IPマルチメディアサブシステム

IPマルチメディアサブシステムまたはIPマルチメディアコアネットワークサブシステム（IMS）は、IPベースのマルチメディアサービスを提供するための標準化されたアーキテクチャフレームワークです。歴史的に、携帯電話はIPベースのパケット交換ネットワークではなく、回線交換ネットワークを介して音声通話サービスを提供してきました。スマートフォンでは様々なVoIP技術が利用可能であり、IMSは複数のベンダー間で標準化されたプロトコルを提供します。

IMS は、もともと無線標準化団体である第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）によって、 GSM を超えるモバイルネットワークの進化というビジョンの一環として設計されました。その最初の策定（3GPP Rel-5）は、 GPRSを介してインターネットサービスを提供するアプローチを表していました。このビジョンは後に、3GPP、 3GPP2、ETSI TISPANによって更新され、無線 LAN、CDMA2000 、固定回線など、GPRS以外のネットワークのサポートが求められるようになりました。

IMSは可能な限りIETFプロトコル（例えば、セッション開始プロトコル（SIP）など）を使用します。3GPPによれば、IMSはアプリケーションの標準化を目的としたものではなく、無線および有線端末からのマルチメディアおよび音声アプリケーションへのアクセスを支援すること、すなわち、一種の固定モバイルコンバージェンス（FMC）を実現することを目的としています。 [ 1 ]これは、アクセスネットワークとサービス層を分離する水平制御層を備えることで実現されます。論理アーキテクチャの観点から見ると、制御層は共通の水平層であるため、サービスは独自の制御機能を持つ必要はありません。しかしながら、実装においては、これが必ずしもコストと複雑さの大幅な削減につながるとは限りません。

有線および無線ネットワークにわたるサービスへのアクセスとプロビジョニングのための代替および重複するテクノロジには、汎用アクセス ネットワーク、ソフトスイッチ、および「ネイキッド」 SIP の組み合わせが含まれます。

従来の無線/固定通信事業者の管理外のメカニズムを使用してコンテンツや連絡先にアクセスすることがますます容易になっているため、IMSの利益が問われています。[ 2 ]

IMSに基づくグローバル標準の例としては、Voice over LTE（VoLTE）、Wi-Fi Calling（VoWIFI）、Video over LTE（ViLTE）、WiFiおよびLTE経由のSMS/MMS、LTE経由の非構造化補足サービスデータ（USSD）、そしてJoynまたはAdvanced Messagingとしても知られるRich Communication Services（RCS）の基盤となるMMTelが挙げられます。RCSは現在、通信事業者による実装となっています。RCSは、プレゼンス/EAB（拡張アドレス帳）機能も追加しました。[ 3 ]

歴史

  • IMSは、1999年に設立された3G.IPと呼ばれる業界フォーラムによって定義されました。3G.IPは初期のIMSアーキテクチャを開発し、UMTSネットワークにおける3G携帯電話システムの標準化作業の一環として、第3世代パートナーシッププロジェクト（ 3GPP ）に持ち込まれました。IMSは、SIPベースのマルチメディアが追加されたリリース5（2Gネットワ​​ークから3Gネットワ​​ークへの進化）で初めて登場しました。古いGSMおよびGPRSネットワークのサポートも提供されました。[ 4 ]
  • 3GPP2 (3GPP とは異なる組織) は、3GPP IMS に基づいて CDMA2000 マルチメディア ドメイン (MMD) を開発し、CDMA2000のサポートを追加しました。
  • 3GPP リリース 6 では、 WLANとの相互運用、異なる IP 接続ネットワークを使用する IMS 間の相互運用性、ルーティング グループ ID、複数の登録と分岐、プレゼンス、音声認識、音声対応サービス (プッシュ ツー トーク) が追加されました。
  • 3GPPリリース7では、 TISPANリリースR1.1との連携により固定網のサポートが追加され、PSTN網で提供可能なサービスを継承するために、AGCF（アクセスゲートウェイ制御機能）とPES（ PSTNエミュレーションサービス）の機能が有線網に導入されました。AGCFは、IMS網とMegaco/H.248網を相互接続するブリッジとして機能します。Megaco/H.248網は、旧来のレガシーネットワークの端末をIPネットワークをベースとした新世代のネットワークに接続する可能性を提供します。AGCFはIMSに対してSIPユーザーエージェントとして機能し、P-CSCFの役割を果たします。SIPユーザーエージェント機能はAGCFに含まれており、顧客デバイスではなくネットワーク自体に含まれています。また、回線交換ドメインとパケット交換ドメイン（VCC）間の音声通話の継続性、IMSへの固定ブロードバンド接続、非IMS網との相互運用、ポリシー課金制御（PCC）、緊急セッションも追加されました。また、IP経由のSMSも追加されました。[ 5 ]
  • 3GPPリリース8ではLTE / SAE、マルチメディアセッション継続性、拡張緊急セッション、SG経由のSMS [ 5 ]、IMS集中サービスのサポートが追加されました。
  • 3GPP リリース 9 では、 GPRSおよびEPS経由の IMS 緊急通話のサポート、マルチメディア テレフォニーの強化、IMSメディア プレーンのセキュリティ、サービスの集中化と継続性の強化が追加されました。
  • 3GPP リリース 10 では、デバイス間転送のサポート、単一無線音声通話継続 (SRVCC) の機能強化、IMS 緊急セッションの機能強化が追加されました。
  • 3GPP リリース 11 では、 USSDシミュレーション サービス、IMS のネットワーク提供の位置情報、 IMS での MSISDN を使用しないSMS の送信と配信、およびオーバーロード制御が追加されました。

