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3GPP 5G SA Detailed explanation 1(Relationship between 5G Identifier and Virtualization)

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3GPP 5G SA Detailed explanation (Relationship between 5G Identifier and Virtualization)
・A hands-on resource for mobile engineers
※written in Japanese

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3GPP 5G SA Detailed explanation 1(Relationship between 5G Identifier and Virtualization)

  1. 1. 3GPP 5G SA解説資料 2022/11/16 1 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 3GPP 5G SA Detailed explanation 1 (Relationship between 5G Identifier and Virtualization)Rev3.20 2022年8月12日 Centimani 株式会社(技術顧問 安永 隆一)
  2. 2. 内 容 1.5Gスライスの基礎 2.5G GUTIとは 3.5G GUTI 生成の流れ Appendix
  3. 3. 1.5Gスライスの基礎
  4. 4. 5Gアーキテクチャとスライス(仮想化)イメージ 2022/11/16 4 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UPF SMF AMF AUSF UDM NEF PCF AF RAN UE NSSF データ ネットワーク SBA API セッション ポリシ 加入者データ 認証 モビリティ アクセス C-Plane SBA (Service Based Architecture) ネットワークスライス N13 N12 N8 N10 N11 N7 N15 N4 N22 N2 N1 N5 N6 N3
  5. 5. 3GPPのSlice管理(End to End管理)の概念図 2022/11/16 5 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED サービス1 サービス2 サービス3 CN NSSI 1 CN NSSI 2 CN NSSI 3 NSI A NSI B NSI C ※NSI: Network Slice Instance ※NSSI:Network Slice SubnetInstance Communication Services Core Network Access Network AN NSSI 1 AN NSSI 2 Network Service (NFV) ≒ Network Slice (3GPP)
  6. 6. AMFが新しい5G-GUTIを提供する場合 2022/11/16 6 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UEから「初期登録」または「モビリティ登録更新」の登録要求メッセージを受信すると、AMFは登 録承認メッセージで新しい5G-GUTIをUEに送信する必要がある。 UEから「定期的な登録更新」の登録要求メッセージを受信すると、AMFは登録受け入れメッ セージで新しい5G-GUTIをUEに送信する必要がある。 ネットワークによってトリガーされたサービス要求メッセージをUEから受信すると(つまり、ページング メッセージに応答してUEによって送信されたサービス要求メッセージ)、AMFはUE構成更新手 順を使用して新しい5G-GUTIをUEに送信する。 ※例外 ・上記の場合よりも頻繁に5G-GUTIを再割り当てするのは、実装に任されている。 ・AMF内のUEを一意に識別する5G-TMSIを含む5G-GUTIを生成するのは実装に任されて いる。
  7. 7. 2.5G GUTIとは 2022/11/16 7 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5G-GUTIは、加入者のIMSIの機密を保持する手段として5Gで使用される。 ネットワーク登録時に、AMF(コアアクセスおよびモビリティ管理機能)は、GUAMI (グローバルに一意のAMF ID)と5G-TMSI(5G一時モバイル加入者ID)で 構成される5G-GUTIを割り当てる。 PLMN ID AMF ID 5G TMSI GUAMFI(Grobal Unique AMF Identifier) 24bit 24bit 32bit 48bit GUAMIは、5Gネットワーク内のAMFを一意に識別するために使用されます。 これは、MCC(モバイル国コード)、MNC(モバイルネットワークコード)、AMFリージョンID、 AMFセットID、およびAMFポインターで構成されます。 GUAMI - Globally Unique AMF ID
  8. 8. 3.5G GUTI 生成の流れ
  9. 9. 5G SA GUTI 生成手順 2022/11/16 9 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UE gNB AUSF 1.UEはSUCIでSUPIを 暗号化する。 AMF UDM 2:Registration Request(SUCI) 3:Authentication Request(SUCI) 4.UDMはSUCIでSUPI を復号化する ・加入者識別の仕組みでは、SUCIを使用して 無線インターフェイス上のUEを識別できる。 ①UEが最初に登録を試みると、UEはSUPIを暗号化 (SUCI)し、セキュリティを確保したうえでSUCIで 要求された初期登録を送信する。 ➁AMFは、このSUCIをAUSFおよびUDMに転送して、 認証要求でSUPIを取得する。 ➂AUSFは、SUPI情報を含む認証応答で応答する。
