استانداردهاي شبكه هاي نسل آينده (NGN)

[sasan hosseini]

استانداردهاي شبكه هاي نسل آينده (NGN)
تحقق شبكه NGN
در اين بخش به بررسي تاريخچه، تعريف، ملزومات و آينده استانداردهاي NGN مي پردازيم. در اين راستا، جهت و حركت استراتژيك استانداردها را به سمت يك شبكه NGN فراگير با قابليت همگرايي شبكه هاي موبايل و ثابت و تمامي وجوه مخابرات قرن بيست و يكم را مورد بررسي قرار مي دهيم.در طول 10 سال اخير، به طور فزاينده اي شاهد اجتماع و همگرايي شبكه هاي كامپيوتري و تلفني بوده ايم. اپراتورهاي عمومي شكبه (PNOها) شاهد كاهش در ترافيك تلفني شبكه¬هاي PSTN خود در اثر محبوبيت در حال افزايش تلفن¬هاي موبايل و همچنين حركت و انتقال سرويس ها از شبکه-هاي تلفن به اينترنت بوده اند.تقاضاي مشتريان شبكه هاي تلفني به تدريج از سرويس هاي مخابراتي محدود ارائه شده توسط فراهم كنندگان شبكه (network providerها) به سمت سرويس هاي وسيع و متنوع اينترنت سوق پيدا كرده است. پاسخ اپراتورهاي شبكه هاي «ثابت» به اين تقاضا، بهره برداري از تكنولوژي باند وسيع براي برآورده سازي نياز مشتريان بوده است. اين راه حل هر چند تقاضا و نياز مشتريان را برآورده ساخته است، اما در بطن خود نوعي استقلال از سرويس و كاربرد را دربرداشته است.به عبارت ديگر اپراتور شبكه فقط وظيفه فراهم آوردن دسترسي به اينترنت (و يا حتي در حالت بدتر، دسترسي به ISPها) را بر عهده داشته است، در حالي كه محتواي ارتباطي و سرويس¬هاي ارائه شده در اينترنت، مستقل از هزينه هاي ساخت و برقراري شبكه به مشتريان ارائه مي گردد.مشتريان در قبال سرويس كه دريافت مي¬كنند نه در قبال تكنولوژي مورد استفاده پول پرداخت مي كنند. لذا اگر سرويس¬هايي ارائه شوند كه از تكنولوژي باند وسيع بهره كافي را مي¬برند از لحاظ صرفه اقتصادي و سودآوري براي اپراتورهاي شبكه بسيار حائز اهميت مي¬باشند. بدين ترتيب، مفهوم يك شبكه باند وسيع مجتمع تحت عنوان شبكه نسل آينده (NGN) در طول سالهاي اخير توسعه پيدا كرده است.
مشخصات اصلي يك شبكه NGN در واقع از مسايل مواجه شده توسط اپراتورهاي شبكه ناشی ميشوند:
نياز به فراهم آوردن سرويس¬هايي بر روي نقاط دسترسي باند وسيع (به منظور افزايش سود اقتصادي)؛ نياز به تلفيق سرويس هاي متنوع و پراكنده شبكه مانند ديتا (جستجوي وب)، voice، ارتباطات تلفني، چندرسانه¬اي و همچنين تلفيق سرويس¬هاي اينرتنتي محبوبيت يافته مانند ارسال پيام¬هاي لحظه¬اي (instant messaging) و سرويس¬هاي ارسالي همگاني (broadcast)، تقاضاي مشتريان براي دسترسي به سرويس¬ها در هر مكان دلخواه (ماهيت mobility). در اين رهگذر، به جاي يك شبکه اي كه يك راه حل خاص را فراهم مي¬نمايد (مانند PSTN)، مجموعه‌اي از شبكه¬ها با قابليت پشتيباني يك بستر انعطاف پذير براي ارائه سرويس، مورد نياز است.يكي از مهمترين ويژگيهاي IP، استقلال لايه¬هاي پروتكل مي¬باشد. اين ويژگي مبناي اصلي شبكه¬هاي ارتباطي جهاني بوده است كه در آن ارتباط بين نقاط مختلف مستقل از نوع شبكه¬هاي زيرلايه مانند PSTN، ATM و يا Frame Relay برقرار مي¬گردد. همچنين دسترسي باند وسيع مانند خطوط ADSL، قابليت ارائه و استفاده از كاربردهاي آنلاين را براي شبكه¬هاي جهاني فراهم نموده است.ملزومات يك شبكه NGNNGN از سال 2003 در استانداردها مورد بحث قرار گرفته است و مهمترين سؤال پرسيده شده در اين زمينه اين بوده ¬است: « NGN چيست؟». همانطور كه گفته شد، نيازهاي تجاري و اقتصادي نقطه شروع را در پاسخ به اين سؤال مشخص نمودند.