一部の通信事業者は、IMSが複雑で高価であるとして反対しました。これに対し、LTEネットワーク上で音声とSMSをサポートできる程度のIMSの簡略版が、2010年にVoice over LTE（VoLTE）として定義・標準化されました。[ 6 ]

アーキテクチャ

3GPP / TISPAN IMSアーキテクチャの概要
3GPP / TISPAN IMSアーキテクチャの概要 – IMSレイヤーのHSS（標準による）

図中の各機能については以下で説明します。

IPマルチメディアコアネットワークサブシステムは、標準化されたインターフェースによってリンクされた様々な機能の集合体であり、1つのIMS管理ネットワークを形成します。[ 7 ]機能はノード（ハー​​ドウェアボックス）ではありません。実装者は、2つの機能を1つのノードに統合したり、1つの機能を2つ以上のノードに分割したりすることができます。また、各ノードは、規模調整、負荷分散、または組織上の問題のために、単一のネットワーク内に複数回存在することもできます。

アクセスネットワーク

ユーザーは様々な方法でIMSに接続できますが、そのほとんどは標準IPを使用します。IMS端末（携帯電話、携帯情報端末（PDA）、コンピューターなど）は、別のネットワークまたは国（訪問先ネットワーク）でローミングしている場合でも、IMSに直接登録できます。唯一の要件は、IPを使用でき、SIPユーザーエージェントを実行できることです。固定アクセス（例：デジタル加入者線（DSL）、ケーブルモデム、イーサネット、FTTx）、モバイルアクセス（例：5G NR、LTE、W-CDMA、CDMA2000、GSM、GPRS）、無線アクセス（例：WLAN、WiMAX）はすべてサポートされています。POTS（従来のアナログ電話）、H.323、IMS非対応システムなどの他の電話システムは、ゲートウェイを介し てサポートされます

コアネットワーク

HSS - ホーム加入者サーバー： ホーム加入者サーバー（HSS）、またはユーザープロファイルサーバー機能（UPSF）は、実際に通話を処理するIMSネットワークエンティティをサポートするマスターユーザーデータベースです。加入関連情報（加入者プロファイル）を含み、ユーザーの認証と承認を実行し、加入者の位置情報とIP情報に関する情報を提供できます。GSMのホームロケーションレジスタ（HLR）と認証センター（AuC） に類似しています

複数の HSS を使用する場合、ユーザー アドレスをマッピングするには加入者ロケーション機能(SLF) が必要です。

ユーザーID： IMSには、IPマルチメディアプライベートID（IMPI）、IPマルチメディアパブリックID（IMPU）、グローバルルーティング可能なユーザーエージェントURI（GRUU）、ワイルドカードによるパブリックユーザーIDなど、様々なIDが関連付けられます。IMPIとIMPUはどちらも電話番号やその他の数字列ではなく、Uniform Resource Identifier（URI）です。URIは数字（Tel URI、例：tel:+1-555-123-4567）または英数字（SIP URI、例：sip:[email protected]）のいずれかです。

IPマルチメディアプライベートID： IPマルチメディアプライベートID（IMPI）は、ホームネットワーク事業者によって割り当てられる、一意かつ永続的に割り当てられたグローバルIDです。ネットワークアクセス識別子（NAI）の形式（user.name@domain）を持ち、登録、認可、管理、課金などの目的で使用されます。すべてのIMSユーザーは1つのIMPIを持つものとします。

IPマルチメディア公開ID： IPマルチメディア公開ID（IMPU）は、ユーザーが他のユーザーへの通信を要求する際に使用されます（例えば、名刺に記載されることがあります）。アドレス・オブ・レコード（AOR）とも呼ばれます。IMPIごとに複数のIMPUを設定できます。IMPUは別の電話機と共有することもでき、同じIDで両方の電話機にアクセスできます（例えば、家族全員で1つの電話番号を使用するなど）。

