Tổng quan về 5GC và chức năng cơ bản các phần tử trong mạng 5GC

Mạng lõi 5G và chức năng cơ bản của các phần tử trong mạng 5GC

1. Thủ tục quản lý di động (Mobility Management)

Cả chức năng quản lý truy nhập và di động (AMF) trong kiến trúc 5G SBA và thực thể quản lý di động (MME) trong mạng 4G đều có thể cung cấp các chức năng quản lý truy nhập và di động. Hình minh họa dưới đây sẽ chỉ ra các điểm so sánh về kiến trúc mạng 4G và 5G

 
Kiến trúc 5GS sẽ hội tụ cả mạng di động và cố định để cho phép AMF cung cấp các dịch vụ cho cả mạng truy nhập 3GPP và non- 3GPP nhằm đảm bảo các thuê bao sử dụng các dịch vụ tốt nhất. Ở mạng 4G, khi UE truy nhập một mạng lõi thông qua một mạng non-3GPP không được xác thực, UE sẽ kết nối trực tiếp tới gateway thông qua node ePDG và UE không được kết nối tới MME về việc truy nhập và quản lý di động. Tuy nhiên, khi các mạng truy nhập 3GPP và non- 3GPP được sử dụng bởi 1 UE hỗ trợ 5G thuộc cùng 1 PLMN, AMF có thể thực hiện quản lý di động cho UE, cung cấp các dịch vụ thông suốt của UE. Hình minh họa dưới đây chỉ ra sự khác biệt giữa kiến trúc 4G và 5G thông qua mạng truy nhập non- 3GPP.

 
Để hội tụ mạng cố định và di động (FMC) và cung cấp tính năng ưu việt cho thuê bao, mạng 5G cấp phát và sử dụng cùng một giá trị nhận dạng tạm thời cho UE ở cả mạng truy nhập 3GPP và non- 3GPP. Các trạng thái quản lý kết nối của UE và các thủ tục yêu cầu được định nghĩa một cách linh hoạt. Mô tả dưới đây là sự khác biệt giữa 4G và 5G:
Các đối tượng quản lý di động:

Nhận dạng UE được bao gồm khi một mạng quản lý di động cho 1 UE. UE sẽ nhận dạng sử dụng mạng 5G như dưới đây:
- Bộ nhận dạng bất định thông tin thuê bao (SUPI): Giá trị SUPI là giá trị toàn cầu duy nhất và nhận dạng 1 thuê bao trong toàn bộ mạng lưới. Giá trị IMSI được sử dụng cho mạng 3GPP và bộ nhận dạng mạng truy nhập (NAI) được sử dụng cho truy nhập non- 3GPP.
- Bộ nhận dạng thiết bị bất định (PEI): Giá trị PEI là giá trị toàn cầu duy nhất và nhận dạng 1 thiết bị trong mạng 5G.
- 5G- GUTI: Giá trị nhận dạng tạm thời được cấp phát bởi mạng lõi. Nó thường được sử dụng nhằm ngăn chặn truyền đi bộ nhận dạng bất định trên mạng và ngăn chặn những người tấn công từ việc giám sát giám sát vị trí và trạng thái hoạt động của UE.

Bảng dưới đây sẽ so sánh bộ nhận dạng UE giữa mạng 4G và 5G:
 

Các giao thức 5G tối ưu hóa sự mã hóa của sự nhận dạng UE. Mạng lưới sẽ không truyền trực tiếp một giá trị SUPI nhưng sẽ sử dụng giá trị SUPI đã được mã hóa đó chính là giá trị SUCI. Phần tử AMF có thể xử lý giá trị SUPI sau khi 1 thủ tục mã hóa hoàn thành. Sau khi 5G giới thiệu phần Network Slicing, định dạng của bộ nhận dạng tạm thời của UE được thay đổi. Khi UE thực hiện thủ tục di chuyển giữa 5GS và E-UTRAN, giá trị 5G- GUTI cần được ánh xạ so sánh với 4G-GUTI hoặc ngược lại tùy thuộc theo ánh xạ chỉ ra trong hình minh họa và giá trị 4G- GUTI và 5G- GUTI đã được ánh xạ sẽ được gửi tới AMF hoặc MME trong bản tin tương ứng.
Hình minh họa dưới đây sẽ so sánh 2 giá trị 5G- GUTI và 4G- GUTI

 
Nguyên lý hoạt động của AMF đã được giới thiệu trong bộ nhận dạng tạm thời 5G UE. Phần tử AMF bao gồm một vài AMF phục một số khu vực và 01 network slice. Phần tử AMF bao gồm một hoặc nhiều bộ AMF. Sau khi nguyên lý slicing được giới thiêu trong mạng 5G, phần tử AMF trong một khu vực sẽ được chia nhỏ thành các bộ khác nhau để có khả năng hỗ trợ phần network slicing. Phần tử AMF trọng một tập cùng năng lực (Tương đương trong 01 4G MME pool) 

Trạng thái của UE:

Thủ tục quản lý di động được thực hiện bởi mạng với các UE có các trạng thái khác nhau. Ở mạng 4G, trạng thái UE được phân chia thành các thành phần EPS mobility management (EMM) and EPS connection management (ECM). Ở mạng 5G, trạng thái UE được phân chia thành các thành phần registration management (RM) and connection management (CM). Hình minh họa dưới đây sẽ chỉ ra sự khác về quản lý trạng thái thuê bao giữa mạng 4G và 5G:

(Tác giả: Nguyễn Danh Tuyên, kỹ sư mạng lõi di động, VNPT)