شبکه های NGN | شبکه های نسل آینده
شبکه های NGN : شبکه های نسل آینده
شبکه های نسل آینده یا NGN – Next Generation Networks یکی از مواردی است که امروزه سازمان های IT در پی حرکت به سمت آن هستند. سازمان ها همواره برای کاهش هزینه ها و افزایش سود و همچنین افزایش رضایت مشتریان، دنبال نوآوری و پیشرفت هستند. امروزه تکنولوژی به سرعت در حال پیشرفت است و تکنولوژی حاضر، امکان ارتباطات با سرعت و کیفیت بالاتر و بهره مندی از خدمات بیشتر را فراهم آورده است. برای استفاده از این مزایا، امروزه بحث NGN یعنی شبکه های نسل آینده که در سال های گذشته به عنوان یک تئوری مطرح شده بود در حال اجرا و پیاده سازی است. به عبارتی دیگر آینده ای که از آن سخن می رفت، عملا فرا رسیده است. برای اجرای چنین تحول بزرگی، ناگزیر هستیم در زیرساخت های مخابراتی موجود، بازنگری داشته باشیم.
در این تحقیق، قصد داریم با معرفی NGN، شما را در این مسیر همراهی کنیم تا پس از کسب تخصص کافی در این زمینه، بتوانید با یک گذار موفق از شبکه های سنتی به شبکه های نسل جدید، فضای IT را در سازمان خود متحول کنید.
تعریف ITU از مفهوم NGN
NGN یک شبکه مبتنی بر Packet می باشد که قادر به ارائه سرویس های ارتباطی و استفاده از چندین تکنولوژی انتقال broadband با قابلیت QoS می باشد که در آن وظایف مرتبط با سرویس از تکنولوژی های انتقال زیرین مستقل باشد.
NGN امکان دسترسی بی وقفه و بدون محدودیت کاربران به شبکه ها و ارائه دهندگان سرویس های رقابتی را فراهم می نماید. NGN از تحرک عمومی پشتیبانی می کند و این امر امکان ارائه سرویس پایدار و همه جا حاضر (ubiquitous) را برای کاربران فراهم می نماید. در این تعریف، به ویژگی اصلی پلتفرم های IP یعنی جداسازی لایه شبکه (اتصالات و انتقال) از لایهسرویس (خدمات) تأکید زیادی شده است.
NGN مربوط می شود به حرکت از شبکه های اختصاصی کنونی صدا (و رادیو و تلویزیون) به شبکه های مبتنی بر IP. در واقع در NGN، قصد داریم یک سری تغییرات کلیدی در معماری شبکه های Core و Access مخابراتی ایجاد کنیم تا یک شبکه واحد بتواند تمام اطلاعات و سرویس ها (صدا، دیتا و هر نوع مدیا اعم از ویدئو و …) را با کپسوله سازی در پکت های IP، انتقال دهد. مثل همان چیزی که در اینترنت اتفاق می افتد. از نقطه نظر کارآیی تکنولوژی، این موضوع، پیشرفت طبیعی تمام تکنولوژی های شبکه می باشد.
مشکلات متعددی در زمینه ساختار کلی پلتفرم های NGN وجود دارد که امروزه مورد بحث رگولاتورها (Regulators) قرار گرفته است. یکی از مسائل اصلی، مدل اتصال داخلی است که قرار است در NGN مورد استفاده قرار بگیرد. برای مثال، آیا این موضوع از مدل های اتصال مبتنی بر IP همانند Peering و Transit طبعیت خواهد کرد یا اینکه ساختار کانکشن PSTN و ساختار تعرفه ها در پلتفرم های آینده NGN مورد تغییر و استفاده قرار خواهد گرفت.
تعریف NGN با رویکرد تغییرات روی معماری
مفهوم NGN معمولاً به دو صورت تعریف می شود:
- یک مفهوم گسترده شامل توسعه تکنولوژی های جدید شبکه، زیرساخت های دسترسی جدید و حتی سرویس های جدید شبکه.
