O que é o BNG?
BNG (Broadband Network Gateway) é um dispositivo que desempenha um papel crucial na rede de um provedor de serviços, estando na camada do servidor e realizando várias funções-chave de fronteira.
As principais responsabilidades do BNG incluem:
- Agregação das conexões dos clientes a partir dos dispositivos DSLAM ao usar a tecnologia xDSL.
- Suporte para sessões de usuários realizadas sobre os protocolos PPP ou ATM.
- Implementação de políticas de Qualidade de Serviço (QoS).
- Configuração dos parâmetros do túnel do usuário, incluindo endereços IP, quando o dispositivo atua como um terminador.
- Roteamento de tráfego para a rede backbone do provedor.
Um método típico de interação de um Roteador de Acesso de Banda Larga (BNG) com outros nós da rede é a terminação de túneis ponto a ponto, incluindo túneis PPPoE encapsulados. Nesse contexto, o DSLAM agrega dados de múltiplos usuários e os envia para o BNG. A autenticação, autorização e contabilidade para o acesso do cliente à rede são realizadas usando o protocolo AAA.
A Cisco implementou tecnologias avançadas de agregação baseadas em uma arquitetura distribuída e serviços integrados na plataforma Cisco ASR 1000. De acordo com o fabricante, a nova geração da arquitetura de rede, criada usando esse equipamento, resolve efetivamente tarefas relacionadas com esquemas hierárquicos complexos de QoS, assim como o processamento de fluxos de vídeo nos formatos IPv4 ou IPv6 Multicast. Além disso, essa arquitetura integra essas soluções com o MPLS PE (MPLS Provider Edge), oferecendo suporte para diversos modos de tunelamento de tráfego. Assim, a nova arquitetura minimiza o risco de perda de pacotes para aplicações prioritárias, mesmo em falhas de rede, garantindo um planejamento eficiente de largura de banda sem comprometer o desempenho.
Ofertas atuais no mercado e seus custos
O mercado atual oferece várias soluções BNG de diversos fabricantes:
- A Ericsson apresenta a série Smart Edge, incluindo os modelos SE100, SE400 e SE600. A faixa de preços desses produtos vai de $6.667 a $60.000.
- A Cisco se destaca com linhas de roteadores como 7200, 7500, 7600, ASR e ISR. Por exemplo, o modelo básico Cisco ASR1002 custa $17.333.
- A Juniper oferece roteadores das séries MX e ACX. O Juniper MX960 no mercado secundário tem preço em torno de $73.333.
- O Stingray Service Gateway está disponível a partir de $3.200, dependendo da licença escolhida.
Além disso, existem vários projetos open-source baseados em sistemas do tipo UNIX. Em alguns casos, o sistema operacional pode ser otimizado para funcionar como um BNG. Esses sistemas incluem FreeBSD, NetBSD e CentOS.
Vantagens e desvantagens dos sistemas de hardware
Cada fabricante e sua solução BNG têm vantagens e desvantagens específicas. Aqui estão alguns pontos positivos notáveis:
- Completude: Os dispositivos são facilmente integráveis em racks padrão de 19 polegadas. No entanto, vale notar que alguns modelos ocupam não 1-2U (altura padrão de unidades), mas 4U, o que pode ser considerado uma desvantagem.
- Especialização: As soluções oferecidas são perfeitas para resolver tarefas específicas devido à sua especialização e otimização estreitas.
- Compatibilidade: Total compatibilidade com outros produtos do mesmo fabricante.
No entanto, apesar dessas vantagens, existem algumas desvantagens e características específicas dessas soluções que devem ser levadas em consideração.
Por exemplo, ao configurar o ASR1002 + Radius + PPPoE/L2TP, erros podem ocorrer, como: “A criação de sessão falhou devido à falta de suporte completo para interfaces Virtual-Access. Verifique se todos os modelos Virtual-Template e funcionalidades RADIUS suportam subinterfaces Virtual-Access.” O problema reside no fato de que o dispositivo ASR não consegue gerenciar efetivamente o tráfego de ambos os lados (entrada e saída). A razão é que o ASR1002 não suporta parâmetros RADIUS: Framed-Compression = Van-Jacobson-TCP-IP e não reconhece o comando rate-limit nas interfaces de qualquer tipo. Isso ocorre quando usamos protocolos de acesso de camada 2, como PPPoE e L2TP. Contudo, quando se fala sobre PPTP, um protocolo de camada 3, o ASR aceita a conexão, mas não retorna os dados necessários ao cliente, o que causa a terminação da conexão devido ao tempo de espera do lado cliente.
