GSCN w 5G – Globalny Kanał Synchronizacji Rastrowej
Dziś zajmiemy się jednym z mniej znanych, ale bardzo istotnych elementów architektury 5G – GSCN, czyli Global Synchronization Raster Channel. To kanał, który pozwala urządzeniom na odnalezienie i zsynchronizowanie się z siecią 5G NR. Zanim przejdziemy do szczegółów, przypomnijmy sobie, jak wygląda początek komunikacji pomiędzy urządzeniem a siecią – właśnie wtedy GSCN odgrywa swoją rolę.
Co to jest GSCN w 5G?
GSCN (Global Synchronization Raster Channel) to siatka częstotliwości zdefiniowana w standardzie 3GPP, która służy do lokalizowania sygnałów synchronizacyjnych w sieci 5G NR. Innymi słowy, to zestaw predefiniowanych kanałów częstotliwości, na których urządzenie mobilne (UE) może szukać początkowego sygnału od stacji bazowej (gNodeB).
Dlaczego GSCN jest potrzebny?
W 5G NR częstotliwości wykorzystywane są elastycznie – mogą obejmować bardzo szeroki zakres pasm, zarówno poniżej 6 GHz (FR1), jak i powyżej (FR2 – pasmo milimetrowe). Ze względu na tę elastyczność, urządzenie nie może skanować całego spektrum – byłoby to czasochłonne i energochłonne. Dlatego właśnie potrzebny jest GSCN – ogranicza on zakres skanowania do wybranych, z góry zdefiniowanych punktów.
Jak działa proces wyszukiwania sieci z GSCN?
- Urządzenie uruchamia się i nie zna częstotliwości pracy stacji bazowej 5G.
- Korzystając z tabeli GSCN, skanuje wybrane kanały synchronizacyjne.
- Gdy odnajdzie SS/PBCH Block (czyli Synchronization Signal + Physical Broadcast Channel), rozpoczyna proces synchronizacji z siecią.
Związek GSCN z SS/PBCH Block
GSCN nie odnosi się do konkretnego sygnału fizycznego, ale do punktu w paśmie częstotliwości, w którym można oczekiwać obecności SS/PBCH Block. SS/PBCH Block zawiera następujące elementy:
- Primary Synchronization Signal (PSS) – umożliwia synchronizację czasową
- Secondary Synchronization Signal (SSS) – umożliwia identyfikację ID komórki
- PBCH – kanał nadawczy z podstawowymi informacjami sieciowymi
Wszystkie te komponenty są przesyłane razem w tzw. bloku SS/PBCH, który występuje tylko w wybranych slotach i tylko w ramach siatki GSCN.
Zakresy częstotliwości i siatka GSCN
GSCN został podzielony przez 3GPP na kilka zakresów, w zależności od pasma:
Raster (czyli krok częstotliwości) zależy od pasma operacyjnego – im wyższa częstotliwość, tym większy raster.
Jak UE wykorzystuje GSCN w praktyce?
Urządzenie mobilne może korzystać z różnych strategii skanowania, np.:
- Skierowane skanowanie – tylko wybrane GSCN, np. sugerowane przez wcześniejsze połączenia LTE (np. via SIB1)
- Pełne skanowanie GSCN – gdy brak informacji z wcześniejszych sesji
Dzięki zastosowaniu GSCN skraca się czas dostępu do sieci, a urządzenia zużywają mniej energii podczas rozruchu.
Związek GSCN z LTE EARFCN
W LTE mieliśmy do czynienia z EARFCN – E-UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number, który definiował częstotliwość pracy. W 5G GSCN spełnia podobną rolę na etapie wykrywania sygnału synchronizacyjnego. Gdy UE odnajdzie odpowiedni SS/PBCH Block przy użyciu GSCN, przechodzi do dalszej konfiguracji, w tym wyboru ARFCN (Absolute RF Channel Number), który odpowiada za faktyczne pasmo pracy.
Znaczenie GSCN w pomiarach i testach sieci 5G
Inżynierowie używają listy GSCN do planowania rozmieszczenia bloków SS/PBCH w komórkach 5G. W testach drive test i analizatorach widma, GSCN służy do szybkiego skanowania dostępnych sieci NR. To pozwala optymalizować pokrycie sygnałem i uniknąć kolizji synchronizacji.
Przyszłość GSCN – czy nadal będzie potrzebny?
Choć docelowo sieci 5G SA (Standalone) mogą stosować inne mechanizmy wykrywania komórek, GSCN pozostanie standardem w pierwszej fazie dostępu do sieci. Będzie też nadal używany w scenariuszach roamingowych i przy ponownym połączeniu z siecią po utracie sygnału.
Wczoraj omówiliśmy E-UTRAN i jego rolę w 5G. Dziś widzisz, jak ważne są szczegóły takie jak GSCN. Jutro zajmiemy się SS/PBCH Block bardziej szczegółowo – skoro GSCN prowadzi nas do tych sygnałów, warto zrozumieć je w pełni.
