Neste generasjons nettverk

Next Generation Network ( NGN ), også kalt Next Generation Access Network ( NGA-nettverk ), beskriver nettverksteknologien i telekommunikasjon som erstatter tradisjonelle kretsbryterte telekommunikasjonsnettverk som telefonnettverk , kabel-TV-nettverk , mobilnettverk , etc. med en ensartet pakkevekslende nettverksinfrastruktur og arkitektur og erstatter de eldre. Telekommunikasjonsnett er kompatibelt. Betegnelsen NGN / NGA brukes også (på en enkel måte) som en slagord for den nåværende konverteringen av de eksisterende telekommunikasjonsnettverkene til internettprotokollteknologi (IP), siden internettprotokollen er det dominerende valget for implementering av pakkeskiftende nettverk.

Fordelen er konvergens . En av de viktigste egenskapene til NGN er at forskjellige nettverksfunksjoner som transport, service og kontrollfunksjon (f.eks. Signalering) er implementert på forskjellige (logiske) nettverksnivåer.

Kritikere ser NGN som en trussel mot nettnøytralitet . Spesielt vises det til den planlagte innføringen av den definerte end-to-end servicekvaliteten ( QoS ) og den tilhørende muligheten for bevisst å "bremse ned" eller til og med blokkere datastrømmer .

bakgrunn

motivasjon

På grunn av det økende kostnadspresset i telekommunikasjonsmarkedet og prisfallet på taletjenester, er tjenesteleverandører og nettoperatører tvunget til å lete etter nye tilnærminger til det økonomiske og effektive tilbudet av telekommunikasjonstjenester og driften av telenett. Så langt har telekommunikasjonsmarkedet vært dominert av tradisjonelle telefonileverandører. Imidlertid kan en økende konvergens av tjenester og nettverk observeres. Klassiske portalleverandører som B. Google , Yahoo , MSN eller kabelnettoperatører på dette markedet. Det økende utvalget av telefontjenester som bruker IP-telefoni (VoIP) er bare ett eksempel. I løpet av denne konvergensen reduseres verdibidraget til nettverksforsyningen i sluttkundesalget til fordel for tjenestetilbudet; de verdikjedene i telemarkedet er i endring. De etablerte nettoperatørene er derfor tvunget til å lete etter potensielle kostnadsbesparelser og revurdere forretningsmodellene sine. På grunn av konvergens av fire bransjer T elecommunications, jeg nformasjon, M edia og E ntertainment har dukket opp som samlebegrep forkortelsen TIME etablert.

Den tradisjonelle telekommunikasjonsinfrastrukturen er strukturert heterogent . Fasttelefoni og dataoverføring implementeres ved hjelp av forskjellige teknologier. Det er direkte avhengigheter mellom tjenester og teknologien som brukes, noe som betyr at innføring av nye tjenester ved å tilpasse maskinvaren er en veldig kostbar og langvarig prosess. En enhetlig nettverksinfrastruktur som kan brukes som en plattform for å tilby alle tjenester, vil spare kostnader og tid. I tillegg gir begrensningen til bare én systemteknologi store besparelsespotensialer når det gjelder kostnader for vedlikehold, konvertering og anskaffelse, samt reduksjon i teknologilokaliseringer og områder. Konvertering av de tidligere kretssvitsjenettverkene til pakkeswitsjenettverk ved hjelp av Internet Protocol er sett på som en grunnleggende mulighet .

Det skal også bemerkes at infrastrukturen ikke kan byttes til pakkesvitsing plutselig, men at eksisterende telefonnettverk og nettverkstilgang med de tilsvarende tilkoblede sluttapparatene må drives parallelt med de nye nettstrukturene over lengre tid. En problemfri migrasjonsprosess må derfor garanteres. Derfor må den nye nettverksinfrastrukturen være en PSTN / ISDN - simulering og - Emulering tillate.

