Kolejność użycia protokołów interfejsu AMF (uwierzytelnianie i połączenie) w 5G

AMF (Access and Mobility Management Function) to jednostka funkcjonalna płaszczyzny kontroli (CU) w rdzeniu sieci 5G (CN). Elementy sieci radiowej (gNodeB) muszą połączyć się z AMF, zanim będą mogły uzyskać dostęp do jakiejkolwiek usługi 5G. Połączenie między AMF a innymi jednostkami w systemie 5G pokazano na poniższym rysunku.*Rysunek 1. Schemat połączenia AMF i elementu sieci 5G (linie ciągłe na rysunku reprezentują połączenia fizyczne, a linie przerywane reprezentują połączenia logiczne)

I. Funkcje interfejsu AMF

N1[2]:

• AMF uzyskuje wszystkie informacje związane z połączeniem i sesją od UE za pośrednictwem interfejsu N1.N2[3]:
• Komunikacja między AMF a gNodeB związana z UE, a także komunikacja niezwiązana z UE, odbywa się za pośrednictwem tego interfejsu.N8:
• Wszystkie zasady dotyczące użytkownika i konkretnego UE, dane subskrypcji związane z sesją, dane użytkownika i wszelkie inne informacje (takie jak dane udostępniane aplikacjom innych firm) są przechowywane w UDM, a AMF uzyskuje te informacje za pośrednictwem interfejsu N8.N11[4]:
• Interfejs N11 reprezentuje wyzwalacze dla AMF do dodawania, modyfikowania lub usuwania sesji PDU w płaszczyźnie użytkownika.N12:
• AMF symuluje AUSF w rdzeniu sieci 5G i świadczy usługi dla AMF za pośrednictwem interfejsu N12 opartego na AUSF. Sieć 5G reprezentuje interfejs oparty na usługach, koncentrując się na AUSF i AMF.N22:
• AMF wybiera najlepszą funkcję sieciową (NF) w sieci za pomocą NSSF. NSSF dostarcza informacje o lokalizacji funkcji sieciowej do AMF za pośrednictwem interfejsu N22.SBI[8]:
• Interfejs oparty na usługach to komunikacja oparta na API między funkcjami sieciowymi.II. Protokoły aplikacji AMF

NAS[5]:

• W 5G, NAS (Non-Access Layer Protocol) to protokół płaszczyzny kontroli w interfejsie radiowym (interfejs N1) między UE a AMF; jest odpowiedzialny za zarządzanie kontekstem związanym z mobilnością i sesją w 5GS (systemie 5G).NGAP[6]:
• NGAP (Next Generation Application Protocol) to protokół płaszczyzny kontroli (CP) używany do komunikacji sygnalizacyjnej między gNB a AMF. Jest odpowiedzialny za obsługę usług związanych z UE i usług niezwiązanych z UE.SCTP[7]:
• Protokół kontroli transmisji strumienia (SCTP) zapewnia transmisję komunikatów sygnalizacyjnych między AMF a węzłem 5G-AN (interfejs N2).Komunikaty ITTI[9]:
• Interfejs między zadaniami używany do wysyłania wiadomości między zadaniami.III. Przepływ połączeń - rejestracja i wyrejestrowanie UE (kroki)

AMF musi najpierw zarejestrować się w NRF, aby zidentyfikować i komunikować się z lokalizacją funkcji sieciowej. Kiedy UE się włącza, przechodzi proces rejestracji. AMF przetwarza rejestrację, a następnie odbiera początkową wiadomość NAS UE i żądanie rejestracji. Ta wiadomość służy do utworzenia tożsamości AMF dla UE.

• Następnie AMF sprawdza AMF, w którym UE ostatnio się zarejestrowało. Jeśli stary adres AMF zostanie pomyślnie znaleziony, nowy AMF pobierze wszystkie konteksty UE i zainicjuje procedurę wyrejestrowania dla starego AMF. Stary AMF żąda zwolnienia kontekstu SM z SMF i kontekstu UE z gNB.
• IV. Uwierzytelnianie i autoryzacja terminala

Jeśli nowy AMF nie wykryje żadnych śladów starego AMF, inicjuje proces autoryzacji i uwierzytelniania z UE. Obsługuje proces weryfikacji tożsamości i żąda wektora uwierzytelniania z AMF. Następnie wysyła żądanie uwierzytelnienia do UE, aby ustawić klucz bezpieczeństwa i wybrać algorytm bezpieczeństwa dla kanału, zapewniając w ten sposób bezpieczną transmisję danych.

• AMF kontroluje wszystkie kanały transmisji NAS downlink/uplink używane do komunikacji.