1 概述

5G 終端商用在即，根據前期測試及部分5G 友好用戶反饋，“5G終端功耗大，待機差”的問題特別突出。根據5G 技術特性，導致5G 終端相比4G 功耗大很多的原因有如下4個方面。一是5G帶寬是4G的5倍，通信功耗增加50%。二是NSA 網絡下，終端需同時保持LTE和NR 2套通信鏈路。三是5G的下行默認支持4×4 MIMO，天線數增加，通信功耗增加50%。四是5G 的上行支持2T，相比1T，PA 功耗增加50%～100%。可見5G 基礎功耗相比4G 有比較大的增幅，對網絡參數更敏感，亟需網絡參數優(yōu)化降低功耗，提升5G 終端續(xù)航體驗。

2 與5G終端能耗相關的網絡參數

2.1 UE不活動定時器

在5G 當前NSA 網絡架構下，UE 不活動定時器參數設置于4G錨點基站和5G NR基站設備中，其作用是用于基站對UE 是否發(fā)送和接收數據進行檢測，如果UE一直都沒有接收和發(fā)送數據，并且持續(xù)時間超過該定時器時長，則釋放該UE 的信令鏈接。當不活動定時器為0時，用戶一直駐留5G網絡。

2.2 SCG添加控制參數

在5G 當前NSA 架構即LTE-NR 雙鏈接（DC）下，LTE eNB（4G 基站）為主站，gNB（5G 基站）為從站，SCG（Secondary Cell group）即為5G 基站的輔小區(qū)組。5G終端添加SCG的動作會導致終端耗電增多。

SCG 添加在4G 錨點基站側的控制參數主要有3個：載波配置間隔定時器、時延門限、流量門限。

載波配置間隔定時器的作用是在載波建立不成功時啟動該定時器，定時器超時后再次添加5G 載波。該參數配置越小，配置SCG 頻率越高；該參數配置越大，配置SCG頻率越低。

時延門限（業(yè)務緩存時延激活門限ScgAddition-BufferDelayThld）表示業(yè)務量緩存時延門限。只有當NSA DC UE 在基站上的緩存時延大于該門限時才允許添加5G載波。該參數配置越小，越容易滿足SCG添加條件，即UE 在4G 錨點小區(qū)無5G 覆蓋的區(qū)域，會反復添加5G 網絡；該參數配置越大，越不容易滿足SCG添加條件，即用戶進入5G覆蓋區(qū)域后長時間不能使用5G網絡。

流量門限（業(yè)務緩存長度激活門限ScgAddition-BufferLenThld）的作用是當UE 在基站緩存業(yè)務量大于該門限才允許添加5G載波。該參數配置越小，越容易滿足SCG 添加條件；該參數配置越大，越不容易滿足SCG 添加條件。當流量門限為0 時，用戶發(fā)起任何業(yè)務都會添加5G載波。

圖1 和圖2 分別給出了UE 在4G 錨點小區(qū)&5G 小區(qū)覆蓋區(qū)域和UE 在4G 錨點小區(qū)&非5G 小區(qū)覆蓋區(qū)域的SCG添加過程。

在5G初期，為了最大化體現(xiàn)5G網絡和業(yè)務性能，網絡上大部分基站的“不活動定時器參數設置為0，5G連接SCG 的添加門限設置為0”，這2 個參數導致終端息屏狀態(tài)5G 連接不會釋放，很小的心跳業(yè)務也建立5G連接。

由于4G 網絡仍然作為主力覆蓋網絡，初期的5G網絡建設規(guī)模較小，主要用于熱點流量吸納。因此當前階段，可以通過優(yōu)化UE 不活動定時器和NR 載波添加門限等參數合理控制5G載波添加，延長手機待機時長。即便是在有5G 網絡覆蓋的區(qū)域，空閑態(tài)時使UE能夠釋放5G 載波，節(jié)省電量。業(yè)務態(tài)時，小業(yè)務量直接承載在LTE，給終端省電；對于大業(yè)務量，添加5G 載波，享受高速服務（見圖3）。

2.3 CDRX

CDRX 特性可以使處于連接態(tài)的終端周期性地暫停偵聽PDCCH，從而降低終端能耗，尤其是當終端進行周期性連續(xù)小包、對時延不敏感、稀疏小包等業(yè)務時（見圖4）。

