DRX功能對ping時延和終端待機時長的影響研究

鄒廷鋼　鄭斌

【摘 要】主要對網絡側DRX功能的相關參數進行優化研究。通過在相同測試環境下對不同的DRX參數設置值進行測試，對比該參數對終端待機時長和ping測試時延的影響，最后總結出了適用于貴陽網絡的DRX參數優化值。

【關鍵詞】DRX機制 ping時延 待機時長

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.06.007 中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）06-0030-04

引用格式：鄒廷鋼，鄭斌. DRX功能對ping時延和終端待機時長的影響研究[J]. 移動通信， 2016，40（6）： 30-33.

1 引言

智能終端越來越普及，由于電池容量的限制所導致的待機時間不足的問題對用戶上網體驗的影響越來越明顯，當終端電量消耗較慢時，用戶有更多的時間進行上網體驗。根據協議，即使在終端與網絡側沒有業務交互的情況下，終端也要保持對網絡的監聽，需要周期性地解碼PDCCH幀，查看是否有針對終端的尋呼消息。而在連接態，即使用戶并未一直進行業務交互，終端亦需要對每個子幀進行監聽，以免錯過相應的數據，此機制的副作用就是增加了終端電量的消耗。為了延長終端的待機時間，在LTE規范中，引入了DRX機制來解決此問題，其又分為空閑態的DRX和連接態的DRX兩種情況。

2 空閑態DRX

空閑態DRX是指在終端與網絡側之間不存在RRC連接的狀態，且沒有占用網絡資源的情況下，終端唯一要做的工作就是周期性地監聽尋呼消息和廣播消息，這個周期由網絡規定。該周期決定了終端監聽PDCCH信道的頻率，頻率越高，耗電量越大。以貴陽為例，目前貴陽網絡的相關參數配置如表1所示：

貴陽LTE網絡中，中興設備區域與華為設備區域采用的都是默認配置，尋呼周期為128個無線幀，即對應的尋呼周期是1.28s。這意味著每隔1.28s，終端就需要去解碼一次PDCCH，將默認尋呼周期從128個無線幀改為256個無線幀進行試驗，查看終端待機時長的變化情況。

測試終端：三星S5 G9009W。

測試方法：充電至100%后，重啟手機，空閑放置，每隔1個小時記錄剩余電量，連續觀察10個小時。測試結果如表2所示。

根據測試結果來看，增大尋呼周期對提高待機時間的確有效果，這里電量消耗減少了6%。但考慮到平時用戶的使用習慣，應用程序APP、Android系統運行、上網瀏覽等行為才是用電大戶。空閑態整體節省的電量和其他系統進程消耗的電量相比，提高的效果并不明顯，而且增加尋呼周期會影響用戶的及時響應率。因此，一般不建議將修改尋呼周期作為主要手段來提高用戶的待機時長。

3 連接態DRX

考慮到數據包流量的突發性，針對一些非實時應用，像Web瀏覽、即時通信等業務，總是存在一段時間，比如數據閱讀期和信息交互間隙，由于此時并沒有數據需要實時發送，手機不需要連續監聽下行數據信道，這就是DRX在連接態應用的地方。

首先簡單說明下連接態的DRX機制：以網絡配置長周期為例，在當前的SFN號滿足公式[（SFN10）+subframe.number]×modulo×（longDRX-Cycle）=drxStartOffset時，啟動長周期DRX，同時啟動的還有onDurationTimer，該參數為DRX持續時間定時器，告訴終端接下來要持續解析的PDCCH子幀數。如果在onDuration期間，終端收到了有效的PDCCH子幀，則啟動Drx-InactivityTimer，該參數為DRX非激活定時器，該參數表示當UE成功解碼一個指示初傳的UL或DL用戶數據的PDCCH后，持續處于激活態的連續PDCCH子幀數。在此定時器超時后，終端將處于休眠態，不進行數據的監聽。直到longDRX-Cycle結束，終端又進入onDurationTimer，開始監聽，如此循環，直到終端的用戶面激活定時器超時，超時后釋放連接，進入空閑態。

3.1 貴陽網絡相關設置

目前，在貴陽LTE網絡中，中興設備區域并未啟動DRX功能，其對應的開關為關閉。而華為設備區域開啟了該功能，全網的具體參數如表3所示：

3.2 DRX參數配置優化

以華為設備參數為對象，對華為DRX參數進行評估，同時參考集團對DRX設置的指導意見，測試了幾組不同配置參數，主要從ping時延和待機電量兩方面來進行比較評估。分組測試的參數對應取值如表4所示。

針對要試驗的參數配置，分組設置如下：

組1：未打開DRX功能。

組2：現網默認參數設置。

組3：現網默認參數設置情況下關閉短DRX周期。

組4：對現網配置進行優化設置。DRX長周期從40ms改為160ms，DRX持續時間從2個PDCCH子幀改為8個PDCCH子幀，將DRX非激活定時器從80個PDCCH子幀改為60個PDCCH子幀，DRX等待重傳數據的定時器長度從8個PDCCH子幀改為4個PDCCH子幀。

組5：在優化配置的基礎上，關閉短DRX周期配置。

（1）ping時延對比

為了驗證DRX的不同配置對時延的影響。對5組設定參數進行對比驗證。

測試終端：三星Galaxy S5 G9009W。

測試軟件：鼎利軟件Pilot Pioneer9.6.0.

0710。

測試方式：ping測試，配置ping IP地址為106.43.254.122，包大小為32 Byte，超時間隔5000ms，空閑間隔5000ms，循環次數500次。記錄ping的平均時延。同時每10分鐘記錄一次手機電量。

測試結果如圖1所示。

如圖1所示，組1未打開DRX時，終端實時對PDCCH進行盲檢監控，其反應時間最快，平均為21ms。組4的配置，時延為29ms，與組1相比，平均時延增加了8ms。

針對短DRX配置的對比分析，組3相對于組2來說，平均時延增加了4ms；而組5相對于組4來說，平均時延只增加了1ms，差別很小。這說明短DRX周期配置對終端的ping時延影響有限。

（2）終端電量對比

由于DRX的主要目的，就是提高終端的待機時間。本次ping測試了500次，每次的時間不到6s，總計測試時間不到60分鐘。由于手機電量無法實時對齊進行對比，這里以電量減少值來做對比，同時由于ping測試耗電較少，因此在測試終端持續運行部分程序，以加大耗電變化區間。各組設置耗電結果統計如圖2所示。

通過觀察，在不到1個小時的測試時間內，電池電量的變化差別有10%，可謂相當明顯。在未開啟DRX功能的情況下，組1的終端在50分鐘的時間內，電量減少了27%，而在相同時間里，組5的電量只減少了17%，顯著地節省了用戶的手機電量，增加了用戶手機的待機時長。

4 結論

對比幾組實驗結果，組5的參數設置，即DRX持續時間定時器設置為8個PDCCH子幀，DRX非激活定時器設置為60個PDCCH子幀，DRX等待重傳數據的定時器長度設置為4個PDCCH子幀，DRX長周期的長度設置為160ms，不打開短DRX周期的情況下得到了較為理想的結果。

由本研究可知，DRX的使用能有效地提高用戶的待機時長。而且優化后的DRX參數配置對時延的影響也比較小，整體變化不大，處于毫秒級別，不會對用戶的感知造成影響。因此，DRX功能在LTE網絡中進行推廣有較大的實際意義。

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