W sieci 5G warstwa bez dostępu (NAS) odgrywa kluczową rolę w funkcjach sygnalizacyjnych i kontrolnych sieci. Jest on podzielony na dwa główne komponenty: warstwę dostępu (AS) i warstwę braku dostępu (NAS). W tym miejscu zagłębimy się w specyfikę serwera NAS 5G, koncentrując się na jego aspekcie warstwy braku dostępu.
1. Definicja NAS:
- Non-Access Stratum (NAS): NAS reprezentuje funkcje płaszczyzny sygnalizacji i sterowania w 5G, które są niezależne od radiowej sieci dostępowej. Obsługuje procedury związane z nawiązaniem, modyfikacją i udostępnieniem połączenia UE (User Equipment) z siecią szkieletową 5G.
2. Kluczowe komponenty NAS (warstwa bez dostępu):
- Zarządzanie mobilnością (MM):
- Zarządzanie rejestracją i połączeniem: NAS jest odpowiedzialny za procedury związane z rejestracją UE i połączeniem z siecią, zapewniając, że sieć jest świadoma lokalizacji i dostępności UE.
- Uwierzytelnianie i bezpieczeństwo: NAS obsługuje procedury uwierzytelniania, aby zapewnić bezpieczny dostęp i komunikację pomiędzy UE a siecią rdzeniową 5G.
- Zarządzanie sesją (SM):
- Ustanawianie sesji UE: NAS zarządza ustanawianiem, modyfikowaniem i zwalnianiem sesji użytkowników, ułatwiając połączenie UE z różnymi usługami w sieci rdzeniowej.
- Ustanawianie sesji PDU: W przypadku usług takich jak ulepszona mobilna łączność szerokopasmowa (eMBB) i ultraniezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu (URLLC), NAS uczestniczy w ustanawianiu sesji jednostki danych pakietowych (PDU).
- EMM (zarządzanie mobilnością EPS):
- Obsługa mobilności w trybie bezczynności: Gdy UE jest w stanie bezczynności, NAS obsługuje procedury mobilności, zapewniając płynne przejścia między różnymi stanami i lokalizacjami.
- Obsługa mobilności w trybie połączenia: Podczas aktywnego połączenia NAS zarządza procedurami mobilności, aby zapewnić płynne przełączenia i ciągłość sesji.
- ESM (zarządzanie sesjami EPS):
- Obsługa nośników: ESM w ramach NAS zarządza ustanawianiem, modyfikacjami i wydawaniem nośników w celu obsługi różnych usług i wymagań dotyczących jakości usług (QoS).
- Negocjacja QoS: NAS negocjuje parametry QoS pomiędzy UE a siecią rdzeniową, aby zapewnić pożądaną jakość usług.
- SMS (usługa krótkich wiadomości):
- Obsługa procedur SMS: NAS nadzoruje procedury sygnalizacyjne związane z usługą krótkich wiadomości tekstowych (SMS) w 5G.
- Zarządzanie osiągalnością UE:
- UE Stronicowanie i obsługa powiadomień: NAS bierze udział w obsłudze procedur związanych ze stronicowaniem i powiadamianiem UE o przychodzących danych lub sygnalizacji.
3. Przepływy sygnalizacji w NAS:
- Wstępna rejestracja i dołączenie: Kiedy UE początkowo łączy się z siecią 5G lub ponownie się łączy, NAS zarządza procedurami rejestracji i dołączania, zapewniając, że UE jest uwierzytelniony i autoryzowany do dostępu do sieci.
- Procedury przekazywania: Podczas przekazywania serwer NAS odgrywa kluczową rolę w sygnalizacji, aby zapewnić płynną mobilność UE pomiędzy różnymi komórkami i technologiami dostępu radiowego.
- UE Identity Handling: NAS zarządza obsługą i aktualizacją informacji o tożsamości UE w sieci.
- Żądanie usługi i wydanie: W przypadku usług takich jak SMS lub określone sesje danych NAS obsługuje inicjowanie, modyfikację i udostępnianie tych usług w oparciu o wymagania UE i sieci.
4. Aspekty bezpieczeństwa NAS:
- Uwierzytelnianie i umowa na klucz (AKA): NAS jest odpowiedzialny za inicjowanie procedur AKA w celu uwierzytelnienia UE i ustalenia bezpiecznego materiału klucza dla szyfrowanej komunikacji.
- Ochrona integralności i szyfrowanie: NAS zapewnia integralność i poufność wiadomości sygnalizacyjnych poprzez zastosowanie mechanizmów ochrony integralności i szyfrowania.
- Zarządzanie kontekstem bezpieczeństwa: NAS zarządza kontekstem bezpieczeństwa UE, utrzymując informacje wymagane do bezpiecznej komunikacji z siecią.
5. Interakcje z warstwą dostępu (AS):
- Separacja płaszczyzny sterowania: NAS i AS działają niezależnie, ale są ściśle skoordynowane. AS obsługuje funkcje specyficzne dla radia, podczas gdy NAS zarządza sygnalizacją i procedurami związanymi z siecią rdzeniową.
- Interfejs AS-NAS: Interfejs AS-NAS ułatwia komunikację i koordynację pomiędzy komponentami warstwy dostępu i warstwy bez dostępu.
6. Ewolucja od poprzednich pokoleń:
- Ulepszenia w 5G NAS: 5G NAS wprowadza ulepszenia w porównaniu do poprzednich generacji, obsługując nowe usługi, ulepszone mechanizmy bezpieczeństwa i zoptymalizowane procedury sygnalizacyjne.
7. Ewolucja w obsłudze nowych usług:
- Obsługa adresów URLLC i mMTC: Serwer NAS w sieci 5G został zaprojektowany z myślą o obsłudze unikalnych wymagań usług, takich jak ultraniezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu (URLLC) i komunikacja typu masowej maszyny (mMTC).
8. Interakcje z funkcjami sieci podstawowej:
- Integracja z podstawowymi funkcjami 5G: Interfejsy NAS z różnymi funkcjami w sieci rdzeniowej 5G, w tym AMF (funkcja zarządzania dostępem i mobilnością), SMF (funkcja zarządzania sesją) i UDM (Unified Data Management).
Podsumowując, 5G NAS (Non-Access Stratum) jest krytycznym komponentem architektury 5G, obsługującym funkcje płaszczyzny sygnalizacyjnej i sterującej, które są niezależne od radiowej sieci dostępowej. Odgrywa kluczową rolę w zarządzaniu rejestracją UE, mobilnością, ustanawianiem sesji i procedurami bezpieczeństwa, zapewniając sprawne i bezpieczne działanie sieci 5G.