Pourquoi le SMF interroge‑t‑il à nouveau l’UDM lors de la création d’une session PDU en 5G ?

🔍 Problématique :
Dans une procédure 5G Stand‑Alone, l’AMF contacte l’UDM pendant l’enregistrement de l’UE. Puis, lors de la création d’une session PDU, le SMF contacte à nouveau l’UDM avec le même service Nudm_SDM_Get. Pourquoi l’AMF ne transmet‑il pas directement les informations au SMF ?

Cet article détaille d’abord les deux procédures (enregistrement puis session PDU), puis répond à cette question fondamentale d’architecture 5G.

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1. Rappel : les acteurs 5G (NF) et leurs rôles

• UE : terminal mobile
• gNB : station de base 5G
• AMF : Access & Mobility Management Function – gestion de l’enregistrement et de la mobilité
• UDM : Unified Data Management – base de données d’abonnement (profil utilisateur)
• AUSF : Authentication Server Function – gestion de l’authentification
• SMF : Session Management Function – création et contrôle des sessions PDU
• UPF : User Plane Function – plan utilisateur (routage IP/GTP)
• PCF : Policy Control Function – règles de QoS et de facturation
• NRF : NF Repository Function – annuaire dynamique des NF
• NSSF : Network Slice Selection Function – sélection des tranches réseau (slices)

2. Première procédure : l’enregistrement de l’UE (5G attachment)

L’UE doit d’abord se rendre visible auprès du réseau 5G. Cette procédure est décrite dans la 3GPP TS 23.502 §4.2.2.2.

Étapes simplifiées (celles qui nous intéressent) :

1. UE → gNB → AMF : Registration Request (avec SUCI, Requested NSSAI)
2. AMF → NRF : découverte d’une AUSF
3. AMF → AUSF → UDM : authentification 5G‑AKA (échange de clés)
4. AMF → UE : Security Mode Command (protection NAS activée)
5. AMF → UDM : Nudm_SDM_Get (type Access and Mobility Subscription Data)

Que récupère l’AMF ?

• AM Policy (règles de mobilité)
• S‑NSSAI autorisées (tranches réseau)
• GPSI (MSISDN ou email)
• Restrictions de zone / RAT
• UE‑AMBR (débit maximal)

L’AMF ne voit absolument pas les données de session (DNN, QoS, IP statique…).

3. Deuxième procédure : création d’une session PDU

Une fois l’UE enregistré, il peut demander une connexion à un réseau de données (ex. internet). Procédure TS 23.502 §4.3.2.

Étapes simplifiées :

1. UE → AMF : PDU Session Establishment Request (DNN, S‑NSSAI, type PDU)
2. AMF → NRF : sélection d’une SMF supportant ce DNN et cette S‑NSSAI
3. AMF → SMF : Nsmf_PDUSession_CreateSMContext (transmet SUPI, DNN, localisation…)
4. 🔑 SMF → UDM : Nudm_SDM_Get (type Session Management Subscription Data)
5. SMF → PCF : récupération des PCC rules
6. SMF → UPF : établissement du tunnel PFCP (N4)
7. SMF → AMF → gNB → UE : configuration radio et acceptation de la session

4. Le cœur du problème : deux appels Nudm_SDM_Get différents

Le service Nudm_SDM_Get est générique. Il permet à une NF de demander un type spécifique de données d’abonnement.

Qui appelle ?	Quand ?	Type de données demandé	Données retournées (exemples)
AMF	Enregistrement	Access and Mobility Subscription Data	S‑NSSAI, GPSI, AM Policy, restrictions mobilité
SMF	Création session PDU	Session Management Subscription Data	Configuration DNN, QoS, SSC Mode, adresse IP statique

L’AMF n’a donc jamais reçu les données que le SMF demande. Il ne peut pas les lui transmettre.

5. Pourquoi l’architecture 5G a‑t‑elle été conçue ainsi ?

Trois raisons fondamentales (TS 23.501) :

•  Séparation des responsabilités (CUPS)
  L’AMF gère la mobilité, le SMF gère les sessions. Chacun ne doit voir que ce dont il a besoin (principe du moindre privilège).
•  Volume de données
  Un abonnement peut contenir des dizaines de DNN avec des configurations QoS complexes. Charger l’AMF avec tout cela serait inefficace.
•  Confidentialité
  Certaines données (adresse IP statique, clés de facturation) ne concernent que le SMF et le PCF, pas l’AMF.

6. Ce que l’AMF transmet réellement au SMF

Lors de l’étape Nsmf_PDUSession_CreateSMContext, l’AMF donne au SMF :

• SUPI (identifiant de l’abonné)
• DNN et S‑NSSAI demandés
• PDU Session ID
• Localisation de l’UE (TAI, cellule)
• RAT Type

Aucune donnée d’abonnement de session n’est transmise. Le SMF va donc les chercher lui‑même auprès de l’UDM.

7. Schéma récapitulatif

[UE] --Registration--> [AMF] --Nudm_SDM_Get(Access&Mobility)--> [UDM]
                            │
                            │ (données mobilité)
                            ▼
                        S‑NSSAI, GPSI, AM Policy

[UE] --PDU Session--> [AMF] --CreateSMContext--> [SMF] --Nudm_SDM_Get(Session)--> [UDM]
                                                                 │
                                                                 ▼
                                                     DNN, QoS, SSC Mode, IP statique

8. Conclusion

Le SMF refait un Nudm_SDM_Get à l’UDM non pas par redondance, mais par nécessité fonctionnelle :

• L’AMF ne récupère que les données de mobilité.
• Le SMF récupère les données de session PDU.
• L’AMF ne peut transmettre au SMF ce qu’il ne possède pas.

Cette séparation est un choix délibéré de la 3GPP pour garantir une architecture modulaire, sécurisée et scalable.

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Références : 3GPP TS 23.501, TS 23.502, TS 29.503.
📚 Article basé sur le support de cours “5G Stand‑Alone (SA) – Procédure d’enregistrement & création de session PDU” – Université de Poitiers.