- یک مفهوم متمرکز از معماری خاصی از شبکه و تجهیزات مرتبط آن، با یک شبکه core مبتنی بر IP مشترک برای همه شبکه های دسترسی قدیمی، کنونی و آینده.
تعریف اول به قدری وسیع است که در واقع کل روندهای فناوری را در بر می گیرد. ولی تعریف دوم مربوط به مسیر گذار به سمت یک شبکه core و access مبتنی بر IP می باشد.
در این مقاله، ما تعریف دوم از NGN را مد نظر خواهیم داشت. با این تعریف، ما دو نوع شبکه NGN خواهیم داشت:
- Next Generation Core Network : NGCN
- Next Generation Access Network : NGAN
NGCN در مورد تجهیزات سوئیچینگ ، Gateway ها و تجهیزات انتقال جدید در شبکه core می باشد و اجازه می دهد چندین شبکه دسترسی از یک شبکه core مشترک استفاده کند.
NGAN در مورد شبکه های دسترسی جدید مانند استقرار فیبرهای نوری و چالش های ناشی از آن می باشد.
NGCN – شبکه های Core نسل آینده
در پلتفرم NGCN تمام تکنولوژی های مختلف دسترسی، از یک شبکه Core مبتنی بر IP مشترک استفاده می کنند. بحث اصلی حرکت به سمت معماری NGN عبارت است از:
نگهداری چندین شبکه Core برای شبکه های دسترسی مختلف، کارآمد نیست. با حرکت به سمت NGN و داشتن یک شبکه واحد همگرا (Single Converged Network) صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها خواهیم داشت.
- NGN با تسریع تجاری سازی خدمات جدید، تجربه مشتری (CE) را بهبود می بخشد.
- NGN امکان تداوم خدمات در شبکه های دسترسی قدیمی را نیز دارد. برای مثال، در حرکت به سمت NGN نیازی به تغییر در سرویس/خطوط دسترسی PSTN آنالوگ نخواهد بود. تغییرات اصلی در اینجا راندمانی است که در شبکه Core حاصل شده است، بخصوص وقتی که یک اپراتور مالک چندین شبکه Core موازی می شود. مورد دوم برای اکثر اپراتورهای موجود مطرح است. به اینصورت، اپراتور از یک طرف از فواید کارآیی backbone بهره مند می شود و از سمت دیگر همچنان از فواید شبکه های دسترسی بهره مند می ماند.
- NGN با تکیه بر قابلیت اتصال و مدیریت یک شبکه Core به شبکه های دسترسی مختلف، امکان توسعه سرویس های نوآورانه با ارزش افزوده را فراهم می آورد. برای مثال، می توان مسئله بروز مشکل در عملکرد DSL را از طریق یک پیامک به مشترکین تلفن همراه اطلاع رسانی کرد.
این بحث ها نشان می دهند که اجرای NGN مستلزم یک تغییر اساسی در معماری شبکه اپراتورهای مخابراتی کنونی می باشد. سوال که مطرح می شود این است که نقش سازمان تنظیم مقررات (Regulation) در این فرآیند چیست؟ آیا رگولاتورها نیز باید در اجرای عملی NGN درگیر شوند؟ پاسخ این سوال منفی است! چرا که با اصول جدید توسعه تلکام در رگولاتوری، جایی که تصمیمات مربوط به تغییرات تکنولوژی در بازار و توسط فعالان بازار (صنعت) اخذ می گردد، تناقض دارد. با این حال، سازمان تنظیم مقررات باید محدودیت های در نظر گرفته شده برای صنعت در زمینه طراحی شبکه ها را شفاف سازی نماید.
نقش رگولاتوری در رابطه با NGN ایجاد اطمینان از این موضوع است که در عین مجاز بودن رقابت موثر در عصر NGN، مصرف کنندگان و سطح خدمات دریافتی آنان نباید در این تحول، تحت تاثیر تغییرات منفی قرار گیرد.
