¿Qué es BNG?
BNG (Broadband Network Gateway) es un dispositivo que juega un papel crucial en la red de un proveedor de servicios, ubicándose en la capa del servidor y realizando varias funciones clave de frontera.
Las principales responsabilidades de BNG incluyen:
- Agregación de las conexiones de los clientes desde dispositivos DSLAM al utilizar tecnología xDSL.
- Soporte para sesiones de usuario realizadas a través de los protocolos PPP o ATM.
- Implementación de políticas de Calidad de Servicio (QoS).
- Configuración de los parámetros de túneles de usuarios, incluidas las direcciones IP, cuando el dispositivo actúa como terminador.
- Enrutamiento del tráfico hacia la red troncal del proveedor.
Un método típico de interacción de un enrutador de acceso de banda ancha (BNG) con otros nodos de red es la terminación de túneles punto a punto, incluidos los túneles PPPoE encapsulados. En este contexto, DSLAM agrega datos de múltiples usuarios y los envía al BNG. La autenticación, autorización y contabilidad del acceso de los clientes a la red se realiza mediante el protocolo AAA.
Cisco ha implementado tecnologías avanzadas de agregación basadas en una arquitectura distribuida y servicios integrados implementados en la plataforma Cisco ASR 1000. Según el fabricante, la nueva generación de arquitectura de red, creada con este equipo, aborda eficazmente tareas relacionadas con esquemas jerárquicos complejos de QoS, así como el procesamiento de flujos de video en formatos Multicast IPv4 o IPv6. Además, esta arquitectura integra estas soluciones con MPLS PE (MPLS Provider Edge), admitiendo una variedad de modos de túnel de tráfico. Así, la nueva arquitectura minimiza el riesgo de pérdida de paquetes para aplicaciones prioritarias, incluso en fallos de red, garantizando una planificación eficiente del ancho de banda sin comprometer el rendimiento.
Ofertas Actuales del Mercado y sus Costos
El mercado actual ofrece varias soluciones BNG de diferentes fabricantes:
- Ericsson presenta la serie Smart Edge, que incluye los modelos SE100, SE400 y SE600. El rango de precios de estos productos es de $6,667 a $60,000.
- Cisco destaca con líneas de enrutadores como 7200, 7500, 7600, ASR e ISR. Por ejemplo, el modelo base Cisco ASR1002 cuesta $17,333.
- Juniper ofrece enrutadores de las series MX y ACX. El Juniper MX960 en el mercado secundario tiene un precio de alrededor de $73,333.
- Stingray Service Gateway está disponible desde $3,200, dependiendo de la licencia seleccionada.
Además, existen varios proyectos de código abierto basados en sistemas similares a UNIX. En algunos casos, el sistema operativo puede ser optimizado para funcionar como un BNG. Estos sistemas incluyen FreeBSD, NetBSD y CentOS.
Ventajas y Desventajas de los Sistemas de Hardware
Cada fabricante y su solución BNG tienen ventajas y desventajas específicas. Algunas ventajas notables incluyen:
- Compactación: Los dispositivos encajan fácilmente en racks estándar de 19 pulgadas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que algunos modelos ocupan no 1-2U (la altura estándar en unidades es de 44,45 mm o 1,75 pulgadas), sino un total de 4U, lo que puede considerarse una desventaja.
- Especialización: Las soluciones propuestas son perfectas para resolver tareas específicas y bien definidas debido a su estrecha especialización y optimización.
- Compatibilidad: Total compatibilidad con otros productos del mismo fabricante.
Sin embargo, a pesar de estas ventajas, existen algunas desventajas y características específicas de estas soluciones que deben tenerse en cuenta.
Por ejemplo, en la configuración ASR1002 + Radius + PPPoE/L2TP, pueden surgir errores como: “Falló la creación de la sesión debido a que las Interfaces Virtual-Access completas no son compatibles. Verifique que todas las características de Virtual-Template y RADIUS soporten subinterfaces Virtual-Access.” El problema radica en que el dispositivo ASR no puede gestionar eficazmente el tráfico en ambas direcciones (entrante y saliente). La razón es que el ASR1002 no soporta los parámetros Radius: Framed-Compression = Van-Jacobson-TCP-IP y no reconoce el comando rate-limit en interfaces de cualquier tipo. Esta especificidad surge cuando se utilizan protocolos de acceso de Capa 2 como PPPoE y L2TP. Sin embargo, si hablamos de PPTP, un protocolo de Capa 3, el ASR acepta la conexión pero no envía los datos requeridos de vuelta al cliente, lo que provoca que la conexión se termine por el tiempo de espera del lado del cliente.
