– مقدمه
امروزه شبكه‌هاي عمومي به دلايل متفاوتي ناهمگن هستند. مشتريان به خدماتي همانند صوت داده و ويدئو نياز دارند و از وسايل متفاوتي نظير نوت بوك‌ها، PDAها، تلفنهاي سلولار، دوربينهاي ويديويي و غيره استفاده مي‌شود. بنابراين رنج وسيعي از وسايل سيار و ثابت پديدار مي‌شود.
ازديدگاه مشتري ناهمگن بودن شبكه غيرقابل درك است.

درگذشته شبكه‌هاي متفاوتي براي پاسخ به اين نيازهاي متنوع توسط فراهم‌كننده‌هاي سرويس ساخته شده است كه هر يك براي يك نياز ويژه بهينه شده بودند. براي مثال PSTN براي خدمات صوتي، شبكه Ip براي خدمات اينترنت (Web) و شبكه داده مبني بر سوئيچ براي خدمات ATM و Frame relay و هم چنين شبكه‌هاي ويژه‌اي براي يك كاربرد خاص نظير كنفرانس ويديويي طراحي شده بودند [۳] [۱].

اين گزارش براوردي از شبكه‌هاي نسل آينده، فوايد NGN و همچنين نقش مهم تكنولوژي انتقال فيبر نوري را كه اخيراً توسعه داده شده است را ارائه مي‌كند. تكنولوژي DWDM دسترسي به NGN را ميسر مي‌سازد. خدمات NGN مبني بر سوييچينگ پيشرفته با يك سطح كنترل يكپارچه خواهد بود. در فصل ۲ تعريفي از NGN ارائه و معماري و اجزا اصلي آن معرفي مي‌شود

در فصل سوم اتصالهاي متقابل نوري و فوتوني بررسي مي‌شود. در فصل چهارم فيبرها و ظرفيت‌ آنها در شبكه NGN، اجزا ارسال سيستم انتقال فيبر نوري و درنهايت برد فيبرهاي موجود بررسي مي شود. انتخاب معماري شبكه عنوان فصل ۵ مي‌باشد در اين قسمت سه معماري شبكه مختلف معرفي مي‌شود شبكه Shared Ip-Only ، شبكه مركب و شبكه فيبر. و در فصل ۶ به dark fibre ها پرداخته مي‌شود و نگاهي به تكنولوژيهاي موجود و آينده، تكنولوژيهاي فيبر و سوييچينگ نوري آخرين فصل اين گزارش به شمار مي‌آيد

.
۲- بررسي اجمالي NGN
2-1- NGN چيست؟
تعريف واحد و پذيرفته شده‌ اي از NGN وجود ندارد و در حال حاضر عبارت مبهمي است. تعاريف ارائه شده از NGN نسبتاً گسترده هستند. سازمانهايي مثل ETSI و ITU-T مشخصات اصلي NGN را معرفي كرده اند. به عنوان مثال NGN;ITU-T را به عنوان شبكه‌اي مبتني بر بسته تعريف كرده است، كه خدماتي شامل سرويسهاي ارتباطي، توانايي استفاده از پهناي باند چندگانه و كيفيت

سرويس كه براي تكنولوژيهاي انتقال تهيه شده است را فراهم مي‌كند. عموماً NGN به عنوان all IP يا شبكه‌هاي مجتمع مبتني بر بسته با مشخصاتي كه درجدول (۲-۱) نشان داده شده است بيان مي‌شود. NGN به تنهايي مشخصات شبكه را پوشش نمي‌دهد اما مشخصات سرويس آن فرصتهاي جديدي را براي اپراتورهاي شبكه، فراهم كننده‌هاي سرويس، توليد كننده‌هاي ارتباطات و كاربرها فراهم مي‌كند [۱].
جدول (۲-۱) مشخصات اصلي NGN[1]

