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Technologie d'économie d'énergie du terminal 5G 1 !

publié il y a  2022-7-31 00:50:37Dernière réponse jul. 31, 2022 22:01:30 44 1 1 0 0

Technologie d'économie d'énergie du terminal 5G 1  !


Contexte Introduction

Pour améliorer la capacité du réseau et le taux de transmission, les réseaux 5G doivent prendre en charge davantage de bandes de fréquences et des bandes passantes plus élevées. Les composants et les spécifications du produit à l'intérieur du téléphone doivent également être améliorés, de sorte que la consommation d'énergie augmentera.

A l'ère de la 5G, les terminaux se diversifient. Outre les téléphones portables, les drones, les voitures intelligentes et les appareils portables sont également inclus. Ces appareils nécessitent une plus grande autonomie de la batterie. Les fabricants d'équipements de communication et les fabricants d'équipements terminaux ont exploré des moyens de rendre les terminaux 5G plus économes en énergie.

Figure 1 Évolution des capacités de l'UE


Évolution des capacités de l'UE


Quelles sont les technologies d'économie d'énergie disponibles pour les terminaux ?

La consommation d'énergie peut être réduite en utilisant différentes technologies d'économie d'énergie dans le domaine temporel, le domaine fréquentiel et le domaine spatial du côté de l'accès radio et pour les terminaux en mode connecté RRC. Cet article se concentre sur les techniques d'économie d'énergie dans le domaine temporel.

Les technologies d'économie d'énergie dans le domaine temporel comprennent :

  • DRX (réception discontinue)

  • WUS (signal de réveil)

  • Préallocation intelligente


Pourquoi DRX est-il nécessaire ?

Avant d'en savoir plus sur DRX, nous devons comprendre deux concepts : " l'état inactif " et " l'état connecté ".

En tant que concepts définis dans la couche de contrôle des ressources radio (RRC), " l'état inactif " et " l'état connecté " sont fréquemment mentionnés. En termes simples, un UE entre dans l'état d'inactivité ou dans l'état RRC_IDLE après avoir campé sur une cellule. Si l'UE termine ensuite un processus d'accès aléatoire, il passe à l'état connecté ou à l'état RRC_CONNECTED.

Sans DRX, un UE surveille toujours le PDCCH pour vérifier s'il existe des informations provenant de la cellule de desserte, que l'UE soit à l'état inactif ou connecté, comme illustré à la figure 2 où DRX est désactivé. Bien que cela semble logique, dans la plupart des cas, l'UE ne continue pas à échanger des informations valides avec le réseau ou à effectuer des services de chargement ou de téléchargement, et les données vocales ne sont pas transmises en continu pendant un appel. Puisqu'il n'y a pas d'interaction de données entre un UE et le réseau la plupart du temps, c'est un gaspillage d'énergie de surveiller en permanence le PDCCH.Par conséquent, un mécanisme qui économise l'énergie de l'UE tout en garantissant une transmission de données efficace est nécessaire. Ce mécanisme est appelé DRX. Comme le montre la figure 2, avec DRX activé, un UE surveille le PDCCH uniquement lorsque le réseau a besoin d'envoyer des données de service à l'UE ; sinon, l'UE désactive le récepteur et ne surveille pas en permanence le PDCCH. Cela réduit la consommation d'énergie et prolonge le temps de veille de l'UE.

Figure 2 Mécanisme DRX


Mécanisme DRX


Comment DRX est-il implémenté ?

DRX permet à un UE d'entrer périodiquement en mode veille et de ne pas surveiller le PDCCH. Lorsque l'UE doit surveiller le PDCCH, il sort du mode veille, ce qui évite à l'UE une consommation d'énergie inutile . Avec DRX activé, le délai de transmission des données est prolongé ; cependant, l'exécution de DRX pour économiser de l'énergie est importante tant que l'expérience utilisateur n'est pas affectée.

Le mécanisme DRX pour les UE RRC_IDLE est différent de celui des UE RRC_CONNECTED et ce dernier est plus complexe. DRX décrit ci-après fait référence au mécanisme DRX pour les UE RRC_CONNECTED, c'est-à-dire la réception discontinue connectée (C-DRX).

