Apa sih NFV (Network Function Virtualization) itu ?

Pengertian NFV

Network Function Virtualization atau biasa disingkat NFV adalah konsep arsitektur jaringan yang menggunakan teknologi IT virtualisasi yang memvirtualisasi seluruh node network function menjadi bangunan blok yang dapat dihubungkan untuk menciptakan layanan komunikasi. NFV bertujuan untuk mentransformasikan arsitektur jaringan operator, pengoperasian jaringan dan layanan jaringan dengan mengembangkan teknologi virtualisasi IT standar yang menggabungkan banyak tipe peralatan jaringan dengan standar server bervolume tinggi, switch dan penyimpanan yang dapat dilokasikan pada data center dan network node.

Sejarah NFV

Konsep NFV (Network Functions Virtualization) berawal dari para operator atau telecommunication company (telco) yang mencari jalan untuk mempercepat implementasi layanan jaringan baru untuk mendukung strategi bisnis dan pertumbuhan pendapatan mereka. Salah satu hambatan signifikan yang mereka rasakan adalah ketergantungan terhadap hardware-based appliance.

Pada bulan Oktober 2012, kelompok spesifikasi Network Function Virtualization, menerbitkan white paper pada konferensi “SDN and OpenFlow World Congress” di Darmstadt, Jerman. Kelompok tersebut merupakan bagian dari European Telecommunications Standards Institute (ETSI) yang terdiri dari wakil-wakil industri telekomunikasi di Eropa, diantaranya ada 13 industri yaitu AT&T, BT, CenturyLink, China Mobile, Colt, Deutsche Telekom, KDDI, NTT, Orange, Telecom Italia, Telefonica, Telstra dan Verizon.

Sejak penerbitan white paper, ETSI telah menghasilkan beberapa bahan yang lebih mendalam, termasuk definisi terminologi standar dan NFV yang bertindak sebagai referensi untuk vendor dan operator agar mempertimbangkan penerapan NFV.

Selanjutnya ada white paper update yang dihasilkan pada Oktober 2013 pada “SDN and OpenFlow World Congress” di Frankfurt, Jerman yang dihadiri oleh 25 industri telekomunikasi. Kemudian white paper 3 dihasilkan pada Oktober 2014 pada “SDN & OpenFlow World Congress” di Dusseldorf, Jerman yang dihadiri oleh 30 industri telekomunikasi. White paper update dan white paper 3 membahas tentang perspektif operator jaringan pada kemajuan industri.

Keuntungan NFV

Pada jaringan operator tradisional, setiap network function spesifik biasanya dilakukan oleh appliance dengan hardware proprietary. Software dan hardware dalam appliance tidak bisa dipisahkan dan tergantung satu sama lain. Dari Gambar 1 dapat dilihat contoh dari appliance antara lain ; Message Router, CDN (Content Distribution Network), Session Border Controller, WAN Acceleration, DPI (Deep Packet Inspection), Firewall, Carrier Grade NAT (Network Address Traslators), Tester/QoE monitor, SGSN/GGSN, PE Router, BRAS, Radio Access Network Node atau DNS (Domain Name System).

NFV merupakan konsep yang dimunculkan untuk membuat NF (Network Function) yang dapat diimplementasikan seluruhnya secara software untuk dijalankan pada industry-standard hardware. Untuk menerapkan NFV, operator perlu melakukan prosedur instalasi pada infrastruktur data center dengan perangkat standar seperti rack-mounted/blade-server yang saling terhubungan dengan switch ethernet.

Gambar 1 : NF Fisik dan NF Virtualisasi

Aplikasi dari NFV membawa banyak keuntungan untuk operator jaringan dalam perkembangan industri telekomunikasi, keuntungan NFV antara lain sebagai berikut :

