N7 — SMF ⇔ PCF（Npcf_SMPolicyControl 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。

• N7が SBI（Service Based Interface） であり、N2(NGAP/SCTP)やN4(PFCP/UDP)とはProtocol/Transportが根本的に異なることを説明できる。
• N7の実体がPCFの提供するサービス Npcf_SMPolicyControl（TS 29.512） であることを説明できる。
• SMFが SM Policy Association を確立して PCC rule を取得する流れを説明できる。
• 「参照点N7」と「サービスNpcf_SMPolicyControl」が同じものの2つの見方であることを説明できる。
• 4G(EPC)の Gx（PCEF/PGW ⇔ PCRF, Diameter） との対応関係を説明できる。

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
• N7の両端のNF → SMF / PCF
• PCC rule・QoS（5QI/QFI）・SM Policy連携の使われ方 → PDU Session
• Interfaceと参照点の考え方 → Interface辞典

Why — なぜ必要なのか¶

SMFはPDUセッションを組み立てる際、「この通信をどのQoSで流すか」「どう課金するか」「このフローを通す/止めるか（ゲーティング）」を決めなければなりません。しかしこれらをSMF自身が勝手に決めると、事業者のサービス規約（ゴールド会員は帯域優先、動画は定額 等）を変えるたびにSMFを直す羽目になります。

そこで、事業者ポリシーの元締めである PCF に「この加入者・このセッションはどう扱う?」と問い合わせる道が要ります。これがN7です。SMFはN7でPCFにポリシーを尋ね、PCFは加入者データ（UDR由来）や事業者規約から判断した PCC rule（指示書） を返します。N7が無ければ（またはPCF連携しなければ）、SMFは静的な既定値でしかセッションを扱えず、加入者ごと・アプリごとのきめ細かい動的PCCができません。

例え話: N7は、現場担当（SMF）が規約部門（PCF）に判断を仰ぐホットラインです。現場は勝手に規約を決めず、この専用回線で「この客はどんなQoS/課金で?」と問い合わせ、規約部門の回答（PCC rule）に従って回線を張ります。

Overview — 概要¶

N7は SMF ⇔ PCF を結ぶ参照点です。ただしN7はSBI（Service Based Interface）である点が、N2(NGAP/SCTP)やN4(PFCP/UDP)と決定的に異なります。SBIとはNF同士がWeb API（HTTP）でサービスを呼び合う仕組みで、共通の転送として HTTP/2 + JSON（RESTful）over TLS を用います。

N7の実体は、PCFが提供するサービス Npcf_SMPolicyControl（TS 29.512） です。SMFはこのサービスを呼び出して SM Policy Association（SMポリシーの結び付き）を確立し、認可された PCC rule（QoS・課金・ゲーティング）を取得します。

Basic Concept — 初心者向け説明¶

N7を、現場担当と規約部門の問い合わせに例えます。

あなたのスマホがデータ通信を始めようとすると、セッション担当のSMFが動きます。SMFは「この客にどんな品質(QoS)で、どんな課金で通せばいい?」を自分では決めず、規約部門のPCFに問い合わせます（SM Policy Association の確立）。PCFは会員名簿（加入者データ）と会社の規約を照らし合わせ、PCC rule（指示書）を返します。SMFはこの指示書どおりにUPF（土管）へ「この品質で流せ」と設定します。

このPCFへの問い合わせは、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す。要求も応答も、人間に読みやすい JSON という書式でやり取りされます。

このWeb APIでは、操作対象（PCC ruleなどのリソース）に「住所（URI）」を与え、そこにPOSTなどのHTTP操作を投げて作成・更新・削除します。この作法をRESTfulと呼びます。

Protocol / Transport¶

Architecture¶

N7がSMFとPCFを結び、SMFがN4でUPFを制御し、PCFがN15/N5で他NF・AFとも連携する文脈を示します。

flowchart LR
  SMF["SMF"]
  PCF["PCF"]
  UPF["UPF (転送)"]
  AMF["AMF"]
  AF["AF (アプリ)"]
  UDR[("UDR (ポリシーデータ)")]

  SMF == "N7 (Npcf_SMPolicyControl / HTTP2)" ==> PCF
  AMF -- "N15 (Npcf_AMPolicyControl)" --> PCF
  AF -- "N5 (Npcf_PolicyAuthorization)" --> PCF
  PCF -- "Nudr (ポリシー取得)" --> UDR
  SMF == "N4 (PFCP)" ==> UPF

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

図の読み方: 太い線(==>)のN7がSMF⇔PCFのポリシー問い合わせ（SBI/HTTP2）。PCFは同じくSBIのN15でAMFと、N5でAFとも連携し、Nudrで加入者ポリシーをUDRから取り出します。SMFはPCFから得たPCC ruleを、N4(PFCP)でUPFへ反映します（右の太線）。N7は「決めるための問い合わせ」、N4は「決めた結果の反映」という役割分担に注目してください。