NGAN – شبکه های دسترسی نسل آینده
با توجه به گستردگی زیرساخت های فیزیکی نصب شده PSTN، همواره برای توسعه سریع و کارآمد و بهره برداری از اینترنت، از بستر PSTN استفاده می شد.
قبل از پهنای باند، این موضوع با مدولاسیون سیگنال دیتا در طیف فرکانس مشابه با صدای معمولی در خطوط دسترسی مسی، اجرا می شد. ظرفیت داده در این پهنای باند فرکانس، حداکثر تا ۵۶kbps بود که ظرفیت پایینی محسوب می شود.
فاز بعدی، معرفی ISDN بود که برای منازل مسکونی استفاده می شد و ظرفیت دیتا را تا ۱۲۸kbps بهبود بخشید. هرچند ISDN و مودم های دایال آپ PSTN تاثیرات زیادی بر گسترش دسترسی به اینترنت داشتند، امروزه دسترسی به اینترنت عمدتاً تحت تاثیر فناوری های مختلف broadband می باشد.
در ادبیات مخابرات، منظور از زیرساخت های جدید باندپهن IP ، تکنولوژی های دسترسی نسل جدید/آینده (NGAN) می باشد. NGAN هر دو زیرساخت ثابت (سیمی) و بی سیم و سیار را پوشش می دهد و بدینصورت امکان اتصال IP به منازل مسکونی و شرکت ها را فراهم می آورد. واژه های NGAN و باندپهن را می توان به جای هم استفاده کرد اما نکته مهم این است که NGAN نه تنها توسط مشخصه شبکه های با ظرفیت بالاتر بلکه به واسطه دو مشخصه اصلی دیگر متمایز می شود:
- مدل همواره در دسترس (always on provision)
- مدل تجاری نرخ مسطح (flat rate)
در شبکه های ثابت، NGAN عمدتاً از مودم های کابلی و xDSL طبعیت می کند. از مزایای مودم های کابلی و xDSL، در دسترس بودن زیرساخت های فیزیکی و متعاقباً هزینه استقرار پایین می باشد. مدتی است که تکنولوژی های ثابت دیگری همچون PLC نیز وارد بازار شده اند، ولی رقابت این تکنولوژی در بازار NGAN سخت خواهد بود. شبکه ثابت دیگر با پتانسل های بالا، شبکه های دسترسی فیبر است.
در توسعه شبکه های بی سیم و سیار نیز موضوع NGAN مطرح است. Wi-Fi و WiMAX و ترکیب آنها پتانسیل های بالایی در این زمینه دارند. همچنین زیرساخت های ماهواره ای، broadcast و زیرساخت های سیار دیگر در توسعه NGAN حائز اهمیت هستند.
NGAN به دو دسته اصلی ثابت و بیسیم قابل تقسیم است:
Wired
- ADSL
- ADSL2 , ADSL2_PLUS , RE-ADSL2
- VDSL , UDSL
- Cable TV
- PLC
- FTTx
Wireless
- Wi-Fi , WiMAX
- ADSL2 , ADSL2_PLUS , RE-ADSL2
- VDSL , UDSL
- Cable TV
تفاوت بین معماری NGN و شبکه های تلکام امروزی
همانطور که در تصویر مشاهده می شود، امروزه شبکه های دسترسی وایرلس، تلویزیون کابلی، موبایل، PSTN از شبکه های Metro و Core اختصاصی متعدد استفاده می کنند.
ولی در معماری NGN، تمام این شبکه های دسترسی، به صورت مشترک از یک شبکه Metro و Core مبتنی بر IP استفاده خواهند کرد.