グローバルにルーティング可能なユーザー エージェント URI:グローバルにルーティング可能なユーザー エージェント URI (GRUU) は、IMPU とUEインスタンスの一意の組み合わせを識別する ID です。 GRUU には、パブリック GRUU (P-GRUU) と一時的 GRUU (T-GRUU) の 2 種類があります。

  • P-GRUU は IMPU を明らかにし、非常に長寿命です。
  • T-GRUU は IMPU を明らかにせず、連絡先が明示的に登録解除されるか、現在の登録が期限切れになるまで有効です。

ワイルドカード化されたパブリック ユーザー ID: ワイルドカード化されたパブリック ユーザー ID は、グループ化された IMPU のセットを表します。

HSS 加入者データベースには、IMPU、IMPI、IMSI、MSISDN、加入者サービス プロファイル、サービス トリガーなどの情報が含まれています。

通話セッション制御機能 (CSCF)

コールセッション制御機能 (CSCF) と総称される SIP サーバーまたはプロキシのいくつかの役割は、IMS で SIP シグナリング パケットを処理するために使用されます。

  • Proxy -CSCF (P-CSCF) は、IMS 端末の最初の接点となるSIP プロキシです。訪問先ネットワーク (完全な IMS ネットワーク内) またはホーム ネットワーク (訪問先ネットワークがまだ IMS 準拠でない場合) に配置できます。一部のネットワークでは、この機能のためにセッション ボーダー コントローラ(SBC) を使用する場合があります。P-CSCF は、本質的にはユーザとネットワーク間のインターフェースに特化した SBCであり、ネットワークだけでなく IMS 端末も保護します。この段階ではシグナリングが暗号化されるため、IMS 端末と P-CSCF の間で追加の SBC を使用することは不要であり、実現不可能です。端末は、DHCPを使用して P-CSCF を検出するか、設定 (初期プロビジョニング時や 3GPP IMS 管理オブジェクト (MO) 経由など)、ISIM内、またはPDP コンテキスト(汎用パケット無線サービス(GPRS))内で割り当てることができます。
    • 登録前に IMS 端末に割り当てられ、登録期間中は変更されません。
    • これはすべてのシグナリングのパス上に存在し、すべての信号を検査できます。IMS 端末は、その他の暗号化されていないシグナリングを無視する必要があります。
    • 加入者認証を提供し、IMS端末とのIPsecまたはTLSセキュリティアソシエーションを確立します。これにより、スプーフィング攻撃やリプレイ攻撃を防ぎ、加入者のプライバシーを保護します。
    • シグナリングを検査し、IMS 端末が不正な動作をしないことを確認します (通常のシグナリング ルートを変更する、ホーム ネットワークのルーティング ポリシーに従わないなど)。
    • SigCompを使用して SIP メッセージを圧縮および解凍できるため、低速無線リンクでの往復時間が短縮されます。
    • メディアプレーンリソース（例えば、メディアプレーン上のサービス品質（QoS）など）の承認を行うポリシー決定機能（PDF）が含まれる場合があります。これは、ポリシー制御、帯域幅管理などに使用されます。PDFは独立した機能として定義することもできます。
    • 課金記録も生成します。
  • 問い合わせCSCF（I-CSCF）は、管理ドメインのエッジに配置されるもう1つのSIP機能です。I-CSCFのIPアドレスは、ドメインのドメインネームシステム（DNS）に（ NAPTRおよびSRVタイプのDNSレコードを使用して）公開されるため、リモートサーバーはI-CSCFを見つけ、このドメインへのSIPパケットの転送ポイント（登録など）として使用できます。
    • HSSに問い合わせてS-CSCFのアドレスを取得し、SIP登録を実行するユーザーに割り当てる。
    • また、SIP要求または応答をS-CSCFに転送します。
    • リリース6までは、内部ネットワークを外部から隠蔽するためにも使用できました（SIPメッセージの一部を暗号化）。この場合、トポロジ隠蔽型ネットワーク間ゲートウェイ（THIG）と呼ばれます。リリース7以降、この「エントリポイント」機能はI-CSCFから削除され、相互接続境界制御機能（IBCF）の一部となりました。IBCFは外部ネットワークへのゲートウェイとして使用され、 NATおよびファイアウォール機能（ピンホール）を提供します。IBCFは、ネットワーク間インターフェース（NNI）に特化したセッション境界コントローラです。
  • Serving -CSCF（S-CSCF）は、シグナリングプレーンの中央ノードです。SIPサーバーとして機能しますが、セッション制御も行います。常にホームネットワーク内に配置されます。HSSへのDiameter CxおよびDxインターフェースを使用して、ユーザープロファイルをダウンロードし、ユーザーとS-CSCFの関連付けをアップロードします（ユーザープロファイルは処理上の理由からローカルにキャッシュされるだけで、変更されることはありません）。必要な加入者プロファイル情報はすべてHSSからロードされます。
    • SIP登録を処理し、ユーザーの場所（端末のIPアドレスなど）とSIPアドレスを結び付けることができる。
    • ローカルに登録されたユーザーのすべてのシグナリングメッセージのパス上にあり、すべてのメッセージを検査できます。
    • SIPメッセージをどのアプリケーションサーバーに転送するか決定し、それらのサービスを提供する。
    • 通常は電子番号（ENUM）検索を使用してルーティングサービスを提供します。
    • ネットワークオペレータのポリシーを強制する
    • 負荷分散と高可用性のため、ネットワーク内に複数のS-CSCFを配置できます。I-CSCFからの問い合わせを受けたHSSは、ユーザーにS-CSCFを割り当てます。この目的のために、加入者とS-CSCF間でマッチングさせる必須／オプション機能など、複数のオプションが用意されています。

