[特集]

NGNの核となるIMS(8):プレゼンス・サービスとプッシュ・ツー・トーク

2007/08/17
(金)
SmartGridニューズレター編集部

この連載では、NGN(Next Generation Network、次世代ネットワーク)を実現する中核的な技術であるIMS(IP Multimedia Subsystem、IPマルチメディア・サブシステム)について、そのアーキテクチャからセキュリティ、QoS、IPTV応用などに至るまで、やさしく解説していきます。 前回は、QoSポリシー制御に関する仕組みについて解説しましたが、今回は、プレゼンス・サービスとプッシュ・ツー・トーク(PoC)について見ていきます。

IMSにおけるプレゼンス・サービス

前回で解説したように、IMSは、さまざまなAS(アプリケーション・サーバ)を接続することによって、異なるアプリケーション・サービスを実現することができます。

1 プレゼンス・サービスとは?

プレゼンス・サービスとは、相手の通信状態や通信アドレスを知ることができるサービスで、すでにインターネットではおなじみです。このプレゼンス・サービスを、既存の回線交換の音声通信あるいはインスタント・メッセージングなどのマルチメディア通信と組み合わせることによって、エンド・ユーザーは、相手のプレゼンス状態に応じて通信手段を変更したりするなどの、より高度な通信サービスを利用することができます。

3GPP(第3世代共同プロジェクト)では、IETF(インターネット技術標準化委員会)で標準化されているプロトコル(通信手順)をベースに、IMS上でプレゼンス・サービスを実現し、3GPPリリース6で標準化されました。プレゼンス情報は、プレゼンス・タプル(TUPLE、組み合わせ)によって表現されます。

2 3種類のプレゼンス・タプル(組み合わせ)

プレゼンス・タプルは、大きく次の3つに分類されます。

(1)通信状態に関する情報:オンライン/オフラインなど現在の状態を示す。

(2)通信アドレスに関する情報:通信手段〔電話、SMS(Short Message Service、ショート・メッセージ・サービス)、電子メール、インスタント・メッセージなど〕と通信アドレス(電話番号、電子メール・アドレス、SIP URIなど)から構成される。

(3)その他のプレゼンス情報:フリー・テキストなど
プレゼンス・タプルを含むプレゼンス・モデルは、IETFのRFC 2778で規定されています。また、具体的なプレゼンス情報のフォーマットにも、RFC 3863およびその拡張であるRFC 4480などが、使用されています。

3 プレゼンス・サービスを実現するIMSアーキテクチャ

プレゼンス・サービスを実現するIMSアーキテクチャを、図1に示します。表1には図1の用語解説をしています。

図1 プレゼンス・サービスを実現するIMSアーキテクチャ
●図1 プレゼンス・サービスを実現するIMSアーキテクチャ(クリックで拡大)

《インタフェースの用語解説》

Pet:Watcherアプリケーションが、プレゼンス・リストの情報を設定するために使用される。IMSではUtインタフェースに相当。

Pw:Wathcerアプリケーションが、プレゼンス情報を取得するために使用される。IMSでは、Gm、MwおよびISCインタフェースに相当。

Px:Presentityプレゼンス・プロキシーがPSを見つけるために使用される。IMSでは、CxまたはDxインタフェースに相当。

Pwp:WatcherおよびPUAからPSにアクセスするためのインタフェース。IMSでは、ISCインタフェースに相当。

Pep:PUAが、Presentityのプレゼンス情報を提供するために使用される。IMSでは、Gmインタフェースに相当。

Peu:PUAが、PSのWatcherの承認ポリシーを設定するために使用される。IMSでは、Utインタフェースに相当。

Pen:各3GPPのネットワーク・エンティティから収集したプレゼンス情報をPSに提供するために使用される。

表1 図1の用語解説
●表1 図1の用語解説(クリックで拡大)

IMSは、SIPのルーティング機能や加入者の認証機能、課金機能などをプラットフォーム(基盤)として提供し、プレゼンス特有のアプリケーションは、ISCインタフェース上のアプリケーション・サーバ(AS)で実現されています。

プレゼンスでは、プレゼンス情報を提供する側をPresentity、また、監視する側をWatcher(ウォッチャー)と呼んでいます。プレゼンス・サービスを提供するASには、PS(Presence Server、プレゼンス・サーバ;図1の下部)とRLS(Resource List Server、リソース・リスト・サーバ;図1の上部)があります。前者は、Presentityからのプレゼンス情報を管理するサーバで、後者は、Watcherが監視する複数のPresentityをリスト化し、そのリストに含まれるPresentityの状態を集約してWatcherに提供するサーバです。

