تکامل عملکردهای شبکه

ما اخیراً شاهد برخی پیشرفت‌ها و تغییراتی بوده ایم و شاید زمان آن فرا رسیده تا برای رفع نیازهای بازار و مشکلاتی که اپراتورها با آن مواجه هستند، اقدامی را اتخاد کنیم. در ابتدا، اپراتورها با اتخاذ کنترل و جداسازی سطوح کاربران (CUPS) توانستند به ویژگی ها و نیازمندی های متمایز هر یک از سطوح به شکل بهتری رسیدگی کنند که امروزه این امر به ویژه با جداسازی شبکه اهمیت بیشتری پیدا کرده است. از آنجایی که اپراتورها بیشتر بر روی ارائه خدمات خود تمرکز می‌کنند، آنها بخش‌هایی از شبکه‌ها و عملیات خود را (مانند دیتاسنترها) بر عهده سازمان های ثالث می‌گذارند یا بسیاری از عملکردهای شبکه را به ابر عمومی (public cloud) منتقل می‌کنند.

با این حال، عملکردهای شبکه برای صنعت مخابرات اهمیت بالایی دارند، زیرا این امکان را به اپراتورها می دهند تا درک و اطلاعات خود را از کنترل و جداسازی سطوح کاربران (CUPS) بالا برده و بر بنیان نقشه ی شبکه (Network Plan) تمرکز کنند. این موضوع تفاوت اساسی بین سطح کنترل (control plane) و سطح دیتا (data plane) را مشخص می نماید.

اگر چه control plane حجم قابل توجهی از ترافیک را حمل نمی کند، اما به مقدار قابل توجهی از منابع محاسباتی نیاز دارد. این امر با افزایش تعداد اتصالات شبکه، که توسط خدمات اینترنت اشیا مانند mMTC و Industry 4.0 مدیریت می گردند، حیاتی تر می شود. در مقابل، data plane به منابع محاسباتی کمتر و منابع شبکه بیشتری نیاز دارد.

افزایش نیاز به منابع شبکه، منجر به ایجاد موانعی در زمینه های مختلف می گردد. انتقال توابع شبکه به یک ابر عمومی، خصوصی یا ترکیبی (hybrid) در مورد سطح کنترل (control plane) منطقی به نظر می رسد، زیرا ابر دقیقاً همان منابع محاسباتی و ذخیره سازی را فراهم می کند. اما وقتی صحبت از سطح دیتا (data plane) به میان می آید، اجرای چنین توابعی بر روی یک زیرساخت محاسبات محور (که می تواند یک عملکرد شبکه مجازی سازی شده (VNF) روی یک سرور یا یک عملکرد شبکه بومی ابری (CNF) روی ابر باشد) به سادگی انجام نمی شود.

در حالی که VNFها محدودیت‌ها را با پیاده‌سازی عملکرد شبکه بر روی یک زیرساخت سخت‌افزاری استاندارد، مقیاس‌پذیر و یکپارچه حذف می‌کنند، اما فاقد توانایی استقرار آسان و مقیاس‌بندی توابع شبکه در چندین سایت هستند. ایجاد یک سایت شبکه مستلزم سرمایه گذاری قابل توجهی در زیرساخت های فناوری اطلاعات می باشد و مانع مقیاس‌بندی و استفاده از VNFها می گردد.

به عنوان گام بعدی در فرآیند تکامل توابع شبکه، CNF ها امکان پیاده سازی توابع شبکه را بصورت انعطاف پذیر فراهم می کنند، زیرا قادرند در container ها و بر روی هر زیرساخت ابری اجرا شوند و مقیاس پذیری خدمات را بطور اثربخش افزایش دهند. اما این موضوع ناکارآمد بوده و هزینه های بالایی را نیز برای سازمان ها به همراه خواهد داشت. معماری ابری مبتنی بر سرور (server-based) از CPUها و GPUها، که برای کاربردهای گسترده و نه برای عملکردهای شبکه بهینه شده اند، استفاده می کند که در نهایت منجر به عملکرد و کیفیت خدمات پایین می شود.

پردازنده‌های شبکه‌ای (NPUها) قادرند این نیازهای توابع شبکه را برطرف نمایند. اما، پلتفرم‌هایی که از آن‌ها پشتیبانی می‌کنند (عمدتا روترها) اختصاصی و بسته هستند و از هیچ API (واسط برنامه‌نویسی کاربردی) یا لایه‌های انتزاعی مورد نیاز برای اجرای کارآمد میکروسرویس‌های توابع شبکه برخوردار نیستند.

بهترین راه‌حل برای این مسائل، یک معماری مبتنی بر نرم‌افزار و مبتنی بر فضای ابری است که هم CPU و هم NPU را برای تامین نیازهای شبکه با یکدیگر ترکیب می‌کند. با پیاده سازی توابع شبکه بر روی ابر، اپراتورها می توانند توابعی را که به منابع شبکه‌ای و زیرساختی (CPUها و NPUها) نیاز دارند را به بهترین نحو پیاده سازی کنند.

راهکار NCNF شرکت DriveNets مدل معماری ابر را با شبکه های مخابراتی تطبیق می دهد. Network Cloud یک نرم‌افزار cloud-native است که بر روی یک زیرساخت فیزیکی مشترک اجرا می شود و عملیات شبکه را به طور اساسی ساده می کند تا هزینه های مخابراتی کاهش یابند.

در شکل زیر می توانید به وضوح ببینید که خدمات شبکه به منابع مختلفی نیاز دارند:

با به اشتراک گذاری منابع می توان بطور بهینه از منابع زیرساختی استفاده نمود و کیفیت خدمات را بطور قابل توجهی افزایش داد. از طرفی، امکان ادغام دقیق توابع شبکه را با زیرساخت ها فراهم می کند و منجر به تنظیم دقیق و بهینه سازی توابع شبکه بصورت real-time و بر اساس معیارهای متنوع می گردد.

که اپراتورها نیاز دارند تا برای پیشرفت شبکه‌های خود و بهره مندی از مزایایی همچون هزینه های پایین، انعطاف‌پذیری و نوآوری اقداماتی را اتخاذ کنند. در نهایت باید گفت که تکامل توابع شبکه از قبل آغاز شده است و مطمئناً با سرعت بیشتری نیز ادامه خواهد داشت.

• CUPS : Control-/User Plane Separation
• VNF : Virtual Network Function
• CNF : Container Network Function
• NPU : Network Processing Unit
• NCNF : Network Cloud-Network Function