Dans un réseau 5G, la gestion de la mobilité ne consiste pas seulement à suivre un téléphone lorsqu’il passe d’une cellule à une autre. Il s’agit de la logique de contrôle qui indique au cœur 5G si un UE est enregistré, joignable, connecté, inactif, autorisé à accéder au service ou soumis à des restrictions liées à sa localisation et à sa politique d’abonnement. Sans cette couche, le réseau ne saurait pas quand conserver le contexte utilisateur, quand libérer les ressources de signalisation, quand envoyer une recherche au terminal ni quelle identité utiliser pendant les procédures d’enregistrement et de sécurité.

Le cœur 5G utilise l’AMF, la signalisation NAS, le contexte UE, des identifiants temporaires, des identifiants d’abonnement dissimulés et des règles de restriction de mobilité pour gérer les déplacements. Un UE peut être allumé le matin, s’enregistrer sur le réseau, rester inactif pendant de longues périodes, se reconnecter lorsqu’un service de données est nécessaire et traverser plusieurs zones de suivi au cours de la journée. Le réseau doit prendre en charge l’ensemble de ces situations tout en préservant les ressources de l’interface radio, les ressources de signalisation N2 et la confidentialité de l’utilisateur.

L’enregistrement définit la joignabilité réseau

La gestion de l’enregistrement indique si un UE s’est enregistré auprès du cœur 5G. Les deux états essentiels sont RM-DEREGISTERED et RM-REGISTERED. Dans l’état non enregistré, l’UE n’est pas enregistré auprès du réseau cœur. L’AMF ne sait pas où il se trouve, ne conserve pas de contexte UE exploitable pour lui et ne peut pas le considérer comme joignable.

Une fois l’enregistrement terminé avec succès, l’UE passe à l’état enregistré. Il peut alors accéder aux services du 5GC, et l’AMF dispose de suffisamment d’informations pour connaître sa localisation au niveau requis et maintenir son contexte UE. Cela ne signifie pas nécessairement que l’UE transmet activement des données utilisateur. Cela signifie simplement qu’il entretient une relation valide avec le réseau cœur.

La transition est simple. Un terminal qui vient d’être allumé commence dans l’état non enregistré. Si la procédure d’enregistrement est acceptée, l’UE devient enregistré. Si l’enregistrement est rejeté ou si le réseau lance une désinscription, l’UE reste ou revient dans l’état non enregistré. Ce modèle d’état est proche, dans son principe, de la logique EMM enregistré/non enregistré de la 4G, mais il est géré dans l’architecture du cœur 5G.

L’état de connexion économise les ressources

La gestion de la connexion indique si l’UE entretient actuellement une relation de signalisation active avec le réseau. Les deux états principaux sont CM-IDLE et CM-CONNECTED. À l’état inactif, l’UE n’est pas activement connecté par la signalisation N2, et l’AMF ne maintient pas les mêmes ressources de connexion active que pendant un fonctionnement connecté.

À l’état connecté, l’AMF connaît plus précisément la localisation de l’UE, qui peut accéder aux services du 5GC au moyen d’une connexion établie. Le réseau peut également créer ou maintenir le contexte UE nécessaire au traitement des services. Lorsque l’UE n’a pas de demande de service active, le réseau peut libérer les ressources de connexion N2 et le ramener vers un fonctionnement inactif.

Cette conception protège l’efficacité du réseau. Si chaque UE enregistré restait entièrement connecté toute la journée, des ressources radio, de la signalisation N2 et des préparations du plan utilisateur seraient gaspillées. Il est préférable de maintenir l’UE enregistré tout en libérant les ressources de connexion active lorsqu’elles ne sont pas nécessaires. Lorsque l’utilisateur recommence à naviguer, à diffuser du contenu, à appeler ou à utiliser une application, l’UE peut déclencher une demande de service ou une procédure associée et revenir à l’état connecté.

Une comparaison pratique est l’enregistrement dans un hôtel. L’enregistrement sur le réseau revient à effectuer l’enregistrement à l’hôtel et à créer la fiche du client. La connexion correspond à l’utilisation active des ressources de la chambre, telles que l’éclairage, la climatisation ou l’accès à l’ascenseur. Le client reste enregistré même lorsque ces ressources ne sont pas utilisées. De la même manière, un UE peut rester enregistré alors que sa connexion active est libérée afin d’économiser des ressources.

Le contexte UE conserve les données clés

Le contexte UE correspond aux informations que l’AMF conserve après l’enregistrement de l’UE. Il fournit au réseau les données opérationnelles nécessaires pour gérer l’accès, la sécurité, la localisation, les restrictions d’abonnement et le comportement de mobilité. Ce contexte n’est pas un champ unique : il s’agit d’un ensemble d’identifiants, de capacités, d’informations de localisation et de paramètres liés aux politiques.

Les éléments importants du contexte UE comprennent SUPI, PEI, GPSI, le débit UE-AMBR souscrit, la capacité 5GMM, les informations sur la PCF sélectionnée, les listes de zones interdites, les restrictions de zone de service et le contexte de gestion de mobilité. Le contexte MM peut également inclure le type d’accès, le mode de sécurité NAS, les capacités de sécurité de l’UE, le NSSAI autorisé, le dernier TAI d’enregistrement, l’état RM, la zone d’enregistrement et les informations actuelles de localisation de l’utilisateur.

Ces champs aident le réseau à répondre à plusieurs questions opérationnelles. Qui est l’abonné ? Quel équipement est utilisé ? Quel type d’accès est concerné ? Quels algorithmes de sécurité sont pris en charge ? À quelles tranches de réseau l’UE peut-il accéder ? Où s’est-il enregistré pour la dernière fois ? Quelles zones sont autorisées ou restreintes ? Les réponses guident le traitement de l’enregistrement, l’accès aux services, la recherche de terminal, les mises à jour de mobilité et le contrôle des politiques.

