5G AS – Access Stratum nelle reti mobili di nuova generazione
Il termine 5G AS (Access Stratum) identifica il livello di accesso del protocollo di comunicazione tra l’utente e la rete radio. È una componente fondamentale dello stack protocollo nelle reti mobili, responsabile della gestione del collegamento radio e del trasporto dei dati tra l’UE (User Equipment) e la rete RAN (Radio Access Network). Se stai studiando il funzionamento interno delle reti 5G, comprendere il ruolo dell’Access Stratum ti darà una visione chiara di come avviene la comunicazione dal punto di vista radio.
Oggi ti spiego cosa fa esattamente il 5G AS, come si colloca nell’architettura della rete e come interagisce con gli altri strati, in particolare il NAS (Non Access Stratum).
Struttura logica: AS vs NAS
Nel 5G, come nelle generazioni precedenti, la comunicazione tra UE e rete core è divisa in due grandi blocchi funzionali:
- AS (Access Stratum): gestisce le funzioni legate al trasporto su rete radio e controllo dell’accesso alla rete.
- NAS (Non-Access Stratum): si occupa della gestione della mobilità, autenticazione, sessioni e sicurezza tra UE e Core Network.
Questa divisione è progettata per isolare le funzioni radio dalle logiche di controllo e segnalazione, permettendo una migliore modularità e scalabilità.
Funzioni principali dell’Access Stratum
- Gestione del collegamento radio (RRC – Radio Resource Control): include l’impostazione, la modifica e la liberazione dei canali radio.
- Gestione delle risorse radio: scheduling, allocazione di risorse dinamiche, qualità del servizio (QoS).
- Rilevamento e misurazioni: supporto al handover, selezione cella, misurazioni radio periodiche.
- Sicurezza: cifratura e integrità dei dati scambiati sulla rete radio.
- Trasferimento dati: trasmissione efficiente dei dati utente e di controllo sul layer fisico e MAC.
Dove si colloca il 5G AS nello stack protocollare
L’Access Stratum comprende i livelli inferiori dello stack, che si estendono dallo strato fisico fino all’RRC:
- PHY: gestisce la trasmissione vera e propria del segnale radio.
- MAC (Medium Access Control): coordina l’accesso al canale radio e gestisce l’uso efficiente delle risorse.
- RLC (Radio Link Control): garantisce affidabilità nella trasmissione dati, con ritrasmissioni e controllo di flusso.
- PDCP (Packet Data Convergence Protocol): si occupa della cifratura e dell’integrità dei dati.
- RRC (Radio Resource Control): controlla l’instaurazione del collegamento radio e la mobilità.
Ruolo dell’AS nell’architettura 5G SA e NSA
Nel 5G, troviamo due modalità di implementazione principali:
- SA (Standalone): l’UE comunica direttamente con la rete 5G Core tramite la gNB. L’AS gestisce tutto il collegamento radio verso il Core.
- NSA (Non-Standalone): l’UE si collega contemporaneamente alla rete LTE e 5G. In questo caso, parte delle funzioni AS vengono svolte in LTE e parte nel 5G NR.
Il ruolo del 5G AS in entrambe le modalità è centrale, in quanto garantisce la continuità del servizio e la gestione efficiente della connessione anche durante i cambi di cella o di tecnologia (handover inter-RAT).
AS e gestione della mobilità
L’Access Stratum gioca un ruolo fondamentale nella mobilità dell’utente. Tramite il protocollo RRC, è possibile effettuare:
- Handovers tra celle 5G NR (intra-RAT)
- Handovers tra reti LTE e NR (inter-RAT)
- Gestione del DRX (Discontinuous Reception) per ottimizzare il consumo energetico dell’UE
Inoltre, attraverso le misurazioni periodiche e il reporting al gNB, il livello AS permette alla rete di prendere decisioni intelligenti sulla mobilità e il mantenimento della connessione ottimale.
Security e cifratura nel 5G AS
La sicurezza del canale radio è garantita dal livello PDCP e RRC. Una volta stabilita la connessione sicura tra UE e rete, il 5G AS applica algoritmi di cifratura e verifica di integrità ai pacchetti trasmessi. Questi meccanismi sono fondamentali per proteggere i dati utente e le informazioni di segnalazione da eventuali intercettazioni.
Confronto AS tra 4G e 5G
Perché comprendere il 5G AS è fondamentale
Il 5G AS è il ponte tra il mondo fisico della trasmissione radio e il mondo logico del core network. Senza una gestione efficiente dell’Access Stratum, non sarebbe possibile garantire QoS, mobilità, sicurezza e affidabilità nella trasmissione. Chiunque lavori con reti mobili o sviluppi soluzioni compatibili con il 5G dovrebbe conoscere bene il ruolo dell’AS e la sua posizione nell’architettura complessiva.
Domani esploreremo più a fondo il NAS (Non-Access Stratum), per capire come gestisce sessioni, mobilità e autenticazione utente in sinergia con l’Access Stratum.