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7.2 ** 从手机开机说起**
本章第一节，我们系统介绍了5G空口的物理信道，以及信道架构中除物理信道之外还包含的传输信道与逻辑信道，并讨论了这些信道之间的关系。之所以在"空口物理信道"这一章节中，还要花费篇幅去讨论逻辑信道、传输信道，正是因为它们与物理信道之间存在着非常密切的联系与映射关系，而且在实际的业务流程当中，这几种信道之间的关联极为紧密------尤其是在5G基站或终端的协议栈当中，从层二到物理层，或者在控制面从层三到层二再到物理层，这些信道架构共同构成了一个有机的整体。
需要再次强调的是：逻辑信道和传输信道本质上并不能被称为真正的物理信道------真正的信道是物理信道，因为它是在无线接口当中，从基站到手机、或从手机到基站，双向传播的、由模拟射频信号所构成的各类物理层信道。本章的核心内容，正是要讲解物理信道及其相应的业务过程。
然而，仅仅罗列物理信道的分类、基本定义以及物理层映射的机制，并不利于我们从根本上理解、乃至记忆这些内容。真正有效的学习方法，是从整个用户与基站之间的业务过程------从用户申请业务，到基站调度------这一完整流程出发，逐一分析在这个过程中，哪些物理信道会在什么时间点出现、为什么会出现、又是怎样出现的。从这个角度切入，才能更容易地理解和掌握5G空口物理信道的知识体系。
因此，从本节开始，我们将采用"沿着业务流程讲解物理信道"的方法，而这一切，要从手机开机说起------从手机最初始的找网与注册过程开始。
7.2.1 ** 手机开机搜索的基本逻辑和流程**
本节讨论手机在归属地网络以及漫游地网络上，扫描网络与PLMN（Public Land Mobile Network，公用陆地移动网）的基本过程。
一、手机开机前提：SIM卡与用户身份
手机开机、寻找并接入网络，看似是用户瞬间就能完成的一个简单动作，但对于手机自身的处理逻辑而言，这背后要经过一系列严密的过程。要理解这一过程，首先需要厘清一个基本前提：手机（设备）与用户身份，实际上并不是一回事。手机本身只是一个硬件设备；而用户要能够接入5G网络，还需要拥有一个明确的、经过运营商核心网认证的身份。
这个身份，具体体现在手机所插入的SIM卡（Subscriber Identity Module，用户身份识别模块）当中。SIM卡代表了用户接入网络的唯一身份凭证，其中存储的信息，与用户在运营商核心网侧（例如核心网UDM，Unified Data Management，统一数据管理网元）所注册的信息是相互对应的。最典型的例子是IMSI号（International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码）------这是用户最基本、也最私密的身份信息，存储在核心网UDM中，同时也存储在用户SIM卡内。正因其私密性，IMSI号原则上不应当以明文形式在无线空口环境中传播。
简而言之：用户向运营商缴费、开通号码后，这个号码所对应的身份权限，就通过SIM卡这一实体载体，赋予了插入该卡的手机设备。有了这张SIM卡，手机开机后才具备了搜索并尝试接入相应网络的资格与依据。
二、找网的核心逻辑：PLMN比对
手机开机后的首要任务是"找网"------找到自己所注册、有权限接入的那张网络。在国内的大部分地区，实际上同时存在多个运营商的网络覆盖，例如中国移动、中国电信、中国联通，此外可能还有虚拟运营商或中国广电等。手机作为一款"普适"的终端设备，通常在硬件层面支持所有主流运营商的相关频段，但具体能够接入哪一张网络，则取决于手机中插入的SIM卡究竟归属于哪一个运营商。
手机在搜索网络时，会对自身支持的所有频点逐一进行扫描。每扫描到一个频点，手机就会去检测该频点上所对应小区的基本信息。而这里所说的"基本信息"，正是我们在前面小节中提到的------首先检测的是SSB。SSB由同步信号（SS，即PSS/SSS）与PBCH（物理广播信道）两部分组成：手机先利用同步信号，与待扫描频点建立起时间和频率上的同步，随后进一步解调出PBCH内部所承载的信息（即MIB，主信息块），从中获得诸如子载波间隔、系统帧号等最基本的参数；同时，还可以根据同步信号推算出该小区的物理小区标识PCI。
完成SSB检测后，手机会对该频点做进一步的解调，尝试解出SIB1（第一号系统信息块）。SIB1中包含了该小区的PLMN号（PLMN ID）等一系列重要参数。PLMN ID明确标识了当前频点上这张网络究竟属于哪一家运营商------例如中国移动的PLMN ID可能是46000。手机在收到这个号码之后，会将其与自己SIM卡中预先存储的PLMN号进行比对：如果二者匹配，说明这正是手机可以接入的网络，可以进入后续的接入流程；如果不匹配，手机则会认为这不是自己可以接入的网络，转而继续扫描下一个频点，重复上述过程，直到找到匹配的网络，或完成对所有可用频点的遍历。
图7-1 手机开机后网络搜索与PLMN选择的基本流程
三、UE开机搜网的完整阶段划分
结合上图，可以将UE（User Equipment，用户终端）在开机时所经历的完整过程，归纳为以下几个阶段：
