技術開発視点から見た キャリアにおけるSDN適用ユースケース NTT Communications 技術開発部 柏 大 2015/12/18 Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Agenda NTT CommunicationsにおけるSDN適用領域 SDN適用の拡張領域 具体的な技術開発テーマ まとめ Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 2 Step1: DC内 コンフィグレーションの自動化 お客様ポータルからの即時のNW制御 Data Center Enterprise Cloud Inside Data Center Customer Portal Virtual Servers Automatic Configuration SDN OFSW OFSW LB Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 4 FW Network Controller VPN OFSW: OpenFlow Switch LB: Load Balancer FW: Firewall Step2: DC間 お客様ポータルからのエンタープライズクラウド間帯域コントロールを実現 Customer Portal Data center in Country A Data center in Country B Network Controller Enterprise Cloud OFSW* Enterprise Cloud Virtualized Network between Data Centers OFSW* * OFSW : OpenFlow Switch Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 5 Step2: DC間 SDNによるエンタープライズクラウドと近隣DCとの接続および 帯域コントロールを実現 Neighbor DC （Colo） Customer Location DC Enterprise Cloud LAN Cloud-On-premise Colo servers Connectivity Cloud-Colo Connectivity Virtualized Network Internet • Same IP segment • Seam-less connectivity for Cloud/Colo/On-premise Enterprise Cloud Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 6 Step3: DC/WAN間 エンタープライズクラウドとVPNの接続自動化を実現 API SDN Controller Open Flow eBGP Data centre Network MPLS-VPN MPLS Inter-AS option B VLAN MPLS Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 7 Step4: NFV (Network Functions Virtualization) ネットワーク機能(Firewall, Wan Accelerator)を仮想化し、ネッ トワークサービス機能として提供(vCPE) : Connection route Realize functions of WA and FW over network Customer’s system Network Controller Customer Portal Network Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 8 Internet SDN適用の次ステップ：WAN/LANへの適用 Controller DC/Cloud Step 1,2 vPE VM VM vCDN ・・・ VM vFW SW/R SW/R DC間NW vCPE vPE VM VM SW/R GW vCDN ・・・ VM SW/R vFW NFV Ctrler Cloud Ctrler DCNW Ctrler GW Ctrler GW (Aggregation & Long haul) Transport NW Ctrler PTS Access Access CPE CPE LAN CPE Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 10 OSS/BSS Optical/Packet Transport Orchestrator Service NW Ctrler IP/MPLS Transport NW WAN Nest Step vCPE GW Service NW Step3 NFV Compute NW Step4 WAN/LANへのSDN適用分類 形態①「Underlay NWへのSDN適用」 DC/Cloud 内容 ①-1 サービスNW ①-1 サービス NW ｻｰﾋﾞｽ NW ｺﾝﾄﾛｰﾗ IP/MPLS ② Access CPE LAN CPE Internet トランスポートNW WAN Optical/Packet Transport ①-2 ①-2 ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ NW ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ NW ｺﾝﾄﾛｰﾗ ﾃﾞｰﾀﾌﾟﾚｰﾝの 主な技術 キャリアNW機器のサービス NW機能制御(LSPの設定、 帯域/優先度変更、予約制御 等)をSDNコントローラから 一元的に実行 ・IP/MPLS ・Ethernet キャリアNW機器のトランス ポートNW機能制御(Endto-Endパスの設定、帯域制 御、予約制御等)をSDNコン トローラで一元的に実行 ・Ethernet ・MPLS-TP ・SDH ・OTN ・WDM (新)形態②「Overlay NWへのSDN適用」 内容 Access エッジ機器(CPE、DC内GW等)間でオー バーレイトンネルを構築。