شبکه نسل بعد و سرویس ها

شبکه نسل بعد و سرویس ها

اسلاید 1: 1بسم الله الرحمن الرحیم شبکه نسل بعد و سرویس ها جلسه اول مبانی اولیه

اسلاید 2: 2عناوین درس اهداف درسمقدمهسابقه شبكه ها مفهوم NGNخصوصيات اصلي NGN دلايل پياد ه سازي NGN لزوم حركت به سوي NGN تكنولوژي سوئيچينگ بسته ايسرويس هاي جديد مرتبط با شبكه هاي نوينسرويس ATM سرويس هاي مبتني بر استاندارد IP سرويس MPLS سرويس انتقال صوت روي IP (VoIP) تكنولوژي سوئچينگ مداريسرويس ISDN B- ISDNN- ISDN.

اسلاید 3: 3اهداف درس معرفی شبکه‌های نسل بعد؛بیان لزوم حرکت به سمت نسل آیندۀ شبکه‌ها؛بررسی سرویس‌های زيربنايی برای ايجاد مجموعۀ جديدی از کاربردهای چند رسانه‌‌ای؛آشنایی با نسل قدیم شبکه‌ها.

اسلاید 4: 4مقدمهشبكه‌های تلفن، داده و موبایل سلولی به تدریج و با توجه به نیاز به صورت مجزا و هر یك با پروتكل‌ها و سرویس‌های مربوط به خود به وجود آمده و پیشرفت كرده‌اند.شبكه‌های چند سرویسۀ جدید باید بر روی تجهیزات قدیمیPSTN بنا شده و این دگرگونی باید تا حد امكان تدریجی و كم هزینه باشد.این دگرگونی با عنوان گذر به «شبكه‌های نسل آینده» Next Generation Network (NGN)یاد می‌شود. NGN زیربنایی برای ایجاد مجموعۀ جدیدی از كاربردهای چند رسانه‌ای خواهد بود كه از خصوصیات یك شبكۀ باند پهن و «همیشه فعال» به خوبی استفاده می‌كند.PSTN: Public Switched Telephone Network

اسلاید 5: 5سابقۀ شبکه‌هاشبکه‌های مخابراتی تلفنی (PSTN ) اولین شبکه‌های مخابراتی هستند که به منظور ارائۀ سرویس صوت به مشترکین طراحی و پیاده‌سازی شده‌اند. مشخصۀ ثابت و مشترک این شبکه عبارتند از:سعی در ارائه سرویس صوت با کیفیت مناسب و قابل قبول است.دو نقطۀ انتهایی از یك مكالمۀ تلفنی توسط یك مقدار ثابت عرض باند از شبكۀ دو طرفه به هم متصل گردند.عرض باند برای استفادۀ مربوطه دركل زمان اتصال رزرو می‌گردد.حمل ترافیك صوت در این شبكه بر اساس تكنیك TDM می‌باشد كه به هر مشترك یك كانال kb/s64 اختصاص یافته است.TDM: Time-division multiplexing

اسلاید 6: 6سابقۀ شبکه‌ها (ادامه) این نوع سوئیچینگ (PSTN )، منابع شبكه را به صورتی غیر كارآ به كار می‌گیرد زیرا:تنها یكی از دو كانال، حامل اطلاعات در یك زمان مفروض می‌باشندصرفاً فشرده‌سازی محدودی قابل اعمال به ترافیك است. این شبكه‌ باند باریك می‌باشند چرا كه كانال‌های دسترسی دارای ظرفیت محدود، به عنوان نمونه 64kbit/s یا 56kbit/s می‌باشند.

