Apprendimento del sistema 5G - Sovraccarico del sistema (Arresto)

Nelle reti di comunicazione mobile, "sovraccarico di sistema" si verifica quando un traffico di servizio eccessivo o troppi dispositivi tentano simultaneamente di connettersi, sovraccaricando le risorse di rete, causando congestione, bassa velocità o fallimenti di connessione. I meccanismi di protezione del sistema vengono attivati per affrontare questi sovraccarichi. Strategie specifiche includono l'emissione da parte degli operatori di rete di più spettro concesso in licenza, l'allocazione di risorse tramite network slicing, l'implementazione di throttling all'interno delle unità funzionali della rete core e l'abilitazione di meccanismi come timer di backoff e messaggi di sovraccarico per controllare e gestire efficacemente il volume di utenti.

1. Attivazione del sovraccarico: In una rete 5G (NR), la Access and Mobility Management Function (AMF) invia un messaggio di "Attivazione del sovraccarico" ad altri elementi di rete rilevanti (come i gNB) in base alle sue soglie di capacità di elaborazione (configurazione), indicando una condizione di sovraccarico. Questo attiva misure di controllo della congestione (come il rifiuto delle richieste di connessione da parte di alcune user equipment (UE)) per proteggere la rete da guasti. L'attivazione del sovraccarico prevede che l'AMF invii un messaggio NGAP Overload Activation al nodo NG-RAN (Radio Access Network), richiedendo di limitare determinati tipi di traffico e reindirizzare o rifiutare le richieste per mantenere la stabilità della rete durante i periodi di alta domanda.

1.1 Il controllo del sovraccarico prevede

• Rilevamento della congestione: L'AMF o altri elementi di rete, come la User Plane Function (UPF), monitorano il carico della rete e identificano quando le soglie di congestione predefinite vengono superate.
• Messaggio di controllo del sovraccarico: Dopo aver rilevato un sovraccarico, l'AMF invia un messaggio NGAP Overload Control al nodo NG-RAN connesso.
• Azioni di controllo della congestione: Dopo aver ricevuto il messaggio, il nodo NG-RAN avvia azioni di controllo per gestire il sovraccarico. Queste azioni includono:
• Rifiuto di determinate connessioni: L'NG-RAN può rifiutare le richieste di connessione da parte delle user equipment (UE) per servizi non di emergenza o ad alta priorità.
• Limitazione della segnalazione di uplink: L'NG-RAN può limitare la trasmissione della segnalazione NAS (Non-Access Stratum) di uplink all'AMF, riducendo ulteriormente il carico sulla rete core.
• Limitazione del traffico: La rete può limitare o ridurre la quantità di traffico che gestisce per prevenire guasti al sistema.

1.2 Il controllo del sovraccarico ha tre obiettivi:

• Mantenimento della stabilità della rete: L'obiettivo primario è prevenire il completo guasto della rete durante periodi di traffico estremo o picchi di carico imprevisti.
• Garantire la continuità del servizio: Gestendo il carico, la rete può continuare a fornire servizi essenziali anche se i servizi meno critici sono temporaneamente limitati.
• Protezione delle risorse: Il controllo del sovraccarico protegge le risorse come la larghezza di banda UDM e altre funzioni di rete critiche dall'essere sovraccaricate da un'eccessiva segnalazione del piano di controllo.

2. la procedura di Overload Stop segnala al nodo NG-RAN a cui è connessa l'AMF che la situazione di sovraccarico è terminata e che le normali operazioni dovrebbero riprendere. La procedura di Overload Stop utilizza la segnalazione non associata all'UE. Un'operazione di Overload Stop riuscita è mostrata nella Figura 8.7.8.2-1 sottostante, dove:

Un nodo NG-RAN che riceve il messaggio "OVERLOAD STOP" dovrebbe presumere che la situazione di sovraccarico per l'AMF ricevente sia terminata e dovrebbe riprendere le normali operazioni per il traffico applicabile all'AMF.