شبکه های NGN در مخابرات
با آن‌كه تقريبا همه بر اين باورند كه موج بزرگ بعدي در صنعت مخابرات در قالب شبكه‌هاي نسل آينده يا Next Generation Network) NGN) ظهور نموده است.
شبکه های NGN در مخابراتاگر تعريف روشن و صريحي از NGN خواسته شود با جواب‌هاي بعضاً متناقض روبه‌روخواهيم بود.
در واقع NGN براي هر شركت مخابراتي اعم از آن‌هايي كه به تازگي وارد اين عرصه شده‌اند.
يا آن‌هايي كه سال‌هاست به ارائه خدمات ارتباطي مشغولند، مفهوم خاصي دارد.
در اين نوشتار سعي مي‌شود با تشريح دلايل و محرك‌هاي پديده NGN، ابعاد آن تا حد ممكن باز شود .
و تاثيرات ناشي از آن بر روند فعاليت شركت‌هاي مخابراتي نشان داده شود.
آشنايي
NGN در آغاز بيشتر به گستره‌اي از مفاهيم فني و تجاري اطلاق مي‌شد .
كه تغييراتي را در صنعت مخابرات نويد مي‌داد. اكنون پس از تقريبا پنج سال كار و تلاش.
اين مفاهيم در قالب خدماتي نوين براي هر دو گروه فراهم‌كنندگان و مصرف‌كنندگان ظهوريافته است.
به عبارت ديگر، آينده‌اي كه از آن سخن مي‌رفت عملاً فرارسيده است.
اساساً در هر تجارتي ازجمله تجارت مخابراتي، تغييري صورت نمي‌گيرد.
مگر با هدف كسب رضايت بيشتر مصرف‌كنندگان و بهبود بازده مالي توليد‌كننده.
البته NGN اين دو ويژگي را در خود دارد.
شبکه های NGN در مخابرات
ارائه خدمات نوين از سويي و كاهش هزينه‌هاي سرمايه‌اي و عملياتي از سوي ديگر موجبات رضايت هر دو طرف را فراهم مي‌سازد.
اگر از مفاهيم كلي بگذريم و وارد لايه فني شويم، به وضوح خواهيم ديد كه ظهور پديده NGN نتيجه منطقي و طبيعي روندي است .
كه از آغاز پيدايش اينترنت در صحنه ارتباطات رخ داده است.
رشد تصاعدي تعداد كاربران اين شبكه و تمايل روزافزون ساير بخش‌هاي تجاري به به‌كارگيري اينترنت و شبكه‌هاي كوچك‌تر با فناوري مشابه.
(همچون اينترانت‌ها) به عنوان بستر فعاليت‌هاي تجاري، كميت و كيفيت مورد انتظار از كاربردهاي اينترنتي را به‌صورت تصاعدي افزايش داده است.
براي مثال ارائه فناوري‌هايي نظير VoIP بستر اينترنت را به‌صورت نامزدي براي مكالمات تلفني.
آن هم با هزينه‌هاي به مراتب پايين‌تر از شبكه‌هاي تلفني در‌آورده است.
در چنين شرايطي كه حجم ترافيك‌هاي ديتا در برابر ترافيك‌هاي سنتي تلفني رشدي چند برابري دارد.
و با ظهور VoIP نيز حتي منبع درآمد اصلي شركت‌هاي مخابراتي را تهديد مي‌كند.
طبيعي است كه اين شركت‌ها به فكر چاره‌اي باشند.
شبکه های NGN در مخابرات
تا بقاي خود را در دنيايي كه ديتا و پروتكل اينترنت (IP) درآن حرف اول را مي‌زنند، حفظ نمايند. دستاورد چنين الزامي هم، NGN و مجموعه تغييراتي است كه با خود به همراه خواهد داشت.
NGN را مي‌توان نتيجه تفكر همگرايي (Convergence) در شبكه‌هاي ارتباطي دانست.
