Кэширование трафика

Зачем кэшировать трафик оператору?
Экономия/оптимизация внешнего up-link’а
Сокращение платежей вышестоящему провайдеру
Оптимизация/отсрочка в увеличении пропускной способности каналов/умощнения маршрутизаторов
Уменьшение времени задержки доставки контента/непрерывность доставки
Доставка контента осуществляется на скорости сети доступа
Кэширование смещает на 30-40% нагрузку с опорной сети на сеть доступа
Прямая экономия
Повышение конкурентоспособности

Экономия внешнего up-link’а
При запросе 3,56Гбит/сек – отдача 5,27Гбит/сек
Экономия около 37% от полосы пропускания
Каждое расширение канала на 2,5Гбит/сек даёт реальное 3,5Гбит/сек пропускной способности для абонентов

Необходимо платить только за 3Гбит/с
Абоненты требуют полосу 5Гбит/с
Отдача из кеша 2Гбит/с
Оптимизация использования полосы пропускания
Можно относительно безболезненно «резать» полосу для Р2Р и видео

Преимущества для абонента
Практически мгновенный доступ к контенту
Высокая скорость загрузки (ограничена только сетью доступа)
Возможность смотреть видео, как будто оно храниться локально
Комфортный просмотр видео контента с ТВ и медиа-плееров
Повышается удовлетворенность
и лояльность абонента
Но как это измерить в цифрах?

Преимущества для абонента в цифрах на примере оператора N
Доступ к видео (появление 1-го кадра):
было – 2-5 сек.
стало – мгновенный (доли секунд)*
Просмотр видео с YouTube (после клика мышью по ссылке):
Было – ожидание 10-15 сек.
Стало – 1-2сек **
Загрузка с YouTube:
Было – 50 кбит/сек
Стало – 3,4 мбит/сек
Загрузка P2P файлов:
Было – 350 кбит/сек
Стало – 90 мбит/сек

И возвращаясь к вопросу:
Зачем кэш оператору?
Экономия/оптимизация внешнего up-link’а
Сокращение платежей вышестоящему провайдеру
Оптимизация/отсрочка в увеличении пропускной способности каналов/умощнения маршрутизаторов

Основные коммерческие выгоды
Увеличение лояльности абонентов
Сокращение расходов на арендованные каналы связи
Уменьшение инвестиций в магистральное оборудования IP-сети
Увеличение срока эксплуатации существующего оборудования
Срок окупаемости проектов – от 9 до 18 месяцев

Оценочный пример расчета прямой окупаемости
Стоимость 1 Мбит/сек – 1000 руб/месяц
Внешний канал – 2Гбит/сек
Типовой трафик ~ 30% P2P, ~ 30% Video
Планируемое увеличение канала – до 3-х Гбит/сек.
Текущий платеж – 2 000 000 руб.
Планируемый платеж - 3 000 000 руб.
Много?

Оценочный пример расчета прямой окупаемости
Срок окупаемости ~ 11 месяцев
То есть в ближайший год расширять внешний канал не потребуется
* включают монтаж, запуск и сервис за 1-ый год
Параметры кэш-системы:
Средняя эффективность кэш-системы ~ 35%
Экономия полосы – 700 Мбит/сек
Стоимость кэш-системы с услугами* ~ 9 млн.
+
Повышение лояльности абонентов
Прайс-лист

Ограничения применения систем кэширования
Не эффективна на каналах небольшой емкости – рекомендуется использовать на каналах от 200 Мбит/сек.
При асинхронности трафика – эффективность резко снижается
Работает только на «чистом IP» *
Не все ресурсы кэшируются эффективно (например видео из vkontakte)
При изменении протоколов/доступа (bittorrent, youtube) требуется время на доработку
* MPLS/VPN трафик в любом случае требуется разбирать на внешнем устройстве

Немного о технике
или
способы интеграции кэш-системы в сеть

Способы интеграции в сеть
Установки системы кэширования в разрыв канал
Подключение, используя Policy Base Routing
Подключение с использованием DPI
Подключение через BGP

Установка в разрыв
(до 2-х Гбит/сек Up-link)
Преимущества:
Быстрая установка
Никак не влияет на абонентский трафик и сеть оператора
Дешево и просто (1 сервер)
Полная прозрачность для абонента
Фильтрация URL
Недостатки:
Схема не расширяемая
Не поддерживается шифрованный Р2Р
Одна точка с симметричным трафиком
Весь трафик попадает на кэш
Border
Core
Кэш-сервер с байпассом

Схема интеграции, используя PBR
Пограничный/абонентский маршрутизатор
До 40Гбит/сек
байпасс
Кэш-сервера
Дисковые массивы
………
….
Система
кэширования

Схема PBR
Преимущества:
Легко расширяется с 2-х до 32 Гбит на одну систему
Не требуется дополнительная покупка оборудования
Возможность «отвода» трафика с нескольких пограничных маршрутизаторов
Полная прозрачность для абонента
Фильтрация URL
Недостатки:
Дополнительная нагрузка на маршрутизаторы. А справятся ли они?
Много «лишнего» трафика передается на кэш-систему
Дополнительная точка отказа
Сложность интеграции в больших сетях
Не поддерживается шифрованный Р2Р

Схема интеграции, используя DPI
DPI
До 40Гбит/сек
Кэш-сервера
Дисковые массивы
………
….
Система
кэширования

Схема DPI
Преимущества:
Легко расширяется с 2-х до 32 Гбит на одну систему
Возможность «отвода» трафика с нескольких пограничных маршрутизаторов
Отводиться только КЭШИРУЕМЫЙ тип трафика. Размер кэш-системы оптимален
Простая интеграция в сеть
Полная прозрачность для абонента
Постоянный мониторинг кэш-системы
Фильтрация URL
Недостатки:
Требуется наличие DPI достаточной производительности
Функционал DPI должен поддерживать divert на кэш с поддержкой healtcheck битов
Нет поддержки шифрованных Р2Р

Схема интеграции, используя BGP

Схема BGP
Преимущества:
Легко расширяется с 2-х до --- Гбит на одну систему
Система «не встает» на трафик
Легко интегрируется с сетями со множеством пограничных маршрутизаторов
Отказ системы в целом/части элементов никак не влияет на абонентский трафик
Поддержка шифрованного и UDP Р2Р
Недостатки:
Ручное управление префиксами
Кэш-система видна для абонентов
Нет динамического переназначения кэш-серверов – для видео или Р2Р трафика
Нет возможности «навесить» дополнительные сервисы

Спасибо за внимание!