sasan hosseini
عضو جدید
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 شبكههاي موبايل و ثابت و تمامي وجوه مخابرات قرن بيست و يكم را مورد بررسي قرار ميدهيم.
در طول 10 سال اخير، به طور فزايندهاي شاهد اجتماع و همگرايي شبكههاي كامپيوتري و تلفني بودهايم. اپراتورهاي عمومي شكبه (PNOها) شاهد كاهش در ترافيك تلفني شبكههاي PSTN خود در اثر محبوبيت در حال افزايش تلفنهاي موبايل و همچنين حركت و انتقال سرويسها از شبکههاي تلفن به اينترنت بودهاند.
تقاضاي مشتريان شبكههاي تلفني به تدريج از سرويسهاي مخابراتي محدود ارائه شده توسط فراهم كنندگان شبكه (network providerها) به سمت سرويسهاي وسيع و متنوع اينترنت سوق پيدا كردهاست. 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 سرويسهاي ارائه شده در اينترنت، مستقل از هزينههاي ساخت و برقراري شبكه به مشتريان ارائه ميگردد.
مشتريان در قبال سرويس كه دريافت ميكنند نه در قبال تكنولوژي مورد استفاده پول پرداخت ميكنند. لذا اگر سرويسهايي ارائه شوند كه از تكنولوژي باند وسيع بهره كافي را ميبرند از لحاظ صرفه اقتصادي و سودآوري براي اپراتورهاي شبكه بسيار حائز اهميت ميباشند. بدين ترتيب، مفهوم يك شبكه باند وسيع مجتمع تحت عنوان شبكه نسل آينده (NGN) در طول سالهاي اخير توسعه پيدا كردهاست.
مشخصات اصلي يك شبكه NGN در واقع از مسايل مواجه شده توسط اپراتورهاي شبكه ناشی ميشوند: نياز به فراهم آوردن سرويسهايي بر روي نقاط دسترسي باند وسيع (به منظور افزايش سود اقتصادي)؛ نياز به تلفيق سرويسهاي متنوع و پراكنده شبكه مانند ديتا (جستجوي وب)، voice، ارتباطات تلفني، چندرسانهاي و همچنين تلفيق سرويسهاي اينرتنتي محبوبيت يافته مانند ارسال پيامهاي لحظهاي (instant messaging) و سرويسهاي ارسالي همگاني (broadcast)، تقاضاي مشتريان براي دسترسي به سرويسها در هر مكان دلخواه (ماهيت mobility). در اين رهگذر، به جاي يك شبکه اي كه يك راه حل خاص را فراهم مينمايد (مانند PSTN)، مجموعه‌اي از شبكهها با قابليت پشتيباني يك بستر انعطاف پذير براي ارائه سرويس، مورد نياز است.
يكي از مهمترين ويژگيهاي IP، استقلال لايههاي پروتكل ميباشد. اين ويژگي مبناي اصلي شبكههاي ارتباطي جهاني بوده است كه در آن ارتباط بين نقاط مختلف مستقل از نوع شبكههاي زيرلايه مانند PSTN، ATM و يا Frame Relay برقرار ميگردد. همچنين دسترسي باند وسيع مانند خطوط ADSL، قابليت ارائه و استفاده از كاربردهاي آنلاين را براي شبكههاي جهاني فراهم نموده است.
ملزومات يك شبكه NGN
NGN 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 ميباشد كه داراي قابليت ارائه سرويسهاي مخابراتي و همچنين استفاده از تكنولوژيهاي انتقال باند وسيع با قابليت QoS است و در آن، عمليات و فانكشنهاي مرتبط با سرويس، مستقل از تكنولوژيهاي مربوط به انتقال ميباشند. در اين شبكه، امكان دسترسي كاربران به شبكهها و فراهم كنندگان سرويس و سرويسهاي مختلف وجود دارد.