تفكري كه با هدف همگرا نمودن كليه بسترهاي ارتباطي موجود (اعم از ديتا، موبايل، تلفن و تلويزيون كابلي و…) روي بستري مشترك مبتني‌بر فناوري IP، سعي در كاهش هزينه‌ها و ارائه يكپارچه خدمات دارد.
البته تلاش براي همگرايي شبكه‌ها سابقه‌اي نسبتا طولاني دارد.
براي مثال، در دهه 1980 ميلادي اين ايده عملاً درقالب شبكه‌هاي ديجيتال خدمات يكپارچه .
يا Integrated Service Digital Network) ISDN) طرح گرديد كه در آن زمان به دلايلي از جمله.
آماده نبودن سطح فناوري و گران تمام شدن خدمات، تنها در چند كشور پيشرفته به كارگرفته شد.
ولي NGN در زماني مناسب و با توجه به ميزان تقاضاي مصرف‌كننده طرح شده‌است و به جاي فناوري گران و پيچيده ATM، بر پايه فناوري ساده، ارزان و پذيرفته‌شده IP ايجاد مي‌شود.
البته با تمام اين توضيحات، بايد پذيرفت.
شبکه های NGN در مخابرات
كه NGN و به‌كارگيري آن مستلزم تغييرات اساسي در ساختار عملياتي شركت‌هاي مخابراتي خواهد بود.
تغييراتي كه بر تمامي جوانب فعاليت اين شركت‌ها، اعم از فرهنگ كاري كاركنان و مديران، گردش سرمايه و ساختار شبكه موجود مؤثر خواهد بود.
در واقع براي موفقيت NGN نيازمند تفكر و نگرش جديدي در ميان مديران ميانيِ شركت‌هاي مخابراتي خواهيم بود.
كه سخت‌ترين قسمت اين فرايند زودگذر را نيز تشكيل مي‌دهد.
اصول و مفاهيم NGN
از ديد كلي NGN بر سه اصل اوليه متكي است كه عبارتند از:
معماري لايه‌اي: NGN به شكلي پياده‌سازي مي‌شود كه مجموعه توابع آن در چندين لايه متفاوت قرار گيرند.
اين لايه‌ها مطابق شكل 1عبارتند از: دسترسي، انتقال، كنترل و خدمات.
مزيت قرار دادن توابع در لايه‌هاي گوناگون اين است كه هر لايه به‌صورت جداگانه بهينه‌سازي مي‌شود؛ بدون آن‌كه بر لايه‌هاي ديگر تأثير گذارد. معماري لايه‌اي NGN انعطاف و قابليت توسعه را به همراه مي‌آورد و زمان ايجاد خدمات نوين را در اين شبكه كاهش مي‌دهد.
اينترفيس‌هاي استاندارد: توابع هر لايه NGN از طريق اينترفيس‌هاي استاندارد با توابع ساير لايه‌ها و ساير شبكه‌ها در ارتباطند.
اين اصل راه را براي اجراي توافقنامه‌هاي همكاري ميان فراهم‌كنندگان خدمات شبكه باز مي‌كند.
طيف گسترده‌تري از خدمات را براي كاربران نهايي فراهم مي‌نمايد و سطح تحت پوشش شبكه NGN را افزايش مي‌دهد.
چند سرويسي بودن: اصل بسيار مهم چند سرويسي بودن.
يعني برخلاف شبكه‌هاي نسل قبل است كه، هر يك براي خدمات خاص و مشخصي طراحي شده‌اند.
اين اصل به فراهم‌كنندگان امكان ارائه خدمات نوين و يكپارچه را مي‌دهد و براي كاربران نيز به معني دسترسي يكسان به انواع خدمات مورد نيازشان است.
معماري
شبکه های NGN در مخابرات
NGN
شكل 1 نمايي از معماري NGN را نمايش مي‌دهد.