• Mengurangi biaya peralatan dan mengurangi konsumsi daya melalui konsolidasi peralatan dan memanfaatkan skala ekonomi dari industri I
• Peningkatan kecepatan Time to Market dengan meminimalkan siklus operator jaringan khas Skala ekonomi yang dibutuhkan untuk menutupi investasi di hardware berbasis fungsionalitas tidak lagi berlaku untuk pengembangan berbasis software, membuat kemungkinan mode lain dari evolusi fitur.
• Kemungkinan menjalankan produksi, pengujian dan referensi fasilitas di infrastruktur yang sama memberikan tes dan integrasi yang jauh lebih efisien, mengurangi biaya pengembangan dan time to market.
• Memungkinkan target pengenalan layanan berdasarkan geografi atau set Layanan dapat dengan cepat ditingkatkan/diturunkan sesuai dengan kebutuhan. Selain itu, kecepatan layanan ditingkatkan dengan penyediaan software tanpa menginstal hardware baru.
• Mengaktifkan berbagai ekosistem dan mendorong keterbukaan. Ini membuka virtual appliance pasar untuk pure software entrants, small players dan akademisi, mendorong lebih banyak inovasi untuk membawa layanan baru dan pendapatan baru yang cepat dengan risiko yanng lebih rendah.
• Mengoptimalkan konfigurasi jaringan dan/atau topologi secara real time didasarkan pola trafik/mobilitas aktual dan permintaan layanan.
• Mendukung multi-tenancy sehingga memungkinkan operator jaringan untuk menyediakan layanan yang disesuaikan dan konektivitas untuk beberapa pengguna, aplikasi atau sistem internal atau operator jaringan lain.
• Mengurangi konsumsi energi dengan memanfaatkan fitur manajemen daya di server standar dan penyimpanan, serta konsolidasi beban kerja dan optimasi lokasi.
• Peningkatan efisiensi operasional dengan mengambil keuntungan dari keseragaman yang lebih tinggi dari fisik platform jaringan dan homogenitas untuk platform dukungan lainnya.
• Mekanisme orkestrasi IT menyediakan instalasi otomatis, scaling-up dan scaling–out kapasitas, dan penggunaan kembali Virtual Machine (VM).
• Menghilangkan kebutuhan hardware khusus aplikasi. Keterampilan dasar di seluruh industri untuk standar operasi server IT bervolume tinggi jauh lebih besar dan kurang terfragmentasi daripada untuk peralatan jaringan telekomunikasi sekarang.
• Pengurangan berbagai peralatan untuk perencanaan dan penyediaan. Asumsi alat dikembangkan untuk otomatisasi dan berkaitan dengan peningkatan kompleksitas software dari virtualisasi.
• Pilihan untuk memperbaiki kegagalan dengan re-konfigurasi otomatis dan penggeseran beban kerja jaringan ke kapasitas cadangan menggunakan mekanisme orkestrasi IT. Ini dapat digunakan untuk mengurangi biaya operasi dengan mengurangi kegagalan secara otomatis.
• Potensi untuk mendapatkan efisiensi yang lebih antara TI dan operasi jaringan.
• Potensi untuk mendukung in-service software upgrade (ISSU) dengan menginstal versi baru dari Virtualised Network Appliance (VNA) sebagai Virtual Machine (VM) baru. Dengan asumsi trafik dapat ditransfer dari VM lama ke VM baru tanpa mengganggu layanan. Untuk beberapa aplikasi mungkin perlu untuk sinkronisasi keadaan VM baru dengan VM lama.

NFV Architectural Framework

Kerangka NFV terdiri dari tiga komponen utama:

1. Virtualized network functions (VNF) adalah implementasi software dari fungsi jaringan yang dapat digunakan pada network functions virtualization infrastructure (NFVI).
2. Network functions virtualization infrastructure (NFVI) adalah totalitas dari semua komponen hardware dan software yang membangun lingkungan di mana VNF dikerahkan. Infrastruktur NFV dapat menjangkau beberapa lokasi. Jaringan yang menyediakan konektivitas antara lokasi ini dianggap sebagai bagian dari infrastruktur NFV.
3. Network functions virtualization management and orchestration architectural framework (NFV-MANO Architectural Framework) adalah kumpulan dari semua blok fungsional, repositori data yang digunakan oleh blok ini dan titik referensi dan interface melalui blok-blok fungsional bertukar informasi untuk tujuan mengelola dan mengatur NFVI dan VNF.

Gambar 2 : NFV Architectural Framework

Berikut diberikan gambaran dari blok fungsional dalam kerangka arsitektur.

a.      Virtualised Network Function (VNF)

Dalam lingkungan NFV, virtualised network function (VNF) bertanggung jawab dalam penanganan fungsi jaringan tertentu yang berjalan pada satu atau lebih mesin virtual (VM) di atas hardware jaringan infrastruktur seperti router, switch dll. Individual VNF dapat dihubungkan atau digabungkan bersama sebagai blok bangunan untuk layanan komunikasi jaringan skala penuh.

