[論文レビュー] Service Function Chaining in 5G & Beyond Networks: Challenges and Open Research Issues

Hajar Hantouti, Nabil Benamar+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2022

Software-Defined Networks and 5G参考文献 11被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、5Gおよびそれ以降のネットワークにおけるサービス機能チェイニング（SFC）の鍵となる課題と未解決の研究課題を調査し、動的サービス機能の構成、オ케ストレーション、信頼性に焦点を当てている。SFCがSDNおよびNFVを活用して柔軟でオンデマンドのネットワークサービス提供を可能にする仕組みを分析し、生産環境への展開を阻害するスケーラビリティ、セキュリティ、相互運用性の分野における重要なギャップを特定している。

ABSTRACT

Service Function Chaining (SFC) is a trending paradigm, which has helped to introduce unseen flexibility in telecom networks. Network service providers, as well as big network infrastructure providers, are competing to offer personalized services for their customers. Hence, added value services require the invocation of various elementary functions called Service Functions (SFs). The SFC concept composes and imposes the order in which SFs are invoked for a particular service. Emerging technologies such as Software Defined Networking and Network Function Virtualization support the dynamic creation and management of SFC. Even though SFC is an active technical area where several aspects were already standardized and many SFC architecture flavors are currently deployed, yet some challenges and open issues are still to be solved. In this paper, we present different research problems related to SFC and investigate several key challenges that should be addressed to realize more reliable SFC operations.

研究の動機と目的

• 5Gおよび将来のネットワークにおけるサービス機能チェイニング（SFC）の未解決の課題を特定し、分析すること。
• 標準化および展開が進んでも、現存するSFCアーキテクチャの限界を検証すること。
• SFCオーケストレーション、スケーラビリティ、セキュリティ、相互運用性における未解決の研究課題を強調すること。
• 信頼性のあるSFC運用に影響を及ぼす技術的および運用上の障壁の包括的概要を提供すること。
• SFC管理およびサービスプロビジョニングにおける主要なギャップを明らかにすることで、今後の研究を導くこと。

提案手法

• 5Gおよび新興ネットワークにおけるSFCの標準および展開実務に関する体系的分析。
• 文献レビューおよび現在のSFCユースケースの評価を通じた主要な課題の同定。
• SFCコンポonents（例：サービス機能フォワーダ、クラスファイア、SFCヘッダ）とそれらの相互作用のマッピング。
• SDNおよびNFVが動的SFCインスタンス化および管理を可能にする基盤技術としての評価。
• 機能的、非機能的、アーキテクチャ的次元に分類して未解決問題を整理すること。
• サービス作成から監視および障害回復までを含むエンドツーエンドのSFCライフサイクル管理の議論。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5Gおよびそれ以降のネットワークにおける信頼性の高いスケーラブルなSFC展開を妨げる主な技術的課題は何ですか？
• RQ2 現在のSFCアーキテクチャは、セキュリティ、パフォーマンス、フェイルセーフに対してどのように対処していますか？また、どこで不足しているでしょうか？
• RQ3 特に動的サービス機能選択およびチェイニングに関して、SFCオーケストレーションにおける主要な未解決の研究課題は何ですか？
• RQ4 マルチベンダ環境におけるSFCの相互運用性とベンダーニュートラル性をどのように向上させることができますか？
• RQ5 将来のネットワークアーキテクチャにおけるSFCの標準化および管理フレームワークにおける主なギャップは何ですか？

主な発見

• 5GにおけるSFCの標準化および展開が進んでも、スケーラビリティおよび動的サービス機能管理の分野で依然として大きな課題が残っている。
• 特にマルチテナント環境において、SFCコンポーネントのセキュリティおよび隔離が現在のアーキテクチャで十分に扱われていない。
• 異なるベンダーやネットワーク機能間での相互運用性は、均一なインターフェースやポリシーの欠如により依然として大きな障壁である。
• SFCのオーケストレーションおよびライフサイクル管理は依然として未熟であり、リアルタイムでの適応や障害回復のサポートが限定的である。
• SFCとSDNおよびNFVの統合は、パス計算、リソース割り当て、サービス機能配置の複雑さを引き起こす。
• SFC展開におけるエンドツーエンドのサービス品質の監視、測定、保証のための標準化されたメカニズムが不足している。