Volgorde van gebruik van AMF-interfaceprotocollen (authenticatie en oproep) in 5G

AMF (Access and Mobility Management Function) is een functionele eenheid (CU) van het controle-vlak in het 5G core netwerk (CN). Radio netwerkelementen (gNodeBs) moeten verbinding maken met de AMF voordat ze toegang kunnen krijgen tot een 5G-dienst. De verbinding tussen de AMF en andere eenheden in het 5G-systeem wordt weergegeven in de onderstaande figuur.

*Figuur 1. Schematische weergave van AMF en 5G netwerkelementverbinding (volle lijnen in de figuur stellen fysieke verbindingen voor, en stippellijnen stellen logische verbindingen voor)

I. AMF Interface Functies

• N1[2]:De AMF verkrijgt alle verbindings- en sessie-gerelateerde informatie van de UE via de N1-interface.
• N2[3]:Communicatie tussen de AMF en de gNodeB met betrekking tot de UE, evenals communicatie die niet gerelateerd is aan de UE, wordt via deze interface uitgevoerd.
• N8:Alle gebruikers- en specifieke UE-beleidsregels, sessie-gerelateerde abonnementsgegevens, gebruikersgegevens en alle andere informatie (zoals gegevens die worden blootgesteld aan applicaties van derden) worden opgeslagen in de UDM, en de AMF verkrijgt deze informatie via de N8-interface.
• N11[4]:De N11-interface vertegenwoordigt de triggers voor de AMF om PDU-sessies op het gebruikersvlak toe te voegen, te wijzigen of te verwijderen.
• N12:De AMF simuleert een AUSF binnen het 5G core netwerk en levert diensten aan de AMF via de AUSF-gebaseerde N12-interface. Het 5G-netwerk vertegenwoordigt een service-gebaseerde interface, met de focus op de AUSF en de AMF.
• N22:De AMF selecteert de beste netwerkfunctie (NF) in het netwerk met behulp van de NSSF. De NSSF levert netwerkfunctie locatie-informatie aan de AMF via de N22-interface.
• SBI[8]:De service-gebaseerde interface is API-gebaseerde communicatie tussen netwerkfuncties.

II. AMF Applicatieprotocollen

• NAS[5]:In 5G is NAS (Non-Access Layer Protocol) het controle-vlak protocol op de radio-interface (N1-interface) tussen de UE en AMF; het is verantwoordelijk voor het beheer van mobiliteit en sessie-gerelateerde context binnen de 5GS (5G-systeem).
• NGAP[6]:NGAP (Next Generation Application Protocol) is een controle-vlak (CP) protocol dat wordt gebruikt voor signaalcommunicatie tussen de gNB en AMF. Het is verantwoordelijk voor het afhandelen van diensten met betrekking tot de UE en diensten die niet gerelateerd zijn aan de UE.
• SCTP[7]:Flow Control Transmission Protocol (SCTP) zorgt voor de transmissie van signaalberichten tussen de AMF en de 5G-AN node (N2-interface).
• ITTI Berichten[9]:Inter-taak interface gebruikt om berichten tussen taken te verzenden.

III. Call Flow - UE Registratie en Deregistratie (Stappen)

• De AMF moet zich eerst registreren bij de NRF om de Netwerk Functie Locatie te identificeren en ermee te communiceren. Wanneer de UE wordt ingeschakeld, doorloopt deze een registratieproces. De AMF verwerkt de registratie en ontvangt vervolgens het initiële NAS UE-bericht en registratieverzoek. Dit bericht wordt gebruikt om een AMF-identiteit voor de UE aan te maken.
• Vervolgens controleert de AMF met welke AMF de UE zich voor het laatst heeft geregistreerd. Als het oude AMF-adres succesvol wordt gevonden, haalt de nieuwe AMF alle UE-contexten op en start een deregistratieprocedure voor de oude AMF. De oude AMF vraagt om de SM-context vrij te geven van de SMF en de UE-context van de gNB.

IV. Terminal Authenticatie en Autorisatie

• Als de nieuwe AMF geen spoor van de oude AMF detecteert, start deze het autorisatie- en authenticatieproces met de UE. Het handelt het identiteitsverificatieproces af en vraagt een authenticatievector van de AMF. Vervolgens stuurt het een authenticatieverzoek naar de UE om een beveiligingssleutel in te stellen en een beveiligingsalgoritme voor het kanaal te selecteren, waardoor veilige gegevensoverdracht wordt gewaarborgd.
• De AMF controleert alle NAS downlink/uplink transmissiekanalen die worden gebruikt voor communicatie.