Telekomy i chmura, 5G będzie oparte na Kubernetes

5G nie rozwinie się na skalę powszechną bez chmury. Taka teza nie tylko dominuje podczas branżowych dyskusji, np. Open Infrastructure Summit w Denver, ale znajduje także potwierdzenie w praktycznych działaniach operatorów telekomunikacyjnych.

Podczas Open Infrastructure Summit w Denver stało się jasne, że wraz ze stopniowym rozwojem i wdrożeniami, 5G fundamentalnie będzie opierać się na chmurze i będzie działać w oparciu o kontenery. Romans telekomunikacji z Kubernetes (otwartoźródłowa platforma do zarządzania, automatyzacji i skalowania aplikacji kontenerowych) trwa od jakiegoś czasu a jednym z pionierów jest AT&T. Operator ten, po okresie testów, w ramach własnych zasobów zainwestował w wieloletnią umowę z firmą Mirantis i zamierza wykorzystać Kubernetes oraz OpenStack jako podstawę do implementacji i zarządzania siecią 5G.

Telekomy od lat wykorzystują OpenStack ze względu na oferowane możliwości, a konkretnie: Virtual Network Functions (VNF) – takie jak vEPC (Virtualized Evolved Packet Core), backhaul RAN (Radio Access Network), usługi zarządzania ruchem, śledzenie wykorzystania transferu przez klientów, inteligentna poczta głosowa, streaming wideo i inne usługi dla klientów. Według Ryana Van Wyk, wiceprezesa AT&T ds. inżynierii oprogramowania sieciowego w chmurze, jedyną rozpatrywaną alternatywą był VMware, jednak nie spełniał wszystkich wymagań. AT&T, podobnie jak cała branża telekomunikacyjna, podąża za trendem odchodzenia od dedykowanych urządzeń i wieloletnich kontraktów z dostawcami sprzętu na rzecz budowania otwartej infrastruktury w oparciu o open source. Wraz z firmami Intel, Mirantis i koreańskim SK Telekom jest zaangażowany w rozwój projektu Airship – w skrócie: zbioru narzędzi pozwalających na budowę skalowalnego środowiska chmurowego w oparciu o OpenStack i Kubernetes.

Airship daje operatorom kontrolę nad całym cyklem życia infrastruktury (ang. site management): od momentu utworzenia poprzez mniejsze aktualizacje, konfigurację aż po duże zmiany, jak np. aktualizacja OpenStack. Wszystko w ramach jednej, opartej o konteneryzację, platformy chmurowej za pomocą jednolitego, natywnego interfejsu.

Na brzegu sieci

5G potrzebuje chmury. Efektywność, skalowalność czy model działania (zakładający niską latencję w przetwarzaniu dużych ilości danych) przesądzają o kierunku rozwoju platform 5G.

W szczególności telekomunikacja będzie potrzebować rozwiązań pozwalających na urzeczywistnienie idei „Inteligentnych Miast”, jak również dostarczenie infrastruktury pod autonomiczną komunikację samochodową czy miejską. Odpowiedzią na powyższe potrzeby ma być przedstawiona przez Mirantis platforma open source MCP Edge – oparta na Kubernetes, przeznaczona dla infrastruktury obliczeń brzegowych (ang. edge computing).

W MCP Edge firma wykorzystała projekt Magma rozbudowując go o możliwość konteneryzacji.

Magma to platforma oprogramowania opracowana przez Facebooka dla operatorów telekomunikacyjnych w założeniu umożliwiająca szybkie i efektywne tworzenie oraz konfigurowanie sieci komórkowych. Obejmuje pakiet tzw. rdzeniowych (core) funkcji sieci mobilnej definiowanych programowo (software centered) oraz narzędzi do automatyzacji zarządzania siecią. Taka skonteneryzowana funkcja sieci jest bardzo prosta w integracji z istniejącą infrastrukturą i umożliwia szybkie uruchamianie nowych funkcji na brzegu sieci.

MCP Edge integruje OpenStack, Kubernetes i menedżera elastycznej infrastruktury – DriveTrain – i pozwala zarządzać kontenerami, maszynami wirtualnymi i sprzętowymi POP-ami (ang. bare-metal Point Of Presence) przy pomocy dostępnego w chmurze ujednoliconego kokpitu zarządczego. Daje to operatorom telekomunikacyjnym możliwość wydajniejszego zarządzania siecią m.in. dzięki automatyzacji, krótszym przerwom w działaniu, przewidywalności i „zwinności” we wdrażaniu nowych usług. Ponadto umożliwia „federację” już działających i dopiero startujących dostawców w specyficznych przedsięwzięciach jak rozbudowa infrastruktury na terenach wiejskich.

Kubernetes w standardzie

Dla operatorów telekomunikacyjnych oraz organizacji, których infrastruktura stanowi podstawę biznesu (co determinuje ciągłą ewolucję centrów danych w kierunku nowoczesnych, bardziej efektywnych modeli działania) zastosowanie technologii kontenerowych stało się priorytetem. Ze względu jednak na zaszłości oraz konieczność obsługi i utrzymania starszych systemów (i maszyn wirtualnych) nie zawsze jest możliwe przejście całkowicie na model kontenerowy. Stąd popularność modelu zarządzania „OpenStack + Kubernetes”. W ankiecie przeprowadzonej przez OpenStack w 2018 r. 61 proc. respondentów deklarowało, że wdrożyło OpenStack razem z Kubernetes a niektóre z ostatnich sojuszy i wspólnych przedsięwzięć tylko podkreślają ten trend:

• AT&T i Mirantis – wspomniana wyżej trzyletnia umowa na opracowanie platformy rdzeniowej 5G w oparciu o Kubernetes i OpenStack.
• Platform9 – rozwiązanie zarządzanego „OpenStack + Kubernetes” dla dostawcy usług i developerów, wspierające dodatkowo Kubernetes na VMware.
• CloudBand – własna edycja firmy Nokia wykorzystująca Kubernetes i OpenStack do orkiestracji obciążeń.
• Wspomniany wyżej projekt Airship OpenStack Foundation, mający na celu połączenie OpenStack i Kubernetes w jednym, zunifikowanym środowisku.

Podsumowując, rozwiązania rdzeniowe sieci telekomunikacyjnych, jak i centrów przetwarzania danych przeżyły rewolucję, przenosząc się z warstwy fizycznie realizowanych funkcji sieciowych na dedykowanych urządzeniach w kierunku wirtualnych funkcji sieciowych (VNF) realizowanych na dowolnych maszynach wirtualnych w chmurze. Dostawcy usług przechodzą teraz na natywne funkcje sieciowe w chmurze (CNF) dzięki czemu mogą wdrażać metody zarządzania takie jak DevOps, CI/CD i osiągać większą „zwinność” w ewolucji usług.

Podróż jaką przebyły, i którą wciąż podążają telekomy pokazuje jeden ze slajdów z sesji Telecom User Group z konferencji KubeCon w Barcelonie w maju b.r., którego autorami są Dan Kohn, dyrektor wykonawczy i Cheryl Hund, dyrektor ds. ekosystemu CNCF.

Rysunek 1  Ewolucja OpenStack + Kubernetes. Źródło: konferencja KubeCon 2019, Barcelona.