IP 멀티미디어 서브시스템

IP Multimedia Subsystem

IP 멀티미디어 서브시스템 또는 IP 멀티미디어 코어 네트워크 서브시스템(IMS)은 IP 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 표준화된 아키텍처 프레임워크입니다.지금까지 휴대전화는 IP 패킷 교환 네트워크가 아닌 회선 교환형 네트워크를 통해 음성 콜서비스를 제공해 왔습니다.스마트폰에서는 음성 전송(VoIP)이나 기타 멀티미디어 서비스를 이용할 수 있게 되었지만,[citation needed] 업계 전체에서 표준화되지는 않았습니다.IMS는 이러한 표준화를 제공하는 아키텍처 프레임워크입니다.

IMS는 원래 GSM을 넘어 진화하는 모바일 네트워크를 위한 비전의 일환으로 무선 표준 기구인 3세대 파트너십 프로젝트 (3GPP)에 의해 설계되었습니다.원래 공식(3GPP Rel-5)은 GPRS를 통해 인터넷 서비스를 제공하기 위한 접근방식을 나타냅니다.이 비전은 나중에 무선 LAN, CDMA2000, 유선 회선 등 GPRS 이외의 네트워크의 지원이 필요하게 되어 3GPP, 3GPP2, ETSI TISPAN에 의해 갱신되었습니다.

IMS는 가능한 한 IETF 프로토콜을 사용합니다(예: Session Initiation Protocol (SIP)).3GPP에 따르면 IMS는 애플리케이션을 표준화하는 것이 아니라 무선 및 유선 단말기에서 멀티미디어 및 음성 애플리케이션(FMC)[1]의 접근을 지원하여 고정 모바일컨버전스(FMC)의 형태를 만드는 것을 목적으로 하고 있습니다.이는 액세스 네트워크를 서비스 레이어에서 분리하는 수평 제어 레이어를 사용함으로써 이루어집니다.논리적 아키텍처의 관점에서 보면, 제어 계층은 공통의 수평 계층이기 때문에 서비스에 자체 제어 기능이 있을 필요는 없습니다.다만, 실장에서는, 이것이 반드시 코스트와 복잡성의 대폭적인 삭감으로 연결되는 것은 아닙니다.

유선 네트워크와 무선 네트워크를 통한 서비스 액세스 및 프로비저닝을 위한 대체 테크놀로지 및 중복 테크놀로지에는 범용 액세스 네트워크, 소프트 스위치 및 "네이크드" SIP의 조합이 있습니다.

기존의 무선/고정 통신 사업자가 통제할 수 없는 메커니즘을 사용하여 콘텐츠와 연락처에 접근하는 것이 점점 더 쉬워지고 있기 때문에, IMS에 대한 관심이 [2]요구되고 있다.

IMS 기반 글로벌 표준으로는 Voice over LTE(VoLTE), Wi-Fi Calling(VoWIFI), Video over LTE(VoLTE), Video over LTE(ViLTE), SMS/MMS over LTE, USD over LTE, 리치 커뮤니케이션 서비스(CS) 등이 있다.RCS는 존재감/EAB([3]확장 주소록) 기능도 추가했습니다.

역사

  • IMS는 3G라는 업계 포럼에 의해 정의되었습니다.IP, 1999년에 형성되었습니다. 3G.IP는 UMTS 네트워크의 3G 이동전화 시스템 표준화 작업의 일환으로 제3세대 파트너십 프로젝트(3GPP)에 도입된 초기 IMS 아키텍처를 개발했습니다.SIP 기반 멀티미디어가 추가된 릴리스 5(2G에서 3G 네트워크로 진화)에서 처음 등장했습니다.오래된 GSM 및 GPRS 네트워크에 대한 지원도 [4]제공되었습니다.
  • 3GPP2(3GPP와는 다른 조직)는 CDMA2000 Multimedia Domain(MMD; 멀티미디어 도메인)을 3GPP IMS에 기반하여 CDMA2000에 대한 지원을 추가합니다.
  • 3GPP 릴리스 6에서는 WLAN과의 인터워킹, 다른 IP 접속 네트워크를 사용한IMS간의 상호 운용성, 라우팅 그룹 ID, 복수의 등록과 포킹, 존재감, 음성 인식 및 음성 대응 서비스(Push to Talk)가 추가되었습니다.
  • 3GPP Release 7은 TISPAN Release R1.1과 연계하여 고정 네트워크에 대한 지원을 추가하였습니다.AGCF(액세스게이트웨이 제어 기능) 및 PES(PSTN 에뮬레이션 서비스) 기능은 PSTN 네트워크에서 제공할 수 있는 서비스의 상속을 위해 유선 네트워크에 도입되었습니다.AGCF 는, IMS 네트워크와 Megaco/H.248 네트워크를 상호 접속하는 브리지로서 기능합니다.Megaco/H.248 네트워크는 오래된 레거시 네트워크의 단말기를 IP 네트워크에 기반한 새로운 세대의 네트워크에 연결할 수 있습니다.AGCF는 IMS에 대해 SIP 사용자 에이전트를 실행하고 P-CSCF 역할을 수행합니다.SIP 사용자 에이전트 기능은 AGCF에 포함되어 있으며 고객 디바이스가 아닌 네트워크 자체에 포함되어 있습니다.또한 회선 스위칭과 Packet Switching Domain(VCC; 패킷스위칭 도메인), IMS에 대한 고정 광대역 접속, 비 IMS 네트워크와의 인터워킹, Policy and Charging Control(PCC; 정책과 과금 제어), 긴급 세션도 추가되었습니다.SMS [5]over IP도 추가했다.
  • 3GPP 릴리스 8은 LTE/SAE, 멀티미디어 세션 연속성, 강화된 비상 세션, SMS over[5] SG 및 IMS 집중형 서비스에 대한 지원을 추가하였습니다.
  • 3GPP 릴리스 9에서는 GPRS 및 EPS를 통한 IMS 긴급 호출 지원, 멀티미디어 텔레포니 확장, IMS 미디어 플레인 보안, 서비스 집중화 및 연속성 확장 기능이 추가되었습니다.
  • 3GPP 릴리즈 10에서는 디바이스 간 전송 지원, Single Radio Voice Call Continuity(SRVCC; 단일 무선 음성 콜 연속성) 확장, IMS 긴급 세션 확장 기능이 추가되었습니다.
  • 3GPP 릴리즈 11은 USSD 시뮬레이션 서비스, IMS용 네트워크 제공 위치 정보, IMS에 MSISDN이 없는 SMS 송신 및 전달, 과부하 제어를 추가했다.

