SIP IMS Release 6SIP IMS Release 6

2004. 6

숭 실 대 학 교

김 영 한

( yhkim@dcn.ssu.ac.kr )

I. 3GPP Overview

II. 3GPP IMS Architecture

III. IM Subsystem Procedure

IV. Difference of CSCF and RFC3261 SIP

V. IMS Service

All-IP 네트워크의 필요성

q Enables rich communications combining multiple media or services

§ New IP-based services, easier & faster service creation and execution

q Access independency, easier interworking with the Internet

§ Services available over different access technologies

q One network architecture for accommodating all services

§ Providing and requiring optimized Quality of Service

q Smooth evolution from today’s networks and standards

§ Cost efficiency, evolution for current solutions

q Openness: both specifications and (distributed) architecture

3GPP TSG 조직 구성

3GPP Release 특성

SIP를 통한 신규 서비스 가능성

q IMS and Session Initiation Protocol (SIP) offers:

§ Easy integration with other IP protocols and applications

§ Personalized services aware of desired communication

capabilities and preferences

§ Straightforward integration of voice, images, video and

other interactive communications services

§ Seamless service offering over various access networks

3GPP Rel 5/6 IMS 구조

VideoTelephonyServices

IM-SSFSupplemental

Video TelephonyServices

MultimediaServices

OSA-GW

OSA-GW

ServiceBroker

CSCF

SignalingGateway

MRFC MGCF

MediaServer

MediaGaeway

HSS

LegacySCPs

DSL,802.11,GPRS

CAMEL,ANSI-41INAP,TCAP Parlay API

SIP-ISC

SIP

Non-SIp MulticastVOD

IM,PTT,VODVideo

Telephony

IM.PTT,VODVideo

Telephony

I. 3GPP Overview

II. 3GPP IMS Architecture

III. IM Subsystem Procedure

IV. Difference of CSCF and RFC3261 SIP

V. IMS Service

IMS

PS

3GPP IM 핵심망 서브시스템 구조

q 3GPP Core Network

Architecture

SGSNGGSN

HSSMedia Server Application Server

SIP phone

CPE

P-CSCF CSCF

MRFP

PSTN

SIP

Signaling

CSCF Call Session Control FunctionIM-MGW IM-Media GatewayMGCF Mediea Gateway Control FunctionMRF Media Resource FunctionBGCF Breakout Gateway Control Function

TDM

IM-MGW

Internet

MGCF

BGCF

MRFC

3GPP IMS 구조

q 3GPP IMS Architecture

Out / In Bound Proxy

I-CSCF

ServiceProfile

S-CSCF

Service Platform

Visited Network Home Network

Entry Proxy

ISC

To / From terminating Network

IMS User

ISC : IMS Srvice Control

Service Proxy

P-CSCF

SIP Signaling InterfaceService Control InterfaceDiameter Interface

3GPP IMS 구성요소

q P-CSCF (Proxy-CSCF)

§ 사용자(UE)가 IM 멀티미디어망에 접속하는 첫 포인트 지점

§ UE에게 SIP 메시지를 요구 또는 응답

§ Bearer 자원의 권한 검증과 QoS 관리

q I-CSCF (Interrogate-CSCF)

§ UE의 홈 망에 접속하는 첫 포인트 지점

§ 타 망으로부터 수신한 SIP 메시지를 S-CSCF로 routing

q S-CSCF (Serving-CSCF)

§ 실제 등록된 UE의 세션 상태관리를 하면서 제어 서비스를 수행

§ UE에게 서비스 자원과 관련된 정보를 제공

3GPP IMS 구성요소

q HSS(Home Subscriber Server)

§ 가입자의 마스터 데이터베이스

§ 호 제어를 위한 가입자의 모든 정보들을 관리• 가입자 식별자 – 번호 및 주소정보• 가입자 보안정보 – 인증및 권한 검증을 위한 망 엑세스• 가입자 위치정보 – 등록 및 Inter-system 레벨의 이동 정보

