Next Generation Network) NGN) به معنی شبکه های نسل جدید می باشد که در آن اطلاعات همچون صدا، داده و خطوط ارتباطی با سیم یا بی سیم تنها در یک ساختار شبکه انتقال پیدا می کند.
NGN چیست؟
شاید تاکنون با کلمه NGN (ان جی ان) در حوزه فناوری اطلاعات و ارتباطات برخورده باشید. NGN مخفف عبارت Next Generation Network به معنی شبکههای نسل جدید هست، امروزه با توجه به افزایش روند رو به رشد درخواست ارتباطات پرسرعت در حوزه دیتا و اینترنت، اپراتورهای مخابراتی به دنبال آن هستند که علاوه بر ایجاد زمینههای لازم جهت رفع مشکلات شبکههای موجود، توان ارائه سرویسهای Broad Band و Multi Media را به وجود آورند. شبکههای نسل آینده آمیزهای یکپارچه از شبکههای تلفن ثابت، همراه، دیتا، صداوسیما و سرویسهای voice، Data و Text هست. با ارتقاء و تکامل فناوری IP، شبکههای NGN/IMS میتوانند، علاوه بر رفع مشکلات شبکههای موجود در خصوص توانایی در ارائه سرویسهای اینترنتی با سرعتبالا، کلیه بخشهای سیستم را به سمت حوزه IP سوق داده و همه سرویسها را در همه نقاط و با هر ترمینالی (Any Time, Any Service, Any Terminal) در هر زمانی به مشترکین ارائه نماید.
بر طبق نظریه ITU-T مزایای استفاده از معماری شبکه های نسل جدید به شرح زیر میباشد.
- امکان تحول تدریجی در شبکه و تغییر ساختار آن با توجه به روند تغییرات فناوری و سرویسها و افزایش نیازها
- حداقل شدن تأثیر فناوریهای جدید در ارائه سرویسهای موجود
- عملیات مدیریت و نگهداری متمرکز و پیشرفته
- عدم نیاز به مکانیزم های تشخیص سرویس به دلیل مجزا بودن لایه کنترل و سرویس
- استفاده اشتراکی همه سرویسها و سیستمهای دسترسی از یک شبکه انتقال واحد و بهینه شدن استفاده از منابع شبکه
بهعبارتدیگر در معماری مداری هنگام برقراری ارتباط، اتصالی بین مبدأ و مقصد به وجود میآید که تا پایان ارتباط ادامه دارد . اما در معماری بستهای، اتصالی بین مبدأ و مقصد ارتباطی به وجود نمیآید و بستههای ارسالی از مبدأ ممکن است مسیرهای متفاوتی را نسبت به یکدیگر جهت رسیدن به مقصد طی کنند . اساس فناوری و تکنولوژی NGN تبدیل سیستمهای سوییچینگ مداری به سوییچینگ بستهای است . این فناوری عملاً سرویسدهی زیرساختها را برابر میکند و این امکان را به وجود میآورد که صوت وداده از طریق پروتکل IP در شبکه زیرساخت منتقل شود .
سوییچهای نسل آینده بهگونهای ساختهشدهاند که برای برآورده سازی نیازهای هر تعداد مشترک امکانپذیرند. هزینه راهاندازی این سوییچها کم بوده و با گسترش کار بهتدریج افزایش مییابند. شرکتهای مخابراتی قادر خواهند بود شبکه گسترده از سوییچهای هوشمند کنترل از راه دور به وجود آورند. آنها از طریق رایانه میزبان میتوانند به منابع روی هر کارت دسترسی داشته باشند که این امر هزینه نگهداری و بهرهبرداری را بهطور قابلتوجهی کاهش خواهد داد. در سوییچهای نسل آینده یکپارچهسازی قابلیتهای شبکه بینظیر است . میتوان خدمات صوتی، دیتا، اینترنتی و خدمات پیشرفته و غیره را باهم ترکیب کرد و در قالب مجموعههایی منحصر به فرد ارائه کرد. در محیطی رقابتی چنین قابلیتی برای بهرهبرداران شبکه مزیت چشمگیری به شمار میآید .
