NGN ساکن جدید دهکده جهانی

در طول دهه گذشته پیشرفت های قابل ملاحظه ای در مباحث مخابراتی و کامپیوتری صورت گرفته و این دو صنعت بیش تر از هر زمان دیگری به یکدیگر نزدیک شده اند به نحوی که امروزه به صورت گسترده ای شاهد مجتمع سازی و تلفیق تجهیزات کامپیوتری و شبکه های تلفنی با یکدیگر هستیم.
با این وجود هنوز هم با افزایش محبوبیت تلفن ها و حرکت سرویس ها از شبکه های تلفنی به سمت شبکه اینترنت، اپراتورهای قدیمی شبکه های عمومی شاهد افزایش ترافیک تلفنی بر روی شبکه های تلفن عمومی خود بوده اند.
از طرفی، تقاضاهای مشترکان شبکه های تلفنی نیز از حد ارتباطات عادی که توسط تامین کنندگان شبکه آن ها ارایه می شود فراتر رفته و به سمت توانایی های ارتباطی متنوع شبکه های عمومی داده ای و شبکه اینترنت سوق پیدا کرده و اپراتورها نیز با ارایه سرویس های باند پهن سعی در پاسخ گویی به این تقاضاها دارند.این روش، تقاضاهای مشترکان را برآورده می کند، ولی هیچ تضمینی برای توسعه پیوسته شبکه های ارتباطی جهانی ندارد؛ چرا که اپراتورهای شبکه، تنها دسترسی به یک تامین کننده سرویس اینترنت و یا در بهترین حالت دسترسی به شبکه اینترنت را فراهم می کنند.
در این میان طی چند سال گذشته مفهوم جدیدی از شبکه های باند پهن مجتمع با نام شبکه های نسل بعد مطرح شده است که می توان ویژگی های اساسی آن را با توجه به مشکلاتی که پیش روی اپرتورهای شبکه قرار گرفته است، تعریف کرد. مواردی مثل نیاز به تامین سرویس بر روی دسترسی های باند پهن (برای افزایش درآمد)، نیاز به یکپارچه سازی و ادغام سرویس های مختلف شبکه مثل دیتا، صوت، تلفن و چندرسانه ای و هم چنین ارایه سرویس های محبوب اینترنت مثل پیام های فوری ، سرویس های پخش تلویزیونی و در نهایت ایجاد قابلیت دسترسی به سرویس ها در هر زمان و هر مکان برای مشترکان (مخصوصا به صورت متحرک) را می توان از جمله مواردی دانست که NGN به راحتی قادر به حل آن است.
● مفهوم NGN
در شبکه سنتی تلفن ، یک مرکز تلفن کارکردهای لازم برای پشتیبانی تلفن کننده ، شامل کنترل مکالمه، خصوصیات و کاربردها، مدارات سرویس و کارت های خط و ترانک را انجام می دهد. اما این ساختار در شبکه های NGN کاملا متفاوت است.
اجزای اصلی شبکه NGN (گرچه بعضی اوقات با نام های مختلف توسط بخش های گوناگون استانداردها نام گذاری شده اند) شامل سافت سوییچ (معادل کنترل مکالمه)، سرور کاربرد (خصوصیات و کاربردها)، مدیا سرور (مدارات سوییچ) و مدیا گیت وی ها (کارت های ترانک و مشترک) است.
در سوییچ های فعلی بخش های کنترل، سوییچینگ، سرویس دهی و پردازش در یک لایه انجام می شوند و بخش انتقال نیز توسط ماتریس سوییچینگ انجام می شود، ولی در شبکه های نسل بعد این عملکردها از یکدیگر تفکیک می شوند؛ بدین صورت که عملیات کنترل در سافت سوییچ ها، عملیات سوییچ در مرزهای شبکه و عملیات مربوط به سرویس ها و خدمات در سرورهای تعیین شده، انجام می گیرد که این امر باعث کاهش هزینه های جاری شده و به واسطه لایه ای شدن شبکه ایجاد تغییرات با هزینه های کم تر به راحتی امکان پذیر خواهد بود. و این به معنی انعطاف پذیری بالای شبکه است.
