La evolución de las redes de telecomunicaciones hacia la NFV

La provisión de contenido, especialmente de vídeo, es uno de los mayores retos a los que se enfrentan en estos momentos las redes de telecomunicaciones, debido al gran crecimiento del tráfico asociado a contenidos en alta definición. Este crecimiento viene marcado por la amplia variedad de dispositivos que permiten ver contenidos de resolución cada vez mayor. En un futuro, además, la realidad aumentada y la realidad virtual pueden hacer crecer aún más las necesidades actuales de ancho de banda en las redes.

Por otra parte, la disponibilidad cada vez mayor de procesadores de tamaño reducido a un coste cada vez menor, junto con la facilidad cada vez mayor de conectividad en cualquier parte, están acelerando la tendencia hacia lo que denominamos Internet de las Cosas (IoT).

Esto ha hecho disparar los requerimientos definidos para las redes de telecomunicación del futuro, no sólo por el crecimiento del ancho de banda necesario, sino por el aumento exponencial de dispositivos conectados concurrentemente. En este sentido, la Next Generation Mobile Network (NGMN) Alliance ha situado el IoT como uno de los factores principales que motivan la necesidad de desarrollar y desplegar redes móviles de quinta generación (5G).

Por todo ello, los operadores de telecomunicaciones se enfrentan diariamente a la necesidad de ampliar y actualizar sus redes a un ritmo que, además, hace difícil rentabilizar el coste de la inversión. Cabe tener en cuenta que los despliegues suponen una inversión muy elevada, tanto por el coste del hardware, como por la necesidad de personal capaz de diseñar, integrar y operar redes cada vez más complejas basadas en hardware específico.

El uso mayoritario de hardware específico supone además que es muy difícil que las redes puedan cambiar y adaptarse a las necesidades de cada momento de forma dinámica. Esto implica incapacidad de reacción ante aumentos inesperados del ancho de banda requerido en un punto determinado, o falta de respuesta a ataques de seguridad que pueden dirigirse, por ejemplo, a servidores de dominio.

Para dar respuesta a estos retos de las redes actuales, se trabaja desde hace unos años en la virtualización de las funciones de red: NFV (Network Functions Virtualisation). La idea principal detrás de la NFV es separar el hardware físico de las funciones de red que se ejecutan sobre este hardware. Para conseguir esto, el objetivo es definir los servicios de red como un conjunto de funciones de red virtuales, que puedan ser implementadas en software y puedan ser ejecutadas dentro de máquinas virtuales en servidores de altas prestaciones. La tecnología NFV, por tanto, pretende aprovechar la tecnología de virtualización existente para ofrecer una nueva forma de diseñar, desplegar y gestionar servicios de red.

 

Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gráfico_arquitectura_NFV_-_JPG.jpg

 

Para hacer realidad la NFV, es fundamental el uso de tecnología cloud con servidores de altas prestaciones. En general, esto aporta algunos beneficios, como los que se mencionan a continuación:

  • La reducción de costes de hardware, puesto que se utilizan servidores genéricos cuyo coste es menor por una simple razón de economía de escala.
  • La posibilidad de introducir nuevos servicios dirigidos a clientes de una determinada zona geográfica, sin incurrir necesariamente en la compra e instalación de nuevo hardware.
  • La capacidad de optimizar la configuración o la topología de la red casi en tiempo real en base a los patrones de movilidad/tráfico y a la demanda en cada momento. Esto implica que la infraestructura de red es mucho más escalable, y puede crecer o decrecer rápidamente según las necesidades.
  • La capacidad de reducción del consumo energético, utilizando técnicas ya existentes en la tecnología cloud, como el hecho de concentrar la carga en un número de servidores reducido en periodos de baja demanda, de tal forma que el resto de servidores pueden ponerse en modo de ahorro energético.
  • Una mayor eficiencia a la hora de administrar la red, por el hecho de que la infraestructura física se vuelve mucho más uniforme y homogénea. Además, el tipo de personal necesario para operar la red es más accesible en el mercado laboral, por no requerir conocimientos de hardware específico.

La implementación de la NFV, sin embargo, no está exenta de retos importantes. Los siguientes son algunos de los identificados como más relevantes:

  • La NFV permite cargar y ejecutar funciones virtuales en entornos cloud que pueden ser proveídos y/o operados por diferentes proveedores. El reto aquí es definir una interfaz unificada que permita separar claramente las funciones software de las máquinas virtuales y sus hypervisores, para asegurar la compatibilidad independientemente del fabricante o proveedor.
  • La implementación de NFV debe ser gradual, lo cual exige diseñar estrategias de migración que soporten la coexistencia del equipamiento actual basado en hardware específico con los despliegues futuros basados en NFV.
  • La tecnología NFV debe permitir que las redes puedan escalar de forma rápida para adaptarse a entornos muy dinámicos. Esto, sin embargo, sólo será posible si todas las funciones de la red son automatizables.
  • La naturaleza escalable de la NFV puede mejorar el tiempo de respuesta y la capacidad de resiliencia ante ataques de seguridad como, por ejemplo, los ataques de denegación de servicio distribuidos. Sin embargo, esta tecnología también puede facilitar que algunos ataques puedan ser fácilmente amplificados. Esto es debido al hecho de que, en este caso, un ataque a una máquina anfitriona puede afectar fácilmente a todas las máquinas virtuales que albergue. En general, por tanto, la seguridad es un reto importante a tener también en cuenta.

Como podemos ver, la NFV puede ser la respuesta a las necesidades que se plantean para las redes de telecomunicación del futuro. Sin embargo, esta tecnología supone cambios muy profundos en los sistemas actuales, por lo que la transición no se prevé fácil, y menos aún teniendo en cuenta el nivel altísimo de disponibilidad que deben proporcionar estas redes.

 

Carles Garrigues es profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la UOC y director del Máster Universitario en Desarrollo de Aplicaciones para Dispositivos Móviles. Su actividad docente se centra principalmente en el área de la seguridad informática y el desarrollo para móviles.

2 Comments

  1. Me llama la atención que no se mencione SDN , el creo que el concepto SDN debería venir ligado al NFV

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    • Cierto, la tecnología NFV debería aprovechar todo el progreso realizado en el campo del Software Defined Networking (SDN). Son conceptos independientes pero complementarios. El NFV puede proporcionar la infraestructura sobre la que se ejecute el software SDN, y la separación de los planos de control y data forwarding que proporciona el SDN puede sin duda mejorar el rendimiento y facilitar la operativa/mantenimiento de la infraestructura virtualizada de telecomunicaciones.

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