5G NR DRX框架

在LTE中使用DRX特征以通过允许UE不连续地监视PDCCH来节省能量。这在许多情况下都很重要，对于活动可能很少的UE（例如mMTC中的设备），以及对于具有更频繁流量的UE（如eMBB）。在NR中，仍然期望系统具有允许UE减少其能量消耗的机制，并且分析如何设计并可能优化DRX同时仍然有效地支持NR的不同服务是重要的。

考虑到UE和网络中的不同性能和成本方面以及这些方面之间的不同权衡，设计了不同的RRC状态或“模式”。例如，其中一些参数是：流量特性、资源利用率、网络接入时延、移动性和能耗。

作为一般规则，具有或多或少恒定流量的UE可以更好地置于连接模式；而具有零星或不频繁传输的UE可以更好地置于更节能的状态/模式。在这些状态/模式中的每一种内，可能有不同的机制来实现甚至更不同的能量效率水平。图1显示了LTE提供的不同节能选项，以及NR的一个选项。

UE处于连接模式的原因是因为有数据要在非常短的时间段内传输或预传输。当UE在“长”时间段内处于非活动状态时，UE最好处于低功耗状态，例如空闲或非活动模式。

在LTE中的连接模式中，UE可以配置有两个DRX级别或周期。具有两个级别的原因是为了适应UE活动的级别。当UE最近接收到数据时，使用短的DRX周期。当UE在“更长”的时间段内没有接收到数据时，使用长的DRX周期。

支持不同的服务、服务混合、不同的L1和不同的numerology可以触发重新接入和增强LTE中发现的机制，以减少UE能耗。当这样做时，系统视为一个整体，并避免在一种状态/模式下引入功能，而在另一种状态或模式下可能可用。

虽然连接模式DRX可能需要一些增强以帮助UE降低其能耗，但需要考虑的是，改进不能仅关注UE功耗。DRX框架应在不同的关键方面（如功耗、时延、UE和网络复杂性或网络资源管理）之间实现公平的权衡。连接模式是指在有流量时使用的，因此，连接模式中的DRX周期旨在通过“机缘巧合”地在短时间内停止监视下行来最小化UE功耗。

改进DRX的简单方法将是将DRX周期增加到例如30秒，或者引入UE将在其间切换的几个新周期。这是可以考虑的，也很可能是有益的，在这一点上，或许不应该局限于这些循序渐进的改进。需要了解目的、目标和可以获得的实际利益。还应考虑到，可能有其他选择来解决同样的问题。引入“非活动状态--Inactive”，这意味着在没有流量时使用，并有助于减少UE能耗，它减轻了网络和UE的复杂性（例如，通过限制移动性过程、监控参考信号等）。“非活动态”中的DRX机制类似于空闲状态。

在没有活动流量的这段时间内，考虑使用其他状态/模式是合理的。如果低功耗状态/模式与完全连接模式之间的转换速度快且成本低（从信令的角度来看），则在连接模式下具有大量DRX周期、具有长的非活动DRX周期或其他高级DRX方案的益处是值得怀疑的。

连接模式DRX的复杂性不容忽视，因此新增强的潜在收益必须优于现有替代方案。因此，当连接模式DRX的可能增强时，层2还应考虑所有其他机制和选项，这些机制和选项可以实现相同的目标，并可能具有相同或甚至更多的好处。

考虑到网络可以选择重配置DRX周期和其中的参数，命令UE在DRX周期之间转换，并将UE重新配置为不同的状态，LTE DRX框架是一个良好的基线，它允许灵活和动态的DRX周期以及配置来处理服务的混合。然而，支持同时numerology可能需要对DRX操作进行一些修改。

在LTE中，eNB可以配置DRX参数，指示UE何时从短DRX移动到长DRX。相同的行为可以用于NR；当UE正在应用一个周期时，UE运行计时器。

在LTE中，存在可由eNB用于将UE直接移动到DRX（将其移动到短DRX或直接移动到长DRX）的MAC CE。如果eNB没有更多的数据要调度给UE，这允许eNB让UE休眠。这也应该在NR中得到支持，但通过几种DRX配置，eNB可以选择UE应该应用哪种配置。

在LTE中，C-DRX状态被绑定到MAC实体。这意味着，在UE具有多于一个MAC实体（例如在DC中）的情况下，针对每个MAC实体单独进行DRX配置。在UE被配置有CA的情况下，即连接到多个载波但仍然仅使用一个MAC实体，相同的DRX配置被应用于所有载波。在NR中，还支持多连接（例如NR-NR和LTE-NR）和CA（NR内），这可能为实现DRX操作的不同方式开辟了道路。在具有多连接的NR中，将存在多个MAC实体，并且UE将能够使用不同的技术并且可能具有不同的numerology从多于一个eNB发送/接收。因此，出现了如何设计DRX的问题。

DRX过程的主要目的是通过允许UE在不监视PDCCH时休眠来节省UE中的能量以延长电池寿命。然而，当网络具有用于UE的数据时，这伴随着时延增加的成本。取决于DRX状态是如何设计的以及它们在UE中是如何实现的，节能和时延将受到影响，但复杂性也会受到影响。

关键属性是DRX状态，即活动时间。DRX状态描述了所使用的电池节约水平，而这又对应于PDCCH的监控频率。在LTE中，DRX状态对应于两个DRX周期中的一个，即短周期和长周期，并且处于活动时间。DRX状态可以在UE的各种实体中实现。

