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  Similmente alle generazioni precedenti di comunicazioni mobili, i servizi supportati dal terminale (UE) sono memorizzati nella rete centrale. L'UE può essere eseguito dalla rete radio solo dopo aver completato le azioni di autenticazione e crittografia all'accensione. Nei sistemi 5G (NR) che supportano NSSF (Network Slice Selection Function), dopo "Stabilimento della connessione RRC, contesto UE, allocazione ID UE e autenticazione di sicurezza," il terminale (UE) otterrà specifici dati di sottoscrizione in base allo stato di attivazione ed eseguirà le impostazioni del piano utente. Il processo specifico è il seguente:   I. Acquisizione dei dati di sottoscrizione: L'AMF cerca l'NSSF (Network Slice Selection Function) tramite l'interfaccia N22 per selezionare la migliore slice di rete disponibile per il servizio richiesto dall'utente. Quindi, cerca l'UDM per recuperare tutti i dati di sottoscrizione relativi a AM (Access Management), SM (Session Management) e UE (Terminal). L'AMF si connette all'UDM tramite l'interfaccia N10 per ottenere i dati di sottoscrizione. Il processo (messaggio) è il seguente: [21] Compilare le informazioni sulla slice nel messaggio di accettazione dello stabilimento della sessione PDU [8] Ottenere il contesto AMF in base all'identificatore UE [8] Ottenere il contesto SMF dalla mappatura [20] Impostare il contesto SMF nel contesto AMF [8] L'AMF crea un nuovo contesto UE   ---L'AMF configura il PCF (Policy Control Function) per recuperare la politica AM tramite l'interfaccia N15 accessibile all'UE, e l'SMF alloca i servizi di conseguenza.   ---L'AMF ha raccolto tutti i contesti UE e ora crea un altro identificatore per l'UE, l'AMF UE NGAP ID, per aggiungerlo alla rete.   II. Configurazione del piano utente L'AMF seleziona l'SMF (che esegue tutte le operazioni di gestione della sessione nel sistema 4G MME (così come SGW-C e PGW-C)) per gestire tutte le operazioni di gestione della sessione. Lo scambio di messaggi tra l'AMF e l'SMF viene condotto tramite l'interfaccia N11. L'SMF quindi trova il miglior UPF (User Plane Function) per l'UE e crea una sessione durante i flussi di dati UL e DL. L'interazione tra SMF e UPF viene eseguita tramite PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) sull'interfaccia N4; il processo specifico (messaggio) è il seguente:   [3] Controllare l'ID di sessione della sessione PDU esistente [3] Inviare un messaggio di accettazione dello stabilimento della sessione PDU all'UE e gNB [3] Inviare un messaggio di richiesta di stabilimento delle risorse della sessione PDU al gNB [4] Elaborare la risposta allo stabilimento delle risorse della sessione PDU [4] Elaborare la risposta al rilascio delle risorse della sessione PDU [20] L'AMF elabora il rifiuto dello stabilimento della sessione PDU [20] Inviare un messaggio di rifiuto della sessione PDU all'UE [3] Impostare l'AMBR della sessione [20] Aggiornare le informazioni sull'indirizzo IP nel contesto SMF e inviare un messaggio di trasmissione downlink con un motivo 5GMM al gNB [3] [5] Recuperare il profilo QoS utente e l'indirizzo IP UPF GTP TEID dal contesto SMF [1] Inviare un messaggio di richiesta del contesto della sessione PDU di attivazione [5] Aggiungere un'intestazione di sicurezza alla richiesta di trasmissione della sessione PDU AMF [3] [6] Generare un nuovo AMF NGAP UE ID [8] Notificare a NGAP il nuovo AMF NGAP ID

  Dalla 4G (LTE), le comunicazioni mobili hanno implementato la crittografia e la protezione dell'integrità durante l'accesso del terminale (UE) per garantire la privacy personale e la sicurezza durante la comunicazione. I processi specifici per questi, insieme alle risorse di servizio e alla trasmissione dei dati, nel sistema 5G (NR) sono i seguenti:   I. Sicurezza AS e Riconfigurazione RRC: Innanzitutto, l'AMF invia una Richiesta di Stabilimento Contesto Iniziale UE e un Messaggio di Accettazione della Registrazione al gNB per aggiornare il contesto UE esistente nel gNB. Il gNB esegue quindi le procedure di riconfigurazione RRC e SMC in modo che l'UE possa accedere al canale crittografato utilizzando chiavi derivate (ad esempio, k-gNB, k-RRC, k-UP-int).   [17] AMF invia SAP [1] Aggiorna il GUTI assegnato all'AMF SAP [9] Elabora la richiesta di stabilimento della connessione AMF AS SAP [9] [16] Elabora il rifiuto di stabilimento della connessione AMF AS SAP [9] Elabora la conferma di stabilimento della connessione AMF AS SAP [18] Notifica all'AMF AS SAP che deve inviare un messaggio di comando in modalità di sicurezza all'UE [9] Elabora la primitiva di richiesta di sicurezza AMF AS SAP [17] Imposta la richiesta di sicurezza quando i dati vengono trasmessi allo strato inferiore [1] Notifica all'AS SAP che la registrazione è stata rifiutata [10] Ottieni un nuovo contesto di sicurezza dallo strato superiore [23] Crittografa/decifra/decodifica il messaggio NAS di Livello 3 [8] Registra il contesto UE [1] Esegui il processo di segnalazione della registrazione [1] Elabora il messaggio di completamento della registrazione [1] L'AMF invia il messaggio di accettazione della registrazione   II. Trasmissione dati Uplink (downlink)Quando il piano utente è impostato per lo scopo uplink o downlink, il messaggio di aggiornamento della sessione PDU viene trasmesso dall'AMF all'SMF. Il processo specifico è il seguente:   [3] L'IP del gNB e il TEID vengono memorizzati nel contesto SMF corrispondente [3] Messaggio di risposta di creazione della sessione ricevuto dall'SMF [3] Prepara e invia il messaggio di risposta di stabilimento del gN all'SMF tramite gRPC [9] Elenco di stabilimento del flusso QoS [20] Funzione per verificare se è stato raggiunto il numero massimo di sessioni PDU

Nello stack di protocollo 5G (NR), RRC (Radio Resource Control) è il Layer 3, specificamente responsabile del controllo e della gestione delle connessioni delle risorse radio tra l'UE (UE) e il gNB (gNB), tra cui: stabilire e gestire le connessioni, trasmettere informazioni di sistema ed elaborare la configurazione del radio bearer di mobilità. Le connessioni RRC del terminale 5G hanno tre stati: RRC_IDLE, RRC_CONNECTED, e RRC_INACTIVE; "RRC_INACTIVE" è stato introdotto per migliorare l'efficienza della batteria e velocizzare la riconnessione.   I. Processo di stabilimento della connessione RRC: Come mostrato nella Figura (1), dopo l'accensione, il terminale (UE) avvia lo stabilimento di una connessione RRC con il gNB; successivamente, il gNB invia un messaggio NAS iniziale all'AMF tramite l'interfaccia N2, contenente il RAN UE NGAP ID, richiesta di registrazione del contesto UE, informazioni sulla posizione, 5G S-TMSI e il motivo dello stabilimento RRC. Figura 1. Processo di stabilimento RRC del terminale 5G (UE)   II. Messaggio NAS iniziale + riacquisizione del contesto UE Questi parametri sono l'identità fornita per il terminale (UE) per aiutare l'AMF a ottenere il contesto UE dal vecchio AMF di servizio o rieseguendo l'intero processo (solo quando l'AMF di servizio non riesce a trovare tracce del vecchio AMF); l'intero processo viene completato tramite l'interfaccia N14 e il processo specifico (messaggio) è il seguente: Figura 2. Messaggio NAS iniziale e contesto UE del terminale 5G (UE)   [8] Rilasciare il precedente contesto della richiesta di registrazione [3] gNB invia il messaggio NAS iniziale tramite la nuova connessione RRC [23] Decodificare il messaggio NAS protetto dalla sicurezza [3][9] Elaborare il messaggio NAS UE iniziale NGAP [4] Elaborare il messaggio UE iniziale da NGAP [9] Messaggio di gestione della mobilità [16] Memorizzare il tipo di registrazione nei parametri [1] Creare il processo di richiesta di registrazione [9] Codificare il messaggio di informazioni NAS iniziale [7] Elaborare il messaggio codificato NAS e inviarlo al task NGAP [23] Decodificare il messaggio NAS in testo semplice [8] Verificare se ci sono vecchi parametri (ad esempio, contesto UE (GUTI, IMSI, ID gNB, ecc.) [3] Aggiornare il contesto UE AMF con il nuovo ID NGAP UE gNB. Supponendo che il nuovo AMF non riesca a trovare alcuna traccia del vecchio AMF nella rete, non sarà in grado di chiudere il processo di chiamata NR. A questo punto, l'AMF avvierà le procedure di identità, autenticazione e sicurezza per l'UE al fine di aggiungere un'identità più esplicita all'UE.

