Comprendre le 5G NGAP : NG Application Protocol

Comprendre le 5G NGAP : NG Application Protocol

Aujourd’hui on va voir en détail le NGAP, ou NG Application Protocol, un élément clé dans l’architecture 5G. Ce protocole assure la communication entre le gNodeB (gNB), c’est-à-dire la station de base 5G, et l’AMF (Access and Mobility Management Function), qui gère les fonctions d’accès et de mobilité dans le réseau 5G. Comprendre son fonctionnement est essentiel pour saisir comment la 5G garantit la gestion des sessions, la mobilité et la signalisation.

Rôle et fonction du NGAP

Le NGAP est un protocole de couche contrôle utilisé dans l’interface NG-C entre le gNB et l’AMF. Il transporte des messages de signalisation nécessaires à la gestion des sessions d’accès radio, à la mobilité des utilisateurs et à la gestion des ressources radio.

• Gestion de la mobilité : suivi des mouvements du terminal utilisateur, gestion des handovers.
• Gestion des sessions : établissement, modification et libération des connexions.
• Gestion des ressources radio : contrôle des allocations de ressources pour optimiser la qualité de service.
• Transmission de messages spécifiques liés à la sécurité et à la gestion d’identification.

Architecture et protocole NGAP

Dans l’architecture 5G, le NGAP s’appuie sur la couche SCTP (Stream Control Transmission Protocol) pour assurer un transport fiable et ordonné des messages entre le gNB et l’AMF. Le protocole NGAP fonctionne au-dessus de SCTP et encapsule des messages codés en ASN.1 selon la norme 3GPP.

Types de messages NGAP

Le protocole NGAP comprend plusieurs catégories de messages. Ces messages sont essentiels pour assurer les interactions nécessaires à la gestion de la session et de la mobilité.

1. Initial UE message : premier message envoyé par le gNB à l’AMF pour initier une session avec un utilisateur.
2. UE Context Setup : message de configuration du contexte UE, demandant à l’AMF d’allouer les ressources nécessaires.
3. Handover messages : utilisés pour gérer la transition d’une connexion radio d’un gNB source à un gNB cible.
4. UE Context Release : libération du contexte UE lorsque la session est terminée.
5. Paging : utilisé pour contacter un terminal inactif et lui demander de se reconnecter.

Exemple simplifié d’un échange NGAP pour une connexion initiale

Lorsqu’un terminal 5G se connecte, le gNB envoie un message Initial UE Message à l’AMF contenant les informations nécessaires (identification, type de service, etc.). L’AMF traite cette demande, configure les ressources et répond avec un message de réponse indiquant que la session peut être établie.

Format et codage des messages NGAP

Les messages NGAP sont codés en ASN.1 (Abstract Syntax Notation One), format standard dans les télécommunications pour définir les structures de données. Cette méthode permet une représentation compacte et normalisée des informations échangées. Chaque message NGAP contient des IE (Information Elements), qui sont les différents champs décrivant les paramètres nécessaires à la gestion du contexte UE ou à la signalisation.

Gestion de la mobilité avec NGAP

Le protocole NGAP joue un rôle fondamental dans la gestion des handovers, c’est-à-dire la continuité de service lorsque l’utilisateur se déplace d’une cellule à une autre. Le gNB source informe l’AMF via des messages NGAP du besoin de transfert, l’AMF coordonne la configuration avec le gNB cible, et une fois validée, la transition se fait sans interruption notable pour l’utilisateur.

Interopérabilité et évolutions

Le NGAP, défini par le 3GPP, évolue pour s’adapter aux nouvelles fonctionnalités 5G comme le support des tranches réseau (network slicing) et des capacités ultra-basse latence. Il garantit la compatibilité entre différents fabricants de gNB et d’AMF, ce qui est crucial pour le déploiement global de la 5G.

Points clés à retenir

• NGAP est le protocole de signalisation entre gNB et AMF dans le réseau 5G.
• Il utilise SCTP pour un transport fiable des messages codés en ASN.1.
• Il gère l’établissement, la modification, la libération des sessions, et la mobilité des utilisateurs.
• Il supporte les fonctionnalités avancées 5G comme les handovers et le paging.
• NGAP évolue avec la 5G pour intégrer les nouvelles architectures réseau.

Pour approfondir la compréhension de la 5G, découvrez comment le protocole RRC (Radio Resource Control) interagit avec NGAP pour une gestion complète du plan de contrôle radio.