CN107197508B - 一种基于csm机制drx的设备休眠方法 - Google Patents

一种基于csm机制drx的设备休眠方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,包括:在RRC_CONNCTED ACTIVE状态下,MTCD向基站传输完第一个数据包后,解码并读出此次还需连续传输的数据包个数的信息N;启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,持续进行下行信道监听和数据上传,满足休眠条件后,进入Short DRX状态;在Short DRX状态的On Duration期间进行数据监听,若DRX短周期定时器超时而未监听到数据,MTCD进入Long DRX状态;在Long DRX状态的On Duration期间进行数据监听,若DRX长周期定时器超时而未监听到数据,MTCD进入IDLE DRX状态;IDLE DRX状态下,MTCD被周期性地唤醒来监听网络的下行传输,直至被寻呼时,返回进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态。本发明提供了一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,使得设备进入低功耗的休眠状态更加高效。

Description

一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法
技术领域
本发明涉及5G通信领域的机器类通信设备,具体涉及一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法。
背景技术
在5G时代,机器类通信(MTC,Machine Type Communication)越来越受到重视,甚至被视为5G移动通信网络中最关键的应用;对于目前的LTE移动通信网络,3GPP针对其提出不连续接收(DRX,Discontinuous Reception)机制使得传统用户设备(UE)只在特定时隙收发数据,而在其余时隙关闭无线模块,以此节约用户设备功耗。
3GPP提出的标准DRX机制如图1所示,在RRC_IDLE状态下,用户设备(UE)注册在移动管理实体(MME,Mobility Management Entity)中,但是并没有活跃的会话。在这个状态下,用户设备(UE)可以被下行(DL)数据寻呼,也可以通过请求与基站建立RRC连接发起上行(UL)传输。在RRC_CONNECTED状态下,用户设备(UE)注册在小区中,与基站(BS,BaseStation)保持连接,用户设备(UE)也将随时监听信道,希望与BS进行数据传输,运营商网络中指定了数据承载方式,也分配了专用的无线电资源。
1、ACTIVE DRX
在RRC_CONNECTED状态下,如果在去激活定时器(DRX inactivity timer)定时器有效期内没有新数据包到达,将会进入DRX模式,这个状态下的DRX模式称为ACTIVE DRX。在这个DRX模式下,用户设备(UE)只会在一个叫做On Duration的周期内监听物理下行控制信道(PDCCH)。在这个On Duration的周期内,如果一些数据需要接收,用户设备(UE)会进入RRC_CONNECTED ACTIVE模式,接收数据并重置DRX inactivity timer。
对于任意下行(DL)链路,基站可能会发送DRX命令的MAC控制单元给用户设备(UE),发起DRX模式会话。在DRX期间,用户设备(UE)监听物理下行控制信道的当前和下一个子帧,其余时间内则使用户设备(UE)处于低功耗的休眠状态。这样的周期将会持续地重复进行。
当用户设备(UE)检测到一个数据包时,用户设备(UE)会重置DRX模式,然后返回RRC_CONNECTED ACTIVE模式。针对每个无线承载,DRX参数都是在承载建立过程中设置。一旦用户设备(UE)进入DRX模式,在使能一个Long DRX之前,会根据一个预先设定的时间使能一个Short DRX。主要目的是减少刚刚配置完DRX模式,突发数据到达时需要的唤醒时间。至于这个预先设定的时间主要取决于不同应用场景下的业务特性。
2、IDLE DRX
当在最后一个数据包传输之后的一段时间RRC release timer(RRC releasetimer>DRX inactivity timer)内没有新的数据包到达,也就是说,RRC release timer超时,基站将会释放RRC连接,进入RRC_IDLE状态。在这个状态下,基站移除有关用户设备(UE)的上下文,也就是用户设备(UE)的相关信息,并通知移动管理实体(MME,MobilityManagement Entity)。由移动管理实体(MME,Mobility Management Entity)保留用户设备(UE)的上下文。此时,用户设备(UE)不需要与上行传输保持时间同步。在这个状态下配置的DRX称为IDLE DRX,用户设备(UE)周期性地监听下行广播信道,满足DRX寻呼周期,从而进一步延迟电池寿命。
如图2所示,在IDLE DRX状态下,一个寻呼时刻(PO,Paging Occasion)是一个子帧(1ms),此时处于监听信道的状态,用于传输物理下行控制信道(PDCCH)的寻呼无线网络临时标识(P-RNTI,Paging-Radio Network Temporary Identifier),一个寻呼帧(PF,PagingFrame)是一个无线帧,可能包含一个或多个寻呼时刻(POs),此状态下的DRX只需要在每个DRX cycle内监听一个寻呼时刻;其余时刻,大多数无线电路都将关闭。因此在IDLE DRX状态下,机器类设备的功耗是最低的。