فناوري‌هاي به نمايش درآمده در اين شكل، تمام آنچه كه در NGN نقش خواهند داشت را نشان نمي‌دهد و جزئيات آن متغير خواهد بود.
همانطور كه در اين تصوير نشان داده شده است.
مديريت شبكه و كنترل عمليات آن، امنيت و سيستم حسابرسي در تمامي چهار لايه وجود دارند.
در اين معماري وظايف هر لايه به اين ترتيب است:
لايه دسترسي: ارتباط ميان كاربران و شبكه را فراهم مي‌كند.
و پياده‌سازي آن مي‌تواند به صورت سيمي و يا بدون‌سيم انجام گيرد و مي‌تواند.
از رسانه‌هاي گوناگون ارتباطي همچون سيم مسي، كابل و فيبرنوري استفاده كند.
اين لايه به دو صورت سوييچينگ بسته‌اي و سوييچينگ مداري ايجاد مي‌شود.
لايه انتقال: ارتباط ميان گره‌هاي شبكه (Node) را برقرار مي‌كند.
و از يك يا چند شبكه زيرساخت از نوع سوييچينگ بسته‌اي (مانند IP) تشكيل شده است.
لينك‌هاي اين شبكه‌ها معمولا از نوع فيبرنوري است، ولي امكان استفاده از ارتباطات ماهواره‌اي نيز وجود دارد.
روي اين لايه تنوع ترافيك زيادي وجود دارد.
شبکه های NGN در مخابرات
ترافيك‌هاي مختلفي همچون مكالمات صوتي، تصاوير ويديويي، تبادلات ديتا و فايل‌هاي اطلاعاتي، روي همين بستر مشترك مبادله مي‌شوند.
در گره‌هاي انتهايي به كمك دروازه‌هايي
(Gateway)، ترافيك شبكه دسترسي و شبكه‌هاي غير NGN (مانند ترافيك‌هاي تلفني و كنفرانس‌هاي تصويري).
به ترافيك مناسب عبور روي شبكه NGN تبديل مي‌شوند.
لايه كنترل: مشتمل بر عناصر كنترل‌كننده شبكه و خدمات آن است.
به عبارت ديگر، اين لايه تمامي لايه‌هاي ديگر اعم از دسترسي، انتقال و خدمات را تحت نظارت و فرمان خود قرار مي‌دهد.
براي مثال برقراري و قطع اتصالات براي مكالمات صوتي يا ارتباطات چندرسانه‌اي (صوتي و تصويري).
همچنين تدارك هوشمندانه خدمات و منابع لازم براي ارائه آن‌ها برعهده اين لايه است.
يكي از اصول اساسي NGN، جداسازي منطقي سازوكار كنترل از سخت‌افزارهاي لايه‌هاي زيرين آن است.
لايه خدمات: اين لايه حاوي خدمات پايه است و به فراهم‌كنندگان در ايجاد خدمات پيچيده و كامل‌تر كمك مي‌كند.
و نقش واسطه را جهت دستيابي به امكانات لايه‌هاي پايين‌تر بازي مي‌كند.
البته سطح و كيفيت اين استفاده به سطح روابط ميان فراهم‌كننده خدمات و فراهم‌كننده شبكه باز مي‌گردد.
شبکه های NGN در مخابرات
(كه در NGN مي‌توانند دو شركت مستقل باشند).
لايه خدمات به صورت اينترفيس‌هاي برنامه‌نويسي كاربردي (API) براي نرم‌افزارهاي سرور، يا به‌صورت رابط‌هاي استانداردي ميان سرورها و شبكه، پياده‌سازي مي‌شود.
در هر حال هدف، قابل دسترسي نمودن خدمات و امكانات لايه‌هاي زيرين شبكه براي نرم‌افزارهاي سرور است.
فناوري‌هاي NGN
پس از بررسي اصول و معماري شبكه NGN، نوبت به بررسي برخي از مهم‌ترين فناوري‌هاي موجود در اين شبكه مي رسد.
