【5G RRC】5G系统消息SIB1介绍

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

一、5G系统消息SIB1介绍

       在5G NR中，SIB1携带了一些消息，用来评估终端是否允许接入小区，以及其它系统信息的调度信息。它还提供所有终端通用的无线资源配置信息和统一接入控制（UAC，unified access control）所需的限制信息。

传输细节信息：

• 信令无线承载：不适用；
• RLC-SAP: TM；
• 逻辑信道：BCCH；
• 传输信道：DL-SCH；
• 物理信道：PDSCH；
• 加扰的RNTI：SI-RNTI；
• 传输方向：gNB --> UE；

二、SIB1内容分类

       以下是SIB1消息提供给UE的内容分类列表：

• 小区选择信息；
• 小区接入相关信息；
• 连接建立失败控制；
• SI 调度信息；
• 服务小区通用控制信息；
• IMS 紧急支持标志；
• 基于IMS的紧急电话支持标志；
• UE相关的定时器和常量参数；
• UAC相关的限制信息；
• 可用的 Full Resume ID 标志；

2.1 小区选择信息

       SIB1中的小区选择信息包括 Q-RxLevMin、q-RxLevMinOffset、Q-RxLevMinSUL、Q-QualMin和q-QualMinOffset参数。每个参数的取值范围如下图所示：

其中，

• Q-RxLevMin：用来表示进行NR小区选择和重选择时接收到的最小RSRP的dBm值。实际的Q_rxlevmin = dBm字段值* 2；
• q-RxLevMinOffset：是一个偏移量（以dB为单位），需要与Q_rxlevmin的值（不是实际值）相加。如果该字段不存在，则UE应用一个默认的 0 dB的值作为偏移量；
• Q-RxLevMinSUL：如果UE支持该小区的SUL，则Q_rxlevmin（见上面的解释）从该字段获得，其实际值Q_rxlevmin = 字段值* 2 [dBm]；
• Q-QualMin：用于指示NR小区选择和重选择时所需的最小接收RSRQ值（以dB为单位）。如果该字段不存在，UE默认Q_qualmin的值为负无穷大，这意味着无论接收到的信号质量如何，质量（RSRQ）检查总是会通过；
• q-QualMinOffset：是一个偏移量（以dB为单位），需要添加到Q_qualmin的信号值中。如果该字段不存在，则UE会应用一个默认的 0 dB值作为偏移量；

2.2 小区接入相关信息

       SIB1 中的小区接入相关信息包括PLMN信息、TAC、 RAC 和 Cell ID 参数。SIB1可以广播多达12个PLMN的小区接入信息。相关参数的取值范围如下所示：

其中：

• TAC（trackingAreaCode）：指示由cellIdentity指定的小区所属的TAC。在获取SIB1之后，如果跟踪区域码（per PLMN）不存在，则UE将认为这个小区被禁了；
• ranac（RAN area code）：用于标识一个TAC内的一个RAN区域。在配置RAN通知区域时会用到RAN区域码；
• CellIdentity：用于标识一个PLMN中的一个小区；
• cellReservedForOtherUse：此参数用于表示该小区是否预留。该字段适用于所有配置的PLMN。如果一个小区被预留，则除了特定的UE外，其它UE不允许驻留；

2.3 连接建立失败控制

        ConnEstFailurControl 用于配置连接建立失败控制相关的参数。当终端发送 RRCSetupRequest 请求时，定时器T300启动，如果在T300到期前没有收到gNB的响应，则终端认为连接建立尝试失败；

       如果定时器T300超时 connEstFailCount 次，则UE启动一个由 connEstFailOffsetValidity 给出的定时器，并在执行小区选择或重选时通过 connEstFailOffset 参数降低RSRP或者RSRQ的信号量。相关参数的取值范围如下所示：

其中，

• connEstFailCount：这个参数是在应用 connEstFailOffset 之前，终端检测到的服务小区T300超时次数；
• connEstFailOffset：是3GPP 38.304中用于小区选择或重选过程的参数Qoffset_temp。如果该字段不存在，Qoffset_temp的值将被设置为无穷大；
• connEstFailOffsetValidity：是UE在删除评估小区的偏移量之前应用 connEstFailOffset 的时间，单位为秒；

2.4 SI 调度信息

       SIB1 的 SI 调度信息提供其它系统信息广播（SIB2到SIB9）、它们的广播周期、SI窗口长度和RACH参数的信息。其参数的取值范围如下所示：

2.5 服务小区通用控制信息

       SIB1 服务小区公共信息用于配置一个终端的服务小区的小区特定参数。这些参数包括 下行频率信息、到A点的偏移量、初始下行BWP 和 寻呼信道配置。它还包括 RACH-ConfigCommon、PUSCH-ConfigCommon、*PUCCH-ConfigCommon和 -timeAlignmentTimerCommon。其参数的取值范围如下所示：

2.6 IMS 紧急支持标志

       SIB1 的IMS紧急支持标志，表示小区是否支持受限业务模式下的终端IMS紧急承载业务。如果不存在，则小区内的网络不支持对业务受限的终端进行IMS紧急呼叫。

2.7 基于IMS的紧急电话支持标志

       SIB1 的 eCall Over IMS 支持标志指示这个小区是否支持IMS紧急呼叫业务。

2.8 UE相关的定时器和常量参数

       SIB1 的 UE-TimerAndConstants 提供了在 RRC_CONNECTED、RRC_INACTIVE 和 RRC_IDLE 状态下UE使用的定时器和常量参数。

2.9 UAC相关的限制信息

       SIB1 的 UAC-BarringInfo 中包含了基于UAC （Unified Access Barring ）的小区限制信息。

2.10 可用的 Full Resume ID 标志

       SIB1 的 useFullResumeID 参数表示当UE希望从 inactive 状态转换到 connected 状态时，应该使用哪个 Resume标识符 和 Resume请求消息。如果该字段存在，UE使用 full I-RNTI 和 RRCResumeRequest1，如果该字段不存在，则使用 short I-RNTI 和 RRCResumeRequest 。

三、总结

1. MIB 和 SIB1 被称为 5G NR 中的最小系统信息（MSI，Minimum System Information）；

2. SIB1 也可以被称为剩余最小系统信息（RMSI，Remaining Minimum System Information）；

3. 在 5G NR 中，MIB 会向终端提供所有解码 SIB1 所需的信息；

4. SIB1 是小区特定的信息，仅对服务小区有效；

5. SIB1 携带了UE接入小区所需的关键信息；

6. SIB1 还包括其它系统消息的可用性和调度相关的信息，例如， SIBs 到系统消息（SI）的映射、周期、SI窗口大小等；

7. SIB1 的传输周期是160ms，并在160ms的传输周期内具有可变的传输重复周期；

8. 当在 ENDC 或 NSA 模式下工作时，不需要进行 SIB1 传输；

9. SIB1 的PDSCH资源使用DCI Format 1_0进行分配，并在公共搜索空间集内进行传输的；

10. 在 vRAN 或 Open RAN 架构（CU-DU gNB架构）中，DU负责生成 MIB 和 SIB1 的内容；

11. 通过 DU 发送的 F1AP: F1 Setup Request 或 F1AP: gNB DU Configuration Update 消息中包含的gNB-DU系统信息参数，将 MIB 和 SIB1 转发给CU；

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