مقدمه ای بر شبکه های نسل جدید

دنیای مخابرات, امروزه با سرعت چشمگیری در حال دگرگونی و گسترش است کشور ما نیز به عنوان بخش کوچکی از دهکده جهانی, باید با این تغییرات سریع, هماهنگی و همراهی کند و طبعاً این مساله هزینه­های اجتناب ناپذیری را برای ما ایجاد می­کند بنابراین باید به این سوال پاسخ دهیم که در برنامه­ریزی­های کوتاه­مدت و بلند­مدت برای طراحی شبکة مخابرات کشور, چه عواملی را باید مد­نظر قرار داد تا این هزینه­ها را به حداقل رساند

در نوشتار حاضر به توصیف اولیه­ای از شبکه­های نسل جدید مخابرات می­پردازیم:

لزوم انعطاف­پذیری شبکة مخابرات کشور

با توجه به رشد و توسعة سریع مخابرات در سطح بین­المللی و نیاز مشتریان برای دسترسی هرچه سریعتر به سرویس­های جدید، باید در برنامه­ریزی­های کلان توسعة مخابرات کشور، قابلیت انعطاف­پذیری برای هماهنگی با این تغییرات و جلب رضایت مشتریان مورد توجه قرار گیرد. به زبان دیگر، باید شبکة مخابرات کشور به گونه­ای طراحی شود که با صرف حداقل هزینه­ها و اعمال کمترین تغییرات، بتوان تکنولوژی­های جدید این حوزه را پوشش داد و سرویس­های متنوع مورد نیاز مشتریان را که روز به روز در حال گسترش هستند، به سرعت ارایه کرد.

سیستم­های ماجولار، لازمة پویایی شبکه

پویایی شبکه مخابرات، در گرو ارایة سرویس­های مورد نظر مشتریان با قیمت مناسب می­باشد که این به نوبة خود در گرو ایجاد بازار رقابتی برای ارایه­دهندگان سرویس است. چنین بازاری وقتی فراهم می­شود که شبکة مخابراتی، در حال رشد و توسعة پیوسته و سریع باشد. یک روش برای برای فراهم آوردن پتانسیل­های توسعه در چنین سیستمی و در عین حال مدیریت بهینة آن، طراحی سیستم به صورت بخش­های جزیی و مستقل از هم (modular) است.

ماجولار بودن سیستم­ها این امکان را به متولیان صنعت مخابرات و اپراتورهای مخابراتی می­دهد تا به جای تکیه بر شرکت­های بزرگ که یک تکنولوژی خاص را عرضه می­کنند، از میان گونه­های مختلف ارایه شده برای هر جزء، بهترین گونه را با در نظر گرفتن معیارهای مورد نظر خود انتخاب کنند.

زیرساخت یکپارچه، لازمة انعطاف­پذیری شبکه

با توجه به نیاز مشتریان برای برخورداری همزمان از سرویس­های متنوع (همگرایی سرویس­ها)، ارایة تنها یک سرویس خاص، برای ارایه­دهندگان سرویس­های مخابراتی مقرون به صرفه نمی­باشد. از طرف دیگر، در سیستم­های یکپارچه با رشد بازار تقاضا، ارایة تمام سرویس­های مورد نیاز مشتریان توسط یک ارایه­دهندة خاص نیز مقدور نخواهد بود. بنابراین شرکت­های خدماتی باید یک یا چند سرویس خاص را با توجه به توانایی­ها و امکانات خود انتخاب کرده و به مشتریان عرضه کنند؛ اما برای مقرون به صرفه بودن و ادامة رقابت، شرکت­ها باید بتوانند سرویس­های متنوع را روی یک زیرساخت واحد به مشتریان ارایه دهند. این امر، تغییر سیستم­های مخابراتی را از حالت "کاملا‌ً یکپارچه" به حالت "بخش­های کوچک بر پایة زیرساخت یکپارچه" اجتناب­ناپذیر می­سازد. در­نهایت، استفاده از سیستم­های توسعه­پذیر، منجر به افزایش رقابت، کاهش قیمت و توسعة سریعتر سرویس­های جدید می­شود.

شبکه­های مخابراتی نسل آینده (NGN)

در نظر گرفتن یکپارچگی در زیرساخت و ماجولاریتی در سیستم، در فرآیندهای طراحی بلند­مدت شبکة مخابرات، هزینه­های ناشی از به­روز شدن شبکة مخابرات در بلند مدت را کاهش داده و به آن قابلیت تطابق بیشتری با روند تغییرات سریع خواهد داد.

همگرایی در زیرساخت، در واقع به نوعی به معنی همگرایی در شبکه­های نوری، سیمی و بدون سیم است.