  La Funzione di Gestione dell'Accesso e della Mobilità (AMF) è un'unità del Piano di Controllo (CU) nella rete centrale 5G (CN). In una rete wireless, un gNodeB deve connettersi all'AMF prima di poter accedere ai servizi 5G. L'AMF è anche l'unica Unità Funzionale di Rete (NF) (escluse le interazioni con la Funzione del Piano Utente (UPF) durante l'istituzione della sessione PDU) che consente al gNodeB di comunicare con la rete centrale 5G.   I. AMF MME Esteso: L'AMF in 5G esegue la maggior parte delle funzioni dell'MME (Mobility Management Entity) in 4G. L'istituzione della sessione PDU del terminale (UE) viene eseguita dall'unità Session Management Function (SMF), mentre le funzioni relative all'autenticazione e alla sicurezza vengono eseguite dall'Authentication Server Function (AUSF) in 5G; raggiungendo così la separazione del piano di controllo e del piano utente nell'architettura 5G. II. Funzioni AMF: Le sue funzioni sono definite nei protocolli 3GPP pertinenti, tra cui:   1. Gestione della Registrazione – ​​L'AMF gestisce la registrazione e la deregistrazione del terminale (UE) nel sistema 5G; il terminale (UE) deve completare il processo di registrazione per accedere ai servizi 5G. 2. Gestione della Connessione - Stabilisce e rilascia le connessioni di segnalazione del piano di controllo (CP) tra l'UE e l'AMF tramite l'interfaccia N1. 3. Gestione della Mobilità - L'AMF aggiorna la posizione dell'UE nella rete. Questo viene ottenuto tramite la registrazione periodica dell'UE. 4. Flusso di Segnalazione NGAP - Include procedure di paging, trasmissione di messaggi NAS, gestione della sessione PDU, gestione del contesto UE e altre trasmissioni di messaggi.   III. Interfacce Interne del Sistema 5G (NR) (Funzioni) N1/N2: L'AMF ottiene tutte le informazioni relative alla connessione e alla sessione dall'UE tramite le interfacce N1 e N2. N8: Tutte le regole di policy dell'utente e specifiche dell'UE, i dati di sottoscrizione relativi alla sessione, i dati utente e qualsiasi altra informazione (come i dati esposti ad applicazioni di terze parti) sono memorizzati nell'UDM. L'AMF recupera l'UDM tramite l'interfaccia N8. N11: Questa interfaccia rappresenta un trigger per l'aggiunta, la modifica o l'eliminazione di sessioni PDU tramite l'AMF sul piano utente. N12: Questa interfaccia simula un AUSF all'interno della rete centrale 5G e fornisce servizi all'AMF tramite l'interfaccia N12 basata su AUSF. Le reti 5G rappresentano interfacce basate sui servizi, concentrandosi su AUSF e AMF. N14: Questo punto di riferimento si trova tra due AMF (Access and Mobility Management Functions). Il contesto UE viene trasmesso tramite questa interfaccia durante l'handover e altri processi. N15: La trasmissione e la rimozione delle policy di accesso e mobilità vengono eseguite tramite l'interfaccia N15 tra l'AMF e il PCF. N17: Un Device Identity Register (EIR) emulato viene creato all'interno della rete centrale 5G e fornito all'AMF tramite un'interfaccia basata sui servizi N5g-EIR. Questa interfaccia supporta i servizi di verifica dell'identità del dispositivo. N22: L'AMF seleziona la migliore Network Function (NF) nella rete utilizzando l'NSSF. L'NSSF fornisce informazioni sulla posizione della Network Function all'AMF tramite l'interfaccia N22. N26: Questa interfaccia viene utilizzata per trasmettere l'autenticazione UE e il contesto di gestione della sessione quando l'UE esegue l'handover tra 5G e 4G (EPS).

