CHINA Shenzhen Olax Technology CO.,Ltd Unternehmensnachrichten

  Ähnlich wie bei früheren Generationen der Mobilkommunikation werden die vom Endgerät (UE) unterstützten Dienste im Kernnetzwerk gespeichert. Das UE kann erst nach Abschluss der Authentifizierungs- und Verschlüsselungsaktionen beim Einschalten vom Funknetzwerk ausgeführt werden. In 5G (NR)-Systemen, die NSSF (Network Slice Selection Function) unterstützen, erhält das Endgerät (UE) nach "RRC-Verbindungsaufbau, UE-Kontext, UE-ID-Zuweisung und Sicherheitsauthentifizierung," spezifische Abonnementdaten basierend auf dem Aktivierungsstatus und führt User-Plane-Einstellungen durch. Der spezifische Prozess ist wie folgt:   I. Abruf von Abonnementdaten: Das AMF sucht über die N22-Schnittstelle nach der NSSF (Network Slice Selection Function), um den am besten verfügbaren Netzwerkschnitt für den vom Benutzer angeforderten Dienst auszuwählen. Anschließend sucht es in der N10, um alle Abonnementdaten abzurufen, die sich auf AM (Access Management), SM (Session Management) und UE (Endgerät) beziehen. Das AMF verbindet sich über die N10-Schnittstelle mit der UDM, um Abonnementdaten zu erhalten. Der Prozess (Nachricht) ist wie folgt: [21] Füllen Sie die Slice-Informationen in der PDU-Sitzungsaufbau-Akzeptanznachricht aus [8] Erhalten Sie den AMF-Kontext basierend auf der UE-Kennung [8] Erhalten Sie den SMF-Kontext aus der Zuordnung [20] Setzen Sie den SMF-Kontext im AMF-Kontext [8] Das AMF erstellt einen neuen UE-Kontext   ---Das AMF konfiguriert die PCF (Policy Control Function), um die AM-Richtlinie über die N15-Schnittstelle abzurufen, auf die das UE zugreifen kann, und das SMF weist die Dienste entsprechend zu.   ---Das AMF hat alle UE-Kontexte gesammelt und erstellt nun eine weitere Kennung für das UE, die AMF UE NGAP ID, um sie dem Netzwerk hinzuzufügen.   II. User-Plane-Einrichtung Das AMF wählt das SMF (das alle Sitzungsmanagement-Operationen im 4G-System MME (sowie SGW-C und PGW-C) durchführt), um alle Sitzungsmanagement-Operationen selbst zu verwalten. Der Nachrichtenaustausch zwischen dem AMF und dem SMF erfolgt über die N11-Schnittstelle. Das SMF findet dann das beste UPF (User Plane Function) für das UE und erstellt eine Sitzung während der UL- und DL-Datenströme. Die Interaktion zwischen SMF und UPF erfolgt über PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) auf der N4-Schnittstelle; der spezifische Prozess (Nachricht) ist wie folgt:   [3] Überprüfen Sie die Sitzungs-ID der bestehenden PDU-Sitzung [3] Senden Sie eine PDU-Sitzungsaufbau-Akzeptanznachricht an das UE und gNB [3] Senden Sie eine PDU-Sitzungsressourcen-Einrichtungsanforderungsnachricht an die gNB [4] Verarbeiten Sie die Antwort auf die PDU-Sitzungsressourcen-Einrichtung [4] Verarbeiten Sie die Antwort auf die PDU-Sitzungsressourcen-Freigabe [20] AMF verarbeitet die Ablehnung des PDU-Sitzungsaufbaus [20] Senden Sie eine PDU-Sitzungsablehnungsnachricht an das UE [3] Setzen Sie die Sitzungs-AMBR [20] Aktualisieren Sie die IP-Adressinformationen im SMF-Kontext und senden Sie eine Downlink-Übertragungsnachricht mit einem 5GMM-Grund an die gNB [3] [5] Rufen Sie das Benutzer-QoS-Profil und die UPF GTP TEID IP-Adresse aus dem SMF-Kontext ab [1] Senden Sie eine Aktivierungs-PDU-Sitzungskontext-Anforderungsnachricht [5] Fügen Sie einen Sicherheit-Header zur AMF-PDU-Sitzungsübertragungsanforderung hinzu [3] [6] Generieren Sie eine neue AMF NGAP UE ID [8] Benachrichtigen Sie NGAP über die neue AMF NGAP ID