Otro problema es que el rendimiento del equipo de Cisco no siempre está claramente descrito. El problema es que al elegir el equipo, la atención a menudo se centra solo en la velocidad de los interfaces, la velocidad de la matriz de conmutación o la velocidad del bus interno, así como en el número máximo de sesiones. Sin embargo, se presta poca atención al rendimiento máximo en paquetes, lo que es especialmente importante durante las horas de tráfico pico.
Por ejemplo, al utilizar el Cisco 7201 como un BNG, la carga puede alcanzar el 95% con una carga de uplink de 570 Mbps, mientras que el número de paquetes por segundo es solo de 10,800. Los cálculos muestran que el tamaño del paquete en este caso será de 615 bytes, aunque la especificación de rendimiento de enrutamiento indica un máximo de 2 millones de paquetes a una carga de ancho de banda de 1 Gbps.
Curiosamente, el rendimiento del ISR 3845 según el rendimiento de enrutamiento se ve de la siguiente manera: 500 kpps con una carga de 256 Mbps. Las pruebas prácticas revelaron que el 7200-NPE-G2 ni siquiera alcanza la mitad del rendimiento declarado, mientras que el ISR 3845 supera las expectativas. Por supuesto, es difícil predecir la capacidad real de procesamiento de tráfico durante las horas pico basándose únicamente en la documentación oficial.
Una situación similar se observa con el ASR 1002 ESP5 y ESP10. Además, existe el riesgo de alcanzar el número máximo de sesiones creadas, lo cual es un punto crítico para los proveedores.
Entre los diversos fabricantes en el mercado, los productos de Ericsson se destacan. Los modelos SmartEdge, específicamente el SE100 y el SE600, son ampliamente utilizados en diferentes industrias. El SE100 se comercializa como un servidor de acceso, mientras que el SE600 es un enrutador. El SE100 soporta hasta 12 Gbps con un rendimiento de 8 Mpps. Viene con dos puertos combo (1000BaseT/SFP), dos módulos de puerto dual 1000Base-X (SFP) y una licencia para soporte IPv6. El número máximo de sesiones de suscriptor para este modelo es de 8,000. Opciones como CG-NAT e IPv6 están disponibles como características licenciadas, lo que significa que se aplican costos adicionales si se utilizan.
El enrutador SE600 puede soportar hasta 16,000 sesiones activas de suscriptores (PPPoE, IPoE, VLAN, DHCP) con un rendimiento de hasta 20 Gbps en modo dúplex completo por puerto. La licencia está relacionada con el número de conexiones, CG-NAT, IPv6 y reserva de sesiones a través del módulo de gestión. Es importante señalar que ambos modelos se consideran obsoletos: el SE100 fue lanzado en 2006 y el SE600 en 2009, y componentes clave como las fuentes de alimentación y los ventiladores ya no se fabrican. A pesar de su antigüedad, los precios de los módulos siguen siendo altos. Por ejemplo, una ranura de puerto 10GE (XFP) para el SE600 cuesta 3.5 millones de rublos, mientras que un módulo DPI cuesta 700,000 rublos, excluyendo el chasis y las licencias. El SE100 cuesta aproximadamente 450,000 rublos para soportar 24,000 clientes activos. Surge la pregunta: si el equipo usado tiene precios tan altos, ¿cuánto costará el equipo nuevo?
Además, tenga en cuenta los costos adicionales relacionados con los cálculos de conformación de tráfico.
Desventajas Generales de los Sistemas de Hardware
Basado en años de experiencia con los dispositivos descritos, se pueden destacar varias desventajas significativas de los sistemas BNG de hardware:
- Rápida obsolescencia. Las tecnologías evolucionan rápidamente y el equipo se vuelve obsoleto en un corto período de tiempo.
