5G’de Erişimsiz Katman (NAS), ağ sinyalizasyonu ve kontrol işlevlerinde çok önemli bir rol oynar. İki ana bileşene ayrılmıştır: Erişim Katmanı (AS) ve Erişim Dışı Katman (NAS). Burada, Erişim Dışı Tabaka yönüne odaklanarak 5G NAS’ın ayrıntılarına gireceğiz.
1. NAS’ın tanımı:
- Erişimsiz Katman (NAS): NAS, 5G’de radyo erişim ağından bağımsız olan sinyalizasyon ve kontrol düzlemi işlevlerini temsil eder. 5G çekirdek ağıyla UE (Kullanıcı Ekipmanı) bağlantısının kurulması, değiştirilmesi ve serbest bırakılmasıyla ilgili prosedürleri yönetir.
2. NAS’ın Temel Bileşenleri (Erişim Dışı Katman):
- Hareket Yönetimi (MM):
- Kayıt ve Bağlantı Yönetimi: NAS, UE kaydı ve ağa bağlantı ile ilgili prosedürlerden sorumludur ve ağın UE’nin konumundan ve kullanılabilirliğinden haberdar olmasını sağlar.
- Kimlik Doğrulama ve Güvenlik: NAS, UE ile 5G çekirdek ağı arasında güvenli erişim ve iletişim sağlamak için kimlik doğrulama prosedürlerini yönetir.
- Oturum Yönetimi (SM):
- UE Oturumu Kurulumu: NAS, kullanıcı oturumlarının oluşturulmasını, değiştirilmesini ve yayınlanmasını yöneterek UE’nin çekirdek ağdaki çeşitli hizmetlere bağlantısını kolaylaştırır.
- PDU Oturum Kurulumu: Gelişmiş Mobil Geniş Bant (eMBB) ve Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim (URLLC) gibi hizmetler için NAS, Paket Veri Birimi (PDU) oturumlarının oluşturulmasına dahil olur.
- EMM (EPS Mobilite Yönetimi):
- Boşta Modu Mobilite İşleme: UE boş durumdayken, NAS mobilite prosedürlerini yöneterek farklı durumlar ve konumlar arasında sorunsuz geçişler sağlar.
- Bağlantı Modu Mobilite Kullanımı: Aktif bir bağlantı sırasında NAS, kesintisiz geçişleri ve oturum sürekliliğini desteklemek için mobilite prosedürlerini yönetir.
- ESM (EPS Oturum Yönetimi):
- Taşıyıcı İşleme: NAS içindeki ESM, farklı hizmetleri ve Hizmet Kalitesi (QoS) gerekliliklerini desteklemek için taşıyıcıların oluşturulmasını, değiştirilmesini ve serbest bırakılmasını yönetir.
- QoS Görüşmesi: NAS, istenen hizmet kalitesini sağlamak için UE ile çekirdek ağ arasındaki QoS parametrelerini görüşür.
- SMS (Kısa Mesaj Servisi):
- SMS Prosedürlerinin Yönetilmesi: NAS, 5G’deki Kısa Mesaj Hizmeti (SMS) ile ilgili sinyalizasyon prosedürlerini denetler.
- UE Erişilebilirlik Yönetimi:
- UE Çağrı ve Bildirim İşleme: NAS, çağrı yapma ve UE’yi gelen veri veya sinyal konusunda bilgilendirmeyle ilgili prosedürlerin yönetimiyle ilgilenir.
3. NAS’ta Sinyal Akışları:
- İlk Kayıt ve Ekleme: Bir UE ilk olarak 5G ağına bağlandığında veya yeniden bağlandığında, NAS kayıt ve ekleme prosedürlerini yöneterek UE’nin ağ erişimi için kimliğinin doğrulanmasını ve yetkilendirilmesini sağlar.
- Devir Prosedürleri: Devir işlemleri sırasında NAS, UE’nin farklı hücreler ve radyo erişim teknolojileri arasında kesintisiz mobilitesini sağlamak için sinyal vermede çok önemli bir rol oynar.
- UE Kimlik İşleme: NAS, ağ içindeki UE kimlik bilgilerinin işlenmesini ve güncellenmesini yönetir.
- Hizmet Talebi ve Sürüm: SMS veya belirli veri oturumları gibi hizmetler için NAS, UE ve ağ gereksinimlerine göre bu hizmetlerin başlatılmasını, değiştirilmesini ve yayınlanmasını yönetir.
4. NAS’ın Güvenlik Yönleri:
- Kimlik Doğrulama ve Anahtar Anlaşması (AKA): NAS, UE’nin kimliğini doğrulamak ve şifreli iletişim için güvenli anahtar materyali oluşturmak için AKA prosedürlerini başlatmaktan sorumludur.
- Bütünlük Koruması ve Şifreleme: NAS, bütünlük koruması ve şifreleme mekanizmalarını uygulayarak sinyal mesajlarının bütünlüğünü ve gizliliğini sağlar.
- Güvenlik İçeriği Yönetimi: NAS, ağ ile güvenli iletişim için gerekli bilgileri muhafaza ederek UE için güvenlik içeriğini yönetir.
5. Erişim Katmanı (AS) ile Etkileşimler:
- Kontrol Düzlemi Ayrımı: NAS ve AS bağımsız olarak çalışır ancak yakından koordine edilir. AS, radyoya özgü işlevleri yönetirken NAS, çekirdek ağla ilgili sinyalleşmeyi ve prosedürleri yönetir.
- AS-NAS Arayüzü: AS-NAS arayüzü, Erişim Stratum ve Erişim Dışı Stratum bileşenleri arasındaki iletişimi ve koordinasyonu kolaylaştırır.
6. Önceki Nesillerden Evrim:
- 5G NAS’taki geliştirmeler: 5G NAS, önceki nesillere kıyasla iyileştirmeler sunar, yeni hizmetleri destekler, iyileştirilmiş güvenlik mekanizmalarını ve optimize edilmiş sinyal prosedürlerini destekler.
7. Yeni Hizmetleri Destekleyecek Evrim:
- URLLC ve mMTC Desteği: 5G’deki NAS, Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim (URLLC) ve Büyük Makine Tipi İletişim (mMTC) gibi hizmetlerin benzersiz gereksinimlerini desteklemek için tasarlanmıştır.
8. Çekirdek Ağ İşlevleriyle Etkileşimler:
- 5G Temel İşlevleriyle Entegrasyon: AMF (Erişim ve Mobilite Yönetimi İşlevi), SMF (Oturum Yönetimi İşlevi) ve UDM (Birleşik Veri Yönetimi) dahil olmak üzere 5G çekirdek ağı içindeki çeşitli işlevlere sahip NAS arayüzleri.
Özetle 5G NAS (Erişimsiz Katman), radyo erişim ağından bağımsız olarak sinyalizasyon ve kontrol düzlemi işlevlerini yöneten 5G mimarisinin kritik bir bileşenidir. UE kaydı, mobilite, oturum kurulumu ve güvenlik prosedürlerinin yönetilmesinde, 5G ağlarının verimli ve güvenli çalışmasının sağlanmasında önemli bir rol oynar.