  10. 10. 5G SA GUTI 生成手順 2022/11/16 10 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UE gNB AUSF AMF UDM 7:Registration Accept(GUTI) 8:Registration Request(GUTI) 5:Authentication Response(SUPI) 6.AMFはGUTIを生成し、 SUPIとGUTIのマッピング を実施。 5G-GUTIを介した識別に失敗した場合、5Gセキュリティ 仕様では、無線インターフェイスを介したSUPIのプレーン テキスト送信は許可されない。 代わりに、隠されたSUPIを含むElliptic Curve Integrated Encryption Scheme(ECIES) ベースのプライバシー保護識別子が送信される。 この隠されたSUPIは、SUCI(サブスクリプション隠された 識別子)として知られている。
  11. 11. 5G SA GUTI 生成手順 2022/11/16 11 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UE gNB AUSF AMF UDM Case1 9.AMFはGUTIを使用して SUPIを生成する。 10:Authentication Request(SUPI) ・AMFはGUTIを使用してSUPIを生成し、AUSFでの 認証はSUPIを使用して完了できる。 Case1完了
  12. 12. 5G SA GUTI 生成手順 2022/11/16 12 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED UE gNB AUSF AMF UDM Case2 AMFはGUTIとSUPIを マッピングできない。 9:Identity Accept(SUCI) 8:Identity Request 10:Authentication Request(SUCI) 11:Authentication Response(SUPI) ・AMFでGUTIを使用してUEを識別できない場合、 AMFはUEにIdentity Requestを要求し、UEは SUCIを含むIdentity Acceptで応答する場合がある。 Case2完了
  13. 13. APPENDIX
  14. 14. NSI(Network Slice Instance) 2022/11/16 14 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED Network Slice Template は、3GPP Network Slicing に関連している。 ネットワーク スライシングは、NST (ネットワーク スライス テンプレート) から作成された ネットワーク スライス インスタンスを介して実装される。
  15. 15. NSSI(Network Slice Subnet Instance) 2022/11/16 15 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED ネットワーク スライスでは、NSSI はネットワーク スライス インスタンス全体の一部を形成する。 例には、RAN、コア、およびトランスポート NSSI が含まれる。
  16. 16. NSSAI(Network Slice Selection Assistance Information) 2022/11/16 16 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED NSSAIは、最大8つのS-NSSAI(シングル–ネットワークスライス選択支援情報)の コレクションであり、ネットワークが特定のネットワークスライスを選択するのを支援するために UEによってネットワークに送信される。 これは、S-NSSAIのコレクションであり、UEとネットワーク間のシグナリングメッセージで送信 される許可および要求されたNSSAIの最大8つ。
  17. 17. S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information) 2022/11/16 17 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED S-NSSAIは、ネットワークスライシングをサポートするために使用され、ネットワークスライシング を一意に識別するために使用される。 S-NSSAIには、SST(スライス/サービスタイプ)とオプションのSD(スライス微分器)の2つ のコンポーネントが含まれている。 ネットワークスライスを識別し、SST(スライス/サービスタイプ)とSD(スライド差別化要因) で構成される。
  18. 18. 5G GUTI(Globally Unique Temporary Identifier) 2022/11/16 18 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5G-GUTIは、加入者のIMSIの機密を保持する手段として5Gで使用される。 ・ネットワーク登録時に、AMF(コアアクセスおよびモビリティ管理 機能)は、GUAMI(グローバルに一意のAMF ID)と5G-TMSI (5G一時モバイル加入者ID)で構成される5G-GUTIを割り当てる。 ・AMFは、(いつでも)GUTIをUEに割り当てる責任があり、3GPP アクセスと非3GPPアクセスの両方に共通。 ※5G GUTI = GUAMI + 5G TMSI
  19. 19. SUPI(Subscription Permanent Identifier) 2022/11/16 19 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED SUPIは、各加入者に割り当てられ、3GPP仕様TS 23.501で定義されている5Gの グローバルに一意のサブスクリプション恒久識別子(SUPI)。 SUPI値は、5GコアのUSIMおよびUDM / UDR機能でプロビジョニングされる。 有効なSUPIは、次のいずれかになる。 ①3GPP RATのTS23.503で定義されているIMSI(International Mobile Subscriber Identifier) ➁非3GPPRATのTS23.003で定義されているRFC4282ベースのユーザーIDで 定義されているNAI(ネットワークアクセスID)
