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まさとしうえや
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1 All-IP ネットワーク CS-IP 化 AII IP ネットワークの高度化ネットワークの化年, 端末の機能化やータ通信の定制にい, 移通信サービスやコンテンのッチ化がに行している. れにより, トフックのは線 (CS:Circuit Switc ed) トフックらット(PS: Packet Switc ed) トフックへと化しており,PS トフックはサービスの化とともにさらにすることがされる. ドコモでは, 化するトフックのにて段にIP 化を, すでにPS 機能を提供するPSドインのIP 化を実施してた 1. のサービスの高度化と効率化に向けた FOMA 音声ネットワーク IP 化の開発コ All-IP ークのコア NW の IP 化進る OMA の NW 2 るーー OMA ー変らる 3 アク NW 3 ななる T のるのーる IM ー 3 アク NW のーの標は現在音声などのCS サービスを提供しているATM(Async ronous Trans er Mode) *1 ースのCSドインをIP 化することである. のットは,ATMでのCSドインと IP での PSドインのの備をし, トフックにもコストで能ななットーク (NW) が構でることである. えて, 同の IP-NW で CSとPSのサービスを提供することにより, 音声とWebをさるサービスをつに提供することが能となる. これにより, コアNWのAll-IP 化がする ( 図 1). さらに,の TEにい,ット通信のさらなるト化が実現でる. ししながら, 音声サービスといアルタイを要されるサービスの,CSドインでられるはPSドインとしていた, これでATM でしていた音声サービスのをIP でするたの技術が課題となる.,CSで行っていた音声サービスを IP 化するアプローチとして, ドコモは(IP Multi edia Subsyste ) *2 を用いて音声トフックを制御送するIP ースのコアNW (,CS-IP NW) へのマイグレーションをした 2.では標準化, 端末にSIP(Session Initiation ークテクニカルーー *1 : セルとれる定のフレーを送する通信. *2 S :3GPP で標準化された, 定電話 NW や移通信 NW などの通信サービスを,IP 技術やインターット電話で使れるプロトコルである SIP() でし, マルチアサービスを実現さる通信. 6 NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 18 No. 1 1

2 Protocol) *3 通信機能が具備されていることが前提となるが, すでにドコ処理概要, さらに将来の展望について解説する. 実施する.CSNがの標準アーキテクチャ ( 図 2(b)) のI/S-CSCF モの音声サービスなどを提供している3G-CS NWは,5200 万人 (2010 年 1 月末現在 ) ものユーザが利用しているNW であり, 使用されている 3G 端末はSIP 通信機能を具備していない. マイグレーションにあたっては, ユーザへの影響を考慮し, 既存の 3G 端末および 3G 無線アクセス NWのインタフェースへ影響を与えないことが課題となる. 本稿では, これらの技術課題を解決する手段とともに, ドコモが提供するCS-IP NWのノード構成や基本 2001 OMA MMS ッ RNC BTS eno eb e ol e No e B EPC E ol e P cket Core IP RNC IP Rio Net ork Controller 200 ッ IP MMS RNC SN IP ッ IP IP RNC SP 開発したCS-IP NWのアーキテクチャを図 2(a) に示す. CSN(Call Session control Node), ASN(Application Serving Node), MGN(Media Gateway Node),MRN (Media Resource Node) は, 標準のと同等の制御を行っており, CSN はセッション制御,ASN はサービス制御,MGNは他 NW 接続制御,MRN はガイダンス送出制御を All-IP 化完了 () NIP MMS RNC IP IP RNC SN ッ MMS Mo ile M lti e i itc ing Ste SNer ing g te ener l cket rio er ice S ort No e (Interrogating/Serving-Call/Session Control Function) に,ASN が AS (Application Server),MGNがBGCF (Breakout Gateway Control Function) /MGCF(Media Gateway Control Function)/MGW(Media Gateway), MRNがMRFC(Media Resource Function Controller)/MRFP(Media Resource Function Processor) に相当している. IP 化に向けて3G-CS NWをCS-IP NWへ移行するにあたり, 既存 NW のインタフェースへの影響の課題さらなる進化へ 2010 TE BTS BTS BTS eno eb CSN ASN M N MRN CSN ASN M N MRN IP RNC SN ッ EPC ッ TE 端末端末端末端末 TE 応端末図 1 コア NW の変遷 *3 S P :IETF(Internet Engineering Task Force) で策定された通信制御プロトコルの 1 つ.VoIP を用いた IP 電話などで利用される. 2

