技術仕様 - どこでもIMS

アーキテクチャ

IMSアーキテクチャは、アプリケーション、制御、トランスポート層に分解され、スケーラビリティ、柔軟性、拡張性のために標準化されたインターフェースを備えています。アクセスに依存せず、GPRS、EPS、5GS、信頼できないWLANなどのIP接続アクセスネットワーク（IP-CAN）をサポートします。このフレームワークは、ベアラー、セッション制御、サービスレベルの分離を保証し、NATトラバーサル、ボーダー制御、最適メディアルーティング（OMR）のメカニズムを備えています。

主要機能エンティティ

エンティティ	役割	場所	備考
P-CSCF (プロキシ-CSCF)	UEシグナリングのエントリーポイント、SIP転送、NATトラバーサル、QoS認証、緊急/優先セッション。	訪問またはホーム	IPv4/IPv6相互運用をサポート、WebRTC向けに拡張。
I-CSCF (インタロゲーティング-CSCF)	着信SIPリクエストを処理、ルーティングのためにHSSにクエリ。	ホーム	トランジットルーティングおよびSBI統合をサポート。
S-CSCF (サービング-CSCF)	中央セッション制御、登録、サービス呼び出し。	ホーム	セッション状態を維持、GRUU割り当てをサポート。
AS (アプリケーションサーバー)	サービスロジックをホスト、会議/メッセージング用のPSIをサポート。	ホームまたはサードパーティ	SIP B2BUAとして機能、データオフ免除サービスを強制。
HSS (ホームサブスクライバーサーバー)	サブスクリプションデータ、認証、位置情報を保存。	ホーム	CSCFおよびASとインターフェース、5GS用のSBIをサポート。
BGCF (ブレイクアウトゲートウェイ制御機能)	PSTN/CSドメインへのセッションルーティング。	ホーム	プロトコル情報に基づいてMGCFを選択。
MGCF (メディアゲートウェイ制御機能)	PSTNとインターフェース、メディアのためのMGWを制御。	ホーム	SIPをISUP/BICCに変換。
MRFC/MRFP (メディアリソース機能コントローラー/プロセッサ)	メディアリソースを制御、ミキシング/アナウンスを処理。	ホーム	トランスコーディングおよびフロア制御をサポート。
IMSアクセスゲートウェイ	メディアフロー、NATトラバーサル、リソース割り当てを管理。	訪問またはホーム	DTLS-SRTPによるWebRTC向けに拡張。
TrGW (トランジションゲートウェイ)	メディア転送/トランスコーディングを処理。	ホームまたはボーダー	IBCFによって制御、OMRでバイパス可能。
IBCF (相互接続ボーダー制御機能)	ボーダー制御、トポロジー隠蔽を提供。	ボーダー	II-NNIをサポート。
ePDG (進化したパケットデータゲートウェイ)	信頼できないWLAN向けのセキュアなアクセス。	訪問	5GSのためにP-GWとインターフェース。
WWSF (WebRTCウェブサーバー機能)	WebRTCアクセスのためのUI/JSを提供。	ホームまたはサードパーティ	HTTPSアクセスをサポート。
WAF (WebRTC認証機能)	WebRTCのための認証トークンを発行。	ホーム	ウェブ認証をサポート。

参照ポイント/インターフェース

インターフェース	用途	プロトコル	備考
Gm	UEからP-CSCFへの登録/セッション制御。	SIP (TCP/UDP)	WebRTC (W2)向けに拡張。
Mw	CSCF間のSIPシグナリング。	SIP	IMS内シグナリング。
Cx	CSCFからHSSへのプロファイル/認証。	Diameter	5GS向けにSBIにマッピング。
Sh	ASからHSSへのデータ管理。	Diameter	透過的データをサポート。
ISC	S-CSCFからASへのサービス制御。	SIP	メディア用のB2BUA。
Dx/Dh	CSCF/ASからSLFへのHSS解決。	Diameter	複数HSSセットアップ向け。
Iq	P-CSCFからIMSアクセスゲートウェイへのNAT。	実装固有	IPv4/IPv6をサポート。
Ix	IBCFからTrGWへのメディア制御。	H.248	II-NNI向け。
Mx	CSCFからIBCFへのボーダー制御。	SIP	トポロジー隠蔽。
Mm	CSCF/IMS-ALGから外部IPネットワークへ。	SIP	相互運用エントリ/出口。
Ici	IMSネットワーク間のSIP用のIBCF。	SIP	II-NNIシグナリング。
Izi	IMSネットワーク間のメディア用のTrGW。	RTP/RTCP	メディア転送。
Mg	MGCFからCSCFへのPSTN SIP。	SIP	ISUP/BICC変換。
Mi	CSCFからBGCFへのPSTNルーティング。	SIP	ブレイクアウトルーティング。
Mj	BGCFからMGCFへのセッションルーティング。	SIP	PSTN選択。
Mk	BGCF/IMS-ALGからBGCFへのトランジット。	SIP	複雑なルーティング。
Mr, Mr'	MRFCからMRFPへのメディア制御。	SIP/H.248	会議。
Cr	ASからMRFCへのメディアリソース。	SIP	AS開始制御。
Mp	MRFCからMRFPへのベアラー制御。	H.248	メディアミキシング。
Rx/N5	P-CSCFからPCF/PCRFへのQoS。	Diameter	リソース予約。
Ut	UEからASへのグループ管理。	HTTP/SIP	サービス設定。
W1	UEからWWSFへのUIダウンロード。	HTTPS	WebRTCアクセス。
W2	UEからeP-CSCFへのWebSocket経由のSIP。	SIP over WebSocket	セキュアなシグナリング。
W3	UEからeIMS-AGWへのメディア。	RTP/RTCP, DTLS-SRTP	NATトラバーサル。
W4	WWSFからWAFへのトークン。	実装固有	認証。
W5	WAFからeP-CSCFへのシグナリング。	実装固有	WebRTCセキュリティ。
S2b	ePDGからP-GWへのWLANアクセス。	GTP-C/GTP-U	非3GPP統合。
N6	5GSのユーザープレーンでのメディア。	IP	QoSフロー。