In 5G (NR), le unità AMF non necessitano di essere interrotte o riavviate quando si apportano modifiche o aggiornamenti alla configurazione; devono solo notificare le unità di rete pertinenti. Per i terminali mobili (UE) all'interno della loro area di copertura, le modifiche verranno notificate tramite il gNB nella rete radio e l'AMF determinerà se l'UE deve registrarsi nuovamente con l'AMF. Il processo di definizione dell'aggiornamento è il seguente:   I. Processo di aggiornamento della configurazione:Come mostrato nella Figura (1), l'AMF determina se l'UE deve riconfigurarsi o registrarsi con l'AMF in base alle modifiche. Cioè, quando l'AMF rileva una modifica nella configurazione precedentemente inviata all'UE, avvierà il processo di aggiornamento della configurazione. In risposta alla richiesta di conferma dell'UE, l'AMF invierà le informazioni di completamento dell'aggiornamento della configurazione all'AMF.   Figura 1. Diagramma di flusso della notifica di aggiornamento della configurazione AMF   II. Interfaccia di aggiornamento della configurazione AMF (Messaggio)   [12] Costruisci Trasmissione di configurazione RAN in downlink [13] Invia Trasmissione di configurazione RAN in downlink [12] Costruisci Trasmissione di stato RAN in downlink [13] Invia Trasmissione di stato RAN in downlink [12] Aggiornamento configurazione RAN fallito [13] Invia Aggiornamento configurazione RAN fallito [12] Conferma aggiornamento configurazione RAN [13] Invia Conferma aggiornamento configurazione RAN [7] Costruisci Comando di aggiornamento della configurazione [8] Invia Comando di aggiornamento della configurazione [12] Costruisci Trasmissione NRPPA associata all'UE in downlink [13] Invia Trasmissione NRPPA associata all'UE in downlink [12] Costruisci Trasmissione NRPPA non associata all'UE in downlink [13] Invia Trasmissione NRPPA non associata all'UE in downlink [9] Aggiornamento configurazione completato [12] Costruisci Aggiornamento configurazione AMF [13] Invia Aggiornamento configurazione AMF

L'unità AMF svolge un ruolo cruciale nella rete core 5G; è responsabile dell'elaborazione dei messaggi NAS trasmessi in modo trasparente attraverso la RAN (gNB) dal terminale (UE). La registrazione, l'autenticazione e la gestione della mobilità del terminale (UE) durante l'accesso iniziale vengono completate dall'AMF in modo indipendente o congiuntamente ad altri elementi di rete pertinenti, come segue:   I. L'ordine diutilizzo dell'interfaccia AMF e dei messaggi per l'autenticazione del terminale 5Gè mostrato nella Figura (1); Figura 1. Ordine di utilizzo dei messaggi dell'interfaccia AMF di autenticazione UE in 5G.     [11] Richiesta di autenticazione UE [11] Risposta UE [17] NRF scopre AUSF [25] Inizializza l'istanza SCP NF [11] Richiesta di autenticazione NAMF Nausf [11] 5gAKA [11] Av5gAka contiene il metodo del vettore di autenticazione 5gAKA [11] Amf_ue->SUCI [11] URL di conferma 5g AKA [11] SEAF avvia il processo di autenticazione [11] SUPI e Kseaf [11] Autenticazione riuscita [11] (o) Autenticazione fallita   II. Gestione della mobilitàLe reti 5G forniscono connettività ad alta velocità e affidabile per utenti e dispositivi mobili, inclusi veicoli, smartphone e dispositivi IoT. Durante la mobilità, l'AMF è responsabile della trasmissione e dell'elaborazione delle informazioni relative al terminale. La sua interfaccia (protocollo) viene utilizzata come segue: Figura 2. Ordine dei messaggi dell'interfaccia AMF utilizzati quando l'UE si sposta in 5G   [5] Elabora la richiesta di registrazione [5] L'UE invia il messaggio NAS iniziale all'AMF [5] Imposta il tipo di registrazione 5GS: KSI, TSC [5] Nuovo GUTI AMF [5] Copia il numero di flusso, NR-TAI, NR-CGI da ran_ue [5] Controlla TAI[5] L'algoritmo selezionato dall'AMF dovrebbe