Проще всего понять интерфейс SBI в 5GC, начав с практического вопроса: зачем ядру 5G вообще понадобилась новая модель взаимодействия? До появления 5G мобильные ядра обычно описывались с помощью архитектуры опорных точек. Каждая пара сетевых элементов взаимодействовала через определённый интерфейс, например S6a между MME и HSS в LTE/EPC. Такую модель «точка — точка» было легко изображать и обсуждать, однако по мере роста разнообразия сетевых функций и требований к услугам она становилась менее гибкой.

Ядро 5G использует другой подход. Вместо представления каждого сетевого элемента как закрытого блока, связанного только фиксированными опорными точками, вводится сервисная архитектура. Сетевые функции предоставляют сервисы, а другие авторизованные сетевые функции используют их через сервисные интерфейсы. В этом состоит основная идея SBI.

Почему возможностей опорных точек стало недостаточно

Архитектура опорных точек хорошо работала, когда отношения взаимодействия между сетевыми элементами были стабильными и предсказуемыми. Если MME требовалось взаимодействовать с HSS, эту связь описывала опорная точка S6a. Если SGW требовалось взаимодействовать с PGW, соответствующий путь описывала другая опорная точка. Такая модель делала архитектуру наглядной и прямолинейной.

Проблема заключается в расширяемости. После того как архитектура и её опорные точки фиксируются в выпуске спецификации, добавлять новые отношения взаимодействия становится сложно. Например, если появляется новое требование между двумя сетевыми функциями, для которых ещё не определён интерфейс, стандартная архитектура может не предлагать удобного способа его поддержки. Поставщики способны создавать собственные решения, но они снижают совместимость и усложняют развитие сети.

Ядро 5G проектировалось для более широкого набора услуг, включая мобильный широкополосный доступ, IMS, сетевое слайсирование, управление политиками, периферийные сервисы, функции предоставления возможностей и гибкую обработку данных абонента. Жёсткая модель «точка — точка» усложнила бы такое развитие. SBI решает эту задачу, позволяя сетевой функции предоставлять несколько сервисов, которые авторизованные сетевые функции-потребители могут вызывать по мере необходимости.

Как микросервисы помогают понять SBI

Полезной аналогией служит банковское окно. С точки зрения клиента окно предоставляет услугу выдачи наличных. Клиенту не нужно знать, выполняет ли внутреннюю процедуру бухгалтер, кассир, управляющий или несколько сотрудников. Для него важно лишь, чтобы запрос был принят, обработан и завершён.

С внутренней точки зрения банка услуга может быть разделена между несколькими ролями. Один сотрудник проверяет счёт и регистрирует операцию, другой готовит наличные, а управляющий может одобрять необычные или крупные операции. Эти роли могут выполнять разные люди либо один сотрудник в небольшом отделении. Главное, что внешняя услуга остаётся понятной, даже если внутреннее распределение меняется.

В 5GC применяется тот же принцип. Сетевая функция может рассматриваться как поставщик сервиса, а её внутренние возможности делятся на несколько сервисных модулей. Другие сетевые функции вызывают нужный сервис посредством стандартизованного взаимодействия в стиле API. Это повышает гибкость, поскольку сетевой функции-потребителю не требуется отдельная опорная точка «один к одному» для каждой возможной функциональной связи.

Хорошим примером является UDM. В 4G MME обращался ко многим функциям HSS через интерфейс S6a. В 5G связанные возможности предоставляются как отдельные сервисы UDM, например UECM для сведений о регистрации UE, SDM для управления данными подписки и UEAuthentication для данных, связанных с аутентификацией. Авторизованные сетевые функции могут использовать эти сервисы в соответствии с заданными правилами.

Что означает SBI в 5GC

В терминологии 5GC NF, или сетевая функция, — это определённая функция обработки, например AMF, SMF, UDM, AUSF, PCF, NRF или NEF. Сервис NF — это возможность, предоставляемая одной NF и используемая другими авторизованными NF. Сервисный интерфейс описывает, каким образом конкретная сетевая функция предоставляет набор сервисов.

Имена SBI обычно состоят из заглавной буквы N, за которой следует имя сетевой функции в нижнем регистре. Например, Nudm обозначает SBI, предоставляемый UDM, Namf — SBI, предоставляемый AMF, а Nsmf — SBI, предоставляемый SMF. Такая схема именования облегчает понимание того, какая сетевая функция предоставляет сервисный интерфейс.

Различие между опорной точкой и SBI принципиально важно. Опорная точка описывает связь между двумя сетевыми функциями. SBI описывает, как одна сетевая функция предоставляет сервисы, которыми могут пользоваться разные авторизованные сетевые функции-потребители. Тем самым архитектурный акцент переносится с фиксированных парных связей на повторно используемые сервисные возможности.

SBA сохраняет гибкость архитектуры

В 5GC определена модель SBA на основе SBI. На схеме SBA многие сетевые функции плоскости управления показаны как поставщики сервисов, соединённые сервисными интерфейсами. Это не означает полного исчезновения схем опорных точек. Они сохраняются для переходного периода, совместимости и удобства обсуждения, особенно когда инженерам нужно рассматривать привычные связи N1, N2, N3, N4, N6 или N11.

Два представления решают разные задачи. Представление опорных точек удобно для объяснения связей и путей процедур. Представление SBA удобно для объяснения предоставления и потребления сервисов, а также взаимодействия между сетевыми функциями на основе API. Для полного понимания 5GC обычно необходимы оба представления.

В инженерной работе SBI — это не только архитектурная схема. Он влияет на то, как сервисы ищут, называют и интерпретируют в спецификациях 3GPP. Сервисы сетевых функций перечислены в разделе 7.2 3GPP TS 23.501. Например, там можно найти такие сервисы AMF, как Namf_Communication, Namf_EventExposure, Namf_MT и Namf_Location.

Конкретные сервисные операции, имена сообщений, параметры и известные сетевые функции-потребители описаны в разделе 5.2.2 3GPP TS 23.502. Например, операции сервиса AMF могут включать UEContextTransfer, CreateUEContext, ReleaseUEContext, N1MessageNotify, N1N2MessageTransfer и связанные операции. Такой способ поиска помогает инженерам перейти от общего понятия SBI к анализу реальных процедур.

Часто задаваемые вопросы

Почему в 5GC по-прежнему используются схемы опорных точек?

Схемы опорных точек остаются полезными для перехода, совместимости и объяснения процедур. Они помогают инженерам обсуждать знакомые пути, даже если плоскость управления построена на сервисной основе.

Используется ли SBI только для UDM?

Нет. UDM — лишь один пример. AMF, SMF, PCF, AUSF, NRF, NEF и другие функции плоскости управления 5GC могут предоставлять сервисы через собственные сервисные интерфейсы.

В чём разница между NF и сервисом NF?

NF обозначает саму сетевую функцию, например AMF или UDM. Сервис NF обозначает конкретную возможность, которую эта сетевая функция предоставляет авторизованным сетевым функциям-потребителям.

Как инженерам следует читать имена SBI?

Имя обычно начинается с заглавной N, после которой указывается имя сетевой функции в нижнем регистре. Nudm означает сервисный интерфейс UDM, а Namf — сервисный интерфейс AMF.

Где обычно проверяют операции SBI?

Списки сервисов сетевых функций обычно проверяют в разделе 7.2 3GPP TS 23.501, а подробные сервисные операции и связанные параметры — в разделе 5.2.2 TS 23.502.