Outro problema é que o desempenho dos equipamentos Cisco não está sempre claro e bem descrito. O problema é que ao escolher um equipamento, frequentemente a atenção recai apenas sobre a velocidade da interface, da matriz de comutação ou da largura de banda interna, bem como sobre o número máximo de sessões. No entanto, pouca atenção é dada ao desempenho máximo em pacotes, o que é especialmente importante durante horários de pico de tráfego.
Por exemplo, ao usar o Cisco 7201 como BNG, a carga pode atingir 95 % com uma carga de uplink de 570 Mbps, enquanto o número de pacotes por segundo é apenas de 10.800. Cálculos mostram que o tamanho do pacote, nesse caso, será de 615 bytes, mesmo que a especificação de desempenho de roteamento indique um máximo de 2 milhões de pacotes com uma carga de largura de banda de 1 Gbps.
É interessante observar que o desempenho do ISR 3845 em termos de desempenho de roteamento é o seguinte: 500 kpps com uma carga de 256 Mbps. Testes práticos mostraram que o 7200-NPE-G2 não alcança nem metade do desempenho anunciado, enquanto o ISR 3845 supera as expectativas. Claro que é difícil prever a real capacidade de processamento de tráfego durante os horários de pico apenas com base na documentação oficial.
Uma situação semelhante ocorre com ASR 1002 ESP5 e ESP10. Além disso, existe o risco de atingir o número máximo de sessões criadas, o que é crítico para os fornecedores.
Entre os diversos fabricantes do mercado, os produtos da Ericsson se destacam. Os modelos SmartEdge, especialmente o SE100 e o SE600, são amplamente utilizados em várias indústrias. O SE100 é comercializado como um servidor de acesso, enquanto o SE600 é um roteador. O SE100 suporta até 12 Gbps com desempenho de 8 Mpps. Ele vem com duas portas combo (1000BaseT/SFP), dois módulos dual-port 1000Base-X (SFP) e uma licença para suporte IPv6. O número máximo de sessões de assinantes para este modelo é 8.000. Opções como CG-NAT e IPv6 estão disponíveis como funcionalidades licenciadas, o que gera custos adicionais se usadas.
O roteador SE600 pode suportar até 16.000 sessões ativas de assinantes (PPPoE, IPoE, VLAN, DHCP) com uma taxa de até 20 Gbps em modo full-duplex por porta. A licença está ligada ao número de conexões, CG-NAT, IPv6 e à reserva de sessões através do módulo de gerenciamento. Vale ressaltar que ambos os modelos são considerados obsoletos: o SE100 foi lançado em 2006 e o SE600 em 2009, com componentes-chave como fontes de alimentação e ventiladores já fora de fabricação. Mesmo com a idade avançada, o preço dos módulos ainda é elevado. Por exemplo, uma porta 10GE (XFP) para o SE600 custa 3,5 milhões de rublos, enquanto um módulo DPI custa 700.000 rublos, sem considerar o chassi e as licenças. O SE100 custa cerca de 450.000 rublos para suportar 24.000 clientes ativos. A pergunta é: se os equipamentos usados são tão caros, quanto custaria um equipamento novo?
Além disso, leve em consideração custos adicionais relacionados ao dimensionamento do tráfego.
Desvantagens gerais dos sistemas de hardware
Com base nos anos de experiência com os dispositivos descritos, várias desvantagens importantes dos sistemas de BNG de hardware podem ser destacadas:
- Obsolescência rápida. As tecnologias mudam rapidamente, e o equipamento se torna obsoleto rapidamente.
- Custo elevado dos componentes e peças de reposição. Os preços das peças necessárias para expandir funcionalidades ou substituir componentes defeituosos são excessivamente altos. Além disso, alguns componentes são difíceis de encontrar, o que leva a tempo de inatividade (interrupções de operação).