essere lo stesso dell'algoritmo di sicurezza NAS [5] Richiesta 5GMM accettata [5] 5GMM elabora l'aggiornamento della registrazione [5] 5GMM elabora la richiesta di servizio [6] Il messaggio di richiesta di servizio NAS iniziale dovrebbe contenere il tipo di intestazione di sicurezza, ngKSI, TMSI e il tipo di intestazione di sicurezza [6] 5GMM elabora l'aggiornamento del servizio[17] NRF scopre AUSF [25] Inizializza l'istanza SCP NF [5][6] Risposta di autenticazione AMF NAUSF, quindi conferma [5] Risposta di identità SUCI[6] Stato 5GMM registrato [13] NGAP gestisce la richiesta di commutazione del percorso [13] NGAP gestisce la richiesta di commutazione [13] NGAP gestisce la notifica di commutazione [13] NGAP gestisce l'aggiornamento della configurazione Ran [5][6] 5GMM gestisce la trasmissione UL NAS [5] 5GMM gestisce la richiesta di deregistrazione [5] Imposta il tipo di deregistrazione 5GS [5] AMF sbi rilascia tutte le sessioni [5] Cancella le informazioni di paging [5] Cancella il contesto SM [5] Dissocia NG con NAS  

  Il UPF (User Plane Function) è una delle unità più importanti nel 5GC. È un'unità chiave con cui la Radio Network (RAN) interagisce durante la trasmissione dei dati PDU. L'UPF è anche un'evoluzione di CUPS (Control Plane and User Plane Separation), responsabile dell'ispezione, del routing e dell'inoltro dei pacchetti all'interno dei flussi QoS nelle politiche di sottoscrizione. Utilizza i modelli SDF inviati dall'SMF tramite l'interfaccia N4 per applicare le regole di traffico uplink (UL) e downlink (DL). Quando il servizio termina, allocherà o terminerà il flusso QoS nella sessione PDU; l'ordine di utilizzo dell'aggiornamento e dell'eliminazione della sessione dell'interfaccia UPF è il seguente; si prega di fare riferimento all'ordine di utilizzo dell'interfaccia UPF (protocollo) e della chiamata terminale in 5G.   I. Modifica della sessione Il flusso QoS specifico del terminale viene allocato tramite il processo di modifica della sessione PDU; il flusso QoS dedicato aggiuntivo supporta il traffico con requisiti QoS più elevati (come traffico voce, video, giochi, ecc.); l'applicazione della modifica della sessione (aggiornamento) in UPF è mostrata nella Figura (1); Figura 1. Ordine di utilizzo dell'interfaccia UPF per la modifica (aggiornamento) della sessione del terminale in 5G   [6] N4 elabora la richiesta di modifica della sessione [6] Rimuovi PDR esistente [6] Aggiorna PDR [6] Aggiorna FAR [6] Aggiorna URR [6] Aggiorna QER [6] Aggiorna BAR [6] Imposta il nodo GTP [6] Imposta N3 TEID e QFI [6] [7] PFCP invia la risposta di modifica della sessione [5] N4 costruisce la risposta di modifica della sessione [5] Richiesta PFCP accettata [5] Buffer PDR inizializzato [5] PDR è stato creato [6] Invia i pacchetti di dati memorizzati nel buffer a gnB (se necessario) II. Eliminazione della sessione Quando la sessione del servizio terminale termina, il flusso QoS verrà allocato o terminato nella sessione PDU. L'ordine di utilizzo dell'eliminazione della sessione nell'interfaccia UPF è il seguente: Figura 2. Ordine di utilizzo dell'interfaccia correlato all'eliminazione del terminale 5G UPF   [6] N4 elabora la richiesta di eliminazione della sessione [6][7] PFCP invia la richiesta di eliminazione della sessione [5][1] Report completo sullo stato di utilizzo URR della sessione [1] Timestamp dell'ultimo report [1] Attivazione temporale [1] Report del periodo di validità della quota [1] Attivazione della capacità [1] Report della quota di capacità [5][1] Snapshot URR della sessione UPF (byte totali, pacchetti di dati totali, inclusi uplink e downlink) [6][1] Eliminazione della sessione UPF [1] Account URR della sessione UPF, tutta l'eliminazione: eliminazione del periodo di validità, eliminazione del tempo della quota, eliminazione del tempo della soglia. [13]PDR tutti eliminati [13]FAR tutti eliminati [13]URR tutti eliminati [14]QER tutti eliminati [13]BAR tutti eliminati [13]Da SEID

