سوئیچ‌های ارتباطی بخش حیاتی هر شبکه مخابراتی هستند. آن‌ها مسئول برقراری مسیر ارتباطی بین مبدا و مقصد هستند؛ چه تماس صوتی باشد، چه جریان ویدیویی و یا بسته‌های دیتا در شبکه اینترنت. سوئیچ‌ها همانند مغز شبکه عمل می‌کنند و با توجه به مقصد، محتوا و شرایط شبکه، تصمیم می‌گیرند که داده‌ها از چه مسیری منتقل شوند.
در دنیای امروز که از شبکه‌های سنتی مداری تا شبکه‌های ابری و مبتنی بر SDN و VoIP پیش رفته‌ایم، شناخت دقیق انواع سوئیچ‌ها یک ضرورت برای مهندسین شبکه، متخصصان مخابرات و حتی مدیران فناوری اطلاعات محسوب می‌شود.
دسته‌بندی کلی سوئیچ‌ها در مخابرات
سوئیچ‌ها در چهار دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:
سوئیچ‌های سنتی PSTN، TDM
این نوع سوئیچ‌ها اساس شبکه‌های تلفن ثابت قدیمی را تشکیل می‌دادند. تماس‌ها از طریق سوئیچ‌های مداری برقرار می‌شدند که یک مسیر اختصاصی برای کل مدت مکالمه رزرو می‌کردند. نمونه‌های معروف آن شامل سوئیچ‌های Ericsson AXE و Lucent 5ESS است.
سوئیچ‌های دیتا؛ ATM، Frame Relay، MPLS
با رشد نیاز به انتقال داده، سوئیچ‌هایی با ساختار بسته‌ای و سلولی جایگزین سوئیچ‌های سنتی شدند. سوئیچ ATM با سلول‌های ۵۳ بایتی خود برای حمل ترکیبی صدا، دیتا و تصویر استفاده می‌شود. Frame Relay نیز برای اتصال LANها کاربرد داشت. MPLS به عنوان نسل پیشرفته‌تری، مسیرهای سوئیچ‌شده مبتنی بر برچسب ارائه می‌دهد.
سوئیچ‌های نوری (Optical Switching)
در شبکه‌های فیبر نوری پرظرفیت، استفاده از سوئیچ‌هایی که مستقیما سیگنال نوری را مسیریابی می‌کنند بدون تبدیل به سیگنال الکتریکی (E/O)، تحولی اساسی بود. تجهیزات OXC و ROADMs نمونه‌هایی از این دسته هستند.
سوئیچ‌های IP و VoIP IP-PBX و Softswitch
در شبکه‌های مدرن امروزی، تماس‌ها به جای مدارات تلفنی، از طریق بسته‌های IP جابجا می‌شوند. IP PBXها و Softswitchها تماس‌ها را روی شبکه دیتا برقرار می‌کنند و بسیاری از آن‌ها قابلیت اتصال به PSTN یا کار در فضای ابری دارند.
معماری فنی انواع سوئیچ
معماری سوئیچ‌های کلاسیک (Class 4/5)
سوئیچ‌های سنتی مخابراتی به‌صورت سلسله‌مراتبی طراحی شده‌اند.
- Class-5 : سوئیچ‌هایی که خطوط مشترکین تلفن شهری را مدیریت می‌کنند. این سوئیچ‌ها تماس‌های محلی را برقرار می‌کنند و در سانترال‌ها قرار دارند.
- Class-4: سوئیچ‌هایی که برای تماس‌های بین‌شهری یا بین‌المللی به کار می‌روند و ترافیک تماس‌ها را به سوئیچ‌های دیگر منتقل می‌کنند.
درون هر سوئیچ، چندین بخش اصلی وجود دارد:
| بخش | وظیفه |
| ورودی/خروجی کانال‌ها | اتصال به خطوط مشترک یا خطوط ترانک |
| واحد کنترل تماس | مدیریت سیگنالینگ و تعیین مسیر |
| ماتریس سوئیچینگ | اتصال دو کانال برای ایجاد تماس |
تماس‌ها با استفاده از پروتکل SS7 برای سیگنالینگ برقرار می‌شوند. این سیگنالینگ مسیر تماس را مشخص می‌کند، حتی قبل از آن‌که صوت منتقل شود.
ساختار داخلی ATM و Frame Relay
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
- داده‌ها در قالب سلول‌های ۵۳ بایتی منتقل می‌شوند.
- مسیر بر اساس Virtual Circuit از قبل تعیین‌شده است.
- هر سوئیچ ATM دارای ساختار به‌نام Switching Fabric است که سلول‌ها را با سرعت بالا از ورودی به خروجی هدایت می‌کند.
Frame Relay
- در این فناوری، فریم‌ها با یک شناسه به نام DLCI برچسب‌گذاری می‌شوند.
- سوئیچ‌ها فقط DLCI را بررسی کرده و فریم را به سمت خروجی هدایت می‌کنند.