3 N POI M N MRN MPN IP RNC ( ) CS IP N ク SSo e S cri er Ser er IPCAN IP Connecti it Acce Net ork MPN Me i Proceing No e ASN CSN 図 2 を解決する要がある.3G 無線アクセス NWを NW へするたのートェイとして,CS- IP NW では (Signaling Interworking Node or 3G access) をした.CS-IP NWは,3G 無線アクセスNW にしては, これでの3G- CS NW と同の機能を提供する要があり, のは既存の3G 無線アクセス NWをに接続するをもつ 3.はSIP 通信機能をもたない3G 端末にってにSIP 機能をする端末としてしており,I/S-CSCFに相当するCSN に接続することになる. た,ASN は既存 3G-CS NW にて提供していた電話や送 IPSCP N M POI POI Point O Interce S S cri er oc tion nction 電話などのNWサービスを, CS-IP NWにおいても, ユーザらてな提供するたの AS としてする. SP 3.1 3G 無線アクセス NW とのインタフェースの継承標準な端末と既存の 3G 端末をプロトコルのらした ( 図 3). ここでは, 発信制御におけるの具な処理について示す. 端末の発信制御では, 端末がSIPプロトコルの通信機能をするた,と接 SIPプロトコルによる通信が能である. B C M C MR P MR C C -IP NW アーテクャ IM アーテクャ S CSC P CSC IPCAN AS I CSC ( ) N ク l ne Cl ne SS S れにして既存の3G 端末らの発信は, 来のとおり3G-CS NWとので利用されるCC(Call Control) プロトコルの信により制御を行.では CCプロトコルの信を信したに,にしてSIP 信にして送出する. 信制御についてはにSIP らCCにを行. このよにのプロトコル処理によって, 既存の3G 端末がSIP をサートしていなても,にて制御が能となる. た,はプロトコルのにも, 無線アクセスNW 向けに要な,, 無線アクセスア定処理, 制御なども実施する. 3

4 SIP D t D t PS D t PRS D t PS 応端末 SN te PRS S ort No e PRSener l P cket Rio Ser ice MM Mo ilit M n ge ent 3. NW の a 接続の理機能ドコモでは PS トフックの発なにい, 送である IP ックーンの備をてたが,の 3G-CS NW の IP 化にい,IP ックーンには既存の PS トフックにえCS トフックもする.レータは, 要に基要を出しースを行っているが, 端末にされる移通信の NWでは, トフックがユーザの行に存するた, え, イントにった人の発信などにおいてがなる. このた, 実にしたースのトフックがするが発し, やータロスな ( ク PRS ) SIP CS D t CC MM D t CS 端末端末 SIP 要 ( 端末 ) 図 3 SN CS IP D t SIP D t SIP D t 3 -C IM のコル変どの通信化につながるがある. 音声にされるのサービスを IP-NW で実現するたには, ンドンドでのをしたえでを成さるCS の考えを準用したがである. のた, したースのトフックのをアーキテクチャが要となる. IP-NWにおける理機能としては RSVP(Resource reservation Protocol) があるが, ルータがフローでをし os を実現するた,NWがなると理しなてはならないフローのがする. た,ットを送する前にフローのをする要があるたもしてしい, NW への用には向ないといがある. こで,CS-IP NW でのIP-NW の理についてCSNでとに理を行を用した. の手をに示す. 発信ユーザらの発信要をにける /MGN(, 発 /MGN) らで, あて送信 IPアドレス, ータのおよび通など, のとにけされたの(, クス ) を, 理機能をもったCSNに送出する. CSNは, 信したすてのののを発 /MGN, 信ユーザの端末にして信要を実施する/MGN(, /MGN) とにしすることで, における使用の出を行. 理機能をもった CSNでは, クスでとに使用能 ( しい ) をけ, で出した使用がしいをえたは, 発 /MGNにしてーを送することによりを制する. これらの理機能により, 使用能のトフックを制し,した音声の通信を実現することがでる. s の通信機能 CS-IP NWでは, さらににおいてもルータやサイレントなどをとする RSVP :IP-NW でータの送信でのをあらすることによって, が要されるータ通信などで要な通信をするたのプロトコル. QoS : サービスとに定される NW の. 使用の制御によりやなどの制御が行れる. サイレント故障 : およびインプロセッサのなどにするが発したには, 通信がをでないた, が発したことをレータがでない. 4