アプリケーションサーバー

SIPアプリケーションサーバー（AS）は、サービスをホストおよび実行し、SIPを使用してS-CSCFとインターフェースします。3GPPで開発されているアプリケーションサーバーの例としては、音声通話継続機能（VCCサーバー）があります。実際のサービスに応じて、ASはSIPプロキシモード、SIP UA（ユーザーエージェント）モード、またはSIP B2BUAモードで動作できます。ASは、ホームネットワークまたは外部のサードパーティネットワークに配置できます。ホームネットワークに配置されている場合、Diameter ShまたはSiインターフェース（SIP-ASの場合）を使用してHSSにクエリを実行できます

  • SIP AS: IMS固有のサービスをホストおよび実行
  • IPマルチメディアサービススイッチング機能（IM-SSF）：CAMELアプリケーションサーバーと通信するためにSIPをCAPにインターフェースします。
  • OSAサービス機能サーバー (OSA SCS): SIP を OSA フレームワークにインターフェイスします。
機能モデル

AS-ILCM（アプリケーションサーバー - 着信レッグ制御モデル）とAS-OLCM（アプリケーションサーバー - 発信レッグ制御モデル）はトランザクション状態を保存し、実行されている特定のサービスに応じてオプションでセッション状態を保存する場合があります。AS-ILCMは着信レッグのS-CSCF（ILCM）とインターフェースし、AS-OLCMは発信レッグのS-CSCF（OLCM）とインターフェースします。アプリケーションロジックはサービスを提供し、AS-ILCMとAS-OLCMの間で対話します

パブリックサービスID

パブリックサービスID（PSI）は、アプリケーションサーバーによってホストされるサービスを識別するIDです。ユーザーIDとして、PSIはSIPまたはTel URIのいずれかの形式を取ります。PSIは、HSSに個別のPSIまたはワイルドカードPSIとして保存されます

  • 個別のPSIにはルーティングに使用されるPSIが含まれています
  • ワイルドカード PSI は PSI のコレクションを表します。

メディアサーバー

メディアリソース機能（MRF）は、メディア操作（例：音声ストリームのミキシング）やトーンやアナウンスの再生など、 メディア関連の機能を提供します

各 MRF はさらに、メディア リソース機能コントローラ(MRFC) とメディア リソース機能プロセッサ(MRFP) に分割されます。

  • MRFCはASとS-CSCFからの情報を解釈してMRFPを制御するシグナリングプレーンノードである。
  • MRFPは、メディアストリームのミックス、ソース、処理に使用されるメディアプレーンノードです。また、共有リソースへのアクセス権も管理できます。

メディアリソースブローカー（MRB）は、公開されている適切なMRF情報の収集と、ASなどの消費エンティティへの適切なMRF情報の提供の両方を担う機能エンティティです。MRBは次の2つのモードで使用できます。

  • クエリモード: ASはMRBにメディアを問い合わせ、MRBの応答を使用して通話をセットアップします。
  • インラインモード: ASはMRBにSIP INVITEを送信します。MRBは通話をセットアップします。

ブレイク

ブレイクアウトゲートウェイ制御機能（BGCF）は、S-CSCFがDNSまたはENUM/DNSを使用してセッションをルーティングできないと判断した場合、S-CSCFからのルーティング要求を処理するSIPプロキシです。電話番号に基づくルーティング機能も備えています