شبکههای نسل آینده آمیزهای یکپارچه از شبکه تلفن عمومی (پی اس تی ان) و شبکهی عمومی دادههای (پی اس دی ان) هستند که انعطافپذیری را به گونهای قابل توجهی افزایش میدهند. با توجه به آن که روند مقررات زدایی و آزادسازی در بازار مخابرات به رقابت دامن زده است، قیمتها کاهش یافته است و نوآوریها اوج گرفتهاند.
معرفی سرویسهای شبکه NGN/IMS
- سرویس Free Phone
دارنده این سرویس مشترکانی است که به منظور تبلیغات و کسب بازار کار ارتباطات ورودی خود را شارژ میکنند و مشترک تماسگیرنده بابت ارتباط برقرارشده هزینهای پرداخت نمیکند.
مشترکین سرویس: سازمانها و شرکتهای تجاری بزرگ
- سرویس PrePaid
دارنده این سرویس مشترکینی هستند که هزینه مکالمات خود را قبلاً از طریق خرید کارت شارژ پرداخت نموده و هزینه مکالمات انجامشده از اعتبار کارت مشترک کم میشود.
مشترکین سرویس: تجار، سربازان، دانشجویان
- سرویس PRM
دارنده این سرویس شرایطی را به وجود میآورد که مشترکین با او تماس گرفته و از او در موضوعات خاصی مشاوره اخذ نمایند.
مشترکین سرویس: مشاوران، روانشناسان، حقوقدانان
- سرویس VPN
این سرویس شرایطی را به وجود میآورد که کارکنان شرکتهای متوسط و کوچک بدون نیاز به شمارهگیری کامل و فقط با گرفتن 4 شماره و بدون در نظر گرفتن موقعیت جغرافیایی باهم ارتباط تلفنی داشته باشند.
مشترکین سرویس: شرکتهای متوسط و کوچک
- سرویس Voting
این سرویس جهت نظرسنجی در مورد موضوعات خاصی ارائه شده و مشترکین با تماس با مشترک دارای سرویس میتوانند نظرات خود را با گرفتن چند رقم اعلام کنند.
مشترکین سرویس: مؤسسات نظرسنجی، صداوسیما
- سرویس CRBT
سرویس آوای انتظار که مشترک دارنده این سرویس میتواند یک ملودی یا موسیقی را به مشترک در حال انتظار ارائه نماید.
- سرویس VMS
زمانی که مشترک مخاطب در دسترس نباشد این امکان وجود دارد که پیام صوتی برای او ارسال شود.
- سرویس Onley
این سرویس جهت بهینه کردن ارتباط با مشترکینی است که دارای چندین شماره تلفن هستند که امکان تماس با چنین مشترکینی با توجه به تعدد شمارههای تماس را تسهیل میکند. کلیه شمارههای مشترک به یک شماره خاص اختصاص داده شده و کاربر فقط با شماره خاص این مشترک تماس میگیرد.
مشترکین سرویس: تجار، مدیران شرکتها، سازمانها
- سرویس NP
مشترک این سرویس با تغییر محل جغرافیایی کسبوکار خود نیازی به تغییر شماره تلفنهای خود نداشته و با این سرویس امکاناتی فراهم میشود که شمارههای قبلی به محل جدید شرکت منتقل شوند.
- سرویس Web Call
این سرویس شرایطی را به وجود میآورد که کارکنان شرکتهای متوسط و کوچک بدون نیاز به شمارهگیری کامل و فقط با گرفتن 4 شماره و بدون در نظر گرفتن موقعیت جغرافیایی باهم ارتباط تلفنی داشته باشند.
- سرویس Web800
این سرویس امکاناتی را به وجود میآورد که شرکتها و سازمانها و دفاتر خدمات هواپیمایی، پزشکان و ... با ارائه یک کد خاص از مشتریان خود بخواهند با آنان تماس گرفته و اپراتور سازمانها با مشتریان خود تماس گرفته و سهم خود را از بازار مشتریان در حوزههای مختلف افزایش دهند.
دلایل پیادهسازی شبکه های NGN
معمولاً شبکههای موجود به دلایل زیادی مستلزم به اجرای شبکه نسل جدید (NGN) میباشند.
این دلایل عبارتاند از:
- کاهش مشکلات شبکه:
مشکلات فعلی شبکه نظیر ترافیک بالای شبکه، پهنای باند کم، عدم امکان سرویسدهی مناسب به مشترکین جدید و ... با استفاده از شبکه IP-Based به حداقل خواهد رسید.
