終端能耗是5G終端面臨的重要難題，提升終端待機(jī)時(shí)長是提升移動網(wǎng)用戶感知的重要因素。介紹了移動網(wǎng)與5G終端能耗相關(guān)的各類參數(shù)原理，分析了各類參數(shù)與移動網(wǎng)絡(luò)性能和5G終端耗電的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合中國聯(lián)通移動網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，協(xié)同設(shè)備廠家、終端廠家從端網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化的角度，研究總結(jié)出目前網(wǎng)絡(luò)側(cè)與5G終端節(jié)電強(qiáng)相關(guān)的各類參數(shù)的優(yōu)化建議，以華為終端為例進(jìn)行了待機(jī)時(shí)長提升效果驗(yàn)證，并將研究成果應(yīng)用到中國聯(lián)通全網(wǎng)。

01 概述

5G終端商用在即，根據(jù)前期測試及部分5G友好用戶反饋，“5G終端功耗大，待機(jī)差”問題特別突出。根據(jù)5G技術(shù)特性，導(dǎo)致5G終端相比4G功耗大很多的原因有如下4個(gè)方面。一是5G帶寬是4G的5倍，通信功耗增加50%。二是NSA網(wǎng)絡(luò)下，終端需同時(shí)保持LTE和NR 2套通信鏈路。三是5G的下行默認(rèn)支持4*4 MIMO，天線數(shù)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%?？梢?G基礎(chǔ)功耗相比4G有比較大的增幅，對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)更敏感，亟需網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配合降低功耗，提升5G終端續(xù)航體驗(yàn)。

02 與5G終端能耗相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

2.1 UE不活動定時(shí)器

在5G當(dāng)前NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，該參數(shù)設(shè)置于4G錨點(diǎn)基站和5G NR基站設(shè)備中，其作用是用于基站對UE是否發(fā)送和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，如果UE一直都沒有接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并且持續(xù)時(shí)間超過該定時(shí)器時(shí)長，則釋放該UE的信令鏈接。當(dāng)不活動定時(shí)器為0時(shí)，用戶一直駐留5G網(wǎng)絡(luò)。

2.2 SCG添加控制參數(shù)

在5G當(dāng)前NSA架構(gòu)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(dǎo)致終端耗電增多。

SCG添加在4G錨點(diǎn)基站側(cè)的控制參數(shù)主要有3個(gè)：載波配置間隔定時(shí)器、時(shí)延門限、流量門限。

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

時(shí)延門限（業(yè)務(wù)緩存時(shí)延激活門限ScgAdditionBufferDelayThld）表示業(yè)務(wù)量緩存時(shí)延門限。只有當(dāng)NSA DC UE在基站上的緩存時(shí)延大于該門限時(shí)才允許添加5G載波。該參數(shù)配置越小，越容易滿足SCG添加條件，即UE在4G錨點(diǎn)小區(qū)無5G覆蓋的區(qū)域，會反復(fù)添加5G網(wǎng)絡(luò)；該參數(shù)配置越大，越不容易滿足SCG添加條件，即用戶進(jìn)入5G覆蓋區(qū)域后長時(shí)間不能使用5G網(wǎng)絡(luò)。

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

在5G初期，為了最大化體現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)性能，網(wǎng)絡(luò)上大部分基站的“不活動定時(shí)器參數(shù)設(shè)置為0， 5G連接SCG的添加門限設(shè)置為0” ， 這2個(gè)參數(shù)導(dǎo)致終端息屏狀態(tài)5G連接不會釋放， 很小的心跳業(yè)務(wù)也建立5G連接。

由于4G網(wǎng)絡(luò)仍然作為主力覆蓋網(wǎng)絡(luò)，初期的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模較小， 主要用于熱點(diǎn)流量吸納。因此當(dāng)前階段，可以通過優(yōu)化UE不活動定時(shí)器和NR載波添加門限等參數(shù)合理控制5G載波添加，延長手機(jī)待機(jī)時(shí)長。即便是在有5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，空閑態(tài)時(shí)使UE能夠釋放5G載波，節(jié)省電量。業(yè)務(wù)態(tài)時(shí)，小業(yè)務(wù)量直接承載在LTE，給終端省電；對于大業(yè)務(wù)量，添加5G，享受高速服務(wù)。

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(dāng)終端進(jìn)行周期性連續(xù)小包、對時(shí)延不敏感、稀疏小包等業(yè)務(wù)時(shí)。