PSTNゲートウェイ

PSTN/CSゲートウェイは、 PSTN回線交換（CS）ネットワークとのインターフェースです。シグナリングに関しては、CSネットワークはメッセージ転送部（MTP）を介してISDNユーザ部（ISUP）（またはBICC）を使用し、IMSはIPを介してSIPを使用します。メディアに関しては、CSネットワークはパルス符号変調（PCM）を使用し、IMSはリアルタイムトランスポートプロトコル（RTP）を使用します。

メディアリソース

メディアリソースは、メディアプレーン上で動作し、IMSコア機能によって制御されるコンポーネントです。具体的には、メディアサーバー（MS）とメディアゲートウェイ（MGW）です

NGN相互接続

次世代ネットワーク相互接続 には2つの種類があります

  • サービス指向相互接続（SoIx）：NGNドメインを物理的かつ論理的にリンクすることで、通信事業者やサービスプロバイダは、制御およびシグナリング（セッションベース）を備えたNGNプラットフォーム（IMSおよびPESなど）上でサービスを提供できるようになります。これにより、定義されたレベルの相互運用性が確保されます。例えば、IP相互接続を介した「キャリアグレード」の音声サービスやマルチメディアサービスなどがこれに該当します。「定義されたレベルの相互運用性」は、サービス、QoS、セキュリティなどによって異なります。
  • コネクティビティ指向相互接続（CoIx）：相互運用性のレベルに関わらず、シンプルなIP接続に基づく通信事業者とサービスプロバイダーの物理的および論理的な接続。例えば、このタイプのIP相互接続は特定のエンドツーエンドサービスを認識しないため、サービス固有のネットワークパフォーマンス、QoS、およびセキュリティ要件が必ずしも保証されるわけではありません。この定義は、一部のサービスが定義されたレベルの相互運用性を提供する可能性を排除するものではありません。ただし、NGNの相互運用性要件を完全に満たすのはCoIxのみです。

NGNの相互接続モードは、直接または間接のいずれかです。直接相互接続とは、中間ネットワークドメインを介さない2つのネットワークドメイン間の相互接続を指します。1層における間接相互接続とは、トランジットネットワークとして機能する1つ以上の中間ネットワークドメインを介して2つのネットワークドメイン間の相互接続を指します。中間ネットワークドメインは、他の2つのネットワークドメインにトランジット機能を提供します。サービス層のシグナリングとメディアトラフィックの伝送には、異なる相互接続モードが使用される場合があります。

課金

オフライン課金は、定期的に（例：月末）サービス料金を支払うユーザーに適用されます。オンライン課金は、クレジットベースの課金とも呼ばれ、プリペイドサービス、またはポストペイドサービスのリアルタイムクレジット管理に使用されます。どちらも同じセッションに適用される場合があります

課金機能アドレスは、各 IMS エンティティに配布されるアドレスであり、各エンティティが課金情報を送信するための共通の場所を提供します。課金データ機能(CDF) アドレスはオフライン課金に使用され、オンライン課金機能(OCF) アドレスはオンライン課金に使用されます。

  • オフライン課金: セッションに関与するすべての SIP ネットワーク エンティティ (P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MRFC、MGCF、AS) は、Diameter Rf インターフェイスを使用して、同じドメインにある CDF に課金情報を送信します。CDF はこのすべての情報を収集し、コール詳細レコード(CDR) を作成します。この CDR はドメインの課金システムに送信されます。各セッションには、SIP トランザクションに関与する最初の IMS エンティティによって生成される一意の識別子としてIMS 課金識別子(ICID) が付与され、CDR との相関関係のために使用されます。オペレータ間識別子(IOI) は、送信ネットワークと受信ネットワーク間で共有されるグローバルに一意の識別子です。各ドメインには独自の課金ネットワークがあります。異なるドメインの課金システムも情報を交換し、ローミング料金を適用できるようにします。
  • オンライン課金：S-CSCFは、通常のSIPアプリケーションサーバーに似たIMSゲートウェイ機能（IMS-GWF）と通信します。IMS-GWFは、セッション中にユーザーのクレジットが不足した場合、S-CSCFにセッション終了を指示できます。ASとMRFCは、OCFへの接続に Diameter Roインターフェースを使用します。
    • 即時イベント課金（IEC）を使用する場合、ECFによってユーザーのアカウントからクレジット単位が即時に差し引かれ、MRFCまたはASにサービス提供の承認が与えられます。クレジット単位が不足している場合、サービスは承認されません。
    • ユニット予約付きイベント課金（ECUR）を使用する場合、ECF（イベント課金機能）はまずユーザーのアカウントにクレジットユニット数を予約し、その後MRFCまたはASに承認を依頼します。サービス終了後、消費されたクレジットユニット数が報告され、アカウントから差し引かれます。その後、予約されたクレジットユニットは消去されます。

