En este artículo, analizaremos cómo se implementa el escalado de la plataforma Stingray, qué componentes participan en el esquema de clúster y cómo un operador puede aumentar el rendimiento desde un solo nodo hasta configuraciones de terabits.
El límite de un nodo de procesamiento de tráfico
Imaginemos un operador regional. Tiene varios miles de suscriptores, un pico de tráfico vespertino de decenas de gigabits, IPTV, torrents, juegos en línea, videollamadas, clientes corporativos y requisitos legales para el filtrado de recursos prohibidos.
Al inicio, un solo nodo Stingray puede funcionar como punto único de procesamiento del tráfico de suscriptores. Basada en la tecnología de inspección profunda de paquetes (Deep Packet Inspection), la plataforma Stingray realiza las siguientes funciones:
- BNG/BRAS (Broadband Network Gateway / Broadband Remote Access Server);
- Carrier Grade NAT (traducción de direcciones de red IPv4);
- Control del ancho de banda del canal (Quality of Service);
- Filtrado de tráfico;
- Recopilación de estadísticas y analítica (Network Visibility and Quality of Experience).
Luego el operador comienza a crecer. Aparecen nuevas zonas, aumenta el consumo de video, crece el volumen de tráfico móvil y OTT, se conectan clientes corporativos y se amplía la gama de tarifas.
Cuando el tráfico en la red aumenta, un solo nodo puede dejar de ser capaz de manejar su procesamiento. El operador entonces necesita ampliar los recursos informáticos o cambiar el esquema de procesamiento de tráfico.
En la primera etapa, el operador generalmente utiliza el escalado vertical. El software Stingray se migra a un servidor más potente con mayor margen en CPU, memoria e interfaces de red.
| Enfoque | Cómo funciona | Cuándo aplica | Dónde aparece el límite |
| Escalado vertical | La licencia de Stingray se migra a un servidor más potente | Cuando el rendimiento de un solo servidor es suficiente | CPU, memoria, interfaces, costo y limitaciones físicas del servidor |
| Escalado horizontal | El tráfico se distribuye entre varios servidores | Cuando un solo servidor ya no proporciona el margen necesario o se requiere expansión | El tráfico debe distribuirse correctamente entre servidores sin balanceadores adicionales |
| Clúster con múltiples NPB (Balanceadores) | Se añaden NPBs y servidores adicionales al esquema | Cuando se necesita crecer hasta valores de terabits | El escalado depende del rendimiento del NPB, el número de nodos y la redundancia N+X |
Enfoques de escalado
Pero el crecimiento vertical no es infinito. Un servidor tiene un techo físico en términos de CPU, memoria, carriles PCIe, tarjetas de red, refrigeración y costo de configuración.
Al mismo tiempo, la arquitectura no cambia. Todo el procesamiento sigue concentrado en un único punto por el que pasa un volumen crítico de tráfico de suscriptores.
Cuando un solo nodo ya no proporciona el margen necesario, el sistema se traslada a un esquema de clúster.
Cómo funciona el esquema de clúster con un Network Packet Broker (NPB)
La plataforma Stingray escala mediante la adición lineal de balanceadores de tráfico NPB (Network Packet Broker) y servidores de procesamiento. Este esquema permite aumentar el rendimiento gradualmente, sin reemplazar los componentes centrales ni reconstruir la lógica de la red — basta con añadir nuevos elementos al clúster.
Para la red del operador, la plataforma sigue siendo un dispositivo L2 transparente y continúa operando en modo inline.
Los principales elementos que participan en el escalado:
- NPB — dispositivo de balanceo de tráfico que distribuye los flujos entre los nodos de procesamiento y mantiene el paso simétrico de sesiones dentro de cada servidor Stingray. En combinación con los switches de bypass, participa en un esquema tolerante a fallos para el paso de tráfico.
- Servidores de procesamiento — servidores de propósito general x86_64 con tarjetas de red Mellanox/Intel que ejecutan el software Stingray para el análisis profundo de tráfico.
- Switches de bypass — dispositivo que garantiza la continuidad de la comunicación redirigiendo automáticamente el tráfico directamente a través de la red en caso de fallo del sistema de procesamiento.
- La gestión se realiza a través del NMS. Mediante la interfaz gráfica se configuran perfiles, políticas, reglas de filtrado, listas, protocolos personalizados y parámetros de monitoreo.
Cada nodo de la plataforma puede operar de forma independiente o ser parte de un clúster. En el esquema de clúster, el NPB distribuye los flujos entre los servidores según el algoritmo de balanceo y el estado actual de los nodos.
La lógica de procesamiento típica es la siguiente:
- El tráfico del operador llega al bypass óptico.
- A través del bypass, se envía al NPB.
- El NPB distribuye el tráfico entre los nodos de procesamiento.
- El tráfico saliente y entrante de una misma sesión/suscriptor se dirige al mismo nodo de procesamiento Stingray.
- En el nodo Stingray se analiza el tráfico, se aplican las políticas de QoS, se realiza el filtrado web, la traducción de direcciones CG-NAT o las funciones completas de BNG/BRAS.
- Tras el procesamiento, el tráfico regresa a la línea a través del NPB y del BYPASS.
