New Generation Network

ผมไม่แน่ใจว่าท่านผู้อ่านเคยได้ยินคำว่า AKARI มาก่อนหรือเปล่า AKARI เป็นคำภาษาญี่ปุ่นซึ่งมีความหมายว่า “แสงไฟดวงเล็กๆ” ซึ่ง AKARI เป็นชื่อโครงการหนึ่งในประเทศญี่ปุ่นที่ต้องการจะสร้างระบบเครือข่ายแห่งอนาคตขึ้นมา และใช้ Codename ว่า AKARI ซึ่งเปรียบเสมือน “แสงไฟดวงเล็กๆ ในความมืดที่ชี้ทางไปสู่อนาคต” ระบบเครือข่ายแห่งอนาคตหรือที่ในโครงการนี้เรียกว่า New Generation Network มีจุดเริ่มต้นตั้งแต่ปี 2006 ที่มีแนวคิดว่าระบบเครือข่ายในปัจจุบันที่มีอยู่คงไม่อาจตอบสนองความต้องการใช้งานที่เปลี่ยนไปได้ในอนาคตข้างหน้า เป้าหมายคือในปี 2015 ญี่ปุ่นจะมี New Generation Network (NWGN) ที่สามารถตอบสนองความต้องการในอนาคตได้

ทำไมต้องมี NWGN

เป้าหมายสำคัญที่ทางญี่ปุ่นเห็นว่าระบบเน็ตเวิร์คในปัจจุบันยังไม่สามารถสร้างความพึงพอใจให้กับพวกเขาได้ก็คือ การตอบสนองต่อเรื่องภัยภิบัติ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าประเทศญี่ปุ่นนั้นมีภัยภิบัติอยู่เป็นจำนวนมากไม่ว่าจะเป็น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ภายุ หรือซึนามิ ประเทศเขาเองจำเป็นต้องเตรียมตัวเพื่อที่จะรองรับสิ่งต่างๆ เหล่านี้ ระบบเครือข่ายในปัจจุบันที่ใช้อยู่ยังไม่สามารถตอบสนองกับเหตุการณ์ต่างๆ ได้เร็วพอ หากการเชื่อมต่อที่มีอยู่ขาดลง การติดต่อสื่อสารต่างๆ ก็จะหยุดชะงักไปเป็นเวลานาน ทำให้การช่วยเหลือเป็นไปได้อย่างลำบาก อีกเหตุผลหนึ่งก็คือเรื่องการใช้พลังงาน ปัจจุบันญี่ปุ่นมี BGP Router ที่ใช้งานอยู่มากกว่า 350,000 ตัว ซึ่งกินไฟมหาศาลทำอย่างไรถึงจะลดการใช้พลังงานลงมาได้

ในอนาคตอันใกล้ข้อมูลที่วิ่งอยู่บนอินเตอร์เน็ตนั้นไม่ใช่แค่การคอมพิวเตอร์ (Computer, Phone, Tablet หรือ อื่นๆ) เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล หรือการสื่อสารกันเท่านั้น แต่ในอนาคตอุปกรณ์ทุกอย่างจะสามารถสื่อสารกันได้ ซึ่งผมหมายถึงทุกๆ อุปกรณ์จริงๆ อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดจะถูกเชื่อมต่อเข้ามาในระบบเครือข่าย หรืออุปกรณ์เดิมที่ไม่เคยต้องใช้ไฟฟ้าก็จำเป็นต้องมี Sensor ติดอยู่ตัวอย่างเช่น แก้วน้ำที่สามารถบอกอุณหภูมิได้บอกปริมาณน้ำได้ สื่อสารกับเราได้ว่าควรจะกินน้ำเมื่อไรเดี๋ยวมันจะเย็นซะก่อน ทุกหนทุกแห่งจะเต็มไปด้วย Sensor ไม่ว่าตามท้องถนน บนตึกรามบ้านช่อง บนรถ หรือในน้ำ เพื่อที่จะใช้ในการบอกสถานะปัจจุบันหรือสภาวะแวดล้อมรอบๆ Sensor ตัวนั้น ข้อมูลดังกล่าวจะถูกนำไปใช้ในการประมวลผล เพื่อที่จะเก็บข้อมูล หรือเพื่อที่จะเป็นข้อมูลในการตัดสินใจในการส่งคำสั่งในการปฎิบัติการอย่างใดอย่างหนึ่ง จริงๆ แล้วพวก Sensor ต่างๆ นั้นคงไม่ใช่แค่อุปกรณ์เพื่อส่งข้อมูลอย่างเดียว เพราะด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันเองก็เป็นไปได้แล้วที่จะเอาความสามารถในการประมวลผลใส่เข้าไปในอุปกรณ์เล็ก ๆ ดังนั้น Sensor ที่ว่าก็จะเปรียบเสมือนคอมพิวเตอร์ตัวเล็กมากๆ ที่กระจายอยู่ไปทั่วทุกหนแห่ง สามารถตรวจสอบสภาพแวดล้อมได้ สามารถประมวลผลได้ สามารถรายงานผลออกไปยังที่ที่กำหนดไว้ได้ สามารถแสดงผลตามที่กำหนดได้

ปริมาณอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบเครือข่ายจะเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างมหาศาลหลายร้อยหลายพันเท่า ปริมาณข้อมูลที่มีการส่งออกมาจากอุปกรณ์แต่ละตัวยิ่งไม่ต้องคิดเลยว่าจะมีมากมายแค่ไหน นี่ยังไม่นับรวมถึงพวกข้อมูลประเภทภาพและเสียงที่กลายเป็นการสื่อสารแบบพื้นฐาน ระบบเครือข่ายเดิมที่ออกแบบมาเพื่อการติดต่อสื่อสารแบบเดิมๆ คงไม่สามารถรองรับได้แน่ และถึงแม้จะมีการปะผุ แก้ไข เพิ่มเติมสิ่งใหม่เข้าไปในระบบเครือข่ายเดิมเพื่อขยายความสามารถขึ้น แต่ก็คงรอรับได้อีกไม่นานสักวันหนึ่งมันก็คงไม่สามารถจะแก้ไขได้ ก็ต้องยกเครื่องกันใหม่ นั้นก็คือที่มาของโครงการ AKARI ที่จะออกแบบระบบเครือข่ายในอนาคต เครือข่ายในอุดมคติ โดยไม่เอาระบบเครือข่ายเดิมมาเป็นข้อผูกมัดในการออกแบบ 

ความต้องการของ NWGN

การที่เราจะออกแบบอะไรสักอย่างขึ้นมาก็คงต้องมาเริ่มที่ว่าสิ่งที่เราจะออกแบบนั้นออกแบบไปเพื่ออะไร หรือเอาไปตอบสนองอะไร NWGN จะแบ่งความต้องการออกเป็นสองกลุ่มคือ

1.     กลุ่มที่ต้องการจะลด คือระบบเครือข่ายตัวใหม่จะต้องช่วยลดผลกระทบที่จะเกิดกับเรื่องต่างๆ เช่นเรื่องลดการใช้พลังงาน ลดผลกระทบของภัยภิบัติลง ลดปัญหาอาชญากรรมลง เป็นต้น

·         Energy Saving

·         Natural disasters

·         Medical care

·         Food

·         Crime Prevention

·         Accidents

·         Dom. Regional Disparities

·         Intl. Economic Disparity

·         Education

·         Recurrent Education

·         Cyber Security

2.     กลุ่มที่ต้องการจะเพิ่ม คือเพิ่มความสามารถในการทำงานในเรื่องต่างๆ อย่างเช่น การตอบสนองไลฟ์สไตล์ในการดำเนินชีวิตที่แตกต่างกันได้ ระบบไฮสปีดวีดีโอ ระบบ e-Government หรือระบบใหม่ๆ ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตเป็นต้น

·         Cultural/Lifestyle Diversity

·         Media Convergence

·         Knowledge Society

·         Service Productivity

·         Circulation and Distribution of Value

·         e-Democracy

·         Entertainment

·         Frontier Fields

แนวทางในการออกแบบ

จากความต้องการเบิกต้นในแง่ของผู้ใช้ว่าผู้ใช้จะได้รับอะไรบ้างเมื่อระบบเครือข่ายใหม่นี้เกิดขึ้น แต่ความความต้องการที่กล่าวมาแล้วไม่สามารถใช้ในการออกแบบได้ จึงจำเป็นต้องแปลงความต้องการทั้งหมดออกมาเป็นกรอบแนวทางในการออกแบบเพื่อที่จะให้สามารถออกแบบได้อย่างมีเป้าหมายและมีหลักการ

1.     Large capacity เพิ่มความเร็วและความจุที่จำเป็นสื่อสารในระบบเครือข่าย โดยเพิ่มขึ้นประมาณ 1,000 เท่าของปัจจุบัน ภายในระยะเวลา 13 ปี