일부 사업자는 IMS가 복잡하고 비싸다는 이유로 반대했다.이에 대응하여, LTE 네트워크를 통해 음성 및 SMS를 지원하기에 충분한 IMS의 축소 버전이 2010년에 Voice over LTE (VoLTE)[6]로 정의되고 표준화되었습니다.

아키텍처

3GPP/TISPAN IMS 아키텍처 개요
3GPP/TISPAN IMS 아키텍처 개요– IMS 레이어에서의 HSS (표준)

다이어그램의 각 기능은 다음과 같습니다.

IP 멀티미디어 코어 네트워크 서브시스템은 하나의 IMS 관리 [7]네트워크를 형성하는 표준화된 인터페이스에 의해 링크되는 다양한 기능의 집합입니다.함수는 노드가 아닙니다(하드웨어 박스).실장자는 1개의 노드에서 2개의 함수를 조합하거나 1개의 함수를 2개 이상의 노드로 분할할 수 있습니다.각 노드는 치수 조정, 로드 밸런싱 또는 조직상의 문제를 위해 단일 네트워크에 여러 번 존재할 수도 있습니다.

액세스 네트워크

사용자는 다양한 방법으로 IMS에 접속할 수 있으며, 대부분은 표준 IP를 사용합니다.IMS 단말기(휴대전화, Personal Digital Assistant(PDA; 퍼스널 디지털 어시스턴트), 컴퓨터 등)는, 다른 네트워크 또는 국가(방문한 네트워크)로 로밍 하고 있는 경우에서도, IMS 에 직접 등록할 수 있습니다.유일한 요건은 IP를 사용하여 SIP 사용자 에이전트를 실행할 수 있어야 한다는 것입니다.고정접속(DSL), 케이블모뎀, 이더넷, FTTx, 모바일접속(5G NR, LTE, W-CDMA, CDMA2000, GSM, GPRS), 무선접속(WLAN, WiMAX 등)이 모두 지원됩니다.Plain Old Telephone Service(POTS; 일반 전화 서비스), H.323 및 IMS 호환성이 없는 시스템 의 기타 전화 시스템은 게이트웨이를 통해 지원됩니다.

코어 네트워크

HSS: 홈 서브스크라이버 서버:
Home Subscriber Server(HSS; 홈 서브스크라이버 서버) 또는 User Profile Server Function(UPSF; 사용자 프로파일서버 기능)은 콜을 실제로 처리하는 IMS 네트워크 엔티티를 지원하는 마스터 사용자 데이터베이스입니다.서브스크립션 관련 정보(가입자 프로파일)가 포함되어 사용자의 인증인가를 실행하며 가입자의 위치와 IP 정보에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.GSM Home Location Register(HLR; 홈 위치 레지스터) 및 Authentication Centre(AuC; 인증 센터)와 유사합니다.

Subscriber Location Function(SLF; 가입자 위치 함수)은 여러 HSS가 사용되는 경우 사용자 주소를 매핑하기 위해 필요합니다.

사용자 ID:
IMS에는 IP Multimedia Private Identity(IMPI), IP Multimedia Public Identity(IMPU), Global Routable User Agent URI(GRU; 글로벌라우팅 가능 사용자 에이전트 URI), 와일드카드 퍼블릭 사용자 ID 등 다양한 ID가 관련지어집니다.IMPI와 IMPU는 모두 전화번호나 다른 일련의 숫자가 아니라 Uniform Resource Identifier(URI; 유니폼자원 식별자)입니다.URI는 숫자(tel:+1-555-123-4567 등) 또는 영숫자 식별자(sip:john.doe@example.com )입니다.

IP 멀티미디어 프라이빗 아이덴티티:
IP Multimedia Private Identity(IMPI; IP 멀티미디어 개인 ID)는 홈네트워크 오퍼레이터에 의해 영속적으로 할당되는 하나의 글로벌아이덴티티로 Network Access Identifier(NAI; 네트워크액세스 식별자)의 형식(user.name@domain)을 가지며 등록, 인가, 관리 및 계정 등의 목적으로 사용됩니다.모든 IMS 사용자는 1개의 IMPI를 가져야 합니다.

IP 멀티미디어 퍼블릭 아이덴티티:
IP Multimedia Public Identity(IMPU; IP 멀티미디어 퍼블릭 아이덴티티)는, 유저가 다른 유저와의 통신을 요구하기 위해서 사용합니다(를 들면, 명함에 포함되는 경우가 있습니다).Address of Record(AOR; 레코드 주소)라고도 합니다.IMPI마다 여러 IMPU를 사용할 수 있습니다.IMPU를 다른 전화기와 공유할 수도 있기 때문에, 양쪽 모두에 같은 ID(예를 들면, 가족 전체의 1 개의 전화 번호)로 도달할 수 있습니다.

