智能終端快速休眠特性分析

1、智能終端快速休眠特性分析張 磊 康 樂 李 巍 孔繁俊江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司和fd對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的影響。引言智能終端的快速普及帶動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)情況下，手機(jī)不需要和網(wǎng)絡(luò)建立rrc連接，任何數(shù)據(jù)傳輸需要重新建立連接。的快速發(fā)展，同時(shí)也給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)帶來一定的影響。智能終端和上網(wǎng)卡產(chǎn)生同樣的無線業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)流量，在智能終端上的連接次數(shù)，比通 過上網(wǎng)卡接入的連接次數(shù)要多得多。智能終端 信令流量大的一個(gè)重要原因是智能終端的快速 休眠特性，不論是3gpp還是3gpp2的系統(tǒng)，都 對(duì)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸定義了休眠態(tài)。在休眠態(tài) 中，智能終端保持低耗電，從而延長(zhǎng)終端的待 機(jī)時(shí)間。2.2 utra rrc連接狀

2、態(tài)（1）cell_pch狀態(tài)在這種情況下，手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的控制信道尚 未丟棄，手機(jī)仍然占用rrc連接，但是很少使 用。終端每接觸一個(gè)新的小區(qū)就上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)。 如果需要上報(bào)cell update（小區(qū)更新消息）， 終端需要暫時(shí)切換到cell_fach狀態(tài)。在這種 狀態(tài)下，終端同時(shí)監(jiān)聽導(dǎo)頻信道，如果系統(tǒng)指 示，也會(huì)監(jiān)聽尋呼信道。手機(jī)在每一個(gè)cell_ pch drx周期（區(qū)別于idle drx周期）接收 數(shù)據(jù)。由于控制連接是保留的，任何新的數(shù)據(jù) 傳輸都可更加迅速地傳遞。（2）ura_pch狀態(tài)此狀態(tài)下cell update只有遇到新的ura 時(shí)上報(bào)，而不是遇到新的cell時(shí)上報(bào)。除此以 外，此狀態(tài)和ce

3、ll_pch狀態(tài)完全相同。因此， 在這種情況下，終端比在cell_pch狀態(tài)下傳輸 的頻度更低。（3）cell_fach狀態(tài)在這種狀態(tài)下，終端處在連接狀態(tài)，但是 使用共享信道。此狀態(tài)對(duì)于傳輸和接收短數(shù)據(jù)rrc狀態(tài)與參數(shù)2.1 終端 idle狀態(tài)在空閑態(tài)手機(jī)幾乎不傳輸數(shù)據(jù)或者很少 傳輸數(shù)據(jù)，僅僅傳送位置更新或者路由更新數(shù) 據(jù)，傳送的頻率很低。在空閑態(tài)中，移動(dòng)終端 監(jiān)控?zé)o線資源環(huán)境，監(jiān)聽cpich（common pilot channel），并且和鄰區(qū)進(jìn)行對(duì)比。如果 系統(tǒng)指示手機(jī)需要監(jiān)聽尋呼信道，那么手機(jī) 也會(huì)監(jiān)聽尋呼信道。無線資源在大部分時(shí)間 內(nèi)是不激活的，在每個(gè)drx（discontinuou

4、s reception）的周期內(nèi)，手機(jī)接收資源。在這種66 telecommunications technology/ 20128介紹了智能終端快速休眠的特性、rrc狀態(tài)和參數(shù)、r8之前的ascr和r8規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)fd，重點(diǎn)比較了ascr智能終端 快速休眠摘要的配置：cell_pch狀態(tài)的電池消耗，大概是idle狀態(tài)的2倍。普遍設(shè)置是， c e l l_p c h的d r x周期是idle的drx 周期的一半，例如：idle drx time為1280ms，cell_pch drx time為640ms 或者idle drx time為640ms，cell_pch drx time為320ms

5、。cell_pch態(tài)下的電量消耗是idle 態(tài)下的2倍，提高cell_pch態(tài)的drx 周期使其和idle drx周期相同，則能 優(yōu)化其性能。然而，增加cell_pch 態(tài) 的drx周期會(huì)使終端較少響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā) 起的連接（尋呼）。因?yàn)檫@個(gè)原因，3gpp r7中規(guī)定在pch態(tài)下有兩種可 以選擇的d r x周期：在第一段時(shí)間 里，直到時(shí)間段終止前，終端使用短 的d r x周期來做出更多的響應(yīng)，但 是當(dāng)時(shí)間段終止時(shí)，終端使用較長(zhǎng)的 drx周期。包來說是理想的。上行鏈路傳輸使用rach（random access channel）， 下行鏈路傳輸使用fach。在這種狀態(tài) 下，終端經(jīng)常傳輸r a c h消

