5G-Terminal-Anruf - Nutzung der SMF-Protokollschnittstelle

1. In einem 5G-System ist eine Funktion von SMF (Session Management Function) die Verantwortung für die Übertragung von Benutzer-Control-Plane (CP)-Informationen; es arbeitet mit UPF zusammen, um den relevanten Kontext von Terminal-Sessions zu verwalten; es ist verantwortlich für das Erstellen, Aktualisieren und Löschen von Sessions und das Zuweisen von IP-Adressen zu jeder PDU-Session, wobei alle Parameter bereitgestellt und verschiedene Funktionen von UPF unterstützt werden; die Schnittstelle zwischen SMF und anderen Netzwerkelementen ist in Abbildung (1) dargestellt.

*Abbildung 1. Schematische Darstellung der SMF-Verbindung mit anderen Netzwerkelementen (durchgezogene Linien in der Abbildung stellen physische Verbindungen dar, gestrichelte Linien stellen logische Verbindungen dar).

II. Anwendungsprotokolle in SMF umfassen:

• PFCP[2]: Die gesamte Kommunikation zwischen SMF und UPF wird durch PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) verwaltet; es ist eines der Hauptprotokolle, die die User Plane und die Control Plane trennen.
• UDP[3]: User Datagram Protocol, ein Transportschichtprotokoll, das Quell- und Zielportadressierung für Multiplexing/Demultiplexing von Anwendungen höherer Ebene bereitstellt. Dieses Protokoll ist für die Datenübertragung zwischen gNB und UPF verantwortlich.
• SBI[4] (Service-Based Interface): Dies ist eine API-basierte Kommunikationsmethode zwischen Netzwerkfunktionen.

III. Terminal Session Call Flow Während der 5G-Terminal-Session-Einrichtung:

• Zuerst registriert sich das SMF beim NRF, um andere Netzwerkfunktionen zu lokalisieren. Wenn ein Benutzer auf 5G-Datendienste zugreifen möchte, muss eine PDU-Session mit dem Netzwerk eingerichtet werden. Das UE sendet eine PDU-Session-Einrichtungsanforderung an das Kernnetzwerk (d. h. das AMF). Das AMF wählt das beste SMF im Netzwerk aus, um seine sessionbezogenen Informationen zu verwalten.
• Nachdem das beste SMF ausgewählt wurde, fordert es das SMF auf, einen SM-Kontext zu erstellen. Das SMF ruft SM-Abonnementdaten vom UDM ab und generiert einen M-Kontext. Dann initiieren das SMF und UPF den PFCP-Session-Einrichtungsprozess und legen Standardwerte für sessionbezogene Parameter fest. Schließlich sendet das AMF Session-Informationen an das gNB und UE, um den Standard-PDU-Session-Wert einzurichten.

• Die Session-Einrichtungsschnittstelle verwendet (sequentielle) Nachrichteninhalte:
• [22] NF-Registrierung senden
• [22] NF-Registrierung erneut senden
• [6] NF-Konfigurationsdatei festlegen
• [22] NF-Discovery-Dienst AMF senden
• [5] PDU-Session-Einrichtungsanforderung verarbeiten
• [4] GSM-PDU-Session-Einrichtungsablehnung erstellen
• [30] PDU-Session-Einrichtungsablehnung senden
• [28] HTTP POST SM-Kontext - SM-Kontext erstellen empfangen
• [31] PDU-Session-SM-Kontexterstellung verarbeiten
• [22] NF-Discovery UDM senden
• [27] SM-Kontext abrufen
• [10] Erstellte Daten erstellen/festlegen
• [2] SMF-Kontext initialisieren
• [2] DNN-Informationen abrufen
• [4] GSM-PDU-Session-Einrichtungsakzeptanz erstellen
• [22] NF-Discovery PCF senden
• [10] PCF-Auswahl
• [24] SM-Richtlinienzuordnungserstellung senden
• [29] SM-Richtlinie in Anwendungsentscheidung
• [16] UPF-Liste zur Auswahl erstellen
• [16] UPF-Liste nach Namen sortieren
• [16] UPF auswählen und UE-IP zuweisen
• [15] UPF nach DNN auswählen
• [16] UPF-Namen nach IP abrufen
• [16] UPF-Knoten-ID nach Namen abrufen
• [16] UPF-Knoten nach IP abrufen
• [16] UPF-ID nach IP abrufen
• [18] PFCP-Zuordnungseinrichtungsanforderung erstellen
• [17] PFCP-Zuordnungseinrichtungsanforderung verarbeiten
• [19] PFCP-Zuordnungseinrichtungsanforderung senden
• [18] PFCP-Session-Einrichtungsanforderung erstellen
• [19] PFCP-Session-Einrichtungsanforderung senden
• [20] PFCP-Anforderung senden
• [18] PFCP erstellt PDR, FAR, QER, BAR
• [10] PDR zur PFCP-Session hinzufügen
• [13] [16] Standarddatenpfad generieren
• [16] Datenpfad generieren
• [15] Datenpfad hinzufügen
• [15] Terminal Equipment Identifier (TEID) generieren
• [2] [10] Local System Equipment Identifier (SEID) zuweisen
• [10] Session-Regel auswählen
• [15] UPF-Parameter auswählen
• [15] PDR, FDR, BAR, QER hinzufügen
• [29] Session-Regel verarbeiten
• [3] Tunnel und PDR aktivieren
• [3] Uplink/Downlink-Tunnel aktivieren
• [16] Uplink-Pfadquelle auswählen
• [30] UPF-Session aktivieren
• [30] PFCP-Session einrichten
• [18] PFCP-Session-Einrichtungsantwort erstellen
• [19] PFCP-Session-Einrichtungsantwort senden
• [20] PFCP-Antwort senden
• [18] PFCP-Zuordnungseinrichtungsantwort erstellen
• [19] PFCP-Zuordnungseinrichtungsantwort senden
• [2] User-Plane-Informationen abrufen
• [16] Standard-User-Plane-Pfad über DNN und UPF abrufen
• [3] UPF-ID, Knoten-IP, UL-PDR, UL-FAR abrufen
• [3] Den ersten Datenpfadknoten kopieren
• [25] UE-PDU-Session-Informationen über HTTP abrufen
• [15] Schnittstelle abrufen, um UPF-Schnittstelleninformationen abzurufen
• [15] UPF-Knoten über Knoten-ID abrufen
• [15] UPF-IP, ID, PDR-ID, FAR-ID, BAR-ID, QER-ID abrufen
• [2] UE-Standardpfadpool abrufen
• [30] UE benachrichtigen - alle Datenpfade an UPF senden und die Ergebnisse an UE senden
• [10] PDU-Adresse an NAS senden
• [12] UE-Datenpfadknoten erstellen
• [2] SMF-UE-Routing initialisieren
• [7] PDU-Session-Ressourceneinrichtungsanforderungsübertragung erstellen
• [8] PDU-Session-Ressourceneinrichtungsfehlerübertragung verarbeiten
• [8] PDU-Session-Ressourceneinrichtungsantwortübertragung verarbeiten