글로벌하게 라우팅 가능한 사용자 에이전트 URI:
Global Routable User Agent URI(GRU; 글로벌라우터블 사용자 에이전트 URI)는 IMPU와 UE 인스턴스의 고유한 조합을 식별하는 ID입니다.GRU에는 Public-GRU(P-GRU)와 Temporary GRU(T-GRU)의 2종류가 있습니다.

  • P-GRU는 IMPU를 공개하고 매우 장수합니다.
  • T-GRU는 IMPU를 공개하지 않으며 컨택이 명시적으로 등록 해제되거나 현재 등록이 만료될 때까지 유효합니다.

와일드카드 퍼블릭 사용자 ID:
와일드카드로 둘러싸인 퍼블릭 유저 ID 는, 그룹화된 IMPU 의 세트를 나타냅니다.

HSS 가입자 데이터베이스에는 IMPU, IMPI, IMSI, MSISDN, 가입자 서비스 프로파일, 서비스 트리거 및 기타 정보가 포함됩니다.

콜 세션 제어 기능(CSCF)

IMS에서 SIP 시그널링 패킷을 처리하려면 Call Session Control Function(CSCF; 콜세션 제어 기능)이라고 불리는 SIP 서버 또는 프록시의 여러 역할이 사용됩니다.

  • Proxy-CSCF(P-CSCF)는 IMS 단말기의 첫 번째 접점이 되는SIP 프록시입니다이것은, 방문한 네트워크(풀 IMS 네트워크) 또는 홈 네트워크(방문한 네트워크가 아직 IMS 준거하고 있지 않은 경우)에 배치할 수 있습니다.일부 네트워크에서는 이 기능에 Session Border Controller(SBC; 세션보더 컨트롤러)를 사용할 수 있습니다.P-CSCF의 핵심은 네트워크뿐만 아니라 IMS 단말기까지 보호하는 사용자 네트워크인터페이스 전용 SBC입니다IMS 단말기와 P-CSCF 간에 추가 SBC를 사용할 필요가 없으며 이 레그에서는 시그널링이 암호화되어 있기 때문에 실행할 수 없습니다.단말기는 DHCP를 사용하여 P-CSCF를 검출하거나 초기 프로비저닝 중, 3GPP IMS Management Object(MO; 관리 객체) 또는 ISIM 또는 PDP 컨텍스트(General Packet Radio Service(GPRS; 일반 패킷무선 서비스)에서 P-CSCF를 할당할 수 있습니다.
    • 등록 전에 IMS 단말기에 할당되며 등록 기간 중에는 변경되지 않습니다.
    • IMS 단말기는 모든 시그널링의 패스에 배치되어 모든 신호를 검사할 수 있습니다.IMS 단말기는 암호화되지 않은 다른 시그널링을 무시해야 합니다.
    • 가입자 인증을 제공하고 IMS 단말기와 IPsec 또는 TLS 보안 어소시에이션을 확립할 수 있습니다.이를 통해 스푸핑 공격재생 공격을 방지하고 가입자의 프라이버시를 보호할 수 있습니다.
    • 시그널링을 검사하고 IMS 단말기가 잘못된 행동을 하지 않도록 합니다(일반 시그널링 루트 변경, 홈네트워크 라우팅 정책 위반 등).
    • SigComp를 사용하여 SIP 메시지를 압축 및 압축 해제할 수 있으므로 저속 무선 링크 상의 라운드 트립이 줄어듭니다.
    • Policy Decision Function(PDF; 정책 결정 기능)을 포함할 수 있습니다.Policy Decision Function(PDF; 정책 결정 기능)은 미디어 플레인을 통한 Quality of Service(QoS; 서비스 품질) 등의 미디어 플레인리소스를 인가합니다.정책 제어, 대역폭 관리 등에 사용됩니다.PDF 는, 다른 기능도 사용할 수 있습니다.
    • 과금 레코드도 생성합니다.
  • Questing-CSCF(I-CSCF)는 관리 도메인의 엣지에 있는 또 다른 SIP 기능입니다.IP 주소는 도메인의 Domain Name System(DNS; 도메인네임 시스템)에 퍼블리시됩니다(NAPTR 및 SRV 유형의 DNS 레코드를 사용).이것에 의해, 리모트서버는 IP 주소를 검출해, 이 도메인에의 SIP 패킷의 전송 포인트(등록등)로서 사용할 수 있습니다.
    • S-CSCF 주소를 취득하여 SIP 등록을 실행하는 사용자에게 할당하도록 HSS에 문의합니다.
    • 또한 SIP 요구 또는 응답을 S-CSCF로 전송합니다.
    • Release 6 까지는 내부 네트워크를 외부로부터 숨기기 위해서도 사용할 수 있습니다(SIP 메시지의 암호화 부분).이 경우 Topology Hidding Inter-Network Gateway(THIG)라고 불립니다.릴리스 7 이후 이 '엔트리 포인트' 기능은 I-CSCF에서 삭제되어 Interconnection Border Control Function(IBCF; 상호접속 경계 제어 기능)의 일부가 되었습니다.IBCF는 외부 네트워크에 대한 게이트웨이로 사용되며 NAT 및 방화벽 기능(핀홀링)을 제공합니다.IBCF는 Network-to-Network Interface(NNI; 네트워크 간 인터페이스) 전용 세션보더 컨트롤러입니다
  • Serving-CSCF(S-CSCF)는 시그널링 플레인의 중앙 노드입니다.SIP 서버이지만 세션 제어도 수행합니다.항상 홈 네트워크에 있습니다.Diameter Cx 및 Dx 인터페이스를 사용하여 HSS에 사용자 프로파일을 다운로드하고 사용자와 S-CSCF의 어소시에이션을 업로드합니다(사용자 프로파일은 처리상의 이유로 로컬로 캐시되었을 뿐 변경되지 않습니다).필요한 가입자 프로파일 정보는 모두 HSS에서 로드됩니다.
    • SIP 등록을 처리하여 사용자 위치(예를 들어 단말기의 IP 주소)와 SIP 주소를 바인드할 수 있습니다.
    • 로컬로 등록된 사용자의 모든 시그널링 메시지 경로에 배치되어 모든 메시지를 검사할 수 있습니다.
    • 서비스를 제공하기 위해 SIP 메시지가 전송되는 응용 프로그램서버를 결정합니다.
    • 라우팅 서비스를 제공합니다.일반적으로 전자번호부여(ENUM) 룩업을 사용합니다.
    • 네트워크 운영자의 정책을 적용합니다.
    • 부하 분산하이 어베이러빌리티의 이유로 네트워크 내에 여러 S-CSCF가 존재할 수 있습니다.S-CSCF가 I-CSCF에 의해 쿼리되었을 때 사용자에게 할당되는 것은 HSS입니다.이 목적을 위해 서브스크라이버와 S-CSCF 간에 대조하는 필수/옵션 기능 등 여러 가지 옵션이 있습니다.