• 가입자 서비스 프로파일 정보

q MGCF (Media Gateway Control Function)

§ MGCF는 PSTN/PLMN의 종단으로 MGW의 미디어 채널을 위한 연결 제어에

관련된 호를 제어

§ 기존 망에서 입력된 호에 대하여 라우팅 정보로 CSCF를 선택하며 기존망과

All-IP 망 호 제어 프로토콜 간의 프로토콜 변환을 수행

3GPP IMS 구성요소

q IM-MGW

§ CS-MGW의 기능은 동일하며 IMS에서 정의된 MGW

§ VoIP의 호가 PSTN으로 전달될 시에 주로 사용

q BGCF (Breakout Gateway Control Function)

§ CSCF에서 어떤 PSTN으로 나가야 하는지를 알 수 있어야 하고,

적절하게 라우팅이 되기 위해서 적합한 MGCF와 IM-MGW를 선택

q MRFP (Multimedia Resource Function Processor)

§ Tone Generation, DTMF Detection, Multimedia Announcement,

Audio Transcoding, Media Analysis 담당

§ Multiparty Call을 처리하기 위하여 Bridge등의 정보제공

3GPP IMS 구성요소

q MRFC (Multimedia Resource Function Controller)

§ MRFP의 제어를 담당

q PDF (Policy Decision Function)

§ QoS를 Policy를 통하여 결정

§ PDF는 P-CSCF에만 존재

• Roaming (Visited Network) : P-CSCF 아래 PDF에 의해 QoS 결정

q IP Address Version

§ IPv6 : mandatory

§ IPv4 : optional

3GPP IMS 구성요소

AS (Application Server)

§ 3rd Party 기반의 IP Multimedia Service 포함

§ SCIM (Service Capability Interaction

Manager) 어플리케이션을 통해 S-CSCF에

연결

§ S-CSCF와는 ISC 인터페이스를 통하여 정합

§ 기존의 CAMEL 기반의 지능망 서비스와의 호환

성을 위해

IM-SSF( IP Multimedia-Service Service

Switching Function)을 사용

qISC (IMS Service Control Interface) Architecture

IMSHSS S-CSCF OSA SCS

MRFCIM-SSF

CAMEL ServiceEnvironment

OSA AS

SIP ASASAS

SCIM

I. 3GPP Overview

II. 3GPP IMS Architecture

III. IM Subsystem Procedure

IV. Difference of CSCF and RFC3261 SIP

V. IMS Service

IM Subsystem 절차

q IM Subsystem Architecture

UEP-CSCF

DNS

HSS

S-CSCF

GPRS

HomeNetwork

VisitedNetwork

I-CSCF

Diameter

SIP

IM Subsystem 절차

q DHCP / DNS를 이용한 P-CSCF의 발견

UE GGSN DHCP Server DNS Server

1. PDP Context Activation

3. DNS-Query/Response

2. DHCP-Query / Response

2. DHCP-Relay

P-CSCF’s domain name& DNS server’s IP addr.

IM Subsystem 절차

q 등록 세션

IM Subsystem 절차 (Using SIP)

IM Subsystem 절차q 발 / 착신 세션

S-CSCF#1 S-CSCF#2

One of the MOInvite sequence

Information flowsInserted here

One of the MTInvite sequence

Information flowsInserted here

UE#2UE#1

One of the S-CSCF to S-CSCFInvite sequence information

Flows Inserted here -Mobile termination, home

-Mobile termination

roaming

-PSTN termination

착신

(택 1)

-Session ori/term same net

-Session orig/term

Different net

Inter

S-CSCF

(택 1)

-Mobile origination, Home

-Mobile origination,

roaming

-PSTN origination

발신

(택 1)

세션 절차의 다양한 조합

IM Subsystem 절차 (Using SIP)

