SMS over NAS — NAS上で運ぶショートメッセージ¶

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。

• SMS over NAS が「SMSをNAS(制御プレーン)メッセージ上に載せて運ぶ方式」であることを説明できる
• SMSが VoNRのようなQoS Flow/IMSを必要とせず、NAS(N1)だけで完結する 理由を説明できる
• UEが Registration時にSMS over NASの利用可否をネゴシエート し、AMFがSMSFを選択・登録する流れを図示できる
• MO-SMS（送信） と MT-SMS（受信） のCall Flowの違い（MTはPagingでUEを起こす）を説明できる
• SMSFがSMSC/IP-SM-GWへ橋渡しして実際の配送を成立させることを説明できる

前提知識¶

• Registration（初回登録） — SMS over NASの利用可否ネゴとSMSF登録はここで行われる
• Paging（ページング） — MT-SMSでCM-IDLEのUEを起こす仕組み
• Service Request — Pagingに応答してUEが接続状態へ戻る
• 補助: SMSF / AMF / UDM / N1(NAS)

この章で学べること¶

• Why — なぜSMSに専用の運び方が要るのか、なぜNASに載せるのか
• Basic Concept — 「SMSは制御メッセージに相乗りする封筒」という考え方
• Architecture — SMS over NASに関わる5GCの登場人物
• Procedure — Call Flow — Registration時のネゴ → MO-SMS（送信） → MT-SMS（受信）
• MOとMTの違い — 送信と受信で何が対称・非対称か
• EPCとの比較 / Release差分 / Trouble Shooting / FAQ / Practice

Why — なぜSMSに専用の運び方が要るのか¶

SMSは、音声通話やデータ通信が使えない状況でも 認証コード（ワンタイムパスワード）や各種通知を届ける基本サービス として、いまも重要な役割を担っています。だからこそ、5GでもSMSを確実に運ぶ手段が要ります。

ここで悩ましいのは、5Gの音声（VoNR）が IMS＋専用のQoS Flow という重い仕組みを前提とする点です。もしSMSまで同じ土台（IMS用PDU Session・QoS Flow）を必要とすると、データ用のPDU Sessionが1つも張られていない状態ではSMSが送れない ことになりかねません。しかしSMSは「まだデータ接続がない登録直後」でも届けたいサービスです。

そこで5Gは、SMSを ユーザープレーン（PDU Session/QoS Flow）に載せず、制御プレーンであるNAS(N1)メッセージ上に載せて運ぶ 方式を用意しました。これが SMS over NAS です。UEが5GCへ登録さえしていれば、データ用のPDU SessionもIMSも無しに、AMFとのNASやり取りだけでSMSを送受信できます。

Overview — 概要¶

SMS over NAS は、大きく次の登場人物が協調して成立します。

1. UE — SMSを NASメッセージの中身（ペイロード） として送受信する
2. AMF — NAS(N1)の終端。UEから届いたNAS内のSMSを取り出し、SMSFへ中継する（逆向きも同様）
3. SMSF（SMS Function） — SMSの送受信を担う中核NF。AMFとSMSC/IP-SM-GWの間を橋渡しする（詳細は SMSF）
4. UDM — SMS加入情報を保持し、Registration時のSMSF登録先となる

SMSは「登録時にSMS over NASを使えるようネゴシエートしておき、送受信時はNASに相乗りしてAMF⇔SMSFを経由する」という流れで運ばれます。VoNRと違い、QoS Flowの追加もIMSへのSIP登録も不要 な点が最大の特徴です。

Basic Concept — 初心者向け説明¶

SMS over NAS は 「制御メッセージに相乗りする封筒」 にたとえられます。

• ふだんのデータ通信（Web・動画）は、ユーザープレーンという「荷物用の道」を流れる
• SMSは小さな封筒。専用の荷物用の道（PDU Session）を作らず、もともとUEと5GCがやり取りしている制御用の連絡便（NAS）に相乗り して届ける
• 相乗りした封筒を仕分けるのが SMSF。届いた封筒をSMSC（SMSの集配所）へ渡す

電話（VoNR）が「専用レーンを敷いて配車センター(IMS)を呼ぶ」必要があったのに対し、SMSは 既存の連絡便に封筒を1枚足すだけ で済みます。だからデータ接続が無くても、登録さえしていればSMSは届きます。