Lógica de procesamiento del tráfico de red utilizando NPB y DPI
Según el escenario, el balanceo puede estructurarse de distintas formas. Para los escenarios DPI, es aceptable el balanceo a nivel de sesiones individuales. Para BNG y CG-NAT se utiliza un esquema subscriber-aware, donde todo el tráfico de un suscriptor es procesado por un único nodo.
Si existe asimetría de rutas en la red — por ejemplo, el tráfico entrante y saliente pasan por sitios diferentes — se utiliza el espejado ÚNICAMENTE DEL TRÁFICO SALIENTE entre los NPBs de distintos sitios. En este caso, una copia del flujo se transmite entre los sitios y se usa para el análisis correcto de la sesión. Después del procesamiento, el tráfico espejado se descarta y no participa en las estadísticas. Esto no conlleva grandes costos adicionales, ya que el tráfico saliente no supera el 10% del entrante.
Este escenario es especialmente importante para redes distribuidas donde el tráfico de un suscriptor puede pasar por distintos puntos de presencia.
Cómo se escala el rendimiento
El clúster se expande por etapas. Dentro del esquema actual, se pueden añadir servidores para Stingray. Cuando la capacidad del nivel de balanceo resulta insuficiente, se añaden nuevos NPBs.
Un NPB con 64 puertos 100G está diseñado para 1,2 Tbps de tráfico total, de los cuales 1 Tbps corresponde a descarga y 200 Gbps a carga.
En un clúster se pueden incluir hasta 8 NPBs como máximo. En esta configuración, el rendimiento total alcanza los 9,6 Tbps.
Ejemplo de escalado de clúster con 4 NPBs: 4xNPB = 4,8 Tbps de tráfico total (4 Tbps de descarga + 800 Gbps de carga)
Para los servidores DPI, el cálculo se realiza por separado. Según la configuración, la carga de trabajo calculada puede oscilar entre 120 y 360 Gbps de tráfico total por nodo. Sin embargo, el número final de nodos siempre depende del perfil de tráfico, PPS, número de sesiones, traducciones NAT, el conjunto de funciones habilitadas y el coeficiente de redundancia que el operador desee establecer.
| Configuración | Tráfico total | Descarga | Carga |
| 1 NPB | 1,2 Tbps | 1 Tbps | 200 Gbps |
| 2 NPB | 2,4 Tbps | 2 Tbps | 400 Gbps |
| 3 NPB | 3,6 Tbps | 3 Tbps | 600 Gbps |
| 4 NPB | 4,8 Tbps | 4 Tbps | 800 Gbps |
| 8 NPB | 9,6 Tbps | 8 Tbps | 1,6 Tbps |
Por ejemplo, si un operador construye un clúster ajustado exactamente a la carga actual, cualquier pico vespertino o fallo de un nodo generará inmediatamente una sobrecarga. Por ello, en los esquemas industriales se incorpora una reserva N+X. Parte de los nodos de procesamiento se destina como reserva del clúster. Si falla un servidor, el NPB redistribuye los flujos de tráfico entre los nodos restantes y el clúster continúa procesando el tráfico.
Al escalar el clúster, se recomienda utilizar servidores de igual capacidad.
Redundancia, heartbeat y bypass
El escalado no debe convertir la red en una construcción donde el fallo de un solo servidor rompa todo el segmento. Por ello, en el esquema de clúster de Stingray, la redundancia se construye en varios niveles.
BYPASS óptico externo y control del estado de los nodos DPI
Para los escenarios DPI y PCEF, se utiliza un BYPASS óptico externo. Los enlaces del operador se conectan en modo de interrupción a través de un bypass switch. Este monitorea el estado de la señal en la línea y el funcionamiento de todos los componentes del conjunto. Si se produce un fallo crítico del servidor de procesamiento o del balanceador, el bypass permite que el tráfico pase directamente, eliminando el impacto. La conectividad de la red se mantiene, pero las funciones DPI se suspenden temporalmente.
Paso del tráfico a través del bypass óptico en los modos habilitado y deshabilitado
La salud del clúster se monitorea mediante un mecanismo de heartbeat. El NPB detecta qué servidores están disponibles y utiliza únicamente los nodos activos. Si uno de los nodos deja de responder, el balanceador lo excluye del esquema de distribución y dirige los nuevos flujos de tráfico hacia los servidores restantes.
Redundancia N+X
Para todas las funciones de la plataforma Stingray se aplica la redundancia según el esquema N+X. En el clúster se incorporan recursos informáticos adicionales que permiten sobrevivir al fallo de nodos individuales sin sobrecargar inmediatamente el sistema.
Si después de una falla los servidores restantes reciben más tráfico del que pueden procesar, la calidad del procesamiento puede comenzar a degradarse incluso cuando el servicio sigue operativo. Por ello, se recomienda planificar una carga del 80% del rendimiento máximo en cada nodo Stingray.
Conclusión
El escalado de Stingray sigue un esquema lineal. Un operador puede comenzar con un solo nodo y luego pasar a un esquema de clúster con múltiples NPBs y una capacidad combinada de 9,6 Tbps.
Esta arquitectura proporciona una ruta de expansión clara. El rendimiento crece añadiendo componentes, la gestión de políticas permanece centralizada y la plataforma continúa operando como un dispositivo L2 transparente para la red del operador.
Si su negocio requiere un sistema que crezca con usted — la arquitectura Stingray proporciona una estrategia de expansión lista y probada sin necesidad de reconstruir el esquema lógico de la red.