 プレゼンス情報を伝達するためにはSIPプロトコルが使用され、

(1)SUBSCRIBE:Watcherのプレゼンス状態の監視の開始(加入)

(2)NOTIFY:Watcherのプレゼンス状態の通知

(3)PUBLISH:Presentityのプレゼンス状態の送信などのSIPメッセージが使用されます。

図2(1)~(5)に、これらのメッセージを利用した信号シーケンスの例を示します。

図2 SIPメッセージを利用した信号シーケンスの例
●図2 SIPメッセージを利用した信号シーケンスの例(クリックで拡大)

(1)Watcherは、RLS(リソース・リスト・サーバ)に対してSUBSCRIBEメッセージを送信し、リストのプレゼンス状態の監視を開始すると、
(2)RLSは、PS(プレゼンス・サーバ)に対してSUBSCRIBEメッセージを送信し、リスト内の各ユーザーのプレゼンス状態の監視を開始します。
(3)先に述べた(1)、(2)についての動作はユーザーごとに繰り返され、加入者の状態がNOTIFYメッセージによりWatcherに通知されます。
(4)Presentityがプレゼンス情報を更新したい場合には、PUBLISHメッセージが使用されます。
(5)PUBLISHメッセージを受信したPSは、NOTIFYメッセージによりRLS経由でWatcherへとプレゼンス情報の更新を通知します。
Presentityは、自分のプレゼンスを監視しているWatcherの情報を、PSからNOTIFYメッセージにより通知してもらうことも可能です。これには、IETFのRFC 3857とRFC 3858が使用されています。

PSに付随するWatcherのプレゼンス監視に対する承認ポリシーや、RLSに付随するPresentityのリストなどの情報は、XML文書という形式でXDMS(XML文書管理サーバ)に蓄積されています。これらのXML文書内の設定情報の追加や変更、削除に関しては、XCAPと言われるHTTPベースのプロトコルが使用されます。

PoC(プッシュ・ツー・トーク)

PoC(Push-To-Talk over Cellular)とは、携帯端末上で行うIPトランシーバ・サービスです。ユーザーは、1対1または1対多の半二重通信を行うことが可能です。

このサービスの概念は、アメリカでネクステル(Nextel)という会社が固有な方式を用いることで提供されましたが、その後、OMA(Open Mobile Alliance)でIMSを利用して標準化され、標準的な方式での実現が可能となりました。3GPPでは、OMA PoCフェーズ1の標準化にあわせて、リリース6で検討されました。

PoCサービスは、通信の特性上PoCサービス独自の機能が必要になります。例えば、1対多通信を行うために1人の発生した音声を複数の人に複製配信する機能が必要です。

また、半二重通信という特性上、同時に発言することのできる話者は1人に限定されるため、複数の人が同時に発言しない機能(フロア制御と呼ばれる)機能を必要になります。

1 PoCの通信モードとアーキテクチャ

【1】PoCの3つのグループ方式

PoCでは、先に述べたように、1対1の通信以外に、1対多の通信(グループ・コール)を行うことも可能ですが、その場合は、次のような3つのグループ方式が規定されています。

(1)事前設定グループ

 通信を行いたいグループをあらかじめ設定しておく。事前設定されたグループ・メンバーのみ参加可能。

(2)アドホック・グループ

 臨時(アドホック)で通信を行いたいときにグループ・メンバーを招待。ホストに招待されたメンバーのみ参加可能。

(3)チャット・グループ

任意のユーザーが参加可能。これらの方式とは別に、PoCセッションを開始しないで、他のユーザーを呼び出して呼び返しを促す、インスタント・パーソナル・アラートいう機能や、着信セッションや着信インスタント・パーソナル・アラートを規制する機能も規定されています。

【2】PoCのアーキテクチャ

PoCのアーキテクチャを、図3に示します。IMSにPoCサーバをASとして配備することによって、半二重通信のためのフロア制御や1対多通信のための音声メディアの複製など、PoC独自の機能を実現します。

PoCサービスの実現には、PoCサーバに加えてプレゼンス情報を提供するPSの機能や、XML文書を管理するXDMSの機能も併用してPoCサービスが提供されます。

図3 PoCのアーキテクチャ
●図3 PoCのアーキテクチャ(クリックで拡大)

【3】PoCサーバの2つの役割

PoCサーバには、制御PoC機能と参加PoC機能の2つの役割が存在します。制御PoC機能では、PoCセッションの集中制御、音声メディアのグループへの配信、集中フロア制御、参加者情報の提供などを実現し、参加PoC機能では、個々のPoCユーザーのセッション制御、個々のPoCユーザーの着信規制機能などを実現しています。

 2つの機能は、同一のPoCサーバに実装することも可能です。

1対1通信またはアドホック・グループ通信の場合は、メンバーや相手を招待したPoCユーザーのPoCサーバが、また事前設定グループ通信の場合は、グループを収容しているPoCサーバが制御PoC機能を実施します。また、参加PoC機能については、個々のPoCクライアントが接続するPoCサーバが実施しています。

2 PoCの2つのセッション設定方式

PoCの信号方式には、次の2つのセッション設定方式が規定されています。

【1】オン・デマンド・セッションとは?

