NGN نسل آینده شبکه ها

0
11914

فصل اول:

  •     آشنایی /  اصول و مفاهیم NGN /  معماری NGN /   فناوری NGN

فصل دوم:

  •     شبکه های نسل آینده NGN  / حلقه گمشده  / سوئیچ های نسل آینده NGN  /  محیط ایجاد خدمات / مدیریت و عیب یابی از راه درو  /  انعطاف پذیری کارکردی /  مزیت اقتصادی /  مزیت خدماتی

دامنه کاربرد مقاله(فناوری واطلاعات شاخه شبکه)

 

با آن‌که تقریبا همه بر این باورند که موج بزرگ بعدی در صنعت مخابرات در‌‌ ‌قالب شبکه‌های نسل آینده یا ‌Next Generation Network‌) ‌NGN ) ظهور نموده است، اگر تعریف روشن و صریحی از ‌NGN خواسته شود با جواب‌های بعضاً متناقض روبه‌روخواهیم بود. در این نوشتار سعی می‌شود با تشریح دلایل و محرک‌های پدیده NGN ، ابعاد آن تا حد ممکن باز شود و تاثیرات ناشی از آن بر روند فعالیت شرکت‌های مخابراتی نشان داده شود.‌

‌آشنایی‌
NGN در آغاز بیشتر به گستره‌ای از مفاهیم فنی و تجاری اطلاق می‌شد که تغییراتی را در صنعت مخابرات نوید می‌داد. اکنون پس از تقریبا پنج سال کار و تلاش، این مفاهیم در قالب خدماتی نوین برای هر دو گروه فراهم‌کنندگان و مصرف‌کنندگان ظهوریافته است. به عبارت دیگر، آینده‌ای که از آن سخن می‌رفت عملاً فرارسیده است. اساساً در هر تجارتی ازجمله تجارت مخابراتی، تغییری صورت نمی‌گیرد؛ مگر با هدف کسب رضایت بیشتر مصرف‌کنندگان و بهبود بازده مالی تولید‌کننده. البته ‌NGN این دو ویژگی را در خود دارد. ارائه خدمات نوین از سویی و کاهش هزینه‌های سرمایه‌ای و عملیاتی از سوی دیگر موجبات رضای ت هر دو طرف را فراهم می‌سازد.

 

اگر از مفاهیم کلی بگذریم و وارد لایه فنی شویم، به وضوح خواهیم دید که ظهور پدیده ‌‌NGN  نتیجه منطقی و طبیعی روندی است که از آغاز پیدایش اینترنت در صحنه ارتباطات رخ داده است. رشد تصاعدی تعداد کاربران این شبکه و تمایل روزافزون سایر بخش‌های تجاری با ب‌کارگیری اینترنت و شبکه‌های کوچک‌تر با فناوری مشابه (همچون اینترانت‌ها) به عنوان بستر فعالیت‌های تجاری، کمیت و کیفیت مورد انتظار از کاربردهای اینترنتی را به‌صورت تصاعدی افزایش داده است. برای مثال ارائه فناوری‌هایی نظیر ‌VoIP  بستر اینترنت را به‌صورت نامزدی برای مکالمات تلفنی، آن هم با هزینه‌های به مراتب پایین‌تر از شبکه‌های تلفنی در‌آورده است.در چنین شرایطی که حجم ترافیک‌های دیتا در برابر ترافیک‌های سنتی تلفنی رشدی چند برابری دارد و با ظهور ‌VoIP نیز حتی منبع درآمد اصلی شرکت‌های مخابراتی را تهدید می‌کند، طبیعی است که این شرکت‌ها به فکر چاره‌ای باشند تا بقای خود را در دنیایی که دیتا و پروتکل اینترنت (‌ IP ) درآن حرف اول را می‌زنند، حفظ نمایند. ‌‌NGN را می‌توان نتیجه تفکر همگرایی (‌ Convergence ) در شبکه‌های ارتباطی دانست: تفکری که با هدف همگرا نمودن کلیه بسترهای ارتباطی موجود (اعم از دیتا، موبایل، تلفن و تلویزیون کابلی و…) روی بستری مشترک مبتنی‌بر فناوری ‌IP ، سعی در کاهش هزینه‌ها و ارائه یکپارچه خدمات دارد.‌

