Le marché des solutions BNG : Perspectives pour les fournisseurs d'accès à Internet et les opérateurs de télécommunications

Qu’est-ce que le BNG ?

BNG (Broadband Network Gateway) est un dispositif jouant un rôle essentiel dans le réseau d’un fournisseur de services, se trouvant au niveau du serveur et exécutant plusieurs fonctions clés de frontière.

Les principales responsabilités du BNG comprennent :

• Aggregation des connexions des clients à partir des dispositifs DSLAM lorsqu’on utilise la technologie xDSL.
• Support des sessions utilisateurs effectuées via les protocoles PPP ou ATM.
• Mise en œuvre des politiques de Qualité de Service (QoS).
• Configuration des paramètres de tunnel utilisateur, y compris les adresses IP, lorsque l’appareil agit en tant que terminaison.
• Routage du trafic vers le réseau backbone du fournisseur.

Une méthode d’interaction typique d’un routeur d’accès haut débit (BNG) avec d’autres nœuds du réseau est la terminaison des tunnels point à point, y compris les tunnels PPPoE encapsulés. Dans ce contexte, le DSLAM agrège les données de plusieurs utilisateurs et les envoie au BNG. L’authentification, l’autorisation et la comptabilité pour l’accès client au réseau sont réalisées via le protocole AAA.
Cisco a mis en œuvre des technologies d’agrégation avancées basées sur une architecture distribuée et des services intégrés sur la plateforme Cisco ASR 1000. Selon le fabricant, la nouvelle génération d’architecture réseau, créée en utilisant cet équipement, répond efficacement aux tâches liées aux schémas complexes de QoS hiérarchiques, ainsi qu’au traitement des flux vidéo dans les formats Multicast IPv4 ou IPv6. De plus, cette architecture intègre ces solutions avec MPLS PE (MPLS Provider Edge), supportant une variété de modes de tunneling du trafic. Ainsi, la nouvelle architecture minimise le risque de perte de paquets pour les applications prioritaires même en cas de défaillance du réseau, garantissant une planification efficace de la bande passante sans compromettre la performance.

Offres actuelles du marché et leurs coûts

Le marché actuel propose plusieurs solutions BNG de divers fabricants :

• Ericsson présente la série Smart Edge, comprenant les modèles SE100, SE400 et SE600. La fourchette de prix pour ces produits va de $6,667 à $60,000.
• Cisco se distingue par des lignes de routeurs telles que 7200, 7500, 7600, ASR et ISR. Par exemple, le modèle de base Cisco ASR1002 coûte $17,333.
• Juniper propose des routeurs des séries MX et ACX. Le Juniper MX960 sur le marché secondaire est au prix d’environ $73,333.
• Stingray Service Gateway est disponible à partir de $3,200, selon la licence sélectionnée.

De plus, il existe plusieurs projets open-source basés sur des systèmes de type UNIX. Dans certains cas, le système d’exploitation peut être optimisé pour fonctionner comme un BNG. Ces systèmes incluent FreeBSD, NetBSD et CentOS.

Avantages et inconvénients des systèmes matériels

Chaque fabricant et leur solution BNG a des avantages et inconvénients spécifiques. Voici quelques avantages notables :

• Compacité: Les appareils s’intègrent facilement dans des racks standard de 19 pouces. Cependant, il convient de noter que certains modèles occupent non pas 1-2U (la hauteur standard en unités est de 44,45 mm ou 1,75 pouces), mais un total de 4U, ce qui peut être considéré comme un inconvénient.
• Spécialisation: Les solutions proposées sont parfaites pour résoudre des tâches spécifiques et bien définies en raison de leur spécialisation étroite et de leur optimisation.
• Compatibilité: Compatibilité totale avec d’autres produits du même fabricant.

Cependant, malgré ces avantages, il existe certains inconvénients et caractéristiques spécifiques de ces solutions qui doivent être pris en compte.