| 阶段 | 具体内容 |
|---|---|
| ① 读取USIM卡中的参数 | 包括PLMN优先级列表（Operator Controlled PLMN List）、EHPLMN（等效归属运营商）列表等，这些参数决定了UE优先尝试连接哪些PLMN（运营商网络） |
| ② 参考UE的能力（UE Capabilities） | 例如手机所支持的具体频段（如band 78、n41等）、是否支持SA/NSA组网模式等，这些能力决定了UE应当在哪些频段范围内进行扫描 |
| ③ 读取最近使用的网络信息（RPLMN） | UE会优先尝试连接上一次注册成功的网络，即RPLMN（Registered PLMN，已注册PLMN） |
| ④ 执行网络扫描（PLMN选择 + 小区选择） | 依据上述信息，在支持的频段范围内逐一搜索小区（基站）信号，并评估是否符合小区选择准则 |
需要说明的是，最终究竟选择哪一个PLMN ID接入，无论是归属地网络、漫游网络，还是终端配置了多个可用PLMN ID的场景，这一决策权实际上是掌握在核心网的AMF（接入和移动性管理功能，Access and Mobility Management Function）手中，而非完全由终端自主决定------终端所做的，是依据自身存储的信息进行搜索、上报候选网络，最终的选择判决则交由核心网完成。
四、PLMN号的多种类型
在手机搜索、比对PLMN号的过程中，涉及的PLMN号并非单一类型，而是存在多种不同的分类，彼此之间还存在一定的优先级先后关系。下图是一张SIM卡内部PLMN配置信息的示例截图，可以看到其中包含了多种类型的PLMN定义：
图7-2 SIM卡中PLMN列表配置信息示例（截图）：HPLMN、EHPLMN等多种类型的PLMN定义
| PLMN 类型 | 全称与含义 |
|---|---|
| HPLMN | Home PLMN，归属PLMN。指手机用户所申请号码归属的那张运营商网络，例如中国移动用户的SIM卡中会写入中国移动的PLMN号（如46000） |
| EHPLMN | Equivalent HPLMN，等效归属PLMN。与HPLMN地位相当、可视为等同优先级的PLMN，通常用于运营商之间存在网络共享或等效关系的场景 |
| RPLMN | Registered PLMN，已注册PLMN。并非存储在SIM卡中，而是存储在手机本地------如果手机并非首次开机、此前已成功接入过某张网络，那么这次开机会优先尝试连接上一次成功注册的这张网络 |
| 其他类型 | SIM卡中还可能定义其他类型的PLMN列表（如用户自定义优先级列表、禁止接入的PLMN列表等），具体细节因场景而异，本节不再一一展开 |
手机开机后，会依照一定的先后次序，将上述这些不同类型的PLMN号（优先RPLMN，其次HPLMN/EHPLMN，以及SIM卡中定义的其他优先级列表）逐一与所搜索到的网络PLMN号进行比对，直至找到匹配项。
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| 知识拓展｜小区选择的信号强度门限 即便手机成功比对出某个频点的PLMN号与自身SIM卡中的记录相匹配，也并不意味着一定会立即选择接入该小区------手机还需要进一步核实该信号是否符合小区选择的基本准则，其中最重要的一条就是信号强度门限：根据3GPP相关技术规范，若测得的NR小区参考信号接收功率（RSRP）低于-110 dBm，手机就不会将该小区视为高质量、可用的候选小区，而是放弃该频点，继续搜索下一个可用频点。这一机制的用意很直观：信号强度过弱的小区，即便勉强尝试接入，大概率也会以失败告终，与其做无谓的尝试，不如直接跳过、寻找信号质量更好的候选小区。 |
五、本节小结：物理信道视角下的开机搜网
本节内容看似主要围绕手机开机搜网的通信逻辑展开（PLMN比对、优先级顺序、核心网AMF决策等），但站在本章"空口物理信道"的核心主题来看，本节真正要强调的是：在整个开机搜网过程中，手机究竟是依靠检测哪些物理层的信道或信号，来获取上述这些基本信息，从而完成对网络的搜索、选择与判断的。
答案已经在前文中给出：手机首先检测的物理信道是PBCH（物理广播信道），检测的物理信号是SS（同步信号，即PSS/SSS）------二者结合在一起，就构成了我们反复提及的SSB（同步信号块，Synchronization Signal Block）。手机正是通过对SSB的检测与解调，才能够获得子载波间隔、系统帧号、PCI等最基础的小区参数；并在此基础上，进一步解调SIB1，获得包括PLMN ID在内的更详细的小区配置信息，最终完成PLMN比对、小区选择等一系列高层逻辑判断。
至此，我们已经初步建立起"业务流程驱动物理信道学习"这一方法论的第一个具体案例：手机开机搜网这一过程，最基础、最核心地依赖着PBCH与SS（同步信号）这一对物理信道与物理信号的组合------也就是SSB。下一小节"7.2.2 SSB"，我们将沿着这一线索，深入展开讨论SSB的资源位置、时频域定位方法，以及PBCH、同步信号各自更详细的技术细节。