Juniper® Cloud-Native Routerの概要

概要

5Gは、広帯域、低レイテンシ、大容量化を実現しますが、基地局やセルサイトの数の増加、大容量のバックホールリンクの増加、セルサイトルーターやアグリゲーションルーターの増加など、インフラストラクチャに関する新たな課題ももたらします。サービスプロバイダーは、クラウドネイティブインフラストラクチャを分散型RAN(D-RAN)トポロジーに統合しています。このトポロジーは、通常は小規模なリーススペースであり、電力、スペース、冷却能力は限られています。無線アクセスネットワーク(RAN)の細分化と、5Gデータセンターのクラウドハイパースケーラーへの拡張により、クラウドネイティブルーティングに対する要件が新たに加わってきました。

Juniper Cloud-Native Routerは、サービスプロバイダが5G展開のための拡張要件を柔軟に展開し、CapExとOpExの両方を削減できるようにします。

Juniper Cloud-Native Router(JCNR)は、ジュニパーの定評のあるルーティングテクノロジーと、コントローラとしてのJunos®コンテナ化ルーティングプロトコルデーモン(cRPD)、そして高性能なContrail®データプレーン開発キット(DPDK)vRouterフォワーディングプレーンを組み合わせたコンテナ化されたルーターです。これはKubernetesに実装されており、Kubernetesコンテナネットワーク(CNI)フレームワークと一見対話します。

ユースケース

Cloud-Native Routerには、以下のようなユースケースがあります。

無線アクセスネットワーク(RAN)

新しい5Gのみのサイトは、集中型RAN(C-RAN)と分散型RAN(D-RAN)が混在しています。C-RANサイトは通常、キャリアが所有する大規模なサイトであり、物理ルーターの導入を続けています。一方、D-RANサイトは、ユーザーに近い数万の小規模なサイトです。設備投資と運用コストの最適化は、多数のD-RANサイトにとって大きな要因となります。これらのサイトも通常リースされており、スペース、電力、冷却能力は限られています。モバイルコアに戻るトランジット用の専用回線を介した接続は限られています。Juniper Cloud-Native Routerは、D-RANの制約下で動作するように設計されています。分散ユニット(DU)と統合され、既存の1 Uサーバーにインストールできます。
通信事業者のVPC(仮想プライベートクラウド)

5Gデータセンターは、より多くの無線サイトをサポートするために、クラウドハイパースケーラーに拡張しています。パブリッククラウド環境で利用できるクラウドネイティブルーティングは、MPLS、サービス品質(QoS)、L3 VPNなど、通信事業者のVPCのルーティング要求に対応していません。Juniper Cloud-Native Routerは、高度なルーティング機能を提供しながら、クラウドネイティブのKubernetesコンポーネントとして管理されるコンテナ化されたネットワーク機能(CNF)としてクラウドに直接統合されます。

アーキテクチャと主要コンポーネント

Juniper Cloud-Native Routerは、 Junosコンテナ化ルーティングプロトコルデーモン(cRPD )をコントロールプレーン(JCNRコントローラ)として構成されており、トポロジーの検出、ルートアドバタイズメントとFIB(転送情報ベース)プログラミング、および動的アンダーレイとオーバーレイを提供します。データプレーン開発キット(DPDK)対応のvRouterを転送プレーンとして使用し、ポッド内のDPDKアプリケーションにパケット転送を提供し、プロトコルセッションのホストパスI/Oを提供します。3つ目のコンポーネントはJCNRコンテナネットワークインターフェイス(CNI)で、セカンダリCNIとしてKubernetesと対話し、ポッドインターフェイスの作成、アドレスの割り当て、cRPD設定の生成を行います。

データプレーン開発キット (DPDK) は、ライブラリとドライバーのオープンソースセットです。DPDK は、ネットワークインターフェイスカード (NIC) がダイレクトメモリアクセス (DMA) パケットをアプリケーションのアドレス空間に直接送信できるようにすることで、高速パケット処理を可能にします。アプリケーションは、NIC からの割り込みのオーバーヘッドを回避するために、パケットをポーリングします。DPDK との統合により、vRouter はカーネルモジュールとして実行する場合よりも多くのパケット/秒を処理できます。

この統合ソリューションでは、JCNR コントローラは、gRPC(高性能リモートプロシージャコール)ベースのサービスを使用して、メッセージを交換し、vRouterと通信することで、完全に機能するCloud-Native Routerを構築します。この緊密なコミュニケーションにより、次のことが可能になります。

ファブリックとワークロードのインターフェイスについて学ぶ
必要に応じて、Kubernetesポッド用のDPDKベースまたはカーネルベースのインターフェイスをプロビジョニングします
ポッドの IPv4 および IPv6 アドレス割り当てを構成する
ルーティングテーブルへのルートのインストール
ISIS、BGP、OSPFなどのルーティングプロトコルを実行する

機能

Helmを使用した汎用コンピューティングデバイスでの簡単な展開、削除、およびアップグレード
DPDKベースのJCNR-vRouterによるパケット転送パフォーマンスの向上
ソフトウェアでの完全なルーティング、スイッチング、フォワーディングスタック
MAC学習、MACエージング、MAC制限、L2統計情報などの基本的なL2機能
管理トラフィック用の無線ユニット(RU)への L2 到達可能性
5Gミリ波DUや4G DUなどのDU(物理分散ユニット)へのL2またはL3到達可能性
VLAN タギング
ブリッジドメイン
トランクポートおよびアクセスポート
イーサネットNICでの複数の仮想機能(VF)のサポート
ボンディングされたVFインターフェイスのサポート
設定可能なL2アクセスコントロールリスト(ACL)
ファブリックインターフェイス上のエグレスブロードキャスト、不明なユニキャスト、マルチキャストトラフィックのレート制限
IPv4 および IPv6 ルーティング
すぐに使用できるソフトウェアベースのオープン無線アクセスネットワーク(O-RAN)のサポート
コンテナ化された導入による迅速なスピンアップ
拡張性の高いソリューション