N11 — AMF ⇔ SMF（Nsmf_PDUSession / Namf_Communication 参照点）¶

学習目標¶

このページを読み終えると、次のことができるようになります。

• N11が SBI（Service Based Interface） であり、実体がHTTP/2+JSON over TLSであることを説明できる。
• N11が 双方向で2つのサービス から成ることを説明できる。すなわち、AMF→SMF方向は Nsmf_PDUSession（SMFが提供）、SMF→AMF方向は Namf_Communication_N1N2MessageTransfer（AMFが提供） である。
• AMFはSM NAS（セッション管理NAS）の中身を解釈せず透過中継し、SM（セッション管理）の主体はSMFである ことを説明できる。
• N11が、UEとの N1(NAS) / gNBとの N2(NGAP) に対するSM情報の「運び手」として機能する位置づけを説明できる。
• 4G(EPC)では MME内でSM/MMが一体 だった点と、5GでMM=AMF・SM=SMFに分離した点との対比を説明できる。

前提知識¶

先に以下を理解しておくとスムーズです。

• SBA / SBI と HTTP/2・TLS の位置づけ → Protocol辞典
• N11の両端のNF → AMF / SMF
• N1(NAS)・N2(NGAP)の考え方 → Interface辞典
• PDUセッションの組み立てとN11の使われ方 → PDU Session

Why — なぜ必要なのか¶

5Gは、移動管理（MM: Mobility Management） を担う AMF と、セッション管理（SM: Session Management） を担う SMF を、別々のNFに 分離 しました。しかしUEとのNAS窓口は AMF一本（N1） に集約され、gNBとのNGAP窓口も AMF（N2） です。つまりSMFはUEやgNBと 直接繋がっていません。

すると、SMFがセッション制御のために必要とするNAS/NGAP情報（例: PDU Session確立の要求がUEから来た、逆にPDU Session Accept等をUEへ返したい）を、AMFを介して運ぶ道 が必要になります。それがN11です。N11が無ければ、分離したMMとSMは連携できず、UEのセッション要求をSMFに届けることも、SMFの応答をUE/gNBへ返すこともできません。

例え話: N11は、移動管理の総合受付（AMF）と、セッション専門部署（SMF）を結ぶ内線 です。客（UE）や基地局（gNB）とやり取りする窓口は受付（AMF）に一本化されており、セッション部署（SMF）の指示は受付経由で客へ伝わります。受付は封筒（SM NAS）の中身を開けずに転送するだけで、中身を作り・読むのはセッション部署です。

Overview — 概要¶

N11は AMF ⇔ SMF を結ぶSBI参照点です。最大の特徴は 双方向であり、方向ごとに別のサービスが使われる 点です。

• AMF → SMF 方向: AMFがSMFの提供するサービス Nsmf_PDUSession（TS 29.502） を呼び出し、PDUセッションの操作を要求します。代表オペレーションは CreateSMContext（生成）／UpdateSMContext（更新）／ReleaseSMContext（解放） です。
• SMF → AMF 方向: SMFがAMFの提供するサービス Namf_Communication（TS 29.518）、特に N1N2MessageTransfer を呼び出し、SMFが作った N1 SM NAS（PDU Session Accept 等）と N2 SM情報（PDUセッションリソース設定）をAMFへ渡します。AMFはこれを UE（N1/NAS）／gNB（N2/NGAP）へ配送 します。

Basic Concept — 初心者向け説明¶

N11を、総合受付（AMF）とセッション専門部署（SMF）を結ぶ内線 に例えます。

あなたのスマホがデータ通信を始めようとすると、まずUEからの要求は総合受付のAMFに届きます（N1経由のNAS）。AMFは移動管理の担当なので、セッションの中身は専門部署のSMFに任せます。そこでAMFは内線（N11）でSMFに「このセッションを作って」と依頼します（Nsmf_PDUSession_CreateSMContext）。

SMFはセッションを組み立て、UEへ返す封筒（N1 SM NAS＝PDU Session Accept 等）と、基地局へ渡す設定（N2 SM情報）を用意し、内線でAMFへ「これを客と基地局に渡して」と戻します（Namf_Communication_N1N2MessageTransfer）。AMFは封筒の中身を開けずに、UEへ（N1）・gNBへ（N2）そのまま転送します。

