Dans le contexte des réseaux sans fil 5G (cinquième génération), le NAS (Non-Access Stratum) constitue une couche cruciale dans la pile protocolaire, fournissant des fonctionnalités essentielles liées au contrôle et à la gestion de l’appareil mobile. Le NAS fonctionne dans le plan de signalisation et est responsable de la gestion des procédures liées au réseau d’accès non radio. Entrons dans les détails du NAS en 5G :
- Définition et objectif du NAS :
- Définition : la couche de non-accès (NAS) est une couche de la pile de protocoles d’un réseau mobile qui réside au-dessus du réseau d’accès radio et est responsable des procédures non liées à l’accès radio. En 5G, le NAS fonctionne au cœur du réseau et facilite la communication entre l’appareil mobile (UE – User Equipment) et le cœur du réseau.
- Objectif : l’objectif principal du NAS est de gérer les procédures du plan de contrôle, la signalisation et la gestion de la mobilité pour l’appareil mobile. Il gère des fonctions indépendantes de la technologie d’accès radio sous-jacente, permettant une interface standardisée entre l’appareil mobile et le réseau central.
- Fonctions clés du NAS en 5G :
- Gestion des inscriptions et des identités :
- Procédures d’attache et de détachement : le NAS gère les procédures d’attache et de détachement, permettant à un appareil mobile de s’inscrire ou de se détacher du réseau 5G. Ceci est essentiel pour établir et terminer les connexions entre l’UE et le réseau central.
- Gestion des identités : le NAS gère la gestion des identités associées à l’appareil mobile, notamment l’identité temporaire d’abonné mobile (TMSI), l’identité internationale d’abonné mobile (IMSI) et autres.
- Établissement et libération de la connexion :
- Demande et libération de service : le NAS gère le lancement et la libération des demandes de service, permettant l’établissement et la terminaison des connexions pour des services tels que les appels vocaux, les sessions de données et la messagerie.
- Connectivité PDN (Packet Data Network) : le NAS facilite l’établissement et la libération des connexions aux PDN, permettant ainsi à l’appareil mobile d’accéder aux services et applications de données.
- Gestion de la mobilité :
- Mise à jour de la localisation et mise à jour de la zone de suivi : le NAS gère les procédures liées à la mise à jour de la localisation de l’appareil mobile et à la mise à jour des informations sur la zone de suivi. Ceci est crucial pour maintenir un enregistrement précis du réseau et garantir une gestion efficace de la mobilité.
- Prise en charge du transfert : le NAS prend en charge les procédures de transfert, permettant à l’appareil mobile d’effectuer une transition transparente entre différentes cellules ou zones de suivi tout en maintenant une session de communication en cours.
- Sécurité et authentification :
- Contrôle du mode de sécurité : le NAS gère l’établissement et le contrôle des modes de sécurité, garantissant ainsi la confidentialité et l’intégrité des communications entre l’appareil mobile et le réseau principal.
- Authentification et accord de clé : le NAS gère les procédures d’authentification et d’accord de clé pour vérifier l’identité de l’appareil mobile et établir des canaux de communication sécurisés.
- Gestion des SMS (Short Message Service) :
- Prise en charge des SMS : le NAS prend en charge la gestion des messages courts, y compris les procédures d’envoi, de réception et de stockage des messages SMS.
- Diffusion cellulaire : le NAS prend en charge les services de diffusion cellulaire, permettant la diffusion de messages vers plusieurs appareils mobiles au sein d’une cellule ou d’une zone géographique spécifique.
- Gestion du support EPS (Evolved Packet System) :
- Activation et désactivation des supports : le NAS gère l’activation et la désactivation des supports EPS, qui représentent des canaux de communication pour les services de données. Cela inclut les procédures d’établissement, de modification et de libération des supports en fonction des exigences en matière de données de l’appareil mobile.
- Gestion des inscriptions et des identités :
- Protocoles et interfaces dans le NAS :
- Protocoles : le NAS utilise divers protocoles pour la communication entre l’appareil mobile et le réseau principal. Il s’agit notamment des protocoles de signalisation NAS tels que NAS Transport Layer Security (TLS) et NAS Application Protocol (NasP).
- Interfaces : l’interface principale associée au NAS est l’interface S1, qui connecte l’appareil mobile au NodeB évolué (eNB) du réseau d’accès radio. De plus, l’interface X2 peut être impliquée dans la signalisation NAS pour les procédures liées à la communication inter-eNB.
- Interfaces S1-MME et S1-U : pour la gestion de la mobilité et la connectivité des données, le NAS communique avec l’entité de gestion de la mobilité (MME) et la passerelle de service (SGW) via les interfaces S1-MME et S1-U. Interfaces U, respectivement.
- Défis et considérations :
- Sécurité et confidentialité : la protection de la sécurité et de la confidentialité des données utilisateur et des informations de signalisation est une considération essentielle pour le NAS. Des mesures de sécurité robustes, notamment le chiffrement et l’authentification, sont essentielles pour se protéger contre les accès non autorisés et les attaques.
- Gestion de la latence : étant donné que la 5G vise à offrir une latence ultra-faible, une gestion efficace des procédures de signalisation par NAS est cruciale. La réduction des délais de signalisation lors des événements de mobilité et de l’établissement de la connexion contribue à améliorer l’expérience utilisateur.
- Interopérabilité : garantir l’interopérabilité entre les équipements réseau et les appareils mobiles des différents fournisseurs est essentiel pour une communication transparente. Les efforts de normalisation jouent un rôle clé dans la création d’un cadre commun et la promotion de l’interopérabilité.
- Évolution avec le découpage de réseau : À mesure que la 5G introduit des capacités de découpage de réseau, le NAS doit s’adapter pour prendre en charge la création et la gestion de tranches de réseau personnalisées répondant aux exigences de service et aux cas d’utilisation spécifiques.
- Évolution et considérations futures :
- Intégration avec la 6G : à l’avenir, le NAS évoluera probablement pour s’intégrer aux technologies et architectures potentielles de la 6G. Anticiper les besoins des générations futures garantit la pertinence et l’adaptabilité continues du NAS dans les réseaux en évolution.
- Améliorations pour l’IoT : à mesure que l’Internet des objets (IoT) devient plus répandu, les NAS pourraient bénéficier d’améliorations pour mieux répondre aux diverses exigences des appareils IoT, notamment une faible consommation d’énergie, une faible latence et connectivité massive des appareils.
- Support de services avancé : les futures avancées du NAS pourraient inclure une prise en charge supplémentaire de services avancés, tels que la réalité augmentée (RA), la réalité virtuelle (VR) et d’autres applications émergentes qui nécessitent une signalisation et une connectivité spécifiques. exigences.
- Efficacité et évolutivité : les efforts continus en matière de standardisation et d’optimisation se concentreront probablement sur l’amélioration de l’efficacité et de l’évolutivité du NAS, afin de garantir qu’il puisse s’adapter au nombre croissant d’appareils connectés et à divers scénarios de service.
En résumé, la couche de non-accès (NAS) dans la 5G est une couche critique responsable de la gestion des procédures du plan de contrôle, de la signalisation et de la gestion de la mobilité entre l’appareil mobile et le réseau central. Ses fonctions englobent l’enregistrement, l’établissement et la libération de la connexion, la gestion de la mobilité, la sécurité, la gestion des SMS et la gestion du support EPS. À mesure que la 5G évolue, les NAS continueront de jouer un rôle central pour garantir une communication et une gestion efficaces des appareils mobiles au sein du réseau.