GUAMI / AMF Region / AMF Set / AMF Pointer — AMFをどう識別・選択するのか¶

学習目標¶

この章を読み終えると、次のことができるようになります。

• GUAMI を MCC / MNC / AMF Region ID / AMF Set ID / AMF Pointer に分解し、各ビット長と役割を説明できる
• AMF Region → AMF Set → AMF の階層と、「AMF Pointerは1台または複数台のAMFを指し得る」というニュアンスを説明できる
• NG-RAN が GUAMI / 5G-S-TMSI / Relative AMF Capacity を使ってAMFを選ぶ流れを説明できる
• NG Setup Response の Served GUAMI List / Relative AMF Capacity をWiresharkで確認し、Network Designと照合できる
• 「AMF間でUE数が極端に偏る」事象を、RAN・NGAP・GUAMI・AMF Set・AMFの順に切り分けられる

前提知識¶

• SUPI / SUCI / 5G-GUTI — 5G-GUTI = GUAMI + 5G-TMSI であること
• Registration — AMFが最初に選ばれる手続き
• 補助: AMF / N2 / N14 / NRF / Identifier辞典

Why — なぜAMFに「住所」が必要なのか¶

AMFが1台だけなら、gNBは迷わずそこへ送れます。しかし商用網では、スケール・冗長化・負荷分散のために 多数のAMF を並べます。すると次の問題が生じます。

• UEがIdleから戻ってきたとき、そのUEのContextを持つAMF へ届けたい
• AMFが故障・撤去されたとき、同じ役割を引き継げるAMF へ振り替えたい
• 新規UEは、AMFの処理能力に比例して 振り分けたい
• 別AMFに移ったUEについて、新AMFが 旧AMFを特定して Contextを取りに行きたい

これらを実現するには、AMFを 階層的に 識別する「住所」が必要です。それが GUAMI（Globally Unique AMF Identifier） です。

例え話: GUAMIは「国（PLMN）→ 都道府県（AMF Region）→ 支店（AMF Set）→ 窓口番号（AMF Pointer）」という住所です。番号札（5G-GUTI）に窓口の住所が印字されているので、客（UE）が戻ってきたとき案内係（gNB）は同じ窓口へ案内できます。同じ支店（AMF Set）の窓口は同じ顧客台帳（UE Contextデータ）にアクセスできます。計画的な窓口切替では、台帳をUDSFから取得する、または対象AMFへ転送する手順が定められています（TS 23.501 Clause 5.21.2.2.1 / Clause 5.21.2.2.2）。

What — GUAMIの構造¶

定義とビット長¶

GUAMIは TS 23.501 Clause 5.9.4 と TS 23.003 Clause 2.10.1 で次のように定義されます。

<GUAMI>          = <MCC><MNC><AMF Identifier>
<AMF Identifier> = <AMF Region ID><AMF Set ID><AMF Pointer>

AMF Identifier は合計 24 bit です（TS 23.003 Clause 2.10.1）。

Region → Set → AMF の階層¶

flowchart TD
    PLMN["PLMN 001-01"] --> R1["AMF Region ID = 0x01"]
    PLMN --> R2["AMF Region ID = 0x02"]
    R1 --> S1["AMF Set ID = 1
(Region 0x01内で一意)"]
    R1 --> S2["AMF Set ID = 2"]
    R2 --> S3["AMF Set ID = 1
(Region 0x02内で一意。
Region 0x01のSet 1とは別物)"]
    S1 --> P1["AMF Pointer = 1"]
    S1 --> P2["AMF Pointer = 2"]
    S2 --> P3["AMF Pointer = 1"]
    S3 --> P4["AMF Pointer = 1"]

図の値はテスト用PLMN（001-01）を使った架空の例です。AMF Set IDはRegion内でのみ一意 なので、AMF Setをグローバルに特定するには PLMN + Region ID + Set ID の組が必要です。

