NFVについて

AGENDA
• 注意書き
• この資料は、ETSIが公開しているNFVに関する標準ドキュメントを参照しながら、
@unettoが自己学習のためにNFVとは何かを理解するために作成したものです。
• 訳が怪しい箇所が多分に含まれていますが、気になったら原文を読みましょう。
• 理解も怪しい箇所があるかもしれません。ツッコミ大歓迎です。
• コンテンツ
• バズらないNFV -言葉の定義-
• NFVのねらい
• NFVフレームワーク概説
• NFVにおけるネットワークサービスの例
• NFVリファレンス・アーキテクチャ・フレームワーク
• NFVとSDNの関係

バズらないNFV -言葉の定義-

バズらないNFV -言葉の定義- (1/5)
• NFVに関する用語は、下記の仕様書で規定されている。
“Network Functions Virtualisation (NFV); Terminology for Main Concepts
on FNV”: ETSI GS NFV 003 v1.2.1 (2014-12)
Britain English

• Network Function (NF): functional block within a network infrastructure
that has well-defined external interfaces and well-defined functional
behavior.
(訳) 明確に定義された外部インタフェースと機能的挙動を持つネットワーク基盤
における機能ブロック
NOTE: In practical terms, a Network Function is today often a network
node or physical appliance.
(訳) 実際問題として、NFはネットワークノードや物理製品のことを指す
• Network Functions Virtualisation (NFV): principle of separating
network functions from the hardware they run on by using virtual
hardware abstraction.
(訳) 仮想的なハードウェア抽象化により、NFが動作するハードウェアからNFを
分離するしくみ

Britain English
• Network Functions Virtualisation Infrastructure (NFVI): totality of all
hardware and software components that build up the environment in
which VNFs are deployed.
(訳) VNF群のデプロイ環境を構築するハードウェアとソフトウェアの全体
NOTE: The NFV-Infrastructure can span across several locations, e.g.
places where data centres are operated. The network providing
connectivity between these locations is regarded to be part of NFV-
Infrastructure. NFV-Infrastructure and VNF are the top-level
conceptual entities in the scope of Network Function Virtualization. All
other components are sub-entities of these two main entities.
(訳) NFV-Infrastructureは複数のロケーションを跨がりえる。複数ロケー
ション間の接続性を提供するネットワークは、NFV-Infrastructureの一
部としてみなされる。NFV-InfrastructureとVNFは、NFVのスコープ内
で最上位概念のエンティティであり、他のコンポーネントはこの2大エ
ンティティのサブセットに位置付けられる。

• Virtualised Network Function (VNF): implementation of an NF that can
be deployed on a Network Function Virtualisation Infrastructure (NFVI).
(訳)NFVI上にデプロイ可能なNFの実装
• 【再掲】Network Function (NF): functional block within a network
infrastructure that has well-defined external interfaces and well-defined
functional behavior.
(訳) 明確に定義された外部インタフェースと機能的挙動を持つネットワーク基盤
における機能ブロック
• 【再掲】Network Functions Virtualisation (NFV): principle of separating
network functions from the hardware they run on by using virtual
hardware abstraction.
(訳) 仮想的なハードウェア抽象化により、NFをNFが動作するハードウェアから
分離するしくみ
POINT
POINT

• Network Point of Presence (N-Pop): location where a Network Function
is implemented as either a Physical Network Function (PNF) or a Virtual
Network Function (VNF).
(訳) 物理ネットワーク機能(PNF)もしくは仮想ネットワーク機能(VNF)のどちら
かが実装されたNFのロケーション
• Network Functions Virtualisation Infrastructure Point of Presence
(NFVI-Pop): N-PoP where a Network Function is or could be deployed as
Virtual Network Function (VNF).
(訳) VNFとしてデプロイ可能なNFのN-PoP、もしくはVNFとしてデプロイされた
NFのN-Pop
• VNF Forwarding Graph (VNF FG): NF forwarding graph where at least
on node is a VNF.
(訳) サービスチェイニング。少なくとも1ノードがVNFであること。

NFVのねらい (1/2)
• CAPEX削減
• 専用ハードウェアからコモディディハードウェアへシフト
• OPEX削減
• オペレーションの効率化
• 動的なオペレーション
• 機器の省電力化
• スケーラビリティの確保
• ソフトウェアの最適配置
• 柔軟なNFのデプロイ
• 迅速なサービス・イノベーションの実現
• ソフトウェアとハードウェアの分離
• マルチベンダ対応
• 標準かつオープンなインタフェースの規定

NFVのねらい (2/2)
• NFVのターゲットは通信キャリア
In non-virtualised networks, NFs are implemented as a combination of
vendor specific software and hardware, often referred to as network
nodes or network elements. Network Functions Virtualisation
represents a step forward for the diverse stakeholders in the
telecommunication network environment.
• NFVがもたらす効果は３つ
FNV introduces a number of differences in the way network service
provisioning is realized in comparison to current practice. In summary,
these differences can be listed as:
1. Decoupling software from hardware
2. Flexible network function deployment
3. Dynamic operation