  Seit 4G (LTE) haben Mobilkommunikationen Verschlüsselung und Integritätsschutz während des Terminalzugangs (UE) implementiert, um die persönliche Privatsphäre und Sicherheit während der Kommunikation zu gewährleisten. Die spezifischen Prozesse hierfür, zusammen mit Serviceressourcen und Datenübertragung, im 5G (NR)-System sind wie folgt:   I. AS-Sicherheit und RRC-Rekonfiguration:Zuerst sendet die AMF eine UE-Initial Context Establishment Request und eine Registration Acceptance Message an die gNB, um den in der gNB vorhandenen UE-Kontext zu aktualisieren. Die gNB führt dann die RRC-Rekonfigurations- und SMC-Prozeduren durch, damit das UE den verschlüsselten Kanal unter Verwendung von abgeleiteten Schlüsseln (z.B. k-gNB, k-RRC, k-UP-int) zugreifen kann.   [17] AMF sendet SAP [1] Aktualisieren der der AMF SAP zugewiesenen GUTI [9] AMF AS SAP Verbindungsaufbauanfrage verarbeiten [9] [16] AMF AS SAP Verbindungsaufbauablehnung verarbeiten [9] AMF AS SAP Verbindungsaufbaubestätigung verarbeiten [18] AMF AS SAP benachrichtigen, dass eine Security Mode Command Message an das UE gesendet werden muss [9] AMF AS SAP Sicherheitsanfrage-Primitive verarbeiten [17] Sicherheitsanfrage setzen, wenn Daten an die untere Schicht übertragen werden [1] AS SAP benachrichtigen, dass die Registrierung abgelehnt wurde [10] Einen neuen Sicherheitskontext von der oberen Schicht abrufen [23] Layer 3 NAS-Nachricht verschlüsseln/entschlüsseln/decodieren [8] UE-Kontext registrieren [1] Registrierungssignalisierungsprozess ausführen [1] Registrierungsabschlussnachricht verarbeiten [1] AMF sendet Registrierungsakzeptanznachricht   II. Uplink- (Downlink-)DatenübertragungWenn die User Plane für Uplink- oder Downlink-Zwecke eingerichtet ist, wird die PDU-Session-Update-Nachricht von der AMF an die SMF übertragen. Der spezifische Prozess ist wie folgt:   [3] gNB-IP und TEID werden im entsprechenden SMF-Kontext gespeichert [3] Session-Erstellungsantwortnachricht von SMF empfangen [3] gN-Aufbauantwortnachricht über gRPC vorbereiten und an SMF senden [9] QoS-Flow-Erstellungsliste [20] Funktion zum Überprüfen, ob die maximale Anzahl von PDU-Sessions erreicht wurde

Im 5G (NR)-Protokollstapel ist RRC (Radio Resource Control) Layer 3 und speziell für die Steuerung und Verwaltung von Funkressourcenverbindungen zwischen dem UE (UE) und dem gNB (gNB) zuständig, einschließlich: Aufbau und Verwaltung von Verbindungen, Ausstrahlung von Systeminformationen und Verarbeitung der Mobilitätsfunkträgerkonfiguration. 5G-Terminal-RRC-Verbindungen haben drei Zustände: RRC_IDLE, RRC_CONNECTED, und RRC_INACTIVE; "RRC_INACTIVE" wurde eingeführt, um die Batterieeffizienz zu verbessern und die Wiederverbindung zu beschleunigen.   