AMF Region / AMF Set とは何か¶

• AMF Region は1つ以上のAMF Setから構成されます。「Region」という名前ですが、物理的な地理区分である必要はなく、オペレータのNetwork Designで論理的に決まります（Regionの切り方は運用依存。仕様は「AMF Regionは1つ以上のAMF Setから成る」と規定し、地理区分であることは求めていない。TS 23.501 Clause 5.21.2.1 / Clause 5.9.4、要確認）。
• AMF Set は、同じエリア（TA群）と同じNetwork Slice群を担当するAMFの集まり です。同じAMF Set内のAMFインスタンスは同じUE Contextデータへアクセスします（TS 23.501 Clause 3.1 / Clause 5.21.2.1）。計画的なAMF撤去では、UDSFからのContext取得または対象AMFへのContext転送を使う手順が定められています（TS 23.501 Clause 5.21.2.2.1 / Clause 5.21.2.2.2）。バックアップAMFの構成や障害・撤去時の回復手順の実行可否は、配備・設定に依存します。

5G-GUTI の中の GUAMI¶

5G-GUTI
┌──────────────────────────────────────────┬──────────────┐
│                  GUAMI                   │   5G-TMSI    │
│  MCC │ MNC │ Region(8) │ Set(10) │ Ptr(6) │    (32)      │
│              AMFを指す部分               │ AMF内のUE    │
└──────────────────────────────────────────┴──────────────┘

UEが5G-GUTIを持っている限り、ネットワークは 「このUEを最後に担当したAMF（群）」 を識別子から逆引きできます。これがAMF選択・Context転送の起点になります。

How — GUAMIはどう使われるか¶

1. NG Setup — AMFが自分の「住所」をgNBへ告知する¶

gNBとAMFがN2を確立する NG Setup 手続き（TS 38.413 Clause 8.7.1）で、AMFは自分が担当するGUAMIをgNBへ通知します。

sequenceDiagram
    participant gNB
    participant AMF
    gNB->>AMF: NG Setup Request (Global RAN Node ID, Supported TA List, Default Paging DRX 等)
    AMF-->>gNB: NG Setup Response (AMF Name, Served GUAMI List, Relative AMF Capacity, PLMN Support List)
    Note over gNB: GUAMI ⇔ AMF(TNL接続) の対応表と
各AMFの相対容量を保持
    AMF-->>gNB: AMF Configuration Update (Served GUAMI List / Relative AMF Capacity の変更)
    gNB-->>AMF: AMF Configuration Update Acknowledge

メッセージ定義は TS 38.413 Clause 9.2.6.1（NG Setup Request）/ Clause 9.2.6.2（NG Setup Response）、変更通知は AMF Configuration Update（Clause 8.7.3）です。

2. gNBによるAMF選択¶

UEが接続してきたとき、gNB（NG-RAN）は次の考え方でAMFを選びます（TS 23.501 Clause 6.3.5）。

flowchart TD
    Start["UEからRRC接続
(RRCSetupRequest / RRCSetupComplete)"] --> Q1{"UEが 5G-S-TMSI または
GUAMI(registeredAMF) を提示?"}
    Q1 -- "Yes" --> Q2{"そのGUAMIのAMFへ
接続済み・利用可能?"}
    Q2 -- "Yes" --> A1["そのAMFを選択
(Contextを持つAMFへ戻す)"]
    Q2 -- "No" --> A2["同じAMF Set内の別AMF
(またはBackup AMF) を選択"]
    Q1 -- "No (新規UE)" --> A3["Requested NSSAI 等で候補を絞り、
Relative AMF Capacity に比例して選択"]

• UEが既存の識別子を持つ場合 — RRCSetupRequest の ng-5G-S-TMSI-Part1 と RRCSetupComplete の ng-5G-S-TMSI-Part2 を組み合わせた 5G-S-TMSI（Part2 = 上位9 bit〔AMF Set ID の上位9 bit〕、Part1 = 下位39 bit〔AMF Set ID の最下位1 bit・AMF Pointer・5G-TMSI〕。TS 23.003 Clause 2.10.1、TS 38.331 Clause 6.2.2）、あるいは RRCSetupComplete の registeredAMF（AMF Identifier と、必要に応じてPLMN）から、gNBは前回のAMFを識別します（TS 38.331 Clause 6.2.2）。5G-S-TMSIにはAMF Set IDとAMF Pointerが含まれるため、短縮形だけでもAMFを特定できます（gNBが接続するAMF群でSet ID＋Pointerが一意となる構成が前提。運用依存）。
• 新規UEの場合 — AMFごとの Relative AMF Capacity（Weight Factor） に比例した確率で振り分けます（TS 23.501 Clause 5.19.3 AMF Load Balancing、節番号は要確認）。