Perilaku fungsional dan bagian dari NF adalah independen terlepas dari apakah NF tervitualisasi atau tidak. Perilaku fungsional dan interface operasional eksternal dari PNF dan VNF diharapkan menjadi sama. Sebuah VNF dapat terdiri dari beberapa komponen internal. Misalnya, satu VNF dapat digunakan dalam beberapa VM, di mana masing-masing host VM adalah komponen tunggal dari VNF. Namun, dalam kasus lain, seluruh VNF dapat digunakan di VM tunggal juga.

b.      Element Management System (EMS)

Sistem Manajemen Elemen melakukan fungsi manajemen yang khusus untuk satu atau beberapa VNF. EMS terdiri dari sistem dan aplikasi untuk mengelola elemen-elemen jaringan (NE/Network Element) pada lapisan jaringan elemen (NEL/Network Element Layer) dari model Telekomunikasi Manajemen Jaringan (TMN/Telecommunication Management Network).

c.       NFV Infrastruktur

NFV Infrastruktur merupakan totalitas dari semua komponen hardware dan software yang membangun lingkungan di mana VNF dikerahkan, dikelola dan dijalankan. Infrastruktur dapat menjangkau di beberapa lokasi yaitu tempat di mana NFVI-PoP dioperasikan. Pada bagian NFVI terdiri dari hardware resources, virtualisation layer dan virtualised resources (virtual compute, storage dan network).

1.      Hardware Resources

Dalam NFV, sumber daya hardware termasuk komputasi, penyimpanan dan jaringan yang menyediakan pengolahan, penyimpanan dan konektivitas untuk VNF melalui lapisan virtualisasi (misalnya hypervisor). Sumber daya penyimpanan dapat dibedakan antara network attached storage (NAS) dan storage yang berada pada server itu sendiri.

Sumber daya komputasi dan penyimpanan biasanya dikumpulkan. Sumber daya jaringan yang terdiri dari fungsi switching, misalnya router dan link kabel atau nirkabel. Sumber daya jaringan dapat menjangkau domain yang berbeda. Namun, NFV membedakan hanya dua jenis jaringan berikut:

• Jaringan NFVI-PoP: jaringan yang menghubungkan sumber daya komputasi dan penyimpanan yang terkandung dalam NFVI-PoP. Ini juga termasuk switching dan routing perangkat tertentu untuk memungkinkan konektivitas eksternal.
• Jaringan Transportasi: jaringan yang menghubungkan NFVI-PoP (Network Function Virtualization Infrastructure Point of Presence), NFVI-PoP ke jaringan lain yang dimiliki oleh operator jaringan yang sama atau berbeda, dan NFVI-PoP untuk peralatan jaringan lain atau terminal yang tidak terkandung dalam NFVI-PoP.

2.      Virtualisation Layer and Virtualised Resources

Lapisan virtualisasi mengabstraksi sumber daya hardware dan memasang software VNF dari hardware, sehingga memastikan siklus hidup hardware untuk VNF. Singkatnya, lapisan virtualisasi bertanggung jawab untuk:

• Abstraksi partisi sumber daya fisik, umumnya sebagai lapisan abstraksi hardware.
• Mengaktifkan software yang mengimplementasikan VNF yang digunakan untuk mendasari infrastruktur virtualisasi.
• Menyediakan sumber daya tervirtualisasi ke VNF, sehingga dapat dieksekusi.

Pandangan arsitektur infrastruktur NFV dan fungsi jaringan virtualisasi disajikan pada Gambar 2. Virtualisation layer di tengah memastikan VNF yang dipisahkan dari sumber daya hardware dan oleh karena itu, software dapat digunakan pada sumber daya yang berbeda dengan hardware fisik. Biasanya, jenis fungsi disediakan untuk sumber daya komputasi dan penyimpanan dalam bentuk hypervisors dan mesin virtual (VM). Sebuah VNF digunakan di satu atau beberapa VM.

Kerangka arsitektur NFV tidak terbatas untuk penggunaan solusi lapisan virtualisasi tertentu. Sebaliknya, NFV mengharapkan untuk menggunakan lapisan virtualisasi dengan fitur standar dan titik referensi eksekusi terbuka terhadap VNF dan hardware (komputasi, jaringan dan penyimpanan). Dalam beberapa kasus, VM mungkin memiliki akses langsung ke sumber daya hardware (misal network interface card) untuk kinerja yang lebih baik. Meskipun demikian, di NFV, VMS akan selalu menyediakan cara standar abstrak sumber daya hardware tanpa membatasi instansiasi atau ketergantungan pada komponen hardware tertentu.

Penggunaan hypervisors adalah salah satu solusi yang khusus untuk penyebaran VNF. Solusi lain untuk mewujudkan VNF mungkin termasuk software yang berjalan di atas server non-virtualisasi melalui sebuah sistem operasi (OS), misalnya ketika dukungan hypervisor tidak tersedia, atau VNF diimplementasikan sebagai sebuah aplikasi yang dapat berjalan pada infrastruktur tervirtualisasi. Untuk memastikan transparansi operasional, operasi VNF harus independen dari skenario penyebarannya.