응용 프로그램 서버

SIP Application Server(AS; SIP 애플리케이션서버)를 호스트 실행하고 SIP를 사용하여 S-CSCF와 인터페이스합니다.3GPP에서 개발되고 있는 어플리케이션서버의 예로는 Voice Call Continuity Function(VCC 서버)이 있습니다.실제 서비스에 따라서는 AS는 SIP 프록시 모드, SIP UA(사용자 에이전트) 모드 또는 SIP B2BUA 모드로 동작할 수 있습니다.AS는 홈 네트워크 또는 외부 서드파티 네트워크에 배치할 수 있습니다.홈 네트워크에 있는 경우 Diameter Sh 또는 Si 인터페이스(SIP-AS의 경우)를 사용하여 HSS에 문의할 수 있습니다.

  • SIP AS: IMS 고유의 서비스 호스트 및 실행
  • IP Multimedia Service Switching Function(IM-SSF; IP 멀티미디어 서비스 스위칭 기능): CAMEL 애플리케이션서버와 통신하기 위한 인터페이스 SIP-CAP
  • OSA 서비스 기능 서버(OSA SCS): SIP를 OSA 프레임워크에 인터페이스합니다.
기능 모델

AS-ILCM(Application Server - Incoming Leg Control Model) 및 AS-OLCM(Application Server - Outgoing Leg Control Model)은 트랜잭션 상태를 저장합니다.실행 중인 특정 서비스에 따라 세션 상태를 저장할 수도 있습니다.AS-ILCM은 착신 레그의 경우 S-CSCF(ILCM)에, AS-OLCM 인터페이스는 발신 레그의 경우 S-CSCF(OLCM)에 접속합니다.Application Logic은 서비스를 제공하며 AS-ILCM과 AS-OLCM 간에 상호 작용합니다.

공공 서비스 아이덴티티

Public Service Identity(PSI; 퍼블릭서비스 아이덴티티)는 서비스를 식별하는 아이덴티티로 어플리케이션서버에 의해 호스트 됩니다.사용자 ID로서 PSI는 SIP 또는 Tel URI 중 하나의 형식을 취합니다.PSI는 고유 PSI 또는 와일드카드 PSI로 HSS에 저장됩니다.

  • 개별 PSI에는 라우팅에 사용되는 PSI가 포함되어 있습니다.
  • 와일드카드 PSI는 PSI의 컬렉션을 나타냅니다.

미디어 서버

Media Resource Function(MRF; 미디어 자원 기능)은 미디어 조작(예를 들어 음성 스트림 혼합), 톤 및 방송 재생 등의 미디어 관련 기능을 제공합니다.

각 MRF는 다시 미디어 자원 기능 컨트롤러(MRFC)와 미디어 자원 기능 프로세서(MRFP)로 분할된다.

  • MRFC는 AS 및 S-CSCF로부터의 정보를 해석하여 MRFP를 제어하는 시그널링 플레인노드입니다
  • MRFP는 미디어 스트림을 믹스, 소스 또는 처리하는 데 사용되는 미디어 플레인노드입니다또한 공유 리소스에 대한 액세스 권한도 관리할 수 있습니다.

Media Resource Broker(MRB; 미디어 자원 브로커)는 적절한 공개 MRF 정보의 수집과 AS 등의 소비 주체에 대한 적절한 MRF 정보의 제공을 모두 담당하는 기능 주체입니다.MRB는 다음 두 가지 모드로 사용할 수 있습니다.

  • 쿼리 모드: AS는 MRB에 미디어를 쿼리하고 MRB 응답을 사용하여 콜을 셋업합니다.
  • 인라인 모드:AS는 SIP INVITE를 MRB로 전송합니다.MRB가 콜을 셋업합니다.

브레이크아웃 게이트웨이

Breakout Gateway Control Function(BGCF; 브레이크아웃게이트웨이 제어기능)은 S-CSCF가 DNS 또는 ENUM/DNS를 사용하여 세션을 라우팅할 수 없다고 판단했을 때 S-CSCF로부터의 라우팅 요구를 처리하는 SIP 프록시입니다.전화 번호에 근거한 라우팅 기능이 포함되어 있습니다.

PSTN 게이트웨이

PSTN/CS 게이트웨이는 PSTN 회선교환(CS) 네트워크와 인터페이스합니다.시그널링의 경우 CS 네트워크는 ISDN User Part(ISUP; ISDN 사용자 파트) over Message Transfer Part(MTP; 메시지 전송 파트)를 사용하고 IMS는 SIP over IP를 사용합니다.미디어의 경우 CS 네트워크는 Pulse-Code Modulation(PCM; 펄스 코드 변조)을 사용하고 IMS는 Real-time Transport Protocol(RTP)을 사용합니다.

