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VoLTE交換機の加入者DB登録シーケンス

Last updated at Posted at 2022-07-06

背景

KDDIさんの輻輳で、VoLTE交換機とDiameterに注目が集まっているので、標準をベースにシーケンスポンチ絵作成しました。
どうやって作ったのかの補足説明です。
今5Gが熱いですが、サービスが開始されて間もないので、多くのユーザーは4Gを使っていると思いますので、4Gの電話(VoLTE)のシーケンスを紹介します。

概要

・VoLTE交換機の輻輳というと、青のSIPとオレンジのDiameterで輻輳している想定。
・位置の照合の不一致、HSS⇔IMS なのか PCRF⇔HSS なのかわからず。
image.png

スマホで電話を電話できる状態に登録するまで
 RAN:無線
 EPC:モバイルコア(データ通信・認証)
 IMS:いわゆるVoLTE交換機で、電話レベルの認証
が必要で、

下記のプロトコルを使っています
 スマホ(UE)   ~ EPC        :NASS
 スマホ(UE)   ~ VoLTE交換機(IMS):SIP
 EPC/VoLTE交換機  ~ 加入者DB間    :Diameter

正常系のL7だけでこんな複雑なので、ルーターも含めて、障害発生時は大変だったんだろうなと思います。今回復旧に携わった方々すごい。

参考文献

[1]3GPP TS 23.401 v17.0.0 (E-UTRAN) access
 4GのコアネットワークEPCのこと。位置登録(Attach)のシーケンスが記載されてます。
[2]3GPP TS 24.301 v17.0.0 Non-Access-Stratum (NAS) protocol
 端末~MME間の制御プロトコル シーケンスのメッセージの中身(パラメータが知りたければこちら)
[3]3GPP TS 23.228 v17.0.0 IMS Stage2
 VoLTE(電話)の初期登録(REGISTER)のシーケンスが記載されています。
[4]3GPP TS 29.228 v17.0.0 Diameter Cx
 VoLTE交換機~加入者サーバHSS間のDiameterの細かいパラメータが記載されています。

詳細

[1]TS 23.401 v17.0.0 (E-UTRAN) access のお勉強

Attach(初期の位置登録)のシーケンス

携帯の電源を入れたら、ぼくはここにいるよと加入者DBに登録します。
(電話かかってきたら、加入者DBに場所を聞いて、登録してある場所に向けて電話のパケットを送ります)
 ・EPCはMME~PDN
 ・HSSは加入者DB
 ・VoLTE交換機はPDN GWの向こう側にいます。
5.3.2 Attach procedure
image.png

端末~MME

MME:データ向けの認証したり、基地局またいで移動してもデータ通信が切れないようにしたりする
今回は制御信号L7のNASSに絞って絵をかいています。
//私はL6以下よくわかりません・・・(汗
image.png

User Plane

この絵の右側にVoLTE交換機がいるイメージ。VoLTE向けのプロトコル(SIP)の、REGISTERは、User PlaneのApplicationとして使われる。
image.png

[3]3GPP TS 23.228 v17.0.0 IMS Stage2 のお勉強

データ側の位置登録(attach)が終わると、VoLTE交換機(電話)側の認証シーケンスが走り出します。
Cxと書いてある太い矢印がDiameter HSSが加入者DBです。
5.2.2 Registration flows
image.png

[4]3GPP TS 29.228 v17.0.0 Diameter Cx

[3]でなんとなくわかりましたが、なんかもやっとしませんか?
・Cx-QueryなんてDiameterコマンドないよね?
・SIP REGISTERの後に401返してチャレンジレスポンス認証するのでは?
安心してください29 seriesはプロトコルなので、コマンド名もパラメーターもばっちり書いてあります。
image.png

AttachとRegisterのシーケンスをくっつける。

実際は、音声電話契約をしてると、EPC(データ)にAttachした後、VoLTE交換機(電話)にREGISTERすると思いますので、
上記の[2]と[3]をがっちゃんこ。
ついでに、Cx-Queryとかは、正式なDiameterのコマンド名ではないので[4]3GPP TS 29.228 v17.0.0 Diameter Cx を見ながら、
Diameterのコマンド名に置き換えていきます。

[4]3GPP TS 29.272 EPC, MME, SGSN inerface basedo on Diameter protocol

抜けのコメントいただきました。多分これは私がMMEのHSS間のプロトコルを理解していないから。
https://twitter.com/kaz_shim/status/1544809428003999744?t=4473mNKrqIEfdoI8Qle_0w&s=19

S-GWとP-GWの間で、Create Session RequestするとP-GWとPCDRの間で、Session Establishmentの手続きをする。
image.png

シーケンスはTS23.203 PCC
image.png

今回のKDDIさんの資料とかを見て、そういえば私某社のVoLTE交換機のDiameter インタフェース仕様書作ったなというのを思い出しました。

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