Funzione del Piano Utente(UPF) è una delle Funzioni di Rete (NFs) più importanti nella rete core 5G. È la seconda funzione di rete con cui l'NR RAN interagisce durante i flussi PDU. UPF è un'evoluzione di CUPS (Separazione del Piano di Controllo dal Piano Utente), specificamente responsabile dell'ispezione, del routing e dell'inoltro dei pacchetti all'interno dei flussi QoS nelle politiche di sottoscrizione. Utilizza anche i modelli SDF inviati dall'SMF tramite l'interfaccia N4 per applicare le regole di traffico UL (Uplink) e DL (Downlink); quando il servizio corrispondente termina, alloca o termina i flussi QoS nella sessione PDU.   Figura 1.5G SMF e la sua interfaccia (protocollo)   I. Interfacce e protocolli UPF includono i seguenti: N4[5] Dopo che il piano utente è stato stabilito, il contesto di gestione della sessione e i parametri necessari vengono trasmessi dal single-mode fiber (SMF) alla funzione del piano utente (UPF). PFCP[7] Qualsiasi comunicazione tra SMF e UPF è gestita dal protocollo di inoltro pacchetti PFCP (protocollo di controllo); è uno dei protocolli principali che separano il piano utente e il piano di controllo. GTP[3] Il protocollo di tunneling GPRS (GTP) è responsabile di fornire l'interconnessione senza soluzione di continuità e trasportare il traffico tra utenti in roaming o domestici e le interfacce di rete chiave in 4G, NSA (5G non-standalone), SA (5G standalone) e architetture di mobile edge computing. In 5G, i tunnel GTP vengono utilizzati anche per l'interfaccia N9. II. Flusso di chiamata (Stabilimento della sessione e inizializzazione UPF) Durante lo stabilimento della sessione PDU, l'SMF si connette all'UPF tramite PFCP (interfaccia N4). Questa sessione PFCP trasporta un modello SDF contenente informazioni come PDR, QFI, URR e FAR. L'UPF allocherà un flusso QoS predefinito (non-GBR) durante lo stabilimento iniziale della sessione.   III. Sequenza di utilizzo dell'interfaccia di chiamata del terminale (UE) [6] N4 elabora la richiesta di stabilimento della sessione [6] PFCP elabora la creazione del PDR [6] [12] Controlla il PDI esistente del PDR [6] [12] Controlla il TEID [6] [12] Controlla l'interfaccia sorgente [6] [12] Controlla l'ID filtro SDF precedente [6] [12] Imposta tutti i flag del filtro: BID, FL, SPI, TTC, FD [6] PFCP elabora la creazione del FAR [6] Crea URR [6] Crea BAR [6] Crea QRR [6] Imposta N3 TEID e QFI [4] Inizializzazione UPF [4] Inizializzazione del contesto PFCP [1] Inizializza il contesto UPF [1] Imposta le caratteristiche funzionali del piano utente: FTUP, EMPU, MNOP, VTIME, Lunghezza attributo UPF [6] [7] Risposta di stabilimento della sessione [5] N4 crea la risposta di stabilimento della sessione [5] ID nodo [5] Richiesta PFCP accettata [5] F-SEID [5] Esistenza PDR controllata [5] PFCP crea messaggio FTUP: La funzione UP supporta l'allocazione/rilascio di F-TEID. EMPU: La funzione UP supporta l'invio di pacchetti di fine file. MNOP: La funzione UP supporta la misurazione del numero di pacchetti nell'URR, che viene eseguita tramite il flag "Misura il numero di pacchetti in URR". MNOP (Misurazione del conteggio dei pacchetti): Quando impostato su "1", indica che nelle misurazioni basate sul flusso, oltre alla misurazione in byte, viene richiesto anche il numero di pacchetti uplink/downlink/totale trasmessi. VTIME: La funzionalità UP supporta la funzionalità del periodo di validità della quota. Se la funzionalità UP supporta la funzionalità VTIME, richiede alla funzionalità UP di inviare un rapporto sull'utilizzo dopo la scadenza del periodo di validità. Dopo la scadenza del periodo di validità della quota, se i pacchetti di dati vengono ricevuti sull'UPF, l'UPF dovrebbe interrompere l'inoltro dei pacchetti di dati o consentire solo l'inoltro di traffico del piano utente limitato, a seconda della politica dell'operatore nella funzionalità UP. Abbreviazioni: FL: Flow Tag TTC: TOS (Traffic Category) SPI: Security Parameter Index FD: Flow Description BID: Bidirectional SDF Filter