IMSベースのPESアーキテクチャ

IMSベースのPES（PSTNエミュレーションシステム）は、アナログデバイスにIPネットワークサービスを提供します。IMSベースのPESにより、非IMSデバイスはIMSに対して通常のSIPユーザーとして認識されます。標準アナログインターフェースを使用するアナログ端末は、次の2つの方法でIMSベースのPESに接続できます

  • AGCF によってリンクされ制御される A-MGW (アクセス メディア ゲートウェイ) 経由。 AGCF はオペレータ ネットワーク内に配置され、複数の A-MGW を制御します。A-MGW と AGCF は、 P1 参照ポイント上でH.248.1 ( Megaco ) を使用して通信します。 POTS 電話は、z インターフェイスを介して A-MGW に接続します。シグナリングは A-MGW で H.248 に変換され、AGCF に渡されます。 AGCF は、A-MGW からの H.248 信号とその他の入力を解釈して、H.248 メッセージを適切な SIP メッセージにフォーマットします。 AGCF は、S-CSCF に対して P-CSCF として自身を提示し、生成された SIP メッセージを S-CSCF に渡すか、IBCF (相互接続境界制御機能) を介して IP 境界に渡します。 SIP メッセージで S-CSCF に提示されたサービスは、PES AS をトリガーします。 AGCF には、たとえば A-MGW からオフフック イベントを受信すると、AGCF は A-MGW にダイヤル トーンの再生を要求
  • 顧客構内のVGW（VoIPゲートウェイ）またはSIPゲートウェイ/アダプタ経由。POTS電話はVoIPゲートウェイ経由でP-CSCFに直接接続します。通信事業者は、セキュリティとネットワークトポロジの秘匿化のため、VoIPゲートウェイとP-CSCF間でセッションボーダーコントローラを使用することが多いです。VoIPゲートウェイは、Gm参照ポイント経由のSIPを使用してIMSにリンクします。zインターフェース経由のPOTSサービスからSIPへの変換は、顧客構内のVoIPゲートウェイで行われます。POTSシグナリングはSIPに変換され、P-CSCFに渡されます。VGWはSIPユーザーエージェントとして機能し、P-CSCFからはSIP端末​​として認識されます。

A-MGWとVGWはどちらもサービスを認識しません。PSTN端末との間で呼制御シグナリングを中継するだけです。セッション制御と処理はIMSコンポーネントによって行われます。