La figure 3 montre un cycle DRX typique. Dans cette figure, la période marquée par "On Duration" est le moment où l'UE surveille le PDCCH. Dans cette période, l'UE est dans l'état de réveil et cette période appartient au temps actif. La période pendant laquelle un UE entre en mode veille pour économiser de l'énergie et ne surveille pas le PDCCH appartient au temps de veille. Plus le temps de veille est long, plus la consommation d'énergie de l'UE est faible, mais plus le délai de transmission de service est long.

Figure 3 Cycle DRX typique


Cycle DRX typique


Qu'est-ce que le temps d'activité DRX ?

Le moment où l'UE surveille le PDCCH est appelé temps actif DRX. Pendant le temps actif, l'UE allume son récepteur et surveille en permanence le PDCCH.

En plus de la durée d'activation, le temps d'activité comprend également le temps d'inactivité DRX et le temps de retransmission . Autrement dit, lorsque drx-onDurationTimer, drx-InactivityTimer ou drx-RetransmissionTimer est en cours d'exécution, l'UE est dans le temps actif, comme illustré à la Figure 4 . Pour plus de détails sur le temps d'activité DRX, voir la section 5.7 "Réception discontinue (DRX)" dans 3GPP TS 38.321 V16.5.0.

Figure 4 Temps d'activité DRX


Temps d'activité DRX


Que sont les cycles longs et courts ?

Pour répondre aux différentes exigences de transmission de données des UE, la station de base configure des cycles DRX courts et longs et prend en charge les politiques DRX spécifiques à QCI pour les UE (QCI est l'abréviation de QoS class identifier) . Par exemple, lorsque les services Voice over Internet Protocol (VoIP) sont exécutés, un codec vocal envoie généralement un paquet VoIP toutes les 20 ms, et donc un cycle DRX court de 20 ms peut être configuré. De plus, il existe également des périodes de silence relativement longues pendant les services VoIP, ce qui permet de configurer un long cycle DRX.

L'UE utilise un cycle DRX long par défaut. Si un drx-InactivityTimer est déclenché, les données doivent être transmises et une transmission continue des données peut se produire. Par conséquent, après l'expiration de ce drx-InactivityTimer, l'UE entre dans un cycle DRX court. Le cycle DRX court présente un temps de sommeil plus court par rapport au cycle DRX long et raccourcit donc le délai de service pour une meilleure transmission des données. Dans le cycle DRX court, après l'expiration d'un drx-InactivityTimer, un drx-ShortCycleTimer est démarré. Si le drx-ShortCycleTimer expire, cela indique qu'aucun PDCCH n'est reçu dans plusieurs créneaux consécutifs au cours du cycle DRX court. Dans ce cas, l'UE entre dans le long cycle DRX pour économiser de l'énergie. La figure 4-6 montre la commutation entre les cycles DRX longs et courts.

Figure 5 Commutation entre les cycles DRX longs et courts


Commutation entre les cycles DRX longs et courts


Pourquoi WUS est-il nécessaire ?

Un signal de réveil, WUS en abrégé, est une technologie terminale d'économie d'énergie et d'économie d'énergie proposée dans 3GPP Rel-16.

Lorsque DRX est activé pour un UE RRC_CONNECTED, l'UE se réveille pendant la durée d'activation de chaque cycle DRX pour recevoir les informations de programmation PDCCH, comme illustré à la Figure 6 . Si le volume de trafic de l'UE est faible, sa probabilité d'ordonnancement est faible et c'est un gaspillage d'énergie pour l'UE de se réveiller à chaque cycle DRX.

Figure 6  Cycle DRX typique


Cycle DRX typique


Par conséquent, un WUS peut être envoyé avant une durée d'activation pour indiquer si l'UE doit se réveiller et surveiller les informations de planification PDCCH. Étant donné que la longueur d'un WUS dans le domaine temporel est plus courte qu'une durée d'activation, cette méthode peut économiser l'énergie de l'UE.


Comment WUS est-il mis en œuvre ?

Comme le montre la figure 7 , la station de base envoie un WUS avant que l'UE n'entre dans le cycle DRX suivant. Si l'UE détecte le WUS, il se réveille et surveille le PDCCH. Si l'UE ne détecte pas de WUS, il peut sauter tout le cycle DRX et ne surveille pas le PDCCH.

