우리나라의휴대전화음성 / 영상통화서비스와단문자서비스 (SMS) 는세계최고수준의품질을자랑하는기본서비스이다. 하지만 4G망인 LTE 망을 All-IP 기반의패킷망으로설계함에따라, 3G망에서 LTE 망으로진화할때기존회선기반서비스수준의품질을제공하기어려워졌다. 따라서 LTE 초기의이동통신사업자들은일본의 NTT 도코모가 3GPP에표준제안을한중간단계해법인 CSFB(Circuit Switched Fall Back) 으로 LTE 상용화를진행하였다. CSFB방식은, 평소에는 LTE 망에서인터넷서비스를사용하다가, 음성통화시에는 3G CS 망으로내려가서기존 3G와동일하게서비스를제공하는방법이다. 그러나, CSFB방식은 3G망과 LTE 망을이중으로운용해야하는부담이있고, 3G망이없는 CDMA 사업자는 LTE 망에서직접음성서비스를제공해야하는필요성이커지게되었다. 즉, CDMA망사업자, LTE 망만구축하는신규사업자, 3G망을철거하고 LTE 망만운용하고자하는사업자들은 LTE 망에서음성서비스를제공하는방법을강구하게되었다. 물론, 기존에 070으로대표되는유선인터넷망에서음성전화를제공하던 VoIP (Voice over IP) 서비스관련 IMS (IP Multimedia Sub-System) 표준이이미존재하고있었으나, 표준규격을여러기관에서제각각만들고있어서표준분화의문제가발생하였고, 너무많은옵션이정의되어있어서서로호환이되지않는문제가있었다. 따라서 2007년 IMS 표준의분화를막기위하여 3GPP가 IMS 규격의모든책임을갖게되었다. 즉, 유선 IMS 표준기구인 ETSI TISPAN의 IMS 규격도 3GPP Release 8로통합하고, 북미표준화기구인 3GPP2의요구규격도 3GPP Release 8에수용하였다. 결국, Release 9부터는 3GPP가 IMS 표준을주도하게되었다. 또한, 제조사간호환이안되는문제를해결하기위하여 GSMA (GSM Association) 주도로 One Voice 프로파일 을작성하였고, 이후 VoLTE (Voice of LTE) 프로파일 로명명되었다. 즉, VoLTE는패킷기반망인 LTE망에서음성통화서비스를제공하기위하여 GSMA에서제정한표준규격을말한다. 이것은새로운표준작성이아닌, 기존재하는 3GPP IMS 표준에서최소요구기능 (minimum mandatory set) 을정의하여불필요한옵션을제거하고호환성및글로벌로밍지원을목적으로한다. VoLTE 프로파일은실제표준내용을작성한것이아니라 3GPP 규격에대한레퍼런스를주로제공하고있다. 따라서, 이를읽은개발자, 사업자등은전체망을이해하기보다는단위기능위주로이해하는경우가많고이는상용망의잘못된구현으로이어지는문제가있다. 따라서, 본문서는상세한전체 VoLTE 호플로우를제공하고, 망전체를바라볼수있도록전체적인시각을제공하는데의미가있다. 본문서는다음과같이 3장으로나뉘어있다. * 1. 서론 : TTA VoLTE 단말표준제정과정과표준을이해하기위한기본용어및주요개념에대해서설명한다.
* 2. VoLTE 망구조 : VoLTE 구축을위해필요한논리망구조, 기능노드설명, 그리고인터페이스를다룬다. * 3. VoLTE 망구현 : 이동통신사업자가 VoLTE 를구축하기위한상세호플로우, 부가서비스, Diameter 구성, 트래픽관리및 QoS 측면, 보안등을다룬다. 본문서는 GSMA의 IR.92, IR.94 규격의모호함으로인하여발생된다양한 VoLTE 구현을방지하고, 시장의파편화를막기위하여 GSMA에서추가발간한 GSMA PRD V2020.01 VoLTE Service Description and Implementation Guidelines v2.0 을기반으로작성되었고, VoLTE 서비스설명및구현가이드라인을제공한다. 2012년 8월경국내이동통신 3개사업자가세계최초로 VoLTE 상용서비스를시작하였다. VoLTE 서비스는기존 2G, 또는 3G 음성통화서비스와차별화된광대역고품질음성서비스 (HD Voice) 와기존 3G 영상전화에비해 10배이상선명한 VGA급영상전화를특징으로하고있다. 하지만국내이동통신사업자들이경쟁적으로빠른상용화를목표로제각각표준규격을만들어 VoLTE 상용서비스를제공하다보니다음과같은문제점이발생하였다. 3G단말의경우사용자가이동통신사업자간번호이동시에기존사업자에서사용하던 3G 단말에타사업자의 UICC( 혹은 USIM카드 ) 를장착하여사용할수있다. 이기능을 UICC 이동성이라고말한다. 그러나 VoLTE 단말은해당기능을지원하지않아기존단말을사용할수없었다. 또한, 사업자간통화시에는광대역고품질음성서비스와 VGA급영상전화를사용하지못하고기존 3G 통화품질로떨어지는문제가발생하였다. 즉, KT VoLTE 가입자와 SKT VoLTE 가입자의통화는기존 3G 통화로연결되었고, 동일사업자내부가입자사이의통화에서만고품질서비스가제공되었다. 이에따라, 2013년 7월미래창조과학부주관으로, 고가 ( 高價 ) 의스마트폰을번호이동등으로이동통신사업자를변경하는경우재사용하지못하는국민의불편해소목적으로 사업자간 UICC 이동성제공을위한 VoLTE 단말규격 제정을시작하게되었다. 우선 TTA 산하에통신 3사와제조 3사의관련개발담당자들이모여실무반 (WG7039) 을구성하고, GSMA에서정의한국제표준규격인 IR.92( 음성, SMS), IR.94( 영상 ) 를기반으로표준화작업을진행하였다. 또한, GSMA IR.92, IR.94의모든피쳐 (feature) 를한번에개발하기에는산업계전반에 VoLTE 기술의성숙도가아직무르익지않아서기술상황에맞추어단계적으로표준화를진행하였다. 약 6개월에걸친작업끝에 2013년 12 월에최초의표준을발간하였고, 이는세계최초상용화를위하여국내이통3사가제각각만든규격을 GSMA 국제표준기반으로하나로통일한것에의의가있다. 즉, 3사통합규격이면서도국내표준규격에머물지않고향후로밍등을고려하여 GSMA IR.92, IR.94의 sub-set으로정의하여국제규격과일관성을갖게한표준이다. 그후이표준을기반으로국내단말제조사가개발하고상용시험중발견된규격상의문제점들을수정하여 2014년 7월 Revision 1을개정하였다. 해당표준은실제상용단말로구현된최초의표준규격으로의미가있다. 또한, VoLTE 상용화를원하는전세계사업자들이관심을갖고영문본을요청한규격으로, 중국, 일본, 인도, 미국등에서 VoLTE 상용화준비를위하여참조한규격이다. 이뿐만아니라, GSMA에서도관심을갖고 TTA 규격을분석하였고, GSMA 산하 Network 2020 표준화기관에서성공적인 VoLTE 상용화사례로
발표를요청한규격이기도하다. 이후, VoLTE 단말에대한보안위협이다수발견되어 IR.92에는필수이나국내규격에서는지원하지않던기능인 IPsec(IP security) 과 3사의기존구현내용이너무상이하여합의에실패한통화중대기 (Call Waiting) 부가서비스를재논의끝에추가하여 Revision 2를 2015년 7월개정하였다. 그다음에는한국에서세계최초상용화이후에확보된기술적리더쉽을계속유지할수있도록초광대역코덱 (EVS/HEVC) 을선택사항으로추가하여 Revision 3를 2016년 7월에개정하였다. 현재는 IR.92에정의된기능중 VoLTE 로밍, precondition, 회의통화기능들이지원되지않고있으며, 향후이를제공하기위한개정이필요하다. 본절에서는표준을이해하기위한기본적인용어와 VoLTE 프로파일에제시된주요피쳐 (feature) 들을설명한다. 현재국내에서는 USIM 카드또는 SIM 카드라는용어와혼동되어사용중이나, 단말기에장착하는카드자체 ( 하드웨어 ) 가 UICC이며, 카드에적용된애플리케이션 ( 소프트웨어 ) 이 SIM, USIM, ISIM 등으로나누어진다.
UICC에탑재되는애플리케이션 S/W로 IMS 서비스관련식별모듈로 IMS 관련데이터를저장한다 (Private ID, Public ID, 인증관련키와보안정보등 ). UICC를장착한상태의단말기를말한다. 2G망인 GSM망에서는단말기 (Mobile Equipment) 에 SIM 카드를장착한상태의단말기를 MS(Mobile Station) 라정의한다. 3G(UTMS) 망과 LTE 망에서는디바이스를 PAD, TAB, 동글등을포함하는모든이동통신기기로확대하여 UE(User Equipment) 라정의한다. 이해를쉽게하기위하여단순화한 VoLTE 망구성도는아래그림 3과같으며, VoLTE UE, LTE 무선망, EPC 코어망, IMS 코어망으로구성된다. 국내에서는 4G망전체를 LTE 망이라고부르고있으나, 정확하게는 LTE 는무선접속구간만을의미하며 EPC 코어망과 LTE 무선망을합쳐서 EPS라한다.
LTE UE( 정확하게는 CSFB UE) 는전원을켜게되면 internet PDN에자동으로접속 (Attach) 하여 internet IP 주소를한개할당받게된다. 이와달리 VoLTE UE는전원을켜게되면 IMS PDN에자동으로접속 (Attach) 하여 IMS IP 주소를한개할당받게되고, 이후에다시 internet PDN에자동으로추가접속하여 internet IP 주소를한개할당받게된다. 결국, 두개의 PDN에동시에접속하고두개의 IP를갖게된다. IR.92에서는 multiple PDN 지원을필수로정의하고있다. IR.92에정의된절차에따르면 Multiple PDN에접속하기위해서 UE는 1st PDN 접속시에는 APN을송신하지않고, MME에서는 HSS에저장되어있는 default APN을사용하여 PDN 접속을진행한다. 이후 2nd PDN에접속하기위해서는 UE는반드시 APN을망으로송신해야한다. 그러나, 로밍시에타망의 APN을찾기는어렵다. 이에 well known IMS APN을정의하고이는 UE에서자동으로생성가능하다.
상용서비스를제공중인국내 VoLTE 망에서보안취약점이아래와같이다수발견되었다. - Direct communication: 단말어플을제작하면 IMS망을거치지않고 phone-to-phone으로직접 VoLTE call이가능하다 ( 무료통화가능 ). - 인증오류 : IMS registration 시사용한 IP가아닌다른 IP로발신가능하다. 즉, 다른사람의 IP를알아내면다른사람번호로발신통화가능하다 (caller spoofing, 과금도용 ). - 세션관리오류 : 한가입자가동시에여러 SIP INV 송신가능하다 (DoS attack). 이러한문제는 IPsec에의하여대부분보호된다. IR.92에서는 IPsec을필수로정의하고있다. 유선인터넷전화에서는착신자가전화에응답한이후에음성통화로를설정한다. 이는유선에서는통화로구성지연이나실패가거의없기때문에일반적인호플로우이다. 하지만무선전화의경우 3G 무선통화로설정에 2~5초정도소요되고, 실패하는빈도도높기때문에착신자는수신전화응답후아무소리도못듣는현상 (speech clipping and ghost ringing) 이빈번하게발생할수있다. 따라서, 유선과달리무선에서는착신자응답이전에무선통화로를미리설정해놓는 precondition 호플로우가일반적이다. IR.92에서도 precondition을필수로정의하고있다. 그러나, 국내에서는 LTE 망의무선연결속도가 0.5초이내로빨라서상기문제가발생하지않고있으며, 호처리절차의단순함으로인하여 precondition을옵션으로수정하였다.
일반적으로단문자서비스는 SMSC(Short Message Service Center) 에의해 store and forward 방식으로전달된다. 즉, 3G UE에서문자를발신하면자신의 SMSC로전달되어저장되고, SMSC는착신가입자의위치를찾기위하여 HLR 조회를한다. 이때 HLR이 3G MSC/SGSN의주소를알려주면, SMSC는 3G MSC/SGSN으로전달하여 3G 무선구간을통하여 3G UE로착신된다. 그러나, CSFB 단말의경우는 LTE 무선에연결되어있으므로, 3G/LTE combined 위치등록시, 이상태를알고있는 3G MSC는 SGs 인터페이스를통해서 MME로문자를전달하고, MME는 LTE 무선구간을통하여 CSFB 단말로착신시킨다. 이과정을 SMS over SGs라부른다. VoLTE 단말의경우에는착신시 HLR에서 IP-SM-GW의주소를 SMSC로알려주고, SMSC는 3G MSC와동일하게 MAP 메시지를사용하여문자를 IP-SM-GW로전달한다. 이후 IP-SM-GW는 MAP 프로토콜로수신한문자내용을 SIP-MESSAGE 메소드로변환하여착신단말로전달한다. 이과정을 SMS over IP라한다. 물론, 이러한단문자서비스를재사용하지않고도, SIP-MESSAGE 메소드를사용하여직접 text의전달이가능하다. 이것은 GSMA에서 RCS (Rich Communication Suit) 서비스로정의되어있고, 국내에서는 Joyn이라는브랜드로상용화된적이있다. 하지만아직호환성이제공되지않아기존 OTT 메신저 ( 예, 카카오톡, 라인등 ) 에대한경쟁력이없어서널리사용되지는못하였다. 따라서, IR.92에서는 SMS over IP 또는 SMS over SGs로단문자서비스를제공하도록권고하고있다.