1. In un sistema 5G, una funzione di SMF (Session Management Function) è quella di essere responsabile della trasmissione delle informazioni del piano di controllo utente (CP); funziona con UPF per gestire il contesto rilevante delle sessioni terminali; è responsabile della creazione, dell'aggiornamento e dell'eliminazione delle sessioni e dell'assegnazione degli indirizzi IP a ciascuna sessione PDU, fornendo tutti i parametri e supportando varie funzioni di UPF; l'interfaccia tra SMF e altri elementi di rete è mostrata in Figura (1).   *Figura 1. Diagramma schematico della connessione SMF con altri elementi di rete (le linee continue nella figura rappresentano le connessioni fisiche e le linee tratteggiate rappresentano le connessioni logiche).   II. I protocolli applicativi in SMF includono: PFCP[2]: Tutta la comunicazione tra SMF e UPF è gestita da PFCP (Packet Forwarding Control Protocol); è uno dei principali protocolli che separano il piano utente e il piano di controllo. UDP[3]: User Datagram Protocol, un protocollo di livello di trasporto che fornisce l'indirizzamento delle porte di origine e di destinazione per il multiplexing/demultiplexing di applicazioni di livello superiore. Questo protocollo è responsabile della trasmissione dei dati tra gNB e UPF. SBI[4] (Service-Based Interface): Questo è un metodo di comunicazione basato su API tra funzioni di rete.   III. Flusso di chiamata della sessione terminale Durante l'istituzione della sessione terminale 5G: Innanzitutto, l'SMF si registra con l'NRF per individuare altre funzioni di rete. Se un utente desidera accedere ai servizi dati 5G, è necessario stabilire una sessione PDU con la rete. L'UE invia una richiesta di stabilimento della sessione PDU alla rete principale (ovvero, l'AMF). L'AMF seleziona il miglior SMF nella rete per mantenere le informazioni relative alla sessione. Dopo aver selezionato il miglior SMF, richiede all'SMF di creare un contesto SM. L'SMF ottiene i dati di sottoscrizione SM dall'UDM e genera un contesto M. Quindi, l'SMF e l'UPF avviano il processo di stabilimento della sessione PFCP e impostano i valori predefiniti per i parametri relativi alla sessione. Infine, l'AMF invia le informazioni sulla sessione al gNB e all'UE per stabilire il valore della sessione PDU predefinita.   L'interfaccia di stabilimento della sessione utilizza (sequenziale) il contenuto del messaggio: [22] Invia registrazione NF [22] Riprova l'invio della registrazione NF [6] Imposta il file di configurazione NF [22] Invia servizio di scoperta NF AMF [5] Elabora la richiesta di stabilimento della sessione PDU [4] Crea il rifiuto di stabilimento della sessione PDU GSM [30] Invia il rifiuto di stabilimento della sessione PDU [28] HTTP POST contesto SM - Ricevi Crea contesto SM [31] Elabora la creazione del contesto SM della sessione PDU [22] Invia scoperta NF UDM [27] Ottieni contesto SM [10] Crea/Imposta dati creati [2] Inizializza il contesto SMF [2] Ottieni informazioni DNN [4] Crea l'accettazione dello stabilimento della sessione PDU GSM [22] Invia scoperta NF PCF [10] Selezione PCF [24] Invia creazione di associazione di policy SM [29] Policy SM nella decisione dell'applicazione [16] Crea elenco UPF per la selezione [16] Ordina l'elenco UPF per nome [16] Seleziona UPF e assegna IP UE [15] Seleziona UPF per DNN [16] Ottieni il nome UPF per IP [16] Ottieni