No contexto das redes sem fios 5G (Quinta Geração), o NAS (Non-Access Stratum) é uma camada crucial na pilha de protocolos, fornecendo funcionalidades essenciais relacionadas com o controlo e gestão do dispositivo móvel. O NAS opera no plano de sinalização e é responsável por lidar com procedimentos relacionados à rede de acesso não-rádio. Vamos nos aprofundar nos detalhes do NAS em 5G:
- Definição e finalidade do NAS:
- Definição: O Non-Access Stratum (NAS) é uma camada na pilha de protocolos de uma rede móvel que reside acima da rede de acesso por rádio e é responsável por procedimentos relacionados ao acesso não-rádio. No 5G, o NAS opera no núcleo da rede e facilita a comunicação entre o dispositivo móvel (UE – User Equipment) e o núcleo da rede.
- Objetivo: O objetivo principal do NAS é gerenciar procedimentos de plano de controle, sinalização e gerenciamento de mobilidade para o dispositivo móvel. Ele lida com funções independentes da tecnologia de acesso de rádio subjacente, permitindo uma interface padronizada entre o dispositivo móvel e a rede principal.
- Principais funções do NAS em 5G:
- Registro e gerenciamento de identidade:
- Procedimentos de conexão e desconexão: o NAS gerencia os procedimentos de conexão e desconexão, permitindo que um dispositivo móvel se registre ou se desconecte da rede 5G. Isto é essencial para estabelecer e encerrar conexões entre o UE e a rede principal.
- Gerenciamento de identidades: o NAS cuida do gerenciamento de identidades associadas ao dispositivo móvel, incluindo Identidade Temporária de Assinante Móvel (TMSI), Identidade Internacional de Assinante Móvel (IMSI) e outras.
- Estabelecimento e liberação da conexão:
- Solicitação e liberação de serviço: o NAS gerencia o início e a liberação de solicitações de serviço, permitindo o estabelecimento e encerramento de conexões para serviços como chamadas de voz, sessões de dados e mensagens.
- Conectividade PDN (Packet Data Network): NAS facilita o estabelecimento e liberação de conexões com PDNs, permitindo que o dispositivo móvel acesse serviços de dados e aplicações.
- Gerenciamento de mobilidade:
- Atualização de localização e atualização da área de rastreamento: NAS lida com procedimentos relacionados à atualização da localização do dispositivo móvel e à atualização das informações da área de rastreamento. Isto é crucial para manter o registo preciso da rede e garantir uma gestão eficiente da mobilidade.
- Suporte para transferência: o NAS suporta procedimentos de transferência, permitindo que o dispositivo móvel faça uma transição perfeita entre diferentes células ou áreas de rastreamento enquanto mantém uma sessão de comunicação contínua.
- Segurança e autenticação:
- Controle do modo de segurança: o NAS gerencia o estabelecimento e controle dos modos de segurança, garantindo a confidencialidade e integridade da comunicação entre o dispositivo móvel e a rede principal.
- Autenticação e acordo de chave: o NAS lida com procedimentos de autenticação e acordo de chave para verificar a identidade do dispositivo móvel e estabelecer canais de comunicação seguros.
- Tratamento de SMS (serviço de mensagens curtas):
- Suporte SMS: NAS fornece suporte para lidar com mensagens curtas, incluindo procedimentos para enviar, receber e armazenar mensagens SMS.
- Cell Broadcast: NAS suporta serviços de transmissão celular, permitindo a transmissão de mensagens para vários dispositivos móveis dentro de uma célula ou área geográfica específica.
- Gerenciamento de portadores de EPS (Evolved Packet System):
- Ativação e desativação de portador: NAS gerencia a ativação e desativação de portadores EPS, que representam canais de comunicação para serviços de dados. Isso inclui procedimentos para estabelecer, modificar e liberar portadores com base nos requisitos de dados do dispositivo móvel.
- Registro e gerenciamento de identidade:
- Protocolos e interfaces em NAS:
- Protocolos: NAS utiliza vários protocolos para comunicação entre o dispositivo móvel e a rede principal. Isso inclui protocolos de sinalização NAS, como NAS Transport Layer Security (TLS) e NAS Application Protocol (NasP).
- Interfaces: A interface principal associada ao NAS é a interface S1, que conecta o dispositivo móvel ao NodeB evoluído (eNB) na rede de acesso de rádio. Além disso, a interface X2 pode estar envolvida na sinalização NAS para procedimentos relacionados à comunicação entre eNB.
- Interfaces S1-MME e S1-U: Para gerenciamento de mobilidade e conectividade de dados, o NAS se comunica com a Entidade de Gerenciamento de Mobilidade (MME) e o Gateway de Serviço (SGW) por meio do S1-MME e S1- Interfaces U, respectivamente.
- Desafios e considerações:
- Segurança e privacidade: proteger a segurança e a privacidade dos dados do usuário e das informações de sinalização é uma consideração crítica para o NAS. Medidas de segurança robustas, incluindo criptografia e autenticação, são essenciais para proteger contra acessos e ataques não autorizados.
- Gerenciamento de latência: como o 5G visa oferecer latência ultrabaixa, o gerenciamento eficiente dos procedimentos de sinalização pelo NAS é crucial. Minimizar atrasos de sinalização durante eventos de mobilidade e estabelecimento de conexão contribui para melhorar a experiência do usuário.
- Interoperabilidade: garantir a interoperabilidade entre equipamentos de rede e dispositivos móveis de diferentes fornecedores é essencial para uma comunicação perfeita. Os esforços de padronização desempenham um papel fundamental na obtenção de uma estrutura comum e na promoção da interoperabilidade.
- Evolução com fatiamento de rede: à medida que o 5G introduz recursos de fatiamento de rede, o NAS precisa se adaptar para dar suporte à criação e ao gerenciamento de fatias de rede personalizadas que atendam a requisitos de serviço e casos de uso específicos.
- Evolução e considerações futuras:
- Integração com 6G: Olhando para o futuro, o NAS provavelmente evoluirá para se integrar com possíveis tecnologias e arquiteturas 6G. Antecipar os requisitos das gerações futuras garante a relevância e adaptabilidade contínuas do NAS em redes em evolução.
- Aprimoramentos para IoT: à medida que a Internet das Coisas (IoT) se torna mais prevalente, o NAS poderá ver melhorias para melhor suportar os diversos requisitos dos dispositivos IoT, incluindo baixo consumo de energia, baixa latência e conectividade massiva de dispositivos.
- Suporte de serviços avançados: avanços futuros em NAS podem incluir suporte adicional para serviços avançados, como realidade aumentada (AR), realidade virtual (VR) e outros aplicativos emergentes que exigem sinalização e conectividade específicas. requisitos.
- Eficiência e escalabilidade: Os esforços contínuos em padronização e otimização provavelmente se concentrarão na melhoria da eficiência e escalabilidade do NAS, garantindo que ele possa acomodar o número crescente de dispositivos conectados e diversos cenários de serviço.
Em resumo, o Non-Access Stratum (NAS) em 5G é uma camada crítica responsável pelo gerenciamento de procedimentos de plano de controle, sinalização e gerenciamento de mobilidade entre o dispositivo móvel e a rede central. Suas funções abrangem registro, estabelecimento e liberação de conexão, gerenciamento de mobilidade, segurança, manuseio de SMS e gerenciamento de suporte EPS. À medida que o 5G evolui, o NAS continuará a desempenhar um papel fundamental na garantia de comunicação e gestão eficientes de dispositivos móveis na rede.