ETSI NFVの全貌：歴史・アーキテクチャ・実装・課題と今後の展望

2025年12月12日 最終更新日時 : 2025年12月12日 エバープレイ編集部

はじめに

ETSI NFV（European Telecommunications Standards Institute - Network Functions Virtualisation）は、通信事業者やベンダーがネットワーク機能を仮想化して柔軟に提供するための標準化活動です。2012年にETSI内で発足したISG（Industry Specification Group）によって提唱され、以降ネットワークの運用効率化、迅速なサービス展開、コスト削減といった目的で広く注目されてきました。本コラムでは、ETSI NFVの歴史、基本アーキテクチャ、主要コンポーネント（MANO、NFVI、VNF）、設計・運用上の考慮点、実際の導入事例や課題、将来の方向性までを詳しく解説します。

歴史と背景

従来の通信ネットワークは専用ハードウェア（専用アプライアンス）で構成され、機能追加や拡張に時間と費用がかかりました。クラウドや仮想化の進展に伴い、ネットワーク機能もソフトウェア化して汎用サーバ上で動作させる動きが出始めます。これを体系化し、相互運用可能な仕様としてまとめるためにETSIは2012年にNFVの標準化を開始しました。2013年に最初期のアーキテクチャ文書が公開され、その後、運用・管理、パッケージング、インターフェース、セキュリティなど多岐にわたる仕様が整備されてきました。

ETSI NFVの基本アーキテクチャ

ETSI NFVのアーキテクチャは大きく三つのブロックで構成されます：

  • NFV Infrastructure（NFVI）：仮想化基盤。計算（CPU）、メモリ、ストレージ、ネットワークの抽象化とそれを提供する物理リソース群を指します。
  • Virtualized Network Functions（VNFs）：ファイアウォール、ロードバランサ、ルータなど従来のネットワーク機能をソフトウェアとして実装したものです。単一または複数のVM/コンテナとしてデプロイされます。
  • NFV Management and Orchestration（MANO）：VNFのライフサイクル管理とNFVIリソース管理を担う制御層で、オーケストレーション、監視、スケーリング、故障復旧などを実現します。

MANOの詳細：NFVO、VNFM、VIM

MANO（Management and Orchestration）は3つの主要機能で定義されます。

  • NFV Orchestrator（NFVO）：ネットワークリソース全体とネットワークサービス（複数のVNFを連結して構成されるサービス）のオーケストレーションを行います。サービス定義（Network Service Descriptor: NSD）に基づき、VNF配置や複数ドメインにまたがる調整を担当します。
  • VNF Manager（VNFM）：個々のVNFのライフサイクル管理（インスタンス作成、設定、スケール、アップグレード、削除など）を行います。VNFMはVNF固有の操作や監視点を扱い、NFVOと連携します。
  • Virtualized Infrastructure Manager（VIM）：OpenStackやKubernetesなどの仮想化基盤を管理する役割。仮想マシンやコンテナのプロビジョニング、ネットワーク仮想化（SDN）やストレージの割当などを行います。

VNFパッケージングと記述子（Descriptor）

VNFやネットワークサービスを自動的にデプロイ・管理するには、VNFに関するメタデータ（リソース要件、ネットワーク接続、構成手順など）を標準化して記述する必要があります。ETSIはVNFD（VNF Descriptor）やNSD（Network Service Descriptor）といった記述子の概念を定義しています。これらの記述子はパッケージ（VNF Package）としてまとめられ、オーケストレータが読み取って自動化を実現します。近年はTOSCAやYAMLベースの記述方法を取り入れる事例も増えています。

インターフェースと相互運用性

ETSI NFVは、各コンポーネント間のインターフェースを標準化することを重視しています。NFVO-VNFM-VIMの間のインターフェースや、MANOとOSS/BSSの北向きインターフェース、VNFとVIMの間の南向きインターフェースなどが対象です。これにより、ベンダーロックインを避け、異なるベンダーのVNFやVIMが連携できるようにすることが目的です。実際には各ベンダー独自拡張やバージョンの違いがあり、相互運用試験（plugfests）や共通テストスイートによる検証が重要です。