البته تلاش برای  همگرایی شبکه‌ها سابقه‌ای نسبتا طولانی دارد. برای مثال، در  دهه ۱۹۸۰ میلادی این ایده عملاً درقالب شبکه‌های دیجیتال خدمات یکپارچه یا ‌Integrated Service Digital Network) ISDN ) طرح گردید که در آن زمان به دلایلی از جمله: آماده نبودن سطح فناوری و گران‌ تمام شدن خدمات، تنها در چند کشور پیشرفته به کارگرفته شد. ولی ‌NGN در زمانی مناسب و با توجه به میزان تقاضای مصرف‌کننده طرح شده‌است و به جای فناوری  گران و پیچیده ATM ، بر پایه فناوری ساده، ارزان و پذیرفته‌شده ‌‌IP ایجاد می‌شود. ‌

البته با تمام این توضیحات، باید پذیرفت که ‌‌NGN و به‌کارگیری آن مستلزم تغییرات اساسی در ساختار عملیاتی شرکت‌های مخابراتی خواهد بود: تغییراتی که بر تمامی جوانب فعالیت این شرکت‌ها، اعم‌ از فرهنگ کاری کارکنان و مدیران، گردش سرمایه و ساختار شبکه موجود مؤثر خواهد بود. در واقع برای موفقیت ‌NGN نیازمند تفکر و نگرش جدیدی در میان مدیران میانیِ شرکت‌های مخابراتی خواهیم بود که سخت‌ترین قسمت این فرایند زودگذر را نیز تشکیل می‌دهد.

‌اصول و مفاهیم ‌‌NGN

از دید کلی ‌ NGN بر سه اصل اولیه متکی است که عبارتند از:

معماری لایه‌ای: ‌‌NGN به شکلی پیاده‌سازی می‌شود که مجموعه توابع آن در چندین لایه متفاوت قرار گیرند.

این لایه‌ها عبارتند از: دسترسی، انتقال، کنترل و خدمات. مزیت قرار دادن توابع در لایه‌های گوناگون این است که هر لایه به‌صورت جداگانه بهینه‌سازی می‌شود؛ بدون آن‌که بر لایه‌های دیگر تأثیر گذارد. معماری لایه‌ای ‌‌NGN انعطاف و قابلیت توسعه را به همراه می‌آورد و زمان ایجاد خدمات نوین را در این شبکه کاهش می‌دهد.‌

اینترفیس‌های استاندارد: توابع هر لایه ‌‌NGN از طریق اینترفیس‌های استاندارد با توابع سایر لایه‌ها و سایر شبکه‌ها در ارتباطند. این اصل راه را برای اجرای توافقنامه‌های همکاری میان فراهم‌کنندگان خدمات شبکه باز می‌کند، طیف گسترده‌تری از خدمات را برای کاربران نهایی فراهم می‌نماید و سطح تحت پوشش شبکه ‌NGN را افزایش می‌دهد. ‌

چند سرویسی بودن: اصل بسیار مهم چند سرویسی بودن، یعنی برخلاف شبکه‌های نسل قبل است که، هر یک برای خدمات خاص و مشخصی طراحی شده‌اند. این اصل به فراهم‌کنندگان امکان ارائه خدمات نوین و یکپارچه را می‌دهد و برای کاربران نیز به معنی دسترسی یکسان به انواع خدمات مورد نیازشان است.‌

معماری ‌NGN

شامل چها ر لایه میباشد:

لایه دسترسی: ارتباط میان کاربران و شبکه را فراهم می‌کند و پیاده‌سازی آن می‌تواند به صورت سیمی و یا بدون‌سیم انجام گیرد و می‌تواند از رسانه‌های گوناگون ارتباطی همچون سیم مسی، کابل و فیبرنوری استفاده کند.