Par exemple, dans la configuration ASR1002 + Radius + PPPoE/L2TP, des erreurs peuvent survenir telles que : « La création de session a échoué en raison de l’absence de prise en charge des interfaces Virtual-Access complètes. Vérifiez que tous les modèles Virtual-Template et les fonctionnalités RADIUS supportent les sous-interfaces Virtual-Access. » Le problème réside dans le fait que le périphérique ASR ne peut pas gérer efficacement le trafic dans les deux sens (entrant et sortant). La raison en est que l’ASR1002 ne prend pas en charge les paramètres RADIUS : Framed-Compression = Van-Jacobson-TCP-IP et ne reconnaît pas la commande rate-limit sur les interfaces de n’importe quel type. Cette spécificité survient lors de l’utilisation de protocoles d’accès de couche 2 tels que PPPoE et L2TP. Cependant, si nous parlons de PPTP, un protocole de couche 3, l’ASR accepte la connexion mais ne renvoie pas les données requises au client, ce qui entraîne la terminaison de la connexion par le délai d’attente côté client.

Un autre problème est que la performance des équipements Cisco n’est pas toujours décrite de manière claire et précise. Le problème réside dans le fait qu’au moment de choisir un équipement, l’attention se porte souvent uniquement sur la vitesse de l’interface, la vitesse de la matrice de commutation ou la vitesse du bus interne, ainsi que sur le nombre maximal de sessions. Cependant, peu d’attention est accordée à la performance maximale en paquets, ce qui est particulièrement important pendant les heures de pointe du trafic.

Par exemple, lors de l’utilisation du Cisco 7201 comme BNG, la charge peut atteindre 95 % avec une charge de liaison montante de 570 Mbps, tandis que le nombre de paquets par seconde est seulement de 10 800. Les calculs montrent que la taille du paquet dans ce cas sera de 615 octets, même si la spécification de performance de routage indique un maximum de 2 millions de paquets avec une charge de bande passante de 1 Gbps.

Il est intéressant de noter que la performance de ISR 3845 en termes de performance de routage est la suivante : 500 kpps avec une charge de 256 Mbps. Des tests pratiques ont révélé que le 7200-NPE-G2 n’atteint même pas la moitié de la performance annoncée, tandis que l’ISR 3845 dépasse les attentes. Bien sûr, il est difficile de prédire la capacité réelle de traitement du trafic pendant les heures de pointe uniquement sur la base de la documentation officielle.

Une situation similaire est observée avec ASR 1002 ESP5 et ESP10. De plus, il existe un risque d’atteindre le nombre maximal de sessions créées, ce qui est un point critique pour les fournisseurs.

Parmi les divers fabricants du marché, les produits d’Ericsson se distinguent. Les modèles SmartEdge, en particulier le SE100 et le SE600, sont largement utilisés dans différentes industries. Le SE100 est commercialisé comme serveur d’accès, tandis que le SE600 est un routeur. Le SE100 supporte jusqu’à 12 Gbps avec une performance de 8 Mpps. Il est équipé de deux ports combo (1000BaseT/SFP), de deux modules dual-port 1000Base-X (SFP), et d’une licence pour le support IPv6. Le nombre maximal de sessions d’abonnés pour ce modèle est de 8 000. Des options comme CG-NAT et IPv6 sont disponibles en tant que fonctionnalités sous licence, ce qui entraîne des coûts supplémentaires si elles sont utilisées.

Le routeur SE600 peut supporter jusqu’à 16 000 sessions actives d’abonnés (PPPoE, IPoE, VLAN, DHCP) avec un débit allant jusqu’à 20 Gbps en mode full-duplex par port. La licence est liée au nombre de connexions, au CG-NAT, à l’IPv6 et à la réservation de sessions via le module de gestion. Il est important de noter que ces deux modèles sont considérés comme obsolètes : le SE100 a été lancé en 2006 et le SE600 en 2009, et les composants clés tels que les alimentations et les ventilateurs ne sont plus fabriqués. Malgré leur ancienneté, les prix des modules restent élevés. Par exemple, un emplacement de port 10GE (XFP) pour le SE600 coûte 3,5 millions de roubles, tandis qu’un module DPI coûte 700 000 roubles, hors châssis et licences. Le SE100 coûte environ 450 000 roubles pour supporter 24 000 clients actifs. La question se pose : si l’équipement d’occasion est aussi cher, combien coûtera un équipement neuf ?

De plus, prenez en compte les coûts supplémentaires liés aux calculs de mise en forme du trafic.