NFVフレームワーク概説

NFVフレームワーク概説:
-HIGH-LEVEL NFV FRAMEWORK-
• NFVを実現するフレームワークは、下図のとおり。
• NFVのフレームワークは、大きく3つのワーキング・ドメインから構成される。
1. VNFs
2. NFVI
3. NFV Management and Orchestration
Virtualised Network Functions (VNFs)
NFV Infrastructure (NFVI) NFV
Management
and
Orchestration
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Virtualisation Layer
Hardware resources
Compute Storage Network
ソフトウェアと
ハードウェアの分離
NFVI上に
デプロイされる
複数ロケーションに
跨ってデプロイ可能
出典：“Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework”: ETSI GS NFV 002 v1.1.1 (2013-10).

1. VNFs
• NFをソフトウェアで実装したもの
• NFVI上で動作する
Management
and
Orchestration
(NFV-MANO)
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources

2. NFVI
• 異なる物理リソースを包含する
• 異なる物理リソースは、仮想化可能である
• VNF群の実行をサポートする
Management
and
Orchestration
(NFV-MANO)
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources

3. NFV Management and Orchestration
• 下記のライフサイクル管理とオーケストレーションを行う
• 基盤の仮想化をサポートする物理リソース
• 基盤の仮想化をサポートするソフトウェアリソース
• VNF群のライフサイクル
• NFVフレームワーク中で必要とする仮想化に特化した管理タスクをすべて扱う
Management
and
Orchestration
(NFV-MANO)
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources

OPENSTACKのコンポーネントとの対応関係
NFVI, NFV Management and OrchestrationはOpenStackで実現可能
1. (Virtual) Compute
: Nova
2. (Virtual) Storage : Glance, Swift
3. (Virtual) Network : Neutron
4. NFV Management and Orchestration : Heat
Management
and
Orchestration
(NFV-MANO)
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources

OPENSTACKとの対応関係
VNFsについて
• OpenStackのコンポーネントで該当するものは存在しない (2015年3月時点)
• VNF実現のための手段は大きく2つ
1) 自分で作る (機能開発)
2) 他から持ってくる (オープンソース、物理/仮想アプライアンスの導入・Integration)
Management
and
Orchestration
(NFV-MANO)
VNF VNF VNF VNF VNF
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources
OpenStackの
コンポーネントで
該当なし

ここまでのまとめ
• NFVは、仮想的なハードウェア抽象化により、NFが動作するハードウェアからNFを分離
するしくみ。
• NFVIは、VNF群をデプロイするための環境を構築するハードウェアとソフトウェアの集
合体で、OpenStack Nova, Glance/Swift, Neutronなどで実現可能。
• VNFは、NFVI上にデプロイ可能なNFの実装で、自力で機能開発するか、他から機能を調
達しインテグレーションすることで実現可能。
• NFV-MAMOは、NFVフレームワーク中で必要とする仮想化に特化した管理タスクをすべ
て扱うコンポーネントで、OpenStack Heatなどで実現可能。

(補足)VNFに関するコンテキスト
• NFVのフレームワークは、VNFインスタンスとVNFインスタンスに関連するデータ・制
御・管理・依存・他の属性などの関係性について動的に構築し、管理することを可能に
する。これを達成するために、最低でも3つのVNFに関するアーキテクチャの視点が存在
する。
1) フレームワークのコンテキストが、VMとなる場合の、仮想化デプロイ・オンボード
の視点
2) フレームワークのコンテキストが、複数の相互接続されるVMとフレームワークの属
性を記述するデプロイテンプレートとなる場合の、ベンダ製ソフトウェアパッケー
ジの視点
3) フレームワークのコンテキストが、ベンダ製ソフトウェアパッケージのフォームか
ら受領したVNFの運用管理となる場合の、オペレータの視点
• これらのコンテキストの範疇では、少なくともVNF間で下記の関係性が存在する。
• VNF Forwarding Graph (NFV-FG)は、ネットワークの接続性のケースをカバーす
る。(サービスチェイニングのユースケース)
• VNFの組は、不特定のVNF間における接続性の場合に関してもカバーする。(ホーム
環境の仮想化のユースケース)

NFVにおけるネットワークサービスの例

NFVにおけるネットワークサービスの例:
サービスチェイニング
End-2-Endのネットワークサービスは、NF群と複数のエンドポイントとの相互接続に関する
サービスチェイニングによって記述できる。
End
Point A
NF
1
NF
2
NF
3
End
Point B
Infrastructure
Network 1
Infrastructure
Network 2
Infrastructure
Network 3
Network Function (NF)
Forwarding graph
<サービスチェイニング>
End-2-Endの
ネットワークサービス

NFVにおけるネットワークサービスの例:
サービスチェイニング
仮想化レイヤを含めたEnd-2-Endのネットワークサービスの例は下図の通り。
End
Point A
VNF
1
VNF
2A
VNF
3
End
Point B
VNF-FG
End-2-Endの
ネットワークサービス
NFVI
-PoP
3
NFVI
-PoP
1
NFVI
-PoP
4
NFVI
-PoP
2
VNF
2B
VNF
2C
VNF-FG-2
NFのロケーション
物理リンク
論理リンク
仮想化
凡例：

