【5G 接口协议】N2接口协议NGAP(NG Application Protocol)介绍

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本人就职于国际知名终端厂商,负责modem芯片研发。

在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作,目前牵头6G算力网络技术标准研究。

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一、N2接口协议NGAP(NG Application Protocol)介绍

在5G SA中,NG接口用于连接gNB和5G核心网,类似于4G LTE中用于连接eNB和EPC的S1接口。考虑到控制平面和用户平面的分离,规范将NG接口定义为NG-CNG-UNG-C用于gNB和AMF之间的信令传输,NG-U用于gNB和UPF之间的应用数据传输

在gNB分离架构中,这些NG接口用于连接CU和5G核心网。NG-C将CU-CP连接到一个或多个AMF,而NG-U将CU-UP连接到一个或多个UPF。在参考点架构中,NG-C也称为N2,NG-U也称为N3,NG-C使用NGAP协议,NG-U使用GTP-U协议。在这篇文章中,我们将讨论NGAP协议。

二、NGAP协议的服务类型

NGAP上的信令提供以下两种类型的服务:

  • 非UE相关的服务:这些NGAP业务与gNB和AMF之间的N2接口实例有关,用于建立gNB和AMF之间的NGAP信令连接,处理一些过载情况,以及交换gNB和AMF的配置数据;
  • UE相关的服务:这些NGAP服务与UE相关,涉及与活跃UE的相关信令流程,例如注册、PDU会话建立、去注册等;

三、NGAP流程的类型

基本流程是gNB和AMF相互作用的序列,3GPP规范定义了两种基本流程:

  • 请求与应答流程:在这种类型的流程中,发起者从请求的接收者那里获得一个响应,指示请求是否被成功处理,或者是一个失败的响应;
  • 无应答流程:这些基本的程序不需要接收方的响应。例如,当AMF只想传输下行的NAS消息时,就会使用这些消息。在这种情况下,gNB不需要提供响应,因为错误处理是在NAS级别上处理的;

一些基本流程只与非UE相关的服务有关,例如NG Setup Request/Response ,而其他过程只与UE相关的服务有关,例如PDU会话建立。甚至,根据作用域和上下文,有些基本流程可能使用非UE相关或UE相关的信令,例如,如果错误消息与接收UE相关的信令消息相关,则错误指示流程使用UE相关的信令,反之则使用非UE相关的信令。

3.1 请求与应答流程

3.2 无应答流程

3.3 UE注册相关的NGAP信令流程

四、总结

  • 协议名称NGAP由接口名称NG加上Application Protocol组成;
  • NGAP能够支持所有gNB和AMF之间的管理流程;
  • NGAP还支持透明传输UE和AMF之间的NAS消息;
  • NGAP没有任何版本协商,它通过一种机制支持协议的前向和后向兼容性,所有当前和未来的消息,以及相关的IEs或IEs组(包含ID和临界字段),都使用一个标准的编码格式且未来不会改变;
  • NGAP适用于3GPP接入和non-3GPP接入;
  • NGAP依赖于可靠的传输机制,运行在SCTP协议上;
  • NGAP和S1AP的关键区别是S1AP只能用于3GPP接入(E-UTRAN)而不能用于non-3GPP接入;
  • NGAP适用于3GPP TS 38.413规范中定义的任何接入。在需要时,协议中增加了对非3gpp访问相关的特定参数的支持;
  • N2接口是gNB和AMF之间的接口,用于管理NG的建立、重置、错误提示、负载均衡等功能;
  • NGAP支持初始UE上下文建立功能,用于在gNB上建立初始UE上下文;
  • NGAP在UE能力交换过程中向AMF提供UE能力信息;
  • NGAP也支持用户平面资源的PDU会话建立、修改和释放;
  • 通过NGAP发送Paging消息,提供在5GC内寻呼UE的功能;
  • NGAP允许跟踪活动的终端;
  • 支持终端位置报告和定位协议;
  • NGAP支持紧急服务下的警告消息传输;

参考协议

  • 3GPP TS 38.401 5G; NG-RAN; Architecture Description
  • 3GPP TS 38.413: 5G NG-RAN, NG Application Protocol (NGAP)
  • 3GPP TS 23.502 -- 5G Procedures for the 5G System Release 1

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