VoLTE 는현재 3G망과같은회선교환망을통해서제공되고있는서비스를, 패킷교환방식의 LTE 망위에 IMS망을사용하여동일한서비스를제공하기위하여 GSMA에서정의한프로파일표준을말한다. 이동통신사업자는 LTE 망및 IMS망구축시 VoLTE 프로파일표준을준수하면, 가입자에게는음성전화서비스와단문자서비스 (SMS) 를기존에 3G망에서사용하던경험과동일하게제공가능할뿐만아니라, LTE 망과단말사이에도호환성및연동을보장할수있다. 즉, 품질을보장하지못하는 (best effort) 무선인터넷망에서앱형태로음성통화서비스를제공하는 OTT 사업자 ( 예, 스카이프, 카카오톡보이스등 ) 와는달리, IMS망은 LTE 망의폴리시제어 (Policy Control) 를사용하여, LTE 무선망을사용하는음성서비스에 QoS를보장할수있고기존음성전화의사용자경험을동일하게제공할수있다. 또한, VoLTE 는기존의 3G 이동전화망인회선교환망과완전히통합, 연동되도록설계되어있어서 OTT 앱과는달리, 전화를착신할때착신자가 LTE 커버리지에있는지여부에따라 3G망으로착신하거나 VoLTE 망으로착신할지여부를쉽게처리가능하다. 즉, 최종착신자가어느무선접속기술 (LTE or 3G) 에접속해있는지에따라착신망을선택할수있다. 동시에, 새로운광대역코덱을기본으로제공하여기존음성통화와다르게고품질의음성통화를제공할수있고, EVS 같은새로운초광대역코덱도추가하기가쉽다. VoLTE 는기본적으로 3GPP 규격에정의되어있으나, IMS규격의특징이자단점인너무많은옵션들로인한호환성및연동문제를해결하기위하여 GSMA에서제정한 Permanent Reference Document에추가로정의되어있다. GSMA PRD IR.92 [54] 는 IMS 음성통화와단문자서비스 (SMS) 를위한 UNI(User to Network Interface) 를정의하고있다. 이것은 3GPP 규격에정의되어있는표준옵션중에서최소한필수로구현
해야할기능 (minimum mandatory set) 을정의한다. 즉 LTE망에서 IMS 기반전화서비스를제공하기위한, 단말과네트워크에서필수적으로구현해야하는프로파일을정의한다. 일반적으로 VoLTE 프로파일 또는 One Voice 프로파일 이란용어는이문서를말한다. GSMA PRD IR.94 [81] 는 IR.92를바탕으로영상통화를위하여최소한필수로구현해야할기능을정의한다. VoLTE 를위한 NNI(Network to Network Interface) 는 GSMA PRD IR.65 [51] IMS 로밍 & 연동가이드라인 에정의되어있다. VoLTE 로밍은 GSMA PRD IR.88 [53] LTE 로밍가이드라인 에정의되어있다.
VoLTE 망의논리적구조는 VoLTE UE, LTE (Long Term Evolution), EPC (Evolved Packet Core network), 그리고 IMS 코어망으로이루어져있다. VoLTE UE: VoLTE UE는단말에 UICC를장착한상태를말하며, LTE RAN과 EPC에접속할기능을포함하고있다. VoLTE 서비스에접속하기위해내장형 IMS 스택과 VoLTE IMS 애플리케이션을내장하고있다. 무선접속망 (Radio Access Network): E-UTRAN. 일반적으로 LTE 로불린다. FDD LTE only, TDD LTE only, 또는 FDD와 TDD LTE 모두 VoLTE 에적용할수있다. 코어망 (Core Network): EPC IMS 코어망 : VoLTE 망구조내 IMS 코어망은 Multimedia Telephony를제공하기위한서비스계층을제공한다. VoLTE 망의논리적구조는그림 9에나타나있다. VoLTE 망구조의주요기능노드는 3GPP에의해정의되어있고아래에기술된다. 추가정보는 3GPP TS 23.002 [1] 에서볼수있다.
위그림에서 EPC로연결하기위해사용되는단말기 (UE) 는 LTE-Uu 인터페이스를통하여 EPC에접속하는 LTE 를지원하는단말기이다. 물론, UE는 GSM, 3G(WCDMA) 기술들도지원할수있다. E-UTRAN은 UE와접속하고있는 enodeb 단일노드로구성된다. enodeb는사용자평면헤더압축과암호화의기능을포함하는 PHY (Physical Layer), MAC (Medium Access Control), RLC (Radio Link Control), PDCP (Packet Data Convergence Protocol) 계층들을관리한다. 또한제어평면에해당하는 RRC (Radio Resource Control) 기능을제공한다. RRC는무선자원관리, 수락제어, 스케쥴링, UL QoS 처리, 셀정보브로드캐스트, 사용자평면과제어평면데이터의암호화 / 해독, DL/UL 사용자평면패킷헤더의압축과해제등많은기능들을수행한다. MME는 LTE 접속망을위한핵심적인제어노드이다. MME는 UE 의위치등록및페이징절차를처리한다또한, bearer 활성화 / 비활성화과정을처리하며, 최초접속시와코어망노드재배치를수반하는 intra- LTE 핸드오버시점에 SGW를선택하는기능도처리한다. MME는 HSS와함께사용자인증을수행한다. 즉, MME는 UE 가이동통신사업자망에접속할때허가및인증을수행하고, 로밍을제한한다. 또한, MME는 NAS 신호의암호화 / 무결성보호를위하여보안키관리를한다. 합법적감청도 MME에의해제공되는기능이다. SGW는 inter-enodeb 핸드오버동안사용자평면을위한앵커로동작한다. 그리고 LTE 와 2G/3G 시스템사이의이동성을위한앵커로도동작하며, 데이터패킷을릴레이전송한다. IDLE 상태 UE를위해서 SGW 는 DL (Down Link) 데이터경로를종료시키고 DL 데이터가도착할때페이징을시작한다. SGW는 UE 상태정보를관리하고저장하며합법적인감청의경우에는사용자트래픽카피를수행한다. SGW와 PGW 기능은물리적으로하나의시스템에통합하여구현하는경우도많다. PGW는 UE와외부패킷데이터망사이의연결을제공한다. PGW는 UE에게트래픽의입구와출구의접속점을제공한다. UE는 multiple PDN(Packet Data Network) 에접속하기위해하나이상의 PGW와동시에연결할수있다. PGW는폴리시수행 (policy enforcement), 각사용자를위한패킷필터링, 과금지원, 합법적감청과패킷스크리닝 (packet screening) 를수행한다. SGW와 PGW 기능은물리적으로하나의시스템에통합하여구현하는경우도많다.
HSS는가입자프로파일을저장하고있는데이터베이스이다. HSS는 UE attach, IMS registration이진행될때, MME와 IMS 코어에가입자프로파일정보를제공한다. PCRF는폴리시제어결정및플로우기반과금제어를제공한다. PCRF는서비스데이터플로우가 PGW 에서어떻게처리되어야하는지를결정하고, 가입자프로파일에따라사용자평면의트래픽매핑및처리가되도록한다. IMS는차세대 IP Multimedia Service를지원하기위한제어인프라이며, 아래나열되어있는여러기능노드들로구성된다. P-CSCF는 VoLTE UE가세션시그널링을하기위하여 IMS망의최초의접속점이다. P-CSCF는 UE 와 IMS 코어망사이에 SIP 메시지를전송함에의해서 SIP 프록시로서동작하고, 자신과 VoLTE UE 사이의보안연결 (security associations) 을유지하며, LTE 무선 bearer 생성 / 해제를위하여 PCRF와연동한다. P- CSCF는 IMS-ALG/IMS-AGW 기능을포함하는하나의시스템으로통합되어 A-SBC(Access Session Border Controller) 로구현될수도있다. I-CSCF는그망의특정사용자에게착신하기위한이동통신사업자망내의접속점이다. 즉, HSS에쿼리를수행하는역할을하는노드이다. IMS registration 시, 적절한 S-CSCF를결정하기위해 HSS에문의한다. 모바일착신호를위해, 사용자가어느 S-CSCF에등록될지를결정하기위해 HSS에문의한다. S-CSCF는세션셋업, 세션해제, 세션제어및라우팅기능을제공한다. 또한, 세션에대한과금을위해기록들을생성하고, HSS에서수신한 IFC(Initial Filter Criteria) 에따라 AS(Application Server) 를호출한다. S-CSCF는 HSS와 I-CSCF가할당한 VoLTE UE를위한 SIP 레지스트라 (registrar) 로서역할을수행한다. HSS로부터가입자프로파일을수신하고, 호가시작되면호에대한제어를수행한다. TAS 는부가서비스를제어하는기능을수행하는 IMS AS이다. GSMA PRD IR.92 [54] 내에작성된필수 MMTel (MultiMedia Telephony) 부가서비스를처리한다. 음성호와영상호와같은 Telephony 서비스는항상 TAS 에서처리된다.
MRF는 CSCF의기본적인미디어처리기능 ( 예, 안내방송, 톤등 ) 뿐만아니라, IMS AS(VoLTE AS) 제어하에서트랜스코딩, 다자간회의통화, 망안내방송, 톤등을제공한다. 즉, IMS AS와 CSCF의사용자평면을위한공통의미디어자원이다. MRF의미디어평면인터페이스는 RTP/RTCP 전송를위한 Mb 인터페이스에정의되어있고, MRF로의제어평면인터페이스는 Mr, Mr, Cr 인터페이스에의해정의되어있다. IBCF/TrGW는다른 VoLTE 망과의상호연결점에서제어 / 미디어평면을책임지고있다. 일반적으로 IBCF/TrGW기능은 I-SBC(Interconnect Session Border Controller) 에서수행될수있다. IMS-ALG/IMS-AGW는독립적인기능이아니라 P-CSCF와함께위치해있다. IMS-ALG/IMS-AGW는 IMS 망으로의접속점에서제어 / 미디어평면을책임지고있다. 주된기능은공인 IP와사설 IP 맵핑기능인 NAT(Network Address Translation) 기능, SIP 메시지내의사설 IP와공인 IP 변환기능인 ALG 기능, 원격 NAT traversal, 트래픽 Policing, QoS 패킷 Marking, IMS 미디어평면 Security 등을위한기능들을제공한다. MGCF/IMS-MGW는회선교환망으로의망상호연결점에서제어 / 미디어평면연동을책임지고있다. 기존 CS망연동을위하여 ISUP/BICC/SIP-I 연동을수행하고, 미디어평면의트랜스코딩도수행한다. BGCF는 SIP 메시지의라우팅을위한 next hop을결정하는책임을가지고있다. 이결정은 SIP/SDP 내에서수신한정보와내부구성정보 (internal configuration data) 또는 ENUM/DNS 쿼리결과에따른다. CS 망으로착신되는경우, BGCF는 CS 망으로의출중계 (CS domain breakout) 가어느망에서발생할지를결정하고, 이를위한적절한 MGCF를선택한다. IMS망으로착신되는경우, BGCF는상대 IMS망으로상호연결을수행할적절한 IBCF를선택한다. BGCF는 MGCF/IBCF에게어떤상호연결 (interconnect) 또는어떤종류의망 ( 예, CS 또는 IMS) 을선택할것인지에대한정보를제공할수도있다. 이러한정보는다음망진입노드를가리키는루트헤더에기록하여송신할수있다. ENUM은 E.164 번호를 SIP URI로변환해주는기능을수행한다. 즉, IMS 세션메시지라우팅이가능하도록 E.164 번호를 DNS를사용하는 SIP URI로변환해준다. 물론, 번호이동 DB와연동하여최종착신망정보를줄수도있다. 위그림에는 IPX와 PMN에서접속할수있는단일 ENUM 서버가나타나있다 ( 상세내용은 GSMA PRD IR.67 [52] 를참조 ).
이동통신사업자사이에 IP망상호연결을제공해주는 IP 패킷교환기 (IP Packet Exchange) 이다. 인터넷망을사용하면품질을보장해주지못하기때문에, 품질을보장해주면서 IP망연결을해주는 IP 중계망사업자이다 ( 상세내용은 GSMA PRD IR.67 [52] 를참조 ). IETF RFC 3588 [59] 에정의되고 GSMA PRD IR.88 [53] 에상세기술된 Diameter 에이전트는, LTE 또는 IMS망노드들과타망의노드들사이의시그널링정보전송을가능하게한다. CS의 SS No.7 신호망과유사한 Diameter signaling을제어하는망요소이다. LTE-Uu는 enodeb와 User Equipment 사이의무선인터페이스이다. 3GPP TS 36.300 [44] 시리즈에정의되어있다. S1-MME는 EUTRAN과 MME 사이의제어평면인터페이스이다. 이인터페이스는 3GPP TS 24.301 [10] 에정의된 NAS (Non-access stratum) 프로토콜이다. S1AP는 EUTRAN과 MME 사이의 S1 애플리케이션프로토콜이고, 3GPP TS 36.413 [45] 에정의되어있다. S1-U는핸드오버동안에사용자평면터널링과 inter-enodeb 경로스위칭을위한 EUTRAN과 S-GW 사이의인터페이스이다. 이인터페이스의전송프로토콜은 3GPP TS 29.281 [32] 에서정의된 GTPv1-U 이다. X2는 enodeb 사이의인터페이스이고, X2 기반 Handover와 SON (Self-Organizing Network) 기능을위해사용된다. X2 프로토콜은 3GPP TS 36.423 [46] 에정의되어있고, GTPv1-U는 3GPP TS 29.281 [32] 에서정의되어있다.