プロトコル

シグナリング：GRUU、PSI、MPS、NATトラバーサル（Outbound RFC 5626、ICE RFC 5245/5246）の拡張を含むSIP（RFC 3261）。Cx/Shインターフェース用のDiameter。

メディア：転送用のRTP/RTCP、セキュリティ用のSRTP、鍵交換用のDTLS、データチャネル（MSRP、BFCP、T.140）用のSCTP。

メディア交渉用のSDP、MGW/MRFP制御用のH.248、PSTN相互運用のためのSS7/MGCP。

DTMF：MGWトーン生成/検出によるインバンドシグナリング。

QoS：リソース予約のためのRx/N5を介したPCC。

機能

マルチメディアサービス：音声（VoLTE/VoNR）、ビデオ（ViLTE）、テキストメッセージング、会議、コラボレーション。
セッション制御：登録、確立、保留/再開、解放、即時/セッションベースのメッセージング。
WebRTCサポート：eP-CSCF、eIMS-AGW、WWSF/WAFを介したセキュアなアクセス。
緊急セッション：優先処理、位置情報の取得。
ローミング：ホームルート、ローカルブレイクアウト、トランジットシナリオ。
相互運用：PSTN（MGCF/MGW経由）、外部IMS/SIPネットワーク（IBCF/TrGW経由）。
ポリシーベースのQoS、認証/認可/アカウンティング（AAA）。
クラウドネイティブ環境でのRCS、VoWiFi、VoBBなどのサービス。

セッション制御手順

手順	説明	備考
登録	UEがP-CSCFにREGISTER、I/S-CSCFに転送、HSSクエリ、インプリシット/GRUUをサポート。	複数登録、再登録/登録解除。
セッション確立	発信/着信のためのINVITE/SDP、QoS認証、ルーティングのためのOMR。	MO/MT、PSTN、ASシナリオをサポート。
セッション保留/再開	メディア保留/再開のためのSDP更新による再INVITE。	モバイル間/PSTN、NAT処理。
セッション解放	UE/ネットワーク開始の解放のためのBYE、リソースの割り当て解除。	カバレッジ損失を処理。
即時メッセージング	登録/未登録のアイデンティティへのメッセージ、ASフィルタリング。	PSIを介した複数受信者。
セッションベースのメッセージング	メッセージングセッションのためのSDP交渉、MSRP転送。	チャットグループ、ポリシー強制。
会議/チャット	メディア制御、メッセージ配布のためのMRFC/MRFP。	コーデックのトランスコーディング。
緊急セッション	P-CSCF優先、PCRF/PCFを介したQoS。	規制位置サポート。
ミッドセッションシグナリング	再INVITEによるコーデック変更、メディア調整。	ポリシー/QoS継続性。

セキュリティメカニズム

認証：HSSを介したIMS-AKA、WebRTCのためのウェブ認証。

NATトラバーサル：IMS-ALG、ICE、STUN/TURN、Outbound。

保護：シグナリング用のTLS、IPSec、オーバーロード制御、P-CSCF/S-CSCFでのポリシー強制。

ネットワークドメインセキュリティ：TS 33.210準拠。

他のネットワークとの統合

ネットワーク	統合の詳細	主要エンティティ/手順
PSTN	BGCF/MGCFを介したルーティング、SIPからISUP/BICCへの変換、メディアトランスコーディング/DTMF。	MGCF/MGWによる相互運用、SS7/MGCPプロトコル。
インターネット/外部IMS	IBCF/TrGWを介したボーダー制御、II-NNI（Ici/Izi）。	シグナリング/メディア用のSIP/RTP、トポロジー隠蔽。
5G	5GC（AMF、SMF、UPF、PCF）との統合、N5/N70/N71/Nhssを介したSBI。	N6を介したQoSフロー、ローミングサポート。

パフォーマンスと利点

スケーラビリティ：水平NFVスケーリングにより数十から数百万のユーザーまで対応。

遅延：VoLTE/VoNRのコールセットアップで50ms未満、URLLCをサポート。

セキュリティ：TLS/IPSec、AKA認証、合法的傍受。

利点：ベンダー独立性、サービス相互接続、QoS保証、レガシーからオールIPネットワークへの収束。

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