  • Signaling Gateway(SGW; 시그널링 게이트웨이)는 CS의 시그널링 플레인과 인터페이스합니다.이 프로토콜은 하위 계층 프로토콜을 Stream Control Transmission Protocol(SCTP, IP 프로토콜)로 MGCF에서 ISDN User Part(ISUP)를 CS 네트워크로 전달하기 위해 MTP, 시그널링 시스템7(SS7) 프로토콜로 변환합니다.SGW는 SIP와 ISUP/BICC 간의 호제어 프로토콜 변환을 MGCF의 제어 하에 수행합니다.
  • Media Gateway Controller Function(MGCF; 미디어 게이트웨이 컨트롤러 기능)은 SGW over SCTP와 인터페이스하는SIP 엔드포인트입니다또, H.248 인터페이스상의 Media Gateway(MGW; 미디어 게이트웨이)의 자원도 제어합니다.
  • Media Gateway(MGW; 미디어 게이트웨이)는 RTP와 PCM 간에 변환함으로써 CS 네트워크의 미디어 플레인과 인터페이스합니다.또, 코덱이 일치하지 않는 경우에서도 트랜스코드를 실시할 수 있습니다(를 들면, IMS는 AMR, PSTN은 G.711을 사용할 수 있습니다).

미디어 리소스

미디어 리소스는 미디어 플레인으로 동작하는 컴포넌트로 IMS 핵심 기능의 제어 하에 있습니다.구체적으로는 미디어 서버(MS)와 미디어 게이트웨이(MGW)

NGN 상호 접속

차세대 네트워킹인터커넥션에는 다음 두 가지 유형이 있습니다.

  • 서비스 지향 상호접속(SoIx):통신사와 서비스 공급자가 제어, 시그널링(세션 기반)을 통해 NGN(즉, IMS 및 PES) 플랫폼을 통해 서비스를 제공할 수 있도록 하는 NGN 도메인의 물리적 및 논리적 링크. 이 링크는 정의된 상호 운용성 수준을 제공합니다.예를 들어, 이것은 IP 상호 연결을 통한 "캐리어 등급" 음성 및/또는 멀티미디어 서비스의 경우입니다.「정의된 상호 운용성 레벨」은, 서비스, QoS, 또는 시큐러티 등에 의해서 다릅니다.
  • 연결 지향 상호 연결(CoIx):상호운용성 수준에 관계없이 단순한 IP 접속에 기초한 통신사와 서비스 프로바이더의 물리적이고 논리적인 링크.예를 들어 이런 유형의 IP 상호접속에서는 특정 엔드 투 엔드 서비스가 인식되지 않기 때문에 서비스 고유의 네트워크 퍼포먼스, QoS 및 보안 요건이 반드시 보장되는 것은 아닙니다.이 정의에서는 일부 서비스가 정의된 수준의 상호 운용성을 제공할 수 있음을 배제하지 않습니다.단, SoIx만이 NGN 상호운용성 요건을 완전히 충족합니다.

NGN 상호접속 모드는 직접 모드 또는 간접 모드입니다.직접 상호접속이란 중간 네트워크 도메인이 없는2개의 네트워크 도메인간의 상호접속을 말합니다.1층에서의 간접 상호접속은 1개 이상의 중간 네트워크 도메인이 중계 네트워크로서 기능하는2개의 네트워크 도메인간의 상호접속을 말합니다.중간 네트워크 도메인은 다른 2개의 네트워크 도메인에 중계 기능을 제공합니다.서비스 레이어 시그널링 및 미디어 트래픽 전송에는 다른 상호접속 모드를 사용할 수 있습니다.

충전하는

오프라인 과금은 정기적으로(예: 월말) 결제하는 사용자에게 적용됩니다.온라인 과금은 신용 기반 과금이라고도 하며 선불 서비스 또는 후불 서비스의 실시간 신용 제어에 사용됩니다.둘 다 같은 세션에 적용할 수 있습니다.

과금 기능 주소는 각 IMS 엔티티에 배포되는 주소이며, 각 엔티티에 과금 정보를 송신하는 공통의 장소를 제공합니다.오프라인 과금에는 과금 데이터 기능(CDF) 주소가 사용되고 온라인 과금에는 Online Charging Function(OCF; 온라인 과금 기능)이 사용됩니다.

  • 오프라인 과금 : 세션에 관여하는 모든 SIP 네트워크 엔티티(P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS)는 Diameter Rf 인터페이스를 사용하여 동일한 도메인에 있는 CDF로 계정 정보를 전송합니다.CDF는 이 모든 정보를 수집하여 Call Detail Record(CDR; 콜 상세 레코드)를 구축합니다.이 레코드는 도메인의 과금 시스템(BS)으로 전송됩니다.
    각 세션은 SIP 트랜잭션에 관여하는 첫 번째 IMS 엔티티에 의해 생성되어 CDR과의 상관관계에 사용되는 하나의 식별자로서 IMS Charging Identifier(ICID; 과금 식별자)를 전송합니다.Inter Operator Identifier(IOI; 상호 운용자 식별자)는, 송신 네트워크와 수신 네트워크간에 공유되는 글로벌 일의 식별자입니다.각 도메인에는 독자적인 과금 네트워크가 있습니다.다른 도메인의 과금 시스템도 정보를 교환하여 로밍 요금이 적용됩니다.
  • 온라인 과금 : S-CSCF는 일반 SIP 애플리케이션서버와 같은IMS Gateway Function(IMS-GWF; 게이트웨이 기능)과 통신합니다.IMS-GWF는 S-CSCF에 시그널을 보내 세션 중 사용자의 크레딧이 부족하면 세션을 종료할 수 있습니다.AS 및 MRFC는 OCF에 대해 Diameter Ro 인터페이스를 사용합니다.
    • 즉시 이벤트 과금(IEC)을 사용하면 ECF에 의해 사용자 계정에서 다수의 신용 단위가 즉시 공제되고 MRFC 또는 AS가 서비스를 제공하도록 승인됩니다.사용 가능한 신용 단위가 충분하지 않으면 서비스가 승인되지 않습니다.
    • 유닛 예약에 의한 이벤트 과금(ECUR)을 사용하는 경우 ECF(이벤트 과금 기능)는 먼저 사용자 계정에 다수의 신용 단위를 예약한 후 MRFC 또는 AS를 인가합니다.서비스가 종료된 후 사용한 신용단위의 수가 보고되고 계정에서 차감됩니다. 그러면 예약된 신용단위가 삭제됩니다.

