3GPP TS 23.501 v19.1.0 5GアーキテクチャのAF(Application Function)を読む

:::note info
毎年恒例3GPPの仕様書を読んでいくアドベントカレンダー2024の記事です。
[5GのNetworkFunction (NF)を解説していく Advent Calendar 2024](https://qiita.com/advent-calendar/2024/5gnf)
今年はTS 23.501 v19.1.0を読みました。
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# サマリ AI版 (Gemini)
プロンプト：3GPP TS 24.501 6.2.10章で定義されているAFは、どんな機能を担当しているの

> AF(Application Function)は、さまざまなアプリケーションやサービスを提供するために、5Gコアネットワークと連携して動作します。
>- ネットワーク内のデータパケットの経路を制御し、特定のアプリケーションやサービスに対して最適な経路を選択することができます・・・（以下略）

# サマリ かねがえ版
Geminiさんの概要でふわっとはわかった気がするのですが、ドキュメントを読んで絵にしてみました。

アプリ側の要求（対象のトラフィック、経路、QoS）を伝える機能。それを踏まえて、5Gのコアネットワークが、要件にあったネットワークをつないでくれる。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/416543f1-bde9-1285-5977-dc4143acf435.png)

# 参考文献
[1] [3GPP TS 23.501 System architecture for the 5G System Stage2 v19.1.0](https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3144)
[2] [Tech-invite 3GPPspace](https://www.tech-invite.com/3m23/tinv-3gpp-23-501.html)
[3] [TR 23.700-18 Study on system enabler for service function chaining](https://www.3gpp.org/dynareport/23700-18.htm)
[4] [TS 23.503 PCC Stage 2](https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3334)

# 詳細調査メモ
## 調査手順
- 手順1 TS 23.501の目次を見ざっとてAFをタイトルに含む章をピックアップ
- 手順2 4章を流し読みしてAF関連をピックアップ 
- 手順3 読んでわからない用語や、参照先の章、別の仕様書を拾い読み。

## 3.2	Abbreviations
> AF	Application Function
AF＝アプリケーションファンクション

## 4.2.3	Non-roaming reference architecture
non ローミング（1つの事業者で1つの網を全部提供）の図で、中段右にAFがある。
AFが直接インタフェースを持つのはPCF(Policy Control Function)。リファレンスポイント名はN5。
UE～RAN～UPF～DNのデータ通信を、PCF経由で制御するファンクションに見える。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/ca13519c-f624-e383-d655-c6b20af607ac.png)
[1] Figure 4.2.3-2 Non-Roaming 5G System Architecture in reference point representation

## 4.2.7 Reference points
> N5:	Reference point between the PCF and an AF or TSN AF.

N5は、PCFとAF or PCFとASN AF(Time Sensitive Networking AF)の間
（TSNは、Time sensitiveで遅延の要件が厳しいアプリケーション　遠隔治療等）
```plaintext 
AFに関係ないが気になった。
・4.2.xxにUncrewed Aerial Systems, Sidelink Positioning等　新しいアーキテクチャが追加されてるので気になった。
・4.4.7	MSISDN-less MO SMS Service　電話番号無でSMSが遅れるのかな？
```
## 5.6.7.2	Enhancement of UP path management based on the coordination with AFs

"AF acknowledgment to be expected"をsubscriptionに設定して、service intteruptingを最小化する場合、SMFは、UP path を有効化する前にAFからのレスポンスを待つ。うむむ。

> In order to avoid or minimize service interruption during 中略xxx , according to the indication of "AF acknowledgment to be expected" on AF subscription to corresponding 中略yyy or according to local configuration 中略zzz the SMF may wait for a response from the AF after sending a notification 中略aaa to the AF. In the case of late notification, based on the indication of "AF acknowledgment to be expected" on AF subscription, the SMF may send the notification before activating the UP path towards a new DNAI 中略.

SMFがAFに送るnotificationは、DNAI change等のイベント。5.6.7.1参照。AFはDNAI changeを確認して、positive responseをSMFに返す。うむむ。
> The notification sent from the SMF to the AF indicates UP path management events (DNAI change) as described in clause 5.6.7.1. The AF can confirm the DNAI change indicated in the notification with the SMF by sending a positive response to the notification to the SMF or reject the DNAI change by sending a negative response.

```plaintext
5.6.7	Application Function influence on traffic routing
The AF may be in charge of the (re)selection or relocation of the applications within the local part of the DN (as defined in TS 23.548 [130]). Such functionality is not defined. For this purpose, the AF may request to get notified about events related with PDU Sessions
AFが notification eventを受けて、applicationの位置を変えられる（AFのrelocationの機能は定義しない）。
The AF requests are sent to the PCF via N5 中略 or via the NEF。
3)	Potential locations of applications towards which the traffic routing should apply. 
4)	Information on the set of target UE(s).

SMFからDNAI changeを受け取った際に、AFがApplicationの場所をエッジDCとかに変えて、そこにルーチングするようにPCFに指示することができるっぽい。
```
SMFがパスを変える前に、AFにお伺いを立てる仕組みの様子。
- AFがSMFにサブスクリプションしておくと、SMFはUPパスを変える前にAFにNotificationする。
- AFはDNの中のアプリケーションの場所を変えて、Notificatinoをconfirm。
- SMFは、confirmを受けてパスを変える。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/f28465d5-c620-954c-939c-14d3cc15e821.png)


## 5.20a	Data Collection from an AF
AFのデータを収集したい場合、NWDAFさんが、AFにサブスクライブする。
AFは、NWDAFが解析に必要な情報をインプットする。
NWDAF: Network Data Analytics Function