اصولا NGN تركيبي پازل مانند از فناوري‌ها در لايه‌هاي گوناگون است .
كه در ضمن تشريح فرايند حركت به سمت شبكه NGN، مروري برآن‌ها خواهيم داشت.
محرك اصلي در حركت به سمت NGN، كاهش هزينه‌هاي اوليه موسوم به (CAPEX) و جاري، جهت نگهداري.
شبکه های NGN در مخابرات
شبكه موسوم به (OPEX) و افزايش درآمد از طريق ارائه سريع خدمات نوين است.
ولي هر اپراتور شبكه مسير و شتاب متفاوتي را براي حركت به سمت اين شبكه برمي‌گزيند.
البته برآيند تمامي اين حركت‌ها به سمت يك شبكه همگرا و مبتني بر IP است.
انعطاف زياد، هزينه پايين و پشتيباني جهاني، مهم‌ترين دلايلي هستند.
كه فناوري اينترنت را به‌صورت نامزد مناسبي براي ايجاد NGN در آورده است.
البته اين فناوري در شكل فعلي خود داراي محدوديت‌هايي از جمله فقدان كيفيت سرويس تضمين شده است كه بايد بر آن‌ها غلبه كرد.
شكل 2 روند گذر به NGN را براي انواع اپراتورهاي اصلي نشان مي‌دهد.
كه عبارتند از: اپراتورهاي تلفن ثابت، تلفن همراه، ديتا و تلويزيون.
براين‌اساس مي‌توان انواع گوناگوني از گذر به سمت NGN را براي اين اپراتورها تعريف كرد.
گذر از شبكه‌هاي سوييچينگ مداري براي اپراتورهاي تلفني، گذر از شبكه‌هاي سوييچينگ بسته‌اي براي اپراتورهاي ديتا و شبكه‌هاي موبايل و بالاخره روند گذر اپراتورهاي تلويزيوني كه يك تحول اساسي را طلب مي‌كند.
در ادامه حركت‌هاي گوناگون به سمت NGN به طور خلاصه تشريح مي‌شوند.
1- حركت به سمت NGN براي شبكه‌هاي مبتني بر سوييچينگ مداري.
وضعيت جاري: در حال حاضر اپراتورهاي اين گروه از فناوري‌هاي سوييچ مداري (Circuit Switch) براي ارائه خدمات تلفني و برخي خدمات ديتا IP)، ATM و Frame Relay) استفاده مي‌كنند.
شبکه های NGN در مخابرات
محرك اصلي اين گروه براي حركت به سمت NGN، دستيابي به يك شبكه همگراشده.
با خدمات چندگانه (multi service) و كاهش هزينه‌ها از اين طريق است.
البته اين حركت هزينه‌هاي مستقيم و غيرمستقيم زيادي همچون ارتقاي تجهيزات.
آموزش مجدد پرسنل و تغييرات سازماني دارد.
كه با شرايط كيفي نه‌چندان خوب شبكه‌هاي فعليIP، باعث بروز تاخير در حركت اين گروه از اپراتورها به سمت NGN شده.
و اين تأخير به‌ويژه در لايه دسترسي مشهود است.
با اين حال، همزمان با تكامل فناوري IP، شاهد حركت تدريجي اين گروه هستيم.
اين فرايند ده سال يا حتي بيشتر به طول مي‌انجامد و در اين مدت شاهد حضور هر دو گروه فناوري در كنار يكديگر خواهيم بود.
شبکه های NGN در مخابرات
.حركت فوق به دو شكل <جايگزيني> و <همپوشاني> انجام مي‌پذيرد.
استراتژي جايگزيني: در اين روش تجهيزات شبكه تلفني به تدريج با تجهيزات NGN جايگزين مي‌شوند.
اين جايگزيني با هدف افزايش ظرفيت در بخش هسته و ارائه خدمات جديد در بخش لبه‌اي شبكه انجام مي‌گيرد.
