李紹亮

（南京華蘇科技有限公司，江蘇 南京 210012）

4G手機電池節(jié)電模式研究

李紹亮

（南京華蘇科技有限公司，江蘇 南京 210012）

4G網絡已實現廣泛覆蓋，上網速率實現飆升，越來越多用戶使用4G網絡上網，4G終端迅速搶占手機市場。同時手機電池也是衡量手機性能的關鍵指標，電池性能的強大往往是用戶購買手機選擇意向之一。手機在高速上網過程中，電池消耗相對較大，為了提升4G用戶綜合感知，促進4G網絡的發(fā)展，從網絡側對手機電池進行節(jié)電勢在必行。基于此，文章從網絡側相關參數對4G手機節(jié)電模式進行研究。

4G網絡；手機電池；網絡側；節(jié)電

1 概述

部署4G網絡后，部分用戶反映4G手機待機時間變短，耗電量增加。4G網絡更為耗電從而影響4G網絡發(fā)展，影響用戶上網感知，因此需要從4G網絡側參數對4G手機節(jié)電功能進行研究。

1.1 終端耗電場景

硬件：包括屏幕、WiFi、藍牙等的開啟與否。從網絡測評來看，終端耗電最多的部分是手機屏幕。

無線接入：即Modem耗電，為無線接入技術導致的耗電。

應用軟件：（1）用戶安裝的IM軟件、郵件服務、導航系統(tǒng)等都會使用戶長期在線，和網絡側大量交互信息。（2）智能手機存在大量后臺應用，而由于軟件的開放性開發(fā)平臺的存在，很多軟件存在著非規(guī)律性的行為，導致耗電的非線性。

覆蓋較差時：用戶以較大功率進行上行業(yè)務，頻繁的進行異頻、異系統(tǒng)測量。

1.2 LTE相關節(jié)電參數

LTE相關節(jié)電參數如表1所示。

表1 耗電參數逐個分析說明

1.2.1 預調度

（1）預調度關閉時。上行調度是由SR和BSR觸發(fā)的。UE先不斷向eNB傳送SR，告知eNB其有上行數據待傳，eNB在合適的TTI給UE下發(fā)UL grant，UE在相應的上行子幀進行上行數據傳輸，并且附帶BSR，ENB從而知道UE待傳的數據量，作為資源分配的輸入條件。

（2）預調度打開時。ENB沒有收到UE上報的SRI信息且該UE的BSR=0時，ENB仍然主動周期地發(fā)UL Grant調度UE。

（3）智能預調度較預調度的改善。支持DRX期間的預調度，從而可以降低DRX ON時的小包業(yè)務時延。智能預調度通過觸發(fā)條件和持續(xù)時長來控制預調度帶來的負面影響（上行干擾、PDCCH資源消耗），控制程度和設置的持續(xù)時長有關，并且還可以兼顧小包時延。

1.2.2 DRX

非連續(xù)接收（Discontinuous Reception，DRX），是指UE僅在必要的時間打開接收機進入激活態(tài)，以接收下行數據和信令，而在其他時間關閉接收機進入休眠態(tài)，停止接收下行數據和信令的一種節(jié)省UE電力消耗的工作模式。

在DRX工作模式下，DRX周期包含激活期和休眠期，UE的工作狀態(tài)對應為激活狀態(tài)和休眠狀態(tài)，在非DRX工作模式下，UE將一直打開接收機，保持激活狀態(tài)。

DRX的典型應用場景包括以下幾類：（1）對時延不敏感、非大多數時刻都有數據和業(yè)務需要接收和發(fā)送，如瀏覽網頁、eMail，FTP。（2）產生稀少小包的業(yè)務，例如Presence業(yè)務。（3）周期性連續(xù)小包業(yè)務，如VoIP業(yè)務。（4）ANR測量。

1.2.3 Paging和非活動性定時器

（1）Paging周期 。Paging消息所占的頻域資源是由P-RNTI加擾的PDCCH指定的。而在時域上，UE只會在其Paging周期內的某個特定幀（稱為PF）的特定子幀（Paging Occasion，PO）去嘗試接收Paging消息。

PO（是一個子幀，在該子幀上可能會有使用P-RNTI加擾，并指示Paging消息的PDCCH。當使用了DRX，UE在每個DRX cycle上只需要檢測1個PO，也就是說，對應每個UE，在每個Paging周期內只有1個子幀可用于發(fā)送Paging。

所以如果Paging周期越長，單位時間內手機終端需要檢測的paging時隙越少，耗電越少，如果paging周期越短，單位時間內手機終端需要檢測的paging時隙越多，耗電量也就越大。