オン・デマンド・セッションとは、発信者とPoCサーバの間のセッションを、オン・デマンドで(必要なときに)設定する方式です。この方式には、着信者のPoCサーバが自動応答するパターンと、着信者が手動で応答するパターンの2つのパターンが存在します。図4に、1対1通信で、発着信者ともオン・デマンド・セッションで着信者のPoCサーバで自動応答するパターンを示します。

図4 ユーザー(発信者)とPoCサーバの間のセッションをオン・デマンドで設定する信号シーケンスの例
●図4 ユーザー(発信者)とPoCサーバの間のセッションをオン・デマンドで設定する信号シーケンスの例(クリックで拡大)

オン・デマンド・セッションによる通信では、必要に応じて発信者はINVITEメッセージによってセッションの設定を開始します(1)。着信者BのPoCサーバでは自動応答の設定がされているため(2)、自動的に発信者Aへ183 Session Progressメッセージを応答すると同時に(3)、着信者BをINVITEメッセージにより呼び出します(4)。この時点では自動応答のため、まだ着信者が本当に応答するかどうかの確認はされていません。発信者AのPoCサーバでは発信者Aとの間のセッションの設定を完了し、発信者Aの発言が可能になります(5)

これと同時並行して、着信者BのPoCサーバは着信者Bからの200 OK応答メッセージを受信し、着信者Bの応答を本当の応答と確認し(Comfirmed)、発信者AのPoCサーバへと通知します(6)。この後、発信者AのPoCサーバと着信者Bの間のセッションの設定が完了し、音声メディア・パケットがBへと到達します。

着信者が呼び出されている間に発信者がしゃべった場合は、発信者のPoCサーバで音声メディア・パケットがバッファ(蓄積)されていて、着信者から200 OK(成功応答)メッセージが帰ってきた時点で、着信者への音声メディア・パケットの伝達が可能になります。トーク・バースト接続、トーク・バースト承諾、トーク・バースト受信中などを示すフロア制御には、SIPではなくRTCP(リアルタイム・データ転送制御プロトコル)というプロトコルが使用されています。

【2】事前設定セッション方式

事前設定セッション方式とは、発信者とPoCサーバの間のセッションを事前に設定しておく方式です。オン・デマンド・セッションと同様に、着信者のPoCサーバが自動応答するパターンと、着信者が手動で応答するパターンの2つが存在します。

図5に、1対1通信で、発着信者とも事前に設定したセッションによって、着信者のPoCサーバで自動応答するパターンを示します。発信者からPoCサーバまで事前設定したセッションを利用して、PoCサーバから着信者のPoCサーバまでのセッションを設定する手順には、REFER(他者への参照)というSIPメッセージが使用されています。

事前設定セッションによる通信では、発信者AとそのPoCサーバ、着信者BとそのPoCサーバとの間にすでにセッションが設定されています(1)(1’)。発信者Aは、設定されているセッションの中で、REFERメッセージをPoCサーバに送信し(2)、PoCサーバは、INVITEメッセージにより着信者Bとの間のセッションの設定を開始します(3)。BのPoCサーバでは自動応答の設定がされているため、自動的に200 OK応答メッセージを返送します(4)。自動応答を受信した発信者AのPoCサーバは、発信者AにNOTIFYメッセージによりセッションが確立したことを通知し、通話が可能になります(5)

図5 ユーザー(発信者)とPoCサーバの間のセッションを事前に設定する信号シーケンスの例
●図5 ユーザー(発信者)とPoCサーバの間のセッションを事前に設定する信号シーケンスの例(クリックで拡大)

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用語解説

●フロア制御 Floor Control、発言権制御。PoCでは、半二重通信のため一度に1人の参加者しか発言することができない。フロア制御とは誰が発言するか、その順番の調停を行う機能のことである。例えば発言権の要求や発言権の許可、発言要求の拒否、発言中の表示、発言終了の表示などが挙げられる。

●アドホック・グループ 事前設定とは異なり、必要に応じて通話したいときに臨時に設定するグループ。

●トーク・バースト PoCサービスで発言者が通話中に流れるバースト的(一時的)な音声パケットのこと。

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