MB-SMF je funkce jádra sítě 5G, která spravuje zřizování, modifikaci a uvolňování multicast/broadcast relací a řídí prostředky uživatelské roviny pro efektivní doručování skupinových dat.

Popis

Funkce pro správu multicast/broadcast relace (Multicast/Broadcast Session Management Function, MB-SMF) je specializovaná funkce jádra sítě 5G (5GC) definovaná ve specifikacích 3GPP od Release 17 pro podporu služeb 5G Multicast-Broadcast (5G MBS). Je zodpovědná za aspekty správy relací při přenosu dat z bodu do více bodů. Na rozdíl od standardní funkce správy relací (SMF), která spravuje jednosměrné (unicast) PDU relace pro jednotlivá koncová zařízení (UE), spravuje MB-SMF multicast/broadcast relace určené pro skupinu koncových zařízení, například příjemců živého videosignálu, softwarových aktualizací nebo výstražných systémových zpráv.

Z architektonického hlediska je MB-SMF logická síťová funkce, kterou lze nasadit jako samostatnou entitu nebo společně s unicast SMF. S ostatními funkcemi jádra sítě komunikuje prostřednictvím architektury 5GC založené na službách. Mezi klíčová rozhraní patří rozhraní Nmbmf k funkci pro správu multicast/broadcast uživatelské roviny (MB-UPF) pro její řízení, rozhraní Namf k funkci pro správu přístupu a mobility (AMF) pro koordinaci připojování a odpojování koncových zařízení k relaci a rozhraní Npcf k funkci řízení politik (PCF) pro uplatňování multicast-specifických politik. MB-SMF je zodpovědná za životní cyklus multicast relace: přijímá žádosti o zřízení relace (např. od aplikační funkce), přiděluje multicastovou IP adresu nebo identifikátor koncového bodu tunelu, vybírá a konfiguruje příslušnou MB-UPF nebo MB-UPF pro vytvoření multicastového distribučního stromu a spravuje kvalitu služby (QoS) pro multicastový datový tok.

Její provoz zahrnuje dva primární režimy: broadcast (kde jsou data zasílána všem koncovým zařízením v určité oblasti) a multicast (kde jsou data zasílána pouze koncovým zařízením, která se explicitně připojila ke skupině). MB-SMF úzce spolupracuje s rádiovým přístupovým sítem (RAN), která byla rozšířena o multicastové schopnosti (např. Single-Cell Point-To-Multipoint - SC-PTM, Multicast Broadcast Service - MBS). Poskytuje RAN nezbytné kontextové informace relace, včetně QoS profilů a informací pro směrování multicastového provozu. Pro multicastový režim také komunikuje s AMF pro správu dynamického připojování a odpojování koncových zařízení prostřednictvím funkce proxy pro IGMP/MLD nebo přímé signalizace, čímž zajišťuje efektivní využití zdrojů rádiové a transportní sítě tím, že aktivuje multicastové přenosové kanály pouze v době a na místech, kde jsou aktivní příjemci.

K čemu slouží

Funkce MB-SMF byla vytvořena, aby odstranila zásadní omezení sítí 5G před Release 17: absenci nativní, efektivní podpory služeb point-to-multipoint v jádru sítě 5G. Zatímco LTE se vyvinulo s eMBMS (evolved Multimedia Broadcast Multicast Service), počáteční specifikace 5G se zaměřovaly na ultra-spolehlivé nízkolatenční služby a hromadný IoT, přičemž broadcast/multicast zůstaly opomíjeny. MB-SMF řeší problém neefektivního využití zdrojů pro skupinovou komunikaci; používání unicastových přenosů pro doručování stejného obsahu (jako živý přenos sportovní události) tisícům uživatelů ve stejné buňce plýtvá cenným rádiovým spektrem i propustností jádra sítě.

Její vývoj byl motivován vznikajícími případy použití vyžadujícími efektivní hromadnou komunikaci, jako je živé streamování událostí, zábavní systémy v automobilech, komunikace pro veřejnou bezpečnost a bezdrátové aktualizace softwaru pro velké flotily IoT zařízení. MB-SMF jako součást ucelené architektury 5G MBS poskytuje standardizovaný, nativní síťový mechanismus pro správu těchto služeb. Odstraňuje omezení předchozích přístupů (jako bylo eMBMS v LTE, které mělo složitou integraci a omezené přijetí) tím, že je navržena od základů v rámci flexibilního, na službách založeného jádra 5G. To umožňuje dynamičtější správu relací, lepší integraci s unicastovými službami a podporu jak broadcastu, tak multicastu na vyžádání, což operátorům otevírá nové obchodní modely a služby.

Klíčové vlastnosti

• Spravuje zřizování, modifikaci a uvolňování relací služby 5G MBS
• Podporuje jak režim broadcastového (na základě oblasti), tak multicastového (na základě skupiny) doručování
• Vybere a řídí funkci multicast/broadcast uživatelské roviny (MB-UPF) pro správu uživatelské roviny
• Poskytuje rádiové přístupové síti (RAN) kontext multicastové relace a parametry QoS
• Zpracovává dynamické procedury připojování a odpojování koncových zařízení (UE) k multicastovým relacím (např. prostřednictvím proxy pro IGMP/MLD)
• Komunikuje s PCF pro uplatňování multicast-specifických politik a s AMF pro koordinaci koncových zařízení

Související pojmy

• MB-UPF – Multicast/Broadcast User Plane Function
• SMF – Service Management Function

Definující specifikace

• TS 23.501 (Rel-20) — 5G System Architecture Stage 2
• TS 23.527 (Rel-19) — 5G System Restoration Procedures
• TS 29.244 (Rel-19) — PFCP Specification for Control/User Plane Separation
• TS 29.510 (Rel-19) — NRF Service Based Interface Protocol
• TS 29.513 (Rel-19) — 5G PCC Signalling Flows & QoS Mapping
• TS 29.518 (Rel-19) — AMF Service Based Interface Protocol
• TS 29.522 (Rel-19) — 5G NEF Northbound APIs Stage 3
• TS 29.532 (Rel-19) — MB-SMF Service Based Interface Protocol
• TS 29.537 (Rel-19) — 5G Multicast/Broadcast Policy Control Services
• TS 29.581 (Rel-19) — MBSTF Service Based Interface Protocol Specification
• TS 32.240 (Rel-19) — Charging Management Architecture & Principles
• TS 32.290 (Rel-19) — 5G Charging for Service Based Interface
• TS 32.291 (Rel-19) — Charging Management: Service-Based Interface Protocol

📖 Anglický originál a plná specifikace: MB-SMF na 3GPP Explorer