6、息并解碼 fach。（4）cell _dch狀態(tài)在這種狀態(tài)下，終端處于連接狀 態(tài)。在r99中使用專用信道，或者共 享hs-dsch（high speed downlink shared channe l），也可能使用 e-dpch（enhanced dedicated physical channel）。此種狀態(tài)適用于傳輸和接 收大數(shù)據(jù)量。到cell_fach態(tài)。這段離開cell_dch狀態(tài)的休止時(shí)間被叫做t1。t 2：當(dāng)終端處于cell_fach狀態(tài) 時(shí)，沒有傳輸和接收短數(shù)據(jù)包，或者 是因?yàn)榻K端從cell_dch轉(zhuǎn)移過來，網(wǎng) 絡(luò)使用一個(gè)相似的休止時(shí)間來引導(dǎo)終 端轉(zhuǎn)移到另一個(gè)耗電量較低的狀態(tài)。

7、 這個(gè)時(shí)間被稱為t 2。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)cell_ p c h和u r a_p c h狀態(tài)的可用性，終 端處于耗電量較低的狀態(tài)，可能是 cell_pch、ura_pch或者idle狀態(tài)。t3：對(duì)于支持cell_pch態(tài)或ura_ pch態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，有第三個(gè)休止時(shí)間t 3， 它促使終端從pch態(tài)轉(zhuǎn)移到idle態(tài)。從實(shí)際耗電量與理想耗電量的對(duì) 比分析可以看出，t 1和t 2時(shí)間的設(shè)定 對(duì)于設(shè)備電池使用時(shí)間有決定性的影 響，過長(zhǎng)的t 1和t 2將極大地消耗電池 的電量。運(yùn)營(yíng)商正確設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可 以極大地提高電池的使用時(shí)間。終端從i d l e態(tài)轉(zhuǎn)移到cell_dch 態(tài)需要激活r a b（ radio acc

8、ess bearer），產(chǎn)生rab激活時(shí)間。為了 避免rab激活時(shí)的延時(shí)和相關(guān)聯(lián)的信 令，很多網(wǎng)絡(luò)采用了pch態(tài)。終端從cell_dch轉(zhuǎn)移到idle狀態(tài) 有時(shí)間間隔，因此每一次傳輸都會(huì)強(qiáng) 迫終端重新建立一次r r c連接，獲取 專用信道或共享信道。然后在耗電量 高的狀態(tài)停留一段時(shí)間（t 1+t 2），對(duì) 電池電量和網(wǎng)絡(luò)資源造成浪費(fèi)，并對(duì) 其他終端造成內(nèi)部干擾。通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置我們可以找到更優(yōu)非標(biāo)準(zhǔn)快速休眠在3g p p r 8之前，智能終端 廠商已經(jīng)給手機(jī)設(shè)置了一定的智能 休眠模式。這種模式被稱為a s c r（autonomous signalling connection release）。

9、由于這是一種非標(biāo)準(zhǔn)的模 式，所以不同手機(jī)終端廠商之間采用 的機(jī)制也不盡相同。2.3 rrc狀態(tài)的電量消耗不同的r r c狀態(tài)的電量消 耗是不同的，假設(shè)終端在 idle 狀 態(tài) 下電量消耗為1，那么有： cell _ p c h2idle；ura_pchcell_ pch；cell_fach=40idle；cell_ dch=100idle。終端消耗的能量越 大，通信的速度就越快，因此，終端 需要傳輸和接收時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)使終端轉(zhuǎn) 移到耗電量較高的狀態(tài)。當(dāng)沒有下一 步的傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)使終端重新返回 到耗電量低的狀態(tài)。3.1 ascr的機(jī)制在ascr機(jī)制中，終端不與要求其 改變狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行會(huì)話。相反地

