Principais Conclusões
- A plataforma Stingray escala de um único nó a arquiteturas com múltiplos NPBs, chegando a 9,6 Tbps de capacidade total.
- Cada NPB com 64 portas de 100 GbE suporta até 1,2 Tbps de tráfego agregado, e a arquitetura permite combinar até oito NPBs em um único cluster.
- A recomendação de mercado é operar cada nó com cerca de 80% da capacidade máxima, preservando margem para picos de tráfego e falhas.
- A redundância N+X e o Optical Bypass garantem que a rede continue operando mesmo com falha de um servidor ou balanceador.
- A IT Global.COM distribui o Stingray SG, permitindo que operadoras cresçam sem reconstruir a arquitetura lógica da rede.
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 e requisitos regulatórios de filtragem de conteúdo.
Inicialmente, um único nó Stingray pode atuar como ponto central de processamento do tráfego dos assinantes.
Baseada em tecnologia DPI (Deep Packet Inspection), a plataforma oferece funções como BNG/BRAS, CG-NAT, controle de banda e QoS, filtragem de tráfego, monitoramento e estatísticas, além de monitoramento da experiência do usuário (QoE).
Com o crescimento da operação, surgem novos desafios, como a expansão da base de assinantes, o aumento do consumo de vídeo, o crescimento do tráfego OTT e móvel, a entrada de clientes corporativos e 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 e interfaces de rede.
Essa abordagem funciona bem enquanto um único equipamento consegue atender à demanda. Existe, porém, um limite físico relacionado a processadores, memória, slots PCIe, placas de rede e resfriamento.
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 e uma plataforma centralizada de gerenciamento.
O NPB é responsável por distribuir os fluxos de tráfego entre os servidores de processamento, garantindo que todo o tráfego de uma mesma sessão seja enviado ao mesmo nó Stingray, preservando a consistência da análise.
Os servidores de processamento são equipamentos x86_64 convencionais com interfaces de alto desempenho (Intel ou Mellanox), onde ocorrem a inspeção profunda de pacotes, a aplicação de políticas QoS, a filtragem de conteúdo, a tradução CG-NAT e as funções BNG/BRAS.
Os switches Bypass garantem continuidade operacional. Caso ocorra falha em um servidor ou balanceador, o tráfego é redirecionado automaticamente, mantendo a conectividade da rede.
Todo o gerenciamento centralizado é realizado através do sistema NMS, que administra políticas, perfis, protocolos, regras de filtragem, monitoramento e listas customizadas.
Fluxo de processamento
O tráfego chega ao dispositivo Optical Bypass, é encaminhado ao NPB e distribuído entre os nós Stingray, onde é processado e as políticas são aplicadas antes de retornar 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, 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.
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.
O dimensionamento da quantidade de servidores depende de fatores como o perfil do tráfego da rede, a quantidade de pacotes por segundo (PPS), o número de sessões simultâneas, o volume de traduções CG-NAT, as funções ativadas e o nível de redundância definido pela operadora.
Capacidade por NPB
1 NPB, 1,2 Tbps total, sendo 1 Tbps de download e 200 Gbps de upload.
2 NPBs, 2,4 Tbps total, sendo 2 Tbps de download e 400 Gbps de upload.
3 NPBs, 3,6 Tbps total, sendo 3 Tbps de download e 600 Gbps de upload.
4 NPBs, 4,8 Tbps total, sendo 4 Tbps de download e 800 Gbps de upload.
8 NPBs, 9,6 Tbps total, sendo 8 Tbps de download e 1,6 Tbps de upload.
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
A escalabilidade não pode comprometer a confiabilidade da rede. Por isso, a arquitetura Stingray incorpora diversos mecanismos de redundância.
Com o 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.
O mecanismo de Heartbeat faz o NPB monitorar continuamente a saúde dos servidores. Se um nó deixar de responder, ele é removido automaticamente do balanceamento.
A redundância N+X 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.
Quando migrar de nó único para arquitetura em cluster
Três sinais indicam que chegou a hora de sair da escalabilidade vertical, utilização de CPU consistentemente acima de 70% nos horários de pico, latência crescente na inspeção de pacotes e limite físico de slots PCIe ou portas de rede no servidor atual.
Operadoras que aguardam o esgotamento total da capacidade antes de migrar para cluster tendem a enfrentar janelas de manutenção mais longas e maior risco de indisponibilidade durante a transição.
O planejamento antecipado, com um NPB dimensionado para o crescimento esperado nos próximos 12 a 24 meses, evita que a operadora precise expandir a infraestrutura sob pressão, no meio de um pico de demanda.
Stingray SG e gestão de tráfego da IT Global
A IT Global.COM distribui o Stingray SG, que também reúne funções de BNG/BRAS, CG-NAT e monitoramento de QoE na mesma plataforma.
Para provedores que ainda avaliam a atualização do gateway de banda larga, veja também nosso artigo sobre Next Gen BNG para provedores de Serviços de Internet.
Quer planejar a expansão da sua rede sem reconstruir a infraestrutura? Fale com um especialista da IT Global.COM.
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.
Perguntas frequentes sobre escalabilidade de rede com Stingray
Qual a diferença entre escalabilidade vertical e horizontal em redes de operadoras?
A escalabilidade vertical substitui o servidor por um mais potente, com limite físico definido por processador, memória e slots. A escalabilidade horizontal distribui o tráfego entre vários servidores em cluster, permitindo crescimento linear sem limite de hardware único.
Quantos NPBs uma operadora pode usar em um único cluster Stingray?
A arquitetura suporta até oito NPBs em um único cluster, alcançando 9,6 Tbps de capacidade total de processamento. Cada NPB adicional soma 1,2 Tbps de tráfego agregado à infraestrutura.
O que acontece se um servidor do cluster Stingray falhar?
O mecanismo de Heartbeat detecta a falha e o NPB remove automaticamente o nó do balanceamento, redistribuindo o tráfego entre os servidores restantes. Com redundância N+X bem dimensionada, a operação continua sem degradação perceptível.
É necessário reconstruir a rede para migrar de nó único para cluster?
Não. A arquitetura Stingray foi projetada para crescimento incremental. Basta adicionar novos servidores de processamento e, quando necessário, novos NPBs, sem alterar a arquitetura lógica já implantada.
Qual nível de utilização é recomendado para cada nó do cluster?
A recomendação é operar cada nó com aproximadamente 80% de sua capacidade máxima. Essa margem absorve picos de tráfego em horários de maior uso e falhas inesperadas sem sobrecarregar os demais servidores.
