Como escalar a rede da operadora sem trocar toda a infraestrutura
Operadoras de telecomunicações e provedores de serviços enfrentam um crescimento constante no volume de tráfego, além de exigências cada vez maiores relacionadas ao processamento, análise e controle desse tráfego.
A plataforma Stingray, da VAS Experts, foi desenvolvida para atender esse desafio, oferecendo controle completo do tráfego nas camadas L2 a L7 e permitindo expansão gradual de capacidade conforme a demanda aumenta.
Neste artigo, mostramos como funciona a escalabilidade da plataforma Stingray, quais componentes participam da arquitetura em cluster e como uma operadora pode evoluir de uma única instância para configurações com capacidade de múltiplos terabits por segundo.
O limite de um único nó de processamento
Imagine uma operadora regional com milhares de assinantes.
Ela precisa suportar:
IPTV;
Jogos online;
Chamadas de vídeo;
Aplicações corporativas;
Compartilhamento de arquivos;
Requisitos regulatórios de filtragem de conteúdo.
Inicialmente, um único nó Stingray pode atuar como ponto central de processamento do tráfego dos assinantes.
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Baseada em tecnologia DPI (Deep Packet Inspection), a plataforma oferece funções como:
BNG/BRAS (Broadband Network Gateway);
CG-NAT (Carrier Grade NAT);
Controle de banda e QoS;
Filtragem de tráfego;
Monitoramento, estatísticas e analytics;
Monitoramento da experiência do usuário (QoE).
Com o crescimento da operação, surgem novos desafios:
Expansão da base de assinantes;
Aumento do consumo de vídeo;
Crescimento do tráfego OTT e móvel;
Entrada de clientes corporativos;
Novos planos e serviços.
Nesse cenário, um único servidor pode deixar de ser suficiente para processar todo o tráfego.
Escalabilidade vertical: o primeiro passo
A primeira estratégia normalmente adotada é a escalabilidade vertical.
Nesse modelo, o software Stingray é migrado para servidores mais robustos, com maior capacidade de:
CPU;
Memória;
Interfaces de rede.
Essa abordagem funciona bem enquanto um único equipamento consegue atender à demanda.
Entretanto, existe um limite físico relacionado a:
Processadores;
Memória;
Slots PCIe;
Placas de rede;
Resfriamento;
Custos da infraestrutura.
Chega um momento em que substituir servidores por versões mais potentes deixa de ser economicamente eficiente.
Além disso, toda a operação continua concentrada em um único ponto crítico da rede.
Escalabilidade horizontal: quando o cluster se torna necessário
Quando um único servidor não oferece mais margem de crescimento, entra em cena a escalabilidade horizontal.
Nesse modelo, o tráfego é distribuído entre vários servidores de processamento.
A vantagem é que a capacidade cresce de forma linear, sem necessidade de reconstruir a arquitetura da rede.
Como funciona a arquitetura com NPB
A plataforma Stingray utiliza uma combinação de:
NPB (Network Packet Broker);
Servidores de processamento;
Switches Bypass;
Plataforma centralizada de gerenciamento.
NPB (Network Packet Broker)
O NPB é responsável por distribuir os fluxos de tráfego entre os servidores de processamento.
Ele garante que todo o tráfego relacionado a uma mesma sessão seja enviado ao mesmo nó Stingray, preservando a consistência da análise.
Servidores de processamento
São servidores x86_64 convencionais equipados com interfaces de alto desempenho (Intel ou Mellanox) executando o software Stingray.
Neles ocorre:
Inspeção profunda de pacotes (DPI);
Aplicação de políticas QoS;
Filtragem de conteúdo;
Tradução CG-NAT;
Funções BNG/BRAS.
Switches Bypass
Os dispositivos Bypass garantem continuidade operacional.
Caso ocorra falha em um servidor ou balanceador, o tráfego é redirecionado automaticamente, mantendo a conectividade da rede.
Gerenciamento centralizado
Toda a configuração é realizada através do sistema NMS, permitindo administrar:
Políticas;
Perfis;
Protocolos;
Regras de filtragem;
Monitoramento;
Listas customizadas.
Fluxo de processamento
O processo ocorre da seguinte forma:
O tráfego chega ao dispositivo Optical Bypass.
O tráfego é encaminhado ao NPB.
O NPB distribui os fluxos entre os nós Stingray.
O tráfego é processado.
As políticas são aplicadas.
O tráfego retorna à rede.
Para aplicações DPI, o balanceamento pode ocorrer por sessão.
Já para BNG e CG-NAT, utiliza-se um modelo baseado no assinante, garantindo que todo o tráfego de um mesmo usuário seja processado pelo mesmo servidor.