På denne bakgrunn ses behovet for å utvikle en omfattende nettverksarkitektur som gir kontrollmekanismer ved hjelp av hvilke nettverksressursene kan fornuftig kontrolleres og styres i henhold til kravene til tjenestene og antall brukere. Målet med NGN-utviklingen er å oppfylle disse kravene.

Historisk utvikling

De første NGN-spesifikasjonene for den europeiske regionen fant sted i ETSI Project TIPHON ( T elecommunications and I nternet P rotocol H armonization O ver N etworks). Ved sammenslåing dette prosjektet med ETSI TC SPAN ( T eknisk C ommittee S ervices og P rotocols for A dvanced N etworks), ETSI TC TISPAN ( T elecoms & I nternet konvergert S ervices & P rotocols for A dvanced N etworks) grunnlagt, som er ansvarlig for behandlingen av standarder for NGN innen ETSI den dag i dag.

Arbeidet i ETSI TC TISPAN foregår på bakgrunn av opprettelsen av konsepter for overgangen fra PSTN / ISDN til pakkeskiftende nettverk. En NGN ble spesifisert som kan slå på og erstatte PSTN og ISDN . Alle systemkomponenter er levert, spesielt for å implementere taleoverføringstjenester i et NGN. Protokoller og mekanismer er spesifisert av TISPAN-arbeidsgruppene for å hjelpe nettverksoperatører med å utvikle migrasjonsstrategier for å kunne falle tilbake på standardiserte komponenter.

I tillegg er det 3. generasjons partnerskapsprosjekt (3GPP) , som utvikler et NGN fra UMTS og dermed blir avansert av mobilnettoperatørene. 3GPP har utviklet kjernespesifikasjonen for IP Multimedia Subsystem (IMS) basert på IP-teknologi. Begge gruppene, ETSI TC TISPAN og 3GPP, har som mål å implementere NGN på grunnlag av IMS. ETSI TISPAN og 3GPP jobber tett sammen for å forhindre at IMS-spesifikasjonene divergerer.

Innenfor ITU startet sammenlignbart arbeid i 1995 med prosjektet Global Information Infrastructures (GII), som deretter førte til spesifikasjonen av ITU-T-NGN. ITU-T-tilnærmingen er en overordnet modell for langvarig og fullstendig erstatning av kretssvitsjede nettverk med pakkekoblede nettverk med fokus på å definere de grunnleggende funksjonene og arkitekturen, mens arbeidet ved ETSI fokuserer mer på utarbeidelsen av praktiske implementeringer. ETSI TISPAN prøver å sikre kompatibiliteten til ITU-T og sin egen tilnærming gjennom en tett utveksling med ITU-T.

Definisjon og spesifikasjon

Definisjon av ITU

Den ITU-T definerer en NGN i ITU-T anbefaling Y.2001 som følger (oversettelse fra engelsk):

Begrepet generell mobilitet spiller en grunnleggende rolle i NGN og defineres derfor mer presist i ITU-T-anbefaling Y.2001 (oversettelse fra engelsk):

Videre lister ITU-T-anbefaling Y.2001 følgende fjorten grunnleggende egenskaper som må oppfylles for at et telenett skal kunne betraktes som et NGN:

1. Pakkeoverføring
2. Inndeling av kontrollfunksjonene i overføringsegenskaper, samtale / tilkobling og applikasjon / tjeneste
3. Frakobling av tjenestene fra nettverket og levering av åpne grensesnitt
4. Støtte for et bredt spekter av tjenester, applikasjoner og mekanismer basert på tjenestebyggesteiner (tjenestemoduler) (inkludert sanntid / streaming / ikke-sanntidstjenester og multimedia)
5. Bredbåndsfunksjoner med jevn kvalitet på tjenesten og gjennomsiktighet
6. Samarbeid med eksisterende nettverk via åpne grensesnitt
7. Generell mobilitet
8. Ubegrenset tilgang for brukere til ulike tjenesteleverandører
9. En rekke identifikasjonsordninger
10. Ensartede tjenestefunksjoner for samme tjeneste fra brukerens synspunkt
11. Konvergens av tjenester mellom fast / mobil
12. Uavhengighet av servicerelaterte funksjoner fra underliggende transportteknologier
13. Støtte til ulike last mile teknologier
14. Overholdelse av alle regulatoriske krav, f.eks. B. Nødkommunikasjon og sikkerhet / konfidensialitet etc.