インターフェースの説明

TISPAN IMSアーキテクチャとインターフェース
インターフェース名 IMSエンティティ 説明 プロトコル 技術仕様
Cr MRFC、AS MRFCがASからドキュメント（スクリプト、アナウンスファイル、その他のリソースなど）を取得するために使用されます。また、メディア制御関連のコマンドにも使用されます TCP/SCTPチャネル
Cx (I-CSCF、S-CSCF)、HSS フィルタ基準とその優先度を含む加入者データをS-CSCFに送信するために使用されます。また、CDFおよび/またはOCFアドレスを提供するためにも使用されます 直径 TS29.229、TS29.212
Dh AS（SIP AS、OSA、IM-SSF）<-> SLF AS が、マルチ HSS 環境でユーザー プロファイル情報を保持している HSS を見つけるために使用します。DH_SLF_QUERY は IMPU を示し、DX_SLF_RESP は HSS 名を返します。 直径
DX (I-CSCF または S-CSCF) <-> SLF マルチHSS環境で正しいHSSを見つけるためにI-CSCFまたはS-CSCFによって使用されます。DX_SLF_QUERYはIMPUを示し、DX_SLF_RESPはHSS名を返します 直径 TS29.229、TS29.212
Gm UE、P-CSCF SIPユーザー機器（UE）またはVoIPゲートウェイとP-CSCF間のメッセージ交換に使用されます SIP
Go PDF、GGSN 通信事業者がユーザープレーンでQoSを制御し、IMSとGPRSネットワーク間で課金相関情報を交換できるようにします COPS（Rel5）、直径（Rel6+）
Gq P-CSCF、PDF P-CSCFとPDF間でポリシー決定関連情報を交換するために使用されます 直径
Gx PCEF、PCRF PCEFとPCRF間で政策決定関連情報を交換するために使用されます 直径 TS29.211、TS29.212
Gy PCEF、OCS オンラインフローベースベアラ課金に使用されます。機能的にはRoインターフェースと同等です 直径 TS23.203、TS32.299
ISC S-CSCF <-> AS S-CSCFとAS間の参照ポイント。主な機能は以下のとおりです
  • 登録されたIMPU、登録状態、UEの機能をASに通知する
  • ASに複数のサービスを実行できるように情報を提供する
  • 課金機能のアドレスを伝える
SIP
Ici IBCF 異なるIMSネットワークに属するIBCF間でメッセージを交換するために使用されます SIP
Izi TrGW TrGWから異なるIMSネットワークに属する別のTrGWにメディアストリームを転送するために使用されます RTP
Ma I-CSCF <-> AS 主な機能は次のとおりです
  • ASがホストするパブリックサービスID宛のSIPリクエストを転送する
  • AS がそのユーザーまたはパブリック サービス ID に割り当てられた S-CSCF を認識していない場合、ユーザーまたはパブリック サービス ID に代わってセッションを開始します。
  • 課金機能のアドレスを伝える
SIP
Mg MGCF -> I,S-CSCF ISUPシグナリングをSIPシグナリングに変換し、SIPシグナリングをI-CSCFに転送します SIP
Mi S-CSCF -> BGCF S-CSCFとBGCF間のメッセージ交換に使用されます SIP
Mj BGCF -> MGCF BGCFが、BGCFからMGCFにSIPメッセージを送信するために、同じIMSネットワーク内でブレークアウトが発生する必要があると判断した場合、PSTN/CSドメインとの相互接続に使用されます SIP
Mk BGCF -> BGCF BGCFが別のIMSネットワークでブレークアウトが発生し、BGCFから他のネットワークのBGCFにSIPメッセージを送信する必要があると判断した場合、PSTN/CSドメインとの相互運用に使用されます SIP
んー I-CSCF、S-CSCF、外部IPネットワーク IMSと外部IPネットワーク間のメッセージ交換に使用されます SIP
Mn MGCF、IM-MGW ユーザープレーンリソースの制御が可能 H.248
Mp MRFC、MRFP MRFC が MRFP によって提供されるメディア ストリーム リソースを制御できるようにします。 H.248
Mr Mr' S-CSCF、MRFC AS、MRFC S-CSCFとMRFC間の情報交換に使用ASとMRFC間のセッション制御の交換に使用 アプリケーションサーバーは、トーンとアナウンスを再生するためにMRFCにSIPメッセージを送信します。このSIPメッセージには、トーンとアナウンスを再生したり、MRFCに情報を提供したりするために必要な情報が含まれており、MRFCはCrインターフェースを介してアプリケーションサーバーに詳細情報を要求できます。 SIP
Mw P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AGCF CSCF間でメッセージを交換するために使用されます。AGCFは他のCSCFに対してP-CSCFとして表示されます SIP
Mx BGCF/CSCF、IBCF BGCFが他のIMSネットワークでブレークアウトが発生し、BGCFから他のネットワークのIBCFにSIPメッセージを送信する必要があると判断した場合、他のIMSネットワークとの相互運用に使用されます SIP
P1 AGCF、A-MGW AGCFによるH.248 A-MGWおよび住宅用ゲートウェイを制御するための呼制御サービスに使用されます H.248
P2 AGCF、CSCF AGCFとCSCF間の参照点 SIP
Rc MRB、AS MRBインラインモードまたはクエリモードを使用しているときに、ASが通話にメディアリソースを割り当てるように要求するために使用されます SIP、クエリモード（指定なし）
Rf P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MRFC、MGCF、AS CDFとのオフライン課金情報の交換に使用 直径 TS32.299
Ro AS、MRFC、S-CSCF OCFとのオンライン課金情報交換に使用 直径 TS32.299
受信 P-CSCF、PCRF P-CSCFとPCRF間でポリシーおよび課金関連情報を交換するために使用されます

Gq 参照ポイントの置き換え。

直径 TS29.214
Sh AS（SIP AS、OSA SCS）、HSS AS（SIP ASまたはOSA SCS）とHSSの間で、ユーザープロファイル情報（例：ユーザー関連データ、グループリスト、ユーザーサービス関連情報、ユーザー位置情報、課金機能アドレス（ASがユーザーのサードパーティREGISTERを受信して​​いない場合に使用））を交換するために使用されます。また、ASがHSSに保存されているフィルタ基準を加入者ごとに有効化/無効化できるようにします 直径
Si IM-SSF、HSS CAMELベースのアプリケーションサービス情報で使用するトリガーを含む、CAMELサブスクリプション情報を転送します マップ
シニア MRFC、AS MRFCがASからドキュメント（スクリプトやその他のリソース）を取得するために使用します HTTP
Ut UEおよびSIP AS（SIP AS、OSA SCS、IM-SSF）PES ASおよびAGCF サービスや設定に関連する加入者情報の管理を容易にします HTTP(s)、XCAP
z POTS、アナログ電話、VoIPゲートウェイ POTSサービスからSIPメッセージへの変換

セッション処理

IMSの最も重要な機能の1つである、SIPアプリケーションを動的かつ差別的に（ユーザーのプロファイルに基づいて）トリガーできるようにする機能は、S-CSCFのフィルタおよびリダイレクトシグナリングメカニズムとして実装されています