اسلاید 7: 7سابقۀ شبکه‌ها (ادامه) طی چند سال گذشته، مفهوم جدیدی از شبکه‌های باند پهن مجتمع با نام شبکه‌های نسل بعد با ویژگی‌های زیر مطرح شده است:نیاز به تأمین سرویس بر روی دسترسی‌های باند پهن.نیاز به یکپارچه‌سازی و ادغام سرویس‌های مختلف شبکه مثل دیتا، صوت، تلفن، چندرسانه‌ای.ارائۀ سرویس‌های محبوب اینترنت مثل پیام‌های فوری، سرویس‌های پخش تلویزیونی.ایجاد قابلیت دسترسی به سرویس‌ها در هر زمان و هر مکان برای مشترکان (مخصوصاً به صورت متحرک).

اسلاید 8: 8مفهوم NGNشبکه های نسل آینده نگرشی جدید به بحث شبکه است.شبکه های نسل آینده معادل نیست با تکنولوژی جدیددر این شبکه به دنبال آن هستیم که :چگونه می توان از شبکه های فعلی (صوت، تلفن و دیتا) به نقطه ای رسید که انواع سرویس ها (صوت، تصویر، فیلم، دیتا و ...) را با شعاع 3a در اختیار داشت؟ NGN روشی (Road Map) را معرفی می کند که بتوان بستر لازم برای ایجاد سرویس های متنوع را آماده کرد.3a : Any where, Any Time, Any Services

اسلاید 9: 9خصوصیات اصلی NGNانتقال بسته ای بجای ایجاد مسیر ارتباطی ( سوییچ بسته ای- Packet Switching )جدا کردن لایه های انتقال، کنترل، سرویس و دسترسی از یکدیگرکنترل یکپارچه تکنولوژی های مختلف انتقالایجاد کنترل کیفیت سرویساستفاده از عناصر استاندارد شبکه

اسلاید 10: 10دلایل پیاده سازی NGNعدم یکپارچه شبکهاتمام ظرفیت شبکه موجودپیاده سازی پروتکل های استانداردافزایش پهنای باند و ارایه سرویس های سریع ترافزایش تصاعدی ترافیک دیتا نسبت به صوتکاهش مشکلات شبکهمدیریت شبکه افزایش سود دهی شرکت هارشد کلان انتقال اطلاعات نسبت به صوت و افزایش چشمگیر اینترنت پر سرعت

اسلاید 11: 11تكنولوژی سوئيچينگ بسته ای NGN شبكه اي مبتني بر بسته است. در شبكه هاي مبتني بر بسته، اطلاعات در قالب بسته ها ي اطلاعاتي ارسال مي گردد و ممكن است منابع مورد استفاده براي ارایه سرويس، در طول مدت زمان مكالمه ثابت نبوده و يا توسط مشتركي و يا سرويس هاي ديگر مورد اشتراك قرار گيرد . اين شبكه ها عمدتاً براي ارایه سرويس هاي غير حساس به تأخير و غير بلادرنگ (Non Real Time) مثل سرويس ديتا طراحي شده و براي ارایه سرويس صوت با كيفيت مناسب در حد شبكه هاي مداري با چالش هايي روبه رو مي باشند.معايب سوئيچينگ بسته اي: تأخير متغير و نسبتاً زياد در انتقال اطلاعات و عدم حفظ ترتيب ارسال اطلاعات.مزاياي سوئيچينگ بسته اي: استفادة بهينه از منابع شبكه و عدم نياز به زمان برقراري و رهاسازي اتصال.

اسلاید 12: 12 سرویس‌های جدید مرتبط با شبکه‌های نوینتحولات انجام شده در فناوری مراکز سوئیچ، ارائۀ سرویس‌های جدید به مشترکین را فراهم آورد. در مراکز آنالوگ سرویس‌های قابل ارائه به مشترکین شامل خدمات اپراتوری، کدهای خدماتی و مزاحم یاب (در حد محدود) است.در مراکز دیجیتال سرویس‌های جدید به سرعت توسعه یافت تا جایی که شبکه‌های دیجیتال سرویس‌های یکپارچه (ISDN) باند باریک و باند پهن طراحی و به بازار ارائه گردیدند.در ادامه به چند نمونه از این سرویس‌ها می‌پردازیم.ISDN: Integrated Services Digital Network