گروه مطالعاتي 13 ITU-T، تعريف NGN را در Recommendation Y.2001 به اين ترتيب مطرح نمود: « NGN يك شبكه مبتني بر Packet مي¬باشد كه داراي قابليت ارائه سرويس-هاي مخابراتي و همچنين استفاده از تكنولوژي¬هاي انتقال باند وسيع با قابليت QoS است و در آن، عمليات و فانكشن¬هاي مرتبط با سرويس، مستقل از تكنولوژي¬هاي مربوط به انتقال مي¬باشند. در اين شبكه، امكان دسترسي كاربران به شبكه¬ها و فراهم كنندگان سرويس و سرويس¬هاي مختلف وجود دارد.اين شبكه همچنين mobility تعميم يافته را پشتيباني مي نمايد كه اجازه دسترسي به سرويس¬هاي مداوم (بدون وقفه) و موجود در هر مكان را به كاربران مي دهد.»به علاوه Recommendation Y.2001 شبكه NGN را با مشخصات اساسي زير تعريف مي كند:
• انتقال مبتني بر Packet
• جداسازي فانكشن¬هاي كنترلي
• جداسازي سرويس از انتقال و فراهم سازي اينترفيس¬هاي باز
• پشتيباني دامنه وسيعی از سرويس¬ها، كاربردها و مكانيزم¬هاي مبتني بر سرويس¬ها (شامل سرويس¬هاي real-time، غير real-time، streaming و چندرسانه¬اي)
• قابليت¬هاي باند وسيع با end-to-end QoS•
Interworking با شبكه¬هاي متداول از طريق اينترفيس¬هاي باز
• Mobility تعمیم یافته
• دسترسي نامحدود توسط كاربران به فراهم كنندگان شبکه مختلف
• تنوع كافي در ساختارها و روش¬هاي شناسايي كاربر
• مشخصات واحد و يكسان براي يك سرویس خاص (از ديد كاربر)
• سرويس¬هاي همگرا بين شبکه هاي موبايل و ثابت
• استقلال فانكشن هاي مرتبط با سرويس از تكنولوژي¬هاي انتقال مورد استفاده
• پشتيباني تكنولوژي¬هاي مختلف last-mile
• تبعيت از تمامي ملزومات قانوني مانند در نظر گرفتن مخابرات اضطراري، امنيت ارتباطات، Privacy و همچنين شنودها و تداخل¬هاي قانونيهمچنين Recommendation Y.2001، شبكه NGN را به تعدادي زمينه مطالعاتي تفكيك كرده است كه هر يك نياز به مطالعه به منظور بررسي ملزومات و ارائه راه حل مي¬باشند. اين زمينه¬ها هم اكنون اساس و هسته اصلي فعاليت¬هاي مربوط به استانداردسازي را در ITU-T و ساير مؤسسات توسعه استاندارد (SDO) تشكيل مي¬دهند:
• چارچوب كلي و اصول ساختاري
• قابليت¬هاي سرويس دهي و معماري و ساختار سرويس¬ها
• قابليت فعاليت و ارتباط بين سرويس¬ها و شبكه در NGN
• قابليت¬هاي مخابراتي در مواقع بلايا و فجايع
• مدلهاي ساختاري و معماري براي NGN•
End-to-end QoS
• بسترهاي سرويس دهي
• مديريت شبكه• امنيت شبكه
• Mobility• پروتكل¬ها و ساختارهاي كنترل شبكه
• شماره گذاري، نام گذاري و آدرس دهيملزومات NGN هنوز در حال گسترش مي¬باشند زيرا NGN داراي ابعاد وسيع و گسترده¬اي است. ارائه سرويس¬هاي voice در بردارنده پيچيدگي¬هاي كنترل و مديريت PSTN مي¬باشد. mobility مستلزم همگرايي موبايل- ثابت (FMC) و جداسازي سرويس دهي از انتقال خواهد بود. در حالي كه فراهم سازي اينترفيس¬هاي باز، چالش¬هايي را نظير وفق دادن ساختارهاي مبتني بر اينترنت با شبكه¬هاي امن و مطمئن مانند PSTN در پيش رو قرار مي¬دهد.نياز ديگري كه از سوي برخي از PNOها مطرح شد، استفاده از NGN براي جايگزيني شبكه PSTN (به طور كلي يا جزئي) بود. اين جايگزيني مستلزم فراهم آوردن تمامي سرويس¬هاي PSTN توسط NGN جايگزين شده مي¬باشد. به عبارت ديگر، اين جايگزيني بايد كاملاً از ديد مشتري PSTM قبلي نامحسوس باشد.