- Alto costo de los componentes y repuestos. Los precios de las piezas necesarias para expandir la funcionalidad o reemplazar componentes rotos son excesivamente altos. Además, algunos componentes son difíciles de encontrar, lo que genera tiempos de inactividad (interrupciones en el negocio).
- Especialización limitada. Algunos sistemas ofrecen funcionalidad limitada, y expandirla requiere inversiones financieras adicionales, como adquirir licencias para admitir más clientes.
- Carga de CPU. Las características adicionales del sistema pueden generar una carga significativa en la CPU, especialmente cuando se usan NAT, conformación de tráfico y filtrado de tráfico juntos.
- Incompatibilidad con productos de otros fabricantes. Esto se aplica tanto a la agregación de interfaces como a las incompatibilidades de protocolos estándar.
- Tamaño grande del dispositivo. Aunque una altura de 1-2U es una ventaja, tamaños mayores pueden generar problemas de instalación. Los dispositivos que pesan más de 30 kg son demasiado grandes para instalarse en los racks superiores de un servidor.
- Aumento en el consumo de energía.
- Problemas durante la aceptación por parte de las autoridades regulatorias. Algunos tipos de equipo solo tienen certificado RCT. Mientras que el certificado CCC o la declaración pueden estar ausentes o caducados, si el equipo fue adquirido durante la validez del certificado CCC, aún puede utilizarse.
Ventajas y Desventajas de los Productos de Código Abierto
Los productos de código abierto merecen una atención especial. En la práctica, los proveedores aprueban y utilizan activamente solo dos combinaciones de productos de software: FreeBSD + mpd5 y Ubuntu (Debian) o CentOS + Accell. Aquí están varias ventajas significativas de estas soluciones:
- Capacidades de cómputo del hardware. Están limitadas solo por las características del procesador y la RAM disponible, no “comprimidas” o “recortadas” por el fabricante en la fábrica.
- Costo de hardware asequible. El precio de los componentes físicos es significativamente más bajo en comparación con los análogos.
- Configuración flexible. El software de código abierto permite una personalización flexible del sistema para cumplir con necesidades y requisitos específicos.
- Disponibilidad de repuestos. Los componentes de repuesto siempre están disponibles para su compra y las actualizaciones del sistema son sencillas.
- Software gratuito. El software de código abierto se distribuye de forma gratuita, lo que reduce significativamente el costo total de propiedad y operación.
A pesar de las muchas ventajas, los productos de código abierto también tienen algunas desventajas:
- Baja fiabilidad. Esto se debe a la naturaleza no comercial del desarrollo. Es posible que ocurran fallos tanto en el sistema como en el software.
- Necesidad de personal cualificado. Para garantizar el funcionamiento estable del servidor y la recuperación en caso de fallos, se requiere personal con habilidades y conocimientos específicos.
- Dependencia del hardware. Las especificidades de los sistemas operativos pueden llevar a situaciones donde, por ejemplo, una mayor carga en el disco duro paraliza el funcionamiento del sistema.
- Ausencia de algunos protocolos y características de red. Esto puede aplicarse tanto a aplicaciones individuales como al núcleo del sistema operativo.
También existen soluciones alternativas, como Stingray Service Gateway de VAS Experts. Stingray Service Gateway es una plataforma de software para análisis y filtrado de tráfico profundo, implementando de manera efectiva las funciones de BNG con varias ventajas clave:
- Configuración flexible.
- Independencia de fabricantes específicos de hardware de servidor.
- Desarrollo dinámico del producto. La optimización de los componentes individuales del sistema continúa, con parámetros nuevos añadidos para una configuración más flexible.
- Soporte técnico 24/7.
Conclusión
Las plataformas BNG de hardware representan una opción óptima para proveedores medianos y grandes cuyas normativas exigen el uso de equipos de marca específica. Para muchos pequeños operadores de telecomunicaciones B2C, las soluciones de código abierto pueden ser una opción perfectamente aceptable. Sin embargo, debido a sus desventajas, como la necesidad de personal cualificado y largos tiempos de implementación, su uso puede ser complejo. En este contexto, la aplicación del sistema Stingray Service Gateway se convierte en una solución razonable.
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