از سوی دیگر در حال حاضر از نظر دسترسی به منابع زیرساخت، دو نوع سوییچینگ مداری و پاکتی در شبکه موجود می­باشد. همانطور که می­دانیم شبکه­های تلفنی برای انتقال ترافیک صوتی از سوییچینگ مداری و برای انتقال ترافیک سیگنالینگ از سوییچینگ پاکتی بهره می­گیرند. شبکة دیتا نیز برای انتقال ترافیک دیتا از سوییچینگ پاکتی مبتنی بر IP استفاده می­کند. از آنجا که سوییچینگ پاکتی در مقایسه با سوییچینگ مداری دارای قابلیت­های فراوانی است (به عنوان مثال استفادة بهینه از تمام پهنای باند در دسترس برای انتقال ترافیک)، جهت­گیری طراحی شبکه­های مخابراتی نسل آینده به گونه­ایی است که در آن هم برای ارسال ترافیک مدیا (صوت، تصویر، و غیره) و هم سیگنالینگ، از سوییچینگ پاکتی به طور مشترک استفاده شود. از این­رو با استفاده از NGN می­توان سرویس­های جدید را با همگرایی مخابرات سیمی و بدون سیم ارایه کرد. علاوه بر آن، این سرویس­ها در همه­جا و در هر زمانی در دسترس هستند. در حقیقت NGN یک شبکة مجتمع مبتنی بر پروتکل­های اینترنت (IP) است که نیازهای رسانه­ای امروز و فردا را برآورده می­کند. برای عزیمت به چنین منظوری باید تجهیزات جدیدی نصب کرد، تجهیزات فعلی را توسعه داد و قوانین و مقرراتی را برای بهره­وری بهینة شبکه­های آینده وضع کرد.

گذار از سوییچینگ مداری به سوییچینگ پاکتی

هدف نهایی طراحان ایدة شبکه­های نسل جدید، این است که شبکة مخابرات را به راحتی یک کامپیوتر شخصی قابل برنامه­نویسی کنند. مطالعة شبکة مخابرات فعلی در سطوح ملی و بین­المللی نشان می­دهد که در حال حاضر تا حدودی پتانسیل­های رسیدن به چنین مقصودی وجود دارد. به نظر می­رسد اصلی­ترین مانع برای رسیدن به این هدف، شبکه­های تلفنی امروزی هستند که بر اساس سوییچینگ مداری کار می­کنند. برای رفع این مانع، ایدة سوییچینگ نرم­افزاری در شبکه­های نسل جدید مطرح شده است که به سیستم تلفنی بلادرنگ مبتنی بر IP و کاربردهای مرتبط اطلاق می­شود. شبکة سوییچینگ پاکتی بسیاری از کارکردها و سرویس­های مبتنی بر سوییچینگ مداری را به ارث می­برد و در عین حال سرویس­هایی را ارایه می­کند که با سوییچینگ مداری قابل ارایه نیستند.

چگونگی عملکرد سوییچینگ نرم­افزاری

در شبکه­های امروزی مبتنی بر سوییچینگ مداری، مهمترین بخش یک سیستم سوییچ، نرم­افزار پردازش مکالمه است که وظیفه­اش پردازش مکالمه برای کلیة تماس­ها و مسیردهی تماس­ها در شبکة تلفنی می­باشد. این نرم­افزار در پروسسورهایی که در ساختار سوییچ تعبیه شده­اند اجرا می­شود. با وجود اینکه در آیندة نزدیک کلیة تماس­های تلفنی end-to-end مبتنی بر پاکت صوتی خواهند بود، ناتوانی شبکه­های سوییچ امروزی برای دسترسی مستقیم به پاکت­های صدا مهمترین مانع در راه عزیمت به سمت پاکت­های صوتی است. ولی تا تحقق چنین وضعیتی باید با حالت ترکیبی از این دو روش کار کرد.

یک راه حل ساده برای این مساله، تهیة سیستمی است که بتواند عملیات سوییچینگ را هم به صورت مداری و هم به صورت پاکتی انجام دهد و کلیة عملیات پردازش مکالمه در سوییچ پیاده­سازی شود. هرچند که چنین راه­حلی مشکل فوق را در دوران گذار حل می­کند، ولی قیمت سوییچ را کاهش نمی­دهد. جامعة مخابراتی در این زمینه به یک اتفاق نظر رسیده است و آن اینکه عملیات پردازش مکالمه را از عملیات سوییچینگ فیزیکی جدا کرده و این دو را از طریق پروتکلی به هم ارتباط دهد. در سوییچینگ نرم­افزاری، عملیات سوییچینگ فیزیکی و عملیات پردازش مکالمه در دو بخش جداگانه صورت می­گیرند. دلایل زیادی برای اینکه چرا این روش جداسازی از بهترین روش­ها است وجود دارد؛ به عنوان مثال:

۱- این کار راه را برای ظهور بازیگران کوچکتر در هر دو عرصة سوییچینگ فیزیکی و پردازش مکالمه باز می­گذارد. در حال حاضر این عرصه توسط شرکت­های بزرگ به صورت انحصاری در آمده است.

۲- این­کار امکان استفاده از یک نرم­افزار پردازش مکالمة مشترک را برای انواع مختلف شبکه، شامل شبکه­های مبتنی بر سوییچینگ مداری و سوییچینگ پاکتی فراهم می­کند.

بدیهی است که تحقق چنین وضعیتی نیازمند تدوین استانداردهای لازم است. در حال حاضر نیز گروه­های تحقیقاتی فراوانی در این زمینه مشغول فعالیت هستند. به عنوان مثال می­توان به گروه استاندارد­سازی P۱۵۲۰ که توسط IEEE تاسیس شده اشاره کرد.

مآخذ:

[۱] N. Bjorkman, Y. Jiang, T. Lundberg, A. Latour-Henner, A. Doria, "The movement from monoliths to component-based network elements", IEEE Communications Magazine, vol. ۳۹, no. ۱, pp. ۸۶-۹۳, ۲۰۰۱.

[۲] www.iec.org .

[۳] www.parlay.org .

[۴] www.softswitch.org

[۵] www.ietf.org