S5 인터페이스는 SGW와 PGW사이에사용자평면터널링과터널관리를제공한다. SGW와 PGW는통합하여단일시스템으로구현될수도있다. 제어평면프로토콜 (GTPv2-C) 는 3GPP TS 29.274 [31] 에서정의되어있고, 사용자평면프로토콜 (GTPv1-U) 는 3GPP TS 29.281 [32] 에서정의되어있다. 본인터페이스는사용자접속시인증 / 허가를위한인증데이터의전달을할수있게한다. S6a 인터페이스에사용된프로토콜은 Diameter이며, 3GPP TS 29.272 [30] 에정의되어있다. S9 인터페이스는 PCC 로밍관련기능들을지원하기위해서홈 (Home) PMN과방문 (Visited) PMN 사이에폴리시, 과금규칙, 그리고 QoS 정보를제공한다. S9 인터페이스에사용되는프로토콜은 Diameter 이며, 3GPP TS 29.215 [27] 에정의되어있다. S9 인터페이스는선택적이고, 홈과방문이동통신사업자간의상호협정에의해구축된다. 로밍사용자를위한폴리시와과금규칙들은방문 (Visited) PCRF에서 local configuration data에의해구현될수있다. 본문서상의모든플로우에는적절한 S9 상호작용이표시된다. S10 인터페이스는 MME-MME 정보전달에대비하고, MME 재배치를가능하도록하기위해서사용된다. S10 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 GTPv2-C이고, 3GPP TS 29.274 [31] 에정의되어있다. S11 인터페이스는 MME와 S-GW 사이에이동성과 bearer 관리를지원하기위해서존재한다. S11 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 GTPv2-C이고, 3GPP TS 29.274 [31] 에정의되어있다. Gx 인터페이스는 PCRF와 PGW 사이에존재하며, PCRF에게 PGW의폴리시집행기능상직접적제어를허용하고있다. Gx 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 Diameter이며, 3GPP TS 29.212 [25] 에정의되어있다. Rx 인터페이스는 VoLTE 의경우에는 P-CSCF과 PCRF 사이에존재한다. Rx 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 Diameter이며, 3GPP TS 29.214 [22] 에정의되어있다.
SGi 인터페이스는 IMS망내에 PGW와 P-CSCCF 사이에존재한다. UE에서 P-CSCF까지 Gm 참조점은 VoLTE 서비스를위해 SGi 내에터널링되어만들어진다. SGi는 IP 에기반을두고있고, 3GPP TS 29.061 [22] 에정의되어있다. Cx 인터페이스는 IMS registration과사용자데이터를 S-CSCF로전달할수있도록하기위해서 I/S CSCF와 HSS 사이에존재한다. Cx 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 Diameter이며, 3GPP TS 29.228 [28] 과 3GPP TS 29.229 [29] 에정의되어있다. Sh 인터페이스는 VoLTE AS와 HSS 사이에존재하며, 서비스와사용자관련정보가 AS로전달되거나 HSS에저장될수있도록한다. Sh 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 Diameter이며 3GPP TS 29.328 [33] 과 3GPP TS 29.329 [34] 에정의되어있다. Gm 인터페이스는 UE와 P-CSCF 사이에존재하고, 등록, 인증, 암호화, 그리고세션제어를위해 UE와 IMS망사이의연결을가능하게해준다. Gm 인터페이스에사용되고있는프로토콜은 SIP/SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 내에정의되어있다. Ut 인터페이스는 UE와 VoLTE AS 사이에존재하고, VoLTE 서비스를위해부가서비스의 configuration를제공한다. 즉, 사용자에게부가서비스가입 / 해제등의 configuration을가능하게한다. Ut 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 XCAP이고, 3GPP TS 24.623 [21] 에정의되어있다. Mx 인터페이스는 CSCF와다른 IMS망과의연동을위한 IBCF 사이에존재한다. Mx 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Mw 인터페이스는 x-cscf와 IMS 코어망내의다른 x-cscf( 예, P-CSCF 대 I/S-CSCF) 사이에존재한다. Mw 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다.
Mg 참조점은 CSCF에서송신한착신 SIP/SDP 메시지를 MGCF가수신하여 CS망으로전달할수있게한다. Mg 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Mi 참조점은 Serving CSCF가 CS망과연동을수행할 MGCF를선택할목적으로 BGCF(Breakout Gateway Control Function) 로 SIP/SDP 메시지를전송하는것을허용한다. Mi 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Mj 참조점은 BGCF가 CS 망과연동을목적으로 MGCF와 SIP/SDP 메시지들을교환하는것을허용한다. Mj 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. ISC 인터페이스는 S-CSCF와 Telephony AS 사이에존재하고, TAS 에서수행되는 MMTel 부가서비스들과상호작용을위해사용된다. ISC 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Mr 인터페이스는특정부가서비스 ( 예, 컨퍼런스콜 ) 를위한미디어자원과의상호작용을허용하기위해 S- CSCF와 MRF 사이에존재한다. Mr 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP/SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Mr 인터페이스는특정부가서비스 ( 예, 컨퍼런스콜 ) 를위한미디어자원과의상호작용을허용하기위해 Telephony AS와 MRF 사이에존재한다. Mr 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP/SDP이고, 3GPP TS 24.229 [9] 에정의되어있다. Cr 인터페이스는 TAS와 MRF 사이에존재한다. 그리고 MRF가제공하는 XML로인코딩된미디어서비스요청을송신 / 수신하는데사용된다. 프로토콜은 3GPP TS 24.229 [9], 3GPP TS 24.147 [7] 그리고 3GPP TS 24.247 [11] 에정의되어있다. Mb 인터페이스는 UE와 bearer와상호작용하는망요소들 ( 예, MRF) 사이의미디어 bearer 평면이다. 프로토콜은 IETF RFC 3550 [58], IETF RFC 768 [55] 그리고 IETF RFC 4961 [62] 에정의된대로 UDP 상대칭적 RTP/RTCP에기반을두고있다.
Ici 인터페이스는 IBCF와또다른 IBCF 또는다른 IMS망에속하는 I-CSCF 사이에존재한다. Ici 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 SIP와 SDP이고, 3GPP TS 29.165 [24] 에정의되어있다. Izi 인터페이스는 TrGW와또다른 TrGW 또는다른 IMS망에속하는미디어처리노드사이에존재한다. Izi 인터페이스에서사용되고있는프로토콜은 RTP와 MSRP이고, 3GPP TS 29.165 [24] 에정의되어있다. 표 1 에나타난다음의 GSMA PRD 들은 VoLTE 망구조에서사용된다.
VoLTE 기본호플로우는 E-UTRAN, EPC, IMS, PCC와관련된 3GPP 규격들을따르고있다. 추가적인상세정보는 3GPP TS 23.401 [6], 3GPP TS 23.228 [5], 3GPP TS 23.203 [4] 를참조한다. LTE 커버리지에있는 VoLTE UE는망이 VoLTE를지원하면 LTE Attach를수행하고나서 VoLTE 를위한 IMS registration를자동적으로수행한다. 기존 3G망같은 CS 망에서의음성통화경험과유사하게 VoLTE 서비스를사용할수있도록한다. 그림 10은 IMS APN이 default APN인경우에 VoLTE UE Attach와 IMS Registration을위한메시지순서를보여준다.
VoLTE UE는 LTE에접속할때, 3GPP TS 23.401 [6] 5.3.2에정의된정상적인 Attach 절차를따른다. LTE Radio 기능은 GSMA PRD IR.92 [54] 에기술되어있고, 무선 bearer 기능은 4.2.1절에, DRX 운영모드는 4.2.2절에, RLC 구성은 4.3.2절에기술된다. VoLTE UE는 EPS Attach 타입, NAS key set identifier, IMSI, UE network capability, DRX 파라미터, PDN 타입 (IPv4v6), PCO (P-CSCF IPv4 주소요청, P-CSCF IPv6 주소요청, IPv4 Link MTU 요청 ), Voice Domain Preference and UE s Usage Setting (IMS 음성지원여부 ), ESM message container 등필수정보와함께 enodeb에게 Attach 요청을송신한다. enodeb는 RRC 파라미터들에서 MME를선택하고, 메시지를수신한셀의 TAI+ECGI 위치정보와함께 MME로 Attach 요청을전송한다. 인증과보안메커니즘은무결성보장 (integrity protection) 과 NAS 암호화를활성화하기위하여수행된다. MME는 Selected NAS algorithms, eksi, ME Identity 요청, 그리고 UE Security Capability를포함하여 Security Mode Command를 UE로송신한다. UE는 NAS-MAC와 ME Identity를 Security Mode Complete로응답한다. 이후, 모든 NAS 메시지들은 NAS 보안기능 ( 무결성과암호화 ) 에의해보호된다. MME는사용자프로파일을받기위하여 HSS에게 Update Location을수행한다. 추가적인정보는 IMSI, MME Identity, ME Identity, MME capabilities, homogenous support for IMS Voice over PS session 을포함한다. HSS는 QoS 프로파일, APN-AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate) 과같은 PDP context 을포함한가입자데이터를해당 MME로 Update Location confirm을송신한다. UE는최초접속시 IMS APN을제공하지않는다 (IR.92의 clause 4.3.1을참조 ). HSS에 default APN은 IMS-APN으로설정되어있는경우, HSS는 default bearer의설정을위하여 IMS-APN을응답한다. APN-OI 정보는 MME에의해삽입된다. IMS APN이 default APN으로서설정되지않은경우에는 UE가다른 APN( 예, internet APN) 으로 PDN 연결을설정한다면, UE는이후의 PDN 연결요구에서는 IMS APN으로 PDN Connection을설정해야한다. MME는 VoLTE IMS 시그널링을위한 default bearer를만들기위해 SGW에게 Create Session Bearer request를송신한다. 이메시지에는 IMSI, MSISDN, IMS-APN, QCI=5, ARP 값, APN-AMBR, 사용자위치정보 ( 예, TAI+ECGI), UE 타임존, RAT 타입 (EUTRAN), PCO 등이포함된다. SGW는 EPS Bearer 테이블에새로운엔트리를만들고, 제어평면과사용자평면을위한 TEID를할당하고나서그요구메시지를 PGW로전달한다. 이를통해 SGW는 MME와 PGW 사이에 GTP 제어평면트래픽이전달할수있게된다. PGW는 UE 에게 IP 주소 (IPv4 또는 IPv6) 를할당하고, IMS 시그널링을위해사용될 default bearer의 PCC 룰을얻기위하여 PCRF로 Credit Control Request를송신한다. 이메시지에는 IMSI, UE IP 주소,
default bearer QoS 파라미터 ( 즉, QCI=5, ARP, APN-AMBR), 사용자위치정보, 타임존정보, RAT 타입 (EUTRAN) 등이포함된다. PCRF는 default bearer의 IP 주소로관련폴리시규칙들을바인딩하고, default TFT (traffic flow template), QoS 파라미터들과함께 PGW에응답한다. 이때 PCRF는 PGW에게 default bearer와관련된변경을통지를해달라고요청한다 ( 예, RELEASE_OF_BEARER, DEFAULT_EPS_BEARER_QoS_ CHANGE, 등 ). PGW는 EPS Bearer 테이블에새로운엔트리를만들고, 제어평면과사용자평면을위한 TEID를할당한다. 이를통해 PGW는 PCRF에서받은폴리시룰로 SGW와 IMS망과의사이에사용자평면데이터를전송할수있게해준다. PGW는 UE 의 IP 주소, QoS 파라미터들, PCO, GTP 제어평면과 GTP 사용자평면을위한 TEID 등을포함한 Create Session Response를 SGW로보낸다. PGW는요청시수신된 IMS-APN을미리구성된 IMS P-CSCF IP 주소로맵핑하고, 이것을 GSMA PRD IR.92 [54] 4.4. 에기술된대로 PCO 에삽입한다. SGW는 MME로 Create Session Response를응답한다 MME는 IMS-APN, UE를위한 IP 주소, QoS 파라미터들, PCO, IMS Voice over PS supported indication, TAI 리스트, ESM message container 등과함께 enodeb에게 Attach Accept를전송한다. enodeb는 RRC 구성을업데이트하기위해 Create Session Request에수신한코어망정보를포함하여 UE와통신한다. UE는 enodeb에게 Attach Complete 메시지를보내며, enodeb는이것을 MME로전송한다. 이때, UE는 uplink 패킷을보낼수있다. MME는 EPS Bearer Identity, enodeb 주소, enodeb TEID 를포함하여 SGW로 Modify Bearer Request를송신한다. SGW는 MME로요청에대한응답메시지를송신하고, 이때부터 downlink 패킷을보낼수있다. 이단계에서 VoLTE UE는 IMS 시그널링을위해설정된 default bearer를통하여망에접속된다. VoLTE UE는 IMS registration를수행할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.2에정의된절차를따른다. VoLTE UE는 GSMA PRD IR.92 [54] 2.2.7에정의된대로 SIGCOMP를사용하지않는다. ISIM이 UICC상에존재하는경우, GSMA PRD IR.92 [54] 2.2.2에기술된대로 ISIM 기반인증과 IMS- AKA가사용된다. ISIM 애플리케이션은 3GPP TS 31.103 [37] 에정의된대로관련 IMS Identity와함께사전에구성된다. VoLTE UE는 LTE Attach 동안사용할수있게된 P-CSCF IP 주소를사용하여, P-CSCF에게 SIP REGISTER를송신한다. REGISTER 요구메시지는다음내용을포함한다. Contact 헤더내, IMS Multimedia Telephony를위한 ICSI (IMS Communication Service Identifier): ㆍ urn:urn-7:3gpp-service.ims.icsi.mmtel ㆍ +sip.instance containing an IMEI URN