5 oco o 話 1 2 発 M N ク1 () 化に備え, 通信をするを用した. 具には, 通信に用にRTCP(Real-ti e Transport Control Protocol) ットをと MGNとMRNとので送信し, このRTCPットのロスにより, 通信の -Plane ( ser Plane) *8 ルートにおけるルータのやルータなどをとする化を,するである. 通信の処理についてにる. 送信ノードは, ユーザータのトフック (, ユーザトフック ) と用のRTCP ットをして,RTCPットよりもされるをユーザトフックに与する. IP ックーンがのイーを(a) に示す. このにおいては, ユーザトフックにしてなースがあるた, 送信ら信へットロスなする. ししながら,IP (CSN) ク2 () (CSN) フック () RTCP ッ ( ) ックーンにおいてルータのがて, ースのが発すると,IP ックーンルータの制御により, トフックである RTCPットのロスが発しる ( 図 5(b)). あるいは,IP ックーンのルーフック () () ク RTCP ッ M it C -IP る 31 ク 1 IP 着 M N RTCPッフック ( ) TCP る着端末 oco o 話ッ発 RP : ストーングサーらのータの信をし, 送レート制御などを行たの通信プロトコル. 音声やをアルタイに通信することをとしたプロトコルである RTP (Real-ti e Transport Protocol) とて使用する. *8 P : 制御信の送である C- Plane(Control Plane) にし, ユーザータの送. 5

6 タがサイレントなどの要で無通信にったにおいても, RTCP ットのロスが発する. このよながた, 信で向ノードら定にRTCPットがしないが発し, の化無通信としてすることがでるた, における化無通信の出についてもを行い, 定出にはッセーでの通を行. このよに,RTCPットがロスを, にしないが発したをユーザトフック化のととらえることで, 解のにつなることが能となる. SP.1 は 3G 無線アクセスNW ら要する,IPSCP(IP Service Control Point) にを行発 1 認いのCSNをし ( はンドロビン ), CSNにしてSIP REGISTER ッセーを送信する. の,, CSN,ASN,IPSCP でのReg- istration 制御を実施し, ノードでプロフイルをする.. のRegistration 制御および3G の基本発信処理についてに示す. a 発制御発制御におけるは, において 3G 無線アクセス NW とをインタークすることと, 音声の通信のた,CSNにおいて理を行ことである. らの発信により, 端末とは処理を実施する ( 図 ). の, らの発信要を信した発は, へ発信要を信するとともにプロフイルより発をするCSNアドレスをし, 発 CSNへ発信要を実施する. これを信したCSNはiFC(initial Filter Criteria) *1 らASNを定し, 発信要を実施する ( ). 発 ASNは, 発信要に定されてたユーザI ら発を定し, の定など発のサービス定を実施した, 発 CSNに発信要を実施する ( ). 発 CSNはがされる IPSCPへアクセスし,の在するCSNアドレスをする ( 図 ). 発 CSNはあて送信 IP アドレス, ータの, クスら使用を出し, 使用能 ( しい ) であれ, CSNへ発信要を実施する ( 図 ). s 制御 CSNは発 CSNの発信要に定されたRI( ni or Resource Identi ier) よりを定し, ASN へ発信要を実施する発発 CSN 発 ASN IPSCP MRN 着 CSN 着 ASN 着 2 発要求 (CC_Set ) 3 発要求 (CC_C ll Procee ing) 3 発要求 (SIP_INVITE) 7 4 発 5 発要求 (SIP_INVITE) 6 着 (Dieter_ IR) 8 発要求 (SIP_INVITE) 着端末 C -IP るンン : NW のの 1 つ. 同の処理を行ことがでるを用して要されたプロセスをにりる. * 1 : ユーザにサービスを提供するたに, どの AS をするを決定するストがれた. 6

7 ( 図 ). これを信した ASN は, のを定し, のサービス定を実施した, CSN へ発信要を実施する ( 図 ). CSNはあて送信 IPアドレス, ータの, クスら使用を出し, 使用能 ( しい ) であれ, が在するへ発信要を実施する ( ). は端末にしてPaging 処理, 処理を実施した, 端末へ発信要を実施する ( ) とともに, のアドレスやコーックなど, セッションにする能 (S P:Session escription Protocol) を定した定を発へ送信する ( 図 ). ら発信要を信した端末はへ発信要を信する ( 図 ). d トーン送出制御出し音 (RBT : Ringing Back Tone) をユーザに送出する制御を行トーン送出制御におけるは, ASNは RBTの -Planeルート化のら, 発にい MRNをすることである. 端末らの出信を信したは, CSN で ASN に出信を送信する ( 図 8 ). CSN ら出信を信した ASNはRBT 接続をし, CSNで音であるMRNにして接続要を実施する ( ). これにし,MRNはRBTを送出するたのS Pを定した接続要を CSN で ASN に送信する ( 図 ). ASNはRBT 接続をし, 発で S P していたら発 MRN への接続を行たに,MRN のS Pを定したを発にして送信する ( 図 ).S P がした, ASN は出信を発 ASN に送信し, 発 ASN は発 CSNで発に出信を送出する ( ). さらに発では, へ出信を送信する ( 図 ). これと行して, ASNはMRN らの接続要にするをMRNにして送し, これを信した MRN はRBT を発へ送信する ( 図 ). f 制御が( フフック ) したに, 端末ら接続を信したは, 端末に接続を信するとともに, CSNで ASNに接続を送信する ( ). CSN ら接続を信した ASNは,RBT 解をし CSNで音であるMRNへ RBT 解要を実施する ( ). CSN らRBT 解要を信したMRNはRBT 解を CSNで ASNへ信し, に送信していた RBT をする ( 図 ). の, ASNは発 MRN でS Pしていた発発 CSN 発 ASN IPSCP MRN 着 CSN 着 ASN 着着端末 8 応答 (SIP_18 Seion Progre) 1 発要求 (SIP_INVITE) 2 着 3 発要求 (SIP_INVITE) 4 5 発要求 (SIP_INVITE) 6P ging 認 7 発要求 (CC_Set ) 9 発要求 (CC_C ll Con ir e ) C -IP る 7