با این وجود، باید توجه داشت که شبکه NGN جایگزین شبکه موجود نمی شود، بلکه به تدریج قابلیت های شبکه فعلی برای ایجاد سرمایه های جدید، جهت همگرایی صوت و دیتا، توسعه خواهد یافت. اگرچه یک راه حل «اندازه مناسب برای همه» وجود ندارد و نیاز اپراتورها باید براساس وضعیت و شرایط مورد توجه قرار گیرد، لیکن دسترسی اپراتورها برای کسب منافع جدید از سرویس های چندرسانه ای و دیگر کاربردهای نسل بعد، ضمن حفظ سرویس های صوت و کاهش هزینه ها، امکان پذیر خواهد بود. برای گذر آرام از شبکه های امروزی به ساختار شبکه های جدید و به حداقل رساندن سرمایه گذاری مورد نیاز، ضروری است که استراتژی مناسبی همراه با به کارگیری سودمندی های ساختار NGN به کارگرفته شود. به هر صورت هر قدمی که در طول این گذر برداشته می شود، باید به سوی یک ساختار مبتنی بر بسته به نام NGN منتهی شود، بهره برداری هم زمان از فناوری های جدید و فناوری موجود ضرورت بسیار مهمی است که باید رعایت شود، اما باید توجه داشت که هر نوع سیستم دسترسی که انتخاب شود، سیستم سوییچینگ سنتی در کنار فناوری جدید شبکه برای سال ها باقی خواهد ماند.
در مجموع می توان گفت که شبکه نسل بعد (NGN) یک شبکه یک پارچه است که از ترکیب شبکه های موجود (شبکه دیتا، شبکه تلفنی، شبکه هوشمند و...) به وجود می آید. شبکه نسل بعدی می تواند به عنوان یک شبکه مبتنی بر بسته جایگزین شبکه فعلی، جهت ارایه سرویس های صوت، داده و چندرسانه ای به مشترکین شود. شبکه های نسل بعد، شبکه های موجود را که دارای ساختار گسترده هستند به شبکه ای با لایه انتقال بسته ای برای حمل کلیه ترافیک های مخابراتی و ارتباطی نظیر صوت، سرگرمی، آموزشی و سرویس های اطلاعاتی تبدیل می کند.
● مزایا و محدودیتهای پیاده سازی NGN
هر نوع مفهوم و یا سیستم جدیدی که وارد شبکه های مخابراتی می شود پس از پیاده سازی و اجرا تبعاتی اعم از مثبت و منفی را به همراه خواهد داشت. از طرفی در حال حاضر شبکه های تک سرویسی وجود دارد که هزینه نگهداری آن ها بالا است ولی شبکه NGN یک شبکه منفرد مبتنی بر سرویس دهنده/سرویس گیرنده است که چندین سرویس را با هم ارایه می کند.
به طور خلاصه می توان مزایا و محدودیت های پیاده سازی NGN در شبکه PSTN در ادامه بررسی شده است:
● محدودیت در ارسال دورنگار روی NGN :
یکی از سرویس های مهم شبکه PSTN، ارسال دورنگار روی ارتباط مربوط به مکالمه است و از آن جا که این ارتباط از نظر NGN به عنوان صوت تلقی شده و عملیات کدینگ روی آن انجام می شود، لذا امکان اختلال روی سرویس دورنگار بسیار زیاد است. لذا در مراحلی اجرایی و خرید سیستم، در نظر گرفتن تجهیزات لازم جهت برطرف کردن این مشکل ضروری می نماید.
● NGN به عنوان هسته مرکزی تمامی شبکه:
با توجه به این که هسته مرکزی شبکه NGN به عنوان هسته مرکزی تمامی شبکه ها تلقی می شود، هرگونه اقدام در جهت تعریف و پیاده سازی هسته مرکزی برای شبکه های دیگر را باید متوقف کرد.
● استفاده از پروتکل IP برای تمامی سرویس:
روند ارایه سرویس در تمامی جهان براساس به کارگیری پروتکل IP است و هم چنین زیرساخت شبکه NGN براساس IP پیشنهاد شده است، لذا هرگونه ارایه سرویس جدید در هر یک از شبکه های مخابراتی می بایستی براساس IP باشد.