圖1 UE在4G錨點小區(qū)&5G小區(qū)覆蓋區(qū)域的SCG添加過程

圖3 連接示意圖

圖4 C-DRX原理（NR/LTE相同）

CDRX 的最終生效需要移動網基站與終端協(xié)同工作。對于節(jié)能不敏感的應用場景，終端可以上報不支持DRX或基站側直接關閉CDRX功能。

終端是否支持CDRX，在終端通過信令上報基站的UE capability字段有能力指示標記。

CDRX 參數配置于移動網基站，基站通過RRC 信令將各項參數發(fā)送給終端，指示終端按照基站配置的CDRX模式工作，從而達到省電效果。

3 參數優(yōu)化研究

為盡快解決5G 終端功耗大、待機差的問題，本文從上面3 類網絡參數設置入手，在現(xiàn)網進行了測試和優(yōu)化驗證，并以華為5G 終端為例，對網絡參數調優(yōu)前后的終端電量消耗及待機時長效果進行了詳細驗證。

UE 不活動定時器參數，設置過長，會增加終端在線時間；設置過短，會增加NR 建立次數，增加信令開銷，兩者都會增加終端能耗。考慮到中國聯(lián)通4G網絡的UE 不活動定時器全網基本設置為10 s，目前4G 錨點基站的該參數與4G獨立基站的設置是一致的，為了保持5G 終端在中國聯(lián)通5G 網絡和4G 網絡的一致性，本次對5G NR 基站的UE不活動定時器參數優(yōu)化與4G網絡保持一致，設置為10 s。

SCG 添加控制參數，設置過大，終端進入5G 覆蓋區(qū)域不能第一時間使用5G 網絡，影響用戶5G 網絡使用感知；但設置過小，在4G 錨點基站下，即便沒有5G覆蓋，終端也會反復嘗試添加5G網絡，增加信令開銷，增加終端能耗。綜合用戶的5G 網絡使用感知和3 個參數的相互制約機制，本次優(yōu)化對SCG 添加控制參數配置如下：載波配置間隔定時器5 s、業(yè)務緩存長度激活門限10 ms、業(yè)務緩存時延激活門限50 KB。

采用華為5G 終端（mate20，版本：9.1.1.126），在4G錨點基站和NR 基站的NSA 網絡環(huán)境下，對以上網絡參數設置下的實測結果：節(jié)電90%左右，具體見表1。

表1 節(jié)能參數優(yōu)化前后終端經過不同時間剩余電量對比

CDRX 參數的設置，包括短DRX 環(huán)循環(huán)、長DRX環(huán)循環(huán)等模式，以確保RRC 連接狀態(tài)下的省電。理論上分析，由于4G 和5G 網絡中的DRX 引入了休眠期，在節(jié)約UE 耗電量的同時對該終端正在進行的業(yè)務可能會增加時延。與時延相關的業(yè)務會受到影響，目前中國聯(lián)通現(xiàn)網對時延敏感的典型業(yè)務為王者榮耀類游戲。綜合考慮了5G 網絡業(yè)務感知和5G 終端節(jié)電，本次優(yōu)化按如表2 所示的CDRX 參數配置進行效果驗證。

采用華為5G 終端（mate20，版本：9.1.1.126，定點模式觀看騰訊視頻（720P），屏幕亮度50%），在4G錨點基站和NR 基站的NSA 網絡環(huán)境下，實測結果：節(jié)電50%左右，具體見表3。

根據當前網絡時延對王者榮耀游戲用戶體驗的關系：100 ms 以下，流暢；100～200 ms，一般；200～460 ms，體驗不好；460 ms 以上，服務器視為丟包，不處理。在5G 網絡下，增加約15 ms 的時延，不會影響王者榮耀用戶體驗。

表2 驗證的NR CDRX參數

表3 NR CDRX參數開啟前后經過不同時間剩余電量對比

4 結論

本文從5G 終端與網絡協(xié)同的角度研究終端節(jié)能以提升待機時長，通過對網絡參數的機制研究，結合中國聯(lián)通移動網絡現(xiàn)狀，在不影響網絡性能、不降低用戶業(yè)務感知的前提下，通過試點驗證提出符合中國聯(lián)通情況的網絡參數設置，并以華為終端為例進行了效果驗證，中國聯(lián)通5G 網絡下的華為5G 終端待機時長整體提升約90%，已將研究成果應用到中國聯(lián)通全網，大大提升了中國聯(lián)通網絡上的5G終端整體待機時長。

后續(xù)將針對5G 終端在4G 網絡上待機時長劣于4G 終端的情況，持續(xù)開展5G 終端在4G 網絡上的節(jié)能研究和優(yōu)化。