مزایای NGN برای سازمان ها
هدف اصلی شبکه های نسل بعدی (NGN) حرکت به سمت فضای کاری دیجیتال است. به اینصورت که کارمندان بتوانند هر زمانی، از هر جایی و از هر دستگاهی فعالیت خودشان را انجام دهند. این تغییر، به صورت چشمگیری کارآیی (efficiency) و بهره وری (productivity) کارکنان سازمان را افزایش خواهد داد. فضای کاری دیجیتال، نقش چشمگیری در مسیر تحول دیجیتال (digital transformation) داشته و انتخاب بسیار خوبی برای تجمیع سرویس های کلود می باشد.
امروزه، مدرن سازی زیرساخت IT برای سازمان ها اهیمت ویژه ای دارد. همواره باید توجه داشته باشیم که هدف از مدرن سازی و به روز بودن، افزایش بهره وری و کارآیی می باشد.
با مدرن سازی زیرساخت فناوری اطلاعات، وضعیت اتصال (Connectivity) تجهیزات سازمان اعم از پرینترها، مانیتورها و حتی خطوط VoIP با شبکه افزایش یافته و سازمان قادر خواهد بود اطلاعات مربوط به امنیت سایبری را جمع آوری نموده و مدیریت و کنترل تجهیزات را به صورت راه دور (Remote) انجام دهد. این موضوع موجب صرفه جویی چشمگیری در زمان و مصرف انرژی در سازمان شده و موجب افزایش امنیت و کارآیی در اتوماسیون فرآیندها خواهد شد. مطمئناً در چنین شرایطی کارکنان سازمان، رضایت شغلی و بهره وری بالاتری خواهند داشت. سازمان ها با استفاده از شبکه های نسل آینده (NGN) می توانند به سمت مدرن سازی IT حرکت کرده و به تحول دیجیتال دست پیدا کنند.
برای آشنایی بیشتر با مزایای NGN به موضوع مقابله با حملات سایبری اشاره می کنیم. یک سازمان ممکن است برای رویارویی با یک حمله سایبری یا احیای سیستم ها پس از بروز حمله، راه حل های متفاوتی داشته باشد. ولی کاری که NGN می تواند در این زمینه انجام دهد فراتر از اطلاع رسانی حملات به تیم IT می باشد. NGN سازمان را قادر می سازد تا بدون دخالت نیروی انسانی، بتواند ترافیک وب را وارسی کرده، تهدیدات را به صورت خودکار شمارش نماید و حتی رویدادهای سایبری بعدی را پیش بینی کند.
چالش های موجود در NGN
ممکن است ارتقاء و مهاجرت به فناوری های جدید، همیشه موجب بهبود عملکرد سازمان نشود! اکثر طرح های تحول IT، با مجازی سازی محیط IT و حرکت به سمت Cloud شروع می شود. مجازی سازی محاسبات و ذخیره سازی (Computation and Storage) به طور چشمگیری موجب افزایش انعطاف پذیری در زیرساخت و افزایش بهره وری در IT می شود. ولی برخلاف مجازی سازی محاسبات و ذخیره سازی که مزایای چشمگیری دارد، مجازی سازی شبکه با موانعی همچون ریسک های امنیتی مواجه می شود که باید به این نکات توجه داشته باشید.
درواقع با ورود به فضای کار دیجیتال و متصل شدن تجهیزات و اشیاء به همدیگر (اینترنت اشیاء IoT) باید آماده وقوع تخلفات سایبری باشیم. خوشبختانه با پیاده سازی صحیح NGN سازمان ها قادر خواهند بود تا بدون دخالت نیروی انسانی، وقایع سایبری را تشخیص داده و در لحظه به آنها پاسخ دهند.
وقتی شبکه ها به صورت ایستا (Static) طراحی شده باشد، ورود به محیط های مجازی مانند کلود (Cloud) می تواند موجب بروز خرابی در شبکه شود. معمولاً زیرساخت شبکه کشور از وضعیت خوبی برخورداد بوده و دارای لایه های متعددی از فایروال ها، مسیریابی، سوئیچینگ و ابزارهای سنتی می باشد. ایجاد تحول در چنین ساختاری، مستلزم اجرای فاز تجزیه و تحلیل پیشگویانه (Predictive Analysis) و اجرای دفاع شبکه مستقل (Autonomous Network Defenses) می باشد.