● کاهش توسعه شبکه انتقال:
پیاده سازی NGN می تواند در یک نگاه خیلی خوش بینانه تا سه برابر، نیاز شبکه PSTN به شبکه انتقال موجود را کاهش دهد، در نتیجه برای رهایی از محدودیت های انتقال در شبکه PSTN استفاده از مالتی پلکس نوری پیشنهاد می شود که می تواند به طور قابل ملاحظه ظرفیت شبکه نوری را افزایش دهد. لذا باتوجه به این روش، حجم توسعه شبکه انتقال باید به صورت جدی مورد محاسبه و تجدیدنظر قرار گیرد.
● استفاده از سیستم هایی با واسط باز :
یکی دیگر از ویژگی های شبکه های نسل بعد استفاده از سیستم های با واسط باز است؛ به طوری که با تعریف واسط های استاندارد از میان لایه های مختلف، اپراتورها می توانند شبکه های همگن را توسعه داده تا از مزایای تجهیزات بهتری استفاده کنند.
در واقع اپراتورها با استفاده از معماری باز می توانند به چرخه پیاده سازی سرویس های جدید سرعت بخشند؛ بنابراین اپراتورها می توانند با ترویج رقابت بهترین محصول را در دسترس داشته باشد. برای مثال امروزه اگر یک اپراتور بخواهد در شبکه هوشمند سرویس های جدیدی را توسعه دهد، وابستگی شدیدی به سازنده طرح و سیستم دارد اگر سازنده هزینه های زیادی را بخواهد آن گاه اپراتور نمی تواند شبکه اش را ترقی دهد.
یکی از مزایای دیگر معماری باز این است که می توان در چرخه پیاده سازی سرویس های جدید پیشرفت بهتری حاصل کرد. در دنیای رقابتی مخابرات یکی باید سریع تر از بقیه عمل کند. لذا فناوری های باز امکان تغییر اجزا را میسر می سازد به طوری که در مدت چند روز می توان سرویس جدیدی را پیاده سازی کرد.
● استانداردهای NGN :
دفتر استانداردسازی مخابرات اتحادیه جهانی مخابرات در ژوئیه سال ۲۰۰۳، یک کارگاه آموزشی NGN را با عنوان "شبکه های نسل بعد: چه، چه وقت و چگونه؟" در دفتر مرکزی خود در ژنو سوییس راه اندازی کرد. در این کارگاه آموزشی، اکثر بخش های مخابراتی از جمله سازمان های تنظیم مقررات ، تولیدکنندگان، ارایه دهندگان سرویس و کاربران حضور داشتند و مطالب و نقطه نظرات خود را ارایه کردند.
یکی از مشکلاتی که در اثنای این کارگاه آموزشی نمود پیدا کرد، استفاده از عبارات مشابه اما معانی و روش های متفاوت برای شبکه های نسل بعد (NGN) بود که این مساله آشفتگی و سردرگمی زیادی را در مباحث مطروحه به وجود آورده بود؛ اما با این وجود، لزوم وجود استانداردهای جهانی برای NGN نیز به صورت مشخص توسط شرکت کنندگان مورد تاکید قرار گرفت و همین امر کافی بود تا اعضای ITU-T نسبت به این قضیه توجه بیش تری داشته باشد.
با در نظر گرفتن نتایج این کارگاه آموزشی، ITU-T SG ۱۳ یک گروه همکاری مشترک (JRG) مقدماتی را در سال ۲۰۰۳ راه اندازی کرد. گروه NGN-JRG مسؤولیت تعریف یک سری استانداردهای اولیه برای پایه گذاری چارچوب NGN و هم چنین تعریف NGN در متون ITU-T را بر عهده گرفت. حاصل کارکرد و نتایج فعالیت این گروه که تا ژوئن ۲۰۰۴ به فعالیت خود ادامه داد، توصیه های سری Y.۲۰۰۱ و Y.۲۰۱۱ بود که در حال حاضر اساس مطالعات ITU-T در زمینه NGN قرار گرفته است.