IP를통한 SMS를위한 feature tag: - +g.3gpp.smsip 아래형태중의하나인 IMS Public User Identity: ㆍ Alphanumeric SIP-URI: e.g. user@example.com ㆍ MSISDN as a SIP-URI: e.g. sip:+447700900123@example.com;user=phone ㆍ MSISDN as a Tel-URI: e.g. tel:+447700900123 NAI로서 The IMS Private User Identity: e.g. username@realm P-Access-Network-Info : ㆍ access-type=3gpp-e-utran-fdd or 3GPP-E-UTRAN-TDD ㆍ UTRAN-cell-id-3gpp parameter 홈망의도메인이름의 SIP-URI로설정된 Request-URI IMS AKA 파라미터를위한헤더 P-CSCF는 UE 로부터 SIP REGISTER 요청을수신하고, 라우팅을위하여 P-CSCF의 SIP-URI를포함한 Path 헤더, icid-value를포함한 P-Charging-Vector 헤더, P-CSCF의망도메인을확인하기위한 P- Visited-Network-ID를삽입하여, I-CSCF로전송한다. I-CSCF 이름은 DNS 질의를통하여결정되거나 P-CSCF 내에서미리구성될수도있다. I-CSCF는인증을위해 User Authorization Request를사용하는, 그리고 Public User Identity를위해 S- CSCF NAME을얻는 HSS에게문의한다. HSS는 Public User Identity와 Private User Identity가유효하고금지되어있지않다는것을확인한다. 만약 Public User Identity와연관된 S-CSCF가없다면, HSS 는 I-CSCF가적절한 S-CSCF를선택하는것을허용하는 S-CSCF 기능 (capabilities) 과관련된정보를응답할수있다. 일단 S-CSCF가확인되면, I-CSCF는 S-CSCF로 SIP REGISTER 요청을전송한다. S-CSCF는 SIP REGISTER가 IMS-AKA 관련보안과함께 initial IMS registration인지 refresh registration인지확인한다. S-CSCF는 IMS-AKA 보안을수행할인증벡터들을수신하기위해서 HSS로 Multimedia Authentication Request를송신한다. HSS는등록된 Public User Identity를위해관련 S- CSCF NAME을저장하고, S-CSCF로인증벡터들을응답한다. IMS AKA 인증벡터들의수신시, S-CSCF는 XRES를저장하고, AKAv1-MD5가사용될보안메커니즘이라는것을표시하는 401 Unauthorized response와함께 SIP REGISTER 요구에응답한다. RAND와 AUTN 파라미터들, Integrity Key 그리고 Cipher Key들도또한포함된다. P-CSCF는 Cipher Key와 Integrity Key를 401 Unauthorized response에서삭제하고, challenge의결과를위한 temporary security association의셋트와함께이것들을 Private User Identity에게바인딩시킨다. P-CSCF는그리고나서 UE에게그응답을송신한다. UE는 RAND와 AUTN 파라미터들을뽑아내고, RES를계산하며, 그리고 RAND에서 Cipher Key와 Integrity Key를이끌어낸다. UE는 P-CSCF에서수신한파라미터들을토대로한임시적인보안연결을만들고, 그메시지는무결성이보장된다는것을표시하는 RES를포함하는 populated Authorization 헤더와함께새로운 REGISTER 요청을 P-CSCF에게보낸다. P-CSCF는임시적보안연결을점검하고, UE에서수신한보안관련정보를확인한다. 이 P-CSCF는포함
되어있는 RES와함께 I-CSCF에게 SIP REGISTER 요구를전송한다. I-CSCF는 HSS 내저장된 S-CSCF NAME을수신하기위해서 User Authorization Request 메시지를사용하고, 그요구를관련있는 S-CSCF에게전송한다. S-CSCF는 SIP REGISTER에서수신된 RES와이전에저장된 XRES가일치하는지 (match) 여부를점검한다. 그리고나서 S-CSCF는관련된사용자프로파일을다운로드하고, VoLTE UE를등록하기위해서 HSS로 Server Assignment Request 절차를수행한다. S-CSCF는 P-CSCF의 route 헤더를저장하고, 이것을 VoLTE UE의 contact 주소에바인딩하여향후에메시지를 VoLTE UE로라우팅할때사용한다. S- CSCF는 P-Charging-Vector 헤더의파라미터들을저장하고, P-Associated-URI에사용자의디스플레이이름 (HSS의사용자프로파일에서수신된 ) 을포함하여 200 OK response를 I-CSCF에게보내며, I-CSCF 는 P-CSCF에게그메시지를전송한다. I-CSCF로부터 200 OK 수신시, P-CSCF는임시적보안연결을새롭게설정된보안연결로변경한다. 이러한보안연결로 200 OK를보호하여 VoLTE UE에게보낸다. UE로보내진모든향후메시지들은보안연결을사용하여보호된다. 선택사항으로, P-CSCF는 default bearer에바인딩시키는애플리케이션을수행하기위해서 ( 예를들면, P- CSCF는 IMS de-registration를자동으로시작하기위해서 default bearer가유실되거나 / 연결이끊어지는경우통지요구함 ) AAR 메시지를 PCRF에게보낸다. PCRF는바인딩을수행하고, P-CSCF로 AAA 메시지에응답한다. 만약이메시지를안보내면, IMS는 default bearer의유실, 즉, 연결의유실 ( 예, 착신호를위하여 UE에게신호를보내려고할때시간초과되는것 ) 을탐지하기위해다른메커니즘에의존한다. 200 OK 수신후, UE 는임시적보안연결을 P-CSCF로추가적메시지를위해사용하게될새롭게설정된보안연결로변경한다. 이단계에서 VoLTE UE는 default bearer를통해서 SIP 시그널링을전송하게되고, VoLTE 서비스를위해 IMS망에등록된다. S-CSCF는사용자프로파일내에 ifc(initial filter criteria) 에구성된대로, 써드파티 SIP REGISTER를 VoLTE AS에게보낸다. TAS 는 HSS에저장되어있는 VoLTE 데이터를읽기위해서 User Data Request 절차를사용할수있다. VoLTE UE, P-CSCF, TAS는 Public User ID에대한등록상태의변화에대해서통지를받기위해서, SIP SUBSCRIBE 메시지를사용하는등록이벤트패키지를수행해야만한다. 이후 S-CSCF는 SIP NOTIFY 를보낸다. VoLTE UE는 LTE Detach를수행하기전에자동적으로 IMS에 deregister한다. 이를통해 VoLTE 가입자에게착신호를전송하여호실패를하게하기보다는, 착신부가서비스 ( 예, 착신호를바로음성사서함으로
연결, 호전환등 ) 가동작하게된다. 이것은현재 3G 같은 CS 망에서의음성통화경험과동일하다. VoLET UE는 IMS deregistration을수행할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.3절에정의된절차를따른다. VoLTE UE는 Public User Identity, Private User Identity, Request-URI의 home domain name, P- Access-Network-Info 등을포함한 SIP REGISTER 메시지를 P-CSCF로송신한다. 등록만료인터벌타이머 (interval timer) 는 0으로설정해야한다. P-CSCF는 SIP-REGISTER를 I-CSCF로전송한다. I-CSCF는 HSS 내저장된 S-CSCF name을수신하기위해서 User Authorization Request 메시지를 HSS로송수신하고, 수신한 name의 S-CSCF로 SIP-REGISTER를전달한다. SIP REGISTER( 만료시간 = 제로 ) 를수신시, S-CSCF는 HSS로 Server Assignment Request 절차를
시작한다. HSS는향후사용을위해서, 즉, unregistration 상태에서부가서비스가적용될수있도록하기위해서 public user identity에연관된 S-CSCF NAME을저장한다. 만약 HSS는저장된 S-CSCF NAME이없으면새로운 S-CSCF에게새로운착신 INVITE 메시지를처리하도록지정할수있다. S-CSCF는 VoLTE UE, TAS, P-CSCF에게등록상태의변경을통지하기위해서 SIP NOTIFY를보낸다. VoLTE UE/TAS/P-CSCF는 200 OK (NOTIFY) 에응답한다. 만약 application session binding이등록시에수행되었다면, P-CSCF는 default bearer 세션을해제하기위해서 STR 메시지를 PCRF에게보낸다. P-CSCF는 P-CSCF와 UE 사이에설정되었던보안연결을해제한다. S-CSCF는 200 OK (REGISTER) 를보내서등록취소에응답한다. P-CSCF는 200 OK (REGISTER) 를 UE 에게전송한다. 200 OK 응답수신시, UE 는 Public User Identity를위한모든등록상세정보를삭제하고, 저장된보안연결을삭제한다. UE는등록이벤트패키지 (registration event package) 에대한가입이취소된것으로간주한다. 이단계에서 VoLTE UE는 VoLTE 서비스를위한 IMS망에서등록취소되어있고, 추가적 SIP 시그널링이 default bearer를통해서전송되지않는다. VoLTE UE는 LTE에서 detach될때, 3GPP TS 23.401 [6] 5.3.8에정의된정상적인 detach절차를따른다. VoLTE UE는 enodeb를통해서 MME에게, VoLTE UE가사용하고있는셀의위치정보 (TAI+ECGI) 를포함하는 Detach 요청을송신한다. MME는 default bearer를비활성화시키기위해서, SGW에게 ECGI와타임스탬프를포함하는 Delete Session Request를송신한다. SGW는 default bearer context 정보를해제하고, Delete Session Response를 MME에게보낸다. SGW는 PGW에게 ECGI, 타임존그리고타임스탬프를포함한 Delete Session Request를송신한다. PGW는 Delete Session Response로 SGW에게받았음을알린다. PGW는 default bearer가해제되었음을나타내기위해서, Credit Control Request를 PCRF에게송신한다. 사용자위치정보 ( 즉 ECGI) 와타임존정보는포함된다. MME는 SGW와 enodeb 사이의연결을해제하기위해서 Release Access Bearer Request를사용한다. MME는 Detach Accept를송신하고, UE와 enodeb 사이의무선자원들은해제된다. 이단계에서 VoLTE UE는망에접속되어있지않고, IMS 시그널링을위해설정되었던default bearer는해제된다.
VoLTE UE는 IMS망을사용하여발신호설정을수행한다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전송되고, 음성트래픽을위해새로운 dedicated bearer가동적으로설정된다.
VoLTE UE는 LTE망에서음성호를발신할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.6.2에정의된이동통신발신절차를따른다. VoLTE UE는 SDP offfer를포함하고있는 SIP INVITE 요청을송신한다. SDP offer에는적어도 AMR Narrowband 코덱을포함한다. HD Voice를위한지원을제공하기위해서 AMR Wideband 코덱이포함될것이권고되고있고, QoS를위한로컬 precondition이요구되지만아직은충족되고있지않음을, 그리고미디어스트림이 3GPP TS 24.229 ([9]) 6.1.2에기술된대로비활성으로설정된다. 발신 UE가착신측의 QoS 충족여부를모르고있을때, 착신측을위한 desired QoS는 none 으로설정된다. 이요구메시지는등록절차중발견된 P-CSCF에게보내진다. INVITE 요청에포함되는내용은다음과같다. Contact 헤더와 P-Preferred-Service 헤더내 IMS Multimedia Telephony를위한 IMS Communication Service Identifier (ICSI): ㆍ urn:urn-7:3gpp-service.ims.icsi.mmtel 아래형태중하나의발신가입자의 IMS Public User Identity: ㆍ Alphanumeric SIP-URI: e.g. user@example.com ㆍ MSISDN as a SIP-URI: e.g. sip:+447700900123@example.com;user=phone ㆍ MSISDN as Tel-URI: e.g. tel:+447700900123 P-Access-Network-Info with: ㆍ access-type=3gpp-e-utran-fdd or 3GPP-E-UTRAN-TDD ㆍ UTRAN-cell=id-3gpp parameter 착신가입자의 SIP-URI or tel-uri로설정된 Request-URI. Supported 헤더내에 P-Early-Media, 100rel& precondition option tags들이존재한다. SIP keep-alives가지원될때, 타이머옵션태그또한존재할수있다 (RFC 4028 [80]). P-CSCF는 P-Charging-Vector 헤더를추가하고, SIP INVITE를등록과정중에확인된 S-CSCF에게전송한다. IMS-ALG/AGW가구축되면, P-CSCF는미디어평면에적절한자원을제공하기위해서 Iq 참조점 (3GPP TS 23.334 [73] 를참조 ) 을통하여 IMS-AGW를또한호출한다. IMS-AGW는 IP-IP GW이고, 접속측에서 IMS망에서미디어평면에서의경계노드의기능을수행한다. P-CSCF는 SIP INVITE를 S-CSCF에게전송한다. 이때 IMS-AGW에 media pin-hole이만들어진경우에는반드시이것이반영된 SDP 주소를전송해야만한다. S-CSCF는 SIP INVITE를 P-CSCF에서수신하고, IMS Registration 동안수신된사용자프로파일내 initial filter criteria에의해트리거된 VoLTE 서비스를호출한다. S-CSCF는 SIP INVITE에있는P- Preferred-Service 헤더를점검하고 ( 예, MMTel ICSI), IMS Registration 동안에수신된서비스프로파일에서사용자가그서비스에대해권한이부여되어있음을확인한다. MMTel ICSI가가입서비스에있지