Inconvénients généraux des systèmes matériels

Sur la base des années d’expérience avec les appareils décrits, plusieurs inconvénients majeurs des systèmes BNG matériels peuvent être mis en évidence :

• Obsolescence rapide. Les technologies évoluent rapidement et l’équipement devient obsolète en peu de temps.
• Coût élevé des composants et des pièces de rechange. Les prix des pièces nécessaires pour étendre la fonctionnalité ou remplacer des composants défectueux sont excessivement élevés. De plus, certains composants sont difficiles à trouver, ce qui entraîne des temps d’arrêt (interruptions d’activité).
• Spécialisation étroite. Certains systèmes offrent une fonctionnalité limitée, et l’élargir nécessite des investissements financiers supplémentaires, tels que l’acquisition de licences pour prendre en charge plus de clients.
• Charge du CPU. Les fonctionnalités supplémentaires du système peuvent mettre une charge importante sur le CPU, surtout lorsqu’on utilise NAT, la mise en forme du trafic et le filtrage du trafic simultanément.
• Incompatibilité avec les produits d’autres fabricants. Cela s’applique à la fois à l’agrégation d’interfaces et aux incompatibilités de protocoles standard.
• Taille importante de l’appareil. Bien que la hauteur 1-2U soit un avantage, les tailles plus grandes peuvent poser des problèmes d’installation. Les appareils pesant plus de 30 kg sont trop encombrants pour être installés sur les racks supérieurs d’un serveur.
• Augmentation de la consommation d’énergie.
• Problèmes lors de l’acceptation par les autorités de régulation. Certains types d’équipement ne disposent que du certificat RCT. Alors que le certificat CCC ou la déclaration peut être manquant ou expiré, si l’équipement a été acheté pendant la validité du certificat CCC, il peut toujours être utilisé.

Avantages et inconvénients des produits open-source

Les produits open-source méritent une attention particulière. En pratique, les fournisseurs approuvent et utilisent activement seulement deux combinaisons de produits logiciels : FreeBSD + mpd5 et Ubuntu (Debian) ou CentOS + Accell. Voici plusieurs avantages importants de ces solutions :

• Capacités de calcul du matériel. Elles sont limitéées uniquement par les caractéristiques du processeur et la mémoire RAM disponible, et ne sont pas « comprimées » ou « réduites » par le fabricant en usine.
• Coût matériel abordable. Le prix des composants physiques est considérablement plus bas comparé aux analogues.
• Configuration flexible. Les logiciels open-source permettent une personnalisation flexible du système pour répondre aux besoins et exigences spécifiques.
• Disponibilité des pièces de rechange. Les composants de rechange sont toujours disponibles à l’achat, et les mises à niveau du système sont simples.
• Logiciels gratuits. Les logiciels open-source sont distribués gratuitement, ce qui réduit considérablement le coût total de possession et d’exploitation.

Malgré les nombreux avantages, les produits open-source présentent également certains inconvénients :

• Fiabilité faible. Cela est dû à la nature non commerciale du développement. Des défaillances système et logicielle sont possibles.
• Besoins en personnel qualifié. Pour assurer un fonctionnement stable du serveur et une récupération en cas de défaillance, du personnel ayant des compétences et des connaissances spécifiques est nécessaire.
• Dépendance matérielle. Les spécificités des systèmes d’exploitation peuvent entraîner des situations où, par exemple, une charge accrue sur le disque dur paralyse l’ensemble du fonctionnement du système.
• Absence de certains protocoles et fonctionnalités réseau. Cela peut concerner à la fois des applications individuelles et le noyau du système d’exploitation.

Il existe également des solutions alternatives, telles que Stingray Service Gateway de VAS Experts. Stingray Service Gateway est une plateforme logicielle pour l’analyse et le filtrage approfondis du trafic, implémentant efficacement les fonctions du BNG avec plusieurs avantages clés :

• Configuration flexible.
• Indépendance par rapport aux fabricants spécifiques de matériel serveur.
• Développement dynamique du produit. L’optimisation des composants individuels du système est en cours, avec de nouveaux paramètres ajoutés pour une configuration plus flexible.
• Support technique 24/7.

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Conclusion

Les plateformes matérielles BNG représentent un choix optimal pour les fournisseurs de taille moyenne et grande dont les réglementations exigent l’utilisation d’équipements de marques spécifiques. Pour de nombreux petits opérateurs de télécommunications B2C, les solutions open-source peuvent être une option parfaitement acceptable. Cependant, en raison de leurs inconvénients, tels que le besoin en personnel qualifié et des temps de mise en œuvre longs, leur utilisation peut être complexe. Dans ce contexte, l’application du système Stingray Service Gateway devient une solution raisonnable.
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