【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。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
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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-C和NG-U。NG-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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