W sieciach 5G (piątej generacji) sygnalizacja NAS (Non-Access Stratum) odgrywa kluczową rolę w ustanawianiu i zarządzaniu połączeniem pomiędzy sprzętem użytkownika (UE) a siecią rdzeniową 5G. Sygnalizacja NAS odpowiada za obsługę procedur związanych z dostępem do sieci, zarządzaniem mobilnością i zarządzaniem sesjami. Działa w płaszczyźnie kontrolnej stosu protokołów i różni się od procedur dostępu radiowego niższej warstwy.
Oto szczegółowe informacje na temat sygnalizacji NAS w 5G:
1. Definicja NAS:
- Warstwa bez dostępu (NAS): Warstwa bez dostępu reprezentuje część stosu protokołów, która obsługuje sygnalizację i procedury związane z płaszczyzną sterowania, z wyłączeniem procedur dostępu radiowego. NAS odpowiada za komunikację pomiędzy UE a siecią rdzeniową 5G, zajmując się takimi aspektami jak rejestracja, uwierzytelnianie i zarządzanie mobilnością.
2. Kluczowe procedury NAS w 5G:
- Procedury rejestracyjne:
- Procedura dołączania: Gdy urządzenie UE początkowo łączy się z siecią 5G lub ponownie ustanawia połączenie po przejściu w tryb bezczynności, przechodzi procedurę dołączania. Podczas tej procedury UE rejestruje swoją obecność w sieci.
- Detach: Procedura odłączania ma miejsce, gdy UE opuszcza sieć lub wyłącza się. Zapewnia płynne zakończenie skojarzenia UE z siecią.
Procedura
- Procedury zarządzania mobilnością:
- Aktualizacja lokalizacji: Sygnalizacja NAS zarządza procedurą aktualizacji lokalizacji, która obejmuje aktualizację sieci o bieżącej lokalizacji UE.
- Aktualizacja obszaru śledzenia: W scenariuszach, w których UE przenosi się do nowego obszaru śledzenia, uruchamiana jest procedura aktualizacji obszaru śledzenia, aby poinformować sieć o zmianie.
- Procedury zarządzania sesją:
- Service Request: Procedura żądania usługi umożliwia UE żądanie określonych usług lub zainicjowanie komunikacji z siecią.
- Zwolnienie usługi: Kiedy UE zakończy określoną usługę lub komunikację, wywoływana jest procedura zwolnienia usługi w celu zwolnienia zasobów i poinformowania sieci.
- Procedury bezpieczeństwa:
- Uwierzytelnianie i umowa klucza (AKA): sygnalizacja NAS zarządza procedurami uwierzytelniania i uzgadniania kluczy, aby zapewnić bezpieczną komunikację między UE a siecią.
- Kontrola trybu bezpieczeństwa: Procedura kontroli trybu bezpieczeństwa jest odpowiedzialna za ustanowienie mechanizmów bezpieczeństwa potrzebnych do bezpiecznej komunikacji.
3. Stos protokołów NAS:
- Warstwa NAS: Warstwa NAS znajduje się nad protokołami dostępu radiowego i łączy się z siecią rdzeniową 5G. Obejmuje różne protokoły, takie jak bezpieczeństwo NAS, zarządzanie mobilnością, zarządzanie sesjami i rejestracja.
- Integracja z niższymi warstwami: Sygnalizacja NAS współdziała z niższymi warstwami stosu protokołów, w tym z warstwą kontroli zasobów radiowych (RRC) odpowiedzialną za procedury kontroli dostępu radiowego.
4. Maszyna stanu NAS:
- Przejścia stanu: Sygnalizacja NAS w UE i sieci przechodzi zmiany stanu w oparciu o różne procedury i zdarzenia. Maszyna stanów zarządza tymi przejściami, zapewniając odpowiednią koordynację pomiędzy UE a siecią.
5. Bezpieczeństwo NAS:
- Uwierzytelnianie: Sygnalizacja NAS obejmuje procedury uwierzytelniania w celu sprawdzenia tożsamości UE i zapewnienia bezpiecznego dostępu do sieci.
- Ochrona szyfrowania i integralności: Aby chronić poufność i integralność danych użytkownika, sygnalizacja NAS wykorzystuje mechanizmy szyfrowania i ochrony integralności.
6. Obsługa mobilności NAS:
- Procedury przekazywania: Sygnalizacja NAS jest zaangażowana w procedury przekazywania, gdy UE przechodzi z jednej komórki do drugiej, zapewniając ciągłość sesji komunikacyjnej.
- Przekazywanie między RAT (technologia dostępu radiowego): W przypadku scenariuszy obejmujących przekazywanie między różnymi technologiami dostępu radiowego, takimi jak 5G do LTE, przejściem zarządza sygnalizacja NAS.
7. Interakcja funkcji sieciowych:
- Interakcja z funkcjami sieci rdzeniowej: Sygnalizacja NAS współdziała z funkcjami sieci rdzeniowej, w tym z AMF (funkcją zarządzania dostępem i mobilnością) oraz SMF (funkcją zarządzania sesją), zapewniając koordynację funkcji płaszczyzny sterowania.
8. Wpływ na branżę:
- Efektywne ustanawianie połączenia: Sygnalizacja NAS przyczynia się do skutecznego ustanawiania połączeń, zarządzania mobilnością i zarządzania sesjami w sieciach 5G, zapewniając podstawę bezproblemowej i bezpiecznej obsługi użytkownika.
9. Wyzwania i rozważania:
- Skalowalność: Ponieważ sieci 5G obsługują ogromną liczbę podłączonych urządzeń, sygnalizacja NAS stoi przed wyzwaniami związanymi ze skalowalnością i efektywną obsługą ruchu sygnalizacyjnego.
- Optymalizacja przekazania: Zapewnienie zoptymalizowanych procedur przekazania ma kluczowe znaczenie, szczególnie w scenariuszach charakteryzujących się dużą mobilnością lub gęstymi obszarami rozmieszczenia.
Podsumowując, sygnalizacja NAS w sieci 5G jest kluczowym elementem zarządzania procedurami płaszczyzny kontrolnej związanymi z dostępem do sieci, zarządzaniem mobilnością, zarządzaniem sesjami i bezpieczeństwem. Zapewnia efektywną komunikację pomiędzy UE a siecią rdzeniową 5G, przyczyniając się do ogólnej funkcjonalności i wydajności sieci 5G.