اسلاید 13: 13سرویس ATM یک فناوری چند سرویسی و چند رسانه‌ای می یاشد. یک فناوری با قابلیت بالا در تحویل سرویس‌های دیتا با سرعت بالادر نتیجه اغلب سرویس دهنده‌ها از ساختار شبکه‌ای ATM برای پشتیبانی صوت، ویدئو و دیتا استفاده نموده‌اند.ATM : Asynchronous Transfer Mode

اسلاید 14: 14مزایای ATM برای انتقال صوت فرمت سلول‌های ATM با در نظر گرفتن ملزومات صوت، ویدئو و دیتا تهیه شده است. چون سلول ATM دارای 48 بایت پی لود و 5 بایت سرباره است، اندازۀ آن کوچک است که باعث کاهش عمده‌ای در تأخیر بسته‌ای کردن صوت می‌شود. این تأخیر از عوامل عمدۀ کاهش کیفیت صوت در شبکه‌های بسته‌ای است.ATM کیفیت سرویس را به طور گسترده‌ای پشتیبانی می‌کند که اجازه می‌دهد ترافیک صوت در شبکه با اطمینان انتقال یابد.کلاس‌های سرویس مختلف توسط لایه‌های مختلف تطبیقی (AAL) ATM پشتیبانی می‌شوند.5 byte header and a 48-byte payload. AAL: ATM Adaptation Layer (This adaptation layer defines how to segment and reassemble higher-layer packets into ATM cells)

اسلاید 15: 15مزایای ATM برای انتقال صوت (ادامه)سوئیچ‌های ATM از ابتدا با قابلیت‌های مدیریت ترافیک به صورت کارآمد طراحی شده‌اند که از آن جمله می‌توان به مکانیسم‌های کنترل اجازۀ اتصال (CAC)، کنترل پارامتر (PC) ترافیک، شکل‌دهی ترافیک (TS) و غیره اشاره نمود. ATM از یک شبکۀ واحد برای انتقال صوت، ویدئو و دیتا استفاده می‌کند که امکان ارائۀ سرویس‌های چند رسانه‌ای را به کاربران فراهم می‌سازد.تعامل شبکۀ ATM با PSTN بسیار آسان می‌باشد.CAC: Connection Admission Control PC: Parameter Control TS: Traffic Shaper

اسلاید 16: 16سرویس‌های مبتنی بر استاندارد IP ساختار لایه‌ بندیلایۀ کاربرد: این لایه، وظیفۀ دریافت Data از کاربر و اجرای برنامه‌های کاربردی با استفاده از استانداردهای انتقال را بر عهده دارد. برای نمونه می‌توان از استانداردهای انتقال فایل مانند TFTP، FTP نام برد و یا استانداردهایی که جهت برقراری پست الکترونیک E-Mail از آن‌ها استفاده می‌شود مانند SMTP و یا استاندارد‌هایی که برای ارتباط بین دو کاربر استفاده می‌شود مانند Telnet در Remote Login .لایۀ انتقال: این لایه، دادۀ آماده شده توسط لایۀ کاربرد را دریافت و به قطعات معینی تقسیم نموده و با الصاق بیت‌های کنترلی (سرباره) در شبکه مسیردهی می‌کند. این سرباره‌ها بسته به اینکه از چه استاندارد مسیریابی استفاده کنند به دو صورت TCP Header و UDP Header خواهند بود.SMTP: Simple Mail Transfer Protocol FTP: File Transfer Protocol TFTP: Trivial FTP