10、， 終端自己決定釋放連接，轉(zhuǎn)移到idle狀 態(tài)，從而節(jié)省電量。終端通過發(fā)送一 個(gè)scri(signalling connection release indication)信息來完成這個(gè)過程，此消 息不用接收來自網(wǎng)絡(luò)的任何應(yīng)答。a s c r減少了電量的消耗，但是 ascr使終端轉(zhuǎn)移到idle態(tài)，再次傳輸 時(shí)，需要2s的時(shí)間來激活rab。2.4 rrc狀態(tài)的主要參數(shù)t1：當(dāng)終端處于cell_dch態(tài)，沒 有數(shù)據(jù)傳輸或接收時(shí)，為了防止有新 的數(shù)據(jù)需要傳輸或接收，網(wǎng)絡(luò)會(huì)使終 端保持在cell_dch態(tài)一段時(shí)間。在一 段時(shí)間休止后，網(wǎng)絡(luò)才會(huì)將終端轉(zhuǎn)移3.2 ascr的缺點(diǎn)ascr的主要缺點(diǎn)如下。 6

11、7表1 不同智能終端的快速休眠表現(xiàn)智能終端類型終端操作系統(tǒng)終端是否發(fā)送scri數(shù)據(jù)傳輸后終端發(fā)送scri的時(shí)間間隔samsung360/否沒有sonyericssonx10r2ba013是510sblack berrystorm是310sbold是大約3siphonepre_comercial iphone是大約10s3.1.2是大約10snokia5800/否沒有htc g62.1是大約5s終端技術(shù)及應(yīng)用的終端，此狀態(tài)下drx周期時(shí)間大于或者等于idle狀態(tài)下的drx周期時(shí)間， 只會(huì)傳輸f d請(qǐng)求一次（新的計(jì)數(shù)器 v316就是用來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的）。為了防止終端在cell_pch或者 ura_p

12、ch狀態(tài)下的drx周期比idle狀 態(tài)下的drx周期短，fd請(qǐng)求的傳輸次 數(shù)應(yīng)該被限制（3或4次是一個(gè)合理的 限制），使其不影響電池的壽命和網(wǎng) 絡(luò)的信令負(fù)載。快速休眠對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響a s c r給用戶感受帶來了負(fù)面的影響，用戶不得不等待rab響應(yīng)。從idle狀態(tài)激活rab比從pch狀 態(tài)激活需要更龐大的信令。解釋這一 原因的具體事實(shí)如下。傳輸一個(gè)來自 cell_pch或者ura_pch的心跳消息 需要的信令如圖1所示。信令交互過程如下： (1)終端發(fā)送cell update用戶信息； (2)rnc回復(fù)cell update accept； (3)終端發(fā)送心跳消息，通過rnc到sgsn； (4)s

13、gsn回復(fù)心跳確認(rèn)消息，通過rnc到終端； (5)rrc狀態(tài)轉(zhuǎn)移到cell_pch態(tài)； (6)rrc狀態(tài)轉(zhuǎn)移接受。 然而，如果從idle狀態(tài)開始傳輸，則需要更多的信令，如圖2所示。 信令交互過程如下： (1)終端向rnc發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求； (2)rl設(shè)置；(3)rl設(shè)置完成； (4)aal2建立請(qǐng)求； (5)aal2設(shè)置完成； (6)rrc連接設(shè)置； (7)rl連接恢復(fù)； (8)rrc連接設(shè)置完成； (9)安全模式； (10)安全模式完成； (11)rab設(shè)置； (12)rab設(shè)置完成；（1）使用ascr的時(shí)機(jī)依賴于制造商，不同的終端制造商不同時(shí)期的 終端表現(xiàn)不一致，見表1。（2）ascr使終端轉(zhuǎn)

14、換到idle狀 態(tài)，而不是p c h狀態(tài)。這對(duì)不支持 pch狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)沒有影響，但對(duì)于支 持pch的網(wǎng)絡(luò)則會(huì)引起信令的增加。高的任何狀態(tài)，如idle、cell_pch、ura_pch或者cell_fach，使終端和 網(wǎng)絡(luò)間的對(duì)話成為可能。因此，解決 了ascr的第二個(gè)缺點(diǎn)。4.2 fd的參數(shù)t323：r8后續(xù)的變更請(qǐng)求 （c r）定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置和標(biāo)志 抑制時(shí)間t323。如果t323在系統(tǒng)信 息block type 1上傳播，則表示網(wǎng)絡(luò) 支持r8的f d機(jī)制。t323可取數(shù)值為（0,5,10,20,30,60,90,120），單位為秒。 抑制時(shí)間開始于一個(gè)fd請(qǐng)求發(fā)送后，在 此時(shí)間內(nèi)，終端不