- افزایش تصاعدی ترافیک دیتا نسبت به صوت :
ترافیک دیتا و صوت چنان افزایشیافته که از حالت نرمال خارجشده است . افزایش ترافیک دیتا نسبت به صوت دارای رشد زیادی است که در این میان شبکه موجود باید قادر به هدایت این بار ترافیکی یا Off Load کردن آن از شبکه باشد. شبکه فعلی بر اساس الگوهای ترافیکی ایستا و قابل پیشبینی طراحیشده است که این الگو جهت شبکه صوت مطلوب بوده و با آمدن ترافیک دیتا نیاز به تکنولوژی با انعطافپذیری بیشتر میباشد که بهسرعت قابل تغییر و توسعه باشد، از آنجا که تکنولوژی های قدیم دارای انعطاف و مقیاسپذیری محدودی هستند در نتیجه در محیط جدید دچار مشکل خواهند شد. این مشکل در ان جی ان حلشده است.
- عدم یکپارچگی شبکه:
شبکه فعلی به علت وجود شبکههای مختلف مانند موبایل، دیتا، IN و... متمرکز نیست اما در NGN دارای شبکه یکپارچه و متمرکز خواهیم بود.
- مدیریت شبکه:
شبکه موجود دارای تعداد زیادی سوئیچ با ظرفیتهای پایین است، زیاد بودن عناصر (Element) ها در شبکه کنترل و مدیریت شبکه را مشکل میسازد.
- اتمام ظرفیت شبکه موجود:
ظرفیت شبکه موجود به دلیل محدودیت در سقف ظرفیت سوئیچهای PSTN بهسرعت رو به اتمام است شبکه موجود از ارائه سرویس به مشترکین ناتوان شده است.
- افزایش سود دهی شرکتها:
چالشهای جدید در شبکه موقعیتها و راهکارهای جدیدی را میطلبد به این معنی که اگر شرکتها بتوانند خود را با تکنولوژی روز هماهنگ کنند قادر خواهند بود سود سرشاری از سرویسها و Application های جدید نصیب خود کنند.
- پیادهسازی پروتکلهای استاندارد:
ازآنجاییکه عناصر مختلف در شبکه از تولیدکنندگان مختلف هستند در NGN پروتکلهای استاندارد بهمنظور تبادل اطلاعاتی بین عناصر شبکه پیاده میشود.
- افزایش پهنای باند و ارائه سرویسهای سریعتر:
یکی از مشکلات مشترکین تلفنی که خواهان استفاده از اینترنت هستند(Dialup Users) پهنای باند محدود این شبکه است که میتوان با افزایش پهنای باند علاوه بر اینترنت پرسرعت سرویسهای دیگری نیز به آنان ارائه کرد.
- رشد کلان انتقال اطلاعات(Data) نسبت به صوت و افزایش چشمگیر مشترکین اینترنت پرسرعت:
حجم اتصال به اینترنت در سالهای اخیر رشد زیادی داشته و مشترکین زیادی خواهان استفاده از سرویسهای Online e-commerce مانند کارهای بانکی، خرید، گرفتن کمکهای فنی و ....هستند. سایر مشترکین نیز خواهان دسترسی به اینترنت پرسرعت جهت ارسال و دریافت E-mail ، انتقال فایل و دسترسی به سایر کامپیوترها در شبکه هستند.
مزایا و معایب استفاده از NGN (ان جی ان)
NGN راهحلی برای مجتمع کردن شبکه جهت تسهیل در مدیریت شبکه و کاهش هزینههای مربوط به آن است. ساختار سادهتر سوئیچهای NGN و ظرفیت بالای آن باعث میشود که هزینههای مربوط به مدیریت و نگهداری از قبیل نیرو، تهویه مطبوع، ساختمان و.... کاهش یابد.
NGN شبکهای باقابلیت توسعه آسان میباشد. ایجاد منابع درآمد جدید از طریق ارائه سرویسها و Application های جذاب و درنتیجه جذب مشتریان جدید از طریق معرفی NGN در شبکه امکانپذیر است و از آنجایی که هر سه شبکه PSTN و Wireless Mobile و دیتا PSDN در یک شبکه جمع میشوند باعث تمرکز و افزایش سرمایه میگردد.