  20. 20. SUCI(Subscription Concealed Identifier) 2022/11/16 20 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 暗号化された、加入者識別子で、プライバシーを保護するためのもの。 ※詳細についてはTS 33.501を参照。
  21. 21. 5G-TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) 2022/11/16 21 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5G-TMSIは、加入者の5G-GUTIの生成中にAMFによって生成される。 ・5G-TMSIは、割り当てられたすべての5G-GUTIにわたって、AMF内のUEを一意に 識別する。 ・TMSIは、AMFでUEを識別する。 ・GUTIが長いため、より効率的な無線リソース(特にページングとサービスリクエスト)を 有効にするために、5G-S-TMSIと呼ばれる新しい識別子が作成される。 ※S-TMSI = AMF SetId + AMFポインター+ 5G-TMSI
  22. 22. 5G-S-TMSI(S-Temporary Mobile Subscriber Identity) 2022/11/16 22 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5G S-TMSIは、5G-GUTIの短縮バージョンであり、ページングやサービスリクエストなど の無線シグナリング手順の効率を高めるように設計されている。 ※5G-S-TMSIは、AMFセットID、AMFポインタ、および5G-TMSIで構成されている。
  23. 23. GUAMI(Globally Unique AMF ID) 2022/11/16 23 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5Gネットワーク内のAMFを一意に識別するために使用される。 ・MCC(モバイル国コード)、MNC(モバイルネットワークコード)、 AMFリージョンID、AMFセットID、およびAMFポインターで構成。 ・GUAMIはAMFを識別します-グローバルに一意のAMF識別子 = MCC + MNC + AMFリージョンID + AMFセットID + AMFポインタ ※ここで、AMFリージョンIDはリージョンを識別し、AMFセットIDはAMFリージョン内の AMFセットを一意に識別し、AMFポインターはAMFセット内のAMFを一意に識別する。
  24. 24. DNN(Data Network Name) 2022/11/16 24 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5Gでは、データネットワークはDNNを使用して明確に識別される。 ・DNNは通常、APN(アクセスポイント名)の形式。 ※これは、APNのようにSMF / UPFのインターフェイスとポリシー決定を選択することにより、 PDUセッションの作成中に使用される。
  25. 25. PEI(Permanent Equipment Identifier) 2022/11/16 25 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 5Gでは、PEIは、ネットワークがユーザー機器を識別する手段となる。 (3GPPネットワークにアクセスできるデバイスでは、PEIはIMEIになる) ・ユースケースとUEタイプに応じて、さまざまな形式をとることがある。 ・UEは、PEIとそのフォーマットをネットワークに示す。 ・UEが少なくとも1つの3GPPテクノロジーをサポートしている場合は、IMEI形式のPEIを 割り当てる必要がある。
  26. 26. Internal Group Identifier 2022/11/16 26 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED ・UDMのサブスクリプションデータに依存する。 ・PDUセッションで使用されるUEをグループ化できる。 ※リリース15では、ステージ3の仕様で正確な数が定義されているが、非ローミングの場合 のみが定義されている。
  27. 27. General Public Subscription Identifier 2022/11/16 27 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 一般的なパブリックサブスクリプション識別子 ・3GPPシステムの内部および外部で使用される。 ・さまざまなデータネットワークで3GPPサブスクリプションに対応するため使用される。
  28. 28. SST(Slice/Service Type) 2022/11/16 28 COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED ネットワークスライシングに関連して、SSTは、特定の機能とサービスの観点からネットワーク スライシングの予想される動作を定義する。 標準化されたSST値には、以下が含まれる。 ① eMBB(拡張モバイルブロードバンド) ➁ URLLC(超高信頼性低遅延通信) ➂ MIoT(大規模なモノのインターネット)
  29. 29. COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 2022/11/16 29 3GPP標準化技術仕様に関する知識は、 翻訳し、読むだけでは なかなか理解が進まないものです。 理解するには、実際のコールフローシナリオに基づき 実際の通信ログとの整合性確認等は欠かせませんが、 その様な資料は広く共有されていないのが現状です。 本資料は、弊社内で3GPP技術仕様の 理解・知識向上を図るため作成したものです。 コンテンツは可能な限り、ベンダー / キャリア依存などを 除外して作成しておりますが、一部標準化や実用化が 進んだシステムと整合性が担保できていない記述を 含んでいる場合があります。 本資料は、ロイヤリティフリーです。閲覧される皆さんの 知識定着と仕事の生産性の向上の一助としてご活用ください。 THANK YOU FOR VIEWS ryuichi@centimani.biz

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