15、能發(fā)送更多的fd請(qǐng)求 直到此時(shí)間結(jié)束。使用t323=0s表示沒 有應(yīng)用抑制時(shí)間；t323=120s表示終端 不能在前一個(gè)傳輸結(jié)束或者傳輸前一個(gè) fd請(qǐng)求后的2min內(nèi)，發(fā)送更多的fd請(qǐng) 求。標(biāo)準(zhǔn)快速休眠快速休眠（fast dormancy，fd）是在3gpp r8中定義的一種機(jī)制，其主要目的在于節(jié)約智能終端的耗電量。4.1 fd的機(jī)制快速休眠的機(jī)制可以這樣描述： 終端發(fā)送scri，伴隨ie消息（signaling connection release indication cause），然后獲得“終端請(qǐng)求ps數(shù)據(jù) 會(huì)話結(jié)束”。fd與ascr的基本區(qū)別是：網(wǎng)絡(luò) 響應(yīng)終端的請(qǐng)求，通過接收i e消息

16、決 定觸發(fā)r r c狀態(tài)轉(zhuǎn)移到電池效率更 4.3 fd的優(yōu)化cell_pch或者ura_pch狀態(tài)下68 telecommunications technology/ 20128圖1 傳輸一個(gè)來自cell_pch或者ura_pch的心跳消息需要的信令uebtsrncsgsn(1)(2)(3)(4)5s的延遲 (5)(6)結(jié)束語智能終端使用3gpp r8規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)快速休眠方法可以有效提高終端電池的使用時(shí)間，縮短終端再次傳輸或 接收數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間，減少終端對(duì)網(wǎng) 絡(luò)造成的信令負(fù)載，從而提高智能終 端的使用時(shí)間和響應(yīng)速度，給用戶帶 來新的體驗(yàn)。如對(duì)本文內(nèi)容有任何觀點(diǎn)或評(píng)論，請(qǐng)發(fā)e-mail至edito

17、r。（13）rl重新配置準(zhǔn)備；（14）rl重新配置確認(rèn)；（15）aal2重新配置；（16）aal2重新配置確認(rèn)；（17）rl交托；（18）rb重新配置；（19）rb重新配置完成；（20）終端發(fā)送心跳消息，通過 rnc到sgsn；（21）sgsn回復(fù)心跳確認(rèn)消息， 通過rnc到終端；（22）r r c狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 cell _ fach態(tài)；（23）rrc狀態(tài)轉(zhuǎn)移接受；（24）rl釋放；（25）rl鏈路釋放完成；（26）aal2重新配置確認(rèn)；（27）rrc信令承載釋放請(qǐng)求；（28）rrc信令承載釋放；（29）rrc釋放完成。 ascr執(zhí)行給支持pch狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重的信令負(fù)載問題：pch狀 態(tài)特別

18、適合設(shè)備進(jìn)行頻繁連接，但是 如果設(shè)備使用ascr在每一次連接后將 設(shè)備轉(zhuǎn)移到idle狀態(tài)，那么就失去了支 持pch狀態(tài)減少信令負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)。使 用f d來代替a s c r能有效減少信令負(fù) 載對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。 69愛立信將為沃達(dá)豐埃及部署 最新無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)沃達(dá)豐埃及與愛立信合作共同 為用戶提供高速移動(dòng)寬帶服務(wù)，埃及 用戶將可以享受到移動(dòng)連接服務(wù)，包 括移動(dòng)電視和上網(wǎng)，借助愛立信的 rbs6000系列基站，沃達(dá)豐的網(wǎng)絡(luò)將 實(shí)現(xiàn)性能飛躍，并為適應(yīng)未來技術(shù)做 好準(zhǔn)備。根據(jù)雙方新簽訂的協(xié)議，愛立 信將對(duì)沃達(dá)豐埃及的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升 級(jí)改造，使用戶從中受益。愛立信將 為沃達(dá)豐埃及的網(wǎng)絡(luò)部署最新的rbs6000系列基站，使其能夠滿足不斷 增長(zhǎng)的用戶數(shù)量所帶來的需求，并繼 續(xù)在埃及全國(guó)范圍內(nèi)提供優(yōu)質(zhì)移動(dòng)覆 蓋。rbs 6000系列基站提供性能卓 越、高能效、節(jié)省空間的解決方案， 同時(shí)支持g s m/edge、wcdma/ hspa和lte多模技術(shù)。多模無線基站rbs 6000系列不 僅能夠確保沃達(dá)豐在未來順利過渡到 新技術(shù)，還能最大化降低運(yùn)