摘 要：目前，运营商及用户为了追求5G驻留比，在做5G终端的小流量业务时也会占用NR网络，造成终端耗电量倍增，导致终端续航能力不足，影响用户体验。因此，文章通过网络参数差异化设置等手段降低终端空闲态耗电量，深入探索5G终端节能方案，通过现场全方位测试验证终端节电效果，为5G终端大规模普及后提供可行的节电解决方案，同时大幅度提升5G用户上网体验，提升客户满意度。
关键词：5G终端节电;用户体验;节能方案
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：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，在开展5G建设的同时需重点关注用户感知。当前5G的大带宽、4×4 MIMO及NSA架构使得5G终端的耗电量相比4G终端大幅增加。因此需要开展5G终端节能专题的研究，实现5G终端的体验、续航的均衡，保障5G用户体验。
相比4G网络，当前5G网络功耗的增加有以下几个客观原因：（1）5G带宽100 M是4G网络20 M带宽的5倍;
（2）5G网络具备4×4 MIMO的特性，而4G网络为2×2 MIMO;（3）5G NSA组网需要同时处理NR和LTE，4G网络仅需处理LTE Only;（4）5G网络为多模芯片，4G网络为单模芯片。
5G网络的上述特性决定了5G终端功耗比4G网络要大得多，5G终端和4G终端耗电实测结果如图1所示，可以看出，综合网页浏览、即时通信、游戏、视频等多种业务来看，5G通信耗电是4G通信耗电平均的1倍以上。
中国移动通信集团山西有限公司朔州分公司（下文简称：朔州移动公司）组织专项行动，从实测入手，旨在解决5G终端耗电量大的问题，探索5G终端节能方案，提升5G用户使用体验。
1 六维度探索终端节能方案
对比大量实测数据，对5G终端及5G技术耗电量大原因剖析，我司选取6个维度进行探索，并采用以下6种终端节能方案。
1.1 优化UE不活动定时器参数
UE进入连接态且上下行无数据传输后，基站侧会启动UeInactiveTimer（LTE网络设置为10 s/NR网络设置为10 s），超时释放RRC，进入空闲态。执行上述参数后，会使5G在线时长缩短。在CPE场景，PRC超时释放后，信号灯会显示非5G，建议CPE和商用终端配置不同QCI级别的不活动定时器解决该问题。
设置UE不活动定时器为10 s后，用两部相同的手机分别同时做时延（平均60次）和速率测试性能测试（平均20次）时延测试结果如表1所示，速率测试结果如表2所示。
结论：从测试结果分析，应用5G终端节电参数后，在UE不活动定时器设置为0 s的情况下耗电更快，设置为10 s的情况下终端能省电9%。
1.2 5G SCG添加门限优化
当业务满足门限再添加NR载波，锚点站根据数据包灵活决定是否激活SCG，例如Cloud AR、Cloud VR、云PC、云游戏等大流量业务通过NR分流，给用户提供体验;小包业务则通过LTE分流，节能降耗。在此方案下，SCG添加策略是只要有5G添加机会就直接添加5G，其优点是5G驻留比指标好，缺点是终端耗电严重。优化SCG添加门限，小业务场景用LTE，大业务场景用5G，可以降低终端功耗。
测试用例1：UE不活动定时器设置为10 s，设置SCG业务量缓存长度门限设置为0 kB，模拟用户正常上网行为（严格控制半小时网页浏览、半小时新闻浏览）下的终端耗电情况。
测试用例2：UE不活动定时器设置为10 s，设置SCG业务量缓存长度门限设置为50 kB，模拟用户正常上网行为（严格控制半小时网页浏览、半小时新闻浏览）下的终端耗电情况。
测试结果如表3所示。
结论：将SCG业务量缓存长度门限参数修改为50 kB时，有减少终端耗电的作用，比较设置为0 kB时，60min省电10%。从理论上来说，当上网行为为看视频和玩网络游戏时，修改SCG业务量缓存长度门限参数不会有明显的节电效果，该方案只对低频小包业务有增益。