شبکه های NGN در مخابرات
استراتژي همپوشاني: اين روش از طريق يكپارچه‌سازي دو شبكه IP و تلفني از طريق دروازه‌هاي واسط انجام مي‌گيرد.
اين دروازه‌ها تبديل و هدايت ترافيك‌هاي صوتي و ديتا را ميان دو شبكه برعهده دارند.
جهت تبادل سيگنالينگ ميان دو شبكه نيز ازپروتكل‌هاي H.323 و SIP استفاده مي‌شود.
با افزايش قابليت‌هاي شبكه IP و دستيابي به كيفيت خدمات، حجم ترافيك‌هاي صوتي عبوري از اين شبكه نيز به تدريج افزايش مي‌يابد.
(شكل 3)
2- حركت به سمت NGN براي شبكه هاي مبتني بر سوييچينگ بسته‌اي .
شبكه‌هاي مبتني بر سوييچينگ بسته‌اي در حال حاضر از پروتكل‌هاي گوناگوني استفاده مي‌كنند.،
IP روي ATM روي SDH روي DWDM> و نمونه‌هايي از پشته‌هاي پروتكلي موجودند.
براي اين گروه، NGN يعني ساده كردن اين پشته‌هاي چندلايه‌اي و آماده كردن آن‌ها براي عبور ترافيك‌هاي حساس صوتي و بلا‌درنگ (Real Time).
راهكارهاي متعددي براي حركت به سمت NGN براي اين گروه وجود دارد، اما يكي از عناصر مشترك اين راهكارها،IPv6 است.
اين نسخه جديد از پروتكل IP دو ويژگي اصلي دارد: فضاي آدرس در اين نسخه 128 بيتي است .
كه محدوديت آدرس IP را برطرف مي‌كند. به‌علاوه، روند توسعه‌يافته.
شبکه های NGN در مخابرات
و پيكربندي خودكار كامپيوترهاي ميزبان، امكان حركت وجابه‌جايي (Mobile IP) ميزبان‌ها را در شبكه فراهم مي‌كند.
پياده‌سازي كامل IPv6 علاوه بر ارتقاي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري تجهيزات شبكه، تغييرات اساسي در تجهيزات كاربران را نيز طلب مي‌كند.
بنابراين پياده‌سازي كامل آن تا قبل از سال‌هاي 2030 يا 2040 مقدور نخواهد بود.
و در اين ميان شاهد حضور همزمان IPv6 و IPv4 خواهيم بود.
3- حركت به سمت NGN براي شبكه‌هاي تلفن سيار.
وضعيت جاري: با شروع سال 2000، كشورهاي اروپايي شروع به واگذاري مجوز استفاده.
از طيف فركانسي براي اپراتورهاي نسل سوم شبكه تلفن همراه (3G) نمودند.
شبکه های NGN در مخابرات
اما با وجود هزينه‌هاي سنگين انجام گرفته، اين اپراتورها با چالش‌هاي بسياري بر سر پياده‌سازي 3G روبه‌رو بوده‌اند .
كه سرمايه‌گذاري آن‌ها را زير سؤال برده است. يكي از مهم‌ترين اين چالش‌ها، تعدد مراجع استانداردسازي مرتبط با 3G است.
در اروپا استانداردهاي مرتبط با اين موضوع عمدتاً توسط 3GPP و تحت عنوانت UMTS دوين شده‌اند.
شركت مخابرات ژاپن (NTT DoCoMo) حتي براي نسل چهارم مخابرات سيار برنامه‌ريزي نموده است.
ولي هنوز استانداردي در اين مورد وجود ندارد.
مطابق استانداردهاي موجود، حركت از نسل دوم به نسل سوم به صورت تدريجي و در سه مرحله انجام مي‌پذيرد:
مرحله يكم: حركت از نسل دوم به نسل 5/2 متكي بر GPRS: نسل دوم شبكه تلفن سيار متكي بر فناوري سوييچينگ مداري است .