Figure 7  Principes de fonctionnement du WUS


Principes de fonctionnement de WUS


Pour réduire la puissance de surveillance du WUS, seule une petite quantité d'informations est transmise dans un WUS ; sinon, la surveillance de WUS consomme de l'énergie supplémentaire. Un WUS est acheminé par des informations de contrôle de liaison descendante (DCI) avec un nouveau format DCI 2_6 . Comme le montre la figure 7, un bit dans le format DCI 2_6 est utilisé pour notifier à l'UE s'il faut ignorer la surveillance PDCCH. Différents fournisseurs peuvent avoir des conceptions et des mécanismes de mise en œuvre différents pour que les UE obtiennent le format DCI 2_6.

Si le format DCI 2_6 indique 1, l'UE doit démarrer le onDurationTimer dans le prochain cycle DRX long.

Si le format DCI 2_6 indique 0, l'UE n'a pas besoin de démarrer le onDurationTimer dans le prochain cycle DRX long.

Figure 8  Principes de l'indication du format DCI 2_6


Principes de l'indication du format DCI 2_6


REMARQUE

PS_offset dans la Figure 7 est configuré dans la signalisation RRC spécifique à l'UE et définit le moment où un UE commence à surveiller le format DCI 2_6 avant le démarrage de onDurationTimer.

Pour plus de détails sur le format DCI 2_6, voir la section 7.3.1.3.7 "Format 2_6" dans 3GPP TS 38.212 V16.6.0.


Pourquoi la préallocation intelligente est-elle requise ?

Selon la description précédente, DRX économise de l'énergie mais prolonge également le délai de transmission de service, comme illustré sur la figure 9 . Plus le temps de veille DRX est long, plus la consommation d'énergie de l'UE est faible et plus le délai de transmission du service est long. Par conséquent, une solution qui peut équilibrer l'économie d'énergie et le retard est nécessaire.

Figure 9  DRX


DRX


La préallocation fait référence à un mécanisme par lequel la station de base planifie activement un UE à un intervalle spécifié, que l'UE ait ou non envoyé un indicateur de demande de planification (SRI) à la station de base. Cela raccourcit l'intervalle entre le moment où l'UE envoie un SRI et le moment où l'UE obtient l'autorisation de planification de liaison montante.


Comment DRX + Smart Preallocation est-il mis en œuvre ?

La préallocation est classée en préallocation normale (ou préallocation de base) et préallocation intelligente.


DRX + préallocation normale

"DRX + préallocation normale" résout-il le problème précédent ? Lorsque la préallocation normale prend effet, un UE est programmé tant qu'il y a des ressources disponibles, que l'UE ait ou non des demandes de service. Chaque fois que la station de base initie une préallocation normale, un drx-InactivityTimer est démarré et par conséquent l'UE reste toujours dans le temps actif, comme le montre la figure 10 .

La préallocation normale consomme des ressources d'interface hertzienne et raccourcit le temps d'attente des UE. Cette méthode résout le problème de retard, mais consomme également le plus d'énergie. Par conséquent, "DRX + préallocation normale" ne peut pas équilibrer l'économie d'énergie et le retard .

Figure 10  DRX + préallocation normale


DRX + préallocation normale


DRX + préallocation intelligente

"DRX + préallocation intelligente" résout-il le problème précédent ? Contrairement à la préallocation normale, la préallocation intelligente présente une durée de préallocation intelligente.

Comme le montre la figure 11 , lorsqu'un UE entre dans le temps actif DRX, la transmission de données en liaison descendante déclenche une préallocation pendant une certaine durée afin de réduire le retard. Cette durée est la durée de préallocation intelligente spécifiée. Une fois la préallocation de cette durée terminée, l'UE entre dans l'état de veille DRX pour réduire la consommation d'énergie . Si la transmission des données n'est pas terminée dans la durée spécifiée, la durée de la pré-allocation intelligente est automatiquement prolongée jusqu'à ce que la transmission des données soit terminée.

Figure 11  DRX + préallocation intelligente


DRX + préallocation intelligente


Par conséquent, la "préallocation intelligente DRX +" peut être utilisée pour équilibrer l'économie d'énergie et le retard.


Ce sont les technologies d'économie d'énergie des terminaux dans le domaine temporel que je partage. Je continuerai à partager d'autres technologies d'économie d'énergie plus tard.


N'hésitez pas à laisser un message et à échanger dans l'espace commentaire !


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Voltaire
publié il y a 2022-7-31 22:01:30
Informations très intéressantes
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