NFV vs.VNF: Was ist der Unterschied?

Was ist eine Netzwerkfunktion?

Der Begriff Netzwerkfunktion bezieht sich in der Regel auf einen bestimmten Teil einer Netzwerkinfrastruktur, der ein gut definiertes Funktionsverhalten bietet, beispielsweise Intrusion Detection, Intrusion Prevention oder Routing.

Historischer Hintergrund

Traditionell wurden solche Netzwerkfunktionen als physische Appliances bereitgestellt, bei denen Software eng mit spezifischer, proprietärer Hardware gekoppelt ist. Diese physischen Netzwerkfunktionen müssen manuell im Netzwerk installiert werden, was operative Herausforderungen schafft und eine schnelle Bereitstellung neuer Netzwerkfunktionen verhindert.

Was ist eine VNF?

Eine VNF (Virtual Network Function) bezieht sich auf die Implementierung einer Netzwerkfunktion mit Software, die von der zugrunde liegenden Hardware entkoppelt ist. Dies kann zu agileren Netzen sowie zu erheblichen Einsparungen bei den Betriebs-(OPEX) und Investitionskosten (CAPEX) führen.

Was ist NFV?

NFV (Network Functions Virtualization) bezieht sich dagegen typischerweise auf das übergreifende Prinzip oder Konzept beim Betrieb von softwaredefinierten Netzwerkfunktionen. Dies gilt sowohl unabhängig von einer bestimmten Hardwareplattform als auch für die von einigen der größten Telekommunikationsnetzbetreiber der Welt angeführte formale Netzwerkvirtualisierungs-Initiative.

Das ETSI-NFV-Framework

In Zusammenarbeit mit dem ETSI entwickeln führende Telekommunikationsunternehmen wie AT&T, Verizon, Deutsche Telekom, Orange, Telefónica, BT Group und Vodafone sowie Technologiepartner wie Ericsson, Nokia, Huawei und Cisco ein standardisiertes, übergreifendes NFV-Framework. Die 2012 gegründete Industry Specification Group NFV (ISG NFV) der ETSI hat das Ziel, proprietäre Hardware-Abhängigkeiten zu reduzieren und offene Standards zu schaffen.

Seit seiner Einführung hat sich das ETSI-NFV-Framework kontinuierlich weiterentwickelt. Der aktuelle Stand (Juni 2025) ist ETSI NFV Release 6 (Version 6.1.1), das 2024 veröffentlicht wurde und weitere Verbesserungen für Edge Computing und Intent-based Networking (IBN) brachte.

Release 5 führte neue Funktionen wie Green NFV ein, das sich auf energieeffiziente Netzwerkvirtualisierung konzentriert, sowie Multi-Tenancy-Unterstützung, die eine bessere Ressourcenverwaltung für verschiedene Nutzer ermöglicht. Release 6 erweitert diese Funktionen um KI/ML-Integration, verbesserte Sicherheitsfunktionen und erweiterte Edge-Computing-Fähigkeiten für 5G Advanced und kommende 6G-Netze.

Ein wichtiger Trend ist die zunehmende Unterstützung für containerbasierte und Cloud-native VNFs, die eine noch flexiblere und skalierbarere Bereitstellung von Netzwerkfunktionen ermöglichen.

NFV-Architektur im Überblick

Die NFV-Architektur besteht aus drei Hauptkomponenten:

1. NFVI (NFV Infrastructure): Stellt die virtuellen Maschinen bereit, auf denen die VNFs ausgeführt werden.
2. VNF-Block: Nutzt diese virtuellen Maschinen und implementiert darauf die virtualisierten Netzwerkfunktionen.
3. MANO (Management and Orchestration): Verwaltet und orchestriert die gesamte NFV-Umgebung.

MANO umfasst weitere Unterkomponenten:

• NFV Orchestrator: Steuert die Bereitstellung und Skalierung von VNFs.
• VNF Manager: Verwaltung des Lebenszyklus einzelner VNFs.
• Virtualized Infrastructure Manager (VIM): Interagiert mit der zugrunde liegenden Hardware (häufig OpenStack oder Kubernetes).

ETSI Release 5 erweitert die NFV-Architektur um das Physical Infrastructure Management (PIM), welches die Verwaltung physischer Netzwerkressourcen optimiert. Release 6 führt zusätzlich Enhanced MANO (E-MANO) ein, das KI-gestützte Automatisierung und Intent-based Networking ermöglicht.

