Пользователь
0,0
рейтинг
24 сентября 2014 в 11:57

Администрирование → Как выбранная LTE сеть влияет на энергопотребление телефона, или недостатки LTE сетей в СНГ из песочницы

Известно, что при слабом покрытии мобильной сети мобильное устройство тратит больше энергии на поддержание радиосигнала. С ростом емкости аккумуляторов величина этой энергии стала несущественной. Однако с эволюцией типов сетей накладываются дополнительные механизмы, которые могут истощить батарею мобильного устройства без участия пользователя. Ниже изложена информация о механизмах, которые могут изменить время жизни телефона в зависимости от выбранной LTE сети.

(Время разрядки рассчитано без учета действий пользователя).

1.User Inactivity Timer. Мобильное устройство, зарегистрированное в LTE сети, может находиться в двух состояниях: RRC_CONNECTED и RRC_IDLE. В состоянии RRC_IDLE мобильное устройство зарегистрировано в EMM (mobility management), однако оно не имеет активной сессии. В этом состоянии мобильное устройство может быть вызвано для передачи данных или инициировать передачу UL (upload) трафика через запрос на выделение радиоресурсов. В RRC_CONNECTED состоянии — установлен активный радиоканал между мобильным устройством и вышкой. Энергопотребление в состоянии RRC_CONNECTED в среднем составляет 300 mA. В RRC_IDLE — 4 mA. Ответственность за переключение с RRC_CONNECTED в RRC_IDLE возложена на сеть. User Inactivity Timer — время между последним переданным пакетом данных и освобождением радиоканала (сигнал RRC connection release генерирует сеть). Величина User Inactivity Timer не описана в стандарте 3gpp, поэтому производители оборудования для сетей устанавливают это время по результатам собственных наблюдений. Обычно, это время колеблется в пределах от 10 с до одной минуты.

  • Чем больше величина User Inactivity Timer — тем реже сети нужно освобождать/выделять канал для передачи данных;
  • Чем меньше величина User Inactivity Timer — тем меньше времени понадобится мобильному устройству для поддержания радиоканала.


image

Когда пользователь активно не пользуется интернетом, работа мобильного устройства в сети заключается в периодических коротких опросах интернет-сервисов. Полезный обмен данными происходит в пределах секунды. Тогда полезное энергопотребления составляет <10% от всего.

Количество запросов в час для различных сервисов в background режиме:

  • Новости (Flipboard, Daily news ...): 4 — 6 операций / час;
  • Социальные сети: 1 — 4 операций / час;
  • Мгновенные сообщений (Skype, Hangouts, Viber ...): 2 — 12 операций / час;
  • Географические сервисы: 2 — 3 операций / час;


2.cDRX (Connected Mode Discontinuous Reception). В RRC_CONNECTED режиме есть промежутки времени, когда данные не передаются. В течение этого времени connected mode DRX помогает сократить энергопотребление. cDRX циклически включает и выключает приемник, чтобы сохранить энергию.

image

Параметры cDRX устанавливаются и контролируются мобильным устройством, но сеть при этом должна поддерживать cDRX технологию.

  • 95% энергии сохраняется в состоянии RRC_CONNECTED, когда не ведется активная передача данных (изображено на рисунке);
  • 20% — 40% сохраняется в случае активных интернет сервисов;
  • 14% — при активном использовании интернета пользователем.


3. Handover, Redirection, Reselection. Данные технологии отвечают за переключение мобильного устройства между вышками в пределах одной сети. В состоянии RRC_IDLE мобильное устройство проводит измерения мощности сигнала с различных вышек. Если результаты этих измерений удовлетворяют критерию перехода, мобильное устройство переключится на соответствующую вышку и остается в состоянии RRC_IDLE. Redirection и Handover происходят, когда мобильное устройство сперва находилось в состоянии RRC_CONNECTED. В этом состоянии мобильное устройство также проводит измерения доступных вышек и отчет отсылает в сеть. Если существует возможность более оптимальной связи, сеть переключает радиоканал с одной вышки с мобильным устройством на другую. В случае Handover, вышка, на которую переключается мобильное устройство, уже подготовлена, тогда как в случае Redirection — сеть высылает данные о частоте, на которой находится подходящая вышка. Handover возможен только, если существует физический интерфейс между двумя вышками.

Существует три пути переключений устройства между вышками:

— Handover команда. Требует настроек для всех вышек оператора. Возможен только в случае, если существует физический интерфейс между вышками.
— Redirection команда. Требует настроек для всех вышек оператора (в отличие от предыдущего — необходима лишь частота на которую устройство должно переключиться). Мобильное устройство само проведет подключение.
— RRC connection release команда, которая переведет мобильное устройство в RRC_IDLE состояние и телефон сам выберет оптимальную вышку и проведет процедуру подключения.

image

4. VoLTE (Voice over LTE). IMS (IP Multimedia Subsystem) в ​​случае VoIP/LTE реализован на AP уровене. Соответственно, AP процессор мобильного устройства должен быть под нагрузкой. Для VoLTE IMS модуль расположен в модеме, поэтому даже при звонке, AP процессор может находиться в спящем режиме. Это позволяет значительно сэкономить заряд батареи.

