5G終端節能方案研究

摘? 要：目前，運營商及用戶為了追求5G駐留比，在做5G終端的小流量業務時也會占用NR網絡，造成終端耗電量倍增，導致終端續航能力不足，影響用戶體驗。因此，文章通過網絡參數差異化設置等手段降低終端空閑態耗電量，深入探索5G終端節能方案，通過現場全方位測試驗證終端節電效果，為5G終端大規模普及后提供可行的節電解決方案，同時大幅度提升5G用戶上網體驗，提升客戶滿意度。

關鍵詞：5G終端節電;用戶體驗;節能方案

中圖分類號：TN929.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）16-0058-04

Study on Energy Saving Scheme of 5G Terminal

LI Xiangyang

（Shuozhou Branch of China Mobile Group Shanxi Co.，Ltd.，Shuozhou? 036002，China）

Abstract：At present，in order to pursue 5G resident ratio，5G terminals will occupy NR network when doing small traffic services，which will cause the terminal power consumption to double，resulting in insufficient terminal service life and affecting user experience. Therefore，through the network parameter differential setting and other means to reduce the terminal idle state power consumption，in-depth exploration of 5G terminal energy-saving scheme，through the field test to verify the power saving effect of the terminal，provide a feasible power saving solution for 5G terminal after its large-scale popularization，and greatly improve 5G usersonline experience and customer satisfaction.

Keywords：5G terminal power saving;user experience;energy saving scheme

0? 引? 言

2020年是5G商用元年，在開展5G建設的同時需重點關注用戶感知。當前5G的大帶寬、4×4 MIMO及NSA架構使得5G終端的耗電量相比4G終端大幅增加。因此需要開展5G終端節能專題的研究，實現5G終端的體驗、續航的均衡，保障5G用戶體驗。

相比4G網絡，當前5G網絡功耗的增加有以下幾個客觀原因：（1）5G帶寬100 M是4G網絡20 M帶寬的5倍;

（2）5G網絡具備4×4 MIMO的特性，而4G網絡為2×2 MIMO;（3）5G NSA組網需要同時處理NR和LTE，4G網絡僅需處理LTE Only;（4）5G網絡為多模芯片，4G網絡為單模芯片。

5G網絡的上述特性決定了5G終端功耗比4G網絡要大得多，5G終端和4G終端耗電實測結果如圖1所示，可以看出，綜合網頁瀏覽、即時通信、游戲、視頻等多種業務來看，5G通信耗電是4G通信耗電平均的1倍以上。

中國移動通信集團山西有限公司朔州分公司（下文簡稱：朔州移動公司）組織專項行動，從實測入手，旨在解決5G終端耗電量大的問題，探索5G終端節能方案，提升5G用戶使用體驗。

1? 六維度探索終端節能方案

對比大量實測數據，對5G終端及5G技術耗電量大原因剖析，我司選取6個維度進行探索，并采用以下6種終端節能方案。

1.1? 優化UE不活動定時器參數

UE進入連接態且上下行無數據傳輸后，基站側會啟動UeInactiveTimer（LTE網絡設置為10 s/NR網絡設置為10 s），超時釋放RRC，進入空閑態。執行上述參數后，會使5G在線時長縮短。在CPE場景，PRC超時釋放后，信號燈會顯示非5G，建議CPE和商用終端配置不同QCI級別的不活動定時器解決該問題。

設置UE不活動定時器為10 s后，用兩部相同的手機分別同時做時延（平均60次）和速率測試性能測試（平均20次）時延測試結果如表1所示，速率測試結果如表2所示。

結論：從測試結果分析，應用5G終端節電參數后，在UE不活動定時器設置為0 s的情況下耗電更快，設置為10 s的情況下終端能省電9%。

1.2? 5G SCG添加門限優化

當業務滿足門限再添加NR載波，錨點站根據數據包靈活決定是否激活SCG，例如Cloud AR、Cloud VR、云PC、云游戲等大流量業務通過NR分流，給用戶提供體驗;小包業務則通過LTE分流，節能降耗。在此方案下，SCG添加策略是只要有5G添加機會就直接添加5G，其優點是5G駐留比指標好，缺點是終端耗電嚴重。優化SCG添加門限，小業務場景用LTE，大業務場景用5G，可以降低終端功耗。

測試用例1：UE不活動定時器設置為10 s，設置SCG業務量緩存長度門限設置為0 kB，模擬用戶正常上網行為（嚴格控制半小時網頁瀏覽、半小時新聞瀏覽）下的終端耗電情況。

