[5G学习]00-UE手机入网流程

UE入网流程，总结如下

开机

开机之后，系统初始化，UE会读取自身的SIM卡中存储的信息，判断有没有存储先验信息，该信息用于PLMN的选择。

PLMN选择

参考协议38.304
PLMN（Public Land Mobile Network，陆上公用移动通信网）。
PLMN = MCC + MNC = 移动国家码 + 移动网络码。

PLMN选择有两种模式，自动选择和手动选择。
选网过程按照PLMN选择类型，包括开机选网、用户重选网、OOS选网、高优先级选网等。（本文主要介绍开机选网）

PLMN分类：
●RPLMN：注册成功、已登记的PLMN。 是终端在上次关机或脱网前登记上的PLMN。
●HPLMN：Home PLMN，归属PLMN。 是终端用户归属的PLMN，终端USIM卡上的IMSI号包含的MCC和MNC于HPLMN上的一致，对某一用户来说，归属PLMN只有一个。
●EPLMN：等效PLMN。为与终端当前所选择的PLMN处于同等地位的PLMN，其优先级相同。
●EHPLMN：等效本地PLMN，与HPLMN等效，但彼此之间有优先级。
●VPLMN：访问PLMN。为终端用户访问的PLMN，其和在SIM卡中IMSI的MCC、MNC不完全相同。当终端丢失覆盖后，一个VPLMN将被选择。
●UPLMN：用户控制PLMN。
●OPLMN：运营商控制PLMN。
●FPLMN：被禁止接入的PLMN。
●APLMN：可捕获PLMN。
优先级：RPLMN>EPLMN>HPLMN>EHPLMN>UPLMN>OPLMN>其他PLMN

PLMN选择过程分为两种情况，即在UE无先验信息的情况下，UE将进行全频段搜索，在每一个频点上搜索最强的小区报告给UE NAS层，由NAS层来决定PLMN搜索是否继续进行。若UE存储有先验信息，则NAS层指示AS层按照先验信息的参数来进行PLMN搜索，并把结果上报给NAS层。

即无先验信息则扫频出最强的小区来决定PLMN，有先验信息按照信息参数搜索PLMN。

自动搜索或者手动搜索的选择和有无先验信息无关，由UE终端自行配置。

自动搜网：UE启动后会自动根据PLMN的优先级自动进行网络选择。

手动选网：该模式下，开机只能去注册RPLMN，不能自动搜索注册高优先级的网络，手动选网模式会先搜索到当前可用的PLMN，只有当用户选择了其中一个PLMN后，UE才会尝试从该网络上获得服务。

小区搜索

一般书中介绍初始接入从此处开始，初始接入过程包括小区搜索、系统信息传递和随机接入等阶段。

5G终端在能够通过通信网络传送数据前首先得通过gNB接入网络，为此就必须先进行小区搜索（Cell Search）。小区搜索包括了终端查找新小区的功能和过程。即无论在初始接入阶段或者在系统内移动时，都会有小区搜索的操作。

小区搜索是终端取得小区下行方向的频率和时间同步并进而检测小区识别号（Cell ID）的过程。
终端需要进行小区搜索的最常见情况是用户新开机和小区切换的需要。小区搜索主要达到的主要目的有3个：
① 完成下行同步，包括频率、符号和帧同步；（PSS）
② 获得当前小区的识别符；（SSS）
③ 接收并解码广播信道BCH上的系统信息，与小区建立正常联系。（PBCH）

小区搜索在正常连接时也会触发，如：为了支持终端的移动性要求，终端需要不断地搜索并估计相邻小区的接收信号质量，并且通过评估相邻小区与当前小区信号接收质量的关系，决定是否应该进行小区切换（相对于处在RRC_CONNECTED状态中的终端）或者小区重选（相对于处在RRC_IDLE状态中的终端）。

SSB（Synchronization Signal/PBCH Block，同步信号块）是实现小区搜索的基础。同步信号包括两部分，PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号），PSS/SSS和PBCH（Physical Broadcast Channel，物理广播信道）一起，称为同步信号块SSB。

终端先搜索PSS，同步到PSS周期，可以使用网络的发送作为产生内部频率的参考，从而很大程度上消除了终端和网络之间的频率差。

终端一旦检测到PSS，也就知道了SSS的发送定时，通过检测SSS，终端可以确定该小区的PCI（Physical Cell Identity，物理小区标识）。

PSS和SSS是有着特定结构的物理信号，而PBCH则是更为传统的物理信道。PBCH上承载着MIB（Master Information Block，主系统信息块），MIB上有很少部分信息，终端通过这些信息获取网络广播的其余系统信息（SIB1）。

系统信息是终端在网络中正常工作所需的全部公共信息的统称。通常系统信息由不同的SIB（System Information Block，系统信息块）来承载，每个块包含不同类型的系统信息。

SIB1，有时也称RMSI（Remaining Minimum System Information，剩余最小系统信息），包含了终端在接入系统前需要获知的系统信息。SIB1的重要任务是提供初始随机接入所需的信息。
其余SIB信息不需要在接入系统前获知。

总结

UE小区搜索实现SSB的获取，其中两个信号PSS\SSS，PSS实现频率同步，SSS实现获知小区的PCI，信道PBCH上承载MIB，通过MIB获取SIB1，其中有系统随机接入前所需的信息。

随机接入

在小区搜索过程完成后，UE和小区就取得了下行同步，并获得了发起随机接入所需要的系统信息。但是此时UE在网络侧并没有完成初始的注册，另外，由于无线信道传输延迟（Delay Spread）的关系，上行链路的精确时间也不确定，并没有实现接入该小区。这时候，UE就必须通过随机接入过程与网络侧取得上行同步。在完成随机接入过程后，UE才能进行正常的上下行数据传输。

随机接入过程具有两种不同的形式：① 基于竞争的（Contention Based）随机接入；② 基于非竞争的（Non-contention Based）随机接入。

NR初始接入时是竞争随机接入，过程分成四步。
竞争随机接入如下图所示：

步数
一	上行MSG1，终端在PRACH（Physical Random-Access Channel，物理随机接入信道）发送一个前导码（preamble）
二	下行MSG2，网络在PDCCH/PDSCH上发送RAR（Random Access Response，随机接入响应）表明收到了前导码
三	上行MSG3，UE在PUSCH上发送RRC请求（第三四步是为了防止多个终端发送前导码导致的冲突）
四	下行MSG4，网络在PDSCH上发送竞争解决和连接建立

附着流程

随机接入完成后，进行完整的附着流程，能最终完成上网功能。

附着流程图如下：

参考链接NR 5G UE初始接入流程