I. RRC-Verbindungsaufbauprozess: Wie in Abbildung (1) gezeigt, initiiert das Terminal (UE) nach dem Einschalten den Aufbau einer RRC-Verbindung mit dem gNB; anschließend sendet der gNB eine erste NAS-Nachricht über die N2-Schnittstelle an die AMF, die RAN UE NGAP ID, UE-Kontext-Registrierungsanforderung, Standortinformationen, 5G S-TMSI und den Grund für den RRC-Aufbau enthält. Abbildung 1. RRC-Aufbauprozess des 5G-Terminals (UE)   II. Erste NAS-Nachricht + UE-Kontext-Wiederbeschaffung Diese Parameter sind die Identität, die dem Terminal (UE) zur Verfügung gestellt wird, um der AMF zu helfen, den UE-Kontext von der alten Serving-AMF zu erhalten oder indem der gesamte Prozess erneut ausgeführt wird (nur wenn die Serving-AMF keine Spuren der alten AMF finden kann); der gesamte Prozess wird über die N14-Schnittstelle abgeschlossen, und der spezifische Prozess (Nachricht) ist wie folgt: Abbildung 2. Erste NAS-Nachricht und UE-Kontext des 5G-Terminals (UE)   [8] Löschen des vorherigen Registrierungsanforderungskontexts [3] gNB sendet die erste NAS-Nachricht über die neue RRC-Verbindung [23] Entschlüsseln der sicherheitsgeschützten NAS-Nachricht [3][9] Verarbeiten der NGAP-Initial-UE-NAS-Nachricht [4] Verarbeiten der Initial-UE-Nachricht von NGAP [9] Mobilitätsmanagement-Nachricht [16] Speichern des Registrierungstyps in den Parametern [1] Erstellen des Registrierungsanforderungsprozesses [9] Kodieren der Initial-NAS-Informationsnachricht [7] Verarbeiten der NAS-kodierten Nachricht und Senden an die NGAP-Aufgabe [23] Entschlüsseln der Klartext-NAS-Nachricht [8] Überprüfen, ob alte Parameter vorhanden sind (z. B. UE-Kontext (GUTI, IMSI, gNB-ID usw.) [3] Aktualisieren des AMF-UE-Kontexts mit der neuen gNB-UE-NGAP-ID. Unter der Annahme, dass die neue AMF keine alten AMF-Spuren im Netzwerk finden kann, kann sie den NR-Anrufprozess nicht beenden. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die AMF Identitäts-, Authentifizierungs- und Sicherheitsprozeduren für das UE, um dem UE eine explizitere Identität hinzuzufügen.

  Die Access and Mobility Management Function (AMF) ist eine Control Plane (CU) Einheit im 5G-Kernnetz (CN). In einem drahtlosen Netzwerk muss sich ein gNodeB mit der AMF verbinden, bevor er auf 5G-Dienste zugreifen kann. Die AMF ist auch die einzige Network Functional Unit (NF) (ausgenommen Interaktionen mit der User Plane Function (UPF) während der PDU-Sitzungseinrichtung), die es dem gNodeB ermöglicht, mit dem 5G-Kernnetz zu kommunizieren.   I. Erweiterte MME AMF: Die AMF in 5G führt die meisten Funktionen der MME (Mobility Management Entity) in 4G aus. Die Einrichtung der Terminal (UE) PDU-Sitzung wird von der Session Management Function (SMF) Einheit durchgeführt, während Authentifizierungs- und sicherheitsbezogene Funktionen von der Authentication Server Function (AUSF) in 5G durchgeführt werden; wodurch die Trennung der Control Plane und User Plane in der 5G-Architektur erreicht wird. II. AMF-Funktionen: Ihre Funktionen sind in den relevanten 3GPP-Protokollen wie folgt definiert:   1. Registrierungsmanagement – ​​Die AMF verwaltet die Registrierung und Deregistrierung des Terminals (UE) im 5G-System; das Terminal (UE) muss den Registrierungsprozess abschließen, um auf 5G-Dienste zugreifen zu können. 2. Verbindungsmanagement - Stellt Control Plane (CP) Signalisierungsverbindungen zwischen dem UE und der AMF über die N1-Schnittstelle her und gibt sie frei. 3. Mobilitätsmanagement - Die AMF aktualisiert den Standort des UE im Netzwerk. Dies wird durch die periodische Registrierung des UE erreicht. 4. NGAP-Signalisierungsfluss - Beinhaltet Paging-Verfahren, NAS-Nachrichtenübertragung, PDU-Sitzungsmanagement, UE-Kontextmanagement und andere Nachrichtenübertragungen.   III. 5G (NR) Systeminterne Schnittstellen (Funktionen) N1/N2: Die AMF erhält alle verbindungs- und sitzungsbezogenen Informationen vom UE über die N1- und N2-Schnittstellen. N8: Alle Benutzer- und spezifischen UE-Richtlinienregeln, sitzungsbezogenen Abonnementdaten, Benutzerdaten und alle anderen Informationen (wie z. B. Daten, die Drittanbieteranwendungen zugänglich gemacht werden) werden in der UDM gespeichert. Die AMF ruft die UDM über die N8-Schnittstelle ab. N11: Diese Schnittstelle stellt einen Trigger zum Hinzufügen, Ändern oder Löschen von PDU-Sitzungen über die AMF auf der User Plane dar. N12: Diese Schnittstelle simuliert eine AUSF innerhalb des 5G-Kernnetzes und stellt der AMF Dienste über die AUSF-basierte N12-Schnittstelle zur Verfügung. 5G-Netzwerke stellen dienstbasierte Schnittstellen dar, die sich auf AUSF und AMF konzentrieren. N14: Dieser Referenzpunkt befindet sich zwischen zwei AMFs (Access and Mobility Management Functions). Der UE-Kontext wird während des Handover und anderer Prozesse über diese Schnittstelle übertragen. N15: Die Übertragung und Entfernung von Zugriffs- und Mobilitätsrichtlinien erfolgt über die N15-Schnittstelle zwischen der AMF und der PCF. N17: Ein emuliertes Device Identity Register (EIR) wird innerhalb des 5G-Kernnetzes erstellt und der AMF über eine Schnittstelle basierend auf N5g-EIR-Diensten zur Verfügung gestellt. Diese Schnittstelle unterstützt Geräteidentitätsverifizierungsdienste. N22: Die AMF wählt die beste Network Function (NF) im Netzwerk mit dem NSSF aus. Der NSSF stellt der AMF über die N22-Schnittstelle Network Function Location Information zur Verfügung. N26: Diese Schnittstelle wird verwendet, um den UE-Authentifizierungs- und Sitzungsmanagementkontext zu übertragen, wenn das UE zwischen 5G und 4G (EPS) handovert.

In 5G (NR) müssen AMF-Einheiten bei Konfigurationsänderungen oder -aktualisierungen nicht unterbrochen oder neu gestartet werden; sie müssen lediglich die relevanten Netzwerkeinheiten benachrichtigen. Für mobile Endgeräte (UEs) in ihrem Abdeckungsbereich werden die Änderungen über die gNB im Funknetzwerk mitgeteilt, und die AMF bestimmt, ob sich das UE bei der AMF neu registrieren muss. Der Aktualisierungsdefinitionsprozess ist wie folgt:   I. Konfigurationsaktualisierungsprozess:Wie in Abbildung (1) gezeigt, bestimmt die AMF basierend auf den Änderungen, ob sich das UE neu konfigurieren oder bei der AMF registrieren muss. Das heißt, wenn die AMF eine Änderung in der zuvor an das UE gesendeten Konfiguration feststellt, initiiert sie den Konfigurationsaktualisierungsprozess. Als Reaktion auf die Bestätigungsanforderung des UE sendet die AMF Konfigurationsaktualisierungsabschlussinformationen an die AMF.   Abbildung 1. Flussdiagramm zur Benachrichtigung über die AMF-Konfigurationsaktualisierung   II. AMF-Konfigurationsaktualisierungsschnittstelle (Nachricht)   [12] Downlink-RAN-Konfigurationstransmission erstellen [13] Downlink-RAN-Konfigurationstransmission senden [12] Downlink-RAN-Statusübertragung erstellen [13] Downlink-RAN-Statusübertragung senden [12] RAN-Konfigurationsaktualisierung fehlgeschlagen [13] RAN-Konfigurationsaktualisierung fehlgeschlagen senden [12] RAN-Konfigurationsaktualisierungsbestätigung [13] RAN-Konfigurationsaktualisierungsbestätigung senden [7] Konfigurationsaktualisierungsbefehl erstellen [8] Konfigurationsaktualisierungsbefehl senden [12] Downlink-UE-assoziierte NRPPA-Übertragung erstellen [13] Downlink-UE-assoziierte NRPPA-Übertragung senden [12] Downlink-Nicht-UE-assoziierte NRPPA-Übertragung erstellen [13] Downlink-Nicht-E-assoziierte NRPPA-Übertragung senden [9] Konfigurationsaktualisierung abgeschlossen [12] AMF-Konfigurationsaktualisierung erstellen [13] AMF-Konfigurationsaktualisierung senden

Die AMF-Einheit spielt eine entscheidende Rolle im 5G-Kernnetzwerk; sie ist für die Verarbeitung von NAS-Nachrichten verantwortlich, die transparent über das RAN (gNB) vom Endgerät (UE) übertragen werden. Die Registrierung, Authentifizierung und das Mobilitätsmanagement des Endgeräts (UE) während des initialen Zugriffs werden von der AMF unabhängig oder gemeinsam mit anderen relevanten Netzwerkelementen wie folgt abgeschlossen:   I.Die Reihenfolge derAMF-Schnittstellen und die Nachrichtennutzung für die 5G-Endgeräteauthentifizierungist in Abbildung (1) dargestellt; Abbildung 1. Reihenfolge der Nachrichtennutzung der UE-Authentifizierungs-AMF-Schnittstelle in 5G.     [11] UE-Authentifizierungsanfrage [11] UE-Antwort [17] NRF-Discovery AUSF [25] SCP NF-Instanz initialisieren [11] NAMF Nausf-Authentifizierungsanfrage [11] 5gAKA [11] Av5gAka enthält Authentifizierungsvektor 5gAKA-Methode [11] Amf_ue->SUCI [11] 5g AKA Bestätigungs-URL [11] SEAF startet Authentifizierungsprozess [11] SUPI und Kseaf [11] Authentifizierung erfolgreich [11] (oder) Authentifizierung fehlgeschlagen   II. Mobilitätsmanagement5G-Netzwerke bieten Hochgeschwindigkeits- und zuverlässige Konnektivität für mobile Benutzer und Geräte, einschließlich Fahrzeuge, Smartphones und IoT-Geräte. Während der Mobilität ist die AMF für die Übertragung und Verarbeitung von endgerätebezogenen Informationen verantwortlich. Seine Schnittstelle (Protokoll) wird wie folgt verwendet: Abbildung 2. Reihenfolge der AMF-Schnittstellennachrichten, die verwendet werden, wenn sich das UE in 5G bewegt   [5] Registrierungsanfrage verarbeiten [5] UE sendet initiale NAS-Nachricht an AMF [5] 5GS-Registrierungstyp festlegen: KSI, TSC [5] AMF neue GUTI [5] Streamnummer, NR-TAI, NR-CGI von ran_ue kopieren [5] TAI prüfen[5] Der von AMF ausgewählte Algorithmus sollte mit dem NAS-Sicherheitsalgorithmus übereinstimmen [5] 5GMM-Anfrage akzeptiert [5] 5GMM verarbeitet Registrierungsaktualisierung [5] 5GMM verarbeitet Dienstanfrage [6] Die initiale NAS-Dienstanforderungsnachricht sollte den Sicherheitstyp des Headers, ngKSI, TMSI und den Sicherheitstyp des Headers enthalten [6] 5GMM verarbeitet Dienstaktualisierung[17] NRF entdeckt AUSF [25] SCP NF-Instanz initialisieren [5][6] AMF NAUSF-Authentifizierungsantwort, dann bestätigen [5] Identitätsantwort SUCI[6] 5GMM-Status registriert [13] NGAP verarbeitet Pfadwechselanfrage [13] NGAP verarbeitet Wechselanfrage [13] NGAP verarbeitet Wechselbenachrichtigung [13] NGAP verarbeitet Ran-Konfigurationsaktualisierung [5][6] 5GMM verarbeitet UL NAS-Übertragung [5] 5GMM verarbeitet Deregistrierungsanfrage [5] 5GS-Deregistrierungstyp festlegen [5] AMF sbi gibt alle Sitzungen frei [5] Paging-Informationen löschen [5] SM-Kontext löschen [5] NG mit NAS entknüpfen  

  Der UPF (User Plane Function) ist eine der wichtigsten Einheiten in 5GC. Es ist eine Schlüsseleinheit, mit der das Funknetz (RAN) während der PDU-Datenübertragung interagiert. Der UPF ist auch eine Weiterentwicklung von CUPS (Control Plane and User Plane Separation), verantwortlich für die Inspektion, das Routing und die Weiterleitung von Paketen innerhalb von QoS-Flüssen in Abonnementrichtlinien. Er verwendet SDF-Vorlagen, die vom SMF über die N4-Schnittstelle gesendet werden, um Uplink- (UL) und Downlink- (DL) Datenverkehrsregeln durchzusetzen. Wenn der Dienst endet, wird er den QoS-Fluss in der PDU-Sitzung zuweisen oder beenden; die Reihenfolge der Verwendung der UPF-Schnittstellensitzungsaktualisierung und -löschung ist wie folgt; bitte beziehen Sie sich auf die Reihenfolge der Verwendung der UPF-Schnittstelle (Protokoll) und des Terminalaufrufs in 5G.   I. Sitzungsmodifikation Terminalspezifischer QoS-Fluss wird über den PDU-Sitzungsmodifikationsprozess zugewiesen; zusätzliche dedizierte QoS-Flüsse unterstützen Datenverkehr mit höheren QoS-Anforderungen (wie Sprach-, Video-, Spieldatenverkehr usw.); die Anwendung der Sitzungsmodifikation (Aktualisierung) im UPF ist in Abbildung (1) dargestellt; Abbildung 1. UPF-Schnittstellenverwendungsreihenfolge der Terminal-Sitzungsmodifikation (Aktualisierung) in 5G   [6] N4 verarbeitet Sitzungsmodifikationsanfrage [6] Vorhandene PDR entfernen [6] PDR aktualisieren [6] FAR aktualisieren [6] URR aktualisieren [6] QER aktualisieren [6] BAR aktualisieren [6] GTP-Knoten einrichten [6] N3 TEID und QFI einrichten [6] [7] PFCP sendet Sitzungsmodifikationsantwort [5] N4 erstellt Sitzungsmodifikationsantwort [5] PFCP-Anfrage akzeptiert [5] PDR-Puffer initialisiert [5] PDR wurde erstellt [6] Gepufferte Datenpakete an gnB senden (falls erforderlich) II. Sitzungslöschung Wenn die Terminal-Dienstsitzung endet, wird der QoS-Fluss in der PDU-Sitzung zugewiesen oder beendet. Die Sitzungslöschungsreihenfolge in der UPF-Schnittstelle ist wie folgt: Abbildung 2.5G Terminal-Löschung UPF-bezogene Schnittstellenverwendungsreihenfolge   [6] N4 verarbeitet Sitzungslöschungsanfrage [6][7] PFCP sendet Sitzungslöschungsanfrage [5][1] Sitzungs-URR-Nutzungsstatus-Vollbericht [1] Letzter Bericht-Zeitstempel [1] Zeit-Trigger [1] Gültigkeitszeitraum-Bericht [1] Kapazitäts-Trigger [1] Kapazitätskontingent-Bericht [5][1] UPF-Sitzungs-URR-Snapshot (Gesamtbytes, Gesamtdatenpakete, einschließlich Uplink und Downlink) [6][1] UPF-Sitzungslöschung [1] UPF-Sitzungs-URR-Konto alle Löschungen: Gültigkeitszeitraum-Löschung, Kontingentzeit-Löschung, Schwellenzeit-Löschung. [13]PDR alle gelöscht [13]FAR alle gelöscht [13]URR alle gelöscht [14]QER alle gelöscht [13]BAR alle gelöscht [13]Von SEID

User Plane Function (UPF) ist eine der wichtigsten Netzwerkfunktionen (NFs) im 5G-Kernnetzwerk. Sie ist die zweite Netzwerkfunktion, mit der die NR RAN während PDU-Flüssen interagiert. UPF ist eine Weiterentwicklung von CUPS (Control Plane Separation from User Plane), die speziell für die Inspektion, das Routing und die Weiterleitung von Paketen innerhalb von QoS-Flüssen in Abonnementrichtlinien zuständig ist. Sie verwendet auch SDF-Vorlagen, die vom SMF über die N4-Schnittstelle gesendet werden, um UL (Uplink)- und DL (Downlink)-Verkehrsregeln durchzusetzen; wenn der entsprechende Dienst endet, weist sie QoS-Flüsse in der PDU-Sitzung zu oder beendet sie.   Abbildung 1.5G SMF und seine Schnittstelle (Protokoll)   I. UPF-Schnittstellen und -Protokolle umfassen Folgendes: N4[5] Nachdem die User Plane eingerichtet wurde, werden der Sitzungsmanagement-Kontext und die erforderlichen Parameter vom Single-Mode-Fiber (SMF) an die User Plane Function (UPF) übertragen. PFCP[7] Jegliche Kommunikation zwischen dem SMF und der UPF wird durch das Paketweiterleitungs-PFCP (Steuerungsprotokoll) verwaltet; es ist eines der Hauptprotokolle, die die User Plane und die Steuerungsebene trennen. GTP[3] Das GPRS-Tunneling-Protokoll (GTP) ist für die Bereitstellung einer nahtlosen Verbindung und die Übertragung von Datenverkehr zwischen Roaming- oder Home-Benutzern und wichtigen Netzwerkschnittstellen in 4G, NSA (5G Non-Standalone), SA (5G Standalone) und Mobile-Edge-Computing-Architekturen zuständig. In 5G werden GTP-Tunnel auch für die N9-Schnittstelle verwendet. II. Anrufablauf (Sitzungsaufbau und UPF-Initialisierung) Während des PDU-Sitzungsaufbaus verbindet sich das SMF über PFCP (N4-Schnittstelle) mit der UPF. Diese PFCP-Sitzung enthält eine SDF-Vorlage mit Informationen wie PDR, QFI, URR und FAR. Die UPF weist während des anfänglichen Sitzungsaufbaus einen Standard-QoS-Fluss (Non-GBR) zu.   III. Terminal (UE) Anrufschnittstellen-Verwendungssequenz [6] N4 verarbeitet die Sitzungsaufbauanforderung [6] PFCP verarbeitet die PDR-Erstellung [6] [12] Vorhandene PDI des PDR prüfen [6] [12] TEID prüfen [6] [12] Quellschnittstelle prüfen [6] [12] Vorherige SDF-Filter-ID prüfen [6] [12] Alle Filter-Flags setzen: BID, FL, SPI, TTC, FD [6] PFCP verarbeitet die FAR-Erstellung [6] URR erstellen [6] BAR erstellen [6] QRR erstellen [6] N3 TEID und QFI setzen [4] UPF-Initialisierung [4] PFCP-Kontext-Initialisierung [1] UPF-Kontext initialisieren [1] User Plane Funktionsmerkmale festlegen: FTUP, EMPU, MNOP, VTIME, UPF-Attributlänge [6] [7] Sitzungsaufbauantwort [5] N4 baut Sitzungsaufbauantwort [5] Knoten-ID [5] PFCP-Anforderung akzeptiert [5] F-SEID [5] PDR-Existenz geprüft [5] PFCP-Nachricht erstellen FTUP: Die UP-Funktion unterstützt die Zuweisung/Freigabe von F-TEID. EMPU: Die UP-Funktion unterstützt das Senden von End-of-File-Paketen. MNOP: Die UP-Funktion unterstützt die Messung der Anzahl der Pakete in der URR, was über das Flag "Anzahl der Pakete in URR messen" durchgeführt wird. MNOP (Paketzählungs-Messung): Wenn auf "1" gesetzt, zeigt dies an, dass bei flussbasierten Messungen zusätzlich zur Messung in Bytes auch die Anzahl der übertragenen Uplink/Downlink/Gesamtpakete angefordert wird. VTIME: Die UP-Funktionalität unterstützt die Gültigkeitsdauer-Funktion. Wenn die UP-Funktionalität die VTIME-Funktion unterstützt, fordert sie die UP-Funktionalität auf, nach Ablauf der Gültigkeitsdauer einen Nutzungsbericht zu senden. Nach Ablauf der Gültigkeitsdauer, wenn Datenpakete auf der UPF empfangen werden, sollte die UPF je nach Richtlinie des Betreibers in der UP-Funktionalität die Weiterleitung von Datenpaketen stoppen oder nur die Weiterleitung von begrenztem User-Plane-Verkehr zulassen. Abkürzungen: FL: Flow-Tag TTC: TOS (Traffic Category) SPI: Security Parameter Index FD: Flow Description BID: Bidirektionaler SDF-Filter

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  

In einem 5G-System wird der NG-RAN-Knoten benachrichtigt, wenn die NG-Schnittstelle oder bestimmte Teile der NG-Schnittstelle zurückgesetzt werden müssen; wenn der AMF überlastet ist, wird auch eine Überlastnachricht an den NG-RAN-Knoten gesendet, um den gNB zu benachrichtigen, den Lastmanagementprozess zu starten; die spezifischen Definitionen dieser Nachrichten sind wie folgt:   1. NG-ResetNachrichten werden von NG-RAN-Knoten und AMF gesendet, um das Zurücksetzen der NG-Schnittstelle oder bestimmter Teile davon anzufordern.   Nachrichtenrichtung:NG-RAN-Knoten → AMF und AMF → NG-RAN-Knoten   2. Die NG RESET-Bestätigungsnachrichtwird gemeinsam vom NG-RAN-Knoten und dem AMF als Antwort auf die NG RESET-Nachricht gesendet.   Nachrichtenrichtung:NG-RAN-Knoten → AMF und AMF → NG-RAN-Knoten   3. NG RESET-Bestätigungsnachricht:Diese Nachricht wird gemeinsam vom NG-RAN-Knoten und dem AMF als Antwort auf die NG RESET-Nachricht gesendet.   Nachrichtenrichtung:NG-RAN-Knoten → AMF und AMF → NG-RAN-Knoten   4. Fehleranzeigenachrichtenwerden von NG-RAN-Knoten und AMF gesendet, um anzuzeigen, dass ein Fehler im Knoten erkannt wurde.   Nachrichtenrichtung:NG-RAN-Knoten → AMF und AMF → NG-RAN-Knoten 5. Die Überlaststartnachrichtwird vom AMF gesendet, um dem NG-RAN-Knoten anzuzeigen, dass der AMF überlastet ist.   Nachrichtenrichtung:AMF → NG-RAN-Knoten   6. Die Überlaststoppnachrichtwird vom AMF gesendet, um anzuzeigen, dass der AMF nicht mehr überlastet ist.   Nachrichtenrichtung:AMF → NG-RAN-Knoten