但是由于LTE网络的设计初衷主要是针对人和人之间通信(H2H,Human toHuman),现有的协议和机制并不是十分有效,MTC流量特征与传统H2H流量大小以及数据产生的频率也并不相同,因此当前的DRX机制并不能完全满足机器类通信(MTC)的要求,不能完全适应未来 5G网络中的MTC业务需求;在这类移动通信网络中,为了满足MTC业务需求,需要进行一些改进;而其中以传感器为代表的机器类设备(MTCD,Machine TypeCommunication Device) 功耗是MTC通信的关键问题,因此,我们关注如何通过对DRX机制改进来降低MTCD的功耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,基于CSM机制,启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,进行下行控制信道的监听和数据的上传,并在满足CSM机制下的休眠条件后,进入Short DRX状态,使得设备进入低功耗的休眠状态更加高效。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,包括以下步骤:
S1.在RRC_CONNCTED ACTIVE状态下,MTCD向基站传输完第一个数据包后,解码并读出关于此次还需连续传输的数据包个数的信息N;
S2.基于CSM机制,启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,持续监听下行控制信道,进行数据上传,直到满足CSM机制下的休眠条件后,进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器;
S3.在Short DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;若DRX短周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX短周期定时器超时,MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
S4.在Long DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态,若在DRX长周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX长周期定时器超时,MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
S5.IDLE DRX状态下,MTCD被周期性地唤醒来监听网络的下行传输,直至被寻呼时,进入 RRC_CONNCTED ACTIVE状态,返回步骤S1。
其中,所述CSM(Coercive Sleep Mode,强制休眠模式)机制即为:启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,进行下行控制信道的监听和数据的上传,并在满足CSM机制下的休眠条件时,进入Short DRX状态。
所述CSM机制下的休眠条件为:连续传输的数据包个数超过阈值N,或是去激活定时器超时。
优选地,所述步骤S2包括以下子步骤:
S21.MTCD持续监听物理下行控制信道;
S22.MTCD在接收到来自网络的新数据包时,将新数据包上传给基站,并重置去激活定时器,更新还需连续传输的数据包个数N,更新后的N值等于更新前的N值减1;
S23.判断更新后的N是否为0,若是,则进入步骤S25;若否,则进入步骤S24;
S24.判断在接收到下一个新数据包之前,去激活定时器是否超时,如果去激活已经超时,进入步骤S25,如果去激活定时器没有超时,则返回步骤S22;
S25.进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器。
优选地,N值为0后,在进入Short DRX状态的同时,将后续超过包计数器阈值N的数据包放在缓存区;且缓存区的数据会在MTCD进入下一次RRC_CONNCTED ACTIVE状态时进行上传,且上传时具有更高的优先级。
优选地,所述的步骤S3包括以下子步骤:
S31.在Short DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S32.MTCD实时判断DRX短周期定时器是否超时;
若是,则MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
若否,则进入步骤S33;
S33.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S32进行下一次DRX短周期定时器的超时判断。
优选地,所述的步骤S4包括以下子步骤:
S41.在Long DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S42.MTCD实时判断DRX长周期定时器是否超时;
若是,则MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
若否,则进入步骤S43;
S43.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S42进行下一次DRX长周期定时器的超时判断。
优选地,所述MTCD在Long DRX状态下的休眠时间大于MTCD在Short DRX状态下的休眠时间。