IMS 기반의 PES 아키텍처

IMS 기반의 PES(PSTN 에뮬레이션시스템)는 IP 네트워크 서비스를 아날로그 디바이스에 제공합니다.IMS 기반의 PES를 사용하면 비 IMS 디바이스를 일반 SIP 사용자로 IMS에 표시할 수 있습니다.표준 아날로그 인터페이스를 사용하는 아날로그 단말기는, 다음의 2개의 방법으로 IMS 베이스의 PES 에 접속할 수 있습니다.

  • AGCF에 의해 링크 및 제어되는A-MGW(Access Media Gateway) 경유. AGCF는 Operators 네트워크 내에 배치되어 여러 A-MGW를 제어합니다.A-MGW와 AGCF는 P1 참조 포인트를 통해 H.248.1(Megaco)을 사용하여 통신합니다.POTS 전화기는 z 인터페이스를 통해 A-MGW에 연결됩니다.시그널링은 A-MGW에서 H.248로 변환되어 AGCF로 전달됩니다.AGCF는 H.248 신호 및 A-MGW로부터의 기타 입력을 해석하여 H.248 메시지를 적절한 SIP 메시지로 포맷합니다.AGCF는 자신을 P-CSCF로 S-CSCF에 표시하여 생성된SIP 메시지를 IBCF(Interconnection Border Control Function)를 통해 S-CSCF 또는 IP 보더에 전달합니다.SIP 메시지로 S-CSCF에 제공된 서비스가 PES AS를 트리거합니다.AGCF에는 특정 서비스 독립 로직도 있습니다.예를 들어 A-MGW로부터 오프 훅이벤트를 수신하면 AGCF는 A-MGW에 다이얼톤 재생을 요구합니다
  • 고객 구내 VGW(VoIP-Gateway) 또는 SIP 게이트웨이/어댑터를 경유합니다.VOIP 게이트웨이를 경유한POTS 전화기는 P-CSCF에 직접 접속합니다.오퍼레이터는 대부분 보안 및 네트워크토폴로지를 숨기기 위해 VoIP 게이트웨이와 P-CSCF 사이의 세션보더 컨트롤러를 사용합니다.VoIP 게이트웨이는 SIP over Gm 참조 포인트를 사용하여 IMS에 링크합니다.z 인터페이스를 통한 POTS 서비스에서SIP로의 변환은 고객 구내 VoIP 게이트웨이에서 이루어집니다.POTS 시그널링은 SIP로 변환되어 P-CSCF로 전달됩니다.VGW는 SIP 사용자 에이전트로 동작하며 P-CSCF에는 SIP 단말기로 보입니다.

A-MGW와 VGW는 모두 서비스를 인식하지 않습니다.PSTN 단말기로부터의 콜 제어 시그널링만을 릴레이 합니다.세션 제어 및 처리는 IMS 컴포넌트에 의해 이루어집니다.