این لایه به دو صورت سوییچینگ بسته‌ای و سوییچینگ مداری ایجاد می‌شود. ‌

لایه انتقال: ارتباط میان گره‌های شبکه (‌ Node ) را برقرار می‌کند و از یک یا چند شبکه زیرساخت از نوع سوییچینگ بسته‌ای (مانند  IP ) تشکیل شده است. لینک‌های این شبکه‌ها معمولا از نوع فیبرنوری است، ولی امکان استفاده از ارتباطات ماهواره‌ای نیز وجود دارد.

روی این لایه تنوع ترافیک زیادی وجود دارد. ترافیک‌های مختلفی همچون مکالمات صوتی، تصاویر ویدیویی، تبادلات دیتا و فایل‌های اطلاعاتی، روی همین بستر مشترک مبادله می‌شوند. در گره‌های انتهایی به کمک دروازه‌هایی

‌(‌ Gateway )، ترافیک شبکه دسترسی و شبکه‌های غیر ‌NGN (مانند ترافیک‌های تلفنی و کنفرانس‌های تصویری)، به ترافیک مناسب عبور روی شبکه ‌NGN تبدیل می‌شوند. ‌

لایه کنترل: مشتمل بر عناصر کنترل‌کننده شبکه و خدمات آن است. به عبارت دیگر، این لایه تمامی لایه‌های دیگر اعم از دسترسی، انتقال و خدمات را تحت نظارت و فرمان خود قرار می‌دهد. برای مثال برقراری و قطع اتصالات برای مکالمات صوتی یا ارتباطات چندرسانه‌ای (صوتی و تصویری)، همچنین تدارک هوشمندانه خدمات و منابع لازم برای ارائه آن‌ها برعهده این لایه است. یکی از اصول اساسی NGN ، جداسازی منطقی سازوکار کنترل از سخت‌افزارهای لایه‌های زیرین آن است. ‌

لایه خدمات: این لایه حاوی خدمات پایه است و به فراهم‌کنندگان در ایجاد خدمات پیچیده و کامل‌تر کمک می‌کند و نقش واسطه را جهت دستیابی به امکانات لایه‌های پایین‌تر بازی می‌کند. البته سطح و کیفیت این استفاده به سطح روابط میان فراهم‌کننده خدمات و فراهم‌کننده شبکه باز می‌گردد. (که در ‌NGN   می‌توانند دو شرکت مستقل باشند). لایه خدمات به صورت اینترفیس‌های برنامه‌نویسی کاربردی ‌(‌ API ) برای نرم‌افزارهای سرور، یا به‌صورت رابط‌های استانداردی میان سرورها و شبکه، پیاده‌سازی می‌شود. در هر حال هدف، قابل دسترسی نمودن خدمات و امکانات لایه‌های زیرین شبکه برای نرم‌افزارهای سرور است.

 

فناوری‌های ‌NGN

‌پس از بررسی اصول و معماری شبکه NGN ، نوبت به بررسی برخی از مهم‌ترین فناوری‌های موجود در این شبکه می رسد. اصولا ‌ ‌NGN ترکیبی پازل مانند از فناوری‌ها در لایه‌های گوناگون است که در ضمن تشریح فرایند حرکت به سمت شبکه NGN ، مروری برآن‌ها خواهیم داشت.

محرک اصلی در حرکت به سمت NGN ، کاهش هزینه‌های اولیه موسوم به ( CAPEX ) و جاری، جهت نگهداری شبکه موسوم به ( OPEX ) و افزایش درآمد از طریق ارائه سریع خدمات نوین است، ولی هر اپراتور شبکه مسیر و شتاب متفاوتی را برای حرکت به سمت این شبکه برمی‌گزیند، البته برآیند تمامی این حرکت‌ها به سمت یک شبکه همگرا و مبتنی بر ‌‌IP است. انعطاف زیاد، هزینه پایین و پشتیبانی جهانی، مهم‌ترین دلایلی هستند که فناوری اینترنت را به‌صورت نامزد مناسبی برای ایجاد ‌NGN  در آورده است. البته این فناوری در شکل فعلی خود دارای محدودیت‌هایی از جمله فقدان کیفیت سرویس تضمین شده است که باید بر آن‌ها غلبه کرد.