بنابراین، قبل از هر گونه تغییر و ارتقاء در زیرساخت ها، ابتدا باید اطلاعات کامل از وضعیت موجود داشته باشیم و سپس با کسب اطلاعات کامل از جزئیات فناوری جدید و مقایسه آن با وضعیت فعلی، تصمیم گیری صحیحی در مورد مهاجرت به تکنولوژی مورد نظر داشته باشیم.
تکنولوژی های قابل استفاده در اجرای NGN
ابتدا به معرفی تکنولوژی هایی می پردازیم که از طریق مجازی سازی در شبکه، می توانند مدیریت شبکه را ساده تر ساخته و توسعه توابع شبکه جدید را سرعت ببخشند.
-
SDN
-
SD-WAN
-
NFV
۱. SDN : Software Defined Networking
SDN موضوع فورواردینگ ترافیک (Data Plane) را از موضوع تصمیم گیری در مورد چگونگی فورواردینگ (Control Plane) جدا می کند.
۲. SDWAN : Software Defined WAN
SD-WAN در واقع تطبیق SDN به کانکشن های WAN می باشد که می تواند با اینترفیس های مبتنی بر Cloud نیز همراه باشد. تمرکز SDWAN روی آنالیز ترافیک بالاسری (Uplink) جهت عبور دادن کل یا بخشی از ترافیک، از لینک های با هزینه کمتر می باشد.
۳. NFV : Network Functions Virtualization
NFV وظایف یا کارکردهای شبکه مانند Routing را از سخت افزار اختصاصی جدا ساخته و آن را در یک ماشین مجازی یا Container روی یک سخت افزار استاندارد پیاده سازی می کند. در واقع ایده NFV این است که به جای اینکه وظایف شبکه مانند Routing در سخت افزارهای اختصاصی مانند روترهای سیسکو پیاده سازی شود و هر روتر مشخصات سخت افزاری و هزینه خودش را داشته باشد، وظیفه روتینگ را در یک سخت افزار استاندارد و از طریق یک ماشین مجازی، پیاده سازی کنیم. یعنی یک ماشین مجازی بتواند عمل روتینگ شبکه را برای ما انجام دهد.
تکنولوژی های SDN ، NFV و SDWAN مکمل یکدیگر هستند و با همدیگر می توانند یک ترکیب قدرتمند را ایجاد کنند. این تکنولوژی ها این امکان را می دهند که وظایف و سرویس های جدید شبکه به سرعت توسعه پیدا کرده و به صورت داینامیک بروزرسانی شوند. به اینصورت، هزینه ها کاهش پیدا کرده و علاوه بر اینکه جریان های جدید درآمدزایی برای ارائه دهندگان سرویس فراهم می شود، مشتریان نیز از تجربه بهتری بهره مند خواهند شد.
کمپانی گوگل، از اولین استفاده کنندگان SDN است. این شرکت برای ساده تر کردن پیکربندی سوئیچ های شبکه و تخصیص بهینه جریان پکت شبکه (network packet flow)، داخل دیتاسنترها و مابین آنها از SDN استفاده کرده است.
درباره مجید شبیری
کارشناس ارشد فناوری اطلاعات از دانشگاه صنعتی امیرکبیر. مدیر و مؤسس "علوم نوین امیرکبیر"، متخصص برنامه نویسی، شبکه، لینوکس و امنیت. از سال 84 همزمان با شروع تحصیلات دانشگاهی، وارد حوزه تخصصی مهندسی نرم افزار شدم و اکنون مشغول تحقیق، توسعه و آموزش در حوزه بلاک چین هستم و معتقدم بلاکچین به زودی فضای کسب و کارها را منقلب خواهد کرد.
نوشته های بیشتر از مجید شبیری
دیدگاهتان را بنویسید