Network function virtualization (NFV): qué es, para qué sirve y ventajas

Hoy en día, los proveedores de servicios de comunicación (CSP) deben responder con rapidez, flexibilidad, innovación, transparencia y alto rendimiento a las necesidades de un mercado que se basa cada vez más en la digitalización y que busca adoptar nuevos modelos de negocio y competir más allá de sus fronteras geográficas habituales. La misma revolución que la virtualización y Network Function Virtualization (NFV) generaron en los centros de datos y en las redes de TI corporativas, al eliminar los silos de TI gracias a la abstracción del hardware y su integración con el software y los datos empresariales a través de hipervisores, también se está dando en el ámbito de las redes a nivel de operador. La guía analiza el tema de la virtualización de funciones de red

Capacidades de CPE universal y red virtual (Network Function Virtualization)

Históricamente, los servicios de red que los operadores prestaban en las oficinas de los clientes finales se realizaban mediante dispositivos denominados CPE (Customer Premises Equipment).

Un CPE se presenta en forma de dispositivos físicos (como enrutadores y firewalls), que a menudo son gestionados por el propio operador, quien se encarga no solo del costo del hardware, sino también de su administración y mantenimiento.

En un intento por reducir los costos operativos (OPEX) y los relacionados con las inversiones (CAPEX), la industria de las telecomunicaciones adoptó en los últimos años algunas tecnologías típicas de los centros de datos, adaptándolas a las necesidades del mundo de las redes. En un mundo cada vez más dinámico y con la llegada de tecnologías cada vez más orientadas a la nube, desde hace algunos años escuchamos hablar cada vez más del CPE universal o uCPE. ¿De qué se trata?

Un uCPE se basa en hardware genérico, normalmente un servidor COTS (Commercial Off The Shelf) con una arquitectura estándar del sector (hasta la fecha, la más común es x86 de Intel). En pocas palabras, un uCPE no es más que un servidor genérico que integra funciones computacionales (procesadores), almacenamiento (normalmente memorias de estado sólido) y redes (dos o más interfaces de red, generalmente del tipo Ethernet).

Network Function Virtualization en uCPE y sus ventajas

Gracias a las técnicas de virtualización, que hoy en día son un estándar tecnológico, un uCPE es capaz de ejecutar cualquier tipo de software en su interior en forma de máquina virtual (Virtual Machine), incluyendo lo que en la industria de las telecomunicaciones se denomina comúnmente VNF, acrónimo de Virtual Network Function, que es un código de software que realiza las funciones típicas de una aplicación de red común (por ejemplo, firewalls, enrutadores, SD-WAN, etc.).

Las ventajas de utilizar soluciones virtualizadas para realizar determinadas funciones de red son obvias, y algunas de ellas se enumeran a continuación:

• Reducción del costo del hardware: los servidores COTS están disponibles en el mercado a precios muy bajos en comparación con los dispositivos tradicionales (router, firewall, etc.)
• Consolidación de aplicaciones: un uCPE puede alojar varios VNF simultáneamente, lo que reduce el espacio ocupado por la solución en su conjunto y, al mismo tiempo, reduce el consumo de electricidad;
• Entorno de varios proveedores: un uCPE puede alojar VNF de diferentes fabricantes, incluso de código abierto. Se eliminan las restricciones de dependencia de los proveedores y también es posible alojar otros tipos de funcionalidades, no estrictamente relacionadas con el mundo de las redes, como el front-end para el IoT, las aplicaciones WEB, etc. Todo ello en una única plataforma de hardware;
• Flexibilidad: dado que se trata únicamente de software que se ejecuta en una plataforma de hardware genérica, es posible modificar los componentes bajo demanda y según sea necesario. Por ejemplo, es posible cambiar el tipo de firewall virtual de un proveedor a otro proporcionado por otro fabricante sin modificar el hardware. Además, esta operación se puede realizar de forma remota, sin la intervención de técnicos especializados en el campo.
• Solución preparada para el futuro: puede cambiar el tipo de software alojado en los servidores para adaptarlo a sus necesidades.

Desde el punto de vista de los costos operativos (OPEX), queda claro cómo un modelo basado en software permite a los operadores reducirlos; pensemos, por ejemplo, en la posibilidad de instalar aplicaciones de forma remota, algo que antes requería la presencia de un técnico especializado en el lugar.

Un uCPE completa lo que en el mundo de las telecomunicaciones se conoce como la desagregación de los componentes del software (en este caso, los VNF) de la parte del hardware (el servidor COTS). Esta desagregación permite evitar la adopción de soluciones integradas verticalmente, es decir, soluciones proporcionadas por un único proveedor, y facilita la implementación de ciclos de innovación más cortos, ya que el hardware deja de ser un factor limitante.

Diferencias entre NFV y la red definida por software (SDN)

La tecnología NFV se desarrolló a gran escala en los últimos años, superando incluso a las Redes Definidas por Software (SDN). De hecho, la primera ha adoptado de la segunda el enfoque definido por software (es decir, la programabilidad del software en lugar de la necesidad de instalar, configurar, modificar y escalar la tecnología con frecuentes intervenciones in situ en el hardware), lo que posibilitó la virtualización.

Sin embargo, mientras que la SDN se creó para innovar y hacer que las redes de TI dentro de una organización fueran más flexibles, económicas, eficientes, seguras y confiables, beneficiando sus procesos y aplicaciones relacionadas, la NFV surgió para llevar los beneficios de la SDN al negocio de las compañías de telecomunicaciones, los operadores y los proveedores de conectividad WAN.

