Quali sono le differenze tra VNF e CNF?

Le funzioni di rete virtualizzate (VNF) sono applicazioni software che forniscono servizi di directory, router, firewall, bilanciamento del carico e molto altro ancora.  Vengono distribuite come macchine virtuali (VM) e, per i provider di servizi di telecomunicazioni, costituiscono spesso il passaggio successivo per la trasformazione digitale delle funzioni di rete fisiche (PNF) dei dispositivi di rete tradizionali eseguiti su hardware proprietari. 

Le VNF si basano sull'infrastruttura di virtualizzazione delle funzioni di rete (NFVI), di cui sono una componente essenziale. Tale architettura utilizza un sistema di gestione di infrastruttura virtuale (VIM), come Red Hat® OpenStack®, per allocare in modo efficiente le risorse tra le VNF, ad esempio quelle di elaborazione, storage e rete. Il framework per la gestione della NFVI e l'implementazione delle nuove VNF è formato dai componenti di gestione, automazione e orchestrazione della rete (MANO) definiti dalla NFV. 

Benché attualmente facciano parte delle architetture di rete standard, le VNF presentano alcune limitazioni legate al passaggio verso una maggiore agilità dei servizi digitali offerti dai provider. Nella transizione iniziale dai componenti fisici alle VNF, i fornitori si erano limitati a trasformare in singole VM di grandi dimensioni interi sistemi software incorporati nei dispositivi. Senza tuttavia ottimizzare le VM, i dispositivi virtuali monofunzione creati si sono rivelati inefficienti e continuavano a creare problemi di gestione e manutenzione. 

Inoltre, questo tipo di VNF tradizionali risulta difficilmente scalabile negli ambienti cloud. Alcuni fornitori hanno cercato di migliorare le implementazioni VNF offerte, e molti provider di servizi hanno adottato una piattaforma cloud NFVI orizzontale comune per semplificare i propri ambienti, permettendo di eseguire numerose VNF. Grazie a questi cambiamenti, NFV è diventata una tecnologia fondamentale per il 5G e le reti edge. Ciononostante, il peso delle VM rischia ancora di limitare l'efficienza delle VNF per i deployment 5G o edge su vasta scala, che richiedono agilità, scalabilità e un carico di gestione inferiore. 

I provider di servizi digitali che adottano un approccio cloud native, utilizzando ubicazioni sia centralizzate

che distribuite per le applicazioni, possono contare su livelli superiori di flessibilità, scalabilità, affidabilità e portabilità. Il passaggio dalla virtualizzazione a un'architettura completamente cloud native consente di fare un salto di qualità, offrendo l'efficienza e l'agilità necessarie per accelerare il deployment di svariati prodotti innovativi in linea con la domanda dei mercati e dei clienti.

La caratteristica distintiva più importante dell'approccio cloud native è costituita dall'uso dei container al posto delle VM. I container permettono agli utenti di creare pacchetti software (ad esempio pacchetti di applicazioni, funzioni o microservizi) contenenti tutti i file necessari per eseguirli, condividendo al contempo l'accesso con il sistema operativo e altre risorse del server. Questo approccio semplifica lo spostamento dei componenti contenuti fra ambienti diversi (sviluppo, test, produzione e così via), o addirittura da un cloud all'altro, conservandone tutte le funzionalità.

Essendo un'evoluzione delle VNF, le funzioni di rete cloud native (CNF) vengono progettate e implementate per essere eseguite all'interno dei container. La containerizzazione dei componenti dell'architettura di rete consente di eseguire una vasta gamma di servizi nello stesso cluster e semplifica l'integrazione delle applicazioni già scomposte, indirizzando dinamicamente il traffico di rete ai pod appropriati.

Questa figura illustra l'evoluzione delle funzioni di rete, dal tradizionale approccio con integrazione verticale alle VNF gestite da una piattaforma di orchestrazione VM comune, fino alle CNF gestite da una piattaforma di orchestrazione container comune.

L'adozione delle CNF consente di ovviare ad alcune delle limitazioni fondamentali delle VNF, trasferendo molte di queste funzioni nei container. La containerizzazione dei componenti di rete permette di determinare come e dove eseguire le funzioni nei diversi cluster dell'ambiente. 

Ma le CNF non si limitano alla containerizzazione delle funzioni di rete. Per sfruttare tutti i vantaggi dei principi cloud native e andare oltre la creazione dei pacchetti di container, serve ristrutturare il software delle funzioni di rete, ad esempio scomponendole in microservizi, permettendo di utilizzare più versioni durante gli aggiornamenti e sfruttando i servizi di piattaforma disponibili, come servizi di bilanciamento del carico o datastore generici. 

Inoltre, considerata la crescente adozione degli ambienti cloud native, le CNF devono coesistere con le VNF esistenti durante la transizione. Per gestire efficacemente una domanda in continuo aumento, accelerare i deployment e ridurre la complessità, i provider di servizi digitali devono automatizzare completamente lo sviluppo, il deployment, la manutenzione e il funzionamento della rete. Ecco perché, oggi più che mai, i provider devono poter contare su: metodologie standardizzate di configurazione e deployment, strumenti maturati nelle community open source, esecuzione di test rigorosi e certificazione.

Una struttura di base aperta e coerente garantisce ai provider di telecomunicazioni la possibilità di offrire servizi affidabili, indipendentemente dall'ubicazione o dal footprint. Utilizzando una struttura basata su NFV (con VNF), e soprattutto sulle architetture cloud native (con CNF), è possibile garantire livelli superiori di flessibilità e agilità. L'automazione svolge un ruolo critico per assicurare un funzionamento più semplice ed efficiente dell'ecosistema su vasta scala, consentendo ai provider di servizi digitali di ottenere una maggiore adattabilità e di aggiungere funzionalità e servizi per rispondere più efficacemente alle esigenze dei clienti.