第5回次世代ネットワークの運用管理を実現する技術

1. NFVとMANO

5Gモバイルネットワーク時代に向けて、PNF^※2として一体で提供されていたネットワーク機能のハードウェアとソフトウェアを分離し、汎用サーバの仮想化基盤上で実現するNFV^※3の取り組みが活発になってきています。NFVの議論は、2012年11月にETSI^※4配下に設立されたISG^※5にて、業界標準のアーキテクチャ仕様の策定が推進されています。

NFVアーキテクチャにおいて、オーケストレーション^※6を担うのがMANOです。MANOは、3GPP Management Systemと連携し、NFVのみではなく、PNFを含めた統合的なオーケストレーションで、ネットワークサービスの迅速かつ柔軟な構築や、自動化、ポリシーに基づくネットワークの動的な最適化など、インテリジェントな運用管理を実現します。

また、5Gモバイルネットワークでは、IoT^※7/M2M^※8のように要件や特性が異なる様々なネットワークサービスの展開や運用高度化の実現のため、高度なネットワークの制御が必要です。MANOはその運用の中心的な役割を期待されています。

3GPP Management SystemとETSI NFV-MANOの連携については第4回で解説していますので、ご確認ください。

2. MANOの概要

第4回では、3GPPリリース14で規定されたTS28.500に記述されているManagement Architectureの概要を説明しました。第5回では、3GPPリリース15で規定されたNFV アーキテクチャにおけるNFV-MANOの役割について概説します。図1に示すように、NFV-MANOは、NFVO^※9、VNFM^※10、VIM^※11から構成されます。

NFV-MANOと3GPP Management Systemを構成するNM^※12、DM^※13/EM^※14、及び、VNF^※15、NFVI^※16の間には標準のインタフェースが規定され、マルチベンダーでNFVを管理可能な仕組みです。

図1：The mobile network management architecture mapping relationship between 3GPP and NFV-MANO architectural framework （ETSI TS 128 500 V15.0.0を元に伊藤忠テクノソリューションズ株式会社作成）

NFV-MANOを説明する前に、接続先であるそれぞれの機能について、簡単に説明します。

NFVI：ハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントで構成され、VNFを展開するインフラストラクチャリソースを提供する。
NFVIの主な機能はETSI GS NFV-MAN 001 [3]で定義されている。
VNF：NFVI上で動作する仮想化されたネットワーク機能群。
EM/DM：VNFとPNFのFCAPS管理、及びライフサイクル管理機能。
なお、FCAPSとは障害管理（Fault）、構成管理（Configuration）、課金管理（Accounting）、性能管理（Performance）、機密管理（Security）をさし、ISO^※17で定義されたOSI^※18のネットワーク管理システムの設計に使用する共通フレームワークモデル。
NM：OSS/BSSの機能を持ち、VNFを含んだモバイルネットワークを管理。また、モバイルネットワーク（IMS、EPCなど）のFCAPS管理機能、及び3GPPサービス（データサービス、音声サービスなど）をサポートし、モバイルネットワークライフサイクル管理をサポートする。

3. MANOの機能

NFV-MANOはNFVの運用管理において、もっとも重要な役割を持ちます。NFV-MANOは先述の通り、NFVO、VNFM、VIMの3つのコンポーネントから構成され、NFVIやVNF、また複数のVNFで構成されるネットワークサービスを統合的にオーケストレーションします。

NVFO、VNFM、VIMの3つのコンポーネントにより、VNFの起動やソフトウェア設定などを自動化し、新たなネットワークサービスの迅速な構築やサービス需要に応じた柔軟な設備変更、障害時の自動復旧などが可能になります。

MANOを構成する3つのコンポーネントについて簡単に説明します。

NFVO：複数のVNFから構成されるネットワークサービスのライフサイクル管理（生成、管理、運用、削除など）、全体のリソース管理、NFVIのリソース要求の検証、及び許可を行い、システム全体の統合的な運用管理を行う。
VNFM：VNFが必要とするリソース要件の管理、VNFのライフサイクルを管理する。また、NFVIとEM/DM間の設定、及びイベント報告を行う。
VIM：NFVIのコンピューティング、ストレージ、及びネットワークリソースの制御や管理をする。ETSI NFVの実装においてはOpenStackがデファクトとなっている。

NFV-MANOアーキテクチャを適切かつ効果的に機能させるには、既存システムのオープンアプリケーションプログラムインターフェイス（API）と統合する必要があります。MANOレイヤーは標準のVNFのテンプレートを使用して、既存のNFVIリソースからプラットフォーム、またはエレメントを展開するための機能があります。

4. ネットワーク・スライスとMANO

第4回ではネットワーク・スライス管理のアーキテクチャに関して説明しました。ネットワーク・スライスとNFV-MANOの関係は図2のようになります。

図2：ネットワーク・スライスとNFV-MANOの関係

5Gにおいて、ネットワーク・スライスされたNEの管理は重要となってきますが、その中でも、サービスの管理を行うにあたり、End-to-Endの管理も必要となってきます。End-to-Endの管理を行う機能をE2E Service Orchestratorと呼びます。

E2E Service Orchestratorでは、図3が示すようにMANOのオーケストレーション対象をNFVだけでなく、トランスポートやデータセンターSDN、更にはレガシー環境にも拡張しています。

図3：5G Architecture （NGMN 5G White paper v1.0を元に伊藤忠テクノソリューションズ株式会社作成）

E2E Service Orchestratorは、それらを個別に最適化するのではなく全体を最適化し、End-to-Endで統合的に管理・制御します。これにより図4のように複雑化、階層化されたネットワーク全体の統合的な管理・制御を行います。

図4：5G network slices implemented on the same infrastructure （NGMN 5G White paper v1.0を元に伊藤忠テクノソリューションズ株式会社作成）

5Gモバイルネットワークでは、複雑化、階層化されたネットワーク全体の管理を行うにあたり、管理の高度化が求められることになります。その高度化を行うにあたり、図5に示すようにネットワーク全体の把握を行うために、モバイルネットワークのデータ収集、ネットワーク全体の分析、ネットワーク最適化のための構成変更、適用を行います。この一連の流れは自動化していくことになります。この自動化については第6回以降に解説します。