Konseptet til ETSI-arbeidsgruppen TIPHON

Denne ETSI-arbeidsgruppen ble grunnlagt i 1997 og er i mellomtiden avviklet til fordel for ETSI AG TISPAN. Konseptet består i hovedsak av følgende komponenter:

• Media gateways , som fysisk kobler de enkelte nettverkene og sikrer overføring av informasjon - inkludert nødvendig format og datakonvertering, og
• Myke brytere som styrer medieportalene og for eksempel oppretter og rydder forbindelser over alle nettverksgrenser.

Nye tjenester i et NGN blir også referert til som NGS ( Next Generation Services ). Disse tjenestene leveres av den såkalte Service Delivery Platform (SDP).

IMS for 3GPP

IMS utvikles i Europa av 3GPP , en sammenslutning av operatører og produsenter innen mobilkommunikasjon. Med utgivelse 5 av "Tekniske anbefalinger (TR)" introduseres et "all IP" -konsept.

Konseptet består av tre lag, "Transport Layer" av ITU-tilnærmingen er delt inn i "Transport Layer" og "IMS Layer". Funksjonaliteten fordeles som følger:

• Det Transportlaget består av gatewayer og integrerer de aksessnett
• Det IMS lag inneholder "Call Control" funksjon (CSCF), så vel som styrefunksjoner for gateways
• den tjeneste laget inneholder HSS (database) og AS (applikasjonsserver)

En detaljert beskrivelse og kilder finner du i IP Multimedia Subsystem .

Konseptet til ETSI-arbeidsgruppen TISPAN

ETSI TISPAN NGN er spesifisert i versjon 2. Konseptet tar utgangspunkt i IMS ("Core IMS") og integrerer ikke mobilspesifikke former for tilgang. Spesielt nevnes følgende:

• "Fast tilgang" ( SIP og klassisk telefoni )
• "Kabeltilgang" (tilgang fra kabel-TV-nettverk )
• "Mobil tilgang" ( mobilnettverk )
• "Bredbånd trådløs tilgang" ( WLAN , WiMAX )

Den grunnleggende arkitekturen er definert i ETSI-spesifikasjonen ES 282 001.

ETSI skiller mellom to funksjonelle grupper:

• Transportstratum
• Tjenestelag

Søknadene telles her i tjenestelaget. Vi snakker om (logiske) funksjoner, hvordan deres tekniske realisering ikke er en del av spesifikasjonene. Vilkårene har ingenting å gjøre med de lignende i OSI-modellen .

Transportlag

Transportlaget består av “Transport prosesseringsfunksjoner”, “Network Attachment Subsystem” (NASS) og Resource and Admission Control Subsystem (RACS). De transport prosessfunksjoner (kalt overføringsfunksjonene i versjon 1) kobler NGN system for nettverkene som skal betjenes. Dette inkluderer også signalering og medieportaler. Den nass og RACS inneholde styrefunksjonene og tjenestene i transportlaget Disse inkluderer spesielt IP-adresseadministrasjon, IP-basert tilgangskontroll (begge NASS), ressursadministrasjon og NAT- støtte (begge RACS).

Servicelag

Den “kjerne” IP Multimedia Subsystem (IMS) er den sentrale komponent av NGN arkitektur. Den implementerer en SIP IMS-bryter for å kontrollere alle SIP-multimedietjenester. Den støtter det IMS-baserte PSTN / ISDN-emuleringssystemet.

Den PSTN / ISDN-emulering delsystemet (PES) som gjør det mulig å etterligne PSTN eller ISDN- tjenester, og dermed til å koble konvensjonelle telefoni ende enheter til NGN. PES skiller mellom to tilnærminger: den softswitch-baserte tilnærmingen og den IMS-baserte tilnærmingen.