اسلاید 17: 17لایه‌ های استاندارد IPلایۀ اینترنت: این لایه، وظیفۀ دریافت قطعات تولید شده توسط لایۀ انتقال و تبدیل آنها به بسته‌هایی جهت شناسایی توسط تجهیزات بین مسیر می‌باشد. این کار با اضافه نمودن بیت‌هایی برای تعیین نوع و اولویت قطعۀ مورد نظر و نیز آدرس فرستنده و آدرس گیرندۀ قطعه و شمارۀIP Version انجام می‌گیرد. استاندارد مورد استفادۀ این لایه، IP نام دارد و header تولید شده در این لایه به عنوان IP Header در مسیر، شناسایی می‌شود. استانداردهای دیگری که می‌تواند در این لایه استفاده شود ICMP، IPsecمی‌باشند. لایۀ Data Link : این لایه، وظیفۀ دریافت بسته‌های تولید شده توسط لایۀ اینترنت برای بسته‌بندی مجدد جهت ارسال روی لایۀ فیزیکی را به عهده دارد. این کار با اضافه شدن بیت‌های کنترلی جهت شناخت مسیر فیزیکی انجام می‌شود. در این لایه، بسته‌ها به صورت قاب در آمده و به لایۀ فیزیکی تحویل می‌گردند.ICMP: Internet Control Message Protocol

اسلاید 18: 18لایه‌ های استاندارد IPلایۀ فیزیکی: این لایه با دریافت قاب‌های آماده شده توسط لایه‌های بالاتر، آنها را برای انتقال روی محیط فیزیکی آماده می‌کند. این کار با توجه به پهنای باند محیط فیزیکی و همین طور طول مسیر فیزیکی تا نقطۀ بعدی در شبکه توسط اعمال استانداردهای تعریف شده برای آنها انجام می‌گیرد. این استانداردها می‌توانند استانداردهای ارسال استاندارد IEEE802.2و یا استانداردهای پیشرفته‌ای همچون SONET/SDH و ... باشند. SONET : Synchronous optical networking SDH: Synchronous Digital Hierarchy

اسلاید 19: 19اتصال بین دو نقطه انتهایی در شبکهروش اتصال‌گرا (Connection Oriented) : در این روش قبل از ارسال بیت‌های اطلاعات مربوط به هر host ابتدا یک کانال مجازی بین تجهیزات برقرار می‌گردد و کلیۀ بیت‌ها از طریق این کانال به صورت منظم دریافت می‌گردد. روش بی‌اتصال (Connectionless) : در این روش هیچ کانال از پیش تعیین شده‌ای وجود ندارد و هر بسته، مستقلاً اطلاعات مسیریابی را با خود حمل می‌نماید و در هر نقطه از مسیر، اطلاعات نقطۀ بعدی را دریافت خواهد کرد. این روش باعث بالا رفتن سرعت انتقال می‌گردد. ولی ممکن است اطلاعات به طور منظم دریافت نشود بنابراین در تجهیزات انتهایی نیاز به مرتب‌سازی اطلاعات وجود خواهد داشت.

اسلاید 20: 20سرویس MPLSدر این روش مسیریاب‌هایی، که در قسمت لبۀ شبکه MPLS قرار دارند، برچسب‌های ساده‌ای را به بسته‌های اطلاعاتی اضافه می‌نمایند. سوئیچ‌های ATM یا مسیریاب‌های IP که در قسمت هستۀ شبکه قرار دارند، بسته‌های اطلاعاتی را بر اساس برچسب‌ها سوئیچ می‌نمایند. با استفاده از تکنیک MPLS در شبکه‌ها، کارآیی و امکانات مدیریت ترافیک لایۀ دو همراه با مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری مسیریابی لایۀ سه در یک سکو با هم ادغام خواهند شد. نهایتاً می‌توان گفت که MPLS روش مناسب و بهینه‌ای را جهت طراحی مناسب شبکه، مسیریابی، ارسال و سوئیچ کردن بسته‌های اطلاعاتی از طریق شبکه فراهم می‌نماید.MPLS: Multiprotocol Label Switching

اسلاید 21: 21مزایای یک شبکۀ IP با قابلیت MPLSپشتیبانی مشخصه‌های عملکرد لایۀ دو در شبکه؛اتصال و پشتیبانی سرویس‌های لایۀ سه در شبکه؛بهینه‌سازی عملکرد و قیمت تجهیزات و مقیاس‌پذیر بودن شبکه‌های MPLS؛ارائۀ سرویس‌های IP با کیفیت سرویس تضمین شده؛ارائۀ مکانیسم‌های مدیریت جریان‌های ترافیکی؛پشتیبانی از استاندارد‌های لایۀ دو IP, ATM؛امکان بررسی بسته‌های اطلاعاتی در ورودی شبکه و ایجاد QoS برای ترافیک‌های مختلف.

