Nel 5G, il Non-Access Stratum (NAS) svolge un ruolo cruciale nelle funzioni di segnalazione e controllo della rete. È diviso in due componenti principali: Access Stratum (AS) e Non-Access Stratum (NAS). Qui approfondiremo le specifiche del NAS 5G, concentrandoci sull’aspetto dello strato di non accesso.
1. Definizione di NAS:
- Non-Access Stratum (NAS): NAS rappresenta le funzioni del piano di segnalazione e controllo nel 5G che sono indipendenti dalla rete di accesso radio. Gestisce le procedure relative all’istituzione, alla modifica e al rilascio della connessione UE (User Equipment) con la rete principale 5G.
2. Componenti chiave del NAS (strato di non accesso):
- Gestione della Mobilità (MM):
- Registrazione e gestione della connessione: il NAS è responsabile delle procedure relative alla registrazione dell’UE e alla connessione alla rete, garantendo che la rete sia a conoscenza della posizione e della disponibilità dell’UE.
- Autenticazione e sicurezza: il NAS gestisce le procedure di autenticazione per garantire l’accesso e la comunicazione sicuri tra l’UE e la rete principale 5G.
- Gestione delle sessioni (SM):
- Istituzione della sessione UE: il NAS gestisce l’istituzione, la modifica e il rilascio delle sessioni utente, facilitando la connessione dell’UE a vari servizi nella rete principale.
- Stabilimento di sessioni PDU: per servizi come Enhanced Mobile Broadband (eMBB) e Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC), il NAS è coinvolto nella definizione di sessioni Packet Data Unit (PDU).
- EMM (Gestione della mobilità EPS):
- Gestione della mobilità in modalità inattiva: quando l’UE è in uno stato inattivo, il NAS gestisce le procedure di mobilità, garantendo transizioni fluide tra diversi stati e posizioni.
- Gestione della mobilità in modalità connessione: durante una connessione attiva, il NAS gestisce le procedure di mobilità per supportare trasferimenti senza soluzione di continuità e continuità della sessione.
- ESM (gestione delle sessioni EPS):
- Gestione delle portanti: ESM all’interno del NAS gestisce la creazione, la modifica e il rilascio delle portanti per supportare diversi servizi e requisiti di qualità del servizio (QoS).
- Negoziazione QoS: il NAS negozia i parametri QoS tra l’UE e la rete principale per garantire la qualità del servizio desiderata.
- SMS (servizio di messaggi brevi):
- Gestione delle procedure SMS: NAS supervisiona le procedure di segnalazione relative allo Short Message Service (SMS) in 5G.
- Gestione della raggiungibilità dell’UE:
- Gestione del paging e delle notifiche dell’UE: il NAS è coinvolto nella gestione delle procedure relative al paging e nella notifica all’UE dei dati o della segnalazione in entrata.
3. Flussi di segnalazione nel NAS:
- Registrazione iniziale e collegamento: Quando un UE si connette inizialmente alla rete 5G o si ricollega, il NAS gestisce le procedure di registrazione e collegamento, garantendo che l’UE sia autenticato e autorizzato per l’accesso alla rete.
- Procedure di trasferimento: Durante i trasferimenti, il NAS svolge un ruolo cruciale nella segnalazione per garantire la mobilità senza interruzioni dell’UE tra diverse celle e tecnologie di accesso radio.
- Gestione identità UE: NAS gestisce la gestione e l’aggiornamento delle informazioni sull’identità UE all’interno della rete.
- Richiesta e rilascio del servizio: Per servizi come SMS o sessioni di dati specifiche, il NAS gestisce l’avvio, la modifica e il rilascio di questi servizi in base ai requisiti UE e di rete.
4. Aspetti di sicurezza del NAS:
- Authentication and Key Agreement (AKA): NAS è responsabile dell’avvio delle procedure AKA per autenticare l’UE e stabilire materiale di chiave sicuro per la comunicazione crittografata.
- Protezione dell’integrità e crittografia: NAS garantisce l’integrità e la riservatezza dei messaggi di segnalazione applicando meccanismi di protezione dell’integrità e di crittografia.
- Gestione del contesto di sicurezza: Il NAS gestisce il contesto di sicurezza per l’UE, mantenendo le informazioni richieste per la comunicazione sicura con la rete.
5. Interazioni con lo strato di accesso (AS):
- Separazione del piano di controllo: NAS e AS operano in modo indipendente ma sono strettamente coordinati. AS gestisce funzioni specifiche della radio, mentre NAS gestisce le segnalazioni e le procedure relative alla rete principale.
- Interfaccia AS-NAS: L’interfaccia AS-NAS facilita la comunicazione e il coordinamento tra i componenti Access Stratum e Non-Access Stratum.
6. Evoluzione dalle generazioni precedenti:
- Miglioramenti nel NAS 5G: Il NAS 5G introduce miglioramenti rispetto alle generazioni precedenti, supportando nuovi servizi, meccanismi di sicurezza migliorati e procedure di segnalazione ottimizzate.
7. Evoluzione per supportare nuovi servizi:
- Supporto URLLC e mMTC: Il NAS in 5G è progettato per supportare i requisiti unici di servizi come Comunicazioni a bassa latenza ultra affidabili (URLLC) e Comunicazioni di tipo macchina massivo (mMTC).
8. Interazioni con le funzioni della rete principale:
- Integrazione con le funzioni principali 5G: Il NAS si interfaccia con varie funzioni all’interno della rete principale 5G, tra cui AMF (funzione di gestione degli accessi e della mobilità), SMF (funzione di gestione delle sessioni) e UDM (gestione unificata dei dati).
In sintesi, il NAS 5G (Non-Access Stratum) è un componente critico dell’architettura 5G, poiché gestisce le funzioni di segnalazione e piano di controllo indipendenti dalla rete di accesso radio. Svolge un ruolo chiave nella gestione della registrazione UE, della mobilità, dell’istituzione di sessioni e delle procedure di sicurezza, garantendo il funzionamento efficiente e sicuro delle reti 5G.