ID nodo UPF per nome [16] Ottieni nodo UPF per IP [16] Ottieni ID UPF per IP [18] Costruisci la richiesta di stabilimento dell'associazione PFCP [17] Elabora la richiesta di stabilimento dell'associazione PFCP [19] Invia la richiesta di stabilimento dell'associazione PFCP [18] Costruisci la richiesta di stabilimento della sessione PFCP [19] Invia la richiesta di stabilimento della sessione PFCP [20] Invia richiesta PFCP [18] PFCP crea PDR, FAR, QER, BAR [10] Aggiungi PDR alla sessione PFCP [13] [16] Genera percorso dati predefinito [16] Genera percorso dati [15] Aggiungi percorso dati [15] Genera identificatore dell'apparecchiatura terminale (TEID) [2] [10] Assegna identificatore dell'apparecchiatura di sistema locale (SEID) [10] Seleziona la regola della sessione [15] Seleziona i parametri UPF [15] Aggiungi PDR, FDR, BAR, QER [29] Elabora la regola della sessione [3] Attiva il tunnel e PDR [3] Attiva il tunnel uplink/downlink [16] Seleziona la sorgente del percorso uplink [30] Attiva la sessione UPF [30] Stabilisci la sessione PFCP [18] Crea la risposta di stabilimento della sessione PFCP [19] Invia la risposta di stabilimento della sessione PFCP [20] Invia risposta PFCP [18] Crea la risposta di stabilimento dell'associazione PFCP [19] Invia la risposta di stabilimento dell'associazione PFCP [2] Ottieni informazioni sul piano utente [16] Ottieni il percorso del piano utente predefinito tramite DNN e UPF [3] Ottieni ID UPF, IP del nodo, UL PDR, UL FAR [3] Copia il primo nodo del percorso dati [25] Ottieni informazioni sulla sessione PDU UE tramite HTTP [15] Ottieni l'interfaccia per ottenere informazioni sull'interfaccia UPF [15] Ottieni il nodo UPF tramite ID nodo [15] Ottieni IP UPF, ID, ID PDR, ID FAR, ID BAR, ID QER [2] Ottieni il pool del percorso predefinito UE [30] Notifica all'UE - invia tutti i percorsi dati a UPF e invia i risultati all'UE [10] Invia l'indirizzo PDU a NAS [12] Crea nodo del percorso dati UE [2] Inizializza il routing UE SMF [7] Crea la trasmissione della richiesta di stabilimento delle risorse della sessione PDU [8] Gestione della trasmissione dell'errore di stabilimento delle risorse della sessione PDU [8] Gestione della trasmissione della risposta di stabilimento delle risorse della sessione PDU  

In un sistema 5G, quando l'interfaccia NG o alcune parti dell'interfaccia NG necessitano di essere ripristinate, il nodo NG-RAN verrà notificato; quando l'AMF elabora un sovraccarico, un messaggio di sovraccarico verrà inviato anche al nodo NG-RAN per notificare al gNB di avviare il processo di gestione del carico; le definizioni specifiche di questi messaggi sono le seguenti:   1. Reset NG i messaggi vengono inviati dai nodi NG-RAN e AMF per richiedere il ripristino dell'interfaccia NG o di alcune sue parti.   Direzione del messaggio: Nodo NG-RAN → AMF e AMF → Nodo NG-RAN   2. Il messaggio di riconoscimento NG RESET viene inviato congiuntamente dal nodo NG-RAN e dall'AMF in risposta al messaggio NG RESET.   Direzione del messaggio: Nodo NG-RAN → AMF e AMF → Nodo NG-RAN   3. Messaggio di conferma NG RESET: Questo messaggio viene inviato congiuntamente dal nodo NG-RAN e dall'AMF in risposta al messaggio NG RESET.   Direzione del messaggio: Nodo NG-RAN → AMF e AMF → Nodo NG-RAN   4. Messaggi di indicazione di errore vengono inviati dai nodi NG-RAN e AMF per indicare che è stato rilevato un errore nel nodo.   Direzione del messaggio: Nodo NG-RAN → AMF e AMF → Nodo NG-RAN 5. Il messaggio di avvio del sovraccarico viene inviato dall'AMF per indicare al nodo NG-RAN che l'AMF è sovraccarico.   Direzione del messaggio: AMF → Nodo NG-RAN   6. Il messaggio di arresto del sovraccarico viene inviato dall'AMF per indicare che l'AMF non è più sovraccarico.   Direzione del messaggio: AMF → Nodo NG-RAN