本发明的有益效果是:本发明基于CSM机制,启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,进行下行控制信道的监听和数据的上传,并在满足CSM机制下的休眠条件后,进入Short DRX状态,使得设备进入低功耗的休眠状态更加高效。
附图说明
图1为3GPP提出的标准DRX机制示意图;
图2为标准DRX机制中IDLE DRX的原理示意图;
图3为本发明的流程图;
图4为CSM机制的有限状态机示意图;
图5为CSM机制的Semi-Markov模型示意图;
图6为功率节约因子与数据包到达率之间的函数关系示意图;
图7为唤醒延迟与数据包到达率之间的函数关系示意图;
图8为不同的DRX inactivity timer下,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图;
图9为不同的DRX inactivity timer下,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;
图10为不同的Long DRX cycle时,CSM机制中功率节约因子的性能情况;
图11为不同的Long DRX cycle时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况;
图12为不同的On Duration时,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图;
图13为不同的On Duration时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;
图14为不同的Paging Cycle时,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图;
图15为不同的Paging Cycle时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图3所示,一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,包括以下步骤:
S1.在RRC_CONNCTED ACTIVE状态下,MTCD向基站传输完第一个数据包后,解码并读出关于此次还需连续传输的数据包个数的信息N;在本申请的实施例中,一个传输周期中的数据包个数信息N记录在第一个数据包的某个字段中,当传输完第一个数据包后,就可以解码该数据包的响应字段,读出本次还需要连续传输的数据包个数的信息N;
S2.基于CSM机制,启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,持续监听下行控制信道,进行数据上传,直到满足CSM机制下的休眠条件后,进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器;
S3.在Short DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;若DRX短周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX短周期定时器超时,MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
S4.在Long DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态,若在DRX长周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX长周期定时器超时,MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
S5.IDLE DRX状态下,MTCD被周期性地唤醒来监听网络的下行传输,直至被寻呼时,进入 RRC_CONNCTED ACTIVE状态,返回步骤S1。
其中,所述CSM(Coercive Sleep Mode,强制休眠模式)机制即为:启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,进行下行控制信道的监听和数据的上传,并在满足CSM机制下的休眠条件时,进入Short DRX状态。
所述CSM机制下的休眠条件为:连续传输的数据包个数超过阈值N,或是去激活定时器超时。
具体地,所述步骤S2包括以下子步骤:
S21.MTCD持续监听物理下行控制信道;
S22.MTCD在接收到来自网络的新数据包时,将新数据包上传给基站,并重置去激活定时器,更新还需连续传输的数据包个数N,更新后的N值等于更新前的N值减1;
S23.判断更新后的N是否为0,若是,则进入步骤S25;若否,则进入步骤S24;
S24.判断在接收到下一个新数据包之前,去激活定时器是否超时,如果去激活已经超时,进入步骤S25,如果去激活定时器没有超时,则返回步骤S22;
S25.进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器。
具体地,N值为0后,在进入Short DRX状态的同时,将后续超过包计数器阈值N的数据包放在缓存区;且缓存区的数据会在MTCD进入下一次RRC_CONNCTED ACTIVE状态时进行上传,且上传时具有更高的优先级。
所述的步骤S3包括以下子步骤:
S31.在Short DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S32.MTCD实时判断DRX短周期定时器是否超时;