اين شبكه همچنين mobility تعميم يافته را پشتيباني مي نمايد كه اجازه دسترسي به سرويسهاي 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 فانكشنهاي كنترلي
· جداسازي سرويس از انتقال و فراهم سازي اينترفيسهاي باز
· پشتيباني دامنه وسيعی از سرويسها، كاربردها و مكانيزمهاي مبتني بر سرويسها (شامل سرويسهاي real-time، غير real-time، streaming و چندرسانهاي)
· قابليتهاي باند وسيع با end-to-end QoS
· Interworking با شبكههاي متداول از طريق اينترفيسهاي باز
· Mobility تعمیم یافته
همچنين 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 ميباشند. اين زمينهها هم اكنون اساس و هسته اصلي فعاليتهاي مربوط به استانداردسازي را در ITU-T و ساير مؤسسات توسعه استاندارد (SDO) تشكيل ميدهند:
· چارچوب كلي و اصول ساختاري
· قابليتهاي سرويس دهي و معماري و ساختار سرويسها
· قابليت فعاليت و ارتباط بين سرويسها و شبكه در NGN
· قابليتهاي مخابراتي در مواقع بلايا و فجايع
· مدلهاي ساختاري و معماري براي NGN
· End-to-end QoS
· بسترهاي سرويس دهي
· مديريت شبكه
· امنيت شبكه
· Mobility
ساختار شبكه هاي NGN
قبلاً اشاره كرديم كه تفاوت اساسي بين NGN و سرويسهاي سنتي و مرسوم مخابراتي گذر از شبكههاي جداگانه و مبتني بر كاربرد خاص به يك شبكه واحد با قابليت حمل و نقل تمامي سرويسها مي باشد. همچنين قبلاً به Recommendation Y.2001 [1] اشاره كرديم كه در آن، تعدادي از ويژگيها و مشخصههاي ضروري در يك NGN ارائه شدهاند. به علاوه، ITU-T در Recommendation Y.2011 [2] يك چارچوب كلي را براي ساختار NGN به منظور رسيدن به ويژگيهاي مذكور در Y.2001 مطرح مينمايد.
ITU-T Recommendation Y.2011
هدف اصلي Y.2011 فراهم نمودن پايه و اساسي براي توسعه مدلهاي عملياتي براي سرويسهاي مبتني بر NGN ميباشد.
ابتدا، در اين Recommendation به تفاوتهاي بين سيستمهاي لايه بندي شده NGN و سيستمهاي هفت لايه OSI BRM[1] تعريف شده در ITU-T Recommendation X.200 [3] اشاره ميشود. به عنوان مثال، در رابطه با تعداد لايهها و همچنين مشخصههاي خاص هر لايه در OSI BRM با مسايل و مشكلاتي در NGN روبرو هستيم. در ارتباط با سيستمهاي NGN (سيستمهاي غير OSI) ممكن است با برخي يا همه شرايط زير روبرو شويم:
· تعداد لايهها ميتواند هفت نباشد.
· وظايف لايههاي مختلف ممكن است با وظايف لايههاي متناظر در OSI BRM يكسان نباشد.
· تعاريف و شرايط معيني كه در OSI BRM تجويز ميشود ممكن است كه عملي نباشد.
· پروتكلهاي مورد استفاده با پروتكلهاي OSI تفاوت داشته باشد. (مانند IP)
َAnnex هاي Y.2011 فرازهاي مختلف OSI BRM را كه به منظور استفاده در NGN تغيير و تصحيح شده و همچنين فرازهايي را كه غیر قابل استفاده در NGN مي باشند، با جزئيات مشخص مي نمايند.
سرويسها و فانكشنها با يكديگر ارتباط دارند زيرا فانكشنها در واقع براي ساختن و ايجاد سرويسها مورد استفاده قرار ميگيرند. مناسب است كه فانكشنها را به دو گروه متمايز، يا به عبارت ديگر به دو لايه تقسيم نماييم: گروه اول شامل تمامي فانكشنهاي كنترلي و ديگري شامل تمامي فانكشنهاي مديريتي. با اين تقسيم بندي ميتوان ارتباط و جريان اطلاعات بين فانكشنهاي درون يك گروه را تعريف نمود.