Si cambiás de SDN a NFV, encontrarás muchas tecnologías en común, pero también surgirán soluciones peculiares. Estas son funciones que se desarrollaron a lo largo de la historia de las telecomunicaciones para proporcionar servicios de telefonía fija y móvil, transmisión de datos e interconexión de redes. Por lo tanto, esto también está cambiando, en cierta medida, el panorama de los proveedores, así como el de los organismos de normalización y las asociaciones industriales internacionales.

El papel de los estándares y el código abierto

Cuando hablamos de NFV, no debemos olvidar que, como ya se mencionó, estas se están desarrollando en un mundo donde existe una fuerte integración vertical entre muchos tipos de hardware destinados a realizar tareas específicas. A lo largo de muchas décadas de evolución en telecomunicaciones, este enfoque arquitectónico ha llevado al surgimiento de numerosos modelos de infraestructura propietarios y, por lo tanto, a una estrecha relación entre operadores y proveedores de tecnología.

Sin embargo, dado que los operadores deben proporcionar servicios públicos que sean lo más interoperables posible a nivel internacional, algunos organismos de normalización desempeñaron un papel fundamental en el sector de las telecomunicaciones, definiendo protocolos de interoperabilidad entre las infraestructuras de los distintos operadores.

Varios proveedores, precisamente en el contexto de Etsi, se unieron y crearon el ISG (Industry Specification Group) Network Function Virtualization; esto llevó a determinar los requisitos y la arquitectura básica de la virtualización de funciones de red tras sus primeros años de actividad, concretamente en 2014. El trabajo de estos proveedores continuó a lo largo de los años y, en el período de dos años 2019-2020 (fase 4 de la actividad), se centraron en particular en la mejora y el aumento del soporte de las tecnologías de virtualización y en la optimización de la integración de la red en la infraestructura. El objetivo final es aumentar las capacidades de automatización de la NFV y, además, se anunció que se trabajará para reforzar la seguridad de la NFV.

Nace la infraestructura de Network Function Virtualization

Por eso nació la arquitectura de referencia (Nfvi) de la Infraestructura de Virtualización de Funciones de Red (NFVI) promovida por la ETSI. Un proyecto muy sofisticado, que se centra en gran medida en la colaboración de operadores, organizaciones y diferentes proyectos en el desarrollo de pruebas de concepto (PoC), capaces de demostrar la viabilidad de la NFV en cada vez más casos de uso, incluido el 5G, que requiere no solo una optimización de la conectividad inalámbrica a nivel local, sino también la orquestación con conexiones fijas para el transporte de datos entre cabinas o torres de radio y la nube.

Una NFVI se basa en tres bloques principales:

• la tarea de configurar y automatizar la red la realiza el componente de gestión y orquestación de la virtualización de las funciones de red (MANO);
• en su interior encontramos un motor de orquestación (orquestator), un administrador de VNF, que permite concatenar los servicios de VNF (encadenamiento de servicios)
• y el administrador de infraestructura virtualizada (Vim), para poner el entorno operativo virtualizado a disposición de los VNF.

La plataforma NFV Opnfv de código abierto, un proyecto creado por una comunidad, es interoperable con este modelo. Otra implementación de código gratuito es la versión portadora de OpenStack NFV, adoptada por algunos de los principales proveedores de TI.

Las ventajas de la Network Function Virtualization para las empresas

En la actualidad, SDN y NFV se consideran dos disciplinas sinérgicas. En un mundo en el que los procesos de negocio de las empresas se expanden a escala geográfica, deben interoperar con los de los nuevos socios y se establecen modelos de conectividad entre sucursales y sedes centrales como SD-WAN y procesamiento local como Computación perimetral. La SDN puede aprovechar al máximo su potencial si las redes que ofrecen los CSP se basan en la virtualización de las funciones de red.

Entre las ventajas de la NFV, los proveedores de servicios de comunicación pueden ofrecer soluciones de conectividad de varios tipos con un mayor tiempo de comercialización, con el uso de diferentes protocolos y diferentes tecnologías. Para utilizar estos servicios avanzados, según sus necesidades, los usuarios pueden conectarse a aplicaciones en la nube nativas o alojar soluciones de NFV en las instalaciones (con una VNF adaptada a sus necesidades, para una interoperabilidad remota más eficiente con los servicios del proveedor de NFV elegido) en forma de equipo físico en las instalaciones del cliente o CPE virtual.

Network Function Virtualization y evolución del mercado, el papel de la COVID-19 y más

No es solo la emergencia sanitaria la que obliga a cambiar el ritmo de las estrategias de construcción de redes.

Al repensar las empresas desde la perspectiva de la industria 4.0, es precisamente la virtualización de las funciones de red la que desempeña un papel importante a la hora de permitir la transformación. Y en este ámbito, como en muchos otros, pensemos en el coche autónomo por poner solo un ejemplo: el desafío del hardware consiste en garantizar mecanismos de sincronización que cumplan con los requisitos de temporización del 5G, pero, desde el punto de vista del software, será fundamental poder gestionar las redes de forma remota. La virtualización de las funciones de red, gracias a las soluciones automatizadas, le permitirá gestionar conexiones rápidas, dinámicas y escalables.

Durante la emergencia sanitaria provocada por la COVID-19, que afecta a todo el planeta y continúa, las empresas de telecomunicaciones están comprobando lo útil que puede resultar adoptar la tecnología de virtualización de las funciones de red para permitir a los operadores ofrecer servicios de red, supervisarlos y gestionarlos de forma remota.

La combinación de todos estos fenómenos aumentará la facturación de la NFV: según datos de Research and Markets, este mercado alcanzará en 2024 un valor igual a 36 300 millones de dólares, casi el triple que en 2019.

Fuente: Zerounoweb.it, Network Digital360