Les identifiants protègent la confidentialité

La gestion de mobilité 5G dépend fortement de la conception des identités. Le réseau doit identifier l’abonné et l’équipement, mais il doit éviter, autant que possible, d’exposer des identifiants permanents sur l’interface radio. C’est pourquoi la 5G utilise plusieurs identifiants associés, chacun ayant un rôle distinct.

SUPI est l’identifiant permanent d’abonnement. Sa forme la plus courante est l’IMSI, tandis qu’une autre forme utilise le NAI pour les accès non-3GPP. PEI identifie l’équipement et est généralement lié à l’IMEI ou à l’IMEISV. GPSI est un identifiant public d’abonnement, souvent représenté par le MSISDN, tandis qu’un autre format peut utiliser un identifiant externe tel que username@realm.

Les identités temporaires réduisent l’exposition des informations permanentes. 5G-GUTI est une identité temporaire globalement unique attribuée par l’AMF. Elle combine l’identifiant lié à l’AMF, appelé GUAMI, avec le 5G-TMSI. 5G-S-TMSI fait partie du 5G-GUTI et est utilisé pour la recherche de terminal. Cette séparation est importante, car la recherche de terminal ne doit pas révéler l’identité permanente de l’abonné.

SUCI est particulièrement important pour la sécurité 5G. Il s’agit d’un identifiant d’abonnement dissimulé, généré par chiffrement d’informations liées au SUPI. En 4G, l’IMSI pouvait être obtenu lors de certaines procédures d’identité, ce qui créait un risque de confidentialité sur l’interface radio. En 5G, l’enregistrement doit utiliser le 5G-GUTI lorsqu’il est disponible. En l’absence de 5G-GUTI, le SUCI est utilisé. L’IMSI en clair ne doit pas servir d’identité d’enregistrement.

Le SUCI est créé au moyen d’un chiffrement asymétrique. L’UE utilise une clé publique stockée dans l’USIM ou disponible sur le terminal pour dissimuler l’identité d’abonnement. L’identifiant dissimulé traverse ensuite le réseau d’accès et le réseau cœur jusqu’au réseau d’origine, où la clé privée permet de récupérer le SUPI. L’indicateur de routage aide le réseau cœur à acheminer le message de signalisation vers les fonctions appropriées du réseau d’origine, même si une partie de l’identité est masquée.

Les restrictions contrôlent les zones de service

La gestion de mobilité comprend également des restrictions. Tous les UE ne peuvent pas accéder à toutes les technologies radio, à toutes les zones de suivi ou à toutes les zones de service. Le cœur 5G utilise des règles de restriction de mobilité pour contrôler où et comment un UE peut utiliser les services du réseau.

Une zone d’enregistrement est un ensemble de zones de suivi attribuées à l’UE. Dans cette zone, le service n’est pas restreint et l’UE n’a pas besoin de mettre à jour son enregistrement à chaque petit déplacement. La restriction RAT provient des données d’abonnement et peut empêcher un UE d’utiliser une technologie d’accès radio donnée, comme la 5G. Une zone interdite est un ensemble de zones dans lesquelles l’accès au service 5G n’est pas autorisé pour cet UE.

La restriction de zone de service peut définir des zones autorisées et non autorisées. Dans les zones autorisées, l’UE peut accéder au service 5G. Dans les zones non autorisées, l’accès est bloqué ou limité conformément à la politique. Ces restrictions sont utiles pour le contrôle des abonnements, le contrôle de l’itinérance, la planification des réseaux privés, la segmentation des services et les exigences réglementaires.

Ensemble, la gestion de l’enregistrement, la gestion de la connexion, le contexte UE, les identifiants sécurisés et les restrictions de mobilité forment la base de mobilité du cœur 5G. L’objectif n’est pas simplement de savoir où se trouve un terminal. Il s’agit surtout de le maintenir joignable lorsque nécessaire, de préserver les ressources réseau lorsqu’il est inactif, de protéger la confidentialité de l’identité et d’appliquer les règles d’accès selon l’abonnement et la localisation.

Questions fréquentes

Pourquoi la 5G sépare-t-elle l’enregistrement de la connexion ?

Cette séparation permet à l’UE de rester connu du réseau cœur sans maintenir en permanence des ressources de signalisation actives. Elle améliore l’efficacité lorsque de nombreux terminaux sont enregistrés sans utiliser continuellement le service.

Pourquoi le 5G-S-TMSI est-il utilisé pour la recherche de terminal ?

Le 5G-S-TMSI est dérivé de la structure d’identité temporaire. Il permet donc la recherche de terminal sans exposer d’informations permanentes d’abonnement sur l’interface radio.

Quelle est la différence entre SUCI et SUPI ?

SUPI est l’identité permanente d’abonnement, tandis que SUCI est une forme dissimulée utilisée pour protéger cette identité permanente pendant les procédures où aucune identité temporaire n’est disponible.

Pourquoi l’AMF a-t-elle besoin du contexte UE ?

L’AMF a besoin du contexte UE pour gérer la sécurité, le type d’accès, l’état d’enregistrement, les informations de localisation, les tranches autorisées, les restrictions de service et les décisions de mobilité concernant l’UE.

Comment les restrictions de mobilité influencent-elles l’accès au service ?

Les restrictions de mobilité déterminent si un UE peut utiliser certaines zones ou technologies radio en fonction de la zone d’enregistrement, de la zone interdite, de la politique de zone de service et des données d’abonnement.