測試用例2：UE不活動定時器設置為10 s，設置SCG業務量緩存長度門限設置為50 kB，模擬用戶正常上網行為（嚴格控制半小時網頁瀏覽、半小時新聞瀏覽）下的終端耗電情況。

測試結果如表3所示。

結論：將SCG業務量緩存長度門限參數修改為50 kB時，有減少終端耗電的作用，比較設置為0 kB時，60min省電10%。從理論上來說，當上網行為為看視頻和玩網絡游戲時，修改SCG業務量緩存長度門限參數不會有明顯的節電效果，該方案只對低頻小包業務有增益。

1.3? 優化CDRX開啟策略

CDRX（Connected DRX）的特性可以使處于連接態的終端周期性地暫停偵聽PDCCH，從而降低終端能耗，尤其是當終端處于周期性連續小包業務、對時延不敏感業務、稀疏小包業務時，降耗效果更佳明顯。

本次驗證針對關閉DRX（Discontinuous Reception，即不連續接收）、打開DRX（策略1）、打開DRX（策略2）三種場景進行驗證（刷3個不同測試腳本）。DRX（策略1）：長周期時長為320 ms、DRX非激活定時器時長為100 ms、DRX重傳定時器時長為8 ms;（1h）;DRX（策略2）：長周期時長為160 ms、DRX非激活定時器時長為80 ms、DRX重傳定時器時長為4 ms;（1h）。兩部手機分別在同一點位進行不同參數配置下的速率驗證，速率測試均值如表4所示。

驗證結果表明，定點測試上下行速率基本無變化。

使用一款上述測試的同款終端模擬100次常規應用場景，以下用例為觀看同一個騰訊長視頻，每15 min記錄一次電量，每次測試開始前電量充滿且清除上次的視頻緩存，記錄參數修改前后的60 min電量，測試均值如表5所示。

結論：打開CDRX功能（策略1）場景，功耗增益為4%/17%（耗電量）約為24%。打開DRX功能（策略2）場景，功耗增益為2%/17%（耗電量）約為12%。

1.4? CDRX+智能預調度

同時打開DRX和智能預調度，智能預調度持續時長可控，可以保證UE在DRX激活期有下行數傳，觸發持續一段時間的預調度可降低時延，結束后即可進入DRX休眠期，進入省電模式。

通過驗證應用CDRX功能（性能配置）+智能預調度可以降低頁面瀏覽的時延，提升用戶感知，同時還能提升手機待機時長，如表6、圖2所示。

時延測試結果如表7所示。

結論：在“默認配置節電20%，性能配置節電10%”參數設置下，觀看同一個騰訊長視頻，關閉CDRX功能耗電要優于打開CDRX功能，且CDRX打開前后，上下行峰值速率比較穩定。

1.5? BWP自適應

終端在小包低速業務時，可切換到小帶寬的BWP，以達到為終端省電的目的，原理如圖3所示。

開通本功能后，由于UE進入省電小帶寬，可能導致該UE的吞吐率降低和時延增加，也可能導致小區吞吐率下降。小區帶寬與UE采樣率相關，UE采樣率越低，UE通信能耗越小，如表8所示。

1.6? MIMO流數限制

終端使用更多的接收/發送天線時會消耗更多功率，為UE省電，建議限制MIMO的最大層數，由于其層數與支持的數據速率直接相關，因此需要根據業務量的大小來控制最大的層數。當業務量較高且秩較高時，可以配置較大的層數;當業務量較低時且秩較低時，可以配置較小的層數（層數需等于或低于秩），以達到終端節電的目的。

2? 終端節能方案應用成效

朔州移動公司對主要的6種終端節能方案（UE不活動定時器、5G SCG添加門限優化、CDRX、CDRX+智能預調度、BWP自適應、MIMO流數限制）進行了專題研究，得出的結論如表9所示。

3? 結? 論

朔州移動公司從6個維度進行關聯分析并優化網絡參數，對6種方案進行實測對比，通過大量的實測數據驗證方案，具有可信性、實操性，為后續探索新的節電方案提供測試樣例和思路。建議UE不活動定時器設置為10 s和5G SCG添加門限優化為50 kB在全網范圍內推廣，其他終端節能策略視情況落地。

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作者簡介：李向陽（1974.07—），男，漢族，山西玉石人，工程師，碩士研究生，研究方向：網絡優化、規劃、建設及客戶感知提升。