بدين ترتيب، Y.2011 مدل سطح بالاي نشان داده شده در شكل 2 را توسعه داده است. اين شكل نحوه گروه بندي فانكشنها را به منظور توسعه سيستم نمايش ميدهد. بلوكهاي فانكشنال را نيز ميتوان به نوبه خود به زيرگروههاي نشان داده شده در شكل تقسيم نمود و بدين ترتيب به يك گروه بندي مناسب براي پياده سازي و نمايش سيستم دست يافت.
شکل ( 2-1 ) مدل کلی فانکشنال برای NGN (مبتنی بر Y.2001)
FGNGN
در اين بخش به ارائه ساختار NGN بر اساس طرح مطرح شده در FGNGN مي پردازيم. البته لازم به ذكر است كه ساختار نهايي بر اساس نتايج مطالعات بيشتر، قابل تغيير ميباشد.
سرويسهاي NGN از سرويس هاي Session-based مانند IP telephony و video conferencing و video chatting و سرويسهاي غير session-based مانند video streaming و همچنين broadcasting تشكيل مي شوند. علاوه بر آن، شبكههاي NGN جايگزيني PSTN/ISDN را نيز پشتيباني مي نمايند.
شکل ساختار کلی NGN
شكل 3 نمايي كلي از ساختار NGN را نمايش مي دهد. فانكشن هاي NGN به دو لايه سرويس و انتقال (طبق Recommendation Y.2011) تقسيم ميشوند.
فانكشنهاي end-user با استفاده از اينترفيس كاربر-شبكه (UNI) به NGN متصل ميشوند، در حالي كه ساير شبكهها از طريق اينترفيس شبكه-شبكه (NNI) به يكديگر متصلند.
تمايز قائل شدن بين UNI و NNI به منظور ايجاد قابليت استفاده از رنج وسيع و متنوعي از تجهيزات مشتري و در عين حال حفظ كردن مرزهاي تجارت در محيط NGN، از اهميت بالايي برخوردار است. اينترفيس كاربرد-شبكه (ANI) تشكيل دهنده مرزی در مقابل فراهم كنندگان كاربرد third-party(third-party application providers) ميباشد.
[1] - Open Systems Interconnection Basic Reference Model
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 شبكههاي موبايل و ثابت و تمامي وجوه مخابرات قرن بيست و يكم را مورد بررسي قرار ميدهيم.
در طول 10 سال اخير، به طور فزايندهاي شاهد اجتماع و همگرايي شبكههاي كامپيوتري و تلفني بودهايم. اپراتورهاي عمومي شكبه (PNOها) شاهد كاهش در ترافيك تلفني شبكههاي PSTN خود در اثر محبوبيت در حال افزايش تلفنهاي موبايل و همچنين حركت و انتقال سرويسها از شبکههاي تلفن به اينترنت بودهاند.
تقاضاي مشتريان شبكههاي تلفني به تدريج از سرويسهاي مخابراتي محدود ارائه شده توسط فراهم كنندگان شبكه (network providerها) به سمت سرويسهاي وسيع و متنوع اينترنت سوق پيدا كردهاست. 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 سرويسهاي ارائه شده در اينترنت، مستقل از هزينههاي ساخت و برقراري شبكه به مشتريان ارائه ميگردد.
مشتريان در قبال سرويس كه دريافت ميكنند نه در قبال تكنولوژي مورد استفاده پول پرداخت ميكنند. لذا اگر سرويسهايي ارائه شوند كه از تكنولوژي باند وسيع بهره كافي را ميبرند از لحاظ صرفه اقتصادي و سودآوري براي اپراتورهاي شبكه بسيار حائز اهميت ميباشند. بدين ترتيب، مفهوم يك شبكه باند وسيع مجتمع تحت عنوان شبكه نسل آينده (NGN) در طول سالهاي اخير توسعه پيدا كردهاست.
