Порядок использования протоколов интерфейса AMF (аутентификация и вызов) в 5G

AMF (Функция управления доступом и мобильностью) - это функциональный блок (CU) плоскости управления в ядре сети 5G (CN). Элементы радиосети (gNodeBs) должны подключиться к AMF, прежде чем они смогут получить доступ к какой-либо услуге 5G. Подключение между AMF и другими блоками в системе 5G показано на рисунке ниже.

*Рисунок 1. Схематическая диаграмма подключения AMF и элемента сети 5G (сплошные линии на рисунке представляют физические соединения, а пунктирные линии представляют логические соединения)

I. Функции интерфейса AMF

• N1[2]: AMF получает всю информацию, связанную с подключением и сеансом, от UE через интерфейс N1.
• N2[3]: Связь между AMF и gNodeB, относящаяся к UE, а также связь, не относящаяся к UE, осуществляется через этот интерфейс.
• N8: Все правила политики пользователя и конкретного UE, данные подписки, связанные с сеансом, пользовательские данные и любая другая информация (например, данные, предоставляемые сторонним приложениям) хранятся в UDM, и AMF получает эту информацию через интерфейс N8.
• N11[4]: Интерфейс N11 представляет собой триггеры для AMF для добавления, изменения или удаления сеансов PDU на плоскости пользователя.
• N12: AMF имитирует AUSF в ядре сети 5G и предоставляет услуги AMF через интерфейс N12 на основе AUSF. Сеть 5G представляет собой интерфейс на основе услуг, ориентированный на AUSF и AMF.
• N22: AMF выбирает лучшую сетевую функцию (NF) в сети, используя NSSF. NSSF предоставляет информацию о местоположении сетевой функции AMF через интерфейс N22.
• SBI[8]: Интерфейс на основе услуг - это связь между сетевыми функциями на основе API.

II. Протоколы приложений AMF

• NAS[5]: В 5G NAS (протокол непротокольного уровня доступа) - это протокол плоскости управления на радиоинтерфейсе (интерфейс N1) между UE и AMF; он отвечает за управление контекстом, связанным с мобильностью и сеансом, в рамках 5GS (системы 5G).
• NGAP[6]: NGAP (протокол приложений следующего поколения) - это протокол плоскости управления (CP), используемый для сигнализации между gNB и AMF. Он отвечает за обработку услуг, связанных с UE, и услуг, не связанных с UE.
• SCTP[7]: Протокол управления передачей потока (SCTP) обеспечивает передачу сигнальных сообщений между AMF и узлом 5G-AN (интерфейс N2).
• ITTI Messages[9]: Межзадачный интерфейс, используемый для отправки сообщений между задачами.

III. Поток вызова - регистрация и дерегистрация UE (шаги)

• AMF сначала необходимо зарегистрироваться в NRF для идентификации и связи с местоположением сетевой функции. Когда UE включается, он проходит процесс регистрации. AMF обрабатывает регистрацию, а затем получает начальное сообщение NAS UE и запрос на регистрацию. Это сообщение используется для создания идентификатора AMF для UE.
• Затем AMF проверяет AMF, в котором UE зарегистрировался в последний раз. Если адрес старого AMF найден успешно, новый AMF извлечет все контексты UE и инициирует процедуру дерегистрации для старого AMF. Старый AMF запрашивает освобождение контекста SM от SMF и контекста UE от gNB.

IV. Аутентификация и авторизация терминала

• Если новый AMF не обнаруживает никаких следов старого AMF, он инициирует процесс авторизации и аутентификации с UE. Он обрабатывает процесс проверки идентификации и запрашивает вектор аутентификации от AMF. Затем он отправляет запрос аутентификации в UE, чтобы установить ключ безопасности и выбрать алгоритм безопасности для канала, тем самым обеспечивая безопасную передачу данных.
• AMF управляет всеми каналами передачи NAS downlink/uplink, используемыми для связи.