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)劃設計院有限責任公司和fd對移動網絡的影響。引言智能終端的快速普及帶動了無線網絡業(yè)務情況下，手機不需要和網絡建立rrc連接，任何數據傳輸需要重新建立連接。的快速發(fā)展，同時也給移動網絡業(yè)務帶來一定的影響。智能終端和上網卡產生同樣的無線業(yè) 務數據流量，在智能終端上的連接次數，比通 過上網卡接入的連接次數要多得多。智能終端 信令流量大的一個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 對分組數據業(yè)務傳輸定義了休眠態(tài)。在休眠態(tài) 中，智能終端保持低耗電，從而延長終端的待 機時間。2.2 utra rrc連接狀

2、態(tài)（1）cell_pch狀態(tài)在這種情況下，手機和網絡的控制信道尚 未丟棄，手機仍然占用rrc連接，但是很少使 用。終端每接觸一個新的小區(qū)就上報給網絡。 如果需要上報cell update（小區(qū)更新消息）， 終端需要暫時切換到cell_fach狀態(tài)。在這種 狀態(tài)下，終端同時監(jiān)聽導頻信道，如果系統(tǒng)指 示，也會監(jiān)聽尋呼信道。手機在每一個cell_ pch drx周期（區(qū)別于idle drx周期）接收 數據。由于控制連接是保留的，任何新的數據 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 時上報，而不是遇到新的cell時上報。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)對于傳輸和接收短數據rrc狀態(tài)與參數2.1 終端 idle狀態(tài)在空閑態(tài)手機幾乎不傳輸數據或者很少 傳輸數據，僅僅傳送位置更新或者路由更新數 據，傳送的頻率很低。在空閑態(tài)中，移動終端 監(jiān)控無線資源環(huán)境，監(jiān)聽cpich（common pilot channel），并且和鄰區(qū)進行對比。如果 系統(tǒng)指示手機需要監(jiān)聽尋呼信道，那么手機 也會監(jiān)聽尋呼信道。無線資源在大部分時間 內是不激活的，在每個drx（discontinuou

4、s reception）的周期內，手機接收資源。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、r8之前的ascr和r8規(guī)定的標準fd，重點比較了ascr關鍵詞智能終端 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32

5、0ms。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周期會使終端較少響應網絡發(fā) 起的連接（尋呼）。因為這個原因，3gpp r7中規(guī)定在pch態(tài)下有兩種可 以選擇的d r x周期：在第一段時間 里，直到時間段終止前，終端使用短 的d r x周期來做出更多的響應，但 是當時間段終止時，終端使用較長的 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，終端經常傳輸r a c

6、 h消息并解碼 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 收大數據量。到cell_fach態(tài)。這段離開cell_dch狀態(tài)的休止時間被叫做t1。t 2：當終端處于cell_fach狀態(tài) 時，沒有傳輸和接收短數據包，或者 是因為終端從cell_dch轉移過來，網 絡使用一個相似的休止時間來引導終 端轉移到另一個耗電量較低的

7、狀態(tài)。 這個時間被稱為t 2。依據網絡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：對于支持cell_pch態(tài)或ura_ pch態(tài)的網絡，有第三個休止時間t 3， 它促使終端從pch態(tài)轉移到idle態(tài)。從實際耗電量與理想耗電量的對 比分析可以看出，t 1和t 2時間的設定 對于設備電池使用時間有決定性的影 響，過長的t 1和t 2將極大地消耗電池 的電量。運營商正確設定網絡參數可 以極大地提高電池的使用時間。終端從i d l e態(tài)轉移到cell_dch 態(tài)需要激活r a b（ radio

8、access bearer），產生rab激活時間。為了 避免rab激活時的延時和相關聯的信 令，很多網絡采用了pch態(tài)。終端從cell_dch轉移到idle狀態(tài) 有時間間隔，因此每一次傳輸都會強 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)停留一段時間（t 1+t 2），對 電池電量和網絡資源造成浪費，并對 其他終端造成內部干擾。通過網絡設置我們可以找到更優(yōu)非標準快速休眠在3g p p r 8之前，智能終端 廠商已經給手機設置了一定的智能 休眠模式。這種模式被稱為a s c r（autonomous signalling connection releas

9、e）。由于這是一種非標準的模 式，所以不同手機終端廠商之間采用 的機制也不盡相同。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，網絡會使終端轉 移到耗電量較高的狀態(tài)。當沒有下一 步的傳輸時，網絡會使終端重新返回 到耗電量低的狀態(tài)。3.1 ascr的機制在ascr機制中，終端不與要求其 改變狀態(tài)的網絡進行會話。

10、相反地， 終端自己決定釋放連接，轉移到idle狀 態(tài)，從而節(jié)省電量。終端通過發(fā)送一 個scri(signalling connection release indication)信息來完成這個過程，此消 息不用接收來自網絡的任何應答。a s c r減少了電量的消耗，但是 ascr使終端轉移到idle態(tài)，再次傳輸 時，需要2s的時間來激活rab。2.4 rrc狀態(tài)的主要參數t1：當終端處于cell_dch態(tài)，沒 有數據傳輸或接收時，為了防止有新 的數據需要傳輸或接收，網絡會使終 端保持在cell_dch態(tài)一段時間。在一 段時間休止后，網絡才會將終端轉移3.2 ascr的缺點ascr的主要缺點如下