اسلاید 22: 22سرويس انتقال صوت روی IP VoIP))VoIP توانايي برقراري مكالمات تلفني با تمامي قابليت هاي شبكه تلفن را دارد . تعدادي از كاربردهاي مهم VoIP به شرح زير است:PSTN Gateway : ارتباط PSTN با اينترنت مي تواند با استفاده از يكgateway برقرار شده و يا اين امكانات در يك PABX به صورت مجتمع ارائه شود و يا اينكه توسط يك واحد جداگانه صورت پذيرد. به عنوان مثال ارتباط يك PC داراي تلفن مي تواند از طريق شبكه عمومي توسط يك gateway انجام شود. Inter - Office Trucking Over the Corporate Intranet : جايگزيني ترانك ها ي بين PBX ها با استفاده از لينك هاي اينترنت، از نقطه نظر اقتصادي و يكپارچگي تسهيلات شبكه ها بسيار مفيد خواهد بود.PABX: Private Automatic Branch Exchange PBX: Private Branch Exchange

اسلاید 23: 23سرويس انتقال صوت روی IP VoIP)):Remote Access from a Branch (or home) Office يك دفتر كوچك يا خانه مي تواند به سرويس هاي صوت و ديتاي يكپارچه از طريق اينترنت دسترسي داشته باشد. اين كار مشابه گرفتن يك extension از يك remote در يك PBX مي باشد. اين كار براي آژانس هايي كه در خانه كار مي كنند بسيار مفيد خواهد بود.Voice Call From a Mobile PC Via the Internet : مكالمات يك دفتر مي تواند با استفاده از يك كامپيوتر مالتي مديا كه به اينترنت متصل است ، برقرار شود . به عنوان مثال استفاده از اينترنت براي برقراري مكالمات از يك هتل به جاي استفاده از تلفن هاي گران هتل مي باشد.Internet Call Centre Access : دسترسي به امكانات Call Centre از طريق اينترنت در رابطه با كاربردهاي تجارت الكترونيكي. استفاده از كاربر Internet Call Centre اين توانايي را به يك مشترك خواهد داد تا در رابطه با يك محصول عرضه شده در اينترنت سؤال كرده و پاسخ را به صورت برخط (online) دريافت كند.PABX: Private Automatic Branch Exchange PBX: Private Branch Exchange

اسلاید 24: 24تكنولوژي سوئچينگ مداريسوئچينگ مداري در شبكه هاي تلفن عمومي به كار مي رودمبناي ايجاد شبكه هاي خصوصي بر روي خطوط اجاره اي و سوئيچ هاي داري داخل سايت است.سوئيچينگ مداري به اين دليل گسترش پيدا كرد كه ترافيك صوتي را اداره كندمي تواند داده ديجيتال را نيز اداره كند، هر چند كه استفاده از اين روش اغلب ناكارآمد است.سوئيچينگ مداري ، يك مسير انحصاري بين دو ايستگاه براي تبادل به وجود مي آورد.منابع سوئچينگ و انتقال در شبكه براي استفاده انحصاري در مدت برقراري ارتباط رزور مي شوند.اتصال شفاف است، يعني به محض ايجاد آن ، دستگاه ها چنان به هم وصل مي شوند كه گويي اين اتصال مستقيم است.

