AP je univerzální výpočetní platforma v mobilním zařízení, která provádí operační systém a uživatelské aplikace, odděleně od modemového procesoru zajišťujícího rádiovou komunikaci.

Popis

V terminologii 3GPP označuje aplikační procesor (AP) hlavní výpočetní jednotku ve vybavení uživatele (UE), která je zodpovědná za běh vysokoúrovňového operačního systému (např. Android, iOS) a všech aplikací pro koncového uživatele. Je architektonicky oddělen od modemového procesoru (často nazývaného základnový procesor nebo CP – komunikační procesor), který je vyhrazen pro provádění protokolového zásobníku 3GPP (L1/L2/L3) pro buněčnou konektivitu (2G/3G/4G/5G). Toto oddělení je logickým a často i fyzikálním konstrukčním principem. AP komunikuje s modemem prostřednictvím standardizovaných nebo proprietárních interních rozhraní (např. sady AT příkazů, QMI, MBIM nebo integrovanějších vysokorychlostních sběrnic), aby mohl požadovat služby buněčných sítí, jako jsou datové relace, SMS nebo hlasová volání.

Úlohou AP je poskytovat bohaté aplikační prostředí. Spravuje paměť zařízení, úložiště, displej, dotykový vstup, senzory a další periferie. Když aplikace potřebuje síťovou konektivitu, předá protokolový zásobník AP (např. TCP/IP) data subsystému modemu přes definované rozhraní. AP je také zodpovědný za implementaci vyšších vrstev služeb definovaných 3GPP, jako je klient IMS pro VoLTE/VoNR, klient SUPL pro A-GNSS nebo API pro zpřístupnění schopností zařízení. V mnoha moderních návrzích systému na čipu (SoC) mohou být AP a modem integrovány na stejném křemíkovém čipu, ale zůstávají logicky odděleny se zabezpečenou komunikací mezi procesory.

Z pohledu standardů 3GPP specifikace často odkazují na AP v kontextech týkajících se architektury zařízení, zabezpečení a implementace služeb. Například specifikace pro služby blízkosti (ProSe) nebo komunikaci vozidlo-se-vším (V2X) definují, jak zásobník V2X aplikací na AP interaguje se zásobníkem V2X protokolů v modemu. Specifikace zabezpečení podrobně popisují hranice důvěry mezi AP a modemem, zejména pro funkce jako zabezpečený start, ukládání přihlašovacích údajů na univerzální integrovaný obvodovou kartu (UICC) a ochrana integrity komunikace mezi oběma procesory.

Výkon a schopnosti AP přímo ovlivňují uživatelský zážitek, ale jsou z velké části mimo rozsah standardizace přístupu k rádiové síti nebo jádra sítě 3GPP. Nicméně 3GPP specifikuje požadavky na to, jak musí aplikace hostované na AP a modem spolupracovat, aby splnily síťové politiky, řídily spotřebu energie, podporovaly funkci dvojité SIM a umožňovaly funkce jako povědomí o síťovém dělení na zařízení. Vývoj směrem k výkonnějším AP byl klíčovým faktorem pro sofistikované mobilní služby, od streamování videa ve vysokém rozlišení po komplexní aplikace rozšířené reality, které všechny spoléhají na podkladovou konektivitu řízenou modemem.

K čemu slouží

Architektonické oddělení aplikačního procesoru od modemového procesoru bylo motivováno potřebou specializace, nezávislé inovace a flexibility dodavatelského řetězce. Rané mobilní telefony používaly integrované procesory, kde byla komunikace a základní aplikační logika těsně propojeny. Jak se mobilní zařízení vyvinula v chytré telefony, výpočetní nároky grafického uživatelského rozhraní, multimédií a aplikací třetích stran prudce vzrostly. Bylo nutné zavést univerzální AP optimalizovaný pro vysoký výkon CPU/GPU a energetickou účinnost ve výpočetních úlohách. Mezitím modemový procesor vyžaduje hlubokou specializaci na zpracování signálu v reálném čase, přísné časování protokolů a řízení RF komponent. Jejich oddělení umožňuje každý z nich navrhovat, vyrábět a aktualizovat (např. prostřednictvím firmwaru) nezávisle.

Toto oddělení řeší kritické problémy ve vývoji a certifikaci zařízení. Modemové procesory procházejí rozsáhlou a nákladnou regulační a síťovou certifikací operátora pro rádiovou shodu. Izolací modemu lze AP a zbytek softwaru zařízení aktualizovat často (např. aktualizace OS) bez nutnosti přecertifikace rádiového hardwaru, za předpokladu, že rozhraní k modemu zůstává stabilní. Také to umožňuje ekosystém více dodavatelů, kde výrobci zařízení mohou integrovat AP od jednoho dodavatele (např. Qualcomm, Apple, Samsung) s modemy od jiného, což podporuje konkurenci a inovace.

Historicky zavedení této jasné demarkační linie v diskusích 3GPP kolem vydání 99 a pozdějších se časově shodovalo s nástupem otevřených OS platforem jako Symbian a později Android. Řešilo to omezení monolitických návrhů, které byly nepružné a zpomalovaly tempo aplikačních inovací. Architektura AP-modem je nyní základní, podporuje vše od levných IoT zařízení s jednoduchými AP až po vlajkové chytré telefony s vícejádrovými AP, které se všechny připojují prostřednictvím standardizovaných buněčných sítí.

Klíčové vlastnosti

• Provádí operační systém zařízení a všechny uživatelské aplikace
• Architektonicky oddělen od modemového/základnového procesoru pro buněčné protokoly
• Komunikuje s modemem prostřednictvím interních příkazových/datových rozhraní (např. AT příkazy, QMI)
• Hostí klienty vyšších vrstev služeb 3GPP (např. IMS pro hlas, SUPL pro určování polohy)
• Spravuje prostředky zařízení: displej, senzory, paměť a nekabelovou konektivitu (Wi-Fi, Bluetooth)
• Umožňuje nezávislý vývoj a certifikaci aplikačního softwaru a rádiového firmwaru

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 22.811 (Rel-7) — Network Selection Mechanisms Overview
• TR 22.935 (Rel-13) — LCS Feasibility Study for 3GPP-WLAN Interworking
• TS 23.234 (Rel-13) — 3GPP-WLAN Interworking Index
• TS 23.700 (Rel-20) — XR Services Application Enablement Layer
• TS 24.109 (Rel-19) — HTTP Digest AKA & GAA Stage 3
• TS 24.423 (Rel-8) — PSTN/ISDN Simulation Services XCAP Protocol
• TS 24.604 (Rel-19) — Communications Diversion (CDIV) Protocol Spec
• TS 24.611 (Rel-19) — Anonymous Communication Rejection & Barring
• TS 24.623 (Rel-19) — XCAP Protocol for Supplementary Services
• TS 25.211 (Rel-19) — UTRA FDD Layer 1: Transport & Physical Channels
• TS 25.213 (Rel-19) — UTRA FDD Spreading and Modulation
• TS 25.214 (Rel-19) — UTRA FDD Physical Layer Procedures
• TS 25.331 (Rel-19) — UTRAN RRC Protocol Specification
• TS 26.522 (Rel-19) — RTP for XR in 5G Systems
• … a dalších 27 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: AP na 3GPP Explorer