- این روش سبک‌تر و ارزان‌تر از ATM بود اما با آمدن MPLS منسوخ شد.
معماری MPLS ؛سوئیچینگ برچسب‌دار
MPLS (Multiprotocol Label Switching) ساختاری بین لایه ۲ و ۳ دارد و به‌شکل زیر عمل می‌کند:
- روتر مرزی (LER) بسته IP را دریافت و به آن برچسب MPLS می‌چسباند.
- روتر داخلی (LSR) فقط بر اساس این برچسب، بسته را به مقصد می‌فرستد.
- مسیر از پیش تعریف‌شده‌ای به‌نام Label Switched Path (LSP) تعیین‌کننده عبور بسته‌ها است.
مزیت این معماری، انتقال سریع‌تر و مدیریت کیفیت سرویس (QoS) بهتر نسبت به سوئیچینگ IP کلاسیک است.
ساختار شبکه سوئیچینگ نوری
سوئیچ‌های نوری مانند ROADMs و OXC از معماری‌هایی استفاده می‌کنند که بر مبنای طول موج کار می‌کند. ویژگی اصلی آن‌ها:
- عدم نیاز به تبدیل نوری به الکتریکی (O/E)
- استفاده از فناوری WDM برای حمل چند سیگنال نوری بر روی یک فیبر
- سوئیچینگ مبتنی بر طول موج برای هدایت جریان‌های نوری
معماری سوئیچ‌های VoIP و IP-PBX
در این نوع سوئیچ‌ها:
- یک سرور نرم‌افزاری تماس‌های صوتی را کنترل می‌کند.
- پروتکل SIP یا323 برای سیگنالینگ استفاده می‌شود.
- تماس‌ها به‌صورت Packetized Voice روی شبکه منتقل می‌شوند.
- اغلب دارای واسط‌هایی برای اتصال به PSTN یا SIP Trunk هستند.
مقایسه تخصصی عملکرد انواع سوئیچ
| معیار | PSTN/TDM | ATM | MPLS | IP/VoIP | Optical |
| تاخیر | بسیار کم | متوسط | کم | متغیر | بسیار کم |
| پهنای باند | محدود | بالا | بالا | بالا | بسیار بالا |
| کیفیت تماس | ثابت | قابل قبول | عالی | وابسته به شبکه | عالی |
| پیچیدگی | بالا | بسیار بالا | متوسط | کم | بالا |
| مقیاس‌پذیری | محدود | کم | بسیار بالا | بالا | بالا |
| هزینه | بالا | بالا | متوسط | کم | بالا |
برندهای برجسته تولید سوئیچ در جهان
سوئیچ‌های سنتی
- Ericsson AXE
- Nortel DMS-100
- Siemens EWSD
- Lucent 5ESS
سوئیچ دیتا و MPLS
- Cisco ASR, Catalyst, Nexus Series
- Juniper MX Series
- Huawei NE و CloudEngine
- Nokia 7750 SR
سوئیچ نوری
- Ciena 6500
- Infinera DTN-X
- ADVA FSP 3000
- Huawei OSN Series
VoIP و IP PBX
- Cisco CallManager
- Avaya Aura
- Asterisk
- 3CX
کاربردها و پیاده‌سازی‌ها در دنیای واقعی
- PSTN: هنوز هم در مناطق روستایی و برخی سازمان‌های دولتی فعال است.
- MPLS: در بانک‌ها، دولت‌ها و اپراتورهای بزرگ برای تضمین کیفیت سرویس در شبکه خصوصی.
- VoIP: درکسب‌وکارهای کوچک و متوسط، کال‌سنترها و سازمان‌هایی که به ارتباطات مبتنی بر اینترنت وابسته‌اند.
- Optical: در شبکه‌های ملی، بین‌المللی و زیرساخت‌های فیبر نوری دیتاسنترها.
روندهای نوین NFV، SDNو سوئیچ نرم‌افزاری
شبکه‌های آینده به سمت مجازی‌سازی و نرم‌افزاری‌شدن سوئیچ‌ها پیش می‌روند.
- NFV: جایگزینی سخت‌افزارهای سوئیچ با نرم‌افزار روی سرورهای معمولی.
- SDN: کنترل مرکزی مسیرهای داده توسط کنترلرهای هوشمند.
- Cloud-native Switching: اجرای توابع سوئیچینگ در محیط ابری، به‌ویژه در شبکه‌های 5
در پایان
سوئیچ‌های مخابراتی طی چند دهه گذشته از دستگاه‌های سخت‌افزاری سنتی به توابع نرم‌افزاری قدرتمند و ابری تحول یافته‌اند. در حالی‌که PSTN و TDM هنوز در بخش‌هایی فعال‌اند، مسیر آینده به‌سمت VoIP، MPLS، و شبکه‌های SDN/NFV حرکت می‌کند. شناخت این سوئیچ‌ها، تفاوت‌ها و کاربردهایشان برای هر متخصص شبکه و مخابرات امری ضروری است.
بدون دیدگاه