  • ~ 33% энергии сохраняет по сравнению со Skype звонком;
  • ~ 0% равносильно звонку в WCDMA сети;


На данный момент на территории СНГ голосовые услуги в LTE сетях выполняются через функцию CSFB (Circuit Switched FallBack). Мобильное устройство получает сигнал о входящем звонке, переключается в сеть низшего уровня (WCDMA/GSM) принимает звонок и после выполняет присоединение к LTE сети. Переключение/поиск требуют дополнительных затрат энергии.

Особенности экономических тенденций и правил на постсоветском пространстве вынуждают владельцев LTE сетей двигаться в сторону увеличения абонентов через увеличение покрытия. Конкуренция между операторами происходит через обеспечение лучших тарифов и скорости интернета. В развитых странах конкуренция между операторами происходит через улучшение услуг для существующих абонентов (обычно тарифы на порядок выше). Для сетей на территории СНГ характерно:

  • Inactivity timer в пределах от 10 до 20 секунд;
  • Отсутствие cDRX поддержки;
  • Голосовые услуги через CSFB функцию;
  • Redirection как средство переключения (в редких случаях частично поддерживается handover, возможен и вариант с возложением функции переключения на мобильное устройство).


Скорость разрядки мобильного устройства в значительной степени зависит от качества сети в которой устройство зарегистрировано. Для плохо настроенных сетей среднестатистический LTE-телефон может разрядиться за 8 часов без вмешательства пользователя.
@Shik_shik
карма
11,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (11)

  • +5
    Было бы хорошо призвать сюда компании которые есть на хабре — Билайн и Мегафон, что бы они написали свои посты рассказывающие как у них настроено
  • +2
    > Для плохо настроенных сетей среднестатистический LTE-телефон может разрядиться за 8 часов без вмешательства пользователя.

    А как насчет случая, когда телефон и сеть активно используется на протяжении 2-4 часов? Ingress же, гугл нечаянно разработал замечательный бенчмарк для подобных вещей.
  • +1
    В Ingress энергопотребления в большинстве расходуется на GPS модуль, вечно включенный экран, ОС. Сеть выступает только в роли доступа в интернет (можно подключиться к вайфай точке и быть не подключенным к сети). Энергозатраты от связи с сетью в таком случае не значительные.
  • +3
    Есть несколько вопросов по статье. :)

    1. Самые легкие, косметические. «устройство зарегистрировано в EMM» все-таки более правильно будет сказать в MME (EMM — это только логическая часть), либо, что устройство находится в состоянии EMM_REGISTERED.
    UL обычно в мобильных сетях это Uplink, не Upload

    2. Вы пробовали сравнивать энергозатраты LTE модема с энергозатратами на дисплей? Думаю, что затраты модема копейки (хотя сам защищал диссертацию по DRX :) )

    3. «Handover возможен только, если существует физический интерфейс между двумя вышками» Что имеется в виду под физическим интерфейсом между вышками? Прямой Ethernet кабель? Если да, то утверждение не верно. Есть S1 handover, когда вышки друг про друга не знают ничего.

    4. Про "~ 33% энергии сохраняет по сравнению со Skype звонком" и "~ 0% равносильно звонку в WCDMA сети" Тут есть разные мнения. Можно ссылочку на ваши источники?

    5. «Параметры cDRX устанавливаются и контролируются мобильным устройством» — мобильное устройство может попросить выставить сеть определенные параметры. Но финальное решение по параметрам остается за сетью, т.е. параметры устанавливаются сетью, а не мобильным устройством.
    • +1
      1. Согласен;

      2. В RRC_CONNECTED энергопотребления до 300 mA / h. У телефона энергопотребления в режиме экран + ОС: 200 — 600 mA / h (для планшетов больше);

      3. S1 handover выполняется между LTE вышками. И переключение между вышками в LTE сети не значительно энергозатратными. Проблеминм является
      handover между LTE <-> WCDMA, LTE <-> GSM. В целом, согласен;

      4. Из собственных наблюдений. Для примера: VoLTE выигрывает у 3G и Skype, — исследование

      5. Согласен.

      Спасибо!
  • 0
    Могли бы вы привести типовые значения параметров для разных вендоров до оптимизации, в частности Inactivity timer?
    • 0
      Значение user inactivity timer различных вендоров я не знаю. Из своих наблюдений: для большинства сетей эта величина — 10с.
      Поэтому подозреваю, что когда эта величина больше 10с — это не дефолтое значение.
  • 0
    Энергопотребление не должно измеряться в мА/ч. Скорее, просто в миллиамперах. А лучше в ваттах.
    • 0
      Исправил
  • 0
    Спасибо за статью! Сколько лет тестирую LTE в разных лабах, а про handover типа Redirection только сейчас узнал :-)
  • 0
    Мегафон. Раз в месяц порываюсь включить LTE, и телефон, который в 3G обычно доживает худо-бедно до вечера, садится уже к двум часам дня при одинаковой модели использования. Поэтому и не пользуюсь. Экономия двух секунд при загрузке странице того не стоит.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.