شبکه های نسل بعد در توصیه نامه سری Y.۲۰۰۱ (که هدف اصلی آن ارایه یک تعریف عمومی برای NGN بود) این گونه تعریف شده است : "یک شبکه مبتنی بر بسته های اطلاعاتی که قادر است سرویس های مخابراتی، امکان استفاده از باند پهن و فناوری های انتقال با قابلیت ارایه کیفیت سرویس را ارایه کند. هم چنین شبکه ای که در آن کارکردهای وابسته به سرویس، مستقل از فناوری های وابسته به انتقال است؛ این شبکه به کابران اجازه می دهد که به شبکه ها، تامین کنندگان سرویس و یا سرویس های مختلف به صورت آزاد دسترسی داشته باشند و در کنار همه این موارد از تحرک فراگیر و عمومی نیز پشتیبانی می کند تا امکان استفاده از سرویس های یکپارچه را در هر مکان و هر زمانی برای کاربران فراهم کند."
تحرک فراگیر نیز در توصیه نامه سری Y.۲۰۰۱ اتحادیه جهانی مخابرات بدین صورت تعریف شده است: " قابلیتی برای کاربر یا هر وسیله متحرک دیگر که برقراری ارتباط و استفاده از سرویس های دسترسی بدون در نظر گرفتن تغییر موقعیت مکانی و یا محیط فنی، برای آن فراهم شود. البته درجه در دسترس بودن سرویس ممکن است به فاکتورهای زیادی از جمله توانایی های شبکه دسترسی، توافقنامه های سطح سرویس بین شبکه های خانگی کاربران و سایر شبکه ها و... بستگی داشته باشد. تحرک، در برگیرنده قابلیت برقراری ارتباط با و یا بدون پیوستگی سرویس نیز است."
● معماری NGN
شبکه NGN از مجموعه اجزایی تشکیل شده که همانند دیگر عناصر شبکه های مخابراتی در طول زمان دستخوش تحولاتی بوده اند؛ چرا که همواره فناوری های جدید مطرح شده و باعث ایجاد تغییراتی در نوع تجهیزات پیشنهادی برای هریک از قسمت های این گونه شبکه ها شده است.
از طرفی هسته شبکه در تمامی شبکه های بسته ای اعم از NGN و یا شبکه هایی که قبلا به کار گرفته می شد، به سیستم های سوییچینگی اطلاق می شود که وظایف آن ها فقط شامل سه لایه اول مدل OSI است. ویژگی های مهم مورد انتظار از سیستمی که به عنوان هسته شبکه به کار گرفته می شود عبارت است از:
▪ قدرت پردازش در حد چند صد گیگا بیت بر ثانیه
▪ دارای اینترفیس های خانواده STM-N برای اتصال به شبکه های SDH
▪ دارای اینترفیس هایی براساس &#۶۱۵۴۸; های متفاوت برای اتصال به شبکه هایWDM /DWDM
▪ دارای فابریک سوییچ براساس ATM یا IP
نکته دیگر در تعریف مفهوم هسته شبکه مربوط به سلسله مراتب سوییچینگ در شبکه های بسته ای است. برحسب توزیع جغرافیایی و تعداد گره ها و هم چنین نوع سیستم های به کارگرفته شده انتظار می رود که سه نوع سوییچ در سه رده یا سلسله مراتب در یک شبکه بسته ای تعریف شود:
الف) سوییچ های دسترسی: به سیستم هایی اطلاق می شود که دارای قدرت پردازش پایین و اینترفیس با نرخ بیت پایین باشند. ضمن این که عملیات تبدیل پروتکل مورد استفاده در هسته مرکزی شبکه به پروتکل های کاربردی و یا شبکه های جانبی بر عهده این بخش است. در شبکه های NGN این نوع سوییچ ها با عنوان مدیا گیت وی معرفی و به کار گرفته می شود.
ب) سوییچ های لبه: این نوع سوییچ ها می توانند تمامی قابلیت های سوییچ دسترسی را داشته باشند، ضمن این که با این تفاوت که دارای قدرت پردازش بالاتری نسبت به آن ها هستند.