않다면, INVITE 요청은거부된다 (403 Forbidden). 권한이입증되면, S-CSCF는 ICSI를 P-Asserted- Service 헤더에추가하고 P-Preferred-Service 헤더를삭제한다. 사용자프로파일내서비스로직과호의식별때문에, S-CSCF는 VoLTE 부가서비스들을호출하기위해서 SIP INVITE를 TAS에게전송한다. TAS 는부가서비스로직을호출하고, SIP INVITE를 S-CSCF에게전송한다. S-CSCF는착신가입자가홈망내에있는것을확인하고 ( 즉, ENUM/DNS lookup/internal configuration을통해 ), 착신가입자의착신 S-CSCF를찾기위해 SIP INVITE를 I-CSCF에게전송한다. 착신가입자의 VoLTE UE는 SIP 183 Progress 메시지에있는 SDP answer를응답한다. SDP answer는오직하나의코덱만을포함해야하고, precondition 또한착신측에서도요구되지만아직은충족되고있지못한다는점, QoS precondition이발신측에서충족될때확인이보내져야한다는점, 미디어스트림이비활성으로되어있는점을포함한다. 이메시지는 S-CSCF에의해수신되어 P-CSCF에게전송된다. P-CSCF 는 IMS-AGW를구성하기위해서 SDP answer를사용한다. 또한, P-CSCF는 SDP Answer에있는 SDP를분석하여, Authorize/Authenticate-Request 메시지를관련서비스정보 (IP 주소, 포트번호, 미디어타입에대한정보 ) 와함께 PCRF에게보낸다. PCRF는그요구메시지를인증하고나서, 서비스정보를허용서비스, QoS 정보, PCC Rule에대한정보등이미저장되어있는사용자가입정보와맵핑시킨다. PCRF는 LTE Attach 절차동안설정되었던 IP-CAN session( 예, default bearer) 을식별하고, 관련 QoS 파라미터들 (QCI=1, ARP) 과관련트래픽플로우템플릿를가진음성에대한 dedicated bearer를만들기위해서 Re-Auth-Request를 PGW에게송신한다. 이때 PCRF는 PGW에게 default bearer와관련된변경을통지해달라고요청한다 ( 예, INDICATION_OF_RELEASE_ OF_BEARER, etc.). PGW는 Re-Auth-Request에대한응답을 PCRF에게송신하고, 그다음에Authorize/Authenticate- Request 메시지애대한응답을 P-CSCF에게보낸다. 이시점에 IMS SIP session과음성을위해사용된 dedicated bearer는 PCC를통하여바인딩된다. PGW는 VoLTE 미디어를위한 dedicated bearer를만들기위해서 Create Bearer Request를 SGW에게보낸다. 이메시지는 dedicated bearer identity, 연관되는 default bearer를식별하는 Linked Bearer Identity, the traffic flow template, 그리고연관되는 QoS 파라미터 (QCI=1, ARP, GBR and MBR) 등을포함한다. SGW는그요구를 MME에게송부한다. MME는음성트래픽을위한 dedicated bearer를활성화시키기위해서, dedicated bearer identity, Linked Bearer Identity, the traffic flow template, 그리고연관되는 QoS 파라미터와함께 Bearer Setup Request 메시지를 enodeb에게보낸다. enodeb는 QoS 파라미터를 radio bearer를위해필요한파라미터들과매핑시키고, RRC Connection Reconfiguration의신호를 UE에게보낸다. UE는 dedicated bearer identity를저장하고, 그 dedicated bearer를 Linked EPS Bearer Identity가가리키고있는 default bearer와연결시킨다. UE 는 TFT와연관되는 QoS 파라미터들을 dedicated bearer와바인딩시키고, enodeb에게그요구에대한응답을송신하고, MME에게 Bearer Request Setupd에대한응답을송신한다. MME는 bearer 활성화를응답하기위해서 Create Bearer Response 메시지를 SGW에게보낸다. 메시지는
dedicated bearer identity와 User Location Information (ECGI) 를포함한다. 그리고나서이것은 PGW 에게전송된다. P-CSCF는 SIP 183 Progress response를 VoLTE UE에게전송한다. 이메시지는또한 100rel을사용하고, 발신 UE는수신된연관되는 200 OK (PRACK) 과함께호의착신측으로전달된 PRACK를생성한다. VoLTE UE는 SDP answer를반영하기위해서내부자원을할당하고, 선택된코덱을확인하고, 로컬 precondition이 dedicated bearer의설정에의해발신측에서충족되었다는것과미디어스트림이현재활성으로설정된다는것을표시하여새로운 SDP Offer와함께 SIP UPDATE 메시지를보낸다. 이 UPDATE 메시지는 P-CSCF와 S-CSCF를통해서호의착신측에게전송된다. 발신 UE는만약수신한 183 Progress 메시지내에 SDP Answer가하나이상의음성코덱을포함하고있다면, 반드시그복수개의음성코덱중에서하나의코덱만을선택하여 UPDATE 메시지내에포함된새로운 Offer(3GPP TS 24.229 [9] 6.1.2에기술된대로 ) 에포함되도록해야한다. 호의착신측g에서는단일음성코덱을포함하고 precondition이또한착신측에서충족되고있으며미디어스트림이활성으로되어있는것을표시한 SDP answer를포함하여 200 OK (UPDATE) 응답을송신한다. 이메시지는 S-CSCF와 P-CSCF를통해서발신 UE에게전달된다. 착신 UE는 precondition이충족되었을때호출음을울리고 SIP 180 Ringing 응답을 P-CSCF에게보낸다. P-Early-Media 헤더는 SIP 180 Ringing 메시지에존재하지않고, 발신 UE는자체적으로로컬링톤을사용자에게발생시킨다. 메시지내에 SDP가존재하지않아서, 이메시지는 100rel을사용하지않는다. VoLTE UE는착신가입자가응답할때, 200 OK를발신자의 VoLTE UE에게송신한다. 이것은 S-CSCF 에의해수신되어, P-CSCF에게전송된다. P-CSCF는 dedicated bearer의 uplink와 downlink를가능하게할수있는 AAA 메시지와함께 PCRF를호출한다. 이어서 PCRF는 P-GW에서미디어플로우를가능하게할수있는 RAR 메시지와함께 P-GW를호출한다. 이때, P-CSCF(IMS-ALG) 는양방향미디어가 IMS-AGW를통해서정확히전달될수있도록 IMS-AGW를호출한다. P-CSCF는 SIP 200 OK (INVITE) 를 VoLTE UE에게전송한다. VoLTE UE는 200 OK를수신하고, 그호가설정되었다는것을응답하기위해 SIP ACK 메시지를보낸다. 이단계에서 VoLTE UE는 IMS-AGW를경유하는 dedicated bearer를통해서음성트래픽을전달하는호설정이완료된다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전달된다. RoHC(Robust Header Compression) 의지원은 GSMA PRD IR.92 [54] 4.1에기술되어있다. VoLTE UE는 IMS망을사용하여착신호설정을수행한다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전송되고, 음성트래픽을위해새로운 dedicated bearer가동적으로설정된다.
VoLTE UE는착신음성호요구를수신할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.7.2에서정의된정상적인이동통신착신절차를실행한다.
S-CSCF가 GSMA PRD IR.92 [54] 3장에서명시된대로 SDP Offer를포함하고있는 SIP INVITE를수신한다. SDP offer는최소한 AMR Narrowband 코덱을, 그리고선택적으로 AMR Wideband 코덱을포함한다. SDP는 precondition이적용가능하다는점, 그리고 QoS precondition이요구되지만아직은발신측에서충족되어있지않다는점을보여준다. 미디어스트림은비활성으로설정된다. S-CSCF는 IMS Registration 동안수신된사용자프로파일내 initial filter criteria에의해트리거된 VoLTE 서비스를호출한다. S-CSCF는 VoLTE 부가서비스들을호출할지점에서 SIP INVITE를 TAS에게전송한다. TAS 는부가서비스로직을호출하고, SIP INVITE를 S-CSCF에게전송한다. S-CSCF는 SIP INVITE를, 착신사용자의 IMS registration 시연관된착신 P-CSCF에게전송한다. IMS-ALG/AGW가구축된경우, P-CSCF(IMS-ALG) 는미디어연결을위한자원을할당하기위해서 IMS-AGW를호출한다. 이경우에 INVITE에있는 SDP 주소는 IMS-AGW에만들어진미디어핀홀 (pinhole) 을반영하기위해갱신된다. P-CSCF는 SIP INVITE를 VoLTE UE에게전송한다. VoLTE UE는 SIP INVITE를수신할때, 그호를위한자원을할당하고, 하나의음성코덱을 SDP Offer에서선택한다 (3GPP TS 24.229 [9] 6.1.3 참조 ). UE는 SDP Answer를포함하고있는 SIP 183 Progress response를보낸다. 그메시지는 100rel이요구된다는것을표시한다. SDP Answer는 QoS precondition이요구되지만아직은호의착신측에서충족되고있지않음을나타낸다. 이에더하여, SDP는발신측이로컬 QoS precondition이언제충족되었는지를확인해줄것을표시한다. P-CSCF는 SIP 183 Progress 메시지수신시, UE 로부터수신한 SDP answer가적용가능한경우 IMS- AGW를업데이트하고, Authorize/Authenticate-Request 메시지를관련업데이트된서비스정보 (IP 주소, 포트번호, 미디어타입정보 ) 와함께 PCRF에게보낸다. PCRF는그요구를인증하고, 서비스정보를허용서비스에대한정보, QoS 정보, 그리고 PCC 룰을포함하고있는저장된사용관련정보에맵핑시킨다. PCRF는 LTE Attach 절차동안설정된 IP-CAN 세션 ( 예, default bearer) 을찾아서, 관련되는 QoS 파라미터 (QCI=1, ARP) 와관련되는트래픽플로우템플릿과함께음성을위한 dedicated bearer를만들기위해서, Re-Auth-Request를 PGW에게송신한다. PCRF는또한 PGW에있는관련된 dedicated bearer 변경시통지를요청한다. PGW는 PCRF에게 Re-Auth-Request에대한응답을송신하고, P-CSCF에서수신한Authorize/Authenticate -Request 메시지에대한응답을송신한다. 이때 IMS SIP 세션과음성을위해사용된 dedicated bearer는 PCC를통해서서로긴밀하게바인딩된다. PGW는 VoLTE media를위한 dedicated bearer를만들기위해서, Create Bearer Request 를 SGW에게보낸다. 이메시지는 dedicated bearer identity, 연관되는 default bearer를식별하는 Linked Bearer Identity, 트래픽플로우템플릿, 그리고연관되는 QoS 파라미터 (QCI=1, ARP, GBR and MBR) 등을포함한다. SGW는그요구를 MME에게보낸다. MME는음성트래픽을위한 dedicated bearer룰활성화시키기위해서, dedicated bearer identity, Linked Bearer Identity, the traffic flow template 그리고연관된 QoS 파라미터와함께 Bearer Setup Request 메시지를 enodeb에게보낸다.
enodeb는 QoS 파라미터를 radio bearer를위해필요한파라미터들과맵핑시키고, 그리고나서 RRC Connection Reconfiguration의신호를 UE에게보낸다. UE는 dedicated bearer identity를저장하고, dedicated bearer를 Linked EPS Bearer Identity에의해식별되는 default bearer에연결시킨다. UE는 TFT와연관되는 QoS 파라미터를 dedicated bearer에바인딩시키고, enodeb에게그요구에대한응답을송신하고, MME에게 Bearer Request Setup에대한응답을송신한다. MME는 bearer가활성화되었음을알리기위하여, Create Bearer Response 메시지를 SGW에게보낸다. 이메시지는 dedicated bearer identity와 User Location Information(ECGI) 를포함하고있고, 이후에 PGW에게전달된다. PCRF에서 AAA response를수신시, P-CSCF는 SIP 183 Progress (SDP) 메시지를 S-CSCF 에게전달한다. 이때 IMS-AGW에 media pin-hole이만들어진경우에는반드시이것이반영된 SDP 주소를전송해야만한다. 발신측에서 PRACK 메시지를송신한다. 착신측은 PRACK에대한응답으로 200 OK (PRACK) 를보낸다. SIP UPDATE 메시지에있는두번째 SDP Offer는 precondition이발신측에서충족되었다는점, 그리고미디어스트림이활성으로된다는점이표시되어호의발신측에서송신된다. 이 UPDATE 메시지는 S-CSCF와 P-CSCF를통해서착신 UE에게전달된다. 착신 UE는 dedicated bearer의설정에의해 QoS precondition도착신측에서충족되었다는점과 media stream이활성화된다는점을확인해주는 SDP Answer를포함하고있는 200 OK (UPDATE) 응답을보낸다. 200 OK (UPDATE) 메시지는 P-CSCF와 S-CSCF를통해서호의발신측으로보내진다. precondition이양끝단에서충족될때, 착신 UE 는사용자에게호출음을울리고 SIP 180 Ringing 응답을보낸다. 이메시지는 SDP를포함하지않으며, 100rel도사용하지않는다. P-Early-Media 헤더는이메시지에존재하지않는다. SIP 180 Ringing 응답은 P-CSCF와 S-CSCF를통해서발신측으로전달된다. 착신호가응답되었을때, VoLTE UE는 SIP 200 OK (INVITE) 메시지를 P-CSCF에게보낸다. P-CSCF는 SDP 교환결과를반영하기위해서 dedicated bearer의 uplink와 downlink를가능하도록할수있는 AAA 메시지와함께 PCRF를호출한다. 이어서 PCRF는 P-GW에서통화로를연결하도록 RAR 메시지와함께 P-GW를호출한다. P-CSCF(IMS-ALG) 는적용가능한경우양방향미디어가 IMS-AGW를통해서전달될수있도록하기위해서 IMS-AGW를호출한다. 200 OK는 S-CSCF에게전송되고, 호의발신측에게전달된다. 이단계에서 VoLTE UE는 IMS-AGW를경유하는 dedicated bearer를통해서음성트래픽을전달하는호
설정이완료된다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전달된다. RoHC(Robust Header Compression) 의지원은 GSMA PRD IR.92 [54] 4.1에기술되어있다. VoLTE UE는 IMS망을사용하여호해제를시작한다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전송되고, 음성트래픽을위해동적으로설정된 dedicated bearer는해제된다. VoLTE UE는 LTE에서음성호를착신할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.10에정의된정상적인이동통신착신절차를따른다.
VoLTE UE는 SIP BYE 메시지를 P-CSCF에게보낸다. P-CSCF(IMS-ALG) 는적용가능한경우 IMS- AGW에있는자원들의할당을해제한다. P-CSCF는또한음성트래픽을위해설정되었던 dedicated bearer를해제하는절차를개시하기위해서 Session Termination Request를 PCRF에게송신한다. PCRF는저장된사용정보와 IMS 서비스정보사이의바인딩을해제하고, 관련된 QoS 파라미터 (QCI=1, ARP) 와관련된트래픽플로우탬플릿과함께음성을위한 dedicated bearer를해제하기위해 PGW에게 Re-Auth-Request를송신한다. Delete Bearer Request, Bearer Release Request 그리고 RRC Reconfiguration Request는음성트래픽을위해사용된 dedicated bearer를해제하기위해사용된다. P-CSCF는 IMS Registration 동안수신된사용자프로파일내 initial filter criteria에의해자동트리거된 VoLTE 서비스로직을호출할수있는 SIP BYE 메시지를 S-CSCF에게전송한다. S-CSCF는 VoLTE 부가서비스가호출되었을수있는지점에서 SIP BYE를 TAS에게전송한다. S-CSCF는 SIP BYE를다른가입자의 S-CSCF에게전송한다. 다른가입자는 200 OK와함께 SIP BYE를응답한다. 이단계에서 VoLTE UE는호를해제하고, 음성트래픽을위한 dedicated bearer는해제된다. VoLTE UE는 IMS망을사용하여호해제를수행한다. IMS 시그널링은 default bearer를통해서전송되고, 음성트래픽을위해동적으로설정된 dedicated bearer는해제된다.
