NAS

Non-access stratum (NAS) 개요

  • NAS는 UE와 MME사이에서 [이동성 관리] 및 [세션 관리] 절차를 구현하는 프로토콜
  • NAS 프로토콜 (EMM, ESM)은 E-UTRAN에서의 Tailor-made(단일 프로그램으로 네트워크를 형성) : TS 24.301 참조
  • EPS NAS 프로토콜은 2G/3G때의 NAS 프로토콜과 유사
  • EMM procedure : UE의 이동성, 보안, ESM을 위한 신호 연결 관리
  • ESM procedure : activate/deactivate, EPS bearer 수정

NAS – EPS mobility management

  • EMM procedure : UE의 추적, UE의 인증, 보안(보안키 제공, 암호화/보호를 위한 제어)
  • 네트워크는 임시ID를 할당하고 UE의 신원정보를 요청할 수 있음
  • EMM Procedure는 [UE 성능 정보]를 제공 :
  • EMM procedure 기능
    • Attach
    • Detach
    • Tracking area update
    • GUTI reallocation
    • Authentication
    • Security mode control
    • Identification
    • MM information
    • NAS message transport (used for SMS to CS fallback enabled UE).
  • 2G/3G에 비해 최적화됨 : ESM procedure와 default bearer 활성화 과정을 묶어버림
  • UE는 절차가 완료되면 PDN에 하나 이상의 bearer를 가지게 됨.
  • UE와 Network사이에 NAS 신호연결이 완료되면 EMM 절차가 수행됨.
  • active 신호 연결이 없으면, EMM 계층에서 NAS 신호 연결을 위한 설정을 시작함.
  • NAS 신호 연결은 UE의 서비스 요청 절차에 의해 설정
  • 하향 링크의 경우 MME는 페이징을 위한 NAS 시그널링을 수행
  • 연결 관리 절차는 S1-MME 인터페이스에서의 S1-AP 프로토콜과 E-UTRAN-Uu 인터페이스에서의 RRC에 의해 수행됨

NAS – EPS session management

  • ESM 절차는 베어러 관리와 UE의 PDN연결에 사용됨
  • ESM 절차에는 default & dedicated bearer의 establishment /modification / deactivation 를 수행함.
  • default bearer는 항상 만들어지고, 추가적인 default or dedicated bearers를 만들기 위한 독자적 절차로 사용됨
  • ESM절차는 원래 network 초기화에 사용되지만, UE가 bearer 자원을 수정하기 위해 요청하거나, EPS bearer를 활성화/비활성화 하는 절차를 위해 사용되기도 한다.
  • ESM procedures
    • Default EPS bearer context activation procedure
    • Dedicated EPS bearer context activation procedure
    • EPS bearer context modification procedure
    • EPS bearer context deactivation procedure
    • UE requested PDN connectivity procedure
    • UE requested PDN disconnect procedure
    • UE requested bearer resource modification procedure.
  • NAS 프로토콜은 TS 24.007에 따른 3GPP 표준 L3 메시지로 구현됨.
  • TS 24.007에 따른 NAS signalling messages는 GSM/WCDMA/HSPA에서도 사용됨
  • 인코딩 규칙은 OTA 인터페이스를 통해 메시지 크기를 최적화하고, 버전 협상없이 확장성과 하위 호환성을 허용하도록 개발되었습니다.

NAS – Message structure

  • NAS 메시지는 프로토콜 판별값(Discriminator)과 메시지 ID를 가진다.
  • Protocol Discriminator : 4-bit value (사용여부, EPS NAS messages, EMM NAS messages?, ESM NAS messages?)
  • 메시지 ID : 보내는 특정 메시지를 나타냄
  • EMM 메시지에는 보안헤더(보호되는지, 암호화되어 있는지 여부 등)이 포함됨.
  • ESM 메시지는 EPS 베어러 ID와 프로시저 트랜잭션 ID를 포함함.
  • EPS Bearer ID는 지정된 베어러의 identity를 나타내며, Protocol Transaction ID는 UE와 MME간의 NAS 메시지 교환시 사용됨
  • EMM과 ESM NAS 메시지 안의 나머지 IE는 각 NAS 메시지에 따라 조정됨
  • Normal EMM NAS message
    • 각 Row는 Octet을 의미하고, Octet에서 bit 8이 중요함.
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  • EMM Service Request message
    • EMM Service Request message는 일반적인 규칙을 위배하므로, 하나의 RRC 메세지에서 처리되도록 최적화됨.
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  • ESM NAS message
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Security-protected NAS messages

  • normal EMM and ESM messages가 security protected(암호화, 캡슐화)되었을때의 메시지
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  • service request message는 특별한 경우라서 security-protected NAS message 로 전송하지 않음.
  • TS 24.301 & 24.007 : EPS NAS messages 와 IEs에 대한 설명 참조

Message 전송

  • NAS 메시지는 S1-AP(MME ~ eNodeB)와 RRC(eNodeB ~ UE)를 통해 전송됨
  • NAS 프로토콜은 이동성과 커버리지 손실을 만족시킬 메커니즘을 가짐

확장성 & 하위 호환성

  • UE와 Network는 이해하지 못하는 IEs를 무시함.
  • 따라서 새로 추가되는 IEs는 기존의 UE와 Network에 영향을 안 미침

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