トンネルの制御 やポリシーに応じた経路制御などをSDNコ ントローラから実行 CPE Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 11 ﾃﾞｰﾀﾌﾟﾚｰﾝの 主な技術 ・VXLAN ・NVGRE ・TLS(SSL) /DTLS ・L2TP Underlay NWへのSDN適用で考えること Service NW コントローラ サービスNW (面のNW/ 自律分散) PE P NE PE P NE トランスポートNW (線のNW/ 集中制御) • NE P NE NE NE Transport NW コントローラ コントローラ要件 ノード管理機能 NW管理機能 サービスNW サービス装置(ルータ)管理 • シャーシ • パッケージ • ポート • リンク • トポロジー • サービスNW（面） トランスポートNW 伝送装置管理 • シャーシ • パッケージ • ポート • リンク • トポロジー • 伝送パス（線） Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 12 PE Overlay NWへのSDN適用の動き SD-WAN (Software Defined WAN)で注目 (a) LAN接続タイプ (b) 端末接続タイプ LAN間で閉域ネットワークを構成 キャリアVPN・専用線サービスの代替を目的に 作られており、キャリアVPNからの移行が容易 端末（デバイス）間で仮想的なLANを構成 端末単位でVPNを構成するという、新たな閉域ネッ トワークの実現方式を提案。 Ap • • EdgeルータでVPNを終端する キャリアの閉域ネットワークサービ ス (専用線、MPLS-VPNなど）の代替 としての利用形態もあり • • Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 14 Ap Ap 端末にインストールするアプリでVPNを終 端する リモートアクセス、端末単位のVPNとして の利用形態 SD-WAN ONUG(OpenNetworking User Group)で提唱。 ユーザ主導で、北米の大手金融/流通/小売り*等の情シスメンバが立ち上げ。 自社WANのSD化を推進する仕組み NW品質状況の可視化 DC SaaS VNF動作(NFV連携) ゼロタッチ プロビジョニング MPLS コントローラで集中 管理(拠点ではゼロ タッチ) Internet 集中管理 Act アプリケーション毎 に、品質状況に応じ て回線選択 Act Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 15 技術開発テーママップ Controller NFV Compute NW DC/Cloud vCPE vPE VM VM vCDN ・・・ VM vFW SW/R SW/R DC間NW vPE VM VM NFV Ctrler vCDN ・・・ SW/R VM Cloud Ctrler vFW DCNW Ctrler SW/R APGW Ctrler APGW -SW Transport NW WAN Optical/Packet Transport (Aggregation & Long haul) 1) Transport SDN Transport NW Ctrler PTS Access Service NW Ctrler Access CPE LAN 3) Orchestrator CPE CPE Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 17 OSS/BSS IP/MPLS 2) OverlayNW/NF V連携 Orchestrator GW Service NW APGW -SW vCPE Transport SDN概要 現状のレイヤ１～２のトランスポートNW機能を抽象化して、コントローラにより統合管理。 上位サービス／アプリの案件に応じて、Multi-layer/domain/ventor環境での統合オペレーションを実 現する。 環境 • Multi-layer • Multi-domain • Multi-vendor × 機能(例) 効能 • 動的リソース割当て • リードタイムの短縮 • 動的帯域変更 • 最適なNW品質の提供 • 動的経路変更 • オペレーションのシンプル化 Orchestrator Transport NW Controller Network Management Platform Adaptor Adaptor Adaptor Adaptor Adaptor 【Multi-layer】 【Multi-vendor】 Layer２ VLAN Layer1 MPLS OTN Access domain MPLS MPLS OTN OTN Aggregation domain Core domain 【Multi-domain】 Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 19 OTN Access domain Transport NW controller Architecture • • • NMP (Network Management Platform)が、「ネットワーク抽象化モデ ル」を用いてマルチドメイン／レイヤ／ベンダネットワークを管理 NMPの上位では、”マルチレイヤ/ドメイン最適パス割当て” “マルチドメイ ン自動故障復旧”等のユースケースを実現するアプリケーションが動作 NMPの下位では、Openflow, MPLS, WDM等の様々なプロトコルに対応し たアダプタが動作 Visualization Virtualization Path Computation Failure Handling NMP (Network Management Platform) OpenFlow Adaptor Microwave Adaptor PTN Adaptor WDM Adaptor OpenFlow Domain Microwave Domain MPLS Domain WDM Domain Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ネットワーク抽象化モデル • NMPとして、オープンソースのNW管理PFであるODENOSを活用。 • ODENOSでは、トランスポート技術や装置毎の差を吸収し、汎用 的に、ネットワークの端点・端点間のコネクション、それらを結ぶ 経路を表現できる「ネットワーク抽象化モデル」を導入 • マルチレイヤ／ドメイン／ベンダのネットワーク管理が容易になる だけでなく、階層化管理により、オペレータが理解しやすい統合 ビューが実現できる。 Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. PoC環境 Customer DC Customer HQ WDM Mobile Backhaul Mobile Backha ul Customer Branch Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Use Case1 : 統合ネットワークビュー • • マルチレイヤ/ドメイン/ベンダNWを統合ビューで管理 オペレータは、”抽象化”, “仮想化”ビューを駆使することで、マルチレイヤ/ドメイン に跨り、NW全体の状況を簡単に把握できる。