5G核心网技术基础自学系列 | 5G非接入层

Posted 2023-01-24 COCOgsta

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

一边学习一边整理内容，并与大家分享，侵权即删，谢谢支持！

附上汇总贴：5G核心网技术基础自学系列 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客

---

14.2.1 简介

NAS是用于UE和核心网络之间的主要控制面协议。NAS的主要功能是：

• 处理UE的注册和移动性，包括一些通用功能，比如：管理连接的接入控制、鉴权、NAS安全处理、UE标识和UE的配置。
• 支持会话管理流程，建立PDU会话，维护PDU会话以及维护UE和DN之间的用户面的QoS。
• UE和AMF之间的常规NAS传输，用以承载并未在NAS协议中定义的其他类型的消息，例如SMS的传送、位置服务的LPP协议的传送、UDM数据（比如漫游导引（SOR））消息以及UE策略（URSP）。

NAS由两个基本协议组成，以支持上述功能：

• 5GS移动性管理（5GMM）协议。
• 5GS会话管理（5GSM）协议。

5GMM协议是在UE和AMF之间运行的基本NAS协议，负责UE注册、移动性、安全性和5GSM协议的传输，以及其他类型消息的常规NAS传输。5GMM协议也用于在UE和PCF、UE和SMSF等之间传输信息，如图14.1所示。5GSM协议在UE和SMF之间运行，承载在5GMM协议之上（如图14.1所示），经由AMF传送，它负责管理PDU会话连接。

图14.1 NAS协议栈，包括NAS-MM（移动性管理）和NAS-SM（会话管理）协议

5GMM和5GSM协议将在后面章节进一步描述。

在5G系统中，NAS协议可同时用于3GPP和非3GPP接入，与EPS/4G相比，这是个关键的区别，EPS/4G中NAS协议是为3GPP接入（即E-UTRAN）量身定制的。

NAS消息由AMF和（R）AN之间的NGAP（在N2参考点上使用）传输，并由（R）AN和UE之间和接入相关（即3GPP或非3GPP）的方式传输，NGAP在本章的14.3节中介绍。

5G NAS协议被定义为5G中的新协议，但它们与4G/EPS的NAS协议以及2G/3G（即GPRS）的NAS协议有很多相似之处。5G NAS协议在3GPP TS 24.501中规范。

14.2.2 5G移动性管理

5GMM流程用于跟踪UE的下落，对UE进行鉴权并对与UE交互的信息进行完整性保护和加密。5GMM流程还负责向UE（5G-GUTI）分配新的临时身份，还可以从UE请求身份信息（SUCI和PEI）。另外，5GMM流程将UE的能力信息提供给网络，相应地网络侧也向UE通知网络侧支持特定服务的信息，因而5GMM协议是针对特定接入类型下的一个UE，这点和针对PDU会话的5GSM协议不同

5GMM NAS信令发牛在UE和AMF之间，基本流程有：

• 注册
• 注销
• 鉴权
• 安全模式控制
• 业务请求
• 通知
• 上行NAS传输
• 下行NAS传输
• UE配置更新（比如5G-GUTI的重分配、TAI列表的更新等）
• 终端身份请求

表14.1列出了支持以上流程的5GS移动性管理的NAS消息类型。

表14.1 移动性管理的NAS消息类型

只有在UE和AMF之间已建立NAS信令连接的情况下，才能执行5GMM流程。如果UE和AMF间没有信令连接，那么5GMM层必须发起NAS信令连接的建立。NAS信令连接通过UE的注册或服务请求流程建立。对于下行NAS信令，如果没有活动的信接，则AMF首先执行一个寻呼流程，触发UE执行服务请求流程（参见第15章）。5GMM流程依赖（R）AN和AMF之间N2接口的NGAP协议，以及UE和（R）AN之间与接入相关的信令（例如3GPP接入的RRC）来建立PDU会话连接。

14.2.3 5G会话管理

5GSM流程用于管理PDU会话和用户面的QoS，包括建立和释放PDU会话以及修改PDU会话来添加、删除或修改QoS规则。5GSM流程还用于执行PDU会话的二次鉴权（有关二次鉴权的描述，请参见第6章）。5GSM协议的操作是针对PDU会话的，而5GMM协议的操作是针对UE的。

5GSM基本流程包括：

• PDU会话建立
• PDU会话释放
• PDU会话修改
• PDU会话鉴权和授权
• 5GSM状态（交换5GSM状态信息）

表14.2列出了支持以上这些流程的SM NAS消息类型。

表14.2 会话管理的NAS消息类型

14.2.4 消息结构

NAS协议按3GPP TS 24.007的标准3GPP层3（L3）消息实现。根据3GPP TS 24.007的标准3GPP层3（L3）消息及其前身也用于前几代（2G、3G、4G）中的NAS信令消息。已经开发的编码规则能优化空中接口上的消息大小，具有扩展性和向后兼容性，而不需版本协商。

每个NAS消息均包含协议鉴别符和消息类型。协议鉴别符指示所用的协议，针对5G NAS消息，是5GMM或5GSM（准确地说，对于5G，由于原先备用的协议鉴别符已经用完，必须定义扩展的协议鉴别符）。消息类型指明发送的特定消息，例如注册请求、注册接受或PDU会话修改请求，如表14.1和表14.2所示。

NAS 5GMM消息还包含安全标头，指示消息是否受到完整性保护和是否加密。5GSM消息包含PDU会话标识，表明这个5GSM消息是针对哪个PDU会话的，5GMM和5GSM消息中的其余信息元素是为每个特定的NAS消息量身定制的。

普通5GMM NAS消息的帧结构如图14.2所示，普通5GSM消息的帧结构如图143所示。

图14.2 普通5GMM NAS消息的帧结构

图14.3 普通5GSM NAS消息的帧结构

当NAS消息受到安全保护时，原始NAS消息将被封装，如图14.4所示。此格式适用于所有5GSM消息，因为它们始终受到安全保护。它还适用于受安全保护的5GMM消息。在这些受安全保护的NAS消息中，由于NAS安全性是5GMM NAS协议的一部分，因此第一个扩展协议鉴别符指示它是5GMM消息。受安全保护的NAS消息内的普通NAS消息具有附加的扩展协议鉴别符，用于指示它是5GMM消息还是5GSM消息。受安全保护的NAS消息内的普通NAS消息可进行进一步封装。普通NAS消息可以是包含PDU会话建立请求（5GSM）消息的UL NAS传输（5GMM）消息。

有关EPS NAS消息和信元的更多详细信息，请参见3GPP TS 24.501和3GPP TS 24.007。

图14.4 受安全保护的NAS消息

14.2.5 未来的扩展和兼容性

终端和网络收到不认识的信元时，原则上忽略，这样在后续版本中，如果在5G NAS信令中添加新的信元，不会影响按较早版本实现的终端和网络。