S-CSCFは、SIPリクエストをASに転送する必要があるかどうかを判断するために、フィルター基準を適用する場合があります。発信側向けのサービスは発信側ネットワークで適用され、着信側向けのサービスは着信側ネットワークで適用される点に留意してください。これらのサービスはすべて、それぞれのS-CSCFで適用されます。

初期フィルタ基準

初期フィルタ基準（iFC）は、制御ロジックを記述するために使用されるXMLベースのフォーマットです。iFCは、アプリケーションに対するユーザーのプロビジョニングされたサブスクリプションを表します。これらは、IMSサブスクリプションプロファイルの一部としてHSSに保存され、ユーザー登録時（登録ユーザーの場合）または処理要求時（サービスの場合、未登録ユーザーとして動作する場合）にS-CSCFにダウンロードされます。iFCは、登録期間中、またはユーザープロファイルが変更されるまで有効です。[ 7 ]

iFC は以下から構成されます:

  • 優先度 - トリガーをチェックする順序を決定します。
  • トリガー ポイント - SIP 要求またはスタンドアロン SIP 要求を作成する初期ダイアログに対して検証される論理条件。
  • アプリケーション サーバー URI - トリガー ポイントが一致したときに転送されるアプリケーション サーバーを指定します。

iFC には 2 つの種類があります。

  • 共有 - プロビジョニング時には、加入者には参照番号（共有iFC番号）のみが割り当てられます。登録時には、CSCFに送信されるのは参照番号のみであり、XML記述全体は送信されません。完全なXMLはCSCFに既に保存されています。
  • 非共有 - プロビジョニング時に、iFCのXML記述全体が加入者に割り当てられます。登録時に、XML記述全体がCSCFに送信されます。

初期のIMSおよび非3GPPシステムのセキュリティ面

USIM / ISIMインターフェースの不足とIPv4をサポートするデバイスの普及により、TS 33.203で定義されたセキュリティは、しばらくの間利用できない可能性があると想定されています。このような状況下で、最も重大な脅威に対する保護を提供するために、3GPPはTR33.978で「初期IMSセキュリティ」と呼ばれるいくつかのセキュリティメカニズムを定義しています。このメカニズムは、ユーザープロファイルとIPアドレスを結び付けるネットワーク接続手順中に実行される認証に依存しています。このメカニズムは、ユーザー・ネットワークインターフェース上でシグナリングが保護されていないため、脆弱です。

CableLabs はPacketCable 2.0で、IMS アーキテクチャも採用しているものの端末に USIM/ISIM 機能がなく、Digest-MD5 が認証オプションとして有効な 3GPP 仕様の差分を公開しました。その後、TISPANも固定ネットワーク スコープを想定して同様の取り組みを行いましたが、手順は異なります。IPsec 機能の欠如を補うために、Gm インターフェイスを保護するオプションとして TLS が追加されました。その後の 3GPP リリースには、Common-IMS プラットフォームに向けた Digest-MD5 方式が含まれていますが、これも独自の異なるアプローチです。Digest-MD5 認証の 3 つのバリアントはすべて機能が同じで、IMS 端末の観点からは同じですが、S-CSCF と HSS 間の Cx インターフェイス上の実装は異なります。

参照

参考文献

  1. ^技術仕様グループ サービスおよびシステム側面（2006年）、IPマルチメディアサブシステム（IMS）、ステージ2、TS 23.228、第3世代パートナーシッププロジェクト
  2. ^ Alexander Harrowell、スタッフライター（2006年10月）、A Pointless Multimedia Subsystem?、Mobile Communications International、2010年9月18日時点のオリジナルよりアーカイブ
  3. ^ Zhao, Peng; Wei, Qun; Xia, Hailun; Zeng, Zhimin (2012), Tan, Honghua (ed.)、「RCSにおけるEABの新しいメカニズム」、知識発見とデータマイニング、インテリジェントコンピューティングとソフトコンピューティングの進歩、ベルリン、ハイデルベルク：Springer、pp.  247– 254、doi：10.1007/978-3-642-27708-5_33、ISBN 978-3-642-27708-5、 2021年4月8日{{citation}}: CS1 maint: ISBNによる作業パラメータ（リンク）
  4. ^ 「 3GPPリリース説明」。3GPP
  5. ^ a b「LTE神話を払拭する」 www.3gpp.org . 2025年9月22日閲覧。
  6. ^ イアン・プール（編集者）。 「Voice over LTE（VoLTE）とは何か」。
  7. ^ a b「3GPP ステージ 2 仕様」。

参考文献

SIPメッセージを使用したIMSコールフロー
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