(Drill down/ Drill up) Traditional Operation ToBe Operation Abstract WDM Domain Ether domain MPLS domain WDM domain Operator Operator Operator Drill Up to abstract network Expand DC Domain Per layer/domain/vend or view Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Multi-XX Integrated “one-view” Drill Down to detail network Use Case1 :統合ネットワークビュー(Contd.) 1. 階層型ネットワーク抽象化モデ ルを用いて、様々なEMSから 得られるNWリソース情報を統 合管理し、汎用化されたグロー バルビューを提供 2. オペレータの要望・嗜好に応じ た粒度・抽象度でのネットワー ク可視化を実現 Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Abstract 統合ネットワークビュー(最も詳細化) Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 統合ネットワークビュー(宅内・DC内を抽象化) Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 統合ネットワークビュー(DC内だけ詳細化) Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 統合ネットワークビュー(WDM部分を抽象化) Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Use Case 2: マルチレイヤ/ドメイン最適パス割当て • • マルチレイヤ／ドメインを跨る最適End-to-endパスの割当て 2種類の割当方法 – パス候補を自動抽出し、選択・切替は手動で実行 – ポリシーに応じて最適パスを自動抽出、自動切替 Traditional Operation Optimal paths per domain Per layer/domain/vend or Operation Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ToBe Operation Policy “Shortest P ath” Overall Optimization Operation End-to-end optimal path allocation automation Use Case 2:マルチレイヤ/ドメイン最適パス割当て(Contd.) シナリオ例：HQオフィスとDC間のEthernetコネクションパス割当て Operator (1)HQ・DC間Ethernet パスの割当要求 Transport NW Controller (2) マルチレイヤ/ド メインNWにまたがる 最適パスの計算、 (3) WDMパス割当て (4) MPLS-TPパス割当て (5) Ethernetパス割当て WDM Customer DC Customer HQ Mobile Backhau l MPLS-TP Customer Branch Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Use Case 3: マルチドメイン自動故障復旧 • • ドメインを跨るEnd-to-endパス故障時の自動復旧 2種類の復旧方法 – 事前に指定された代替パスへの自動切替 – ポリシーとその時のネットワーク状況に応じた、代替パスの自動抽出・自動切替 Traditional Operation Failures between domains must be recovered manually Per layer/domain/ve ndor Operation Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ToBe Operation Auto recovery beyond domains on endto-end basis Overall Optimization Operation Use Case 3:マルチドメイン自動故障復旧(Contd.) シナリオ例：マルチドメイン(WDN, MPLS-TP, Mobile Backhaul)を跨る、 代替パスの自動割当て・切替 Transport (2) マルチレイヤ/ドメイン NW ネットワークを間が足る代 Controller 替パス計算 (1) リンクダウン(HQ/PTN 間)の検知・通知 (3) 代替パスへの切り替えと旧パ スの削除 WDM Customer DC Customer HQ MPLS-TP Existing paths Mobile Backhaul Reallocated paths Customer Branch Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. Use Case 4: 試験環境仮想化による開通試験高度化 仮想化試験器、光SWの導入 -仮想化試験器を分散配置し、トランスポートNWコントローラから試験を自動実行 - 光SW等で試験器の1ポートを複数の装置へ接続 試験に必要な物理接続を自動構築 - 構成管理で対象のポートに接続している試験器を自動選択 - 光SW 等で遠隔から物理接続を変える 試験器の詳細を隠蔽して自動試験：試験器API - 試験のAPIを活用して試験器を抽象化し、自動試験を実現 シンプルな物理 構成で試験環境 を構築 NE 試験に必要な物 理/論理環境を 自動構築 試験対象パス NE Tester Tester NE NE 試験器の詳細を Building Z 隠蔽した自動試 験 Building A Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 33 Use Case 5: AIダッシュボード (例1) (例2) - 故障の予兆を検知し、故障前の予防保 全でお客様影響を低減 ⇒ 品質の向上 在庫管理の最適化：高度な需要予測 - オンデマンドパスも考慮した需要予測 のモデル化 - 実トラフィックを基に需要モデルを機 械学習 Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 34 Agenda NTT CommunicationsにおけるSDN適用領域 SDN適用領域の拡張 具体的な技術開発テーマ 1) Transport SDN 2) Overlay/NFV連携 3) Orchestrator