3. AMF障害・撤去時 — GUAMIの切替¶

AMFを計画撤去する場合、当該AMFは AMF Status Indication（TS 38.413 Clause 8.7.6）で Unavailable GUAMI List をgNBへ通知できます。同じAMF Set内のAMFは同じUE Contextデータへアクセスします（TS 23.501 Clause 3.1 / Clause 5.21.2.1）。突発障害時は当該AMF自身が通知できない場合があり、NG-RAN側の障害検知や設定された回復手順の実行は TS 23.501 の AMF Management（Clause 5.21.2 配下、枝番は要確認）と実装に依存します。gNBは、そのGUAMIを持つUEの以後のシグナリングについて、NG Setup Response / AMF Configuration Update（または AMF Status Indication の Unavailable GUAMI Item）で通知された Backup AMF Name のAMF、または同じAMF Set内の別AMFを選ぶことが期待されます（TS 38.413 Clause 8.7.6、TS 23.501 Clause 5.21.2.2 / Clause 5.21.2.3、枝番は要確認。具体的な選び方はNG-RANの実装依存）。

sequenceDiagram
    participant UE
    participant gNB
    participant AMF1 as AMF-1 (撤去予定)
    participant AMF2 as AMF-2 (同一Set / Backup)
    AMF1->>gNB: AMF Status Indication (Unavailable GUAMI List = GUAMI-1)
    Note over gNB: GUAMI-1 を Unavailable として記録
    UE->>gNB: RRC接続 (5G-S-TMSI → GUAMI-1 を示す)
    gNB->>AMF2: Initial UE Message（Backup AMF / 同一Set内AMFへ）
    Note over AMF2: 同一Set内AMFは同じUE Contextデータにアクセス
（回復手順は配備・設定に依存）

これが、AMF Setが 冗長化の単位 として重要な理由です。

4. AMF Re-allocation — 最初のAMFが適切でなかった場合¶

gNBが選んだ初期AMFが、UEの要求スライス等を扱えないと判明した場合、別のAMF（またはAMF Set）へ振り直す AMF Re-allocation が行われます（TS 23.502 Clause 4.2.2.2.3）。振り直し方には、初期AMFが target AMF へ直接転送する方法と、NGAPの Reroute NAS Request（TS 38.413 Clause 8.6.5）でgNBに AMF Set ID を指定してNASメッセージの再送先を指示する方法があります。後者では「AMF Set」が転送先の単位になっています。

5. SBIの世界でのAMF Set¶

AMF SetはN2だけの概念ではありません。SBA（Service Based Architecture）では、AMFはNRFに登録する NF Profile の中で、自分の AMF Set ID / AMF Region ID / GUAMI List を公開します（TS 29.510、AmfInfo型。節番号は要確認）。他のNFはこれを使って「このGUAMIのAMF」や「このAMF SetのAMF」をNRFで検索できます。

また、NF Set の識別子として、AMF Setは次の形式で表されます（TS 23.003 Clause 28.12）。

set<AMF Set ID>.region<AMF Region ID>.amfset.5gc.mnc<MNC>.mcc<MCC>

flowchart LR
    subgraph RAN["RAN / NAS の世界"]
        G["GUAMI
Region / Set / Pointer"]
    end
    subgraph SBA["SBI の世界"]
        N["NF Profile (AmfInfo)
amfSetId / amfRegionId / guamiList"]
        F["NF Set ID
set..region..amfset.5gc..."]
    end
    G <-- "同じAMF Setを別表現で指す" --> N
    N --- F

Packet Analysis (Wireshark)¶

Display Filter¶

NGAPの procedureCode の数値はディセクタ・版により表示が異なる場合があるため、本ページでは断定しません。GUIのプロトコル階層表示でメッセージ名を確認するのが確実です。