Den IPTV delsystem spesifiserer integrering av IPTV og lignende tjenester i NGN.

De vanlige komponentene er en rekke funksjoner som deles av ovennevnte funksjoner i tjenestelaget. Dette inkluderer spesielt grensesnitt for databasetilgang (User Profile Server Function and Subscription Locator Function) og for tilgang til applikasjonene (Application Server Function (ASF))

Tre grensesnitt er definert for Application Server Function (ASF) :

• SIP Application Servers (SIP AS) for tilkobling av applikasjoner som kan håndtere SIP
• IM-SSF Application Server for tilkobling til IN- applikasjoner med CAMEL- eller ETSI Core INAP-grensesnitt
• OSA SCS Application Server for tilkobling til IN- applikasjoner med OSA / Parlay- grensesnitt

ETSI TISPAN spesifiserer for øyeblikket ingen applikasjoner. Eksempler på applikasjoner er gitt i litteraturen.

End-to-end kvalitet på tjenesten

Et generelt problem oppstår fra samtidig bruk av det samme nettverket for overføring av tale og data. En økt datatrafikk vil øke ventetiden til taleoverføringen, noe som oppfattes som irriterende av samtalepartnerne. Organisasjonene som er involvert i definisjonen av NGN-konseptet ser tiltak for å oppnå "bredbåndskapasitet med definert end-to-end kvalitet på tjenesten (QoS)" som nødvendig, som skal oppnå "førstelinjekvalitet" sammenlignbar med det faste nettverket . Dette er bl.a. i internettfora gjentatte ganger gjenstand for diskusjoner, siden OSI-modellen som er typisk for Internett krever et mer komplekst system med forskjellige maskinvare- og programvarekomponenter for datatransport enn den ISDN-baserte analoge eller digitale teknologien i det konvensjonelle faste nettverket .

Se også kvalitetsfunksjoner i IP-telefoni

Strømkrav for sluttbruker

Bruk av et modem med en ruter for et Next Generation Network (NGN) og en innebygd analog telefonadapter kan føre til betydelig elektrisk strøm. Modemene (Residential Gateways (RGW)) fra produsenten Standard Microsystems Corporation (SMC) solgt av Arcor skal tjene som et eksempel : I henhold til typeskiltet er typen A400 spesifisert med 15 watt, typen A401 og A601 med 18 watt hver. Når det gjelder POTS- og ISDN-tilkoblinger som er koblet til en Access Gateway (AGW) hos nettverksoperatøren, trenger sluttbrukeren imidlertid ikke andre strømkrav enn den tradisjonelle telefonforbindelsen.

driftskostnader

På grunn av uavbrutt drift som er nødvendig for telefonadapteren, er forbruket og kostnadene for rutere fra Arcor / Vodafone eksemplarisk

• A400 med 15 watt tilkoblet last: 131,4 kWh / a; med 0,28 € / kWh er driftskostnadene 36,79 € / a
• A401, A601 med 18 watt tilkoblet belastning: 157,7 kWh / a; Med 0,28 € / kWh er det 44,16 € / a driftskostnader.

Nødanrop og nødstrømforsyning

NGN-forbindelser har såkalt førstelinjekvalitet, et pålitelighetsnivå som kan sammenlignes med konvensjonelle fastnett. Strømforsyningen til telefonene er fortsatt et problem i tilfelle en svikt eller forstyrrelse av det offentlige kraftnettet. I motsetning til den analoge fasttelefonen eller ISDN-forbindelsen, er dette ikke tilfelle med Voice over IP. Ellers er nødanrop mulig uten begrensning. I tillegg, med Voice over Cable (VoC) , tillater ikke denne konfigurasjonen teknisk nød- eller fjernforsyning , siden CMTS ikke tilbyr denne standardfunksjonen til den klassiske sentralen i DSL- området. I tillegg, i tilfelle en nødanrop, kan innringeren lokaliseres og posisjonsinformasjonen kan overføres til kontrollsenteret . Alle NGN-forbindelser oppfyller dermed kravene i den tyske telekommunikasjonsloven . Uavhengig av hvilken teknologi som brukes, vil nødanrop fortsatt bli prioritert på bekostning av andre telefonsamtaler i tilfelle flaskehalser på nettverket.