مشخصات اصلي يك شبكه NGN در واقع از مسايل مواجه شده توسط اپراتورهاي شبكه ناشی ميشوند: نياز به فراهم آوردن سرويسهايي بر روي نقاط دسترسي باند وسيع (به منظور افزايش سود اقتصادي)؛ نياز به تلفيق سرويسهاي متنوع و پراكنده شبكه مانند ديتا (جستجوي وب)، voice، ارتباطات تلفني، چندرسانهاي و همچنين تلفيق سرويسهاي اينرتنتي محبوبيت يافته مانند ارسال پيامهاي لحظهاي (instant messaging) و سرويسهاي ارسالي همگاني (broadcast)، تقاضاي مشتريان براي دسترسي به سرويسها در هر مكان دلخواه (ماهيت mobility). در اين رهگذر، به جاي يك شبکه اي كه يك راه حل خاص را فراهم مينمايد (مانند PSTN)، مجموعه‌اي از شبكهها با قابليت پشتيباني يك بستر انعطاف پذير براي ارائه سرويس، مورد نياز است.
يكي از مهمترين ويژگيهاي IP، استقلال لايههاي پروتكل ميباشد. اين ويژگي مبناي اصلي شبكههاي ارتباطي جهاني بوده است كه در آن ارتباط بين نقاط مختلف مستقل از نوع شبكههاي زيرلايه مانند PSTN، ATM و يا Frame Relay برقرار ميگردد. همچنين دسترسي باند وسيع مانند خطوط ADSL، قابليت ارائه و استفاده از كاربردهاي آنلاين را براي شبكههاي جهاني فراهم نموده است.
ملزومات يك شبكه NGN
NGN 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 ميباشد كه داراي قابليت ارائه سرويسهاي مخابراتي و همچنين استفاده از تكنولوژيهاي انتقال باند وسيع با قابليت QoS است و در آن، عمليات و فانكشنهاي مرتبط با سرويس، مستقل از تكنولوژيهاي مربوط به انتقال ميباشند. در اين شبكه، امكان دسترسي كاربران به شبكهها و فراهم كنندگان سرويس و سرويسهاي مختلف وجود دارد.
اين شبكه همچنين mobility تعميم يافته را پشتيباني مي نمايد كه اجازه دسترسي به سرويسهاي 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 فانكشنهاي كنترلي
· جداسازي سرويس از انتقال و فراهم سازي اينترفيسهاي باز
· پشتيباني دامنه وسيعی از سرويسها، كاربردها و مكانيزمهاي مبتني بر سرويسها (شامل سرويسهاي real-time، غير real-time، streaming و چندرسانهاي)
· قابليتهاي باند وسيع با end-to-end QoS
· Interworking با شبكههاي متداول از طريق اينترفيسهاي باز
· Mobility تعمیم یافته
همچنين 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 ميباشند. اين زمينهها هم اكنون اساس و هسته اصلي فعاليتهاي مربوط به استانداردسازي را در ITU-T و ساير مؤسسات توسعه استاندارد (SDO) تشكيل ميدهند:
· چارچوب كلي و اصول ساختاري
· قابليتهاي سرويس دهي و معماري و ساختار سرويسها
· قابليت فعاليت و ارتباط بين سرويسها و شبكه در NGN
· قابليتهاي مخابراتي در مواقع بلايا و فجايع
· مدلهاي ساختاري و معماري براي NGN
· End-to-end QoS
· بسترهاي سرويس دهي
· مديريت شبكه
· امنيت شبكه
· Mobility
ساختار شبكه هاي NGN
قبلاً اشاره كرديم كه تفاوت اساسي بين NGN و سرويسهاي سنتي و مرسوم مخابراتي گذر از شبكههاي جداگانه و مبتني بر كاربرد خاص به يك شبكه واحد با قابليت حمل و نقل تمامي سرويسها مي باشد. همچنين قبلاً به Recommendation Y.2001 [1] اشاره كرديم كه در آن، تعدادي از ويژگيها و مشخصههاي ضروري در يك NGN ارائه شدهاند. به علاوه، ITU-T در Recommendation Y.2011 [2] يك چارچوب كلي را براي ساختار NGN به منظور رسيدن به ويژگيهاي مذكور در Y.2001 مطرح مينمايد.
ITU-T Recommendation Y.2011
هدف اصلي Y.2011 فراهم نمودن پايه و اساسي براي توسعه مدلهاي عملياتي براي سرويسهاي مبتني بر NGN ميباشد.