مهم ترین ویژگی این سوییچ ها این است که به تنهایی می توانند یک شبکه کامل را تشکیل دهند که در یک لبه، سرویس های مختلف را ارایه نموده و در لبه دیگر لینک های پرظرفیت را برای برقراری و تعریف یک شبکه دیگر، پشتیبانی کنند.
ج) سوییچ های هسته: این نوع سوییچ ها دارای قدرت پردازش بالایی بوده و اینترفیس های با سرعت بالا را پشتیبانی می کنند و وظیفه آن ها اتصال بین لینک های خروجی (سوییچ های لایه لبه و دسترسی) و سوییچینگ ترافیک آن ها است.
طی سال های گذشته سوییچ های هسته مبتنی بر فناوری ATM بوده اند و در زمانی که هر سه رده سوییچینگ فوق به طور یک جا به کار گرفته می شد، سیستمی که به عنوان هسته تعریف می شد، عملا به صورت Cross Connect مورد استفاده قرار می گرفت، بر پایه این ویژگی ها در روند معرفی فناوری های نوین به عنوان هسته شبکه های بسته ای، مجموعه ای از پروتکل ها به کار گرفته شده اند. روند تکامل سیستم های قابل به کارگیری در هسته شبکه NGN دارای ویژگی هایی است:
انتخاب IP به عنوان پروتکلی که وظیفه سوییچینگ را در شبکه برعهده دارد
▪ کاهش تعداد لایه شبکه در مقایسه با مدل OSI
▪ حذف مالتی پلکس الکتریکیSDH) / (SONET و جایگزینی مالتی پلکس نوری
▪ حذف سوییچینگ مبتنی بر فناوری ATM
این ویژگی ها باعث شد که عملا در هسته شبکه ها، یک لایه سوییچینگ به صورتCross Connect و براساس طول موج های متفاوت به وجود آید؛ به عبارت دیگر قبل از معرفی سیستم های ترکیبی IP/DWDM یک لایه در هسته شبکه های بسته ای وجود داشت که عملیات Cross Connect را براساس مالتی پلکس و سوییچینگ الکتریکی و با استفاده از سیستم های ATM یا SDH انجام می داد. ولی در شبکه های امروزه ی که ظرفیت بالا در هسته شبکه پیش بینی می شود تعریف و برقراری لینک های پرظرفیت بر عهده سیستم های DWDM و OXC است.
در مجموع می توان گفت که نیاز قرن بیست ویکم مجموعه ای از شبکه ها است که تنها به یک شبکه با سرویس های محدود (مثل PSTN) منحصر نبوده و قابلیت پشتیبانی از سرویس های متنوع را دارا باشد. بنابراین هدف نهایی NGN ترکیب ویژگی های مثبت شبکه های PSTN، PSDN و اینترنت است. شبکه های نسل بعد با یک ساختار تفکیک شده، مزیت کاملی از فناوری های پیشرفته را از هر دو جنبه ارایه سرویس های جدید سطح بالاجهت افزایش سوددهی اپراتورها و کاهش هزینه های نگهداری و سرمایه گذاری در اختیار دارد.

نویسنده: حسن جند ، بابک احسنت ، بهنام ولی زاده
▪ PNO : Public Network Operators
▪ PSTN : Public Switched Telecommunication Network
▪ PSDN : Public Switched Data Network
▪ ISP : Internet Service Provider
▪ NGN : Next Generation Network
▪ Multimedia
▪ M : Instant Message
▪ Calling
▪ Trunk
▪ Soft Switch
▪ AS : Application Servers
▪ MS : Media Servers
▪ MG : Media Gateway
▪ Packet-Based
▪ IN : Intelligent Network
▪ Distributed
▪ ۱۷Server - Client
▪ Fax
▪ Regulatory Body
▪ JRG : Joint Rapporteur Group
▪ Qos : Quality of Service
▪ SLA : Service Level Agreement
▪ STM : Synchronous Transport Module
▪ SDH : Synchronous Digital Hierachi
▪ DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing
▪ Fabric Switch
▪ SONET : Synchronous Optical Network
▪ OXC : Optical Cross Connect

منبع : ماهنامه تحلیلگران عصر اطلاعات