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電信網路控制層演進探討 Part 1

在現今熱門的SDN網路架構來臨前,電信網路交換技術更早就將控制層與資料層分離,形成了信令交換網路及媒體通訊網路兩層,早期信令交換網路是以SS7為主要通訊協定,隨著IP網路的普及及演進,後續出現了過渡時期的Sigtran協定,幫助原本需要跑在E1電路上的SS7也可以跑在IP網路上,較原先擁有較佳的網路連結彈性。
在現今熱門的SDN網路架構來臨前,電信網路交換技術更早就將控制層與資料層分離,形成了信令交換網路及媒體通訊網路兩層,早期信令交換網路是以SS7為主要通訊協定,隨著IP網路的普及及演進,後續出現了過渡時期的Sigtran協定,幫助原本需要跑在E1電路上的SS7也可以跑在IP網路上,較原先擁有較佳的網路連結彈性。
但由於現今各式網路及各類多媒體應用的蓬勃發展,原本的SS7已不敷使用,因此新一代的電信信令控制協定Diameter因應而生。本文即針對Diameter信令控制器(Diameter Signaling Controller, DSC)以不同面向作一番探討。

Q1:新一代電信控制信令Diameter協定為何誕生?
A1:現今的SS7協定或是IP網路上的RADIUS協定都無法滿足愈來愈多的無線寬頻服務需求,新一代電信網路信令需要的是針對認證、授權及計費具有極高擴充及收納彈性。Diameter的即以具有處理屬性值對(Attribute Value Pairs, AVP)數據的能力為設計出發點,屬性值對的資料結構是開放性的,且非常容易作新增、修改或刪除新屬性等工作,同時也不會影響既有的運作,Diameter也支援狀態(Stateful)及無狀態(Stateless)的處理模式。目前Diameter已成為IP多媒體子系統(IMS)的主要控制協定之一。

Q2:Diameter信令控制器(DSC)實際網路角色為何?
A2:DSC已是新世代網路不可或缺的網路元件,不僅提供在不同維運支援系統(OSS/BSS)、服務控制、服務應用程式與核心網路(EPC)之間訊息的交換外,它也進化成具有修改、轉譯或是轉送AVP的能力。其轉譯功能還能與其它Non-Diameter網路相連,下圖為DSC連接不同網路的示意圖。

Q3:完整的DSC應具備那些機能才能在未來網路中稱職?
A3:DSC主要應具備以下四種處理機能

Relay:可以插入或移除原本的路由資訊,但不修改任何AVP內容,也不記錄session的狀態。
​Proxy:除了Relay的功能還可以修改AVP,同時也記錄session的狀態。
​Redirect:不進行Relay訊息,只是將下位局的地址告訴上位局,上位局再直接與下位區溝通,同時也不記錄session的狀態。
​Translate:轉譯其它Non-Diameter的協定如GSM MAP或Radius,使其能與Diameter網路溝通,此會記錄session狀態。

Q4:DSC與NFV關係為何?
A4:近年來電信網路逐漸走向功能虛擬化,將各類網路功能作為虛擬軟體在一般通用伺服主機上。但如此的虛擬網路機能有可能坐落在雲端,也可能作在特定機器上,所以造成佈建新服務更加複雜與不易。藉由DSC的導入,則可以將各不同的虛擬網路機能乾淨地連結起來,如下圖所示:

再者,因為作為虛擬網路機能的樞杻,DSC可以掌握全部AV訊息資料及各節點變化狀況,進一步讓NFV Orchestrator更能動態地調整複雜的增值服務,同時也簡化了管理工作,尤其是在不同廠商的VNF環境下更顯得重要。

參考資料:“Control Plane Orchestration: The Evolution of Service Innovation Attributes”, Jim Hodges on behalf of Dialogic, June 2014, HEAVY READING


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