Monitoring Jaringan Infrastruktur Tervirtualisasi untuk Layanan 5G

Scalable Monitoring for Multiple Virtualized Infrastructures for 5G Services

1. Pengenalan 

Di prediksi dalam beberapa tahun ke depan, 5g akan menjadi broadband dan programmable-network yang fleksibel yang akan menjadi titik pusat siteap sosial, budaya, bisnis,  yang dapat merealisasikan pertumbuhan ekonomi.

Dalam rangka mencapai tujuan tersebut, 5g telah menentukan tantang signifikan yang harus dipenuhi, termasuk konsep pemrograman yang rapuh dan mendukung pengenalan dari mekanisme manajemen yang efisien.

Salah satu permasalahan yang paling sering ditemui pada teknologi 5G saat ini adalah pada bagian monitoring terhadap jaringan dan layanan, yang digunakan untuk kebutuhan pengumpulan data pada performansi dan penggunaan sumber daya dalam manajemen dari layanan 5G.

Permasalahan

Walaupun sudah banyak tools yang ada, namun sistem masih tidak dapat memenuhi kebuthan layanan pada sisi 5G, berikut kekurangan yang masih ada :

• Cukup mengganggu dan berat untuk fungsi jaringan jangka pendek dan seharusnya ringan.
• Tidak dapat mengikuti dan bertahan dengan cepatnya perubahan pada perubahan manajemen yang ditegakkan oleh penjadwalan dinamis yang terus menerus, penyediaan dan penskalaan otomatis.
• Tidak dapat memenuhi kebutuhan dari berbagai teknologi terbaru yang berevolusi, termasuk pada proses peluncuran dan penyebaran dengan cara yang praktis, serta monitoring data yang sudah terkumpul.

Pada penelitian ini digunakan Framework untuk monitoring yang telah di-implementasikan dalam SONATA European Project yang dapat menyediakan interactive monitoring framework yang menawarkan pengumpulan data, processing, dan pemberian peringatan(alerts) secara realtime.

2. Promotheus Monitoring Tools

Pemantauan jaringan telah menjadi topik penelitian yang sudah dilakukan selama beberapa dekade.  Protokol yang mapan seperti SNMP dan netflow/IPFIX telah berhasil diintegrasikan untuk dapat mengumpulkan metric atau data jaringan yang dilakukan melalui pengukuran aktif.

Namun, kategori lain alat pemantauan sebagian besar berfokus pada komputasi, storage atau penyimpanan dan sumber daya dari infrastruktur atau layanan yang digunakan, seperti Nagios dan zabbix.

Salah satu alat untuk monitoring yang paling canggih dan modern adalah saat ini Prometheus, yang merupakan sistem monitoring layanan berjenis open-source dan ada pada Framework SONATA.

Selain itu, Prometheus menggunakan bahasa yang fleksibel, memungkinkan slicing data yang dikumpulkan untuk dapat menghasilkan grafik ad-hoc, tabel, dan alert, dan secara bersamaan terintegrasi dengan alat visualisasi (missal Grafana dan PromDash).

Baru-baru ini, konsep Software-Defined Networking (SDN) dan Network Function Virtualitazion (NFV) yang dikombinasikan dengan Cloud Computing dan layanan berbasis container, telah menuntun pelaksanaan alat monitoring  dalam kesesuaian dengan teknologi masing-masing, yang akan memungkinkan pengambilan data berbasis SDN, informasi secara langsung melalui API dari controller Openflow (misalnya OpenDaylight Statistik REST API), pengumpulan data monitoring dalam wadah Docker melalui alat cadvisor, serta pemantauan kinerja infrastruktur Cloud dan layanan yang digunakan, seperti Monasca untuk OpenStack.

3. Persyaratan Monitoring Framework untuk Layanan 5G

Ada beberapa persyaratan yang berkaitan dengan monitoring, yang muncul dari kasus penggunaan SONATA yang didanai Uni Eropa, yang mana bertindak sebagai driver untuk arsitektur pemantauan arsitektur jaringan.

Berikut ini persyaratan yang telah dipenuhi oleh Framework Monitoring SONATA :

• Pemantauan Spesifik VNF

Layanan SONATA platform akan mengekspos layanan dan VNF metrik untuk aplikasi jaringan.
Ketersediaan API untuk VNFs menangkap metrik pemantauan

• Status Pemantauan VNF

SONATA harus menyediakan negara tingkat tinggi untuk setiap VNF, misalnya, (i) penyebaran, (II) operasi, (III) kesalahan.
Menyediakan dasbor yang menampilkan data status.