all Ip يا شبكه مبتني بر بسته
بيشتر كارشناسان معمولاً NGN را به عنوان يك شبكه چندسرويسي مبني بر تكنولوژي Ip مي‌شناسند.
NGN مانند يك شبكه Ip مجتمع مي‌تواند براي ارتباطات بي‌سيم و با سيم انواع ترافيك يا برنامه‌هاي كاربردي را روي شبكه‌هاي مبتني بر بسته بكار گيرد. در مجموع، بسياري از كارشناسان استدلال مي‌كنندكه NGN در ده سال آينده جايگزين مدار رايج مبني بر PSTN خواهد شد.
خدمات كاربردي مجزا از شبكه انتقال
NGN يك معماري باز بوسيله برنامه هاي كاربردي و شبكه‌هاي مجزا فراهم مي‌كند و به آنها اجازه مي‌دهد به صورت جداگانه ارائه شوند و برنامه‌هاي كاربردي مي توانند مستقلاً صرف‌نظر از نوع شبكه‌اي كه استفاده مي‌شود توسعه پيدا كنند. با يك معماري باز استانداردسازي به طور

فزاينده‌اي اهميت پيدا مي‌كند اما به كاربران شبكه اجازه مي دهد كه بهترين محصولات موجود را انتخاب كنند و يك برنامه كاربردي جديد مي‌تواند در يك مدت زمان خيلي كوتاهتر نسبت به PSTN و ISDN اجرا شود.
شركتهايي كه وسايل يا تجهيزات كامپيوتري را توليد كرده و به فروش مي‌رسانند، مي‌توانند برنامه هاي كاربردي و سرويسها را براي كاربران نهايي توسعه دهند. فراهم‌كننده‌هاي سرويس مي‌توانند يك يا چند برنامه كاربردي را داخل يك سرويس بسته‌بندي كنند يا برنامه‌هاي كاربردي مي‌توانند بوسيله كاربران روي يك پايه نظير به نظير مورد استفاده قرار گيرند.

شبكه‌هاي مجتمع يا همگرا شده
شبكه‌هاي مجزا وسايل مورد نياز جداگانه‌اي را براي خدمات ويدئو، داده و صوت استفاده مي‌كنند. NGN انواع متفاوتي از برنامه‌ها را درون بسته‌ها تغيير شكل داده و بطور همزمان تحويل مي‌دهد. ارتباط بين NGN و شبكه‌هاي موجود از قبيل PSTN، ISDN و GSM مي‌تواند بوسيله پل‌هاي ارتباطي فراهم شود.

شبكه موجود در همه جا
NGN به كاربران اجازه تحرك گسترده و دستيابي يكپارچه به انواع برنامه‌هاي كاربردي با كيفيت يكسان را در هر ناحيه جغرافيايي مي‌دهد. ارتباطات كشتيراني و برج مراقبت امكان پشتيباني از انتقال، تجارت و نيازهاي اوقات فراغت را در هر وضعيت كه كاربر انتخاب مي‌كند، امكانپذير مي‌كند.
توزيع هوشمندي شبكه

در صورتيكه PSTN رايج، مبني برشبكه هوشمند و پايانه‌هاي نامفهوم (پايانه‌اي كه شامل ريز پردازنده داخلي نباشد) است، NGN شبكه‌اي هوشمند و پايانه‌هاي هوشمند دارد. در اين محيط شبكه، فراهم‌كننده‌هاي سرويس به آساني انواع متفاوتي از سرويسها را بدون نياز به تجهيزات سنگين شبكه فراهم مي‌كنند.

۲-۲- معماري NGN
يك نمايش از معماري شبكه NGN مي‌تواند به روشن شدن ساختار واجزا آن كمك كند. شكل (۲-۱) يك تصوير كلي از معماري NGN را نشان مي‌دهد. در اين شكل پايانه‌هاي بي‌سيم و با سيم با back bone شبكه انتقال از طريق سطح دسترسي متصل هستند و ديگر سطوح از قبيل سرويس، انتقال و شبكه‌هاي دسترسي بوسيله سطح كنترل، كنترل مي‌شوند.