8 ら発へ接続を行たに, のS P を定したを発にして送信する ( 図 ). S P, ASN は接続を CSN で発 ASNへ送信し, これをけた発 ASN は発 CSN で発へ接続を実施する. さらに発では, へ接続を送信する ( 図 ). これらの処理により,CS-IPにおける通話が能となる. サ現のCS-IP NWでは, 既存の音声サービスを提供するASとして ASNのを実している.RCS (Ric Counication Suite) *11 にお発発 CSN 発 ASN IPSCP MRN 着 CSN 着 ASN 着着端末 9 呼出中 (CC_Alerting) 8 呼出中 (SIP_180 Ringing) 発発 CSN 発 ASN IPSCP MRN 着 CSN 着 ASN 着着端末オフフック 1 接続 (CC_Connect) 8 接続応答 (SIP_200OK) 9 接続応答 (CC_Connect) 7 呼出中 (SIP_180 Ringing) 図 8 8 RBT 7 接続応答 (SIP_200OK) 6SDP 更新 RBT 停止 6SDP 更新 10 通話中 4 接続要求 (SIP_INVITE) 7 確認応答 (SIP_ACK) 2 呼出中 (SIP_180 Ringing) 5 接続要求応答 (SIP_200OK) C -IP るー 3RBT 起動 2 接続応答 (SIP_200OK) 3RBT 解放 4RBT 解放要求 (SIP_BYE) 5RBT 解放応答 (SIP_200OK) 1 呼出中 (CC_Alerting) 2 接続応答 (CC_Connect Ack) C -IP る * 11 R S : で実現するプレンス, インスタントッセー, ビシェアといったコーションサービスの概. 8

9 けるプレンスサービスやインスタントッセーサービスなどのな処理を行サービスを実現するたに, 提供したいサービスにたの AS を実するを行っている. サービスとに AS をし,の AS をることでサービスを出するなど, サービスのをることがでる. た, よりにサービスを提供するら,ではによる3G-CS NW のけではな, 3Gット NWとの接続や TE * 12 との接続についてもしている ( 図 1 ).3GットNWについては IP 化がしているが, さらにへさることで TE と3G ット NW にして通の RCS などのサービスを提供することがで, ユーザはアクセスNWのいをすることな, シーレスなサービスをけることが能となる. N MRN M N S SN SN MME Mo ilit M n ge ent Entit PP cket D t Net ork te 本稿では,3G-CS NWのIP 化の実現に向けた開発について解説した. は CS コア NW のIP 化へのマイグレーションをさるとともに, 他のアクセスNWにもによるサービス提供をてい定である. ASN AS AS AS 図 1 CSN IP ック MME S P TE SSer ing te S SN Ser ing PRS S ort No e T NW 1,: F MAコアットーク線 /ット技術, 本,Vol 12,No 2,pp 51-5, ul 200 2,: サービスの化と化を実現する F MA 音声ットークのIP 化, 本,Vol 1,No 2, pp 1-23, ul 人,, : CS ットークをした基本処理, 電通信,B- - 5,200. * 12 :3GPP でされている 3 移通信の. ドコモが Super3G として提したもので, 3G とけられる. 9

vol22_1_007jp

vol22_1_007jp 7 2009 年度以降音声系 NW の IP 化 (IMS 導入 ) MMS RNC CSN/ASN 3G BTS IPNW MGN/MRN SIN 音声 IPNW IPNW IP RNC 既存 3G IMS 導入 CS IP MMS:Mobile Multimedia switching System CSN/ASN SIN 音声既存 3G 3G 2010 年度以降 LTE 導入 IP RNC