• Penempatan dan Metrik Modifikasi Selama Runtime VNF

Programabilitas kerangka akan memungkinkan pelanggan untuk menyebarkan VNFs pada titik sembarang ke jaringan dan memodifikasi parameter metrik runtime.
SLA/QoS metrik yang berkaitan dengan waktu penyebaran, biaya, dll serta antarmuka untuk modifikasi matrix secara tepat waktu dan punya ambang batas.

• Alarm Tepat Waktu untuk Pelanggaran SLA

Sistem Monitoring harus memberikan alarm untuk pelanggaran SLA pada waktu yang tepat.
Terbukti kinerja dan skalabilitas dari pesan yang dipilih bus dan pembuatan web Socket.

• Pemantauan Real-time VNF

VNFs akan menghasilkan secara real time informasi yang berguna untuk pemantauan dan respon.
Memonitor frekuensi, waktu untuk memproses Alert.

• Kualitas Pemantauan Layanan

Pembuatan metrik dan deteksi degradasi lalu lintas jaringan harus didukung dan dilaporkan.
Lalu lintas QoS, Packet loss, keterlambatan.

• Pemantauan Skalabilitas Framework

Kerangka pemantauan harus scalable untuk mendukung beberapa dan heterogen infrastruktur dan beban lalu lintas yang tinggi.
Dukungan untuk lingkungan Federasi multi-PoP.

4. Kegunaan Monitoring Framework

A. Mengumpulkan Data dari Beberapa Sumber Berbeda

Sangat penting untuk mengumpulkan data pemantauan dari sebanyak mungkin sumber. Dalam kerangka kerja yang diimplementasikan.
Ada empat jenis sumber yang berbeda untuk mengumpulkan data:

1. Probewhich kontainer berjalan di dalam data VNFstocollect berbasis kontainer yang berkaitan dengan theirperformance.
2. VM probethatcollectsdata dari Virtua l Mesin (VM) hostingVNFs.
3. OpenFlow probewhich adalah perangkat lunak Python yang utilizesOpenDayLight API untuk mengumpulkan data dari OpenFlow controller.
4. OpenStack probethat hasjuga dikembangkan asa modul perangkat lunak (di Pythonlanguage) yang menggunakan OpenStack A PI untuk mengumpulkan data dari semua komponen OpenStack.

B. Push Gateway

Komponen ini merupakan bagian dari Monitoring open source Prometheus yang telah diadopsi dan ditingkatkan untuk menutupi kebutuhan SONATA Monitoring Framework. PushGateway dimanfaatkan sehingga probe/sumber menggunakan metode HTTP POST untuk "push" data pemantauan ke Push Gateway, sementara server Prometheus akan mengumpulkan data dalam interval waktu tertentu.

C. Prometheus Monitoring Server

Prometheus adalah sebuah sistem pemantauan Layanan open-source, berdasarkan waktu seri database yang menerapkan model data yang sangat dimensi. Entri rangkaian waktu yang didentifikasi dengan nama metrik dan satu set pasangan key-value.

D. Monitoring Manager

Monitoring Manager adalah server berbasis Django yang menawarkan API kepada penggunanya yang berhubungan dengan data monitoring layanan 5G yang diinstasi mereka, yang diantaranya termasuk:

1. Hubungan antara layanan, fungsi jaringan, pengguna NFVIsand.
2. Kemampuan untuk memodifikasi aturan dan ambang batas selama layanan berjalan.
3. Konfigurasi ulang server Prometheus.
4. Kemampuan untuk menentukan metode pemberitahuan (alerts) dalam sebuah kasus yang butuh peringatan.
5. Definisi dari WebSocket baru adalah untuk mendapatkan data secara real-time.

E. Alert Manager

Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, manajer peringatan bertanggung jawab (bersama dengan pelaksanaan mekanisme antrian pesan, seperti RabbitMQ) untuk sendingnotifications tentang peringatan penembakan kepada pengguna berlangganan. Setelah pemberitahuan ini, setiap pengguna dapat menggunakan petunjuk dari API untuk menyelidiki lebih lanjut kesalahan atau mengaktifkan WebSocket untuk menerima data monitoring secara real-time.

F. Websocket Server

Implementasi websockets (Tornado web server) memungkinkan pengguna untuk mengumpulkan data streaming dari VNFs yang telah dikerahkan di platform layanan. Ini ishighly bermanfaat bagi para pengembang, karena mereka akan mampu memonitor kinerja layanan baru di lingkungan nyata.