در ادامه حرکت‌های گوناگون به سمت NGN  به طور خلاصه تشریح می‌شوند.

‌1- حرکت به سمت ‌‌NGN  برای شبکه‌های مبتنی بر سوییچینگ مداری‌

‌وضعیت جاری: ‌‌ ‌در حال حاضر اپراتورهای این گروه از فناوری‌های سوییچ مداری (‌ Circuit Switch ) برای ارائه خدمات تلفنی و برخی خدمات دیتا ‌‌IP) ، ‌‌ATM و ‌Frame Relay ) استفاده می‌کنند. محرک اصلی این گروه برای حرکت به سمت NGN ، دستیابی به یک شبکه همگراشده با خدمات چندگانه (‌ multi service ) و کاهش هزینه‌ها از این طریق است. البته این حرکت هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم زیادی همچون ارتقای تجهیزات، آموزش مجدد پرسنل و تغییرات سازمانی دارد که با شرایط کیفی نه‌چندان خوب شبکه‌های فعلی IP ، باعث بروز تاخیر در حرکت این گروه از اپراتورها به سمت ‌NGN  شده و این تأخیر به‌ویژه در لایه دسترسی مشهود است.

با این حال، همزمان با تکامل فناوری IP ، شاهد حرکت تدریجی این گروه هستیم. این فرایند ده سال یا حتی بیشتر به طول می‌انجامد و در این مدت شاهد حضور هر دو گروه فناوری در کنار یکدیگر خواهیم بود. حرکت فوق به دو شکل <جایگزینی> و <همپوشانی> انجام می‌پذیرد.

استراتژی جایگزینی: در این روش تجهیزات شبکه تلفنی به تدریج با تجهیزات NGN  جایگزین می‌شوند. این جایگزینی با هدف افزایش ظرفیت در بخش هسته و ارائه خدمات جدید در بخش لبه‌ای شبکه انجام می‌گیرد. ‌

استراتژی همپوشانی: این روش از طریق یکپارچه‌سازی دو شبکه IP  و تلفنی از طریق دروازه‌های واسط انجام می‌گیرد. این دروازه‌ها تبدیل و هدایت ترافیک‌های صوتی و دیتا را میان دو شبکه برعهده دارند.

جهت تبادل سیگنالینگ میان دو شبکه نیز ازپروتکل‌های ‌‌H.323 و SIP  استفاده می‌شود. با افزایش قابلیت‌های شبکه ‌IP  و دستیابی به کیفیت خدمات، حجم ترافیک‌های صوتی عبوری از این شبکه نیز به تدریج افزایش می‌یابد.

‌2- حرکت به سمت ‌NGN  برای شبکه های مبتنی بر سوییچینگ بسته‌ای ‌

شبکه‌های مبتنی بر سوییچینگ بسته‌ای در حال حاضر از پروتکل‌های گوناگونی استفاده می‌کنند.

برای این گروه، ‌NGN یعنی ساده کردن این پشته‌های چندلایه‌ای و آماده کردن آن‌ها برای عبور ترافیک‌های حساس صوتی و بلا‌درنگ‌ (‌ Real Time ).

راهکارهای متعددی برای حرکت به سمت ‌NGN برای این گروه وجود دارد، اما یکی از عناصر مشترک این راهکارها،‌ IPv6 است. این نسخه جدید از پروتکل ‌‌IP دو ویژگی اصلی دارد: فضای آدرس در این نسخه ‌‌128‌‌ بیتی است که محدودیت آدرس ‌IP  را برطرف می‌کند. به‌علاوه، روند توسعه‌یافته و پیکربندی خودکار کامپیوترهای میزبان، امکان حرکت وجابه‌جایی (‌ Mobile IP ) میزبان‌ها را در شبکه فراهم می‌کند. پیاده‌سازی کامل ‌‌‌IPv6 علاوه بر ارتقای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تجهیزات شبکه، تغییرات اساسی در تجهیزات کاربران را نیز طلب می‌کند. بنابراین پیاده‌سازی کامل آن تا قبل از سال‌های ‌‌2030‌‌ یا ‌‌2040‌‌ مقدور نخواهد بود و در این میان شاهد حضور همزمان‌‌ ‌IPv6 و ‌‌ ‌IPv4 خواهیم بود.

