In 5G-netwerken (vijfde generatie) speelt NAS-signalering (Non-Access Stratum) een cruciale rol bij het tot stand brengen en beheren van de verbinding tussen de gebruikersapparatuur (UE) en het 5G-kernnetwerk. NAS-signalering is verantwoordelijk voor het afhandelen van procedures met betrekking tot netwerktoegang, mobiliteitsbeheer en sessiebeheer. Het werkt op het besturingsvlak van de protocolstapel en onderscheidt zich van de radiotoegangsprocedures op de lagere laag.
Hier vindt u gedetailleerde inzichten in NAS-signalering in 5G:
1. Definitie van NAS:
- Non-Access Stratum (NAS): Het Non-Access Stratum vertegenwoordigt het gedeelte van de protocolstack dat de signalering en procedures afhandelt die verband houden met het besturingsvlak, met uitzondering van de radiotoegangsprocedures. NAS is verantwoordelijk voor de communicatie tussen de UE en het 5G-kernnetwerk, waarbij aspecten als registratie, authenticatie en mobiliteitsbeheer worden afgehandeld.
2. Belangrijkste NAS-procedures in 5G:
- Registratieprocedures:
- Attach-procedure: Wanneer een UE voor het eerst verbinding maakt met het 5G-netwerk of de verbinding herstelt nadat deze zich in de inactieve modus heeft bevonden, ondergaat deze de connect-procedure. Tijdens deze procedure registreert de UE zijn aanwezigheid bij het netwerk.
- Ontkoppelprocedure: De ontkoppelprocedure vindt plaats wanneer de UE het netwerk verlaat of uitschakelt. Het zorgt voor een sierlijke beëindiging van de associatie van de UE met het netwerk.
- Mobiliteitsbeheerprocedures:
- Locatie-update: NAS-signalering beheert de locatie-updateprocedure, waarbij het netwerk wordt bijgewerkt over de huidige locatie van de UE.
- Tracking Area Update: In scenario’s waarin de UE naar een nieuw trackinggebied verhuist, wordt de updateprocedure voor het trackinggebied geactiveerd om het netwerk over de wijziging te informeren.
- Sessiebeheerprocedures:
- Serviceverzoek: Met de serviceaanvraagprocedure kan de UE specifieke services aanvragen of communicatie met het netwerk initiëren.
- Servicevrijgave: Wanneer de UE een bepaalde dienst of communicatie beëindigt, wordt de servicevrijgaveprocedure aangeroepen om bronnen vrij te geven en het netwerk te informeren.
- Beveiligingsprocedures:
- Authentication and Key Agreement (AKA): NAS-signalering beheert de authenticatie- en sleutelovereenkomstprocedures om veilige communicatie tussen de UE en het netwerk te garanderen.
- Beveiligingsmoduscontrole: De controleprocedure voor de beveiligingsmodus is verantwoordelijk voor het opzetten van de beveiligingsmechanismen die nodig zijn voor veilige communicatie.
3. NAS-protocolstapel:
- NAS-laag: De NAS-laag bevindt zich boven de radiotoegangsprotocollen en interfaces met het 5G-kernnetwerk. Het omvat verschillende protocollen, zoals NAS-beveiliging, mobiliteitsbeheer, sessiebeheer en registratie.
- Integratie met lagere lagen: NAS-signalering werkt samen met lagere lagen van de protocolstack, inclusief de radio resource control (RRC)-laag die verantwoordelijk is voor radiotoegangscontroleprocedures.
4. NAS-statusmachine:
- State-overgangen: De NAS-signalering in de UE en het netwerk ondergaat statusovergangen op basis van de verschillende procedures en gebeurtenissen. De staatsmachine bestuurt deze transities en zorgt voor een goede coördinatie tussen de UE en het netwerk.
5. NAS-beveiliging:
- Authenticatie: NAS-signalering omvat authenticatieprocedures om de identiteit van de UE te verifiëren en veilige toegang tot het netwerk te garanderen.
- Ciphering and Integrity Protection: Om de vertrouwelijkheid en integriteit van gebruikersgegevens te beschermen, maakt NAS-signalering gebruik van coderings- en integriteitsbeschermingsmechanismen.
6. Beheer van NAS-mobiliteit:
- Handover-procedures: NAS-signalering is betrokken bij overdrachtsprocedures wanneer een UE van de ene cel naar de andere gaat, waardoor de continuïteit van de communicatiesessie wordt gegarandeerd.
- Inter-RAT (Radio Access Technology) Handover: Voor scenario’s waarbij overdracht tussen verschillende radiotoegangstechnologieën betrokken is, zoals 5G naar LTE, beheert NAS-signalering de overgang.
7. Netwerkfunctie-interactie:
- Interactie met kernnetwerkfuncties: NAS-signalering werkt samen met kernnetwerkfuncties, waaronder de AMF (Access and Mobility Management Function) en de SMF (Session Management Function), waardoor de coördinatie van de besturingsvlakfuncties wordt gewaarborgd.
8. Impact op de sector:
- Efficiënt tot stand brengen van verbindingen: NAS-signalering draagt bij aan het efficiënt tot stand brengen van verbindingen, mobiliteitsbeheer en sessiebeheer in 5G-netwerken en biedt zo een basis voor naadloze en veilige gebruikerservaringen.
9. Uitdagingen en overwegingen:
- Schaalbaarheid: Omdat 5G-netwerken een enorm aantal verbonden apparaten ondersteunen, wordt NAS-signalering geconfronteerd met uitdagingen op het gebied van schaalbaarheid en efficiënte afhandeling van signaalverkeer.
- Handover-optimalisatie: Het garanderen van geoptimaliseerde overdrachtsprocedures is van cruciaal belang, vooral in scenario’s met hoge mobiliteit of gebieden met veel inzet.
Samenvattend is NAS-signalering in 5G een cruciaal onderdeel voor het beheren van controlevlakprocedures met betrekking tot netwerktoegang, mobiliteitsbeheer, sessiebeheer en beveiliging. Het zorgt voor efficiënte communicatie tussen de UE en het 5G-kernnetwerk en draagt bij aan de algehele functionaliteit en prestaties van 5G-netwerken.