ازجمله مزایای دیگر NGN ارائه Mobility به کاربران است به این معنی که کاربران قادر خواهند بود در هر زمان، از هر مکان و با هر وسیله بهصورت Real time از سرویسها استفاده کنند. داشتن یک User name و Password واحد جهت هر سرویس به عنوان مثال Email،Voice Mail و حساب بانکی و یا داشتن یک شماره برای منزل، تلفن همراه و محل کار ازجمله تسهیلاتی است که NGN برای کاربران به ارمغان میآورد و در ضمن انجام عملیات billing، شارژینگ متمرکز و همچنین پرداخت صورتحسابها از طریق حساب بانکی (جاری) باعث صرفهجویی در زمان و هزینه میشود.
NGN در شبکه باعث مدولار شدن سیستمها و استفاده از سختافزارهای موجود و باعث کاهش لایههای شبکه میگردد. همچنین این شبکه دارای انعطاف و Openness مدلهای اینترنتی است. از دیگر مزایای شبکه Multimedia، NGN بودن شبکه است که در این حالت هر شرکت با هر نوع محصولات نرمافزاری قادر به فعالیت خواهد بود.
در شبکههای سنتی پایانههای مشترکین فاقد هوشمندی هستند و حتی مشترکین ISDN نیز برای استفاده از سرویسهای جدید نیاز به تعویض ترمینالهای خوددارند درحالیکه در شبکه NGN هوشمندی شبکه به نقاط انتهایی انتقال دادهشده و نمونه آن این است که برنامه نرمافزاری یک سرویس جدید تنها در Application Server قرار میگیرد و مشترکین با انتقال و اجرای آن برنامه روی ترمینال خود (مثلاً کامپیوتر شخصی) از آن سرویس بهره مند میشوند.
مزیت مهم دیگر NGN، جدا کردن ترافیک راه دور از شبکه TDM و ارسال بهصورت بسته بر روی شبکه IP میباشد.
در تمام سیستمهای مهندسی بهرهمندی از یک سری از مزایا ، معایبی را نیز به دنبال دارد و طبیعتا شبکه NGN نیز از این قاعده مستثنا نمیباشد. اشکالات عمده آن به شرح زیر است:
- نبود استاندارد مناسب در تعریف اجزاء و پروتکلهای مورداستفاده در این شبکه و عدم هماهنگی تولیدکنندگان مختلف در بهکارگیری این پروتکلها و عدم استاندارد نهایی بعضی از پروتکلها از سوی مجامع بینالمللی
- اشکال عمده شبکههای مبتنی بربسته نداشتن امنیت کافی و دشواری پیادهسازی دستگاههای امنیتی در این شبکهها نسبت به شبکهای مبتنی برمدار است. با توجه به اینکه شبکههای بستهای به شبکههای کامپیوتری بسیار نزدیک هستند و نرمافزار نقش بسیار مهمی در این شبکهها دارد، لذا سرقت بستهها، حملات ویروسی و هکرها در شبکههای بستهای بسیار رایج و محتمل است. بنابراین اولین گام در پیادهسازی شبکه NGN ایجاد تدابیر امنیتی مناسب در آن است.
- شبکه NGN دارای یک ساختار کاملاً جدید با مفاهیم جدید و بعضاً دشوار است. لذا کارکنان درگیر در بخشهای مختلف نیاز به آموزش بلندمدت خواهند داشت که طبیعتاً زمانبر و پرهزینه است.
- ضریب اطمینان شبکههای TDM معمولاً 99.999% تعریف میشود که به مقدار عملی آن بسیار نزدیک است در حالی که شبکه NGN هنوز در هیچ شبکه بزرگی بهطور کامل پیاده نشده و لذا طرح ضریب امنیت بالا در آن تنها ادعایی از سوی شرکتهای تولیدکننده است.
- اکثر تولیدات شرکتهای مختلف جنبه آزمایشگاهی دارد و هنوز تولید انبوه آن بهطور کامل آغاز نشده لذا قیمت تجهیزات NGN در حال حاضر گران است.