VoLTE UE는 LTE에서음성호를착신할때, 3GPP TS 23.228 [5] 5.10에정의된정상적인이동통신착신절차를따른다. S-CSCF는상대가입자로부터 SIP BYE 메시지를수신한다. S-CSCF는 SIP BYE를 VoLTE 부가서비스가호출되었을수있는 TAS에게전송한다. S-CSCF는 SIP BYE를 P-CSCF에게전송하고, VoLTE UE에게전달된다. VoLTE UE는 200 OK를보냄으로써호해제에대한응답을송신한다. SIP BYE 수신시, P-CSCF(IMS-ALG) 는적용가능한경우 IMS-AGW에있는미디어자원의할당을해제한다. P-CSCF는또한음성트래픽을위해설정된 dedicated bearer를해제하는절차를개시시키기위해서, PCRF에게 Session Termination Request를송신한다. PCRF는저장된사용정보와 IMS 서비스정보사이의 binding을해제하고, 관련된 QoS 파라미터 (QCI=1, ARP) 와관련된트래픽플로우템플릿과함께음성을위한 dedicated bearer를해제하기위해서 PGW에게 Re-Auth-Request를송신한다. Delete Bearer Request, Bearer Release Request 그리고 RRC Reconfiguration Request는음성트래픽을위해사용된 dedicated bearer를해제하기위해사용된다. 이단계에서 VoLTE UE는호를해제하고, 음성트래픽을위한 dedicated bearer는해제된다.
단일사업자의 IMS망내의 VoLTE 서비스와 CS 음성호의연동은 IMS와 CS 연동을위한 3GPP 규격들을따른다. 추가적인상세정보를위해서 TS 23.228 [5], 3GPP TS 29.163 [23] 그리고 3GPP TS 29.235 [65] 를참조하라. Circuited Switched Core Network를위한절차들은, ISUP/BICC를위한 3GPP TS 23.205 [66] 그리고 SIP-I를위한 3GPP TS 23.231 [67] 내에정의되어있다. 이문서의 3.1.3절에서 3.1.6절까지의메시지순서들은, MGCF와 IMS-MGW가 IMS 시그널링과 CS 코어망으로미디어평면사이에연동을제공한다는차이가있다. 다음절에서는 VoLTE 와 MGCF/IMS-MGW 를통한 CS 망사이의연동을상세히설명한다. VoLTE 발신하여 CS 망으로출중계하는호의경우, 발신 S-CSCF는착신가입자가 VoLTE 도메인내에있지않음을확인하고, CS망으로출중계하기위하여최종목적지 MGCF를결정할 BGCF를호출한다. 3.2.1.2절의메시지순서도는 S-CSCF, BGCF 그리고 MGCF의상호작용을상세하게보여주고있고, 3.1.3.2의메시지순서를기반으로하고있다.
S-CSCF는착신가입자가자신의 CS망내에존재하는지여부를결정하고 ( 예, ENUM/DNS lookup/internal configuration을통해 ), SIP INVITE를 BGCF에게전송한다. BGCF는 CS 망으로출중계하기위한적절한 MGCF를선택하는책임을가지고있다. BGCF는 Request- URI를분석하기위해서 ENUM/DNS 또는 internal configuration data를사용할수있다. Request-URI 는 Tel URI일수도 SIP URI일수도있지만, E.164 number 또는 phone-context URI parameter에의해제한된 telephone number를포함한다. BGCF는 INVITE를선택된 MGCF에게전송한다. MGCF는제어평면 (IMS SIP to SIP-I/BICC/ISUP) 과미디어평면모두에서 CS 망과의연동에대한책임을가지고있고, 3GPP TS 29.163 [23] ISUP/BICC 또는 3GPP TS 29.235 [65] SIP-I의절차를따른다. IMS-MGW는 AMR-NB/AMR/WB 코덱들과 CS 망내에지원되는다른코덱들 ( 예, GSM-HR, GSM-FR, GSM-EFR 등 ) 사이에트랜스코딩을수행할수있다. MGCF는 CS 망으로의출중계루트 ( 예, (G)MSC-S) 를선택한다. CS 망으로의출중계루트는 TDM 또는 IP 기반일수있고, ISUP 또는 SIP-I/BICC를사용할수있다. MGCF에서루트선택은 ENUM/DNS 또는 internal configuration data에기반을두고있다. 루트를선택한 MGCF는호를위해미디어자원들을할당하고배치하기위해 IMS-MGW를호출한다 (3GPP TS 29.332 [35] 를참조 ).
MGCF는 ISUP IAM/BICC IAM/SIP-I INVITE(IAM) 을 GMSC-S에게보내고, 이어서 GMSC-S는사용자가현재등록되어있는 MSC-S의위치를찾아내기위해서, HLR에게문의한다. GMSC-S는그요구를사용자가등록되어있는 MSC-S에게전송하며, 이후의호설정은 3GPP 규격에정의된대로진행된다. 발신측의 SDP offer는 QoS precondition이요구되지만아직은발신측에서충족되고있지않았기때문에, MGCF는 BICC/ISUP의경우 ISUP/BICC를위한 IAM 메시지에서 continuity indicator를 continuity check performed on previous circuit / COT to be expected 로설정한다. MGCF는 ISUP/BICC과연동하는경우에는, SDP answer를포함하고있는 183 Progress 메시지를반드시보내야한다. SIP-I와연동하는경우에는, MGCF는대국 MSC로부터 SDP answer를포함하는 183 Progress 메시지를반드시수신해야한다. 두경우에있어서 SDP answer는단일의음성코덱을포함하고, 100rel을사용하며, QoS precondition이또한요구되지만아직은착신측에서충족되고있지않음을나타낸다. 이에더하여, SDP answer는발신측에서충족된 QoS precondition의확인이필요하다. 183 Progress (SDP) 는 BGCF/S-CSCF를통해서발신측으로보내진다. MGCF는호의발신측에서 PRACK을수신하고, BICC/ISUP 루트의경우 200 OK (PRACK) 와함께응답한다. SIP-I 루트의경우, MGFCF는 PRACK와 200 OK (PRACK) 를전달한다. 발신 UE는선택된음성코덱과 QoS precondition이발신측에서충족되었음을표시하는새로운 SDP offer 를포함하는 UPDATE 메시지를보낸다. MGCF는 UPDATE 메시지를수신하고, BICC/ISUP 루트인경우 200 OK (UPDATE) 와함께응답하며, SIP-I 루트인경우 UPDATE/200 OK (UPDATE) 를전달한다. 200 OK (UPDATE) 는 QoS precondition이착신측에서도충족되고있음을표시하는 SDP answer를포함한다. QoS precondition이양끝단에서충족되기때문에, MGCF는 ISUP/BICC의경우 continuity check successful 을표시하는 COT 메시지를보낸다. CS 망의착신사용자에게는호출음이울리고, MGCF는 ISUP/BICC에서 ACM (alerting) 메시지, 또는 SIP-I에서 SIP 180 Ringing (ACM) 메시지를수신한다. MGCF는 SIP 180 Ringing 메시지를발신측으로보낸다. 이메시지는 100rel을사용하지않는다. 3GPP TS 29.163에서기술된대로, MGCF가 P-Early- Media 헤더를 SIP 180(Ringing) 메시지에포함할것을강력하게권고한다. 이때, MGCF는역방향미디어 ( 예, ring tone, progress indications) 가 IMS-MGW를통해서전달되도록한다. SIP 180 Ringing은호출음신호를보내기위해서 VoLTE UE에게전달된다. CS 망에서호가응답되었을때, MGCF는 200 OK (INVITE) 메시지를 IMS망으로보낸다. 이메시지는호의발신측과 VoLTE UE에게전달된다. 이때 MGCF는양방향미디어가 IMS-MGW를통해서전달될수있도록트래픽경로를연결한다. VoLTE UE는 200 OK를수신하고, 그호가설정되었음을응답하기위해서 SIP ACK 메시지를보낸다. ACK는 IMS망을통해서 MGCF에게전파된다. ACK 메시지는 SIP-I 루트의경우 CS 망으로전송된다. 이단계에서호는 VoLTE UE와 IMS-MGW 사이에설정된 dedicated bearer를통해서음성통화로가설정된다.
VoLTE 발신하여 CS 망으로출중계하는호의경우, 발신 S-CSCF는착신사용자가 VoLTE 도메인내에있지않음을확인하고, CS망으로출중계하기위하여최종목적지 MGCF를결정할 BGCF를호출한다. CS 망에서발신하여 VoLTE 로입중계되는호는 MGCF를경유하여 VoLTE 도메인으로들어온다. MGCF 는착신사용자의 S-CSCF를결정하기위해서, 호를 I-CSCF에게전송한다. 3.2.2.2절의메시지순서는 MGCF, I-CSCF 그리고 S-CSCF의상호작용을상세하게보여주고있고, 3.1.4.2절의메시지순서를기반으로하고있다. CS 망은 ISUP IAM/BICC IAM/SIP-I INVITE(IAM) 를 MGCF에게보내서호설정을시작한다. MGCF 는 3GPP TS 29.163 [23](ISUP/BICC의경우 ) 또는 3GPP TS 29.235 [65] 의절차를따른다. MGCF는자원을할당하고 AMR-NB/AMR/WB 코덱들과 CS 망 ( 예, GSM-HR, GSM-FR, GSM-EFR 등 ) 내에서지원되는다른코덱들사이에트랜스코드하기위해서 IMS-MGW를호출한다.
착신자는 BICC/ISUP를위한 telephone number, SIP 또는 SIP-I를위한 TEL-URI를통해서식별된다. MGCF는 user-=phone 를포함한 TEL URI 포맷, E.164 number SIP URI 포맷, IETF RFC 3966 [68] 에 pnone-context URI parameter로상세정의된 national specific number등 SIP URI 포맷의 Request-URI로부터 BICC/ISUP의착신가입자의번호를맵핑시킨다. CS 망에서오버랩 (Overlap) 신호방식의 ISUP/BICC에사용되면, MGCF는 INVITE 메시지를보내기전에, 주소디지트의정확한숫자가언제수신되었는지를결정한다 3GPP TS 29.163 [23] 과 3GPP TS 29.235 [65] 와는반대로, MGCF가 QoS precondition이요구되지만발신측에서아직은충족되고않음을표시하여 SIP INVITE를보내도록권고된다. 이것은착신 ISUP/BICC IAM/SIP-I INVITE가 precondition이아직충족되고있지못함을표시하는지여부와상관없다. 이것은발신 CS 호메시지플로우와발신 VoLTE UE의호메시지플로우가정렬될수있도록하기위함이다. 또한, precondition과 SIP UPDATE는 IMS에서지원된다. 추가로, MGCF는일반적으로 IMS- MGW상에다수의코덱들을사전에예약하지만, 최종에는 offer/answer 결과에따라하나의코덱을선택하고, 자원할당이발신측에서최종결정된다. MGCF는 100rel, precondition, P-Early-Media를포함하는 SUPPORTED 헤더를 SIP INVITE 메시지에추가한다. 또한 INVITE에는 IMS-MGW의미디어자원들을반영하는 SDP offer를포함한다. SDP offer는 비활성 으로설정된미디어스트림과함께복수의음성코덱들 (AMR과 AMR-WB) 을, 그리고 QoS precondition이요구되지만아직은발신측에서충족되지않고있음을표시한다. IMS에입중계되는음성호의경우, MGCF는착신 S-CSCF가적절한 AS를세션으로호출할수있도록하기위해, Contact 헤더에 IP Voice를위한미디어피쳐태그 (+g.3gpp.icsi-ref= urn%3aurn-7%3a3gpp-service.ims.icsi. mmtel ) 를삽입해야한다. MGCF는착신가입자가있는 S-CSCF를찾기위하여 I-CSCF를호출한다. I-CSCF는착신사용자가등록하고있는 S-CSCF를찾기위해서 HSS에게서문의하고, 그결과에따라 INVITE를 S-CSCF에게전송한다. S-CSCF는 initial filter criteria에의해자동트리거하여 VoLTE 서비스를호출하고, 3.1.4절에기술된대로 SIP INVITE를 AS 와착신 P-CSCF에게전송한다. 호설정은 3.1.4절에서처럼진행되고, MGCF는 VoLTE망에서 CS 망까지의일련의호설정메시지들을연결시킨다. SIP 183 Progress 메시지는착신측에서수신된다. 이메시지는 100rel을사용하고, 포함된 SDP answer는선택된단일음성코덱을포함하며, QoS precondition이요구되지만착신측에서아직충족되고있지않음을나타낸다. MGCF는 SDP answer내에선택된음성코덱을반영하기위해 IMS-MGW와상호작용한다. SIP-I의경우, 183 Progress (SDP) 메시지는상대 MSC에게전송되고, 연관되는 SIP PRACK 메시지와 200 OK (PRACK) 는 SIP-I에서 MGCF를통해서호의착신측까지전달된다. ISUP/BICC의경우, MGCF는 SIP PRACK 메시지를생성하여, 관련되는 200 OK (PRACK) 메시지를종단시킨다.