## 6.2.10 AF
AFは3GPPのコアネットワークと連携して下記をする。
| # | 英語 | 超訳 |
|:--|:--|:--|
| 1 | AF influence on traffic routing(see clause 5.6.7); | トラフィックのルーチングに影響を与える。（UPパスの変更時に許可する）  |
| 2 | AF influence on Service Function Chaining SFC (see clause 5.6.16.2) |条件に従いトラフィックが、Service Function Pathを通るように、パスを変える制御をする。 |
| 3 | Accessing Network Exposure Function (see clause 5.20); | 5GCの中をAPIをたたいて外から制御したり、5GC側からイベント通知されたり |
| 4 | Interacting with the Policy and charging control framework (see clause 5.14)| AFから指定したトラフィックにQoS、遅延などを設定したり  |
| 5 | Time synchronization service (see clause 5.27.1.8); | PTP（クロック同期） |
| 6 | IMS interactions with 5GC (see clause 5.16).|地震津波速報、SMS、緊急通報　とか  |
| 7 | Support PDU Set Handling as defined in clause 5.37.5.| クラウドゲーミングと同時に触覚や音声・ビデオなどのコミュニケーションするような場合っぽい  |

### 1 AF influence on traffic routing(see clause 5.6.7)
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/76d40e1c-b9ac-67ce-d459-479eaa3ed2e5.png)


### 2 AF influence SFC
```plaintext
5.6.16.2 Application Function influence on Service Function Chaining
> An AF may request the steering of user plane traffic to a pre-configured chain of Service Functions on N6-LAN.
AFが、N6(UPF-DN)間でUプレーンのトラフィックを、サービスファンクションのチェインに流し込む。
```
[3] [TR 23.700-18 Study on system enabler for service function chaining]
条件に従いトラフィックが、Service Function Pathを通るように、パスを変える制御をする。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/35428bd3-88dc-4cb4-fb95-3a3c5696df48.png)


### 3 NEF へのアクセス
```plaintext
5.20 External Exposure of Network Capability
外部に公開する機能。
・5Gシステム内のUEのイベントをモニタリング
・5Gシステム内のUEを外部からプロビジョニングする。
・Policy/Charginで、QoS、アクセス、モビリティを管理。
・解析用の情報を外部サーバに送る。
```
NEFはこんなイメージ　
[ソラコムセキュリティキャンプ](https://speakerdeck.com/soracom/technology-camp2020-day3-s07)より
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/a927129c-0413-33c0-e4e8-c7e26bf80c56.png)

### 4 PCCとの連携
```plaintext
TS 23.501
5.14 TS 23.503を参照
```
TS 23.503 PCC stage2
![uploading...0]()
5.2.1. Non ローミングのアーキテクチャ
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2311625/53e59a67-5a3d-1357-db46-11a148cfa4c2.png)

AFからPCCに下記を設定する。
・ポリシーとチャージングを適用するトラフィックのフィルタ情報
・ルーチング、QoSの設定
・色々なサービス向けの設定（時間に繊細、遅延のMAXが決まってるネットワーク、XReality向け。

```plaintext
TS 23.503 PCC stage2
5.3.1	Interactions between PCF and AF
 - ポリシーとチャージングを適用するIP, Ethernet の filter
 - QoSコントロールのための帯域要件
 - sponsored data connectivi
 - traffic routing as defined in clause 5.6.7 of TS 23.501 
-　setting up an AF session with required QoS as defined in clause 6.1.3.22;
-　setting up an AF session with support for Time Sensitive Networking (TSN) as defined in clause 6.1.3.23.
- setting up an AF session with support for Time Sensitive Communication as defined in clause 6.1.3.23a.
- AF session with support for Deterministic Networking (DetNet) as defined in clause 6.1.3.23b.
-AF session with support for eXtended Reality and Interactive Media Services (XRM) as defined in clause 6.1.3.27.
```
5 Time synchronization
時刻同期のためにPTP(クロック同期のプロトコル)をサポート
```plaintext
5.27.1.8
For supporting time synchronization service, the 5GS is configured to operate in one or multiple PTP instances and to operate in one of the following modes (if supported) for each PTP instance:
```

6 IMSとの連携
地震津波速報, SMS, IMS(音声), 緊急呼, P-CSCF障害時の復旧
```plaintext
5.16. skip
```

7 PDU Set Handling
```plaintext
5.37.5. Support for high data rate low latency services, eXtended Reality (XR) and interactive media services
クラウドゲーミングと同時に触覚や音声・ビデオなどのコミュニケーションするような場合っぽい
```

## 6.3.7.3	Binding an AF request targeting a UE address to the relevant PCF
AFのリクエストと、UEのアドレス、PCFを関連付ける。詳細は TS 23.503 6.1.1.2へ

## 6.3.7.4	Binding an AF request targeting a UE to the relevant PCF
AFのリクエストと、UEの、PCFを関連付ける。詳細は TS 23.503 6.1.1.2aへ

## 6.3.25	AF Discovery and Selection
NWDAFなどが、NRFを使って、AFを見つける。
下記リンク先のイメージ
https://images.app.goo.gl/kFjjriBeqzVFGhKj6

## 7.2.19	AF Services

Table 7.2.19-1: NF Services provided by AF
| Service Name | Description | Reference |
|:--|:--|:-:|
| Naf_EventExposur  | Consumerがサブスクライブして、Notificationを受け取る  | 5.2.19.2  |
| Naf_ProSe  | ProSe関連　スキップ  |  TS 23.304 |
| Naf_Authentication  | サービスレベルのデバイスIDによる認証認可  | TS 23.256  |


```plaintext
TS 23.304 
Proseは端末間で中継するやつ、スキップ。下記リンク先のイメージ
https://images.app.goo.gl/A34waxYLJJBHYKiN9
```

以上。