چنانكه در شكل مشاهده مي‌كنيد سطح سرويس مي‌تواند بوسيله واسطه‌هاي استاندارد شده و باز از سطح دسترسي و انتقال جدا باشد. NGN مي‌تواند با شبكه‌هاي ديگر از قبيل PSTN از طريق پلهاي ارتباطي كه اجازه گرفتن گردش هر نوع داده را به طور يكپارچه از ميان شبكه‌هاي متفاوت مي‌دهند، متصل شود [۱].
شكل (۲-۱) معماري NGN [1]
2-3- اجزا اصلي NGN
معماري NGN علاوه بر تجهيزات صوتي و داده‌اي قديمي شامل انواع تجهيزات شبكه همگرا شده از قبيل كنترل‌كننده‌هاي تماس/ مدت زمان ارتباط دو كامپيوتر، پل‌هاي ارتباطي رسانه، پل‌هاي ارتباطي سيگنالينگ، سرويس‌دهنده‌هاي ويژگي، سرويس‌دهنده‌هاي برنامه، سرويس‌دهنده‌هاي رسانه، سرويس‌دهنده‌هاي مديريت و واسطه‌هاي صدور صورتحساب و عرضه نمودن سرويس مخابرات به

يك كاربر كه شامل وسايل انتقال و كابل كشي نيز مي‌باشد، است. تكنولوژيهاي هسته شامل تكنولوژي انتقال بسته، پروتكل كنترل مهندسي ترافيك، تكنولوژي كه كيفيت سرويس را ضمانت مي‌كند از قبيل MpLs ، تكنولوژي ارتباطات چند قسمتي از قبيل پخش بلادرنگ چند مقصدي پيام، تكنولوژي كنترل جلسه و غيره است.
Soft Switch
Soft Switch يك كنترل كننده تماس/ مدت زمان ارتباط دو كامپيوتر، نيز ناميده مي‌شود و يكي از اجزا هسته NGN است. بدليل اينكه انواع كاربردها از قبيل صوت و سرويس‌هاي ديگري كه اضافه مي‌شوند تا ارزش انتقال افزايش يابد را كنترل مي‌كند. Soft Switch يك وسيله كنترل مبني بر نرم افزار است كه كنترل تماس بين پروتكلهاي NGN از قيبل MGCP ، SIP ، H.232 و پروتكلهاي تكنولوژي قديمي مانند ISDN و SS7 را ميسر مي‌سازد. هم چنين با سرويس‌دهنده‌هاي برنامه براي تهيه،

توابع / برنامه‌هاي كاربردي كه مستقيماً روي Soft Switch وجود ندارد در ارتباط است. يكي از نقش‌هاي Softswitch، واسطه PSTN است كه بوسيله سيستمهاي سيگنالينگ انجام مي‌شود [۱] [۳].
Gateway
يك پل ارتباطي يك نقطه شبكه است كه به عنوان يك دروازة دخول در شبكه ديگر عمل‌ مي‌كند. براي ارتباط با شبكه‌هاي ديگر سه نوع پل ارتباطي وجود دارد:Signalling gateway , Access gateway, Trunking gateway كه در شبكه فراهم كننده سرويس قرار داده مي‌شوند.

Application Server
سرويس دهنده برنامه كاربردي در شبكه فراهم‌كننده سرويس قرار داده مي‌شود و سرويس منطقي و اجرايي براي سرويسها و برنامه‌هاي كاربردي كه مستقيماً روي Soft Switch وجود ندارند فراهم مي‌كند. به طور برجسته SoftSwitch تماسهاي سرويس‌دهنده برنامه مناسب را زماني كه يك برنامه كاربردي تقاضا مي‌شود مسيريابي مي‌كند. در مجموع كارگزار سرويس در لبه شبكه