اسلاید 25: 25تكنولوژي سوئچينگ مداریسوئيچينگ مداري داراي سه مرحله يا فاز مي باشد:1. فاز ايجاد مدار؛2. فاز مبادلة داد ه ها؛3. فاز رها سازي مدار.معايب سوئيچينگ مداري: عدم استفادة بهينه از منابع شبكه و نياز به زمان برقراري و رها سازي اتصال.مزاياي سوئيچينگ مداري: تأخير كم و ثابت در انتقال اطلاعات و حفظ ترتيب ارسال اطلاعات..

اسلاید 26: 26سرویس ISDNاساس طراحی تکنولوژی ISDN به اواسط دهۀ 80 میلادی باز می‌گردد که بر اساس یک شبکۀ کاملاً دیجیتال پی‌ریزی شده است. در حقیقت تلاشی برای جایگزینی سیستم تلفنی آنالوگ با دیجیتال بود که علاوه بر داده‌های صوتی، داده‌های دیجیتال را به خوبی پشتیبانی کند. به این معنی که انتقال صوت در این نوع شبکه‌ها به صورت دیجیتال می‌باشد. در این سیستم صوت ابتدا به داده‌ها‌ی دیجیتال تبدیل شده و سپس انتقال می‌یابد.ISDN به دو شاخۀ اصلی تقسیم می‌شود: B-ISDN: بر تکنولوژی ATM استوار است که شبکه‌ای با پهنای باند بالا برای انتقال داده می‌باشد که اکثر BACKBONE‌ های جهان از این نوع شبکه برای انتقال داده، استفاده می‌‌کنند.ISDN: Integrated Services Digital Network N-ISDN: Narrowband ISDN B-ISDN: Broadband ISDN

اسلاید 27: 27سرویس ISDN N-ISDN: نوع دیگر N-ISDN یا ISDN با پهنای باند پایین است که برای استفاده‌های شخصی طراحی شده است. درN-ISDN دو استاندارد مهم وجود دارد: BRI و PRI نوع PRI برای ارتباط مراکز تلفن خصوصی PBXها با مراکز تلفن محلی طراحی شده است. E1 یکی از زیر مجموعه‌های PRI است که امروزه استفادۀ زیادی دارد. E1شامل سی کانال حاملB-Channel و یک کانال برای سیگنالینگD-Channel می‌باشد که هر کدام 64Kbps پهنای باند دارند. بعد از سال 94 میلادی و با توجه به گسترش اینترنت، از PRI ISDN‌ ها برای ارتباط ISP‌ ها با شبکۀ PSTN استفاده شد که باعث بالا رفتن تقاضا برای این سرویس شد. همچنان‌که در ایران نیز ISP‌‌ هایی که خدمات خود را با خطوط E1 ارائه می‌کنند روز به روز در حال گسترش است.PRI: Primary Rate Interface ISP: Internet Service Provider BRI: Private Branch eXchange

اسلاید 28: 28سرویس ISDNنوع دیگر BRI است که برای کاربران نهایی طراحی شده است. این استاندارد دو کانال حامل(B-Channel) با پهنای باند 64Kbps و یک کانال برای سیگنالینگ (D-Channel) با پهنای باند 16kbps را در اختیار مشترک قرار می‌دهد. این پهنای باند در اواسط دهۀ 80 میلادی که اینترنت کاربران مخصوصی داشت و سرویس‌های امروزی همچونHTTP، Multi Media،Voip و ... به وجود نیامده بود، مورد نیاز نبود همچنین برای مشترکین عادی تلفن نیز وجود یک ارتباط کاملاً دیجیتال چندان تفاوتی با سیستم‌های آنالوگ فعلی نداشت و به همین جهت صرف هزینه‌های اضافی برای این سرویس از سوی کاربران بی‌دلیل بود و به همین جهت این تکنولوژی استقبال چندانی نشد. تنها در اوایل دهۀ 90 بود که برای مدت کوتاهی مشترکین ISDN افزایش یافتند.PRI: Primary Rate Interface BRI: Private Branch eXchange