NAS (EMM · ESM)¶
스펙 · 릴리즈
TS 24.301 (EPS NAS) — §5 EMM, §6 ESM, §8–9 메시지 형식, §10 타이머 · 절차 흐름: TS 23.401 §5.3 · 보안: TS 33.401
Rel-8~ (Rel-12 PSM, Rel-13 eDRX·CIoT 최적화, Rel-15 5GS 연동 지시)
한눈에 보기
NAS(Non-Access Stratum)는 단말과 핵심망(MME)이 기지국을 건너뛰고 직접 나누는 대화입니다. 기지국은 내용을 보지 않고 전달만 합니다.
NAS는 두 부분으로 나뉩니다.
- EMM (EPS Mobility Management): "나 여기 있어요" — 망 등록(Attach), 위치 갱신(TAU), 인증, 서비스 요청, 등록 해제
- ESM (EPS Session Management): "데이터 통로 만들어 주세요" — PDN 연결, 베어러 생성·수정·해제
LTE는 Attach 때 기본 베어러까지 한 번에 만듭니다. 그래서 LTE 단말은 망에 붙어 있으면 항상 IP 주소를 가집니다(always-on).
상태¶
| 상태 구분 | 상태 | 의미 |
|---|---|---|
| EMM | EMM-DEREGISTERED | 망에 등록 안 됨, MME가 위치 모름 |
| EMM-REGISTERED | 등록됨, TA 단위로 위치 앎 | |
| ECM | ECM-IDLE | 단말–MME 간 NAS 시그널링 연결 없음 (S1 연결 없음) |
| ECM-CONNECTED | S1 연결 존재 (RRC_CONNECTED와 대응) |
stateDiagram-v2
state "EMM-DEREGISTERED" as D
state "EMM-REGISTERED + ECM-IDLE" as RI
state "EMM-REGISTERED + ECM-CONNECTED" as RC
[*] --> D
D --> RC: Attach 성공
RC --> RI: S1 Release (비활성)
RI --> RC: Service Request / 페이징 응답 / TAU
RC --> D: Detach / Attach Reject
RI --> D: Detach (암시적, 타이머 만료)EMM 절차¶
| 절차 | 시작 | 메시지 |
|---|---|---|
| Attach | UE | Attach Request → (인증, 보안) → Attach Accept → Attach Complete |
| Detach | UE / 망 | Detach Request → Detach Accept |
| Tracking Area Update | UE | TAU Request → TAU Accept (→ TAU Complete, GUTI 변경 시) |
| Service Request | UE | Service Request (또는 Extended Service Request — CSFB) |
| Authentication | 망 | Authentication Request (RAND, AUTN) → Response (RES) |
| Security Mode Control | 망 | Security Mode Command → Complete |
| Identity | 망 | Identity Request → Response (IMSI/IMEI) |
| GUTI Reallocation | 망 | GUTI Reallocation Command → Complete |
| EMM Information | 망 | 망 이름, 시간대 |
ESM 절차¶
| 절차 | 시작 | 메시지 |
|---|---|---|
| PDN Connectivity | UE | PDN Connectivity Request (Attach Request 안에 포함되기도 함) |
| Default EPS bearer activation | 망 | Activate Default EPS Bearer Context Request → Accept |
| Dedicated EPS bearer activation | 망 | Activate Dedicated EPS Bearer Context Request → Accept |
| Bearer modification | 망 | Modify EPS Bearer Context Request → Accept |
| Bearer deactivation | 망 | Deactivate EPS Bearer Context Request → Accept |
| UE 요청 자원 할당/수정 | UE | Bearer Resource Allocation / Modification Request |
| PDN Disconnect | UE | PDN Disconnect Request |
전문가 노트 — 타이머, 거절 원인, 절전 기능
주요 UE 측 타이머 (TS 24.301 §10.2)
| 타이머 | 기본값 | 용도 |
|---|---|---|
| T3410 | 15 s | Attach Request 응답 대기 |
| T3411 | 10 s | Attach/TAU 실패 후 재시도 간격 |
| T3402 | 12 min | Attach/TAU 5회 실패 후 대기 |
| T3412 | 54 min | 주기적 TAU |
| T3417 | 5 s | Service Request 응답 대기 |
| T3430 | 15 s | TAU Request 응답 대기 |
| T3421 | 15 s | Detach Request 응답 대기 |
| T3324 | 망 설정 | PSM 진입 전 활성 시간 (Rel-12) |
자주 보는 EMM 원인 값
| 값 | 의미 |
|---|---|
| #3 / #6 | Illegal UE / Illegal ME (인증 실패, 블랙리스트) |
| #7 | EPS services not allowed |
| #8 | EPS and non-EPS services not allowed |
| #11 | PLMN not allowed |
| #12 | Tracking area not allowed |
| #13 | Roaming not allowed in this tracking area |
| #15 | No suitable cells in tracking area |
| #22 | Congestion (T3346 백오프 함께 전달) |
| #40 | No EPS bearer context activated |
NAS 보안. 인증(EPS-AKA)으로 \(K_{ASME}\)를 만든 뒤 Security Mode Command로 알고리즘을 정합니다. 이후 NAS 메시지는 보안 헤더 타입(1: 무결성, 2: 무결성+암호화)과 MAC, NAS COUNT를 포함합니다. Attach Request처럼 보안 컨텍스트가 없을 때의 첫 메시지는 평문입니다.
Combined Attach. CSFB와 SMS over SGs를 쓰려면 EPS attach type = combined EPS/IMSI attach로 MSC/VLR에도 등록합니다(SGs). 응답의 additional update result로 "SMS only" 여부를 알 수 있습니다.
PSM과 eDRX (CIoT). - PSM (Rel-12): Idle 진입 후 T3324(활성 시간) 동안만 페이징을 받고, 그 뒤 T3412(확장 시 최대 413일)까지 완전히 꺼진 것처럼 동작합니다. 망은 단말이 도달 불가능함을 압니다. - eDRX (Rel-13): Idle DRX 주기를 최대 2621.44초(약 43분)까지 늘립니다.
CIoT EPS 최적화 (Rel-13). Control Plane CIoT 최적화는 작은 데이터를 NAS 메시지 안에 실어 보내(ESM Data Transport) DRB 설정을 생략합니다. User Plane 최적화는 RRC Suspend/Resume을 씁니다.