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  • 4G EPS 中的消息类型

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    消息

    LTE 的系统消息是蜂窝网络与 UE 互相交互的与 LTE 系统相关的、特殊的信息。可分为:

    • 主消息块(Master Information Block,MIB)
    • 多个系统消息块(System Information Blocks,SIBs)

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    MIB(主消息块)

    MIB 承载于信道 BCCH(广播控制信道)-> BCH(广播信道)-> PBCH(物理广播信道)之上。包括了有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数(如:系统带宽、系统帧号、PHICH 配置信息)

    MIB 的时域为:40ms 的周期,以 10ms 为周期重传 4 次。

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    频域为:位于系统带宽中央的 72 个子载波(1.08MHz)。

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    SIBs(多个系统消息块)

    SIBs 承载在信道 BCCH(广播控制信道)-> DL-SCH(下行共享信道)-> PDSCH(物理下行共享信道)上。

    除 MIB 外的系统信息都是 SIBs 信息,包括 SIB1 ~ SIB12。SIB1 是除 MIB 外最重要的系统消息

    系统消息的映射和调度

    每个信息块如何发送、何时发送,需要总体有个调度机制,因此引入调度周期的概念。MIB 的调度周期为 40ms,每 10ms 重传 1 次。而 SIB 的调度周期为 80ms,每 20ms 重传 1 次。即 SIB1 在每 2 个无线帧(20ms)的子帧 #5 中重传(SFN mod 2=0,SFN mod 8 不等于 0)一次,如果满足 SFN mod 8=0 时,SIB1 的内容可能改变,新传一次。

    对于 PHY 来说,一般不作 SIB 的解析,只是接收 SIB 并上报。只要高层协议栈没有下发命令停止接收,则 PHY 要持续检测 PDCCH(物理下行控制信道)的 SI-RNTI(系统消息,PDCCH 通过 SI-RNTI 加扰,且按照 eNB 规定周期性发送),并接收后面的 PDSCH(物理下行共享信道)。所以,SIB1 的传输通过携带 SI-RNTI 的 PDCCH(物理下行控制信道)调度来完成。

    SIB1 中的 SchedulingInfoList 携带所有 SI(System Information)的调度消息,接收 SIB1 以后,即可接收其他 SI 消息。除 SIB1 外,SIB2 ~ SIB12 均通过 SI 映射。最终在空口调度,所以这就涉及到 SI 的调度。

    SI 其实可以看成多个 SIBs 构成的一个组,SIBs 到 SI 消息的映射是灵活配置的。类似于传输信道与物理信道之间的映射,多个 SIB 映射到同一个 SI 中,可进行统一调度。至于这些 SIB 如何映射,在 SIB1 中完成的,下面的 SIB 消息就是一个例子:

    在这里插入图片描述

    从上图可以看出,SIB2 是肯定在 SI1 中的,所以图中所示的 schedinglnfoList 是从 SIB3 开始组合的。至于如何组合,那是由 eNB 自己决定的事情。关于 SI 的调度,需要明确一个概念 —— SI-Window

    SI-Window 就是上图中的 si-WindowLength,时域为 5ms。一个 SI 窗口只能发送一个 SI 消息,可重复发送,并且每个 SI 窗口都是紧挨着的。在 SI 窗口内,SI 不需要连续发送,有时候,一个子帧发送 SI 就足够,而有时候需要多个子帧发送。

    UE 通过 SI-RNTI 去解加扰的 PDSCH(物理下行共享信道),拿到相关 SI 的内容后,就能够知道当前小区的驻留参数,以及重选参数,同频,异频,异系统邻区等等,完成小区选择

    丰富的 SIBs 消息,会给 UE 带来该小区(Cell)的大量信息,用作各种用途,比如小区选择,重选等等。而在实际应用中,并不是所有 SIBs 都需要广播的,运营商本身会定义自己的 eNB 所需要广播的信息。

    系统信息的更改通知

    对于系统消息来说,不可能在整个运行周期内,参数方面都是一层不变。那么,当上层参数发生变化后,系统层面应该通知到终端。系统消息的更新一般分两种情况:

    1. 如果系统消息长期不变(3 小时),UE 就会再主动尝试接收系统消息;
    2. 如果网络侧的系统信息发生改变了,那么网络侧就需要通知 UE 更新系统信息。对于处于 IDLE(空闲)和 CONNECTED(已连接)状态的 UE 都可以通过寻呼(Paging)来通知。

    我们先关注第 2 种情况,当 eNB 侧的某些参数发生改变了,是如何通知 UE 的呢?当 eNB 侧在线改变个系统消息的参数时,比如某些定时器,那 eNB 就会以 Paging 的方式通知到 UE。

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    Paging 消息内带有系统信息修改为 True,就是通知 UE,系统消息有更新,请重新读取。

    另外一种方式,是当 SIB1 中的 IE systemInfoValueTag 与之前的存储的有不同,如下图,之前是 0,这一次是 1,那就意味着系统消息有变化,需要更新了。

    在这里插入图片描述
    以上只是 eNB 去通知 UE 需要更新系统信息,但 UE 何时更新?这里面还有一个修改周期的概念。在 SIB2 中有以下两个参数:

    在这里插入图片描述

    修改周期是这两个参数相乘:modificationPeriod = modificationPeriodCoeff X DefaultPagingCycle。上图中,修改周期就是 640ms。所以即使在本次周期中,收到更改通知,也要到下一个修改周期才会重新监听并存储系统信息。

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