Διάταξη χρήσης των πρωτοκόλλων διασύνδεσης AMF (αυθεντικοποίηση και κλήση) στο 5G

AMF (Λειτουργία Διαχείρισης Πρόσβασης και Κινητικότητας) είναι μια λειτουργική μονάδα επιπέδου ελέγχου (CU) στο δίκτυο πυρήνα 5G (CN). Τα στοιχεία του ραδιοφωνικού δικτύου (gNodeBs) πρέπει να συνδεθούν με το AMF πριν μπορέσουν να έχουν πρόσβαση σε οποιαδήποτε υπηρεσία 5G. Η σύνδεση μεταξύ του AMF και άλλων μονάδων στο σύστημα 5G φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

*Εικόνα 1. Σχηματικό διάγραμμα της σύνδεσης AMF και στοιχείου δικτύου 5G (οι συνεχείς γραμμές στο σχήμα αντιπροσωπεύουν φυσικές συνδέσεις και οι διακεκομμένες γραμμές αντιπροσωπεύουν λογικές συνδέσεις)

I. Λειτουργίες Διεπαφής AMF

• N1[2]: Το AMF λαμβάνει όλες τις πληροφορίες που σχετίζονται με τη σύνδεση και τη συνεδρία από το UE μέσω της διεπαφής N1.
• N2[3]: Η επικοινωνία μεταξύ του AMF και του gNodeB που σχετίζεται με το UE, καθώς και η επικοινωνία που δεν σχετίζεται με το UE, διεξάγεται μέσω αυτής της διεπαφής.
• N8: Όλοι οι κανόνες πολιτικής χρήστη και συγκεκριμένου UE, τα δεδομένα συνδρομής που σχετίζονται με τη συνεδρία, τα δεδομένα χρήστη και οποιαδήποτε άλλη πληροφορία (όπως δεδομένα που εκτίθενται σε εφαρμογές τρίτων) αποθηκεύονται στο UDM και το AMF λαμβάνει αυτές τις πληροφορίες μέσω της διεπαφής N8.
• N11[4]: Η διεπαφή N11 αντιπροσωπεύει τα ερεθίσματα για το AMF για την προσθήκη, τροποποίηση ή διαγραφή συνεδριών PDU στο επίπεδο χρήστη.
• N12: Το AMF προσομοιώνει ένα AUSF εντός του δικτύου πυρήνα 5G και παρέχει υπηρεσίες στο AMF μέσω της διεπαφής N12 που βασίζεται στο AUSF. Το δίκτυο 5G αντιπροσωπεύει μια διεπαφή που βασίζεται σε υπηρεσίες, εστιάζοντας στο AUSF και το AMF.
• N22: Το AMF επιλέγει την καλύτερη λειτουργία δικτύου (NF) στο δίκτυο χρησιμοποιώντας το NSSF. Το NSSF παρέχει πληροφορίες τοποθεσίας λειτουργίας δικτύου στο AMF μέσω της διεπαφής N22.
• SBI[8]: Η διεπαφή που βασίζεται σε υπηρεσίες είναι επικοινωνία που βασίζεται σε API μεταξύ λειτουργιών δικτύου.

II. Πρωτόκολλα Εφαρμογών AMF

• NAS[5]: Στο 5G, το NAS (Non-Access Layer Protocol) είναι το πρωτόκολλο επιπέδου ελέγχου στη διεπαφή ραδιοφώνου (διεπαφή N1) μεταξύ του UE και του AMF. είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση της κινητικότητας και του περιβάλλοντος που σχετίζεται με τη συνεδρία εντός του 5GS (σύστημα 5G).
• NGAP[6]: Το NGAP (Next Generation Application Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο επιπέδου ελέγχου (CP) που χρησιμοποιείται για σηματοδοτική επικοινωνία μεταξύ του gNB και του AMF. Είναι υπεύθυνο για το χειρισμό υπηρεσιών που σχετίζονται με το UE και υπηρεσιών που δεν σχετίζονται με το UE.
• SCTP[7]: Το Flow Control Transmission Protocol (SCTP) διασφαλίζει τη μετάδοση σηματοδοτικών μηνυμάτων μεταξύ του AMF και του κόμβου 5G-AN (διεπαφή N2).
• Μηνύματα ITTI[9]: Διεπαφή μεταξύ εργασιών που χρησιμοποιείται για την αποστολή μηνυμάτων μεταξύ εργασιών.

III. Ροή κλήσεων - Εγγραφή και Διαγραφή UE (Βήματα)

• Το AMF πρέπει πρώτα να εγγραφεί στο NRF για να αναγνωρίσει και να επικοινωνήσει με την Τοποθεσία Λειτουργίας Δικτύου. Όταν το UE ενεργοποιείται, περνά από μια διαδικασία εγγραφής. Το AMF επεξεργάζεται την εγγραφή και στη συνέχεια λαμβάνει το αρχικό μήνυμα NAS UE και το αίτημα εγγραφής. Αυτό το μήνυμα χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας ταυτότητας AMF για το UE.
• Στη συνέχεια, το AMF ελέγχει το AMF με το οποίο το UE εγγράφηκε τελευταία φορά. Εάν βρεθεί με επιτυχία η παλιά διεύθυνση AMF, το νέο AMF θα ανακτήσει όλα τα περιβάλλοντα UE και θα ξεκινήσει μια διαδικασία διαγραφής για το παλιό AMF. Το παλιό AMF ζητά να απελευθερώσει το περιβάλλον SM από το SMF και το περιβάλλον UE από το gNB.

IV. Έλεγχος ταυτότητας και εξουσιοδότηση τερματικού

• Εάν το νέο AMF δεν εντοπίσει κανένα ίχνος του παλιού AMF, ξεκινά τη διαδικασία εξουσιοδότησης και ελέγχου ταυτότητας με το UE. Χειρίζεται τη διαδικασία επαλήθευσης ταυτότητας και ζητά ένα διάνυσμα ελέγχου ταυτότητας από το AMF. Στη συνέχεια, στέλνει ένα αίτημα ελέγχου ταυτότητας στο UE για να ορίσει ένα κλειδί ασφαλείας και να επιλέξει έναν αλγόριθμο ασφαλείας για το κανάλι, διασφαλίζοντας έτσι την ασφαλή μετάδοση δεδομένων.
• Το AMF ελέγχει όλα τα κανάλια μετάδοσης NAS downlink/uplink που χρησιμοποιούνται για επικοινωνία.