まとめ Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 35 NTT Communications CONFIDENTIAL [文書ID] OverlayNW/NFV連携 PoC [配布番号] PoCでのサービス構成 Customer premise VM Public cloud (NTT’s or others) Internet L2/L3 SW WAN Customer accelerator vRouter premise vFW vDPI Cache VM ✕ VPN Edge cloud Private cloud (NTT) CPE box PoC要件 • • • • VNFを複数ドメイン（例：クラウド、CPE Box）へデプロイできること リアルタイムなトラフィック負荷や故障状況に追随し、動的にリソース制御を 実現できること(auto-scaling, auto-healing） 仮想リンクを用いて、複数のネットワークサービス（例：Internet, Internet VPN, IPVPNなど）を同一物理回線で実現できること 仮想ドメインと既存物理ドメインとシームレスに接続できること Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 36 NTT Communications CONFIDENTIAL [文書ID] [配布番号] MANO実装モデル(Lesson learned) PoCを通じて、ETSI/MANO機能群についての要件を整理 ＜主な要件＞ ・統一したVNFのOnboarding フレームワーク - サービス抽象化 - Workflow管理 ・アダプタの実装による SDNコントローラとの結合 ・Service Inventoryと Resource Inventoryの統合 Readiness Fulfillment Assurance Billing Service abstraction (incl. portal) Workflow management NW adaptor VNFM adaptor VNF Monitoring VNF abstraction Service & Resource Inventory Workflow management VIM adaptor ETSI MANO SDN Controller Orchestrator VNF adaptor VIM Root cause analysis VM Monitoring Unified API VIM VNFM NW/SFC Management VIM Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 38 Hardware Monitoring NTT Communications CONFIDENTIAL [文書ID] [配布番号] OverlayNW/NFV連携 (Another Use Case) ③異常を検知した場所を ズームアップ ①異常 検知 ネットワーク エッジ ②NW帯域拡張 クラウド クリアな映像 で確認！ コントローラ カメラ 異常検知AP (VNF) SDN リアルタイム性、負荷の かかる処理はエッジで実施 AI分析 により 異変を 検知 異常発生時に検知結果 と連動してNWを制御 Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 39 カメラ制御 監視者 全体の監視、および異常時 の監視はクラウドで実施 Enterprise Backend Orchestrator • SDN技術を活かし、付加価値サービスを提供する上では、生産性と 拡張性に富んだオーケストレーション基盤が重要 ドメインを跨がった簡易なシナリオ記述 共通機能の抽象化と論理集約 （トランザクション管理、排他制御、スケジュール・イベント管理など） • オーケストレーション基盤には、SDN技術を素早く導入していくた め、既存のレガシーシステムやOSS/BSSを極力活かす仕組みが重要 段階的に機能分割して資産を活かしながら新サービスを展開 APIをオーケストレーションバスに集約し、資産の段階的置き 換えを可能にする Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 41 Enterprise Backend Orchestrator Architecture • APIを集約し、場所、I/F表現、インタラク ション の複雑性を隠ぺいし、疎につなぐ 全体の連携をモニタリングし、リアルタイ ムに可視化 バックエンド全体を一つのシステムに見せ かける • External-APIGW Publication Portal Visualization • Aggregation & Standardization Internal-APIGW API Routing as a Service Transaction as a Service Global Lock/Counter as a Service BSS Legacy BSS Resource Manager … Schedule as a Service BSS BSS BSS Common Meta Function 共通機能を集約し、冗長性を排除 hotspot Event Chaining as a Service 柔軟な表現力を備えたhotspotに ビジネスロジックのみを配備 Enterprise Backend Orchestrator オーケストレーション表現モデル Workflow as a Service 起動モデル 記述モデル Workflow型 オンデマンド型 Toyblockビルディング Eventチェイン型 予約型 テンプレート記述 複合型 定周期型 スクラッチモジュールプラグイン Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 42 BSS Legacy BSS Configuration Manager BSS BSS Legacy Fault Manager BSS DomainBSS Specific Orchestrator まとめ NTT CommunicationsにおけるSDN適用領域 技術開発視点でのSDN適用領域の発展の方向性 技術開発テーマのご紹介 1) Transport SDN 2) Overlay/NFV連携 3) Orchestrator Testbed環境を構築して、SDN/NFV基盤の上で様々なユースケー スを可視化していきます。アイデアがありましたら、是非お声掛け ください！ Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 45
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