 

[sasan hosseini]

فانكشن­هاي لايه انتقالفانكشن­هاي لايه انتقال، اتصال بين مؤلفه­ها و فانكشن­هاي مجزا را در درون NGN فراهم مي­نمايند. IP به عنوان محبوب ترين تكنولوژي انتقال در NGN در نظر گرفته مي­شود. لذا، لايه انتقال، اتصال IP را هم براي تجهيزات end-user در خارج از NGN و هم براي كنترل كننده­های واقع در درون NGN فراهم خواهد كرد. لايه انتقال مسؤول فراهم كردن end-to-end QoS مي­باشد كه همان مشخصه مطلوب در NGN است. لايه انتقال به شبكه­هاي دسترسي و شبكه هسته تقسيم مي­گردد كه توسط يك فانكشن با هم ارتباط دارند.

فانكشن­هاي دسترسيفانكشن­هاي دسترسي، دسترسي end-user را به شبكه مديريت مي­نمايند. فانكشن­هاي دسترسي به تكنولوژي­هاي دسترسي مانند W-CDMA و xDSL وابسته­اند. شبکه­هاي دسترسي شامل فانكشن­هاي مربوط به دسترسي كابلي، تكنولوژي DSL، بي سيم، اترنت و دسترسي نوري مي­باشد.

فانكشن­هاي انتقال دسترسياين فانكشن­ها مسؤول انتقال اطلاعات در سراسر شبكه دسترسي مي­باشند. وظيفه ديگر آنها فراهم نمودن مكانيزم­هاي كنترل QoS با كنترل مستقيم ترافيك كاربر، شامل مديريت بافر، صف و زمانبندي، ***** كردن بسته­ها، طبقه بندي ترافيك، علامت گذاري، سياست گذاري و شكل دهي است.

فانكشن­هاي لبهفانكشن­هاي لبه به منظور پردازش ترافيك در زمان تلفيق ترافيك دسترسي در شبكه هسته مورد استفاده قرار مي­گيرند.

فانكشن­هاي انتقال هستهاين فانكشن­ها مسؤوليت اطمينان حاصل كردن از انتقال اطلاعات در سراسر شبكه هسته را بر عهده دارند. آنها ابزاري را براي تشخيص كيفيت انتقال در شبكه با استفاده از برقراری ارتباط با فانكشن­هاي كنترل انتقال، فراهم مي­كنند. اين فانكشن­ها همچنين مكانيزم­هاي QoS را با سر و كار داشتن مستقيم با ترافيك كاربر فراهم مي­نمايند كه شامل مديريت بافر، صف و زمانبندي، ***** كردن بسته، طبقه بندي ترافيك، علامت گذاري، سياست گذاري و شكل دهي، كنترل دروازه و ديواره آتش مي­باشد.

فانكشن­هاي كنترل اتصال شبكهاين فانكشن­ها رجيستریشن را در سطح دسترسي و initialization فانكشن­هاي end-user را براي دسترسي به سرويس­هاي NGN فراهم مي­كنند. اين فانكشن­ها، مسؤول فراهم كردن شناسايي/ صحت‌يابي بوده و مديريت فضاي آدرس IP شبكه دسترسي و صحت يابي Session هاي دسترسي را بر عهده دارند. آنها همچنين نقطه تماس سرويس NGN و فانكشن­هاي application را به end-user اعلام مي­كنند. اين بدان معني است كه فانكشن­هاي كنترل اتصال شبكه به تجهيزات end-user در رجيستر كردن و آغاز استفاده از NGN كمك مي­نمايند.

فانكشن­هاي كنترل منبع Admission
RACF ها فانكشن­هاي كنترل admission و كنترل دروازه را تأمين مي­كنند كه شامل كنترل NAPT و DSCP مي­باشد. كنترل admission مستلزم صحت يابي بر اساس پروفايل كاربر و از طريق فانكشن­هاي كنترل اتصال شبكه مي­باشد.همچنين، كنترل admission، عمليات اختيار دادن بر اساس پروفايل كاربر و با توجه به قوانين و سياست گذاري­هاي اپراتور و موجوديت منابع را در بردارد. بررسي موجوديت منابع به معني آن است كه فانكشن كنترل admissionتحقيق مي­كند كه آيا يك تقاضاي منبع (به عنوان مثال، براي پهناي باند) مجاز است يا خير (با توجه به منابع باقيمانده و موجود).RACF ها به منظور كنترل يك يا چند مورد از فانكشن­هاي زير در لايه انتقال با فانكشن­هاي انتقال كنش و واكنش دارند: فيلدينگ بسته، طبقه بندي ترافيك، علامت گذاري و سياست گذاري، رزرواسيون و اختصاص پهناي باند، NAPT، NAPT/ FW traversal و اندازه گيري ميزان استفاده.