利用Procedure¶

N7は PDU Session のライフサイクルの中で、SMFがPCFへポリシーを問い合わせる際に使われます。

• SM Policy Association Establishment（確立）: PDU Session確立時、SMFがPCFへ問い合わせ、PCC rule（認可QoS・課金）を取得する。取得したPCC ruleに基づき、SMFはUPFの転送規則やQoS Flow(QFI/5QI)を N4(PFCP) で設定する。
• SM Policy Association Modification（変更）: セッション途中でポリシーが変わる場合（SMF起因の更新、またはPCFからの通知）に、PCC ruleを更新する。
• SM Policy Association Termination（解放）: セッション解放時に、SM Policy Associationを終了する。

このPCF連携は任意/条件付きで、動的PCC構成のときに行われます。PCFと連携しない（静的PCC）構成では、SMFの既定QoSでセッションが継続されます（構成依存）。

手順の詳細な流れ（メッセージシーケンス、条件、IE等）は PDU Session の「SM Policy Association（PCF連携）」の記述に集約されています。手順の細部はそちらを参照してください。

主なMessage¶

N7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（NGAPのような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操作の対応は概念整理です: 上表の「HTTP操作」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 29.512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)¶

N7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:

• N7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（:method = POST等、:path に .../npcf-smpolicycontrol/... を含むリソースパス）でオペレーションを識別できます。
• ボディは JSON（PCC rule、QoS情報、課金情報等）で、人間に読みやすい構造で入っています。
• N2のNGAP（バイナリ、SCTP上）と違い、N7はWeb的（HTTP/JSON）である点が観察の要です。SCTP固有のフィルタ（sctp.port 等）は使いません。

EPCとの比較¶

• 4Gでは: SMポリシー・課金ルールは PCRF（Policy and Charging Rules Function） が決定し、PCEF側（PGW）とは Gx インターフェース（Diameterベース）で連携していました（TS 29.212）。PCC framework（PCC ruleによるQoS・課金・ゲーティング制御）は4Gから存在します。
• 5Gでは: PCRFの役割を PCF が引き継ぎ、Gx相当が N7（Npcf_SMPolicyControl） に SBI化されました。PCC frameworkの思想は継続しつつ、Diameterから HTTP/2 + JSON（SBI） へ置き換わっています（TS 29.512）。

PCC framework自体（PCC ruleによる制御思想）は4Gから継続しています。5Gでの主な変化は、Diameterベースの専用IFから SBI（HTTP/2+JSON）化された点です。

3GPP Specification¶

• 3GPP TS 29.512 — Npcf_SMPolicyControl サービス（SM Policy = PCC rule, N7）。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 23.503 — ポリシー・課金制御フレームワーク（PCC framework, PCC rule のポリシーモデル）
• 3GPP TS 23.501 §4 — システムアーキテクチャと参照点（N7の定義）
• 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）: N7の実体が Npcf_SMPolicyControl（TS 29.512）であること、SBI共通framework が TS 29.500/29.501 系であること、参照点N7とサービスNpcfが同じ連携の2つの見方であることは、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は Release により差異があるため個別には要確認とします。

Summary¶

• N7は SMF ⇔ PCF を結ぶ参照点だが、SBI（Service Based Interface）である点がN2(NGAP/SCTP)・N4(PFCP/UDP)と根本的に異なる。
• Protocolは HTTP/2 + JSON（RESTful）over TLS、実体はPCFのサービス Npcf_SMPolicyControl（TS 29.512）。
• SMFは SM Policy Association を確立し、PCC rule（QoS・課金・ゲーティング） を取得して、N4(PFCP)でUPFへ反映する。
• 参照点N7 = サービスNpcf_SMPolicyControl は同じSMF⇔PCF連携の2つの見方（本サイトでAMF⇔SMFを「N11相当（Namf/Nsmf）」と呼ぶのと同じ二重性 → SMF）。
• 4Gの Gx（PGW/PCEF ⇔ PCRF, Diameter, TS 29.212） に相当し、5Gでは SBI化（TS 29.512）された。

Next Step¶

• PCF — N7の相手側。PCC rule/URSP等ポリシーの中枢
• SMF — N7を利用してPCC ruleを取得し、N4でUPFへ反映するNF
• PDU Session — SM Policy Association確立の手順（詳細）
• Interface辞典 — N15(AMF⇔PCF)・N3/N4/N6 ほか参照点の確認
• Message辞典 / Protocol辞典 — 用語・SBIプロトコルの確認