- پیادهسازی NGN مستلزم شبکه IP قوی است که طبعا ایجاد این بستر نیازمند صرف هزینه و دانش فنی بالا است.
مزایای اقتصادی شبکه های NGN
همانگونه که قبلاً گفته شد پیادهسازی NGN در مرحله اول مستلزم هزینه بالا است و مزایای اقتصادی که در این بخش به آن اشاره خواهد شد درواقع بعد از پیادهسازی آن و در درازمدت خواهد بود.
- سرویسها و Application های سودآور با ارائه سرویسها و Application های جدید از طریق NGN به مشترکین میتوان سود زیادی نصیب شرکت کرد.
- چون تعداد اجزا در شبکه NGN نسبتاً کمتر است (به دلیل استفاده از سوئیچ ها و Gateway های با ظرفیت بالا) درنتیجه در پروسههای هزینهبر مانند مسیریابی و طراحی در یک شبکه NGN بسیار کمهزینهتر خواهد بود.
- با نودهای کمتر هزینهها در تجهیزات سوئیچهای مرکزی مانند Call Processor ، SN، پروسسور SS7 و.... کاهش مییابد و این تجهیزات قادر به سرویسدهی به همه اینترفیس ها هستند.
- شبکه NGN بار ترافیک را بهصورت دینامیک هدایت میکند. نمونه آن Connection less IP است که قادر است همه نوع ترافیک را هدایت کرده و ضرورت استفاده از لایه میانی شبکه را حذف کند (مراکز ترانزیت). شبکه انتقال Optic نیز دارای عناصر کمتری بوده، بنابراین مدیریت آن سادهتر و هزینه نگهداری آن کمتر است.
- NGN از ظرفیت شبکه و تجهیزات موجود بهصورت بهینه استفاده میکند و بازده شبکه را بالا میبرد. این شبکه با هدایت درست ترافیک از حجم آن کاسته و از پهنای باند موجود بهصورت بهینهتری استفاده میکند.
مزیت اقتصادی
آشکارترین مزیت سوییچهای نسل آینده پایین بودن هزینهی آنها است. در سوییچهای نسل آینده در مقایسه با سوییچهای متعارف میزان سرمایهگذاری اولیهی کمتری لازم است و میزانپذیری آنها بسیار کمهزینهتر و بسیار خطیتر است. پیامدهای اقتصادی این مزیتهای هزینهای آشکار است. حتی شرکتهای مخابراتی کوچک هم میتوانند با استفاده سوییچهای نسل آینده وارد بازارشوندوبه به سودآوری برسند. همینکه این شرکتهای نوپا سهمی از بازار را به دست آوردند میتوانند بهسرعت و بهگونهای مقرون به صرفه خود را با افزایش تقاضا هماهنگ کنند.
مزیت خدماتی
اما کاهش هزینه فقط بخشی از معادلهی رقابت است. امروزه مشترکین در پی خدماتی ابتکاریاند که به ارزش ارتباطات شخصی آنها بی افزاید. ایجاد و ارائهی خدماتی مشتری پسند و پاسخ گوی نیازهای مشترکین برای دست یافتن به سود و عقب نماندن در گردونهی رقابت ضروری است.
برنامه پذیری انعطافپذیر یکی از مزیتهای سوییچهای نسل آینده است و برنامههای خدمات پیشرفته نیز درون معماری سوییچ تعبیهشده است. بنابراین در بیشتر موارد نیاز به کارپایه ی جداگانهای برای خدمات پیشرفته نیست و این هزینههای اولیه را بازهم کاهش میدهد. باز بودن معماری نرمافزاری امکان میدهد که بهسرعت بتوان خدمات و امکانات جدید را به اجرا درآورد و از شرکتهای ثالث برای تولید برنامههای کاربردی بهره گرفت.این انعطافپذیری در کنار پایین بودن هزینه و ماهیت نامتمرکز و گستردهی سوییچهای نسل سوم به بهرهبرداران شبکه امکان میدهد خدماتی مطابق پسند و نیاز گروههای مختلف مشترکین ارائه دهند، حتی اگر شمار مشترکین هر گروه بسیار اندک باشد. ازآنجاکه در سوییچهای نسل آینده، یکپارچهسازی قابلیتهای شبکه بینظیر است میتوان خدمات صوتی، خدمات دادهای، خدمات اینترنتی، خدمات پیشرفته و غیره را باهم ترکیب کرد و در قالب مجموعههایی منحصربهفرد ارائه کرد. در محیطی رقابتی چنین قابلیتی برای بهرهبرداران شبکه مزیت چشمگیری به شمار میآید.