2.     Scalability อุปกรณ์ต่างๆ ที่จะมาเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายจะหลากหลายมากตั้งแต่เซิร์ฟเวอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงไปจนถึง Sensor ตัวเล็กๆ ที่ทำงานเพียงอย่างเดียว ถึงแม้ว่าอุปกรณ์ชิ้นเล็กๆ นี้จะมีการส่งข้อมูลออกมาในระบบเครือข่ายไม่มากนั้น แต่จำนวนของอุปกรณ์ตัวนี้จะมีจำนวนมหาศาลซึ่งจะส่งผลกระทบกับระบบเครือข่าย

3.     Openness ระบบเครือข่ายต้องเปิดกว้างไม่ผูกขาด และให้สามารถแข่งขันกันได้

4.     Robustness ตัวระบบเครือข่ายเองต้องสามารถให้บริการได้อยู่ตลอดเวลา เนื่องจากมีระบบต่างๆ ที่คอยพึ่งพาระบบเครือข่ายอยู่ ยกตัวอย่างเช่น ระบบทางด้านการแพทย์ ระบบสัญญารไฟจราจร หรือพวกระบบป้ายสัญญาณเป็นต้น

5.     Safety ตัวระบบสถาปัตยกรรมเองต้องสามารถพิสูจน์ตัวตนของการเชื่อมต่อไม่ว่าจะเป็นแบบมีสายหรือแบบไม่มีสาย และยังต้องคงไว้ซึ่งความมั่นคงปลอดภัยและความรวดเร็วในการใช้งานระหว่างช่วงระยะเวลาที่เกิดภัยภิบัติขึ้น

6.     Diversity ระบบเครือข่ายต้องถูกออกแบบมาเพื่อให้ครอบคลุมการติดต่อสื่อสารที่หลากหลายรูปแบบโดยห้ามออกแบบมาเพื่อการทำงานของ Application ตัวใดตัวหนึ่งหรือทำตามแนวโน้มที่อาจจะเกิดขึ้น

7.     Ubiquity เพื่อให้การพัฒนานี้กระจายไปทั่วทุกมุมโลกจึงจำเป็นต้องสร้าง Recycling-Oriented Society ขึ้น และสิ่งที่จะขาดไม่ได้คือระบบเครือข่ายที่จะคอยมอนิเตอร์สภาวะแวดล้อมของทั้งโลกในแง่มุมต่างๆ

8.     Integration and simplification ในการออกแบบต้องมีการเชื่อมต่อส่วนที่เป็น Common เข้าด้วยกัน แต่การเชื่อมต่อที่ว่าไม่ใช่แค่จับมามัดรวมกัน แต่ต้องออกแบบให้ง่ายไม่ยุ่งยากเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

9.     Network model เพื่อที่จะทำให้ระบบข้อมูลเครือข่ายกลายเป็นระบบข้อมูลพื้นฐานของสังคม การออกแบบจำเป็นต้องครอบคลุมเรื่องรูปแบบในการดำเนินธุรกิจด้วย ผู้ให้บริการสามารถใช้โครงข่ายนี้ในการให้บริการข้อมูลประเภทต่างๆ ได้

10.  Electric power conservation ด้วยปริมาณอุปกรณ์เครือข่ายทีใช้งานอยู่ปัจจุบันมีจำนวนมาก ปริมาณการใช้งานและความต้องการใช้พลังงานมีมาก หรือเปรียบเทียบได้กับต้องมีโรงไฟฟ้าขนาดเล็กสำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เครือข่ายเหล่านี้ เพราะฉะนั้นระบบข้อมูลเครือข่ายในอนาคตต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย

11.  Extendibility ตัวระบบเครือข่ายเองต้องมีความยั่งยืน ตัวระบบเครือข่ายต้องมีความยืดยุ่นสูงรองรับการขยายตัวในอนาคต

เป้าหมาย

เป้าหมายก็คือ New Generation Network ที่เริ่มใช้งานในปี 2016 ซึ่งอย่างที่กล่าวไปแล้วในตอนต้นว่าในการออกแบบนั้นเป็นการออกแบบใหม่หมดตั้งแต่เริ่มโดยไม่ได้นำระบบเครือข่ายเดิมมาเป็นเงื่อนไขในการออกแบบ เมื่อได้แบบที่ต้องการแล้ว ถึงจะเริ่มปรับระบบเครือข่ายเดิมให้เข้ารูปโดยมีเป้าหมายคือระบบเครือข่ายแบบใหม่ที่ออกแบบไว้ โดยการปรับเปลี่ยนนั้นก็จะปรับไปเป็น Next Generation Network (NXGN) ก่อน แล้วจึงปรับเป็น New Generation Network (NWGN)