導入形態：VMベースとコンテナベース

初期のNFV実装は主に仮想マシン（VM）を前提としていましたが、近年は軽量で高速な起動が可能なコンテナを用いるケースが増えています。コンテナを使う場合はKubernetesとMANOの連携（CNF：Cloud-native Network Functions）や、VNFのアップデート、スケーリング方法の見直しが必要です。ETSIはコンテナ化されたネットワーク機能への適用も検討しており、CNFに対応するための設計原則が求められています。

メリットと実際の効果

  • 運用コストの低減：汎用ハードウェアと自動化により、物理アプライアンスの調達・設置・保守コストを削減できます。
  • 迅速なサービス展開：テンプレート化されたパッケージにより新サービスのローンチ時間を短縮できます。
  • スケーラビリティと柔軟性：負荷に応じた自動スケーリングや、異なるロケーションへの動的配置が可能です。
  • イノベーションの促進：ソフトウェアベースでアップデートが容易なため、新機能の実験や差別化が行いやすくなります。

導入時の課題と対策

一方で、実運用への適用にはいくつかの課題があります。

  • 性能と遅延：仮想化オーバーヘッドやソフトウェアスイッチの影響で、専用ハードより性能が劣る場合があります。SR-IOVやDPDKといった高速I/O技術、ハードウェアアクセラレーションを組み合わせる対策が一般的です。
  • 信頼性・可用性：ネットワークサービスはキャリアグレードの可用性が要求されます。リソース冗長化、フェイルオーバー設計、厳密な監視と自動復旧機構が必要です。
  • 運用プロセスの変革：従来の運用オペレーション（人手による設定や巡回）から、CI/CDやインフラのコード化（IaC）を前提とした開発運用の融合（DevOps）の導入が求められます。
  • セキュリティ：仮想化レイヤや管理プレーンの保護、VNF間の分離、イメージチェーン（署名）と安全なアップデートが重要です。
  • 標準化と相互運用性の実務的ギャップ：理論上は標準化で連携が可能でも、実装差や拡張により相互運用のための追加作業が発生します。各種プラグフェストやオープンソースプロジェクトによる検証が鍵となります。

運用とライフサイクル管理の実践

実運用では、監視・ログ収集・アラート・パフォーマンスのトラッキング、キャパシティプランニングなどが重要です。MANOはこれらの情報を集約して自動スケールやローリングアップグレード、自己修復といった運用自動化を実現します。また、VNFパッケージのバージョン管理や依存関係の解決、テスト環境での検証（stage/prodの分離）といったライフサイクル管理プロセスを明確化することが成功の鍵です。

実世界での適用事例

多くの通信事業者は、ファイアウォール、ロードバランサ、EPC（Evolved Packet Core）やIMSの一部機能などをNFV化してきました。これによりPoC段階から商用展開までの時間が短縮され、新サービス（仮想CPE、ネットワークスライシング、エッジコンピューティング）にNFVが活用されています。エッジ側での軽量な仮想化インスタンスによる低遅延サービスや、5Gと組み合わせたスライシングの実証なども進んでいます。

今後の展望：CNF、AI/自動化、エッジ統合

今後はコンテナ化されたネットワーク機能（CNF）への移行、KubernetesとMANOの連携強化、AIを活用した運用自動化（予測保守、インシデントの自動対応）、そしてエッジコンピューティングとの統合が重要になります。これにより、より細やかなスケーリング、より低遅延なサービス提供、さらにはネットワークスライシングを用いた多様なサービス提供が可能になります。

まとめ

ETSI NFVはネットワークのクラウド化を支える標準群として、通信インフラの柔軟性と効率性を大きく高めてきました。標準化されたMANOや記述子によって自動化と相互運用性が促進され、実運用でも多くのメリットが示されています。一方で、性能確保、セキュリティ、運用プロセスの変革、相互運用テストといった課題も残っています。今後はCNF、エッジ統合、AIによる自動化といった潮流と融合しながら、さらに進化していく分野です。

参考文献

カテゴリー
IT
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