Xn — gNB ⇔ gNB（RAN基地局間インターフェース）¶

学習目標¶

このページを読み終えると、次のことができるようになります。

• Xnが 基地局(gNB)同士を直接結ぶRANノード間インターフェース であり、5GCの参照点(N2/N3等)とは位置づけが違うことを説明できる。
• Xnが 制御面 Xn-C（XnAP over SCTP） と ユーザ面 Xn-U（GTP-U） の2面から成ることを説明できる。
• Xnの主用途が Xn-based Handover（gNB間の直接ハンドオーバ）と、そのための UEコンテキスト移送・データ転送（data forwarding） であることを説明できる。
• Xn HO 完了後にコアと接続する Path Switch（N2/NGAP） の役割を、Xnとの分担で説明できる。
• 4G(EPC)の X2（eNB⇔eNB, X2AP） との対応関係を説明できる。

前提知識¶

先に以下を理解しておくとスムーズです。

• Xnが主役として働く手続きの全体像 → Handover（ハンドオーバ）
• XnAPの下位 SCTP・ユーザ面 GTP-U の位置づけ → Protocol辞典
• コアとの接続点（Path Switch を運ぶ制御路） → N2
• gNB間のユーザデータ経路（N3と対比） → N3
• Interface / 参照点の考え方 → Interface辞典

Why — なぜ必要なのか¶

UEは移動します。ある基地局(Source gNB)のエリアから隣の基地局(Target gNB)のエリアへ移るとき、通信を 途切れさせずに引き継ぐ（ハンドオーバ）必要があります。

このとき、もし基地局同士が直接連絡できなければ、引き継ぎの調整をすべて コア(AMF)経由 で行うことになり、手順が重くなります。隣り合う基地局同士が「このUEをそちらへ渡します。コンテキストはこれです。残りの下りデータは一時的にそちらへ転送します」と 直接やり取りできる道 があれば、引き継ぎは速く滑らかになります。

この gNB同士を直接結ぶ道 が Xn です。Xnがあれば、基地局同士が直接ハンドオーバを調整でき（Xn-based Handover）、コアは実行後の後追い手続き（Path Switch）だけで済みます。Xnが無ければ、ハンドオーバはコア仲介の N2-based Handover で行う必要があります。3GPP TS 38.420 / TS 38.423 等に規定されます（詳細な章番号は 要確認）。

例え話: Xnは、隣接する2つの支店（gNB）を結ぶ支店間ホットラインです。お客さん（UE）が隣の支店へ移るとき、本社（AMF）にいちいち取り次いでもらわず、支店同士が直接「この方をそちらへ。記録はこれです」と引き継げます。

Overview — 概要¶

Xnは gNB ⇔ gNB、つまり RANノード同士 を結ぶインターフェースです。5GCの多くの参照点（N2/N3/N4 …）が RAN⇔コア や コア内NF間 を結ぶのに対し、Xnは 基地局と基地局 を結ぶ点が特徴です。このためXnは、いわゆる 5GC の参照点(Nx番号)とは別枠の RANインターフェース として位置づけられます。

Xnは、役割の異なる2つの面から成ります。

Xnの主用途は Xn-based Handover です。Source gNB と Target gNB が Xn-C（XnAP） 上で直接ハンドオーバを調整し、UEコンテキストを引き継ぎ、必要に応じて Xn-U（GTP-U） で在庫の下りデータを Target gNB へ転送します。ハンドオーバが無線区間で完了した後、Target gNB は コア(AMF)へ N2/NGAP の Path Switch を送り、UPFからの下りパス(N3)を新gNBへ張り替えます。

Basic Concept — 初心者向け説明¶

Xnを 隣り合う2つの支店(gNB)を結ぶ直通ホットライン に例えます。

• お客さん(UE)が支店Aから支店Bへ移動しそうになると、支店Aは本社(AMF)を介さず、直通ホットライン(Xn-C) で支店Bに「この方をそちらへ引き継ぎます。これまでの記録(UEコンテキスト)はこれです」と直接連絡します。
• 引き継ぎ中、支店A宛てにまだ届いていた荷物(下りデータ)は、荷物用の直通便(Xn-U) で支店Bへ一時的に転送し、取りこぼしを防ぎます。
• お客さんが支店Bのカウンター(無線)に移り終えたら、支店Bが 本社(AMF)へ「今後はこの方は当店です」と届け出ます（Path Switch）。すると本社は荷物の配送先(下りデータのN3経路)を支店Bへ切り替えます。

つまり Xn は 支店同士の直接連絡（制御 Xn-C ＋ 荷物転送 Xn-U） を担い、最後の 本社への届け出だけは別の回線（N2/NGAP の Path Switch） で行う、という分担です。

Protocol / Transport¶

Architecture¶

flowchart LR
  UE(("UE"))
  sgNB["Source gNB"]
  tgNB["Target gNB"]
  AMF["AMF (5GC)"]
  UPF["UPF (5GC)"]

  UE -- "無線(移動)" --> tgNB
  sgNB == "Xn-C (XnAP / SCTP): HO調整・コンテキスト移送" ==> tgNB
  sgNB -. "Xn-U (GTP-U): data forwarding" .-> tgNB
  tgNB -- "N2 (NGAP): Path Switch" --> AMF
  UPF -- "N3 (GTP-U): 下りパス（切替対象）" --> tgNB

  classDef ran fill:#efe,stroke:#3a3,stroke-width:2px;
  class sgNB,tgNB ran;