若是,则MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
若否,则进入步骤S33;
S33.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S32进行下一次DRX短周期定时器的超时判断。
具体地,所述的步骤S4包括以下子步骤:
S41.在Long DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S42.MTCD实时判断DRX长周期定时器是否超时;
若是,则MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
若否,则进入步骤S43;
S43.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S42进行下一次DRX长周期定时器的超时判断。
所述MTCD在Long DRX状态下的休眠时间大于MTCD在Short DRX状态下的休眠时间。
在本申请中,假设CSM机制DRX的设备休眠方法满足一下几个合理条件:MTCD与网络的交互行为全部为上行传输(UL),暂时不考虑由网络侧发起的下行活动(DL);在一个周期内,MTCD对自己收集的数据处理完后,形成的数据包具有优先级差别,根据数据的重要性对数据包编号0~NUMBER,为了表示方便,NUMBER由N指代。其中,编号0的数据包优先级最高;该场景下的机器类通信(MTC)数据包传输行为满足泊松分布,因此两次上行传输(UL)时间间隔满足指数分布;对基站和MTCD同时配置相同的CSM机制。CSM机制的有限状态机如图4所示,从图4可以清楚看出各个状态的转换关系。
在本申请的一个实施例中,为了定性刻画我们提出的CSM机制,以及定量分析CSM机制的性能,根据前面的描述和相关分析,我们特别地提出一个Semi-Markov模型(半马尔科夫分析模型),用来估计我们提出的CSM机制的唤醒延迟和功率节约因子,模型如图5所示在 Semi-Markov状态转移过程中,状态S0表示DRX机制下的ACTIVE状态,N计数之前,MTCD完成第一个数据包传递。状态S1表示N满足递减至0的条件或者在N没有减至0之前,DRXinactivity timer超时后,进入Short DRX阶段,此时状态S1代表的是Short DRX的OnDuration时段。在On Duration时段没有监测到物理下行控制信道(PDCCH)的寻呼信息,此后MTCD进入状态S2,代表的是Short DRX状态下的Opportunity for DRX(其余时间,也即Short DRX除On Duration外的休眠时段)时段。类似地,状态S3和状态S4分别代表的是 LongDRX状态下的On Duration和Opportunity for DRX(其余时间,也即Long DRX除OnDuration外的休眠时段)时段。此后MTCD进入IDLE DRX状态,状态S5代表的是IDLE DRX 状态下的Paging Occasion(寻呼时刻)时段,此时MTCD唤醒接收信道的寻呼消息。在状态 S6代表的是MTCD电源休眠,进入一个DRX Cycle时段。
如下表,说明了在实施例中使用的符号及含义:
接下来分别推导出Semi-Markov的平稳分布,状态持续时间以及功率节约因子以及唤醒延迟:
第一,稳态概率:
假设pi,j表示从状态Si到状态Sj的转移概率,且πi表示状态Si的稳态概率。那么根据 Semi-Markov状态转移特性,各个状态Si的稳态概率πi可以表示如下:
假设MTCD上行数据包到达形成一个以λ为参数的泊松过程,因此数据包到达时间间隔服从参数为λ的指数分布,均值为1/λ。同时,本文假设在基站侧,一个Short/Long/IDLEcycle 内至多只有一个数据包到达。实际上,大多数MTC通信场景下的应用都是上行主导,每个机器类设备的下行数据包到达时间间隔通常会大于一个Short/Long/IDLE cycle。因此这个假设是实际的且合理的。
当MTCD处于状态S0,存在两种情况:(1)在N递减为0之前,在T0有效期内没有数据包到达;(2)当N减为0时;上述两种情形下MTCD从状态转移S0到状态S1。在这两种情况下,结合泊松过程的无记忆性和平稳性,状态转移概率可以表示为:
同理,得出其他状态转移概率如下:
根据随机过程状态转移特性,可以推导出其他的状态转移概率如下:
对平稳分布,显然还有:
根据(1)-(5)联合求解,得出各个状态Si的平稳分布为:
其中,
第二、状态持续时间
当MTCD处于状态S0时,针对数据包到达,显然存在两种情况:(1)数据包在N递减为0或者在N递减为0之前,但是去激活定时器T0超时之后到达,此时概率为p0,1;(2)数据包在N递未减为0,且去激活定时器T0超时之前,在去激活定时器的第i个子帧到达,此时概率为pi。所以状态S0的持续时间为:
其中,符号Ti代表的是数据包在第i个子帧到达时一个子帧的状态持续时间。
首先,计算出概率pi,因为数据包在第i个子帧到达,根据数据包到达特性,显然有:
pi=Pr(i-1<tp<i)=e-λ(i-1)-e-λi,i∈[1,T0] (9)
又因为当数据包在去激活定时器的第i个子帧到达,那么去激活定时器重新启动,一个的新的连续接收开启。因此,存在下面的关系:
Ti=i+H0 (10)
联立式(8)、(9)、(10)得出:
当MTCD处于状态S1时,针对数据包到达,同样存在两种情况:(1)数据包在OnDuration Timer超时之后到达,此时概率为p1,2;(2)数据包在On Duration Timer超时之前的第j个子帧到达,此时概率为所以状态S1的持续时间为:
其中,符号代表的是当数据包在第j个子帧到达时一个子帧的状态持续时间。首先,计算出概率假设数据包在On Duration Timer内的第j个子帧到达,根据数据包到达特性,显然有:
联立(12)、(13)得出:
因为状态持续时间H2,是指在Short DRX周期内的睡眠时间,因此H2=TS-TON。同理,
H4=TL-TON,H6=TP-TPO
当MTCD处于状态S3时,针对数据包到达,存在三种情况:(1)数据包在On DurationTimer 超时之后到达,此时概率为p3,4;(2)数据包在On Duration Timer超时之前的第j个子帧到达,此时概率为(3)数据包在上个Short DRX期间的睡眠时间内到达,此时概率为ps。所以状态S3的持续时间为:
其中符号TPO代表的是一个子帧,所以TPO=1。符号ps代表的是情况(iii)时的概率。因此:
其中符号Tj ON代表的是情况(2)时的概率,且Tj ON=j,j∈[1,TON]。因此:
因此,联立(15)-(18)得出:
最后,当MTCD处于状态S5时,在此状态下持续时间为TPO。当数据包在状态S5或者此状态之前到达,那么MTCD会用TPO来监测PDCCH,以此来检测是否有数据包需要接收。另外一种情况就是,当数据包在状态S5的TPO之后到达,那么机器类设备会进入DRX cycle(PagingCycle)的睡眠期。通过上述分析,可知:H5=1。
第三、功率节约因子和唤醒延迟
我们将会推导出系统的功率节约因子α,以及唤醒延迟令T表示系统平均时间,则:
这里定义功率节约因子为MTCD处于功耗低状态的占比,数学表达式为:
α=Psd+Pld+Ppd (20)
其中,符号Psd,Pld,Ppd分别代表DRX Short Cycle/DRX Long Cycle/Paging Cycle下的睡眠周期在整个系统平均时间的占比。且有:
基于前面假设的数据包到达服从泊松分布,所以在Short DRX/Long DRX状态下,数据包到达时间满足均匀分布。当机器类设备(MTCD)处于休眠状态时,唤醒延迟代表的是两个数据包到达基站侧的时间间隔,以及数据包从基站侧发出的时间。否则,唤醒延迟为零。由于,在每个状态下数据包到达是随机过程,且每个状态的周期固定。可知:
在本申请的另一个实施例中,为了验证我们提出的方法有效,下面我们将会呈现仿真结果,选取的DRX参数都是当前蜂窝网络中实际使用的参数,并且在仿真中我们假设N=1,仿真结果下:
图6为功率节约因子与数据包到达率之间的函数关系示意图,图7为唤醒延迟与数据包到达率之间的函数关系示意图;
在图6~图7中:T0=20ms,TON=80ms,TS=160ms,TL=320ms,TP=640ms,N=1;从图6可以看出,随着数据包到达率(packets/second)的降低,功率节约因子和唤醒延迟同时在增加。这是因为当数据包速率越小,MTCD将会在低功耗的状态持续更久。当数据包到达率很小,就是λ<1,功率节约因子几乎可以达到100%,表明了CSM机制对于节约功耗有着显著的优势;与此同时,唤醒延迟对于那些对时延不敏感的MTCD也是可以接受的。
图8为不同的DRX inactivity timer下,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图,图9为不同的DRX inactivity timer下,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;在图8~图9中,TON=80ms,TS=160ms,TL=320ms,TP=640ms,N=1,λ=1/30packet/s;可以看出随着 DRX inactivity timer参数的配置变化,CSM机制中功率节约因子和唤醒延迟有着相同的变化趋势,具体表现为当DRX inactivity timer增大,功率节约因子会减小,而唤醒延迟也会减小。原因在于,DRX inactivity timer越大,说明MTCD设备在传输完数据包以后监听信道的时间越长,功耗就越大,即功率节约因子就越小,相应地,系统的唤醒延迟也就变小了。
图10为不同的Long DRX cycle时,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图;图11 为不同的Long DRX cycle时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;
在图10~图11中,T0=20ms,TON=80ms,TS=160ms,TP=640ms,N=1,λ=1/30packet/s;显然随着Long DRX cycle的增加,功率节约因子和唤醒延迟也同时增加。事实上,当TL=60ms 时,CSM机制就有一个令人满意的功率节约因子。至于唤醒延迟,当TL较小时,唤醒延迟更加让人满意。基于这样的情况,我们推荐一个较小的TL来满足MTC业务。在这种配置下,MTCD 可以在尽量满足时延要求的情况下,节约更多的功耗。考虑到MTCD在ShortDRX Cycle的活动状态和性能情况与Long DRX cycle是相似的,所以这里就不在赘述。
图12为不同的On Duration时,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图;图13为不同的On Duration时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;