CSCF

UTRAN & packet core Multimedia subsystem GERAN & packet core

HSS

3. & 4. Send routing info

1. INVITE

12. ACK

2. 100 Trying

15. 200 OK

5. INVITE

8. Ringing

10. 200 OK11. ACK

6. 100 Trying

7. Ringing

9. 200 OK

14. BYE13. BYE

16. 200 OK

ACK

Mobile origination procedure - roaming

I. 3GPP Overview

II. 3GPP IMS Architecture

III. IM Subsystem Procedure

IV. Difference of CSCF and RFC3261 SIP

V. IMS Service

CSCF 와 RFC3261기반 SIP서버 차이점

q Release 5기준의 CSCF가 제공하는 SIP의 기능과 RFC 3261에서

제공하는 SIP 기능상의 차이점

§ 기존 이동통신 사업자들이 유지해왔던 기능에 의하여 차이

§ 이동통신의 과금, 이동통신 고유의 개인정보보호, 기존 Legacy Network에

서 유지 했던 기능이나 역할들을 최대한 IMS에서도 유지 하기 위한 필요성

§ RFC3261 B2B(Back-to-Back) UA역활 요구 하지 않으나 CSCF는 B2B

UA의 역할을 요구

차이점1 : P-CSCF initiating BYE Request

P-CSCF S-CSCFUE#1 UE#2

BYE BYE

q 문제점 : 무선 구간이 비정상적인 절차로 해제시

§ S-CSCF는 무선구간에서 호가 해제된것을 알지 못함

§ P-CSCF는 무선구간이 끊어진 것을 인지함

• P-CSCF는 무선구간이 끊어지면 바로 BYE 메시지 전송

• 불필요한 과금이나 망의 자원의 낭비 줄임

§ BYE에 Credential이 없는경우 UE들은 DoS Attack에 노출

q 해결방안

§ CSCF는 호 해제시 BYE 메시지를 전송할수 있어야 한다.

§ UA는 P-CSCF에 의한 BYE 메시지를 처리할수 있어야 한다.

차이점2 : P-CSCF stripping headers

q 문제점 : UE가 PATH 정보를 통해 S-CSCF를 Route, Via에서 삭제할

염려를 방지하기 위해, P-CSCF가 S-CSCF의 경로를 추가

§ 이동 통신 사업자의 경우, 사용자의 정확한 과금 부여를 위함

§ SIP end-to-end방식의 S/MIME의 Security 유지 못함

§ Man-in-the-middle attack과 같은 문제 발생

q 해결방안

§ IMS Network의 S-CSCF bypass를 피한다

P-CSCFS-CSCF

UE#1

UE#2

S-CSCF의경로를추가Register 완료후

차이점3 : CSCFs editing SDP

q 문제점 : SDP정보를 CSCF가 의도적으로 추가

§ 사업자가 선호하는 코덱 정보를 삽입

§ S/MIME Protection이 유지되지 못함

§ 유선의 UA간 공통의 Codec이 없을경우 Inter-operation 불가

q 해결방안

§ 코덱 및 미디어 타입을 세션 설정중에 절충한다

§ CSCF가 SDP Editing을 거부할 수 있도록 CSCF를 설정할수 있다

차이점4 : S-CSCF obfuscating To: and From:

q 문제점 : 사업자의 개인 정보 보호를 위한 특수성 지원시

(예: 발신번호 표시 제한, 착신 번호 표시 제한등)