この内線のやり取りは、専用の電話回線（N2やN4のような専用プロトコル）ではなく、社内Webシステム（HTTP）でリクエストを投げて回答をもらう イメージです。これが SBI（Service Based Interface） ＝NF同士がWeb API（HTTP/2）で会話する仕組みで、要求も応答も人間に読みやすい JSON でやり取りされます。操作対象（SMコンテキスト等）に「住所（URI）」を与えてPOSTなどを投げる、この作法をRESTfulと呼びます。

Protocol / Transport¶

Architecture¶

N11がAMFとSMFを結び、AMFがUE/gNBとの窓口（N1/N2）を担い、SMFがN4でUPFを、N7でPCFを制御する文脈を示します。

flowchart LR
  UE["UE"]
  gNB["gNB"]
  AMF["AMF (MM・NAS/NGAP窓口)"]
  SMF["SMF (SM主体)"]
  UPF["UPF (転送)"]
  PCF["PCF"]

  UE -. "N1 (NAS)" .- AMF
  gNB -. "N2 (NGAP)" .- AMF
  AMF == "N11 (Nsmf_PDUSession / Namf_Communication)" ==> SMF
  SMF == "N4 (PFCP)" ==> UPF
  SMF -. "N7 (Npcf)" .-> PCF

  classDef ctrl fill:#efe,stroke:#3a3,stroke-width:2px;
  class AMF,SMF ctrl;

図の読み方: UEとの窓口（N1/NAS）も、gNBとの窓口（N2/NGAP）も AMFに一本化 されています。SMFはUE/gNBと直接繋がらず、AMFとの間はN11 で結ばれます（太線）。AMFはN11を通じてSMFにセッション操作を要求し（Nsmf_PDUSession）、SMFはN11でN1 SM NAS/N2 SM情報をAMFへ戻して配送させます（Namf_Communication）。SMFは決めた結果を N4(PFCP)でUPFへ反映 し（右の太線）、必要に応じ N7でPCFへポリシーを問い合わせ ます。

利用Procedure¶

N11は PDU Session のライフサイクルの中核で使われます。中でも典型的なのがPDU Session Establishment（確立）です。

• PDU Session Establishment（確立）: UEのセッション要求がN1経由でAMFに届くと、AMFは Nsmf_PDUSession_CreateSMContext でSMFにセッション生成を要求する。SMFは N4(PFCP)でUPFを設定し、UEへ返すN1 SM NAS（PDU Session Accept 等）とgNB向けのN2 SM情報（リソース設定）を用意して、Namf_Communication_N1N2MessageTransfer でAMFへ渡す。AMFはこれをUEへ（NAS/N1）・gNBへ（NGAP/N2）配送する。
• PDU Session Modification（変更）: セッション途中の変更では、Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext が使われ、必要な更新後のN1/N2情報も同様にNamf_Communication経由で配送される。
• PDU Session Release（解放）: セッション解放時には Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext が使われる。

これらの手続きの詳細な流れ（メッセージシーケンス、条件、IE等）は PDU Session および PDU Session Modification / Release に集約されています。手順の細部（正確な呼び出し順・メソッド割当）は要確認とし、そちらを参照してください。

主なMessage¶

N11はSBIなので、メッセージはHTTPメソッド + リソース操作の形を取ります（procedureCodeではなくRESTful操作）。代表的なサービスオペレーションは次のとおりです。

HTTP操作・方向の対応は概念整理です: 上表は理解のための対応づけであり、各オペレーションの正確なメソッド・リソースURI・呼び出し方向は TS 29.502（Nsmf_PDUSession）／TS 29.518（Namf_Communication）のOpenAPI定義に従います。厳密なメソッド割り当ては要確認とします。各メッセージの詳細は Message辞典 を参照してください。

Packet Analysis (Wireshark)¶

N11はSBIなので、キャプチャ上は HTTP/2 として観測されます（NGAP/SCTPのようなL4専用プロトコルは現れません）。

Decodeの見どころ:

• N11は TLSで暗号化 されます。中身（HTTP/2ヘッダやJSONボディ）を見るには復号鍵（TLSセッションキー等）が必要です。鍵が無ければ tls の暗号化ペイロードとしてしか見えません。
• 復号できれば、HTTP/2の ヘッダ（:path に .../nsmf-pdusession/... や .../namf-comm/... を含むリソースパス）でサービス・オペレーションを識別できます。
• ボディは JSON です。重要なのは、N1 SM NAS や N2 SM情報が、このJSONボディの中（バイナリ要素として）に運ばれる 点です。N11上ではこれらは「HTTP/2で運ばれる荷物」であり、N2そのもの（NGAP/SCTP）ではありません。
• N11は SCTPを使いません。N2のNGAP（バイナリ、SCTP上）と観察方法が根本的に異なるため、sctp.port 等のSCTP固有フィルタを流用しない よう注意してください。

EPCとの比較¶

• 4Gでは: 移動管理（MM）とセッション管理（SM／bearer制御）は、MMEが一体で担当 していました。MMEは S11 インターフェース（GTP-Cベース）でSGWを制御し、SGW経由でPGWのbearerを設定する形で、MMとSMが同一ノード内で密結合していました。
• 5Gでは: MMを AMF、SMを SMF に 分離 し、両者の連携を N11（SBI） が担います。AMF→SMFはNsmf_PDUSession、SMF→AMFはNamf_Communicationという 双方向2サービス の形になりました。

MM/SMの分離は5Gの根本設計: 4GではMMEがMMとSMを抱えていましたが、5GではMM=AMF・SM=SMFへ機能を切り分け、その連携点としてN11（SBI）が新設されました。この分離はサービス化・スケーラビリティを支える5Gの根本的な設計思想です。

3GPP Specification¶

• 3GPP TS 29.502 — Nsmf_PDUSession サービス（CreateSMContext/UpdateSMContext/ReleaseSMContext, AMF→SMF）。個別章番号は要確認
• 3GPP TS 29.518 — Namf_Communication サービス（N1N2MessageTransfer 等, SMF→AMF）。個別章番号は要確認
• 3GPP TS 29.500 / TS 29.501 — SBI framework（技術規約 / 設計原則・OpenAPI）。個別章番号は要確認
• 3GPP TS 23.501 §4 — システムアーキテクチャと参照点（N11の定義）
• 3GPP TS 23.502 §4.3 — PDUセッション手続きでのN11利用（手順文脈）。個別章番号は要確認
• 3GPP TS 33.501 — SBIのセキュリティ（TLS等）。個別章番号は要確認

注記（要確認）: N11の実体が Nsmf_PDUSession（TS 29.502, AMF→SMF）と Namf_Communication（TS 29.518, SMF→AMF）という双方向2サービスであること、SBI共通framework が TS 29.500/29.501 系であることは、3GPPアーキテクチャの一般的整理です。各サービスオペレーションの細目章番号・正確なリソースURI・メソッド割当は Release により差異があるため個別には要確認とします。

Summary¶

• N11は AMF ⇔ SMF を結ぶ SBI（HTTP/2 + JSON over TLS） 参照点であり、双方向で2サービス が絡む点が核心。
• AMF → SMF 方向 = Nsmf_PDUSession（CreateSMContext/UpdateSMContext/ReleaseSMContext, SMFが提供, TS 29.502）、SMF → AMF 方向 = Namf_Communication_N1N2MessageTransfer（AMFが提供, TS 29.518）。
• AMFはSM NASの中身を解釈せず透過中継し、SM（セッション管理）の主体はSMF である。
• N11は、UEとの N1(NAS) ／gNBとの N2(NGAP) に対するSM情報の「運び手」として機能する。
• 4Gでは MMEがMM＋SMを一体 で担当（S11でSGW制御）していたが、5GではMM=AMF・SM=SMFに 分離 し、その連携がN11となった。

Next Step¶

• SMF — N11のSM主体。Nsmf_PDUSessionを提供し、N4でUPFへ反映するNF
• AMF — N11のMM窓口。Namf_Communicationを提供し、SM NASを透過中継するNF
• PDU Session — N11が中核で使われるPDU Session確立の手順（詳細）
• PDU Session Modification / Release — UpdateSMContext/ReleaseSMContextの利用文脈
• Interface辞典 — N1/N2/N4/N7 ほか参照点の確認