Ketika virtualisasi digunakan dalam domain sumber daya jaringan, hardware jaringan diabstraksi oleh lapisan virtualisasi untuk mewujudkan jalur jaringan tervirtualisasi yang menyediakan konektivitas antara VM dari VNF dan/atau antar instansi VNF berbeda. Beberapa teknik ini, termasuk lapisan jaringan abstraksi yang mengisolasi sumber melalui jaringan virtual dan lapisan jaringan, termasuk Virtual Local Area Network (VLAN), Virtual Private LAN Service (VPLS), Virtual Extensible Lokal Area Network (VxLAN), virtualisasi jaringan menggunakan Generic Routing Encapsulation (NVGRE), dll. Bentuk lain yang mungkin dari virtualisasi jaringan transportasi meliputi sentralisasi control plane dari jaringan transportasi dan memisahkannya dari forwarding plane dan mengisolasi media transportasi, misalnya dalam panjang gelombang optik dll.

d.      Virtualised Infrastructure Manager

Dari sudut pandang NFV, manajemen infrastruktur tervirtualisasi terdiri dari fungsi yang digunakan untuk mengontrol dan mengelola interaksi dari VNF dengan sumber daya komputasi, penyimpanan dan jaringan di bawah kontrolnya, serta virtualisasinya. Menurut daftar sumber daya hardware yang ditentukan dalam arsitektur, Virtualised Infrastructure Manager mengontrol :

• Manajemen Sumber Daya, yang bertanggung jawab atas :
• Inventarisasi software (misal hypervisors), sumber daya komputasi, penyimpanan dan jaringan yang didedikasikan untuk infrastruktur NFV.
• Alokasi enabler virtualisasi, misalnya VM ke hypervisors, sumber daya komputasi, penyimpanan dan konektivitas jaringan yang relevan.
• Pengelolaan sumber daya infrastruktur dan alokasi, misalnya meningkatkan sumber daya untuk VM, meningkatkan efisiensi energi dan reklamasi sumber daya.
• Operasi, untuk :
• Visibilitas pengelolaan infrastruktur NFV.
• Analisis penyebab dari masalah kinerja dari perspektif infrastruktur NFV.
• Pengumpulan informasi kesalahan infrastruktur.
• Pengumpulan informasi untuk perencanaan kapasitas, monitoring dan optimasi.

e.      Orchestrator

Orchestrator bertanggung jawab atas orkestrasi dan pengelolaan NFV sumber daya infrastruktur dan software dan merealisasikan layanan jaringan pada NFVI.

f.        VNF Manager

Sebuah Manajer VNF bertanggung jawab untuk manajemen siklus hidup VNF (misal Instansiasi, pembaruan, query, scaling, terminasi). Beberapa Manajer VNF dapat digunakan untuk setiap VNF melayani beberapa VNF.

g.      Service, VNF and Infrastructure Description

Ini memberikan informasi mengenai penyebaran template VNF, VNF Forwarding Grafik, informasi yang berhubungan dengan layanan dan model informasi infrastruktur NFV.

h.      Operations Support Systems and Business Support Systems (OSS/BSS)

OSS/BSS pada Gambar 2 mengacu pada OSS/BSS dari operator. OSS adalah Software (kadang-kadang hardware) aplikasi yang mendukung kegiatan yang beroperasi pada jaringan telco, penyediaan dan mempertahankan layanan pelanggan. BSS adalah aplikasi software yang mendukung kegiatan untuk menghadapi pelanggan. Aplikasi BSS misalnya penagihan, manajemen order, manajemen hubungan pelanggan, otomatisasi call center.

Referensi

1. ETSI white paper https://portal.etsi.org/nfv/nfv_white_paper.pdf
2. ETSI white paper update https://portal.etsi.org/nfv/nfv_white_paper2.pdf
3. ETSI white paper 3 https://portal.etsi.org/Portals/0/TBpages/NFV/Docs/NFV_White_Paper3.pdf
4. https://eueung.gitbooks.io/buku-komunitas-sdn-rg/content/pengantar_nfv/README.html
5. Standar NFVETSI GS NFV 002 V1.2.1 (2014-12) Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework
   
6. Gambar Muka http://blog.tmcnet.com/industry-insight/2016/01/nfv-enables-experimentation-and-innovation-for-mvno.html