SIP-I 루트의경우, UPDATE (SDP) 메시지는새로운 SDP Offer와함께수신된다. 이것은 MGCF에의해서호의발신측에게전달된다. 200 OK (UPDATE) 메시지는 SDP answer를포함하고있는발신측에서수신되어, SIP-I에게전달된다. ISUP/BICC의경우, COT 메시지가예상되면, MGCF는새로운 SDP Offer와함께 UPDATE 메시지를보내기전에 COT 메시지의수신을기다린다. 이것은호의착신측에게보내진다. 200 OK (UPDATE) 메시지는 SDP answer를포함하는착신측에서수신되고, MGCF에착신된다. 두번째 offer/answer exchange는결과적으로선택된단일음성코덱, precondition이발신측과착신측모두에서충족되었다는점의확인, 그리고활성으로설정된미디어스트림으로된다. 착신 UE는호출음을울리고, ISUP/BICC ACM (alerting) 또는 SIP-I 180 (ACM) 메시지와맵핑하게될 SIP 180 Ringing 메시지를발신측으로송신한다. 이메시지는 100rel을사용하지않는다. 180 Ringing 메시지에 P-Early-Media 헤더가포함되어있지않으면, MGCF는 IMS-MGW를제어하여, 링백톤을 CS 망을향해적용하고역방향미디어패스는억제한다. P-Early-Media 헤더가포함되어있으면, MGCF는 IMS-MGW를제어하여역방향미디어패스에도미디어를전달할수있도록한다. IMS망에서호가응답되면, MGCF는 ISUP/BICC (ANM) 또는 SIP-I 200 OK (ANM) 메시지를 CS 망으로보낸다. MGCF는이전에 IMS-MGW에적용되었다면호출음의연결을끊고, 이단계에서양방향미디어가 IMS-MGW를통해서전달될수있도록연결한다. 이단계에서호는 VoLTE UE와 IMS-MGW 사이에설정된 dedicated bearer를통해서음성통화로가설정된다. 이절은 VoLTE UE to CS 호의호해제절차에대해기술한다. 3.2.3.2절에서메시지순서는 S-CSCF, BGCF, MGCF 그리고 CS 망의상호작용에대해상세하게나타내고있고, S-CSCF가 SIP BYE 메시지를호의상대측에게전파하는 3.1.5.3절에서의메시지순서를기반으로한다.
호해제는 3.1.5.2절에기술된대로 VoLTE UE에의해시작된다. S-CSCF는 SIP BYE 메시지를 BGCF와 MGCF에게전파한다. MGCF는 IMS-MGW에있는자원을해제하고, ISUP REL/BICC REL/SIP-I BYE (REL) 을 CS 망으로보낸다. ISUP RLC/BICC RLC/SIP-I 200 OK (RLC) 의수신시, MGCF는 BYE에대한응답으로 200 OK를 IMS망으로보낸다. 이단계에서 VoLTE UE to CS 호는해제되고, dedicated bearer는 3.1.5.2절에기술된대로해제된다. 이절은 VoLTE UE to CS 호의호해제에대해기술한다. 3.3.4.2절의메시지순서는 S-CSCF, I-CSCF, MGCF 그리고 CS 망의상호작용을상세하게나타내주고있고, S-CSCF가 SIP BYE 메시지를호의상대측에서수신하는 3.1.6.3절의메시지순서를기반으로한다.
CS 망은 ISUP REL/BICC REL/SIP-I 200 OK (REL) 을 MGCF에게보내서호해제를시작한다. MGCF는 IMS-MGW에자원을해제하고, SIP BYE를 I-CSCF와 S-CSCF에게보낸다. 호해제와 UE 측에서 dedicated bearer의해제는 3.1.6.3절에기술되어있다. S-CSCF는 BYE에대한 200 OK를 I-CSCF, 그리고 MGCF에게보낸다. MGCF는 ISUP RLC/BICC RLC/SIP-I 200 OK (RLC ) 를 CS 망으로보낸다. 이단계에서 VoLTE UE to CS 호는해제되고, dedicated bearer는 3.1.6.3절에기술된대로해제된다.
GSMA PRD IR.92 [54] 2.3 절은 VoLTE 를위한 MMTel 필수부가서비스들을명시하고있다. VoLTE 부가서비스 configuration( 즉, XCAP root URI, XCAP APN) 은 GSMA PRD IR.92 [54] 2.3.2절에기술된대로 Ut 참조점에서 XCAP을사용하여수행된다. XCAP 요청을위한 APN은 GSMA PRD IR.92 ([54]) 4.3.1절에기술된대로, UE의홈이동통신사업자에의해서공급되어져야한다. XCAP APN 은 well known IMS APN과전혀별개의것을사용해야한다. 3GPP는기본문서에특정서비스 extension 추가를통하여특정 MMTel 서비스의관리가가능하도록하는유연하면서도확장가능한프레임워크를제공하는, generic baseline XML 문서 (3GPP TS 24.623 [21] 을참조 ) 를정의했다. XML 문서의하위집합에접속하는것에이르기까지전체로 XML 문서에접속할방법이또한존재한다. 모든 UE들과 AS는표 2에설정되어있는필수적인부가서비스를위해정의된 XML 문서들을지원한다. VoLTE 부가서비스들의 Ut 참조점을통한안전한 configuration을위해 XCAP 서버에서의인증은 GSMA PRD IR.92 [54] 2.2.2절에기술된대로수행된다. UE 가인증을위한 Generic Authentication Architecture 절차를지원할것을권고하고있다.
VoLTE 사용자들은 E.164 전화번호를받고식별된다. E.164 번호체계표준은전세계적으로채택되었고, 그리고망이동통신사업자들이망과고객관계관리시스템의기반으로사용되고있는표준화된상호호환적번호시스템을제공한다. ENUM의사용은 GSMA PRD IR.67 ([52]) 에기술된다. 역사적으로, 전화번호는다이얼코드에기반을둔 E.164 numbers의블록 (blocks) 으로이동통신사업자에게할당되었다. 그리고나서개인번호들은블록내에서그들의사용자들에게할당되었다. 표를사용하면, 어느이동통신사업자가다이얼코드에기반을둔번호를소유하고있는지를찾아보는것이가능하다. 이러한기초하에 C7/TDM 기반서비스플랫폼들은트래픽을전송하기위해서 E.164 기반전화번호를사용했다. 많은나라에서번호이동성의도입은이것을변경시켰다. 더이상어느이동통신사업자도다이얼번호를소유하고있는지를결정하는것이가능하지않다. 그결과, 일반적으로 C7/TDM platform은전송하기전에번호레지스트리또는데이터베이스에최종착신번호에대한추가정보를요구한다. 이과정은흔히들번호이동성 correction이라고불리고있고, 그접속된정보는번호이동성데이터라고한다. VoLTE 서비스는트래픽라우팅을위해 URI와 IP 주소를사용하는 IMS망에의해서제공된다. IP 주소는 DNS system을통해 URI와연관된다. DNS는타겟 URI와연관된 IP 주소가라우팅과정동안수신될수있도록한다. VoLTE 와같은 IP 서비스가사용자 ID 로서 E.164 번호를사용하는경우, IP 망플랫폼들은트래픽을그번호에게전송할때다이얼이돌려진 E.164에서타겟 URI 목적지를식별할필요가있다. 이정보는 E.164/URI 레지스트리또는데이터베이스에접속해서얻을수있다. 번호이동성을고려하면서, 다이얼된 E.164 번호를라우팅가능한최종목적지주소로해석하는것이필요하다. 번호해석은 E.164 번호에서트래픽을어느망이나, 어느주소로보낼지를결정하는과정이다. GSMA는 E.164 번호를 SIP URI로번역하는과정과번호이동성조회등을모두표준화된번호검색기술인 ENUM을통해서처리하는것을권고한다. ENUM은 IETF에의해표준화된전화검색또는번호해석기술이고, Carrier ENUM은 GSMA in PRD IR.67 [52] 에의해추가로정의되어있다. 표준화된 ENUM API를통하여번호레지스트리에질의하면
전화번호와관련된최종단말번호를응답한다. ENUM 레지스트리는 : E.164 전화번호에대해서 IP 라우팅할수있는정보를제공할수있다. E.164 번호에대해서서비스 /platform 정보의목록을제공할수있다. 번호이동성에의해수정된정확한목적지를제공할수있다. 장점 : ENUM은전화번호를사용하는 IP/IMS 서비스의라우팅을가능하게하는공개표준이다 ENUM은모든 IP 서비스, 즉, Voice, Text, MMS, IM 그리고 Video 등에적용될수있고, 구조적으로도효율적이다. ENUM은 DNS 프로토콜의확장으로, IP 인프라에적합하다. 번호해석은내부와외부라우팅을위해필요하다. 표준을사용하는것은상호호환성을위해필수적이다. IP 서비스를제공가능하면서특정트랙픽을 E.164 번호로라우팅하는것이필요할때, 목적지번호는아래와같은불확실성이존재한다 : IMS 기술또는레거시 C7/TDM 기술에의해관리되는지 서비스프로바이더에할당된원래의번호인지 다른서비스제공자에서번호이동해온번호인지 (ported in) 다른서비스제공자로번호이동한번호인지 (ported out) ENUM 쿼리는최종목적지에대한정보를수신하기위해서, 그리고그것이정확한라우팅결정을할수있도록하기위해서수행된다. ENUM 쿼리는특정한 E.164 번호를망이라우팅할수있는 IP 주소로해석할수있도록최종번호이동된 URI를응답하도록설계되어있다. 그림 20은 ENUM이세션의셋업동안어떻게사용되는지의예를보여준다. 이러한일반적인예에서 ENUM 데이터베이스는구름으로보여진다. 발신사용자는착신측으로세션을설정한다. 발신인프라는라우팅결정을하기전에 ENUM 데이터베이스에접속하여번호를해석한다. ENUM 데이터베이스는목적지사용자의 URI를응답한다. 발신인프라는 DNS를통해목적지 URI를 IP 주소로해석한다. 라우팅은목적지 IP 주소를기반으로수행된다.
사용자들은언제든지이세상에있는그어떤곳으로도번호를다이얼할수있다. 라우팅시나리오를다음과같이분류하는것은유용하다 ; 사업자망내부 국내망 국제망물론다른전략들과규정들이 ENUM 접속방법에적용될수도있다. 번호를해석하기위해서, 이동통신사업자들은위라우팅시나리오를위한정보를포함하고있는 ENUM 레지스트리또는레지스트리로접속할필요가있다. 일반적으로이동통신사업자들은 그들이제공하고있는번호에대해완전히파악하고있다 로컬번호이동성절차에의존하는나라에서번호이동된 (ported in) 번호에대해완전히알거나, 부분적으로알거나, 또는전혀알지못한다 다른나라에존재하고번호이동된 (ported in) 번호에대해거의또는전혀알지못한다
이러한점에근거를두고보았을때, 이동통신사업자들은내부 ENUM 정보에접속할수있고, 외부 ENUM 레지스트리에접속할수있는전략을채택해야한다. 전형적으로이동통신사업자는내부적용도로 ENUM 레지스트리를설정하기를원한다. 이것은사용자들에관한정보와자주다이얼되는외부번호캐시두가지로구성된다. IP 교환인프라는번호를해석하기위해서이레지스트리에연동한다. 번호가존재하지않거나, 또는로컬레지스트리에의해서해석될수없는경우, IP 인프라는외부레지스트리시스템에문의하는대체전략을사용할필요가있다. 내부레지스트리는이동통신사업자에의해관리된다. 이동통신사업자는레지스트리에있는 E.164 번호에대하여 URI를맵핑시켜서망내부라우팅이성공하도록한다. 외부소스에서리턴된결과들은수신된대로캐시에저장된다. 이때캐시타임 (time to live) 은오래된데이터에기반한라우팅이성공하지못할수도있기때문에중요하다. 내부데이터베이스는이동통신사업자에의해관리될수도있고, 다른망요소들과함께아웃소싱될수도있고, 로컬번호이동성규제에의존하는국가시스템의일부일수도있다. 가장좋은접근법의선택은나라마다망별로다양하고, 타당한접근법을선택하기위해서는로컬분석이필요하다. VoLTE 망구조는 EPC, PCC의요소들과 IMS 코어망사이에 Diameter 인터페이스를사용한다. 3GPP는 IETF RFC 3588 [59] 에정의된 Diameter Base Protocol에기반한여러 Diameter Application을추가로정의했다. Diameter 인터페이스의확장성, 장애복구력, 유지보수용이성을제공하기위해서, Diameter 에이전트 (Agent) 의사용이권고된다. Diameter 에이전트는 Diameter 메시지들의라우팅을돕기위해망내에서다른 Diameter 연결의복잡함을줄이고, 신호폭주를처리하기위한부하균형 (load-balancing) 기능을제공하며, 프로토콜연동기능을제공한다. Diameter 에이전트에대한상세설명은 GSMA PRD IR.88 [53] 3.1.3절에기술된다. Diameter Base 프로토콜은클라이언트는 TCP 또는 SCTP 중의하나를지원해야하고, 서버와에이전트는 TCP와 SCTP 두가지모두지원해야한다. 3GPP에의해정의된 Cx, Sh, S6a, S9 Diameter 인터페이스는 SCTP가관련노드들에의해서필수적으로지원된다고명시하고있다. 반면에, 다른 Gx, Rx Diameter 인터페이스는 SCTP 또는 TCP의지원을허용하고있다.