Decode例（概念表現）¶

以下は表示構造の概念表現です（実キャプチャではありません）。値はテスト用PLMNでの架空例です。

NGAP NGSetupResponse
 ├─ AMFName: amf-1.example
 ├─ ServedGUAMIList
 │   └─ ServedGUAMIItem
 │       ├─ GUAMI
 │       │   ├─ PLMN Identity: 001-01
 │       │   ├─ AMFRegionID: 0x01
 │       │   ├─ AMFSetID: 1
 │       │   └─ AMFPointer: 1
 │       └─ BackupAMFName: amf-2.example   (任意)
 ├─ RelativeAMFCapacity: 100
 └─ PLMNSupportList

見るべきポイント¶

1. Served GUAMI List — 設計書どおりのRegion / Set / Pointerか。設計にない重複告知（意図しない同一GUAMIの重複）がないか
2. Relative AMF Capacity — 意図しない値（0や極端な差）になっていないか
3. AMF Status Indication の有無 — 撤去・障害でGUAMIが Unavailable にされていないか
4. UEの5G-GUTI内のGUAMI — そのUEが「どのAMFへ戻ろうとしているか」。存在しないGUAMIなら、旧構成の5G-GUTIが残っている可能性

Trouble Shooting — AMF間の負荷偏り¶

例えば次のような極端な偏りがあったとします。

AMF-1 : UE 9000
AMF-2 : UE  100

すぐに「AMFのバグ」と決めつけず、外側から順に確認します。

flowchart LR
    A["① gNB⇔各AMFの
N2(SCTP)接続"] --> B["② NG Setup
成功しているか"]
    B --> C["③ Served GUAMI List
の告知内容"]
    C --> D["④ AMF Set / Region
設定"]
    D --> E["⑤ Relative AMF
Capacity"]
    E --> F["⑥ UEの既存
5G-GUTI"]
    F --> G["⑦ RAN側の
AMF選択実装"]

3GPP仕様とVendor実装の境界¶

EPC（4G）との比較¶

5G-GUTI ⇔ 4G GUTI の対応（Interworking）¶

4G⇔5G Interworkingでは、5G-GUTIと4G GUTIを相互に マッピング します（TS 23.003 Clause 2.10.2、枝番は要確認）。ビット長が合うように設計されています。

4G GUTIから写像された値をUEが提示する場合、RRCでは guami-Type（native / mapped） で区別されます（TS 38.331 Clause 6.2.2）。詳細は 4G-5G Interworking を参照してください。

3GPP Specification¶

Summary¶

• GUAMI = MCC + MNC + AMF Region ID(8) + AMF Set ID(10) + AMF Pointer(6)。「どのPLMNの、どのRegionの、どのSetの、どのAMF（群）か」を表す
• AMF Set IDはRegion内で一意、AMF PointerはSet内の1台以上のAMF を指す。1台のAMFが複数GUAMIを持つこともある
• AMFは NG Setup Response の Served GUAMI List / Relative AMF Capacity で自分の住所と容量をgNBへ告知する
• gNBは UEの5G-S-TMSI / GUAMI で前回AMFへ戻し、新規UEは Relative AMF Capacity に比例して振り分ける
• AMF障害・撤去時は Unavailable GUAMI List / Backup AMF / 同一AMF Set が関連する。同一AMF Set内のAMFは同じUE Contextデータへアクセスするが、バックアップ構成や回復手順の実行可否は配備・設定に依存する
• AMF Setは3GPPの論理グルーピングであり、Kubernetes Cluster・LB・DCとは別概念

理解度チェック¶

Next Step¶

• 識別子の前提に戻る → SUPI / SUCI / 5G-GUTI
• N2とNG Setupの全体像 → NG Setup Procedure / N2 / NGAP辞典
• 旧AMF⇔新AMFのContext転送 → N14 / Mobility Registration Update
• 4G GUTIとのマッピングが効く場面 → 4G-5G Interworking
• AMFというNFの全体像 → AMF