4G手机电池节电模式研究

李绍亮

（南京华苏科技有限公司，江苏 南京 210012）

4G手机电池节电模式研究

李绍亮

（南京华苏科技有限公司，江苏 南京 210012）

4G网络已实现广泛覆盖，上网速率实现飙升，越来越多用户使用4G网络上网，4G终端迅速抢占手机市场。同时手机电池也是衡量手机性能的关键指标，电池性能的强大往往是用户购买手机选择意向之一。手机在高速上网过程中，电池消耗相对较大，为了提升4G用户综合感知，促进4G网络的发展，从网络侧对手机电池进行节电势在必行。基于此，文章从网络侧相关参数对4G手机节电模式进行研究。

4G网络；手机电池；网络侧；节电

1 概述

部署4G网络后，部分用户反映4G手机待机时间变短，耗电量增加。4G网络更为耗电从而影响4G网络发展，影响用户上网感知，因此需要从4G网络侧参数对4G手机节电功能进行研究。

1.1 终端耗电场景

硬件：包括屏幕、WiFi、蓝牙等的开启与否。从网络测评来看，终端耗电最多的部分是手机屏幕。

无线接入：即Modem耗电，为无线接入技术导致的耗电。

应用软件：（1）用户安装的IM软件、邮件服务、导航系统等都会使用户长期在线，和网络侧大量交互信息。（2）智能手机存在大量后台应用，而由于软件的开放性开发平台的存在，很多软件存在着非规律性的行为，导致耗电的非线性。

覆盖较差时：用户以较大功率进行上行业务，频繁的进行异频、异系统测量。

1.2 LTE相关节电参数

LTE相关节电参数如表1所示。

表1 耗电参数逐个分析说明

1.2.1 预调度

（1）预调度关闭时。上行调度是由SR和BSR触发的。UE先不断向eNB传送SR，告知eNB其有上行数据待传，eNB在合适的TTI给UE下发UL grant，UE在相应的上行子帧进行上行数据传输，并且附带BSR，ENB从而知道UE待传的数据量，作为资源分配的输入条件。

（2）预调度打开时。ENB没有收到UE上报的SRI信息且该UE的BSR=0时，ENB仍然主动周期地发UL Grant调度UE。

（3）智能预调度较预调度的改善。支持DRX期间的预调度，从而可以降低DRX ON时的小包业务时延。智能预调度通过触发条件和持续时长来控制预调度带来的负面影响（上行干扰、PDCCH资源消耗），控制程度和设置的持续时长有关，并且还可以兼顾小包时延。

1.2.2 DRX

非连续接收（Discontinuous Reception，DRX），是指UE仅在必要的时间打开接收机进入激活态，以接收下行数据和信令，而在其他时间关闭接收机进入休眠态，停止接收下行数据和信令的一种节省UE电力消耗的工作模式。

在DRX工作模式下，DRX周期包含激活期和休眠期，UE的工作状态对应为激活状态和休眠状态，在非DRX工作模式下，UE将一直打开接收机，保持激活状态。

DRX的典型应用场景包括以下几类：（1）对时延不敏感、非大多数时刻都有数据和业务需要接收和发送，如浏览网页、eMail，FTP。（2）产生稀少小包的业务，例如Presence业务。（3）周期性连续小包业务，如VoIP业务。（4）ANR测量。

1.2.3 Paging和非活动性定时器

（1）Paging周期 。Paging消息所占的频域资源是由P-RNTI加扰的PDCCH指定的。而在时域上，UE只会在其Paging周期内的某个特定帧（称为PF）的特定子帧（Paging Occasion，PO）去尝试接收Paging消息。

PO（是一个子帧，在该子帧上可能会有使用P-RNTI加扰，并指示Paging消息的PDCCH。当使用了DRX，UE在每个DRX cycle上只需要检测1个PO，也就是说，对应每个UE，在每个Paging周期内只有1个子帧可用于发送Paging。

所以如果Paging周期越长，单位时间内手机终端需要检测的paging时隙越少，耗电越少，如果paging周期越短，单位时间内手机终端需要检测的paging时隙越多，耗电量也就越大。

（2）不活动定时器。非活动性检测指的是当网络侧检测到手机终端一定时间内没有上下行数据后主动释放UE到Idle态的动作。“一定时间”指的就是不活动定时器。在华为实验室测试的结果可以看到LTE省电的重点就是减少RRC链接状态的时长，所以缩短不活动定时器是省电优化的重要方法。

1.2.4 TAU策略

在部分网络中由于TAC规划不合理导致手机终端在网络中产生乒乓TAU，从而大量增加耗电。所以尽量减少TAC边界可以帮助降低UE的耗电。

1.2.5 ANR和MR

ANR和MR打开增加UE向网络侧上报邻区以及位置信息的测量报告，特别是有些在MR中上报GPS位置信息有部分终端兼容性的问题。所以在非必要情况下关闭ANR以及MR会给耗电带来好处。

1.3 参数修改影响

1.3.1 对时延的影响

DRX开启前后变化如图2所示。

图2 DRX开启前后时延变化

（1）关闭DRX。时延：X（关闭预调度+关闭DRX时测试ping时延的基线值）。

（2）打开DR X。时延：{X，X+（DR XC ycle-OndurationTimer）}所以根据推荐配置，LongDRXCycle –OndurationTimer = 320–10=310 ms。也就是说打开DRX后，在最差情况下数据时延会增加310 ms，平均增加155 ms（只是初次数传）。

1.3.2 对切换的影响

测量的优先级高于DRX的优先级，在两者配置发生冲突的情况下，优先保证测量。

根据3GPP TS 36.133 V10.0.0中8.1.2.2章节中协议规定，RSRP的测量周期是DRX长周期的倍数关系，打开DRX后，RSRP的测量周期将拉长，引起切换稍晚1秒左右，可能会增加掉话或者重建指标。

LTE系统的UE测量行为分为普通测量和基于Gap的测量，前者适用于同频测量，后者适用于异频测量和异系统测量。

普通测量：UE在激活期进行测量上报，如果此时处于休眠期，就等待下一个DRX周期的激活期的到来。

基于Gap的测量：在基于Gap的测量中，Gap的持续时间为6 ms，以40 ms或80 ms的周期出现。为了尽可能减小对数据传输的影响，eNodeB需尽量使测量Gap处于DRX的休眠期。

进入切换流程时，源eNodeB在收到HO Decision成功后下发RRC Connection Reconfiguration信令，使UE退出DRX工作模式。如果此时UE正好在休眠期（因为不活动定时器等定时器还可以使UE持续处于活动状态，这种概率比较小），就只有等到下一个激活期才能接收到该信令。

2 节电功能验证测试分析

节电功能验证测试分为2部分

（1）手机测试结果。综上所述，4G手机在做业务数据业务情况下节电打开，可以减少手机的耗电量。为了进一步验证测试结果，我们用多部手机测试结果如表2—3所示。

（2）节电功能开启前后对簇8拉网指标分析。

3 结语

通过上述节电功能测试验证，LTE节电参数的设置可以达到节电目的，同时对网络侧冲击较小，实现方便快捷，有利于提升网络用户使用感知及实现手机电池使用寿命两者之间平衡。

表2 不同LTE终端在待机情况下耗电对比

表3 多部手机测试结果比较

各业务类指标，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 业务类指标对比

李绍亮（1985— ），男，江苏泗洪。