.html

堅牢なアーキテクチャ

いわゆる堅牢性とは、NFV の分散インフラストラクチャ、冗長性、自己修復機能を最大限に活用して、従来の展開方法よりも高いパフォーマンスと信頼性を実現することを意味します。

この点は冒頭で議論されており、堅牢性に関する疑問はもはや過去のものとなっています。

堅牢なネットワークが基盤となります。基盤が構築されたら、次のステップは、将来の 5G 時代の多様化するサービスに対応するためのネットワークの弾力性、効率性、俊敏性を設計することです。

柔軟で効率的なアーキテクチャ

地域間共有リソースプール、ステートレス設計、コントロールプレーンとユーザープレーンの分離、MANO管理によるオンデマンド自動拡張と縮小などのテクノロジーにより、VNFネットワーク機能とサービスはリソース間で柔軟に流れ、ビジネスタイプに応じてオンデマンドでリソースをスケジュールできるため、5Gネットワ​​ークスライシングに柔軟かつ効率的に対応できるビジネスを意識した弾力性のあるネットワークが構築され、最終的にオペレータは投資収益率を最大化できます。

アジャイルアーキテクチャ

マイクロサービスアーキテクチャにより、ネットワーク機能の柔軟な組み立てが可能になり、迅速なサービスリリースとオンデマンドの起動がサポートされ、グレースケールリリースにより新機能のオンラインアップグレードが可能になり、MANO自律管理によりサービスの自動起動が可能になり、多様なビジネス要求に俊敏に対応できます。

優れたアーキテクチャでは、堅牢性が基盤となり、弾力性、効率性、俊敏性が、5G 時代に事業者が商業価値を最大化するためのツールとなります。つまり、アーキテクチャの本質について語るとき、私たちは実際には、堅牢なアーキテクチャを設計した上で、いかにして主要な技術を秩序正しく導入し、弾力性、効率性、俊敏性をさらに実現し、5Gに向けてスムーズに移行し、事業者の商業価値を最大化するかを議論しているのです。

NFV は失敗しませんし、失敗することもできません。私の意見では、NFV の本当の課題はテクノロジーにあるわけではありません。技術的な問題は常に克服できます。 NFV の真の課題は、通信業界そのものです。 NFV はまったく新しい IT 環境と文化をもたらし、オペレーターは組織構造、文化的思考、スキルの組み合わせに関して積極的な変革を完了する必要があります。しかし、自己変革は常に困難で、痛みを伴うことさえあり、抜本的な変化を起こすための強力なトップレベルの牽引力と決意がなければ達成することは困難です。

この変革は従来の運用および保守モデルにどのような影響を与えるでしょうか?たとえば、グレースケール アップグレードにより、従来の通信担当者は、アップグレードや切り替えのために夜更かしする苦労から解放されるでしょうか?これについては次号でも引き続き議論する予定です。