فراهم‌كننده سرويس قرار داده مي‌شود و توزيع سرويس و كنترل بين سرويس‌دهنده‌هاي برنامه كاربردي و Soft Switch را فراهم مي‌كند. در شكل (۲-۲) اجزا اصلي NGN و نقش‌آنها خصوصاً نقش Softswitch را در اين شبكه مشاهده مي‌كنيد.
شكل (۲-۲) نقش soft Switch در NGN[3]
3- تجهيزات سوييچينگ
بعضي از مهمترين شبكه‌هاي باند پهن جديد اتصالهاي متقابل هستند و اغلب اوقات به سوييچها منصوب مي‌شوند.
كار اصلي اتصالهاي متقابل تهيه پهناي باند انعطاف پذير و مديريت اتصال براي فراهم‌كننده‌هاي شبكه مي‌باشد.
اتصالهاي متقابل به سه دسته تقسيم مي‌شوند.
۱- اتصالهاي متقابل ديجيتالي / الكتريكي (DXC/EXC)
وسايلي كه براي دريافت، پردازش و ارسال داده در حوزه الكتريكي عمل مي‌كنند كه همان اتصالهاي متقابل SDH / SONET قديمي با واسطه‌هاي مسي هستند.
۲- اتصالهاي متقابل نوري (OXC)
اتصالهاي متقابل ديجيتالي مجهز شده با واسطه‌هاي نوري هستند و بيشتر اوقات به عنوان سوييچهاي
O-E-O (Optical – Electrical- Optical) استفاده مي‌شوند. اين اتصالها براي بيشتر مشتريها بطور گسترده موجود مي‌باشند. شكل (۳-۱) اتصالهاي متقابل الكتريكي و نوري را نشان مي‌دهد.

شكل (۳-۱) اتصالهاي متقابل الكتريكي و نوري [۴]
۳- اتصالهاي متقابل فوتوني (PXC)
تجهيزاتي كه براي دريافت، پردازش و ارسال داده در حوزه نوري عمل كرده و اغلب اوقات به عنوان سوييچهاي O-O-O (Optical – Optical – Optical) استفاده مي‌شوند. تعداد كمي از فروشنده‌ها اين اتصالها را توليد مي‌كنند.
۳-۱- اتصال هاي متقابل نوري
اكثر OXC ها وسايلي پيچيده هستند كه توانايي كاركردن مثل اتصالهاي متقابل SONET/SOH، بعلاوه سوييچهاي ATM و اترنت، گيگابيت اترنت با VLAN ها، Cos و ديگر پروتكلهاي خاص را دارند.به دليل اينكه واسطهاي باند پهن نوري هستند به اين دليل به اين اتصالهاي متقابل نوري مي‌گوئيم بدين معني كه اتصال به وسايل ديگر از طريق فيبر نوري مي‌باشد اما پردازش اصلي در حوزه

الكتريكي انجام مي‌‌شود. براي توسعه، OXC ها مي‌توانند چندين واسطه الكتريكي (‌مسي ) شامل فست اترنت و گيگابيت اترنت روي مس داشته باشند.اتصالهاي متقابل نوري براي پردازش سريع سيگنالهاي دريافتي با نرخ بيت بالا، سوييچينگ پرسرعت تا ۶۴۰ گيگابايت برثانيه و بالاتر ASIC هاي توسعه داده نشده را استفاده مي‌كنند.
۳-۲- اتصالهاي متقابل فوتوني
PXC ها بطور كلي با OXC ها متفاوت هستند. مهمترين تفاوت بين يك OXC و يك PXC در پردازش داده در حوزه الكتريكي و تبديل آن به حوزه نوري در خروجي واسطه هنگاميكه در PXC ها سيگنال در حوزه نوري است مي‌باشد. مبدلهاي چندگانه براي PXC ها: بيشتر وسايل با تجهيزات انتقال مجتمع نيستند و بنابراين به يك سيستم DWDM در انتهاي فيبر نياز دارند كه سبب برگشت طول

موجهاي مختلف توسط فرستنده/ گيرنده به حوزه الكتريكي مي‌شود در ساير PXC ها هر پورت معين روي سوييچ به يك زوج فيبر وصل مي‌شود اين اتصالهاي متقابل طول موجهاي موجود در فيبر را به صورت نوري از هم جدا كرده و به يك پورت خروجي مطلوب سوييچ مي‌كند. سپس آنها دوباره دسته بندي شده و روي فيبر خروجي مربوط به آن پورت فرستاده مي‌شوند. بنابراين پايانه‌هاي DWDM و الكترونيكي در مسير وجود ندارد در نتيجه سگينالها هميشه درحوزه نوري باقي مي‌مانند. يك سري

