RNSAP je signalizační protokol používaný v sítích UMTS a GSM pro řízení komunikace mezi řadiči rádiové sítě (RNC) při funkcích, jako je měkký předávání hovoru (soft handover), přesun služby (relokace) a správa zdrojů.

Popis

Radio Network Subsystem Application Part (RNSAP) je klíčový signalizační protokol definovaný konsorciem 3GPP pro sítě UMTS (a adaptovaný pro GSM), který funguje na rozhraní Iur mezi řadiči rádiové sítě (RNC) v různých podsystémech rádiové sítě (RNS). RNS se skládá z jednoho RNC a jemu podřízených Node B (základnových stanic) a RNSAP umožňuje koordinaci mezi těmito podsystémy pro podporu mobility a správy zdrojů. Protokol je součástí rodiny Radio Access Network Application Part (RANAP) a pro výměnu zpráv mezi RNC využívá transportní mechanismy nižších vrstev, jako je Signalling Connection Control Part (SCCP) přes IP nebo ATM. Jeho primární úlohou je umožňovat procedury vyžadující komunikaci mezi RNC a zajistit, aby uživatelské zařízení (UE) se mohlo plynule pohybovat mezi buňkami řízenými různými RNC bez přerušení služby.

RNSAP funguje tak, že definuje soubor elementárních procedur a zpráv pokrývajících různé scénáře. Mezi klíčové funkce patří správa rádiových spojů během měkkého předávání hovoru, kdy UE komunikuje s více Node B napříč různými RNS; RNSAP koordinuje přidání, odstranění a modifikaci rádiových spojů za účelem udržení kvality hovoru. Dále zajišťuje přesun služby (SRNS relocation), který přenáší roli obsluhujícího RNC z jednoho RNC na jiné v důsledku mobility UE, a zahrnuje přenos kontextu a přerozdělení zdrojů. RNSAP také řídí hlášení měření, koordinaci pagingu a správu společných kanálů, což umožňuje efektivní využití rádiových zdrojů a vyrovnávání zatížení v síti. Protokol pracuje na principu požadavek-odpověď, přičemž zprávy jako RADIO LINK SETUP REQUEST a RELOCATION REQUIRED iniciují procedury a odpovídající potvrzení nebo chyby je dokončují.

Architektura RNSAP je vrstvená, přičemž aplikační část spoléhá na podkladový signalizační transport. Zahrnuje mechanismy pro zpracování chyb, jako jsou časovače a opakované přenosy, aby byla zajištěna spolehlivost. Ve specifikacích, jako je 25.423, je RNSAP detailně popsán s informačními elementy, které kódují parametry jako identifikátory UE, konfigurace rádiových zdrojů a výsledky měření. Jeho vývoj přinesl vylepšení pro interoperabilitu s pozdějšími technologiemi, ale jeho jádro zůstává klíčové pro sítě UMTS. Díky umožnění koordinace mezi RNC podporuje RNSAP klíčové vlastnosti, jako je makro diverzita při měkkém předávání hovoru, která zlepšuje pokrytí a snižuje počet přerušených hovorů, a tím přispívá k celkovému výkonu a spolehlivosti sítí 3G rádiového přístupu.

K čemu slouží

RNSAP byl vytvořen pro potřeby koordinované signalizace mezi podsystémy rádiové sítě (RNS) v sítích UMTS, které zavedly distribuovanou architekturu s více RNC. Před UMTS spoléhaly sítě GSM na jednodušší mechanismy předávání hovoru mezi řadiči základnových stanic (BSC), ale měkké předávání hovoru a těsnější integrace v UMTS vyžadovaly vyhrazený protokol pro komunikaci mezi RNC. Bez RNSAP by bylo řízení mobility přes hranice RNS neefektivní, což by vedlo k přerušením služby, zvýšené signalizační režii a suboptimálnímu využití zdrojů při pohybech UE.

Protokol řeší problémy spojené s plynulou mobilitou, zejména ve scénářích, kdy je UE v režimu měkkého předávání hovoru mezi Node B řízenými různými RNC. Umožňuje procedury, jako je přidání rádiového spoje a přesun služby (SRNS relocation), a zajišťuje, že UE udržuje nepřetržité připojení bez přerušení hovoru. RNSAP navíc usnadňuje vyrovnávání zatížení a optimalizaci zdrojů tím, že umožňuje RNC sdílet data měření a koordinovat přidělování kanálů. Jeho vývoj byl motivován složitostí rádiového rozhraní UMTS založeného na WCDMA, které těží z makro diverzity a vyžaduje přesné časování a synchronizaci mezi více body.

Historicky zavedení RNSAP ve verzi 3GPP R99 položilo základy pro pokročilé funkce mobility v sítích 3G a podpořilo přechod od služeb s přepojováním okruhů k službám s přepojováním paketů. Vyřešilo omezení dřívějších protokolů, kterým chyběla podrobnost pro signalizaci mezi RNC, a umožnilo tak škálovatelné a robustní rádiové přístupové sítě. Jak se sítě vyvíjely směrem k 4G a 5G, koncepty z RNSAP ovlivnily pozdější protokoly, jako je X2-AP v LTE, ale RNSAP zůstává nezbytný pro stávající nasazení UMTS.

Klíčové vlastnosti

• Řídí signalizaci na rozhraní Iur mezi RNC
• Podporuje procedury měkkého předávání hovoru s koordinací rádiových spojů
• Zajišťuje přesun služby (Serving RNS relocation) pro mobilitu UE
• Usnadňuje hlášení měření a správu zdrojů
• Používá transport založený na SCCP pro spolehlivé doručování zpráv
• Definuje elementární procedury pro komunikaci mezi RNC

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 25.401 (Rel-19) — UTRAN Overall Architecture
• TS 25.420 (Rel-19) — Iur Interface Introduction for UTRAN
• TS 25.422 (Rel-19) — Signalling Transport for Iur Interface
• TS 25.423 (Rel-19) — UTRAN RNSAP Specification
• TS 25.471 (Rel-19) — RNSAP User Adaptation (RNA) for Iurh
• TR 25.931 (Rel-19) — UTRAN Signalling Procedures Examples
• TS 43.051 (Rel-19) — GERAN Stage 2 Service Description
• TS 43.130 (Rel-19) — Iur-g Interface Overview
• TS 44.060 (Rel-19) — GERAN RLC/MAC Protocol Specification

📖 Anglický originál a plná specifikace: RNSAP na 3GPP Explorer