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

終端是否支持CDRX，在終端通過信令上報(bào)基站的UE capability字段有能力指示標(biāo)記。

CDRX參數(shù)配置于移動網(wǎng)基站，基站通過RRC信令將各項(xiàng)參數(shù)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(dá)到省電效果。

03 參數(shù)優(yōu)化研究

為盡快解決5G終端功耗大、5G待機(jī)差的問題，本文從上面3類網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置入手，在現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了測試和優(yōu)化驗(yàn)證，并以華為5G終端為例，對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)優(yōu)前后的終端電量消耗及待機(jī)時(shí)長效果進(jìn)行了詳細(xì)驗(yàn)證。

UE不活動定時(shí)器參數(shù)，設(shè)置過長，會增加終端在線時(shí)間；設(shè)置過短，會增加NR建立次數(shù)，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(wǎng)絡(luò)的UE不活動定時(shí)器全網(wǎng)基本設(shè)置為10 s，目前4G錨點(diǎn)基站的該參數(shù)與4G獨(dú)立基站的設(shè)置是一致的，為了保持5G終端在中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)的一致性，本次對5G NR基站的UE不活動定時(shí)器參數(shù)優(yōu)化與4G網(wǎng)絡(luò)保持一致，設(shè)置為10s。

SCG添加控制參數(shù)，設(shè)置過大，終端進(jìn)入5G覆蓋區(qū)域不能第一時(shí)間使用5G網(wǎng)絡(luò)，影響用戶5G網(wǎng)絡(luò)使用感知；但設(shè)置過小，在4G錨點(diǎn)基站下，即便沒有5G覆蓋，終端也會反復(fù)嘗試添加5G網(wǎng)絡(luò)，增加信令開銷，增加終端能耗。綜合用戶的5G網(wǎng)絡(luò)使用感知和3個(gè)參數(shù)的相互制約機(jī)制，本次優(yōu)化對SCG添加控制參數(shù)配置如下：載波配置間隔定時(shí)器5 s、業(yè)務(wù)緩存長度激活門限10 ms、業(yè)務(wù)緩存時(shí)延激活門限50KB。

采用華為5G終端（mate20，版本：9.1.1.126），在4G錨點(diǎn)基站和NR基站的NSA網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對以上網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置下的實(shí)測結(jié)果：節(jié)電90%左右，具體見表1。

CDRX參數(shù)的設(shè)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(wǎng)絡(luò)中的DRX引入了休眠期，在節(jié)約UE耗電量的同時(shí)對該終端正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)可能會增加時(shí)延。與時(shí)延相關(guān)的業(yè)務(wù)會受到影響，目前中國聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)對時(shí)延敏感的典型業(yè)務(wù)為王者榮耀類游戲。綜合考慮了5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)感知和5G終端節(jié)電，本次優(yōu)化按如表2所示CDRX參數(shù)配置進(jìn)行效果驗(yàn)證。

采用華為5G終端（mate20，版本：9.1.1.126，定點(diǎn)模式觀看騰訊視頻（720P），屏幕亮度50%），在4G錨點(diǎn)基站和NR基站的NSA網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實(shí)測結(jié)果：節(jié)電50%左右，具體見表3。

根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對王者榮耀游戲用戶體驗(yàn)的關(guān)系：100 ms以下，流暢；100~200 ms，般；l 200~460 ms，體驗(yàn)不好；460 ms以上，服務(wù)器視為丟包，不處理。在5G網(wǎng)絡(luò)下，增加約15 ms的時(shí)延，不會帶來對王者榮耀用戶體驗(yàn)的影響。

04 結(jié)論

本文從5G終端與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的角度研究終端節(jié)能以提升待機(jī)時(shí)長，通過對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的機(jī)制研究，結(jié)合中國聯(lián)通移動網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，在不影響網(wǎng)絡(luò)性能、不降低用戶業(yè)務(wù)感知的前提下，通過試點(diǎn)驗(yàn)證提出符合中國聯(lián)通情況的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，并以華為終端為例進(jìn)行了效果驗(yàn)證，中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)下的華為5G終端待機(jī)時(shí)長整體提升約90%，已將研究成果應(yīng)用到中國聯(lián)通全網(wǎng)，大大提升了中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)上的5G終端整體待機(jī)時(shí)長。

后續(xù)將針對5G終端在4G網(wǎng)絡(luò)上待機(jī)時(shí)長劣于4G終端的情況，持續(xù)開展5G終端在4G網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)能研究和優(yōu)化。
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