كه بسيار شبيه شبكه تلفن است و همان محدوديت‌ها را در ارسال ديتا دارد. فناوري GPRS با اتصال شبكه سوييچينگ بسته‌اي به شبكه تلفن سيار، ارسال ديتا را بهبود مي‌دهد. (شكل4)
شبکه های NGN در مخابرات
مرحله دوم: حركت از نسل 5.2 به UMTS: در اولين نسخه UMTS، هنوز هم دو شبكه سوييچينگ بسته‌اي (براي انتقال داده) و سوييچينگ مداري (جهت مكالمات صوتي) به صورت مجزا وجود دارد.
تنها تفاوت، وجود سيستم راديويي با قابليت ارسال ديتا با نرخ‌هاي بالاتر است.
نسخه بعدي UMTS (نسخه 4) داراي قابليت‌هاي بيشتري همچون پشتيباني كامل از خدمات مبتني بر مكان Location Based Services) LBS) است.
برخي از اپراتورها به تركيب ساختار 3G با شبكه‌هاي محلي بي‌سيم (WLAN) از طريق گيرنده چند حالته نيز علاقمندند.
در هر حال تا مدتي پس از حضور 3G، گيرنده‌ها بايد قابليت كاركرد با هر دو ساختار 2G و 3G را به طور همزمان داشته باشند. (شكل5)
مرحله سوم: حركت از UMTS نسخه 4 به نسخه‌هاي 5 و 6: با حركت به سمت UMTS نسخه 5، هسته شبكه به‌طور كامل از نوع IP خواهدشد.
و كليه مكالمات از طريق همين هسته مشترك و با استفاده از سازوكار سيگنالينگ موسوم به IP Multimedia Subsystem) IMS) انجام مي‌گيرند.
تمامي خدمات پيشين و نوين نيز بايد از طريق همين چارچوب، كنترل و فراهم شود.
شبکه های NGN در مخابرات
نسخه آخر UMTS قابليت‌هاي اضافه‌اي همچون كار بينابين شبكه‌هاي WLAN و مخابرات سيار را نيز به ارمغان مي‌آورد. (شكل6)
4- حركت به سمت شبكه NGN براي شبكه‌هاي راديو تلويزيوني.
تركيبات گوناگوني براي كار بينابين شبكه‌هاي مخابراتي و شبكه‌هاي راديوتلويزيوني وجود دارد كه استفاده اين دو گروه از زيرساختارهاي يكديگر را ممكن مي‌كند.
زيرساختار شبكه‌هاي راديوتلويزيوني متشكل از سه گونه شبكه‌هاي زميني (مايكروويو)، كابلي و ماهواره‌اي است كه با ديجيتالي شدن، اولين گام را به سوي NGN برداشته‌اند.
دو استاندارد اصلي Digital Audio Broadcasting) DAB) و Digital Video Broadcasting) DVB) است كه توسط سازمان اروپايي ETSI طرح گرديده‌اند.
به علاوه، فناوري‌هاي تلويزيون كابلي و تلفيق فيبر و كابل كواكسيال
(HFC) امكان ارائه سرويس‌هاي يكطرفه.
و دوطرفه اينترنتي را روي ساختارهاي موجود اين شبكه ها فراهم نموده است.
در حال حاضر پيشنهاداتي جهت تركيب شبكه‌هاي تلويزيوني و تلفن همراه وجود دارد.
اصول اين تلفيق مبتني بر ارسال ترافيك Upstream از طريق شبكه موبايل (GPRS يا UMTS) .
شبکه های NGN در مخابرات
و دريافت ترافيك Downstream با ظرفيت بيشتر از طريق DVB يا DTTV است كه البته در اجرا با چالش‌هاي زيادي روبه‌رو است.
در عمل بايد گفت تا زمان پياده‌سازي سرويس‌هاي تلويزيوني روي شبكه IP هنوز راه زيادي باقي مانده است.
بدون دیدگاه