11、。 67表1 不同智能終端的快速休眠表現智能終端類型終端操作系統(tǒng)終端是否發(fā)送scri數據傳輸后終端發(fā)送scri的時間間隔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終端技術及應用的終端，此狀態(tài)下drx周期時間大于或者等于idle狀態(tài)下的drx周期時間， 只會傳輸f d請求一次（新的計數器 v316就是用來實現這個目的）。為了防止終端在cell_pch或者 ur

12、a_pch狀態(tài)下的drx周期比idle狀 態(tài)下的drx周期短，fd請求的傳輸次 數應該被限制（3或4次是一個合理的 限制），使其不影響電池的壽命和網 絡的信令負載?？焖傩菝邔W絡的影響a s c r給用戶感受帶來了負面的影響，用戶不得不等待rab響應。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 原因的具體事實如下。傳輸一個來自 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cell update accept； (3)終端發(fā)送心跳消息，通過rnc到sgsn； (

13、4)sgsn回復心跳確認消息，通過rnc到終端； (5)rrc狀態(tài)轉移到cell_pch態(tài)； (6)rrc狀態(tài)轉移接受。 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)送服務請求； (2)rl設置；(3)rl設置完成； (4)aal2建立請求； (5)aal2設置完成； (6)rrc連接設置； (7)rl連接恢復； (8)rrc連接設置完成； (9)安全模式； (10)安全模式完成； (11)rab設置； (12)rab設置完成；（1）使用ascr的時機依賴于制造商，不同的終端制造商不同時期的 終端表現不一致，見表1。（2）ascr使

14、終端轉換到idle狀 態(tài)，而不是p c h狀態(tài)。這對不支持 pch狀態(tài)的網絡沒有影響，但對于支 持pch的網絡則會引起信令的增加。高的任何狀態(tài)，如idle、cell_pch、ura_pch或者cell_fach，使終端和 網絡間的對話成為可能。因此，解決 了ascr的第二個缺點。4.2 fd的參數t323：r8后續(xù)的變更請求 （c r）定義了一個網絡配置和標志 抑制時間t323。如果t323在系統(tǒng)信 息block type 1上傳播，則表示網絡 支持r8的f d機制。t323可取數值為（0,5,10,20,30,60,90,120），單位為秒。 抑制時間開始于一個fd請求發(fā)送后，在 此時間內，

15、終端不能發(fā)送更多的fd請求 直到此時間結束。使用t323=0s表示沒 有應用抑制時間；t323=120s表示終端 不能在前一個傳輸結束或者傳輸前一個 fd請求后的2min內，發(fā)送更多的fd請 求。標準快速休眠快速休眠（fast dormancy，fd）是在3gpp r8中定義的一種機制，其主要目的在于節(jié)約智能終端的耗電量。4.1 fd的機制快速休眠的機制可以這樣描述： 終端發(fā)送scri，伴隨ie消息（signaling connection release indication cause），然后獲得“終端請求ps數據 會話結束”。fd與ascr的基本區(qū)別是：網絡 響應終端的請求，通過接收i

16、e消息決 定觸發(fā)r r c狀態(tài)轉移到電池效率更 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)結束語智能終端使用3gpp r8規(guī)定的標準快速休眠方法可以有效提高終端電池的使用時間，縮短終端再次傳輸或 接收數據的響應時間，減少終端對網 絡造成的信令負載，從而提高智能終 端的使用時間和響應速度，給用戶帶 來新的體驗。如對本文內容有任何觀點或評論，請發(fā)e-mail至ed

17、itor。（13）rl重新配置準備；（14）rl重新配置確認；（15）aal2重新配置；（16）aal2重新配置確認；（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回復心跳確認消息， 通過rnc到終端；（22）r r c狀態(tài)轉移到 cell _ fach態(tài)；（23）rrc狀態(tài)轉移接受；（24）rl釋放；（25）rl鏈路釋放完成；（26）aal2重新配置確認；（27）rrc信令承載釋放請求；（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)的網絡造成嚴重的信令負載問題：pch狀

18、態(tài)特別適合設備進行頻繁連接，但是 如果設備使用ascr在每一次連接后將 設備轉移到idle狀態(tài)，那么就失去了支 持pch狀態(tài)減少信令負載的優(yōu)點。使 用f d來代替a s c r能有效減少信令負 載對網絡的影響。 69愛立信將為沃達豐埃及部署 最新無線網絡技術沃達豐埃及與愛立信合作共同 為用戶提供高速移動寬帶服務，埃及 用戶將可以享受到移動連接服務，包 括移動電視和上網，借助愛立信的 rbs6000系列基站，沃達豐的網絡將 實現性能飛躍，并為適應未來技術做 好準備。根據雙方新簽訂的協議，愛立 信將對沃達豐埃及的無線網絡進行升 級改造，使用戶從中受益。愛立信將 為沃達豐埃及的網絡部署最新的rbs6000系列基站，使其能夠滿足不斷 增長的用戶數量所帶來的需求，并繼 續(xù)在埃及全國范圍內提供優(yōu)質移動覆 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， 同時支持g s m/edge、wcdma/ hspa和lte多模技術。多模無線基站rbs 6000系列不 僅能夠確保沃達豐在未來順利過渡到 新技術，還能最大化降低運