Architecture¶

graph LR
    UE["UE"] -- "N1(NAS)にSMSを内包" --> AMF["AMF
(NAS終端・中継)"]
    AMF -- "SBI(Nsmsf)" --> SMSF["SMSF
(SMS処理)"]
    SMSF -- "SBI(Nudm)" --> UDM["UDM
(SMS加入情報)"]
    AMF -- "SMSF登録" --> UDM
    SMSF -- "SMSC/IP-SM-GWへ" --> SMSC["SMSC / IP-SM-GW"]

図の読み方: UEのSMSは NAS(N1)メッセージの中身として AMFへ届きます。AMFはSMS部分を取り出し、SBI(Nsmsf) でSMSFへ中継します。SMSFは SMSC/IP-SM-GW へ受け渡して配送を成立させます。Registration時にはAMFが UDMへSMSF登録 を行い、SMSFはUDMから SMS加入情報 を取得します。VoNRのようなSMF/UPF/PCF・QoS Flowは登場せず、制御プレーン(NAS＋SBI)だけで完結 する点がポイントです。

Network Function¶

Interface¶

詳細は Interface辞典 を参照してください。

Procedure — Call Flow¶

SMS over NAS は、(A) Registration時のSMS over NASネゴ → (B) MO-SMS（送信） → (C) MT-SMS（受信） の3つで理解します。

(A) Registration時のネゴシエーション¶

sequenceDiagram
    participant UE
    participant AMF
    participant UDM
    participant SMSF

    Note over UE,SMSF: Registration中にSMS over NAS利用可否をネゴ
    UE->>AMF: Registration Request ("SMS over NAS要求")
    AMF->>UDM: 加入情報取得 (SMS対応か確認)
    UDM-->>AMF: SMS加入あり
    AMF->>SMSF: Nsmsf SMS Activate (SMSFコンテキスト作成)
    SMSF->>UDM: SMS購読データ取得 / SMSF登録
    SMSF-->>AMF: Activate応答 (SMS over NAS利用可)
    AMF-->>UE: Registration Accept ("SMS over NAS許可")

手順の説明:

1. UEは Registration Request の中で「SMS over NASを使いたい」ことを示します（対応可否のネゴ）。
2. AMFは UDM に加入情報を問い合わせ、UEがSMS加入を持つか確認します。
3. SMS加入があれば、AMFは SMSFを選択 して Nsmsf でSMSFコンテキストをActivateし、SMSFはUDMから SMS購読データを取得 します（併せてSMSF登録が行われる）。
4. AMFは Registration Accept で「SMS over NAS利用可」をUEへ返します。以後、UEはNAS経由でSMSを送受信できます。

(B) MO-SMS（送信: UE→network）¶

sequenceDiagram
    participant UE
    participant AMF
    participant SMSF
    participant SMSC as SMSC/IP-SM-GW

    UE->>AMF: NAS (Uplink NAS Transport, SMS内包)
    AMF->>SMSF: Nsmsf_SMService UplinkSMS (SMS取り出し中継)
    SMSF->>SMSC: SMS転送 (配送依頼)
    SMSC-->>SMSF: 受付/配送結果
    SMSF-->>AMF: 応答 (delivery report 等)
    AMF-->>UE: NAS (Downlink NAS Transport, 応答内包)

手順の説明: UEはSMSを NASメッセージ（Uplink NAS Transport 等）の中身として AMFへ送ります。AMFはSMS部分を取り出し Nsmsf でSMSFへ中継、SMSFが SMSC/IP-SM-GW へ渡して配送を依頼します。配送結果（delivery report）は逆向きにNASでUEへ返ります。

(C) MT-SMS（受信: network→UE）¶

sequenceDiagram
    participant SMSC as SMSC/IP-SM-GW
    participant SMSF
    participant AMF
    participant UE

    SMSC->>SMSF: SMS到着 (UE宛)
    SMSF->>AMF: Nsmsf 経由でMT-SMS引き渡し
    alt UEがCM-IDLE
        AMF->>UE: Paging
        UE->>AMF: Service Request (接続復帰)
    end
    AMF->>UE: NAS (Downlink NAS Transport, SMS内包)
    UE-->>AMF: NAS (配送確認)
    AMF-->>SMSF: delivery report
    SMSF-->>SMSC: 配送完了通知

