System Frame Number
SFN je čítač, který čísluje rádiové rámce v buňce a poskytuje časovou synchronizaci pro klíčové rádiové procedury, jako je plánování systémových informací a vyvolávání.
Popis
System Frame Number (SFN) je základní časový parametr v mobilních sítích, který slouží jako modulo čítač jednoznačně identifikující každý rádiový rámec v časové ose přenosu buňky. V LTE se SFN cykluje od 0 do 1023, což odpovídá periodě 10,24 sekundy (1024 rámců * 10 ms/rámec). V 5G NR jsou definovány dva rozsahy: 10bitový SFN (0-1023) pro základní časování a 12bitový Hyper-SFN (H-SFN, 0-4095) pro rozšířené časovací procedury, zejména pro IoT a zařízení s redukovanými schopnostmi. SFN je vysílán v rámci Master Information Block (MIB) na Physical Broadcast Channel (PBCH). V LTE je 8 nejvýznamnějších bitů SFN přenášeno v MIB, zatímco 2 nejméně významné bity jsou odvozeny z časování dekódování PBCH. V NR přenáší payload PBCH část SFN a celá hodnota se získá kombinací této informace s údaji z Demodulation Reference Signals (DM-RS) PBCH a časováním rádiového rámce. SFN je klíčový pro časově synchronizované síťové operace. Určuje plánování System Information Blocks (SIBs), které jsou vysílány v konkrétních rádiových rámcích a podrámcích podle vzorců založených na SFN. Řídí příležitosti pro vyvolávání (paging occasions), kdy se UE probouzejí, aby zkontrolovaly vyvolání pouze v rámcích, kde SFN mod T = T_Offset, přičemž T je cyklus vyvolávání. Pro měření používají UE SFN k časovému značkování hlášení měření (např. pro předávání spojení) a k synchronizaci cyklů nespojitého příjmu (DRX). V polohovacích protokolech, jako je LTE Positioning Protocol (LPP) a NR Positioning Protocol (NRPP), se SFN používá jako společný časový referenční bod pro měření Observed Time Difference of Arrival (OTDOA). SFN v podstatě poskytuje buňce specifické ‘hodiny’, které synchronizují všechny aktivity UE a sítě v rámci mřížky rádiových zdrojů buňky.
K čemu slouží
SFN byl zaveden od nejranějších verzí 3GPP (R99), aby poskytl standardizovanou časovou referenci na úrovni buňky, čímž řešil potřebu deterministického plánování a synchronizace v digitálních mobilních systémech. Předchozí analogové systémy takový jednotný, vysílaný časovací čítač postrádaly, což ztěžovalo koordinovaný přístup k kanálu a mechanismy úspory energie. SFN řeší několik kritických problémů: umožňuje efektivní režimy spánku (DRX/vyvolávání) tím, že UE mohou přesně předpovědět, kdy se probudit na základě známého cyklu, což výrazně šetří životnost baterie. Umožňuje periodické a předvídatelné vysílání systémových informací, což zajišťuje, že všechny UE mohou získat klíčové síťové parametry bez nepřetržitého monitorování. Poskytuje společnou časovou základnu pro měření a hlášení při předávání spojení, což zajišťuje, že síť může přesně porovnávat měření z různých UE nebo z různých časů. Dále podporuje pokročilé funkce, jako je Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), kde synchronizovaný přenos z více buněk (MBSFN) vyžaduje přesné zarovnání rámců. Zavedení H-SFN v pozdějších verzích (pro LTE-M, NB-IoT a NR) bylo motivováno potřebou ještě delších časovacích cyklů pro zařízení IoT s ultranízkou spotřebou, což umožňuje rozšířené DRX cykly přesahující 10,24 sekundy a efektivnější plánování pro malé, nepravidelné přenosy dat.
Klíčové vlastnosti
- Jednoznačně identifikuje rádiové rámce (0-1023 v LTE, také 0-4095 H-SFN v NR)
- Vysílán v MIB prostřednictvím PBCH
- Řídí deterministické plánování SIBs a příležitostí pro vyvolávání (paging occasions)
- Slouží jako časová reference pro měření a hlášení UE
- Základní pro zarovnání DRX cyklů a úsporu energie UE
- Používá se jako časová reference v polohovacích protokolech (OTDOA)
Související pojmy
Definující specifikace
- TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
- TS 25.123 (Rel-19) — Radio Resource Management for TDD
- TS 25.133 (Rel-19) — UTRAN RRM Requirements for FDD
- TS 25.171 (Rel-19) — A-GPS Minimum Performance Requirements for UTRA FDD UE
- TS 25.172 (Rel-19) — A-GANSS UE Minimum Performance Requirements (FDD)
- TS 25.173 (Rel-19) — A-GANSS Performance Requirements (TDD)
- TS 25.211 (Rel-19) — UTRA FDD Layer 1: Transport & Physical Channels
- TS 25.212 (Rel-19) — UTRA FDD Layer 1 Multiplexing & Channel Coding
- TS 25.214 (Rel-19) — UTRA FDD Physical Layer Procedures
- TS 25.221 (Rel-19) — UTRA TDD Physical Layer Specification
- TS 25.222 (Rel-19) — UTRA TDD Multiplexing & Channel Coding
- TS 25.223 (Rel-19) — UTRA Physical Layer TDD Spreading & Modulation
- TS 25.224 (Rel-19) — UTRA TDD Physical Layer Procedures
- TS 25.225 (Rel-19) — UTRA TDD Physical Layer Measurements
- TS 25.402 (Rel-19) — UTRAN Synchronisation Mechanisms
- … a dalších 25 specifikací
📖 Anglický originál a plná specifikace: SFN na 3GPP Explorer
