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 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 — установленный активный радиоканал между мобильным устройством и вышкой. Энергопотребление в состоянии RRC_CONNECTED в среднем составляет 300 mA/h. В RRC_IDLE — 4 mA/h. Ответственность за переключение с RRC_CONNECTED в RRC_IDLE лежит на стороне сети. 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 понадобиться мобильному устройству для поддержания радиоканала.
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 сохранить энергопотребления. cDRX циклически включает и выключает приемник, чтобы сохранить энергию.
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 критерий 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 вышкек оператора. Возможен только в случае, если существует физический интерфейс между вышками.
— Redirection команда. Требует настроек для всех вышкек 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.
4. VoLTE (Voice over LTE). IMS (IP Multimedia Subsystem) в случае для VoIP/LTE нужно 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 обусловливают 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.
Автор: Shik_shik
