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摘要:目前5G网络已具备SA商用条件,集团考虑5G商用机型的待机续航能力,要求无线网络须开启终端节电功能,因此无线网络侧需部署多BWP功能。部署多BWP后,通过接收带宽自适应技术,终端只在一个较小的带宽上监听下行控制信道,以及接收少量的下行数据传输,当终端有大量的数据接收的时候,则使用整个带宽进行接收,从而达到终端节能效果。
关键字:5G终端节能;多BWP;大/小带宽;节能方案
在5G协议中,带宽最小可以是5MHz,最大能到400MHz,如果要求所有UE都支持最大的400MHz,无疑会对UE的性能提出较高的要求,不利于降低UE的成本。同时,一个UE不可能同时占满整个400M带宽,如果UE所有业务都采用400M带宽,无疑是对性能的浪费。此外,大带宽意味着高采样率,高采样率意味着高功耗。在这样的大背景下,协议提出了BWP技术来解决上述问题。
BWP分为上行BWP和下行BWP。下行BWP又分为下行初始BWP和下行UE专用BWP;上行BWP分为上行初始BWP和上行UE专用BWP。按照5G协议38.213和38.321描述,UE可以配置最多4个上行/下行专用BWP,但同一时刻只能激活一个上行/下行BWP,UE在激活的BWP范围内接收/发送信息。
对于每一个BWP,需要配置给UE 的参数有:
子载波间隔,由高层参数subcarrierSpacing配置;
CP,由高层参数cyclicPrefix配置;
BWP的频域位置和带宽,由高层参数locationAndBandwidth配置;
DL BWP或UL BWP的索引,由高层参数bwp-Id配置;
由BWP-common或BWP-dedicated指定的一组公共或专用BWP。
多BWP的引入,可以根据运营商的可用带宽和UE能力支持的带宽综合配置,满足不同需求;同时,针对支持多专用BWP的终端,可以通过不同带宽大小的BWP之间的转换和自适应,将UE切换到所需带宽运行来降低UE的电量消耗。
中兴业务区目前是基于DCI切换的1+2BWP模式开启多BWP。
实现机制:通过流量与负荷联合控制,当流量与(小BWP)负荷同时低于门限则进行大到小带宽的切换;当流量或(小BWP)负荷任一个高于门限进行小到大带宽的切换。
多BWP功能开通,小流量用户分布在20M带宽,针对频域上用户集中度增高的情况,基站侧提供以下优化策略。
基于DCI方式的BWP切换:是一种动态BWP切换,通过DCI中的BWP字段,在上下行调度时切换BWP,与通过RRC信令重配的BWP切换方式相比,基于DCI的BWP切换时延更低,业务中断影响更小。
BWP快速切换:为了降低BWP切换时延,同时避免多BWP开启后用户体验速率下降,从而出现流量爬坡现象,打开BWP快速切换开关。
上下行PRB随机化:通过相邻小区PRB错开分配方式,降低相邻小区UE间干扰,特别是20M小BWP上的邻区干扰。
RLC重传优化功能:打开SecurityModeCommand RLC重传优化功能,优化多BWP场景下无线接通率。
3.1多BWP开通5G KPI 指标评估
对比开启多BWP前后5G KPI指标,QosFlow建立成功率、无线掉线率由于现网存在对BWP支持不完善终端,指标轻微下降,符合预期;上/下行UE throughput、CQI优良率由于20M小BWP带宽指标轻微下降,符合预期。其余指标正常波动。
指标 | 部署前 | 部署后 | 增益 | 趋势 |
无线接通率 | 99.57% | 99.52% | -0.05% | ↓ |
RRC连接建立成功率 | 99.73% | 99.70% | -0.03% | ↓ |
QoS Flow 建立成功率 | 99.85% | 99.82% | -0.03% | ↓ |
无线掉线率 | 0.17% | 0.29% | 0.12% | ↓ |
RRC连接最大SA用户数 | 24,364 | 24,307 | -57 | ↓ |
上行共享信道PRB利用率 | 0.59% | 0.57% | -0.02% | - |
下行共享信道PRB利用率 | 2.51% | 2.43% | -0.08% | - |
CQI优良率 | 98.31% | 98.17% | -0.14% | ↓ |
小区上行UE throughput(Mbps) | 3.695 | 3.2151 | -0.4799 | ↓ |
小区下行UE throughput(Mbps) | 172.9106 | 131.1161 | -41.7945 | ↓ |
上行业务量(GB) | 2275.45307 | 2161.600148 | -113.8529224 | ↓ |
下行业务量(GB) | 27307.48834 | 25534.81469 | -1772.673655 | ↓ |
3.2终端节电效果评估
测试验证三部不同型号手机,100%电量和相同系统设置(关闭蓝牙,相同屏幕亮度和刷新率,关闭后台进程、关闭其他程序连网)进行测试,开启多BWP后,验证王者荣耀游戏在同一个站同一位置进行测试比较,1小时耗电量降低2%-3%,折算节电比例13%-25%。
通过对网络参数机制的研究,结合当前网络现状,在不影响网络性能、不降低用户业务感知的前提下,通过部署多BWP参数,可有效提升终端整体待机时长,改善了用户体验,为5G发展提供助力。
[1] 王庆扬,谢沛荣,熊尚坤,魏垚,刘昱,李文苡,吴锦莲. 5G关键技术与标准综述[J]. 电信科学. 2017(11)
[2] 董文佳, 马帅, 王小旭. 5G新空口BWP特性对终端的影响分析[C]// 5G网络创新研讨会(2018). 0.
[3]李福涛. 5G移动通信系统中网络切片和BWP技术浅析[J]. 电子世界, 2020.
[4] 杨拓, 胡丽洁, 王飞. 5G终端节能关键技术研究[C]// 5G网络创新研讨会(2019). 0.
[5] 3GPP. TS 38.213. V16.0.0, 2019, NR; Physical layer procedures for control [S], 2019(12)