在图12~图13中,T0=20ms,TS=160ms,TL=320ms,TP=640ms,N=1,λ=1/30packet/s;显然,TON对功耗节约有一个消极的影响。原因在于,MTCD如果配置了一个较大的TON则会休眠更短,休眠期更短意味着耗能的相应增多。但是,TON=100ms,功率节约因子α=0.9909是优秀的结果。因此,我们可以从当前的蜂窝网中选取合理的参数,来满足MTC的业务需求。在尽量保证MTCD对时延的要求下,进一步降低MTCD的功耗。
图14为不同的Paging Cycle时,CSM机制中功率节约因子的性能情况示意图,图15为不同的Paging Cycle时,CSM机制中唤醒延迟的性能情况示意图;
图14~图15中,T0=20ms,TON=80ms,TS=160ms,TL=320ms,N=1,λ=1/30packet/s;当TP从40ms到1280ms进行变化时,功率节约因子从96.93%到99.30%进行变化。这个结果也是可以验证的,因为根据我们在前面对稳态概率的推导,可以知道CSM机制下的MTCD会在Paging Cycle状态持续更久,进一步说明了本发明的有效性和高效性。

Claims (5)

1.一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.在RRC_CONNCTED ACTIVE状态下,MTCD向基站传输完第一个数据包后,解码并读出此次还需连续传输的数据包个数的信息N;
S2.基于强制休眠模式机制,即CSM机制,启动一个去激活定时器和一个阈值为N的包计数器,持续监听下行控制信道,进行数据上传,直到满足CSM机制下的休眠条件后,进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器;
所述步骤S2包括以下子步骤:
S21.MTCD持续监听物理下行控制信道;
S22.MTCD在接收到来自网络的新数据包时,将新数据包上传给基站,并重置去激活定时器,更新还需连续传输的数据包个数N,更新后的N值等于更新前的N值减1;
S23.判断更新后的N是否为0,若是,则进入步骤S25;若否,则进入步骤S24;
所述步骤S23中,N值为0后,在进入Short DRX状态的同时,将后续超过包计数器阈值N的数据包放在缓存区;缓存区的数据会在MTCD进入下一次RRC_CONNCTED ACTIVE状态时进行上传,且上传时具有更高的优先级;
S24.判断在接收到下一个新数据包之前,去激活定时器是否超时,如果去激活已经超时,进入步骤S25,如果去激活定时器没有超时,则返回步骤S22;
S25.进入Short DRX状态,同时启动DRX短周期定时器;
S3.在Short DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;若DRX短周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX短周期定时器超时,MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
S4.在Long DRX状态下,MTCD只在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态,若在DRX长周期定时器超时之前,在On Duration期间监听到数据,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;若DRX长周期定时器超时,MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
S5.IDLE DRX状态下,MTCD被周期性地唤醒来监听网络的下行传输,直至被寻呼时,进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,其特征在于:所述CSM机制下的休眠条件为:连续传输的数据包个数超过阈值N,或是去激活定时器超时。
3.根据权利要求1所述的一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,其特征在于:所述的步骤S3包括以下子步骤:
S31.在Short DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S32.MTCD实时判断DRX短周期定时器是否超时;
若是,则MTCD进入Long DRX状态,同时启动DRX长周期定时器;
若否,则进入步骤S33;
S33.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S32进行下一次DRX短周期定时器的超时判断。
4.根据权利要求1所述的一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,其特征在于:所述的步骤S4包括以下子步骤:
S41.在Long DRX状态下,MTCD在On Duration期间监听物理下行控制信道,其余时间都进入休眠状态;
S42.MTCD实时判断DRX长周期定时器是否超时;
若是,则MTCD释放无线资源,进入IDLE DRX状态;
若否,则进入步骤S43;
S43.MTCD是否在On Duration期间监听到数据;
若是,则进入RRC_CONNCTED ACTIVE状态,并返回步骤S1;
若否,则返回步骤S42进行下一次DRX长周期定时器的超时判断。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于CSM机制DRX的设备休眠方法,其特征在于:所述MTCD在Long DRX状态下的休眠时间大于MTCD在Short DRX状态下的休眠时间。
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