（2）不活動定時器。非活動性檢測指的是當網絡側檢測到手機終端一定時間內沒有上下行數據后主動釋放UE到Idle態(tài)的動作。“一定時間”指的就是不活動定時器。在華為實驗室測試的結果可以看到LTE省電的重點就是減少RRC鏈接狀態(tài)的時長，所以縮短不活動定時器是省電優(yōu)化的重要方法。

1.2.4 TAU策略

在部分網絡中由于TAC規(guī)劃不合理導致手機終端在網絡中產生乒乓TAU，從而大量增加耗電。所以盡量減少TAC邊界可以幫助降低UE的耗電。

1.2.5 ANR和MR

ANR和MR打開增加UE向網絡側上報鄰區(qū)以及位置信息的測量報告，特別是有些在MR中上報GPS位置信息有部分終端兼容性的問題。所以在非必要情況下關閉ANR以及MR會給耗電帶來好處。

1.3 參數修改影響

1.3.1 對時延的影響

DRX開啟前后變化如圖2所示。

圖2 DRX開啟前后時延變化

（1）關閉DRX。時延：X（關閉預調度+關閉DRX時測試ping時延的基線值）。

（2）打開DR X。時延：{X，X+（DR XC ycle-OndurationTimer）}所以根據推薦配置，LongDRXCycle –OndurationTimer = 320–10=310 ms。也就是說打開DRX后，在最差情況下數據時延會增加310 ms，平均增加155 ms（只是初次數傳）。

1.3.2 對切換的影響

測量的優(yōu)先級高于DRX的優(yōu)先級，在兩者配置發(fā)生沖突的情況下，優(yōu)先保證測量。

根據3GPP TS 36.133 V10.0.0中8.1.2.2章節(jié)中協(xié)議規(guī)定，RSRP的測量周期是DRX長周期的倍數關系，打開DRX后，RSRP的測量周期將拉長，引起切換稍晚1秒左右，可能會增加掉話或者重建指標。

LTE系統(tǒng)的UE測量行為分為普通測量和基于Gap的測量，前者適用于同頻測量，后者適用于異頻測量和異系統(tǒng)測量。

普通測量：UE在激活期進行測量上報，如果此時處于休眠期，就等待下一個DRX周期的激活期的到來。

基于Gap的測量：在基于Gap的測量中，Gap的持續(xù)時間為6 ms，以40 ms或80 ms的周期出現。為了盡可能減小對數據傳輸的影響，eNodeB需盡量使測量Gap處于DRX的休眠期。

進入切換流程時，源eNodeB在收到HO Decision成功后下發(fā)RRC Connection Reconfiguration信令，使UE退出DRX工作模式。如果此時UE正好在休眠期（因為不活動定時器等定時器還可以使UE持續(xù)處于活動狀態(tài)，這種概率比較?。椭挥械鹊较乱粋€激活期才能接收到該信令。

2 節(jié)電功能驗證測試分析

節(jié)電功能驗證測試分為2部分

（1）手機測試結果。綜上所述，4G手機在做業(yè)務數據業(yè)務情況下節(jié)電打開，可以減少手機的耗電量。為了進一步驗證測試結果，我們用多部手機測試結果如表2—3所示。

（2）節(jié)電功能開啟前后對簇8拉網指標分析。

3 結語

通過上述節(jié)電功能測試驗證，LTE節(jié)電參數的設置可以達到節(jié)電目的，同時對網絡側沖擊較小，實現方便快捷，有利于提升網絡用戶使用感知及實現手機電池使用壽命兩者之間平衡。

表2 不同LTE終端在待機情況下耗電對比

表3 多部手機測試結果比較

各業(yè)務類指標，如表4所示。

Research on battery saving mode of 4G mobile phone

Li Shaoliang
（Nanjing Howso Technology Co., Ltd., Nanjing 210012, China）

4G network has achieved wide coverage, the Internet rate can soar, more and more users has taken advantage of 4G to surf online, 4G mobile phone terminal has seized the mobile phone market quickly. At the same time, the mobile phone battery is key indicators to measure the performance of the mobile phone, the powerful battery performance is often the determination factor for mobile phone users to choose the mobile phone. In the process of high-speed Internet access, the battery consumption is relatively large, in order to enhance 4G users’ comprehensive perception and promote the development of 4G network, economizing on electricity mobile phone battery from the network side is imperative. Based on this, the paper studies the power-saving mode of 4G mobile phone from the network side related parameters.

4G network; mobile phone battery; network side; power saving

表4 業(yè)務類指標對比

李紹亮（1985— ），男，江蘇泗洪。