手順の説明: SMSC/IP-SM-GWから届いたUE宛SMSはSMSFが受け取り、AMFへ引き渡します。UEがCM-IDLE（アイドル）なら、AMFはまず Paging でUEを起こし、UEが Service Request で接続へ戻ってから、AMFがSMSを NAS(Downlink NAS Transport)の中身として UEへ届けます。配送確認はNASで戻り、SMSF→SMSCへ配送完了が通知されます。

Signal Flow¶

MOとMTの違い（送信と受信）¶

EPCとの比較¶

• 4G/EPCでは: SMSは SMS over SGs（MME⇔MSC） や SMS in MME / SGd（IP-SM-GW経由） といった方式で提供されていました。制御は主にMMEやMSCが担いました（SMSF の比較表も参照）。
• 5Gでは: SMSF が SMS over NAS を専任で担当し、AMFがNAS中継、SMSFがSMSC/IP-SM-GWへ橋渡しします。「制御プレーン(NAS)にSMSを載せる」思想は SMS over SGs 等と通じますが、5GCではSBAに沿って SMSFという専用NF に役割が整理された点が違いです（正確な対応関係は 要確認）。

Release差分¶

• Rel-15: SMS over NAS と SMSF が基礎機能として定義された。
• Rel-16以降: 拡張の有無・詳細は各TSを 要確認（本章では断定しない）。

Trouble Shooting¶

3GPP Specification¶

• 3GPP TS 23.501 — 5Gアーキテクチャ。SMSF/SMS over NASの位置づけ（章番号は要確認）
• 3GPP TS 23.502 — SMS関連の手続き（登録時のSMSF選択・MO/MT-SMS。章番号は要確認）
• 3GPP TS 24.501 — NAS(5GS)プロトコル。NAS TransportによるSMS運搬・SMS Container（章番号は要確認）
• 3GPP TS 29.540 — Nsmsf（SMService）の規定（個別章番号は要確認）

FAQ¶

Q. SMSはVoNRのようにIMSやQoS Flowが必要ですか？ A. 不要です。SMS over NASは 制御プレーン(NAS) にSMSを相乗りさせるため、IMSへのSIP登録も専用QoS Flowも要りません。データ用のPDU Sessionが無くても、5GCへ登録済みなら送受信できます。

Q. AMFはSMSの中身を読んでいるのですか？ A. いいえ。AMFはNASの容器からSMS部分を取り出して SMSFへ中継するだけ で、SMSそのものの処理（SMSCへの受け渡し等）はSMSFが担います。

Q. なぜ受信(MT)ではPagingが要ることがあるのですか？ A. 着信はnetwork起点であり、UEがCM-IDLE（省電力の待受）だと即座にNASを受け取れないためです。先に Paging でUEを起こし、Service Request で接続へ戻してからSMSを届けます。送信(MO)はUEが既に送れる状態なので不要です。

Q. SMS over NASはいつ利用可能になりますか？ A. Registration の中でUEが要求し、UDMのSMS加入確認とSMSF登録を経て、AMFがRegistration Acceptで許可した時点からです。

Summary¶

• SMS over NAS は、SMSを NAS(制御プレーン)メッセージの中身として UE⇔AMF⇔SMSF間で運ぶ方式である
• VoNRと異なり、IMSも専用QoS Flowも不要 で、5GCへ登録済みならデータ接続が無くてもSMSを送受信できる
• Registration時 にSMS over NAS利用可否をネゴし、AMFがSMSFを選択・UDMへ登録する
• MO-SMS は UE→AMF→SMSF→SMSC、MT-SMS は逆向きで、MTはCM-IDLEなら Paging が先行 する
• AMFはNAS終端として中継するだけで、SMS処理とSMSCへの橋渡しは SMSF（詳細）が担う

Practice — 理解度チェック・演習¶

理解度チェック¶

演習¶

• MO-SMSとMT-SMSのCall Flowを並べて描き、どこが対称でどこが非対称か（Pagingの有無）を図示してみましょう。
• SMS over NAS（5G）と SMS over SGs（4G）の役割分担を、担当NF（SMSF↔MME/MSC）・運ぶ層（NAS↔SGs）の対で表にまとめてみましょう（対応関係の断定は避け、要確認箇所を明記）。

Next Step¶

• VoNR — 同じLevel4の音声。SMSとは対照的にIMS＋QoS Flowを要する仕組みを比較する
• Emergency（緊急通報） — 緊急呼の特別な扱い（未登録UE・優先度）
• SMSF — SMS処理の中核NFの役割を掘り下げる
• Registration — SMS over NASネゴが行われる登録手続きに戻って深める