1.3 优化CDRX开启策略
CDRX（Connected DRX）的特性可以使处于连接态的终端周期性地暂停侦听PDCCH，从而降低终端能耗，尤其是当终端处于周期性连续小包业务、对时延不敏感业务、稀疏小包业务时，降耗效果更佳明显。
本次验证针对关闭DRX（Discontinuous Reception，即不连续接收）、打开DRX（策略1）、打开DRX（策略2）三种场景进行验证（刷3个不同测试脚本）。DRX（策略1）：长周期时长为320 ms、DRX非激活定时器时长为100 ms、DRX重传定时器时长为8 ms;（1h）;DRX（策略2）：长周期时长为160 ms、DRX非激活定时器时长为80 ms、DRX重传定时器时长为4 ms;（1h）。两部手机分别在同一点位进行不同参数配置下的速率验证，速率测试均值如表4所示。
验证结果表明，定点测试上下行速率基本无变化。
使用一款上述测试的同款终端模拟100次常规应用场景，以下用例为观看同一个腾讯长视频，每15 min记录一次电量，每次测试开始前电量充满且清除上次的视频缓存，记录参数修改前后的60 min电量，测试均值如表5所示。
结论：打开CDRX功能（策略1）场景，功耗增益为4%/17%（耗电量）约为24%。打开DRX功能（策略2）场景，功耗增益为2%/17%（耗电量）约为12%。
1.4 CDRX+智能预调度
同时打开DRX和智能预调度，智能预调度持续时长可控，可以保证UE在DRX激活期有下行数传，触发持续一段时间的预调度可降低时延，结束后即可进入DRX休眠期，进入省电模式。
通过验证应用CDRX功能（性能配置）+智能预调度可以降低页面浏览的时延，提升用户感知，同时还能提升手机待机时长，如表6、图2所示。
时延测试结果如表7所示。
结论：在“默认配置节电20%，性能配置节电10%”参数设置下，观看同一个腾讯长视频，关闭CDRX功能耗电要优于打开CDRX功能，且CDRX打开前后，上下行峰值速率比较稳定。
1.5 BWP自适应
终端在小包低速业务时，可切换到小带宽的BWP，以达到为终端省电的目的，原理如图3所示。
开通本功能后，由于UE进入省电小带宽，可能导致该UE的吞吐率降低和时延增加，也可能导致小区吞吐率下降。小区带宽与UE采样率相关，UE采样率越低，UE通信能耗越小，如表8所示。
1.6 MIMO流数限制
终端使用更多的接收/发送天线时会消耗更多功率，为UE省电，建议限制MIMO的最大层数，由于其层数与支持的数据速率直接相关，因此需要根据业务量的大小来控制最大的层数。当业务量较高且秩较高时，可以配置较大的层数;当业务量较低时且秩较低时，可以配置较小的层数（层数需等于或低于秩），以达到终端节电的目的。
2 终端节能方案应用成效
朔州移动公司对主要的6种终端节能方案（UE不活动定时器、5G SCG添加门限优化、CDRX、CDRX+智能预调度、BWP自适应、MIMO流数限制）进行了专题研究，得出的结论如表9所示。
3 结 论
朔州移动公司从6个维度进行关联分析并优化网络参数，对6种方案进行实测对比，通过大量的实测数据验证方案，具有可信性、实操性，为后续探索新的节电方案提供测试样例和思路。建议UE不活动定时器设置为10 s和5G SCG添加门限优化为50 kB在全网范围内推广，其他终端节能策略视情况落地。
参考文献：
[1] 中睿通信规划设计有限公司.迈向5G——从关键技术到网络部署 [M].北京：人民邮电出版社，2019.
[2] 白琳，梁仙灵，肖振宇，等.空间多维协同传输理论与关键技术 [M].北京：人民邮电出版社，2017.
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[5] 陈鹏，刘洋，赵嵩，等.5G：关键技术与系统演进 [M].北京：机械工业出版社，2019.
作者简介：李向阳（1974.07—），男，汉族，山西玉石人，工程师，硕士研究生，研究方向：网络优化、规划、建设及客户感知提升。