‌‌3- حرکت به سمت ‌NGN  برای شبکه‌های تلفن سیار ‌

وضعیت جاری: با شروع سال ‌‌2000‌، کشورهای اروپایی شروع به واگذاری مجوز استفاده از طیف فرکانسی برای اپراتورهای نسل سوم شبکه تلفن همراه (۳ G ) نمودند. اما با وجود هزینه‌های سنگین انجام گرفته، این اپراتورها با چالش‌های بسیاری بر سر پیاده‌سازی ‌‌‌‌3 G روبه‌رو  بوده‌اند که سرمایه‌گذاری آن‌ها را زیر سؤال برده است. یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، تعدد مراجع استانداردسازی مرتبط با ‌‌3 G  است. در اروپا استانداردهای مرتبط با این موضوع عمدتاً توسط ‌‌‌‌3 GPP  و تحت عنوان UMTS تدوین شده‌اند. شرکت مخابرات ژاپن (‌ NTT DoCoMo ) حتی برای نسل چهارم مخابرات سیار برنامه‌ریزی نموده است، ولی هنوز استانداردی در این مورد وجود ندارد.

‌مطابق استانداردهای موجود، حرکت از نسل دوم به نسل سوم به صورت تدریجی و در سه مرحله انجام می‌پذیرد:‌

مرحله یکم: حرکت از نسل دوم به نسل ۵/۲ متکی بر GPRS : نسل دوم شبکه تلفن سیار متکی بر فناوری  سوییچینگ مداری است که بسیار شبیه شبکه تلفن است و همان محدودیت‌ها را در ارسال دیتا دارد. فناوری GPRS با اتصال شبکه سوییچینگ بسته‌ای به شبکه تلفن سیار، ارسال دیتا را بهبود می‌دهد.
مرحله دوم: حرکت از نسل ۵‌.2‌ به
‌UMTS : در اولین نسخه UMTS ، هنوز هم دو شبکه سوییچینگ بسته‌ای (برای انتقال داده) و سوییچینگ مداری (جهت مکالمات صوتی) به صورت مجزا وجود دارد.

تنها تفاوت، وجود سیستم رادیویی با قابلیت ارسال دیتا با نرخ‌های بالاتر است. نسخه بعدی ‌ ‌UMTS (نسخه ۴) دارای قابلیت‌های بیشتری همچون پشتیبانی کامل از خدمات مبتنی بر مکان ‌Location Based Services) LBS ) است.

برخی از اپراتورها به ترکیب ساختار‌ ‌‌‌3 G با شبکه‌های محلی بی‌سیم ‌( WLAN ) از طریق گیرنده چند حالته نیز علاقمندند. در هر حال تا مدتی پس از حضور ‌‌3 G ، گیرنده‌ها باید قابلیت کارکرد با هر دو ساختار ‌‌2 G و‌‌‌ 3 G‌ را به طور همزمان داشته باشند.

مرحله سوم: حرکت از ‌‌UMTS نسخه ۴ به نسخه‌های ‌‌5‌‌ و ‌‌6: با حرکت  به سمت ‌‌UMTS نسخه ‌‌5، هسته شبکه به‌طور کامل از نوع ‌‌IP  خواهدشد و کلیه مکالمات از طریق همین هسته مشترک و با استفاده از سازوکار سیگنالینگ موسوم به‌ ‌IP Multimedia Subsystem‌) IMS ) ‌انجام می‌گیرند.

تمامی خدمات پیشین و نوین نیز باید از طریق همین چارچوب، کنترل و فراهم شود. نسخه آخر ‌‌UMTS قابلیت‌های اضافه‌ای همچون کار بینابین شبکه‌های ‌WLAN و مخابرات سیار را نیز به ارمغان می‌آورد.


‌‌4- حرکت به سمت شبکه

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید