Użycie interfejsu protokołu SMF - połączenie terminala 5G

1. W systemie 5G jedną z funkcji SMF (Session Management Function - Funkcja Zarządzania Sesją) jest odpowiedzialność za transmisję informacji płaszczyzny kontroli (CP) użytkownika; współpracuje z UPF w celu zarządzania odpowiednim kontekstem sesji terminala; odpowiada za tworzenie, aktualizację i usuwanie sesji oraz przydzielanie adresów IP do każdej sesji PDU, zapewniając wszystkie parametry i wspierając różne funkcje UPF; interfejs między SMF a innymi elementami sieci jest pokazany na Rysunku (1).

*Rysunek 1. Schemat połączenia SMF z innymi elementami sieci (linie ciągłe na rysunku reprezentują połączenia fizyczne, a linie przerywane reprezentują połączenia logiczne).

II. Protokoły aplikacyjne w SMF obejmują:

• PFCP[2]: Cała komunikacja między SMF a UPF jest zarządzana przez PFCP (Packet Forwarding Control Protocol - Protokół Kontroli Przekazywania Pakietów); jest to jeden z głównych protokołów oddzielających płaszczyznę użytkownika i płaszczyznę kontroli.
• UDP[3]: User Datagram Protocol (Protokół Datagramów Użytkownika), protokół warstwy transportowej, który zapewnia adresowanie portów źródłowych i docelowych do multipleksowania/demultipleksowania aplikacji wyższego poziomu. Ten protokół jest odpowiedzialny za transmisję danych między gNB a UPF.
• SBI[4] (Service-Based Interface - Interfejs oparty na usługach): Jest to metoda komunikacji oparta na API między funkcjami sieciowymi.

III. Przepływ połączeń sesji terminala Podczas ustanawiania sesji terminala 5G:

• Po pierwsze, SMF rejestruje się w NRF, aby zlokalizować inne funkcje sieciowe. Jeśli użytkownik chce uzyskać dostęp do usług danych 5G, sesja PDU musi zostać ustanowiona z siecią. UE wysyła żądanie ustanowienia sesji PDU do sieci rdzeniowej (tj. AMF). AMF wybiera najlepszy SMF w sieci, aby utrzymać informacje związane z sesją.
• Po wybraniu najlepszego SMF, żąda od SMF utworzenia kontekstu SM. SMF pobiera dane subskrypcji SM z UDM i generuje kontekst M. Następnie SMF i UPF inicjują proces ustanawiania sesji PFCP i ustawiają domyślne wartości dla parametrów związanych z sesją. Na koniec AMF wysyła informacje o sesji do gNB i UE, aby ustanowić domyślną wartość sesji PDU.

• Interfejs ustanawiania sesji używa (sekwencyjnej) zawartości wiadomości:
• [22] Wyślij rejestrację NF
• [22] Ponów wysyłanie rejestracji NF
• [6] Ustaw plik konfiguracyjny NF
• [22] Wyślij usługę wykrywania NF AMF
• [5] Przetwórz żądanie ustanowienia sesji PDU
• [4] Zbuduj odrzucenie ustanowienia sesji GSM PDU
• [30] Wyślij odrzucenie ustanowienia sesji PDU
• [28] HTTP POST Kontekst SM - Odbierz Utwórz kontekst SM
• [31] Przetwórz tworzenie kontekstu SM sesji PDU
• [22] Wyślij wykrywanie NF UDM
• [27] Pobierz kontekst SM
• [10] Zbuduj/Ustaw utworzone dane
• [2] Zainicjuj kontekst SMF
• [2] Pobierz informacje DNN
• [4] Zbuduj akceptację ustanowienia sesji GSM PDU
• [22] Wyślij wykrywanie NF PCF
• [10] Wybór PCF
• [24] Wyślij tworzenie asocjacji polityki SM
• [29] Polityka SM w decyzji aplikacji
• [16] Utwórz listę UPF do wyboru
• [16] Sortuj listę UPF według nazwy
• [16] Wybierz UPF i przypisz IP UE
• [15] Wybierz UPF przez DNN
• [16] Pobierz nazwę UPF przez IP
• [16] Pobierz ID węzła UPF przez nazwę
• [16] Pobierz węzeł UPF przez IP
• [16] Pobierz ID UPF przez IP
• [18] Zbuduj żądanie ustanowienia asocjacji PFCP
• [17] Przetwórz żądanie ustanowienia asocjacji PFCP
• [19] Wyślij żądanie ustanowienia asocjacji PFCP
• [18] Zbuduj żądanie ustanowienia sesji PFCP
• [19] Wyślij żądanie ustanowienia sesji PFCP
• [20] Wyślij żądanie PFCP
• [18] PFCP tworzy PDR, FAR, QER, BAR
• [10] Dodaj PDR do sesji PFCP
• [13] [16] Wygeneruj domyślną ścieżkę danych
• [16] Wygeneruj ścieżkę danych
• [15] Dodaj ścieżkę danych
• [15] Wygeneruj identyfikator sprzętu terminala (TEID)
• [2] [10] Przypisz identyfikator sprzętu systemu lokalnego (SEID)
• [10] Wybierz regułę sesji
• [15] Wybierz parametry UPF
• [15] Dodaj PDR, FDR, BAR, QER
• [29] Przetwórz regułę sesji
• [3] Aktywuj tunel i PDR
• [3] Aktywuj tunel uplink/downlink
• [16] Wybierz źródło ścieżki uplink
• [30] Aktywuj sesję UPF
• [30] Ustanów sesję PFCP
• [18] Zbuduj odpowiedź ustanowienia sesji PFCP
• [19] Wyślij odpowiedź ustanowienia sesji PFCP
• [20] Wyślij odpowiedź PFCP
• [18] Zbuduj odpowiedź ustanowienia asocjacji PFCP
• [19] Wyślij odpowiedź ustanowienia asocjacji PFCP
• [2] Pobierz informacje płaszczyzny użytkownika
• [16] Pobierz domyślną ścieżkę płaszczyzny użytkownika przez DNN i UPF
• [3] Pobierz ID UPF, IP węzła, UL PDR, UL FAR
• [3] Skopiuj pierwszy węzeł ścieżki danych
• [25] Pobierz informacje o sesji PDU UE przez HTTP
• [15] Pobierz interfejs, aby uzyskać informacje o interfejsie UPF
• [15] Pobierz węzeł UPF przez ID węzła
• [15] Pobierz IP UPF, ID, ID PDR, ID FAR, ID BAR, ID QER
• [2] Pobierz pulę domyślnej ścieżki UE
• [30] Powiadom UE - wyślij wszystkie ścieżki danych do UPF i wyślij wyniki do UE
• [10] Wyślij adres PDU do NAS
• [12] Utwórz węzeł ścieżki danych UE
• [2] Zainicjuj routowanie SMF UE
• [7] Zbuduj transmisję żądania ustanowienia zasobów sesji PDU
• [8] Obsłuż transmisję niepowodzenia ustanowienia zasobów sesji PDU
• [8] Obsługa transmisji odpowiedzi na ustanowienie zasobów sesji PDU