دگرگونیهای بخش چند میلیارد دلاری مخابرات چنان شتابان است که دشوار بتوان رویدادها را پیشبینی کرد. در سدهی آینده آن دسته از بهرهبرداران شبکه میتوانند رقابت کنند و برنده شوند که آینده نگر و بسیار انعطافپذیر باشند.
شبکههای پیشرفتهی نسل آینده، مزیتهای مهمی به دست میدهند:
- کاهش هزینه و پیچیدگی بهرهبرداری شبکه از طریق انتقال کارکردهای سوییچی به لبهی شبکهها
- همگرا کردن صوت و داده و انعطافپذیر کردن بهرهبرداران شبکه برای برخورداری از مزیت استانداردها و فناوریهای نو
- حفظ سرمایهگذاریهای موجود شبکه و ایجاد قابلیت ارائهی مقرونبهصرفهی خدمات جدید در بازارهای جدید برای بهرهبرداران شبکه سوییچهای نسل آینده راهی برای گذار از شبکههای امروزی به شبکههای همگرای آینده به دست میدهند. این سوییچها یکپارچهسازی شبکههای "پی اس تی ان" و پی بسترهای دادهای "آی پی" و "ای تی ام" را میسر میکنند. برنامه پذیری باز سوییچهای نسل آینده امکان میدهد تا بتوان به گروههای مختلف مشترکین خدمات پیشرفته و مشتریپسند عرضه کرد.
بهبیاندیگر نسل جدید شبکههای ارزان قابلیت آن رادارند که همان تحول را در بازار خدمات مخابراتی پدیدآورند که رایانهای شخصی رومیزی در بازار خدمات پردازش رایانهای به وجود آوردند. سوییچهای بزرگ و متمرکز همچنان نقش مهمی در شبکه خواهند داشت اما سوییچهای برنامه پذیر و توزیعشده نیز در تغییر چشمانداز شبکه نقش مهمی ایفا خواهند کرد.
حلقهی گمشده معماری نسل آینده شبکه، نقش بسیار مهمی در شکلگیری این تحول دارد و درواقع حلقهی گمشدهی بین شبکههای "پی اس دی ان" است.
معماری سویچینگ نسل آینده، رهیافتی کاملا نو به دست میدهد که خدمات زیر را فراهم میآورد:
- ارائهی کارکردهای سوییچی با هزینهای بسیار کمتر از سوییچهای متعارف
- توزیع کارکرد سوییچی در لبههای شبکه نه در مرکزیت آن
- حفظ سرمایهگذاریهای موجود از طریق پشتیبانی از تمام استانداردهای موجود شبکههای آنالوگ و دیجیتال، واسطها، خطوط انتقال و عناصر خدمات
- کم کردن از شمار عناصر شبکه از طریق ترکیب مجموعهای از کارکردهای تحول خدمات، برنامههای کاربردی و خدمات تلفن.
- فراهم آوردن امکان ایجاد خدمات جدید از طریق واسطهای برنامه پذیر و انعطافپذیر.
- افزایش چشمگیر میزانپذیری برای آنکه بهرهبرداران شبکه بتوانند شمار مشترکین خود را بهسرعت و بهگونهای مقرون به صرفه افزایش دهند.
- افزایش گسترشپذیری شبکه از طریق استفاده از معماری باز و درنتیجه برخورداری از مزایای پیشرفتهای آینده در قلمرو فناوریها
- بازنگری در طراحی شبکه بهگونهای که قابلیت پایداری در برابر ایرادهای به حداکثر برسد و اوقات ازکارافتادگی به صفر برسد.
- کاستن از هزینههای بهرهبرداری با استفاده از قابلیتهای پیشرفتهی نگهداری و عیبیابی از راه دور.
- افزایش درآمدها از طریق ارائه هر چه سریعتر خدمات به بازار، کاستن از هزینههای بالاسری و ارائهی قابلیتهای مدیریت از راه دور.