§ To:나 From:에 나타나 있는 정보를 숨김

§ S-CSCF가 Header 부분을 수정함

§ End-to-end방식의 S/MIME Protection이 유지되지 못함

q 해결방안

§ 논의중

차이점5 : P-CSCF performing identity checks

q P-CSCF와 UA간 Security Association을 형성시

§ Register를 Authentication하고 Authorization 했을 시에

사용된 Identity를 사용

§ 제 3자의 SIP Server를 통한 서비스에 다른 Identity를 사용할

수 없게되는 제약이 따름

차이점6 : Network configuration hiding

q 문제점 : I-CSCF가 THIG(topology hiding internetwork GW)으로 동작할 경우

§ Via, Route정보를 encrypt하여 S-CSCF경로 숨김

§ RFC 3261 지원 안함

q 해결방안

§ Tokenized-by Tag를 사용(TS-24.229) encrypt 및 decrypt를 지원한다

Via: SIP/2.0/UDP Token(SIP/2.0/UDP scscf1.home1.net;lr,

SIP/2.0/UDP pcscf1.home1.net;lr)@home1.net;tokenized-by=home1.net

Via: SIP/2.0/UDP scscf1.home1.net;lr, SIP/2.0/UDP pcscf1.home1.net;lr

Decrypt

Via : SIP/2.0/UDP icscf1_s.home1.net;lr,

SIP/2.0/UDP Token(SIP/2.0/UDP scscf1.home1.net;lr,

SIP/2.0/UDP pcscf1.home1.net;lr)@home1.net;

tokenized-by=home1.net,

SIP/2.0/UDP [5555::aaa:bbb:ccc:ddd]

Encrypt

decrypt

차이점7 : CSCFs manipulating message bodies

q AS와 SIP 메시지를 교환할 경우

§ IMS 고유의 Header(P-Headers) 사용(과금, 사용자 ID등을 위해)

§ SIP Message Body를 고유 Header (Ex: P-Charging-Vector

Header)로 수정

§ S/MIME의 Security Protection을 유지할수 없다

I. 3GPP Overview

II. 3GPP IMS Architecture

III. IM Subsystem Procedure

IV. Difference of CSCF and RFC3261 SIP

V. IMS Service

4. 2

00 O

K

3. P

UB

LIS

H

IMS 서비스

q Single Application Server triggering (presence.ssu.ac.kr)

3. M

ESS

AGE

4. M

ESS

AGE

6. MESSAGE

7. MESSAGE

IMS 서비스q Multiple Application Servers triggering

(prepaid.ssu.ac.kr)

(messaging.ssu.ac.kr)

Initial Filter Criteria of Presence Server

Application Server Address : presence.ssu.ac.kr

Trigger point :

Event=”presence” AND Method = SUBSCRIBE AND Request-URI =“sip:yhkim@dcn.ssu.ac.kr”

Handling : Proxy

Priority : x

MessagingServer

Service Proxy

PresenceServer

1. PUBLISH

2. PUBLIS

H

3. MESSAGE

8. NOTIFY

7. SUBSCRIB

E

11. MESSAGE

6. Service Control

IMS 서비스q Service Interactions Servers triggering

(presence.ssu.ac.kr)

Presence Service

q PRESENCE SERVICE

§ accept information, store it, and distribute it

§ PRESENTITY provides PRESENCE INFORMATION

§ WATCHER receives PRESENCE INFORMATION

IMS Watcher registering for event notification

PoC (Push to talk over Cellular)

q Simple – Just push to talk

q Direct one-to-one and one-to-many voice communication

service in the cellular network

q Main elements

§ PoC-enabled terminal (support to SIP and RTP)

§ Core network (PoC application server)

On demand session

Simplified PoC communication based on ‘on demand’ signalling

결 론

q SIP는 3GPP/3GPP2의 IP 기반 서비스 제어의 핵심 프로토콜

q 향후 유무선 통합 환경에서 통일된 세션제어 프로토콜

사용됨

q IETF에서의 SIP 확장 프로토콜 요소는 3GPP IMS에 계속

반영되어 신규 서비스 추가

SIP Capabilities Enhancements – support for enhanced SIP capabilities

such as forking (SA2, CN1)

IMS Conferencing – support for IMS based conference provision and

control (SA2, CN1)

IMS to CS Interworking – support for SIP/ISUP interworking and CS

roaming scenarios (CN3)

IMS Subscriptions and Access Scenarios – requirements on various

operator scenarios for IMS deployment (SA1)

IMS to PS Interworking – support for interworking with IP endpoints

including IPv4/IPv6 interworking, SIP, transcoding, … (CN3)

IMS Local Services – support for access to services in visited network

(SA2, CN1)

Commonality and Interoperability – support for use of the IMS core by

other access technologies (SA2, CN1)

3GPP IM

S 관련표준화

Featu

re 및계획

Work

Pla

n