인터페이스 설명

인터페이스를 갖춘 TISPAN IMS 아키텍처
인터페이스명 IMS 엔티티 묘사 프로토콜 기술사양
Cr MRFC, AS MRFC가 AS에서 문서(스크립트, 아나운스 파일 및 기타 리소스 등)를 가져오기 위해 사용합니다.미디어 제어 관련 명령어에도 사용됩니다. TCP/SCTP 채널
Cx (I-CSCF, S-CSCF), HSS 필터 기준과 그 priority를 포함한 서브스크라이버 데이터를 S-CSCF 에 송신하기 위해서 사용합니다.CDF 및/또는 OCF 주소를 제공하기 위해서도 사용됩니다. 직경 TS29.229, TS29.212
Dh AS(SIP AS, OSA, IM-SSF) <-> SLF 멀티 HSS 환경에서 사용자 프로파일 정보를 보유하고 있다HSS를 찾기 위해 AS에 의해 사용됩니다.DH_SLF_QUERY는 IMPU와 DX_SLF_RESP가 HSS 이름을 반환함을 나타냅니다. 직경
Dx (I-CSCF 또는 S-CSCF) <-> SLF I-CSCF 또는 S-CSCF가 멀티 HSS 환경에서 올바른 HSS를 찾기 위해 사용합니다.DX_SLF_QUERY는 IMPU와 DX_SLF_RESP가 HSS 이름을 반환함을 나타냅니다. 직경 TS29.229, TS29.212
Gm UE, P-CSCF SIP User Equipment(UE; 사용자 기기) 또는 Voip 게이트웨이와 P-CSCF 간의 메시지 교환에 사용됩니다. SIP
가세요 PDF, GGSN 오퍼레이터가 사용자 플레인 내의 QoS를 제어하여 IMS와 GPRS 네트워크 간에 과금 상관 정보를 교환할 수 있도록 합니다. COPS(Rel5), 직경(Rel6+)
Gq P-CSCF, PDF 정책 결정 관련 정보를 P-CSCF와 PDF 간에 교환하기 위해 사용됩니다. 직경
Gx PCEF, PCRF PCEF와 PCRF 간의 정책 결정 관련 정보 교환에 사용됩니다. 직경 TS29.211, TS29.212
Gy PCEF, OCS 온라인 흐름 기반 베어러 과금에 사용됩니다.Ro 인터페이스와 기능적으로 동등 직경 TS23.203, TS32.299
ISC S-CSCF <-> AS S-CSCF와 AS 사이의 기준점.주요 기능은 다음과 같습니다.
  • 등록된 IMPU, 등록 상태 및 UE 기능을 AS에 통지합니다.
  • AS가 여러 서비스를 실행할 수 있도록 정보를 제공합니다.
  • 충전 기능 주소 전달
SIP
Ici IBCF IBCF와 다른 IMS 네트워크에 속하는 다른 IBCF 간의 메시지 교환에 사용됩니다. SIP
이지 TrGW TrGW에서 다른 IMS 네트워크에 속하는 다른 TrGW로 미디어 스트림을 전송하기 위해 사용됩니다. RTP
엄마. I-CSCF <-> AS 주요 기능은 다음과 같습니다.
  • AS가 호스트하는 퍼블릭서비스 ID 앞으로 SIP 요구 전송
  • AS가 해당 사용자 또는 퍼블릭서비스 ID에 할당된S-CSCF를 인식하지 못하는 경우 사용자 또는 퍼블릭서비스 ID를 대신하여 세션을 시작합니다.
  • 충전 기능 주소 전달
SIP
Mg MGCF -> I, S-CSCF ISUP 시그널링을 SIP 시그널링으로 전송하여 SIP 시그널링을 I-CSCF로 전송합니다. SIP
S-CSCF -> BGCF S-CSCF와 BGCF 간의 메시지 교환에 사용 SIP
Mj BGCF -> MGCF BGCF가 BGCF에서 MGCF로 SIP 메시지를 보내기 위해 같은 IMS 네트워크에서 브레이크아웃이 발생해야 한다고 판단했을 때 PSTN/CS 도메인과의 인터워킹에 사용됩니다. SIP
Mk BGCF -> BGCF BGCF가 BGCF에서 다른 네트워크 내의 BGCF로 SIP 메시지를 보내기 위해 다른 IMS 네트워크에서 브레이크아웃이 발생해야 한다고 판단했을 때 PSTN/CS 도메인과의 인터워킹에 사용됩니다. SIP
음. I-CSCF, S-CSCF, 외부 IP 네트워크 IMS와 외부 IP 네트워크 간의 메시지 교환에 사용됩니다. SIP
Mn MGCF, IM-MGW 사용자 플레인 리소스 제어 가능 H.248
Mp MRFC, MRFP MRFC가 MRFP에 의해 제공되는 미디어 스트림리소스를 제어할 수 있도록 합니다. H.248
미스터
미스터
S-CSCF, MRFC
AS, MRFC
S-CSCF와 MRFC 간의 정보 교환에 사용됩니다.
AS와 MRFC 간의 세션 제어 교환에 사용됩니다.
응용 프로그램서버는 톤과 방송을 재생하기 위해 SIP 메시지를 MRFC로 전송합니다.이 SIP 메시지에는 톤과 아나운스를 재생하거나 MRFC에 정보를 제공하기에 충분한 정보가 포함되어 있기 때문에 MRFC는 Cr 인터페이스를 통해 애플리케이션서버에서 더 많은 정보를 요구할 수 있습니다. SIP
Mw P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AGCF CSCF 간의 메시지 교환에 사용됩니다.AGCF는 다른 CSCF에서는 P-CSCF로 인식됩니다. SIP
Mx BGCF/CSCF, IBCF BGCF가 다른 IMS 네트워크에서 BGCF에서 다른 네트워크의 IBCF로 SIP 메시지를 보내기 위해 브레이크아웃이 발생해야 한다고 판단했을 때 다른 IMS 네트워크와의 인터워킹에 사용됩니다. SIP
P1 AGCF, A-MGW H.248 A-MGW 및 레지덴셜게이트웨이를 제어하기 위한 AGCF의 콜 제어 서비스에 사용됩니다. H.248
P2 AGCF, CSCF AGCF와 CSCF 사이의 기준점. SIP
Rc MRB, AS MRB 인라인모드 또는 쿼리 모드 사용 시 미디어 리소스를 콜에 할당하도록 요구하기 위해 AS에 의해 사용됩니다. SIP, 쿼리 모드(지정되지 않음)
Rf P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS 오프라인 과금 정보를 CDF와 교환하기 위해 사용 직경 TS32.299
AS, MRFC, S-CSCF OCF와 온라인 과금 정보 교환에 사용 직경 TS32.299
Rx P-CSCF, PCRF P-CSCF와 PCRF 간의 정책 및 과금 관련 정보 교환에 사용됩니다.

Gq 참조점에 대한 대체입니다.