مشكلات در استفاده از PXC ها در شبكه‌هاي نوري چند لا مبدا وجود دارد در اين گزارش چند لامبدا يعني شبكه‌اي كه با تجهيزات DWDM ساخته شده و روي هر اتصال كانالهاي نوري موازي چند گانه وجود دارد. در بعضي از نقاط شبكه براي مسيريابي طول موج به منظور تهيه انعطاف پذيري بهتر بايد از PXC ها استفاده شود [۲].
۴- فيبرها و تجهيزات انتقال
۴-۱- انواع فيبر و ظرفيت آنها
در يك سيستم انتقال نوري، اطلاعات روي فيبر به روش زير منتقل مي شود سيگنالهاي الكتريكي به سيگنالهاي نوري تبديل شده و در طول فيبر حركت مي‌كنند تا زمانيكه به يك آشكارساز كه سيگنالهاي نوري را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي‌كنند مي‌رسند. منبع نور پالسهاي نوري را در طول موجهاي خاص منتشر مي‌كند. يك طول موج به يك لامبدا (lambda) يا كانال اشاره مي‌كند عبارتهاي لامبدا، طول موج و كانال اغلب به صورت معادل استفاده مي‌شوند اگر چه طول موجها با چشم قابل روييت نيستند با اين وجود اغلب به صورت رنگ نمايش داده مي‌شوند. ظرفيت فيبر خيلي بالا است. تجهيزات انتقال نرخ داده از ۱۰ گيگا بيت بر ثانيه در يك لامبدا و ۱۲۸ لامبدا كه معادل با ۲۸/۱ ترابيت بر ثانيه كه ظرفيت يك فيبر تنها است را پشتيباني مي‌كند هر مسير فيبر مي‌تواند هشت كانال كه هر يك، داراي كابل نوري شامل ۱۹۲ زوج فيبر است را داشته باشد. پس اين ظرفيت مي‌تواند بيشتر از يك پتابيت بر ثانيه را حمل كند. ولي در عمل از ظرفيت پايين‌تري استفاده مي‌شود و كابلهايي با ۶ فيبر مشاهده مي‌شود كه براي انتقال تك رنگ با نرخ ۱۰ مگا بيت بر ثانيه استفاده مي‌شود [۲].
روش رايج در سيستمهاي حامل براي انتقال نوري در مسافتهاي طولاني نرخ بيت بالاتري را در هر لامبدا فراهم مي‌كند. آن هم چنين تعداد لامبداهاي پشتيباني شده در يك فيبر نوري را افزايش مي‌دهد. ظرفيت ۲/۱۰ ترا بيت بر ثانيه روي يك فيبر واحد در آزمايشگاه اثبات شده است. بنابراين

زماني كه سيستم درچنين محدوده اي عمل مي‌كند بسياري از مشكلهاي غيرخطي اتفاق مي افتد كه به فيبرهاي نسل آينده با مشخصات كيفيت بالا نياز است. مشخصات نسل اول فيبرهاي تك مد(SFM) بوسيله پيشنهاد ITU ، G.652 تعيين شده است كه به عنوان استاندارد فيبرتك مد شناخته مي‌شود. امروزه بيشتر فيبرهاي تك مد در اروپا مطابق پيشنهاد G.652 استفاده مي شوند. كه اين در مورد كابلهاي نوري زير دريا نيز صادق است. شكل (۴-۱) فيبر نوري را در

شبكه‌هاي باند پهن نشان مي‌دهد. مسيرهاي فيبري جديد معمولاً با فيبرهاي G.655 مجهز شده اند كه بيشتر براي نرخهاي اتصال ۱۰ گيگابيت بر ثانيه و بالاتر مناسب هستند. G.655 يك استاندارد براي NZDSF مي‌باشد. فيبرنوري G.655 براي استفاده به وسيله سيستمهاي چندكانالي DWDM طراحي شده است. پيشنهاد ITu,G.692 طرح و تقسيم‌بندي ( به معني ۵۰ هرتز و ۱۰۰ هرتز و ۲۰۰ هرتز ) براي DWDM در فيبرها را شرح مي‌دهد.

شكل (۴-۱) فيبر نوري درشبكه‌هاي باند پهن [۶]