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셀 탐색과 시스템 정보

스펙 · 릴리즈

셀 탐색 물리계층: TS 36.213 §4.1 · Idle 모드 절차(PLMN 선택, 셀 선택·재선택): TS 36.304 §5 · 시스템 정보 획득: TS 36.331 §5.2 · NAS PLMN 선택: TS 23.122

Rel-8~ (Rel-9 Squal 기준, Rel-12 재선택 우선순위 확장, Rel-15 NR 재선택 SIB24)

한눈에 보기

휴대폰을 켜면 화면에 안테나 막대가 뜨기까지 다음 일이 일어납니다.

  1. PLMN 선택: 어느 통신사 망을 쓸지 정합니다 (SIM의 홈 사업자 우선).
  2. 주파수 스캔: 지원하는 밴드를 훑으며 신호가 있는 주파수를 찾습니다.
  3. 동기 맞추기: PSS/SSS로 셀 타이밍과 셀 ID(PCI)를 알아냅니다.
  4. MIB 읽기: 대역폭과 SFN을 알아냅니다.
  5. SIB1, SIB2 … 읽기: 이 셀이 어느 통신사인지, 들어가도 되는지, 접속 방법은 무엇인지 확인합니다.
  6. 셀 선택: 신호가 충분히 세면 이 셀에 캠핑(camp on)합니다.
  7. 이후 Attach로 망에 등록합니다.

전체 흐름

sequenceDiagram
    participant UE
    participant eNB as eNB (셀)
    Note over UE: 전원 ON · PLMN 선택
    UE->>UE: 밴드 스캔 (RSSI)
    eNB-->>UE: PSS / SSS (5 ms마다)
    Note over UE: 슬롯·프레임 동기, PCI 획득
    eNB-->>UE: PBCH: MIB (40 ms 주기)
    Note over UE: 대역폭, PHICH, SFN
    eNB-->>UE: PDCCH (SI-RNTI) + PDSCH: SIB1 (80 ms 주기, 20 ms 반복)
    Note over UE: PLMN, TAC, Cell ID, 셀 금지 여부, q-RxLevMin, SI 스케줄
    eNB-->>UE: SI 메시지: SIB2 (+ SIB3, 4, 5 …)
    Note over UE: RACH·전력 설정, 재선택 파라미터
    Note over UE: S 기준 만족 → 캠핑
    UE->>eNB: (Attach 시작: RACH)

셀 선택 기준 (S-criterion)

[ S_{rxlev} = Q_{rxlevmeas} - (Q_{rxlevmin} + Q_{rxlevminoffset}) - P_{compensation} - Q_{offset,temp} > 0 ] [ S_{qual} = Q_{qualmeas} - (Q_{qualmin} + Q_{qualminoffset}) - Q_{offset,temp} > 0 \quad (\text{Rel-9}) ]

항 의미 출처
\(Q_{rxlevmeas}\) 측정한 RSRP 단말
\(Q_{rxlevmin}\) 최소 요구 RSRP (예: −124 dBm) SIB1 q-RxLevMin (×2 dBm)
\(P_{compensation}\) \(\max(P_{EMAX} - P_{PowerClass}, 0)\) — 단말 출력이 낮으면 기준을 높임 SIB1 p-Max
\(Q_{qualmin}\) 최소 RSRQ (예: −19 dB) SIB1 q-QualMin

셀 재선택

캠핑한 뒤 단말은 주기적으로 주변 셀을 측정하고 더 좋은 셀로 옮깁니다(망 지시 없이 단말이 결정).

대상 조건
더 높은 우선순위 주파수/RAT 이웃 \(S_{rxlev} > Thresh_{X,High}\) 가 \(T_{reselection}\) 동안 유지 (서빙 상태와 무관)
같은 우선순위 (동일 주파수 포함) R 기준: \(R_n > R_s\) 가 \(T_{reselection}\) 동안 유지, \(R_s = Q_{meas,s} + Q_{hyst}\), \(R_n = Q_{meas,n} - Q_{offset}\)
더 낮은 우선순위 서빙 \(S_{rxlev} < Thresh_{Serving,Low}\) 이고 이웃 \(S_{rxlev} > Thresh_{X,Low}\)

배터리 절약을 위해 서빙 셀이 충분히 좋으면 측정을 생략합니다: \(S_{rxlev} > S_{IntraSearchP}\)면 동일 주파수 측정 생략, \(> S_{NonIntraSearchP}\)면 다른 주파수 측정 생략(높은 우선순위 주파수는 예외적으로 저빈도 측정).

시스템 정보 갱신

  • SI 내용은 수정 주기(modification period) 경계에서만 바뀝니다. 수정 주기 = modificationPeriodCoeff × defaultPagingCycle (예: 2 × 128 프레임 = 2.56 s).
  • 변경 전 주기 동안 Paging의 systemInfoModification 플래그로 알립니다.
  • SIB1의 systemInfoValueTag(0–31)가 바뀌었는지로 다시 읽을지 판단합니다. 저장된 SI는 3시간 후 무효입니다.
  • ETWS/CMAS(재난 경보)는 수정 주기와 관계없이 즉시 Paging으로 알립니다.
전문가 노트 — 실무 포인트

초기 스캔 시간 단축. 단말은 이전에 캠핑했던 주파수 목록(stored information cell selection)을 먼저 시도합니다. 전 밴드 스캔(initial cell selection)은 수 초~수십 초가 걸릴 수 있어서, 해외 로밍이나 망 장애 후 복구 시간에 큰 영향을 줍니다.

SI 창 계산. SI 메시지 n번째(schedulingInfoList의 n번째 항목)의 창 시작: \(x = (n-1) \cdot w\), \(w\) = si-WindowLength(1–40 ms). 창은 SFN mod T = ⌊x/10⌋ 인 프레임의 서브프레임 x mod 10부터 시작합니다(T = si-Periodicity). 창 안에서 SI-RNTI PDCCH가 나오는 서브프레임을 블라인드로 찾습니다.

셀 금지와 예약. cellBarred=barred면 300 s 동안 그 셀을 후보에서 제외하고, intraFreqReselection=notAllowed면 같은 주파수의 다른 셀도 제외합니다. cellReservedForOperatorUse는 특정 접근 등급(AC 11, 15)만 허용합니다.

접근 제어 (SIB2). ACB(Access Class Barring): ac-BarringFactor(확률)와 ac-BarringTime. 혼잡 시 일반 단말의 연결 시도를 확률적으로 막습니다. Rel-11 EAB(MTC 단말 우선 차단), Rel-12 ACDC(앱 카테고리별), Rel-13 SSAC/ACB skip(VoLTE 예외).

NR 재선택 (Rel-15). SIB24에 NR 주파수, SSB 측정 설정(SMTC)과 우선순위가 담겨 LTE Idle 단말이 SA NR 셀로 재선택할 수 있습니다. EN-DC만 쓰는 망은 SIB2의 upperLayerIndication으로 5G 아이콘 표시 여부만 알려 줍니다.

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