Como a capacidade é ampliada
A expansão da capacidade da plataforma Stingray ocorre de forma gradual, acompanhando o crescimento da operação da operadora ou do provedor de internet.
Inicialmente, novos servidores de processamento podem ser adicionados ao cluster para absorver o aumento do tráfego. Quando a camada de balanceamento atinge sua capacidade máxima, basta incorporar novos NPBs (Network Packet Brokers), permitindo que a infraestrutura continue crescendo sem a necessidade de reconstruir a rede.
Cada NPB equipado com 64 portas de 100 GbE suporta até 1,2 Tbps de tráfego agregado, sendo aproximadamente 1 Tbps de download e 200 Gbps de upload.
A arquitetura permite a utilização de até oito NPBs em um único cluster, alcançando uma capacidade total de 9,6 Tbps de processamento de tráfego.
Já a capacidade dos servidores Stingray varia conforme a configuração do hardware e as funções habilitadas. Em cenários típicos, cada nó pode processar entre 120 Gbps e 360 Gbps de tráfego agregado.
Entretanto, o dimensionamento da quantidade de servidores depende de diversos fatores, como:
Perfil do tráfego da rede;
Quantidade de pacotes por segundo (PPS);
Número de sessões simultâneas;
Volume de traduções CG-NAT;
Funções ativadas (BNG/BRAS, DPI, QoS, filtragem etc.);
Nível de redundância definido pela operadora.
Capacidade por NPB
Configuração
Tráfego Total
Download
Upload
1 NPB
1,2 Tbps
1 Tbps
200 Gbps
2 NPBs
2,4 Tbps
2 Tbps
400 Gbps
3 NPBs
3,6 Tbps
3 Tbps
600 Gbps
4 NPBs
4,8 Tbps
4 Tbps
800 Gbps
8 NPBs
9,6 Tbps
8 Tbps
1,6 Tbps
Redundância para garantir alta disponibilidade
Ao projetar uma infraestrutura de telecomunicações, não é recomendável dimensionar o cluster apenas para atender à carga atual.
Se a capacidade instalada estiver exatamente no limite da demanda, qualquer pico de tráfego — comum em horários de maior utilização — ou a indisponibilidade de um servidor poderá provocar sobrecarga nos demais equipamentos.
Por isso, projetos profissionais utilizam o conceito de redundância N+X, no qual parte dos servidores permanece em reserva para assumir automaticamente o processamento em caso de falha.
Se um dos nós ficar indisponível, o NPB redistribui os fluxos de tráfego entre os servidores restantes, mantendo a operação da rede sem interrupções e preservando a continuidade dos serviços.
Crescimento sob demanda
Um dos principais diferenciais da arquitetura Stingray é permitir que o investimento acompanhe a evolução da operação.
A implantação pode começar com um único NPB e poucos servidores de processamento, expandindo gradualmente conforme aumentam a base de assinantes, o volume de tráfego ou a adoção de novos serviços.
Essa abordagem reduz o investimento inicial, facilita o planejamento da expansão e elimina a necessidade de substituir toda a infraestrutura quando a rede cresce.
Para garantir previsibilidade de desempenho e simplificar o balanceamento de carga, a recomendação é que os novos servidores adicionados ao cluster possuam configurações de hardware equivalentes às dos nós já existentes.
Redundância e alta disponibilidade
Escalabilidade não pode comprometer a confiabilidade da rede. Por isso, a arquitetura Stingray incorpora diversos mecanismos de redundância.
Optical Bypass
Em caso de falha crítica, o tráfego continua fluindo pela rede sem interrupção.
Os serviços de DPI podem ser temporariamente suspensos, mas a conectividade permanece disponível.
Heartbeat
O NPB monitora continuamente a saúde dos servidores.
Se um nó deixar de responder, ele é removido automaticamente do balanceamento.
Redundância N+X
A arquitetura prevê recursos computacionais adicionais para suportar falhas sem degradação do serviço.
A recomendação é operar cada nó com aproximadamente 80% de sua capacidade máxima, preservando margem para absorver picos de tráfego ou falhas inesperadas.
Conclusão
A escalabilidade da plataforma Stingray segue uma lógica linear e previsível.
Uma operadora pode iniciar com um único nó e expandir gradualmente até arquiteturas com múltiplos NPBs e capacidade total de até 9,6 Tbps.
O principal benefício dessa abordagem é permitir crescimento contínuo sem a necessidade de reconstruir a arquitetura lógica da rede.
À medida que o volume de tráfego aumenta, basta adicionar novos componentes ao cluster, mantendo o gerenciamento centralizado e a transparência operacional da infraestrutura.
Para provedores que precisam acompanhar o crescimento do negócio sem interrupções, a arquitetura Stingray oferece um caminho de expansão comprovado, escalável e preparado para o futuro.