VoLTE 망구조에사용된모든 Diameter 인터페이스에전달층 (transport) 프로토콜로서 SCTP가사용되거나, Diameter 에이전트를 SCTP와 TCP 사이에연동을수행하기위해서사용할것을권고한다. 홈망내에 Diameter 라우팅이가능하도록하기위해, Diameter 노드는특정애플리케이션의메시지들을어느상대에게전송할지를찾아낼필요가있다. 이것은각노드내에 Diameter 노드의수동구성을사용함으로써수행될수있다. 그러나동적검색메커니즘 (NAPTR query) 을사용하면, 보다단순하고, 확장성이있으며, 안정적인구축을제공한다. 연결범위가증가하고토폴로지하이딩 (topology hiding) 이더중요해짐에따라, 동적검색매커니즘이더필요하게된다. Diameter 에이전트가 Diameter 인터페이스를지원하는망요소들을위한프록시로서동작하기위하여, 망내에모든 Diameter 상대노드에게 IETF RFC 3588 [59] 내에정의된대로 Capability Exchange 를수행해야한다. 그러므로, Diameter 에이전트는 VoLTE 를위해필요한모든 Diameter 인터페이스의모든기능 (super set) 을지원해야한다. 망에서 Diameter를지원하는모든노드들은 Diameter 에이전트를통해서요청 (request) 과응답 (response) 메시지를라우팅해야한다. Diameter 에이전트는모든요청과응답메시지를다음과같이메시지내의 host and realm identity를기반으로정확한목적지로라우팅한다 : Diameter 클라이언트가 Diameter 서버주소 / 이름을아는경우, Destination-Realm과 Destination- Host를모두포함하여 Diameter 에이전트에게요청메시지를전송한다. 자신의 Origin-Host과 Origin-Realm 정보도추가한다. Diameter 클라이언트가 Diameter 서버의주소 / 이름을모른는경우, 수신된 Diameter Application ID, Destination Realm 정보와 peer discovery and capability exchange 과정동안설정된내부라우팅테이블정보를분석하여 Diameter 에이전트에게요청메시지를전송한다. Diameter 에이전트는 Destination-Host를삽입하고, 그메시지를목적지노드에게전송한다. Diameter 서버는향후메시지를위해사용되도록하기위해, 요청메시지의 destination host/realm 파라미터에서 Origin-Host와 Origin-Realm을저장해야한다. 서버에서받은 Diameter 응답메시지에는 Origin- Host와 Origin-Realm에그자신의 host/realm 파라미터를포함해야하고, 응답메시지를 Diameter 클라이언트에게대리전달할 Diameter 에이전트에게포워딩해야한다. Diameter 클라이언트는향후의사용을위해 Host/Realm 파라미터를저장한다.
Diameter 에이전트는 host/realm 정보를선택적으로덮어쓸수있다 ( 예, 토폴로지하이딩 ). 그러나, 이경우 Diameter 에이전트내에맵핑테이블관리가필요하다. 물론, 단일사업자망내에서는이기능이필요없다. 이동통신사업자들은음성데이터를위한보장된비트전송속도, 지터 (jitter) 와지연 (delay) 민감도같은 VoLTE 서비스의요구사항을충족시키기위해서트래픽처리폴리시 (traffic handling policy) 을구현할필요가있다. 이것은 VoLTE 서비스의상대적우선순위를명시하기위한표준화된메커니즘이필요하다. 이것은최종사용자에게 VoLTE 서비스의높은수준의품질경험을보장한다. VoLTE 망구조에있어서이것은두가지방식으로수행된다 : Policy and Charging Control (PCC) DiffServ Policy and Charging Control 기능은패킷사용량기반과금과폴리시제어를말한다. 이것은세가지논리적망요소들, 즉 P-CSCF 내에구현된 AF (Application Function), PCRF (Policy Charging and Rules Function), PGW 내에구현된 PCEF(Policy Control Enforcement Function) 에의해수행된다. P-CSCF는 PCRF에게특정애플리케이션의제어평면시그널링관련정보를제공한다. 새로운애플리케이션은새로운 IP bearer를생성하거나, 변경하기위해서 PCRF에게요청한다. PCRF는 PGW에서실행되는폴리시제어결정과플로우기반과금제어를제공한다. PCRF는 PGW에서서비스데이터플로우가사용자단위로어떻게처리되는지를결정하고, 사용자프로파일에따라서사용자평면트래픽매핑및처리가될수있게한다. 또한, PCRF는 P-CSCF로부터제어평면시그널링과애플리케이션제어와관련되는정보를수신하며, 실행시에폴리시룰을변경할수도있다. 또한 bearer 손실과관련되는애플리케이션수준의사용자평면정보를피드백할수있다. PGW는 flow gating, rate limiting, policing, shaping, DiffServ marking등의기능들을지원한다. 이러한기능의적용의여부는사용자별기준에따르며, PCRF에서수신한폴리시룰에따른다. 추가적으로, PGW 는 DPI capability, QoS 제어, PCRF로볼륨기반리포팅같은진보된리포팅기능을지원한다. PCC 아키텍처사용에의하여, default bearer를통한제어평면시그널링과 dedicated bearer를통한사용자평면미디어사이의바인딩이수행된다. 이에의해관련된 QoS가실행된다. PCC 내폴리시룰은, 서비스데이터플로우의타입을감지하고세션에정확한 QoS 파라미터를적용하는
QoS 룰을정의함으로서비스데이터플로우수준으로정의된다. 3GPP TS 23.203 [4] 는관련 QoS 파라미터 ( 즉 resource 타입, priority level, packet delay budget, packet error loss rate) 와함께다른서비스들을위해일련의 QCI(QoS Class Identifier) 를표준화하여제공하고있다. VoLTE 는 default bearer의 IMS 시그널링을위해 QCI=5를, 그리고 dedicated bearer의대화형음성을위해 QCI=1을사용한다. 접속망 ( 예, enodeb) 은이동통신사업자에의해사전에구성된 QCI 상세파라미터 ( 예. scheduling weights, admission thresholds, queue management thresholds, link layer protocol configuration, 등 ) 를사용한다. QCI와연관된파라미터들은전송계층에서 IP 패킷에표시하는적절한 DSCP 마킹으로맵핑된다. DiffServ (Differentiated Services) 는같은 IP bearer를사용하는여러서비스들를차별화하기위해서사용된다. 즉, IP-router와다른노드들이차별화된방식으로특정트래픽을처리할수있도록하기위해서사용된다. 예를들어, 특정서비스와관련되어있는 IP 패킷은더높은수준의버퍼관리와패킷스케줄링메커니즘을요구할수있다.
서비스인식가능노드에서이러한기능을제공하기위해서, IETF는이러한노드들이서비스등급을 IP 패킷에 표시 할수있도록 IP 패킷헤더필드를정의했다. 이러한서비스등급은 DSCP(DiffServ Code Point) 로불리운다. 이러한패킷들의 표시 가 IP 계층에서수행되기때문에, IP 라우터와서비스인식하지못하는다른망요소들도 IP 패킷의 DSCP 값 (value) 에따라서데이터트래픽의적절한처리를할수있다. 예를들면, DSCP를사용하면낮은수준의지연을요구하는 VoLTE 서비스가베스트에포트 (best-effort) 방식의인터넷트래픽과비교해서더우선순위를가지고 IP 망을통해서전송될수있도록할수있다. 이것은트래픽관리를수행하는데이터경로에있는모든 IP 노드에서, 어떤데이터트래픽이흘러가는지에대한정보없이 DSCP 값만인식하여실행된다. DiffServ는이동통신망및유선고정망내에서널리사용되고있으며, IP 스위치와라우터의기본기능이다. GSMA PRD IR.34 [48] 6.2절에는현재사용되고있는트래픽클래스들에대해설명하고있다. 이것들은표 3에나타나있다. VoLTE 는 default bearer의 IMS 시그널링를위해 QCI=5를, 그리고 dedicated bearer의대화형음성을위해 QCI=1을사용한다. SBC(Session Border Controller) 는주로 IPX와상호연결과다른이동통신사업자망으로의직접연결을위해사업자망의끝단에배치되었다. VoLTE 망구조내에서 SBC는일반적으로 IBCF/TrGW 기능을갖고 IMS NNI에서사용된다. IMS 접속 SBC(A-SBC) 는 P-CSCF, IMS-ALG/IMS-AGW를가지는것이보편
화되어가고있다. SBC는제어평면시그널링과데이터세션을위한사용자평면데이터를모두수신한다는것을이해하는것이중요하다. SBC는망사업자를위한신호평면과사용자평면게이트웨이처럼입구와출구지점으로보인다. SBC가제공하는기능은 Security( 즉 Firewall, topology hiding), 다른프로토콜간의연동, NAT (Network Address Translation), 다른데이터타입간의트랜스코딩, 부하분산, 라우팅기능등이있다. 그러나, SBC는트랙픽관리의측면에서사업자정책이망상호연결에정확히적용될수있도록, 제어평면시그널링을분석하는기능을제공한다. SBC는제어평면시그널링에서도출된서비스수준과사업자설정값에따라그서비스를위해올바른 DSCP 값을설정할수있다. 또한, 대부분의 SBC는 DPI 기능을제공한다. 이에따라, SBC는 IP Bearer상의데이터트래픽의서비스수준을분석하는기능을제공하고있다. 그러므로, SBC는 bearer 수준에서트래픽 ( 예, 음성, 비디오, 인터넷등 ) 을구별할수있고, 상호연결의관점에서는 DSCP를설정을통해중간노드들이 IP 트래픽을정확히처리할수있도록해서 end-to-end QoS를보장할수있다. VoLTE UE와망은 GSMA PRD IR.92 [54] 5.2절에기술된대로 IMS에서긴급호를지원해야한다. 하지만 CS 도메인에서긴급호의지원은국가별규제조건일수도있다. 그러므로, LTE 무선커버리지밖이거나 IMS망이사용가능하지않는경우, 망은 IMS 긴급시도를거부할수있고, VoLTE UE는현재사용중인 CS 긴급호를지원해야만한다. GSMA PRD IR.92 [54] 부록 A.5에상세하게기술되어있다. VoLTE 서비스를위한 Lawful Intercept를제공하는망구조는 3GPP TS 33.107 [41] 7A에서정의되어있다. VoLTE 망에서 A-SBC(P-CSCF, IMS-ALG, IMS-AGW) 는 IMS 시그널링과미디어로모두접속을할수있기때문에, 합법적감청의포인트로사용될수있다. LTE 를위한보안망구조는 3GPP TS 33.401 [43] 에정의되어있다. VoLTE 망구조내에 SeGW(Security Gateway) 는선택적인망노드이다. SeGW는무선망공유 (RAN sharing) 가사용될수있는경우에특히중요하다. SeGW는 enodeb와 EPC망사이를안전하게연결하기위해서사용된다. IPsec 터널은사전에공유된보안키들과함께설정되며, 다른형식을취할수있다. IPsec
터널은터널셋업동안두당사자사이에교환된파라미터들에따라, 추가적보호를위해트래픽암호화를수행한다. 이것은 S1-MME, S1-U 그리고 X2 인터페이스를걸쳐서 enodeb와 EPC 사이에안전한통신을가능하게한다. IMS 미디어평면보안은 3GPP TS 33.328 [42] 내에정의되어있다. RTP와미디어에기반을둔 MSRP를위한보안을제공하고, 다음과같은방식으로사용된다 : 일반적으로 e2ae media protection으로불리는, UE와 IMS 접속점 (IMS-ALG, IMS-AGW) 사이의사용자평면보안, 일반적으로 e2e media protection으로불리는, UE와 UE 간단말사이의사용자평면보안 미디어평면보안은 RTP를사용하는 VoLTE 서비스를위하여 GSMA PRD IR.92 [54] 에포함되어있지는않지만, 선택사항으로 IETF RFC 3711 [60]/3GPP TS 33.328 [42] 에서정의된 SRTP(Secure RTP) 가제공될수있다. 키관리솔루션은 3GPP TS 33.328 [42] 에기술되어있다. VoLTE 망구조는 GSMA PRD IR.92 [54] 2.5절에기술된대로 IP를통한 SMS의전달을지원한다. 이것은 3GPP TS 24.341 [12] 에정의된기능과절차에기반을두고있다. VoLTE UE는 SM-over-IP 송신자 / 수신자 (sender/receiver) 기능을지원해야하고, IP-SM-GW는 IMS 코어망내에서지원되어야한다. 기존단문자서비스와의상호작용이필요한경우, GSMA PRD IR.92 [54] Annex A.7에기술된대로시행된다. 온라인과오프라인과금을위한 VoLTE 과금망구조는 3GPP TS 32.240 [38] 과 IMS 과금망구조를정의하고있는 3GPP TS 32.260 [39] 에정의되어있다. Diameter 프로토콜은온라인과금을위해서 Ro 인터페이스를, 오프라인과금을위해 Rf 인터페이스를사용한다. VoLTE 과금은 EPC와 IMS 노드에의해생성된 CDR(Charging Data Record) 을기반으로사용할수있다. SGW, PGW, P-CSCF, S-CSCF, TAS 를위한 CDR의형식과내용은 3GPP TS 32.298 [40] 에정의되어있다.
GSMA PRD IR.92 [54] 는 AMR/AMR-WB 코덱들이 VoLTE 를위해서사용될것을필수로규정하고있다. 이러한코덱은상호호환성을촉진시키고트랜스코딩을피할뿐만아니라 VoLTE 망에서높은음성품질을보장하기위해서, 모든장비제조에의해서필수로구현된다. 다른음성코덱들은선택적으로 AMR 코덱과함께제공될수도있다. GSMA PRD IR.92 [54] 5.1절에기술된대로, UE와네트워크둘다 IPv4 and IPv6 를지원해야한다. 망에접속시, UE 는 PDN 타입 (IPv4v6) 을요구해야한다. 만약망에서 IPv4와 IPv6 주소두개가 UE 를위해할당되면, UE는 P-CSCF 검색을수행할때 IPv6를선호해야한다. GSMA PRD IR.92 [54] 에서권고하는대로, UE와네트워크둘다 SIP 메시지전송을위해서 UDP와 TCP 둘다지원해야한다. 만약 SIP 전송을위해 UDP가사용되면, IETF RFC 3261 [69] 의 18.1.1을따라서파편화 (fragmentation) 를피해야하고, 큰메시지들을위해 TCP로변경된다. 전송프로토콜변경은 SIP 세션단위로이루지는것은아니라 SIP 메시지단위로이루어진다. 펨토셀 (Femtocell) 커버리지를제공하기위해 enode-b를구축하는것또한가능하다. 이러한요소는 CPE 안에있고, HeNB(Home enodeb) 라고불리운다. 이옵션은아래그림 21에서보여지고있다. HeNB는보통 SeGW와 HeNB GW를통해서 EPC에연결된다. HeNB GW는 HeNB와 MME 사이의 C- Plane, 구체적으로말해서 S1-MME 인터페이스를위한집중기 (concentrator) 로서동작한다. HeNB GW 는 MME에서는 enodeb로보이고, HeNB에서는 MME로보인다. HeNB의 S1-U 인터페이스는 HeNB GW에서종단되거나 HeNB GW를바이패스할수도있다.