NG Application Protocol
NG-AP je řídicí protokol mezi 5G gNB a AMF, který spravuje procedury jako kontext UE, paging a předávání spojení přes rozhraní NG pro signalizaci a mobilitu v 5G.
Popis
NG Application Protocol (NG-AP) je klíčový řídicí protokol definovaný 3GPP pro 5G systém (5GS). Působí přes rozhraní NG, konkrétně referenční bod N2, který spojuje Next Generation Radio Access Network (NG-RAN) s 5G jádrem (5GC). NG-AP je zodpovědný za veškerou signalizační interakci mezi gNB (nebo ng-eNB) a funkcí pro správu přístupu a mobility (AMF). Je klíčovým prvkem pro servisně orientovanou architekturu 5G, usnadňující oddělení řídicí a uživatelské roviny.
NG-AP funguje výměnou strukturovaných zpráv, známých jako elementární procedury (EP), mezi RAN a jádrem sítě. Tyto procedury jsou kategorizovány do třídy 1 (vyžadující odpověď) a třídy 2 (nevyžadující odpověď). Mezi klíčové procedury patří Initial UE Message, která navazuje první signalizační spojení pro uživatelské zařízení (UE); procedury správy kontextu UE pro jeho zřízení, změnu a uvolnění; a procedury přípravy předání spojení a alokace zdrojů pro plynulou mobilitu. Protokol také zajišťuje Paging, indikaci informací o schopnostech UE a samotné zřizování rozhraní NG.
Z architektonického hlediska je NG-AP přenášen přes Stream Control Transmission Protocol (SCTP), aby byl zajištěn spolehlivý, na zprávy orientovaný transport. Jde o peer-to-peer protokol, kde gNB a AMF jsou logické koncové body. Jeho návrh podporuje síťové segmenty (network slicing) tím, že umožňuje RAN být si vědom a směrovat provoz do příslušné instance síťového segmentu přes přidružený AMF. Role NG-AP je ústřední pro správu relací, správu mobility a celkovou orchestraci připojení UE v rámci 5G sítě, poskytuje základní signalizační vrstvu, která umožňuje pokročilé funkce 5G.
K čemu slouží
NG-AP byl vytvořen jako součást 5G architektury ve 3GPP Release 15, aby poskytl nový, flexibilní a servisně orientovaný signalizační protokol mezi RAN a jádrem sítě. Řeší omezení předchozích protokolů, jako je S1-AP (používaný v 4G LTE mezi eNB a MME), které nebyly navrženy pro cloud-nativní, servisně orientovanou a na segmenty citlivou architekturu 5G. Primární motivací byla podpora nových požadavků 5G, včetně rozšířeného mobilního širokopásmového připojení (eMBB), ultra-spolehlivé komunikace s nízkou latencí (URLLC) a komunikace s masivním počtem strojových zařízení (mMTC), které vyžadují agilnější a efektivnější signalizaci řídicí roviny.
Protokol řeší problém rigidní, point-to-point signalizace tím, že umožňuje více oddělený a škálovatelný model interakce. Umožňuje, aby se jediné gNB připojilo k více AMF, čímž podporuje pokročilé funkce jako síťové segmenty a redundance AMF. NG-AP je navržen jako dopředně kompatibilní, s modulární strukturou, která může v budoucích release pojmout nové procedury a parametry, aniž by narušila stávající funkčnost. Jeho vytvoření bylo motivováno potřebou protokolu, který by zvládl zvýšenou složitost a diverzitu 5G služeb, od vysokorychlostního přenosu dat po kritickou IoT komunikaci, a zároveň fungoval ve virtualizovaném a softwarově definovaném síťovém prostředí.
Klíčové vlastnosti
- Spravuje zřízení, změnu a uvolnění kontextu UE
- Zajišťuje správu rozhraní NG a přenos konfigurace
- Řídí procedury přípravy a provedení předání spojení
- Podporuje iniciaci pagingu a jeho doručení do RAN
- Umožňuje přenos NAS zpráv mezi UE a AMF
- Usnadňuje přenos informací o schopnostech UE a aktualizace konfigurace RAN
Související pojmy
Definující specifikace
- TS 38.305 (Rel-19) — NG-RAN UE Positioning Stage 2
📖 Anglický originál a plná specifikace: NG-AP na 3GPP Explorer