ابتدا، در اين Recommendation به تفاوتهاي بين سيستمهاي لايه بندي شده NGN و سيستمهاي هفت لايه OSI BRM[1] تعريف شده در ITU-T Recommendation X.200 [3] اشاره ميشود. به عنوان مثال، در رابطه با تعداد لايهها و همچنين مشخصههاي خاص هر لايه در OSI BRM با مسايل و مشكلاتي در NGN روبرو هستيم. در ارتباط با سيستمهاي NGN (سيستمهاي غير OSI) ممكن است با برخي يا همه شرايط زير روبرو شويم:
· تعداد لايهها ميتواند هفت نباشد.
· وظايف لايههاي مختلف ممكن است با وظايف لايههاي متناظر در OSI BRM يكسان نباشد.
· تعاريف و شرايط معيني كه در OSI BRM تجويز ميشود ممكن است كه عملي نباشد.
· پروتكلهاي مورد استفاده با پروتكلهاي OSI تفاوت داشته باشد. (مانند IP)
َAnnex هاي Y.2011 فرازهاي مختلف OSI BRM را كه به منظور استفاده در NGN تغيير و تصحيح شده و همچنين فرازهايي را كه غیر قابل استفاده در NGN مي باشند، با جزئيات مشخص مي نمايند.
سرويسها و فانكشنها با يكديگر ارتباط دارند زيرا فانكشنها در واقع براي ساختن و ايجاد سرويسها مورد استفاده قرار ميگيرند. مناسب است كه فانكشنها را به دو گروه متمايز، يا به عبارت ديگر به دو لايه تقسيم نماييم: گروه اول شامل تمامي فانكشنهاي كنترلي و ديگري شامل تمامي فانكشنهاي مديريتي. با اين تقسيم بندي ميتوان ارتباط و جريان اطلاعات بين فانكشنهاي درون يك گروه را تعريف نمود.
بدين ترتيب، Y.2011 مدل سطح بالاي نشان داده شده در شكل 2 را توسعه داده است. اين شكل نحوه گروه بندي فانكشنها را به منظور توسعه سيستم نمايش ميدهد. بلوكهاي فانكشنال را نيز ميتوان به نوبه خود به زيرگروههاي نشان داده شده در شكل تقسيم نمود و بدين ترتيب به يك گروه بندي مناسب براي پياده سازي و نمايش سيستم دست يافت.
شکل ( 2-1 ) مدل کلی فانکشنال برای NGN (مبتنی بر Y.2001)
FGNGN
در اين بخش به ارائه ساختار NGN بر اساس طرح مطرح شده در FGNGN مي پردازيم. البته لازم به ذكر است كه ساختار نهايي بر اساس نتايج مطالعات بيشتر، قابل تغيير ميباشد.
سرويسهاي NGN از سرويس هاي Session-based مانند IP telephony و video conferencing و video chatting و سرويسهاي غير session-based مانند video streaming و همچنين broadcasting تشكيل مي شوند. علاوه بر آن، شبكههاي NGN جايگزيني PSTN/ISDN را نيز پشتيباني مي نمايند.
شکل ساختار کلی NGN
شكل 3 نمايي كلي از ساختار NGN را نمايش مي دهد. فانكشن هاي NGN به دو لايه سرويس و انتقال (طبق Recommendation Y.2011) تقسيم ميشوند.
فانكشنهاي end-user با استفاده از اينترفيس كاربر-شبكه (UNI) به NGN متصل ميشوند، در حالي كه ساير شبكهها از طريق اينترفيس شبكه-شبكه (NNI) به يكديگر متصلند.
تمايز قائل شدن بين UNI و NNI به منظور ايجاد قابليت استفاده از رنج وسيع و متنوعي از تجهيزات مشتري و در عين حال حفظ كردن مرزهاي تجارت در محيط NGN، از اهميت بالايي برخوردار است. اينترفيس كاربرد-شبكه (ANI) تشكيل دهنده مرزی در مقابل فراهم كنندگان كاربرد third-party(third-party application providers) ميباشد.
[1] - Open Systems Interconnection Basic Reference Model