- Especialização estreita. Alguns sistemas oferecem funcionalidades limitadas, e expandi-las requer investimentos financeiros adicionais, como a compra de licenças para suportar mais clientes.
- Carga no CPU. Funcionalidades adicionais do sistema podem colocar uma carga significativa no CPU, especialmente quando utilizamos NAT, formatação de tráfego e filtragem simultaneamente.
- Incompatibilidade com produtos de outros fabricantes. Isso se aplica tanto à agregação de interfaces quanto a incompatibilidades de protocolos padrão.
- Tamanho grande do dispositivo. Embora a altura de 1-2U seja uma vantagem, tamanhos maiores podem criar problemas de instalação. Dispositivos com mais de 30 kg são grandes demais para serem instalados nas prateleiras superiores de um servidor.
- Aumento no consumo de energia.
- Problemas com autoridades reguladoras. Alguns tipos de equipamentos apenas possuem certificado RCT. Enquanto o certificado CCC ou a declaração pode estar ausente ou expirada, se o equipamento foi adquirido dentro da validade do certificado CCC, ainda pode ser utilizado.
Vantagens e desvantagens dos produtos open-source
Os produtos open-source merecem atenção especial. Na prática, os fornecedores aprovam e utilizam ativamente apenas duas combinações de produtos de software: FreeBSD + mpd5 e Ubuntu (Debian) ou CentOS + Accell. Aqui estão várias vantagens importantes dessas soluções:
- Capacidade de cálculo do hardware. Elas são limitadas apenas pelas características do processador e da memória RAM disponível, e não são “comprimidas” ou “reduzidas” pelo fabricante.
- Custo acessível de hardware. O preço dos componentes físicos é consideravelmente mais baixo do que os análogos.
- Configuração flexível. O software open-source permite uma personalização flexível do sistema para atender a necessidades e requisitos específicos.
- Disponibilidade de peças de reposição. Os componentes de reposição estão sempre disponíveis para compra, e as atualizações do sistema são simples.
- Software gratuito. O software open-source é distribuído gratuitamente, reduzindo significativamente o custo total de posse e operação.
Apesar das muitas vantagens, os produtos open-source também apresentam algumas desvantagens:
- Baixa confiabilidade. Isso ocorre devido à natureza não comercial do desenvolvimento. Podem ocorrer falhas do sistema e de software.
- Necessidade de pessoal qualificado. Para garantir o funcionamento estável do servidor e a recuperação em caso de falha, é necessário ter pessoal com conhecimentos e habilidades específicos.
- Dependência de hardware. As especificidades dos sistemas operacionais podem levar a situações em que, por exemplo, uma carga aumentada no disco rígido paralisa todo o funcionamento do sistema.
- Ausência de certos protocolos e funcionalidades de rede. Isso pode afetar tanto aplicativos individuais quanto o núcleo do sistema operacional.
Existem também soluções alternativas, como Stingray Service Gateway da VAS Experts. O Stingray Service Gateway é uma plataforma de software para análise e filtragem profunda de tráfego, implementando efetivamente as funções do BNG com várias vantagens-chave:
- Configuração flexível.
- Independência de fabricantes específicos de hardware.
- Desenvolvimento dinâmico do produto. A otimização dos componentes individuais do sistema está em andamento, com novos parâmetros sendo adicionados para uma configuração mais flexível.
- Suporte técnico 24/7.
Conclusão
As plataformas de hardware BNG representam uma escolha ideal para provedores de médio e grande porte cujas regulamentações exigem o uso de equipamentos de marcas específicas. Para muitos pequenos operadores de telecomunicações B2C, as soluções open-source podem ser uma opção perfeitamente aceitável. No entanto, devido às suas desvantagens, como a necessidade de pessoal qualificado e tempos de implementação longos, seu uso pode ser complexo. Nesse contexto, a aplicação do sistema Stingray Service Gateway se torna uma solução razoável.
Para mais informações detalhadas sobre as vantagens do sistema de análise de tráfego Stingray Service Gateway, seu uso eficaz em redes de telecomunicações e o processo de migração de outras plataformas, entre em contato com os especialistas da VAS Experts.