فانكشن­هاي پروفايل كاربر انتقالاين بلوك فانكشنال نشان دهنده تلفيق اطلاعات كاربر و ساير اطلاعات كنترلي در يك فانكشن «پروفايل كاربر» در لايه انتقال است. اين فانكشن را مي­توان به صورت مجموعه­اي از ديتابيس­هاي هماهنگ و مرتبط واقع در هر بخش NGN مشخص و پياده سازي نمود.

فانكشن­هاي دروازهاين فانكشن فراهم كننده قابليت interwork با ساير شبكه­ها شامل اكثر شبكه­هاي موجود مانند شبكه­هاي مبتني بر PSTN/ISDN و همچنين اينترنت مي­باشد. اين فانكشن­ها حتي Interworking با ساير NGN هاي متعلق به ساير administrator ها را پشتيباني مي­كنند.NNI بین یک شبکه و سایر شبكه­ها در هر دو سطح كنترل و انتقال، شامل دروازه­هاي مرزي، مورد استفاده قرار می­گیرد. كنش و واكنش بين سطوح كنترل و انتقال مي­تواند به طور مستقيم و يا از طريق فانكشن كنترل انتقال، صورت پذيرد.-

فانكشن­هاي Media Handlingمجموعه فانكشن­هاي media handling شامل پروسه­هاي منابع مدیا براي فراهم کردن سرويس­هايي از قبيل توليد سيگنال­هاي تون، ترانسكودينگ و conference bridging مي­باشد.

فانكشن­هاي لايه سرويساين فانكشن­ها فراهم كننده سرويس­هاي session-based و غير session-based شامل subscribe/ notify براي اطلاعات حضور و يك روش پيام براي رد و بدل پيام لحظه اي مي­باشند. فانكشن­هاي لايه سرويس همچنين تمامي قابليت هاي شبکه در ارتباط با سرويس موجود PSTN/ISDN و قابليت­ها و اينترفيس­هاي مرتبط با تجهيزات موجود مشتري را تأمين مي­نمايند.

فانكشن­هاي كنترل و سرويساين فانكشن­ها شامل فانكشن­هاي كنترل session، يك فانكشن رجيستريشن، و فانكشن­هاي صحت يابي و اختياردهي در سطح سرويس هستند. اين فانكشن­ها همچنين مي­توانند شامل فانكشن­هاي كنترل منابع مديا (يعني منابع تخصصي) باشند.

فانكشن­هاي پروفايل كاربر سرويساين فانكشن­ها نشان دهنده تلفيق اطلاعات كاربر و ساير اطلاعات كنترلي در يك فانكشن پروفايل كاربر در لايه سرويس هستند. اين فانكشن را مي­توان به صورت مجموعه­اي از ديتابيس­هاي هماهنگ و مرتبط واقع در هر بخش NGN، مشخص و پياده سازي نمود.

فانكشن­هاي كاربردشبكه­هاي NGNAPI هاي باز را پشتيباني مي­نمايند كه اين امر سرويس دهندگان خارجي (third-party) را قادر مي­سازد تا قابليت­هاي NGN را براي به وجود آوردن سرويس­هاي بهبود يافته براي كاربران NGN به كار گيرند. تمامي فانكشن­هاي كاربرد (قابل اعتماد يا غيرقابل اعتماد) و همچنين سرويس دهندگان third-party از طريق سرورها يا دروازه ها در لايه سرويس به قابليت­هاي لايه سرويس NGN دسترسي دارند.

فانكشن­هاي مديريتيپشتيباني مديريت شبكه يك امر مبنايي در NGN به شمار مي­رود. فانكشن­هاي مديريتي اپراتور NGN را قادر مي­سازند تا شبكه را مديريت كرده و سرويس­هاي NGN را با كيفيت، امنيت و قابليت اعتماد موردنظر فراهم نمايد.اين فانكشن­ها به طور گسترده و توزيع شده در هر يك از مؤلفه هاي فانكشنال(FE) قرار گرفته‌اند. اين فانكشن­ها با FE هاي مربوط به مديريت المان­هاي شبكه، مديريت شبكه و مديريت سرويس‌ داراي ارتباط تنگاتنگ مي­باشند.فانكشن­هاي مديريتي شامل فانكشن­هاي charging و Billing مي­باشد. اين فانكشن­ها از طريق كنش و واكنش با يكديگر در NGN اطلاعات accounting را جمع آوري كرده و بدين ترتيب اطلاعات ميزان استفاده از منابع را براي اپراتور NGN فراهم مي­نمايند و اپراتور از طريق آن، قبض پرداخت براي كاربران صادر مي­نمايد. اين فانكشن­ها داراي قابليت جمع آوري اطلاعات هم براي پردازش تأخيری (offlinecharging) و هم پردازش near-real-time با كاربردهايي نظير سرويس‌هاي پيش پرداخته (online charging) مي­باشند.​