ตัว NXGN นั่นทาง ITU-T กำลังวางมาตรฐานอยู่ โดยพุ่งเป้าไปที่การวางสถาปัตยกรรมเครือข่ายของผู้ให้บริการมโทรศัพท์เคลื่อนที่ เพื่อให้ระบบเครือข่ายสามารถรองรับการทำงานแบบ Multi-media ได้บนโครงข่ายเดียวกัน โดยยังคงใช้ระบบเครือข่ายเดิมที่ใช้ IP ในการติดต่อ แต่จะเป็นการเพิ่มความสามารถใหม่ๆ เข้าไปแทนเช่น เรื่อง Security เรื่อง Authentication และ QoS เพื่อที่จะให้สามารถรองรับบริการใหม่ๆ ได้ในอนาคต

ข้อแตกต่างระหว่าง Next Generation Network กับ New Generation Network สามารถสรุปได้ตามตาราง

Attribute	Next Generation Network	New Generation Network
Assumed implementation time	By 2010	2015 or later
Creation method	Add QoS and authentication to existing IP	Create new network without being committed to IP
Trunk line capacity	O-E-O conversion:  Less than Peta-bps capacity	All-Optical:  Greater than Peta-bps capacity
Assumed terminals and applications	Integration and creation of     advanced versions of existing terminals and applications such as triple- or quadruple-play services	Unknown but highly diverse ranging from devices acting in conjunction with massive information servers to tiny communication devices such as a sensor
Power consumption	Power consumption at several Megawatts (transformer substation scale)	Power conservation by a factor of at least 1/100 according to multi-wavelength optical switching
Security	Successive violations of principles such as firewalls, IPSec, and IP trace back	Control spam or DoS attacks by address tracing and end-to-end and inter-network security
Robustness	Supported by enhancement of management function by businesses	Robustness is provided by the network itself
Routing control	Distributed centralized control following IP, MPLS required for high-speed rerouting, long ault detection time	Introduction of complete distributed control, increase in failure-resistance and adaptability, inclusion of sensor nets or ad-hoc nets
Relationship between users and the network	Although there are some constraints on openness stipulated by UNI, ANI, and NNI, reliability is increased	Provides openness from a neutral standpoint, and users can bring new services
Quality assurance	Priority control for each class by using IP	Quality assurance that includes bandwidth for each flow using packet switching or paths appropriately
Layer configuration	Thick layer structure	Layer degeneracy and cross layer control centered around a thin common layer
Integration model	Vertical integration orientation	Vertical or horizontal integration Possible
Basic principles	Set from a business standpoint while using IP	Set from a clean slate to match future requirements
Sustainable evolution	Has limitations due to IP	Has sustainable evolution capability that can adapt to a changing society
Access	Up to 1Gbps for each user	Over 10Gpbs for each user
Mobile	IMS	Wired & wireless convergence
Number of terminals	Up to 10 billion	Over 100 billion

สรุป

ในไม่อีกกี่ปีข้างหน้าเราก็คงจะได้เห็น New Generation Network ของญี่ปุ่นเขา น่าอิจฉาคนญี่ปุ่นที่หน่วยงานของเขามีวิสัยทัศน์กว้างไกล แถมรัฐบาลก็สนับสนุน น่าอิจฉาคนญี่ปุ่นที่จะมีระบบเครือข่ายแบบใหม่ใช้ เรื่องความเร็วไม่ต้องพูดถึง คนละตั้ง 10Gbps ไม่รู้จะใช้ยังไงเต็ม ไม่เหมือนกับบางประเทศที่แค่ 3G ก็ยังไม่รู้ว่าชาติไหนจะได้ประมูลกัน ญี่ปุ่นเขาเป็นประเทศที่เต็มไปด้วยภัยภิบัติ เขาจำเป็นต้องมีระบบเครือข่ายที่สามารถใช้งานได้แม้จะเกิดภัยภิบัติขึ้นก็ตาม หรือต้องสามารถกลับมาใช้งานได้อย่างรวดเร็วหากระบบล่มไป และสามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างคล่องตัว นำไปใช้งานได้ในทุกๆ สถานที่และทุกๆ สถานะการณ์ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่จะเป็นการเปลี่ยนในแง่ของ Software มากกกว่า Hardware ในความเป็นจริงแล้วไม่ใช่แค่ที่ญี่ปุ่นเท่านั้นที่คิดเรื่องระบบเครือข่ายแห่งอนาคต เพราะทางยุโรปอเมริกาเกาหลีหรือจีนก็คิดเรื่องนี้เช่นกัน

อ้างอิง

http://akari-project.nict.go.jp/