図の読み方: 太い線(==>)が Xn-C（XnAP/SCTP） で、Source gNB と Target gNB が ハンドオーバを直接調整 し UEコンテキストを移送します。点線が Xn-U（GTP-U） で、引き継ぎ中の 下りデータを一時転送（data forwarding） します。ハンドオーバが無線で完了すると、Target gNB が N2(NGAP) の Path Switch で AMF へ届け出て、UPFからの N3 下りパス を新gNBへ張り替えます。Xnは gNB同士、Path Switch と N3 は コアとの接続 という分担に注目してください。手続きの詳細な流れは Handover章 に集約しています（本ページでは再掲しません）。

利用Procedure¶

Xnは主に Xn-based Handover で使われます。

• Xn Setup: 隣接 gNB 間で Xn を確立する握手（能力・セル情報等の交換）。UEに紐づかない基盤手続き。
• Handover Preparation（Xn-C）: Source gNB が Target gNB へ Handover Request を送り、Target が受入可否と必要情報を Handover Request Acknowledge で返す。ここで UEコンテキスト が移送される。
• Data forwarding（Xn-U）: 引き継ぎ中、Source gNB に残る下りデータを Target gNB へ GTP-U で一時転送 し、取りこぼしを防ぐ。
• Path Switch（Xn完了後・N2/NGAP）: Target gNB が AMFへ Path Switch Request を送り、UPFの下りパス(N3)を新gNBへ切り替える。これは Xnではなく N2 の手続き。

Xn-based と N2-based の適用条件の違い、Path Switch の位置づけ、State Machine 等の詳細は Handover章 を参照してください（手続きの細部・procedureCode・章番号枝番は要確認）。

主なMessage¶

Xn-C（XnAP）を流れる代表的なメッセージです（例示・要確認）。

メッセージ名・procedureCodeは要確認: 上表のXnAPメッセージ名・割当はReleaseにより差異があります。正確な定義は TS 38.423 の当該Releaseを参照してください。各メッセージの詳細は Message辞典 を参照してください。

Packet Analysis (Wireshark)¶

Xnは、制御面が XnAP over SCTP、ユーザ面が GTP-U として観測されます。

Decodeの見どころ:

• 制御面は XnAP で、procedureCode により Xn Setup / Handover Preparation 等を識別します（下位は SCTP）。
• ユーザ面 Xn-U は GTP-U（UDP 2152） で、ハンドオーバ中の data forwarding のトンネルが観測できます。
• Xnは gNB同士 のインターフェースです。コアとの Path Switch は N2(NGAP) 側 に現れるため、ngap（N2）と混同しないよう切り分けます。
• SBI(HTTP/2)やPFCP(N4)は Xn には無関係で、http2 / pfcp フィルタは使いません。

EPCとの比較¶

• 4Gでは: 隣接する基地局(eNB)同士を直接結ぶ X2 インターフェースがあり、制御面 X2AP（TS 36.423）over SCTP と ユーザ面 X2-U（GTP-U） で、X2-based Handover の直接調整と data forwarding を行いました。X2が無い/コア再配置が要る場合は S1-based Handover（MME仲介）でした。
• 5Gでは: これに対応するのが Xn（制御面 XnAP / TS 38.423、ユーザ面 Xn-U / GTP-U）で、Xn-based Handover を直接調整します。Xnが無い/AMF・UPF再配置が要る場合は N2-based Handover（AMF仲介）になります。

4Gの X2（eNB間） が、5Gで Xn（gNB間） に対応します。Path Switch という「HO後にコアへ届け出て下りパスを切り替える」考え方は4G(X2 HO)からそのまま受け継がれています（Handover章 参照）。

3GPP Specification¶

• 3GPP TS 38.420 — Xn一般原則（NG-RAN ノード間インターフェース）。個別章番号は 要確認
• 3GPP TS 38.423 — XnAP（Xn Application Protocol）。制御面(Xn-C)。個別章番号は 要確認
• 3GPP TS 38.424 — Xn データ転送（Xn-U）関連。個別章番号は 要確認
• 3GPP TS 29.281 — GTP-U（Xn-U のユーザ面カプセル化。UDP 2152）
• 3GPP TS 38.300 — NG-RAN 全体アーキテクチャ（Xn の位置づけ）
• IETF RFC 4960 — SCTP（XnAP の下位Transport）

Summary¶

• Xnは gNB ⇔ gNB を結ぶ RANノード間インターフェース で、5GCの参照点(Nx番号)とは別枠。
• Xn-C（XnAP over SCTP） と Xn-U（GTP-U over UDP 2152） の2面から成る。
• 主用途は Xn-based Handover：gNB同士が Xn-C で直接調整し UEコンテキストを移送、Xn-U で data forwarding を行う。
• HO完了後の Path Switch は Xnではなく N2(NGAP) の手続きで、UPFの下りパス(N3)を新gNBへ切り替える。
• 4Gの X2（eNB間, X2AP TS 36.423, X2-U） に相当。Path Switch の考え方は4Gから継続（詳細は Handover章）。

Next Step¶

• Handover（ハンドオーバ） — Xnが主役として働く手続きの全体像（Xn-based / N2-based）
• N2 — HO完了後の Path Switch を運ぶコア側制御路
• N3 — Path Switch で切り替わる下りユーザプレーン経路
• N14 — AMF間UEコンテキスト移送（N2-based HOでAMFが変わる場合に連携）
• Interface辞典 — 参照点・RANインターフェースの一覧