직경 TS29.214
AS(SIP AS, OSA SCS), HSS AS(SIP AS 또는 OSA SCS)와 HSS 간에 사용자 프로파일 정보(사용자 관련 데이터, 그룹 목록, 사용자 서비스 관련 정보 또는 사용자 로케이션 정보 또는 과금 기능 주소 등)를 교환하기 위해 사용됩니다.또한 AS가 가입자 단위로 HSS에 저장된 필터 기준을 활성화/비활성화할 수 있도록 합니다. 직경
IM-SSF, HSS CAMEL 기반 응용 프로그램서비스 정보에 사용되는 트리거를 포함한 CAMEL 서브스크립션 정보를 전송합니다.
시르 MRFC, AS MRFC가 AS에서 문서(스크립트 및 기타 리소스)를 가져오기 위해 사용합니다. HTTP
Ut UE 및 SIP AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF) PES AS 및 AGCF 서비스 및 설정에 관한 가입자 정보 관리를 용이하게 합니다. HTTP, XCAP
z POTS, 아날로그 전화기 및 VoIP 게이트웨이 POTS 서비스를 SIP 메시지로 변환

세션 처리

IMS의 가장 중요한 기능 중 하나는 (사용자 프로파일에 따라) SIP 어플리케이션이 역동적이고 차등적으로 트리거되도록 하는 기능이며, S-CSCF에서 필터 및 리다이렉트시그널링 메커니즘으로 구현됩니다.

S-CSCF는 필터 기준을 적용하여 SIP 요구를 AS로 전송할 필요성을 판단할 수 있습니다.발신측 서비스는 발신측 네트워크에 적용되지만, 착신측 서비스는 착신측 네트워크(각각의 S-CSCF)에 적용됩니다.

초기 필터 기준

Initial Filter Criteria(iFC; 초기 필터 기준)는 제어 로직을 기술하기 위해 사용되는 XML 기반 형식입니다.iFC는 응용 프로그램에 대한 사용자의 프로비저닝된 구독을 나타냅니다.IMS 서브스크립션프로파일의 일부로 HSS에 저장되며 사용자 등록 시(등록 사용자의 경우) 또는 처리 요구 시(서비스의 경우 등록되지 않은 사용자로 동작) S-CSCF에 다운로드됩니다.iFC는 등록 라이프 타임 내내 또는 사용자 프로파일이 [7]변경될 때까지 유효합니다.

iFC는 다음과 같이 구성되어 있습니다.

  • 우선 순위 - 트리거를 확인하는 순서를 결정합니다.
  • 트리거 포인트 - SIP 요구 또는 스탠드아론 SIP 요구를 작성하는 초기 대화상자에 대해 확인되는 논리 조건.
  • 응용 프로그램 서버 URI - 트리거 포인트가 일치할 때 전달할 응용 프로그램 서버를 지정합니다.

iFC에는 다음 두 가지 유형이 있습니다.

  • Shared - 프로비저닝 시 참조 번호(공유 iFC 번호)만 가입자에게 할당됩니다.등록 중에는 XML 설명 전체가 아닌 번호만 CSCF로 전송됩니다.XML 전체가 CSCF에 저장되어 있습니다.
  • 비공유 - 프로비저닝 시 iFC의 XML 설명 전체가 서브스크라이버에 할당됩니다.등록 중 XML 설명 전체가 CSCF로 전송됩니다.

초기 IMS 및 비 3GPP 시스템의 보안 측면

특히 USIM/ISIM 인터페이스의 부족과 IPv4 를 서포트하는 디바이스의 보급으로 인해, TS 33.203 에 정의되고 있는 시큐러티는 당분간 사용할 수 없게 될 가능성이 있습니다.이러한 상황에서 가장 중요한 위협으로부터 어느 정도 보호를 제공하기 위해 3GPP는 TR33.978에서 비공식적으로 '얼리 IMS 보안'으로 알려진 몇 가지 보안 메커니즘을 정의합니다.이 메커니즘은 네트워크 접속 절차 중에 실행되는 인증에 의존하며 사용자의 프로파일과 IP 주소 간에 바인드됩니다.이 메커니즘은 시그널링이 사용자 네트워크인터페이스로 보호되지 않기 때문에 약합니다.

IMS 아키텍처도 채택했지만 단말기에 USIM/ISIM 기능이 없는 PacketCable 2.0CableLabs는 Digest-MD5가 유효한 인증 옵션인 3GPP 사양에 델타를 공개했습니다. 후, TISPAN도, 순서는 다르지만, 고정 네트워크 범위에 대해서도 같은 작업을 실시했습니다.IPsec 기능의 부족을 보충하기 위해 Gm 인터페이스를 보호하기 위한 옵션으로 TLS가 추가되었습니다.이후의 3GPP 릴리즈에서는 공통 IMS 플랫폼을 대상으로 한 다이제스트 MD5 방식이 도입되어 있습니다만, 독자적인 접근방식으로도 다른 접근방식을 채용하고 있습니다.Digest-MD5 인증의 3가지 베리안트는 모두 같은 기능을 가지고 있어 IMS 단말기의 관점에서는 동일하지만 S-CSCF와 HSS 사이의 Cx 인터페이스에서의 실장은 다릅니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Technical Specification Group Services and System Aspects (2006), IP Multimedia Subsystem (IMS), Stage 2, TS 23.228, 3rd Generation Partnership Project
  2. ^ Alexander Harrowell, Staff Writer (October 2006), A Pointless Multimedia Subsystem?, Mobile Communications International, archived from the original on September 2010
  3. ^ Zhao, Peng; Wei, Qun; Xia, Hailun; Zeng, Zhimin (2012), Tan, Honghua (ed.), "A New Mechanism of EAB in RCS", Knowledge Discovery and Data Mining, Advances in Intelligent and Soft Computing, Berlin, Heidelberg: Springer, pp. 247–254, doi:10.1007/978-3-642-27708-5_33, ISBN 978-3-642-27708-5, retrieved 2021-04-08
  4. ^ "3GPP Release Descriptions". 3GPP.
  5. ^ a b "Dispelling LTE Myths". www.3gpp.org. Retrieved 2021-04-08.
  6. ^ 이안 풀, 편집장."Voice over LTE, VoLTE란 무엇입니까?"
  7. ^ a b {"3GPP Stage 2 Specifications".

추가 정보

외부 링크