Å ringe i tilfelle strømbrudd er problematisk. Nettverksleverandører er forpliktet til å sikre nødstrømforsyning, men dette gjelder bare deres egen nettinfrastruktur. Ved å eliminere den analoge in-band stemmekanalen til fordel for økte datahastigheter med full DSL-forbindelse - i motsetning til analoge telefoner eller ISDN - kan konvensjonelle telefoner ikke lenger betjenes med nødstrøm på nettet. En begjæring, som i 2016 oppfordret den tyske forbundsdagen til å forplikte nettoperatørene som lovgivere til å levere nødstrømforsyning til kundens sluttapparat, hadde ingen effekt. Mens analoge tilkoblinger, som også overføres til IP-løsninger i bakgrunnen, forsynes med nødstrøm i flere timer i tilfelle strømbrudd, er brukere av NGN-forbindelser avhengige av sin egen nødstrøm, for eksempel på en strømstikk med nødstrømsystem eller bruk av mobiltelefon . I begge tilfeller er driften begrenset av batteristrøm. I tilfelle storstilt strømavbrudd kan det forventes omtrent to timers nødstrøm for mobilkommunikasjon, men mindre basestasjoner som bare tjener til å optimalisere nettverksdekningen blir stengt umiddelbart. Husets nødanropssystemer inneholder en basestasjon med nødstrømforsyning og en "GSM-reserve", noe som betyr at mobilradio kan brukes som en alternativ kommunikasjonskanal i en nødssituasjon.

Uansett hvilken nettverksteknologi som brukes, må det tas i betraktning at de fleste sluttapparater, for eksempel trådløse DECT-sluttapparater , ikke fungerer uten en ekstern strømkilde, og er også avhengige av nødstrøm.

kritikk

Kritikere klager over at telefontjenesten til NGN-leverandører igjen er koblet fast til bredbåndsforbindelsen, og at VoIP-leverandører som har utviklet sine produkter i det forrige nettverksnøytrale Internett, er ekskludert fra de nye nettene. I tillegg blir kunder i stor grad tvunget til å bruke NGN-telefoni, da operatørens maskinvare ikke tillater at de tilkoblede telefonene brukes med en annen VoIP-leverandør.

En stor fordel med Voice over IP er at den kan brukes på farten. Når du reiser, kan du nå VoIP-kunder via en bredbåndsforbindelse over hele verden ved hjelp av telefonprogramvare eller VoIP-aktiverte mobiltelefoner under deres lokale nummer. Siden forbindelsen er registrert i Tyskland, gjelder bare den tyske tariffen for samtaler til hjemlandet ditt. Next Generation Network klarer seg uten denne bekvemmeligheten og utelukker nomadisk bruk.

På grunn av den åpne standarden utvikles SIP-protokollen som brukes av VoIP-leverandører og dens muligheter videre over hele verden. Lydkvaliteten drar også nytte av dette. Bredbåndskodeker tillater nå høy kvalitet lydkvalitet. Bruken er åpen for alle kunder hos den alternative leverandøren. NGN-brukere, derimot, kan bare få tilgang til operatørteknologien og fortsetter derfor å ringe i fastlinjekvalitet.

En annen begrensning er at NGN-nettverk utelukkende er rettet mot taleoverføring og muligens faks. Dette betyr at andre tjenester - som kortterminaler for selskaper - ikke er mulig. I motsetning til konvensjonelle telefonforbindelser , hvis strømforsyningen svikter, er det ingen nødstrømforsyning (se # Nødanrop og nødstrømforsyning ).

Se også

• Neste generasjons mobilnett
• IP multimedia delsystem

weblenker

• ITG-spesialistgruppe 5.2.3 "Next Generation Networks"
• NGN online læringsmodul

Individuelle bevis