NFVリファレンス・アーキテクチャ・フレームワーク

NFVリファレンス・アーキテクチャ・フレームワーク:
はじめに
• NFV architectural frameworkは、ネットワーク機能(NF)仮想化プロセスにより管理系
ネットワークに生じる変化について言及している。したがってNFV architectural
frameworkは、管理系ネットワークの仮想化によってもたらされる新機能や基準点(I/F)
について言及する。
• NFV architectural frameworkは、一切の実装論について言及しない。

機能ブロックの概要
• NFV architectural frameworkは、機能ブロック間に関する主な基準点(I/F)と機能ブ
ロックを識別する。機能ブロックは以下の通り。
1. Virtualised Network Function (VNF).
2. Element Management System (EMS).
3. NFV Infrastructure:
1) Hardware and virtualised resources
2) Virtualisation Layer
4. Virtualised Infrastructure Manager(s).
5. Orchestrator.
6. VNF Manager(s).
7. Service, VNF and Infrastructure Description.
8. Operations Support System (OSS)
9. Business Support System (BSS)

NFV Infrastructure (NFVI)
機能ブロックと基準点(I/F)について図示化
NFV Management and
Orchestration (NFV-MANO)
VNF 1 VNF 2 VNF 3
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources
Computing
Hardware
Storage
Hardware
Network
Hardware
EMS 1 EMS 2 EMS 3
OSS/BSS
Service, VNF and Infrastructure Description Orchestrator
VNF
Manager(s)
VNF
Manager(s)
VNF
Manager(s)
Virtualised
Infrastructure
Manager(s)
Os-Ma
Se-Ma
Ve-Vfnm
Nf-Vi
Vn-Nf
Vl-Ha
Or-Vnfm
Vi-Vnfm
Or-Vi
Execution reference points Other reference points Main NFV reference points

NFV Infrastructure (NFVI)
(参考)OPENSTACK等との対応関係
NFV Management and
Orchestration (NFV-MANO)
VNF 1 VNF 2 VNF 3
Virtual
Compute
Virtual
Storage
Virtual
Network
Hardware resources
Computing
Hardware
Storage
Hardware
Network
Hardware
EMS 1 EMS 2 EMS 3
OSS/BSS
Service, VNF and Infrastructure Description Orchestrator
VNF
Manager(s)
VNF
Manager(s)
VNF
Manager(s)
Virtualised
Infrastructure
Manager(s)
Os-Ma
Se-Ma
Ve-Vfnm
Nf-Vi
Vn-Nf
Vl-Ha
Or-Vnfm
Vi-Vnfm
Or-Vi
Execution reference points Other reference points Main NFV reference points
OpenStack
Nova
OpenStack
Glance/Swift
OpenStack
Neutron
OpenStack
Heat
Hypervisor
x86 server

(考察)シンプルに記述するとこうなる
• VNFといっても種類は色々あるが、大きく「クラウド系VNF」「通信キャリア系VNF」に
便宜的に分類できる*。
* ETSIのドキュメントでは何も言及されていないので、あくまでも便宜的。
VM
x86 server
Hypervisor
VMVMVMVMVM
Switch SIPRADIUSLBFWRouter
クラウド系VNF 通信キャリア系VNF

NFVとSDNの関係
Open
Innovation
SDN
NFV
Creates competitive
supply of innovative
applications by third
parties.
Creates network
abstractions to
enable faster
innovation.
Reduces CAPEX, OPEX,
Space and Power Consumption.
出典：https://www.sdxcentral.com/articles/contributed/nfv-and-sdn-whats-the-difference/2013/03/

NFVとSDNの関係:
(考察)NFVとSDNのイメージ
• SDNは線(リンク)のイメージ、NFVは点(ノード)のイメージ。
• NFVはネットワーク上のノードであり、SDNはノード間を結ぶ論理的な接続性(リンク)を表す。
NFV
1
NFV
2
NFV
3
NFV
4
NFV
5
NFV
6
NFV
7
SDNで論理的な
接続性を担保
NFVで
機能性を担保

参考資料
1) “Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework”: ETSI GS NFV 002 v1.1.1 (2013-10).
2) “Network Functions Virtualisation (NFV); Terminology for Main Concepts on FNV”: ETSI GS NFV 003
v1.2.1 (2014-12)
3) “Network Functions Virtualisation (NFV) White Paper #3”: January 2015.
4) “OpenContrailとnfv”: Daisuke Nakajima(Juniper Networks),
Slidesharehttp://www.slideshare.net/DaisukeNakajima/opencontrailnfv
5) https://www.sdxcentral.com/articles/japanese/nfv-%E3%81%A8-sdn-
%E4%BD%95%E3%81%8C%E9%81%95%E3%81%86%EF%BC%9F/2013/03/

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