5G-systeemonderwijs - systeemoverdrukking (stop)

In mobiele communicatienetwerken treedt "systeemoverbelasting" op wanneer overmatig serviceverkeer of te veel apparaten tegelijkertijd proberen verbinding te maken, waardoor netwerkbronnen overbelast raken, wat leidt tot congestie, trage snelheden of verbindingsfouten. Systeembeveiligingsmechanismen worden geactiveerd om deze overbelastingen aan te pakken. Specifieke strategieën omvatten dat netwerkoperators meer gelicentieerd spectrum vrijgeven, resources toewijzen via netwerkslicing, throttling implementeren binnen functionele eenheden van de kern van het netwerk en mechanismen inschakelen zoals backoff-timers en overbelastingsberichten om het volume van gebruikers effectief te controleren en te beheren.

1. Overbelastingsactivering: In een 5G (NR)-netwerk stuurt de Access and Mobility Management Function (AMF) een "Overbelastingsactivering" bericht naar andere relevante netwerkelementen (zoals gNB's) op basis van zijn verwerkingscapaciteit (configuratie) drempelwaarden, wat een overbelastingsconditie aangeeft. Dit activeert congestiecontrolemaatregelen (zoals het afwijzen van verbindingsverzoeken van sommige user equipment (UE's)) om het netwerk te beschermen tegen uitval. Overbelastingsactivering omvat dat de AMF een NGAP Overbelastingsactiveringsbericht naar de NG-RAN (Radio Access Network) node stuurt, met het verzoek om bepaalde soorten verkeer te beperken en verzoeken om te leiden of af te wijzen om de netwerkstabiliteit te behouden tijdens periodes van hoge vraag.

1.1 Overbelastingscontrole omvat

• Congestiedetectie: De AMF of andere netwerkelementen, zoals de User Plane Function (UPF), bewaken de netwerkbelasting en identificeren wanneer vooraf gedefinieerde congestiedrempels worden overschreden.
• Overbelastingscontrolebericht: Bij het detecteren van een overbelasting stuurt de AMF een NGAP Overbelastingscontrolebericht naar de verbonden NG-RAN node.
• Congestiecontroleacties: Na ontvangst van het bericht initieert de NG-RAN node controleacties om de overbelasting te beheren. Deze acties omvatten:
• Afwijzen van bepaalde verbindingen: De NG-RAN kan verbindingsverzoeken van user equipment (UE) voor niet-noodzakelijke of hoogwaardige diensten afwijzen.
• Beperken van uplink-signalering: De NG-RAN kan de transmissie van uplink NAS (Non-Access Stratum) signalering naar de AMF beperken, waardoor de belasting op de netwerkkern verder wordt verminderd.
• Verkeersbeperking: Het netwerk kan de hoeveelheid verkeer die het verwerkt beperken of verminderen om systeemuitval te voorkomen.

1.2 Overbelastingscontrole heeft drie doelstellingen:

• Handhaving van netwerkstabiliteit: Het primaire doel is om volledige netwerkuitval te voorkomen tijdens periodes van extreem verkeer of onverwachte belastingpieken.
• Verzekeren van servicecontinuïteit: Door de belasting te beheren, kan het netwerk essentiële diensten blijven leveren, zelfs als minder kritieke diensten tijdelijk worden beperkt.
• Beschermen van resources: Overbelastingscontrole beschermt resources zoals UDM-bandbreedte en andere kritieke netwerkfuncties tegen overbelasting door overmatige besturingsvlaksignalering.

2. de Overbelastingsstop procedure signaleert de NG-RAN node waarmee de AMF is verbonden dat de overbelastingssituatie is beëindigd en dat de normale werking moet worden hervat. De Overbelastingsstopprocedure gebruikt niet-UE-geassocieerde signalering. Een succesvolle Overbelastingsstop-bewerking wordt getoond in Figuur 8.7.8.2-1 hieronder, waarbij:

Een NG-RAN node die het "OVERBELASTING STOP" bericht ontvangt, moet ervan uitgaan dat de overbelastingssituatie voor de ontvangende AMF is beëindigd en de normale werking voor verkeer dat van toepassing is op de AMF hervatten.