Cloud-native VNFs und ihre Vorteile

Während traditionelle VNFs meist in virtuellen Maschinen laufen, setzen viele Unternehmen mit der Cloud-Native-Technologie auf containerisierte VNFs. Diese Architektur ermöglicht eine schnellere Skalierung, eine effizientere Ressourcennutzung und eine höhere Flexibilität. Kubernetes und Microservices erlauben eine dynamische Anpassung an Netzwerkanforderungen. Telekommunikationsanbieter profitieren besonders von dieser Entwicklung, da sie Netzwerkdienste agiler bereitstellen und ihre Betriebskosten senken können. Cloud-native VNFs fördern zudem die Automatisierung, erleichtern Updates und verbessern die Ausfallsicherheit.

Viele Telekommunikationsanbieter setzen daher auf Cloud-native NFV, um agile und skalierbare Netzwerke zu realisieren. Serverless NFV (Function-as-a-Service) gewinnt zunehmend an Bedeutung. Es ermöglicht ereignisgesteuerte Netzwerkfunktionen mit noch höherer Effizienz und automatischer Skalierung.

Standardisierung und Interoperabilität

Mit der zunehmenden Verbreitung von NFV in Telekommunikationsnetzen und Unternehmensumgebungen hat sich auch die Standardisierung weiterentwickelt. So hat beispielsweise ETSI spezifische Spezifikationen für VNF-Pakete veröffentlicht, die das OASIS Cloud Service Archive (CSAR)-Format nutzen und zusätzliche Sicherheitsverbesserungen bieten.

ETSI Release 5 verbessert die Interoperabilität mit Open-Source-Projekten wie ONAP, OpenStack Tacker und Kubernetes, um eine nahtlose Integration in bestehende Cloud-Umgebungen zu ermöglichen. Release 6 erweitert diese Interoperabilität um native GitOps-Unterstützung, eine verbesserte Helm-Chart-Integration und Enhanced-Service-Mesh-Kompatibilität. Die CNCF (Cloud Native Computing Foundation) hat mit der NFV Special Interest Group (SIG) zusätzliche Standards für cloud-native VNFs entwickelt. Diese ermöglichen eine bessere Integration in moderne CI/CD-Pipelines.

Herausforderungen bei der NFV-Implementierung

NFV bietet Flexibilität und Skalierbarkeit, allerdings ist die Integration komplex. VNFs müssen effizient mit Orchestrierungssystemen und der Infrastruktur interagieren. Leistungseinbußen im Vergleich zu physischen Netzwerkgeräten sind möglich, insbesondere bei Echtzeitanwendungen. Die Interoperabilität zwischen verschiedenen Anbietern erschwert die Umsetzung. Sicherheitsrisiken durch Virtualisierung erfordern robuste Schutzmechanismen wie Zero-Trust-Sicherheit und automatisierte Bedrohungserkennung. Vendor Lock-in bleibt eine Herausforderung, weshalb Multi-Vendor-Strategien und Open-Source-Lösungen an Bedeutung gewinnen. Die Performance-Optimierung durch DPDK, SR-IOV und Hardware-Beschleunigung gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Zukunftsausblick auf NFV und VNF

Mit 5G wächst die Bedeutung von NFV, insbesondere für vRAN und Core-Funktionen. KI-gestütztes NFV verbessert die Fehlererkennung und Netzwerkoptimierung. Cloud-native VNFs in Kubernetes-Umgebungen bieten eine höhere Skalierbarkeit und Effizienz. Serverless NFV könnte Netzwerke dynamischer machen. ETSI und Open-Source-Initiativen treiben die Standardisierung und Innovation voran, um NFV sicherer und leistungsfähiger zu machen. Bereits heute sind Investitionen in NFV-Technologien erforderlich, um sich auf 6G-Netze vorzubereiten. Network Slicing, Edge Computing und KI-basierte VNFs werden zentrale Bausteine der nächsten Netzwerkgeneration sein.

Fazit

NFV ist ein Rahmenkonzept, während eine VNF ein Baustein innerhalb des NFV-Frameworks des ETSI ist. Beide Technologien sind entscheidend für die Modernisierung und Flexibilisierung von Netzwerkinfrastrukturen.

Dieser Artikel wurde von der ComputerWeekly-Redaktion aktualisiert, um Branchenveränderungen widerzuspiegeln und das Leseerlebnis zu verbessern.