对于单连接情况，UE将仅具有一个MAC实体，因此每个UE具有一个DRX状态。对于具有多于一个MAC实体的多连接情况，UE中的所有MAC实体将被迫使用相同的DRX状态以最大化功率节省。这将比如在具有每个MAC实体的DRX状态的LTE中那样设计更复杂且效率更低。例如，如果一个支路发送（因此导致DRX状态的改变），则另一个MAC也需要改变其DRX状态。出于效率原因，当MeNB调度UE但SeNB不调度时，UE需要在SeNB上唤醒，尽管对于MeNB而言，唤醒是足够的。在所有小区上主动监视的DRX状态的这种实现将浪费功率，而不同MAC实体之间的DRX配置没有灵活性。因此，在MeNB和SeNB上运行的不同流量无法从不同的DRX配置中获益，并且会在延迟和节能方面受到惩罚。

由于不同的流量类型通常被映射到不同的逻辑信道或不同的numerology，因此每个LCH都有一个DRX状态或每个numerology都有一种DRX状态似乎是一种可行的选择。然而，由于DRX状态是关于监视PDCCH的，而不管所使用的numerology或流量使用的是哪个LCH，这是不适用的。

然而，这不应与例如具有适合不同业务类型（即每个LCH）的不同DRX定时器配置相混淆。

每个载波的DRX状态可能是有用的，因为当PDCCH上仅调度一个载波时。然而，应当假设，对于CA，当UE在PCell和SCell中都被分配了载波时，应当调度所有载波进行传输。在并非所有载波都被使用的情况下，eNB中的SCell激活/去激活过程应用于去激活未使用的SCell。这将导致UE功率节省超过通过在未使用载波上具有DRX而实现的功率节省。

每个载波具有DRX状态的主要缺点是复杂性和时延增加。eNB将需要知道UE对于每个载波是醒着还是睡着了。此外，为了唤醒所有载波上的UE，eNB必须在所有载波上调度UE。因此，为了使所有载波启动并运行，eNB需要等待每个载波的onDuration，然后才能在每个PDCCH上发送调度分配。这当然会降低数据传输的速率，并增加完成传输所需的总时间。

每个MAC实体的DRX状态将是重用现有LTE DRX框架作为NR的基线，而不管是否考虑CA或MC。例如，在DC中，将存在两个DRX状态，并且UE将分别监视MeNB和SeNB上的PDCCH。

如果UE由在MeNB上的PDCCH上发送的分配激活，则它将开始监视在MeNB中分配的所有载波，但在SeNB上保持其DRX状态，从而与每个载波的DRX状态相比，潜在地节省能量并减少延迟。与每个UE的DRX相比，它将同时提供增加的灵活性，因为两个MAC实体将被独立地配置。对于eNB来说，跟踪每个MAC实体的一组DRX参数而不是跟踪每个载波的DRX状态的几个参数也是足够的，这将降低复杂性。由于减少了在SeNB和MeNB之间协调DRX设置的需要，因此该解决方案也比具有每个UE的DRX状态的解决方案复杂。

不同的服务可能需要不同长度的DRX周期。例如，对于语音业务，UE需要频繁唤醒以满足语音业务的时延要求。但是在发送/接收语音分组之后，UE可以快速入睡，因为在下一个语音分组到达之前。另一方面，FTP流量不像语音那样对时延敏感，长的DRX周期更好地允许UE尽可能多地睡眠。但是，当FTP流量处于活动状态时，最好在一段时间后保持清醒，看看是否应该传输更多数据，例如TCP ACK或其他文件传输等。不希望在发送FTP流量后让UE快速休眠，因为在这种情况下，TCP-ACK可能会延迟整个DRX周期，这会影响TCP吞吐量。

当UE有几种类型的业务活动时，事情变得有点复杂。例如，如果UE同时具有FTP流量和正在进行的语音流量，则“语音DRX”或“FTP DRX”可能都不合适。下图显示了三种不同DRX设置的FTP比特率；

• No DRX-UE持续活动

• FTP DRX-长DRX周期，长时间不活动

• 语音DRX-短DRX周期，短时间不活动

DRX配置对FTP比特率有很大影响。当然，完全没有DRX可以提供最高的吞吐量，但功耗会受到影响，因此这不是优选的。对于“FTP DRX”，吞吐量大致相同，但现在UE可以休眠，从而节省电力。使用“语音DRX”可显著降低FTP比特率。这样做的原因是在一些分组被发送到UE之后，UE太快地移动到睡眠状态。

综上所述，仅基于哪种承载可用来选择DRX模式可能不是一个好主意，因为合适的DRX模式取决于哪种业务对于UE是活动的。当UE同时进行语音呼叫和FTP传输时，配置为适合语音的DRX或配置为适合FTP的DRX都不是最佳选择。

在一些情况下，例如当UE在切换过程期间发送了测量报告时，重要的是UE不要太快入睡，因为它可能会错过潜在的切换命令。在这种情况下，UE应该配置有相对长的不活动定时器。另一方面，如果UE已经发送了例如语音分组，则很可能希望UE快速入睡以节省电力，因为在期望下一个语音分组之前不期望有更多的数据。因此，UE应该配置有相对较短的不活动定时器。

UE应该应用多长时间的不活动定时器取决于UE有哪些业务可用。确保UE苏醒以接收对上行链路传输的响应的一种方式是始终为UE配置长不活动定时器值，但这在UE有语音要发送的情况下浪费了UE功率。因此，根据流量配置不活动计时器将是有益的。

很明显，不同的业务或不同的业务混合将需要不同的DRX配置，以允许优化的DRX行为。因此，如果可以根据当前运行的流量配置不同的DRX参数设置，这将是有益的。eNB然后可以在不同的可用DRX配置中选择对于当前业务组合最为最佳的配置，并相应地配置UE。如果业务的特性改变，eNB可以用新的DRX参数重新配置UE。

实现这一点有多种方式。定时器的配置通常是RRC信令的一部分，没有理由改变这一点。当前业务组合可能会快速变化，这表明此类命令应由MAC CE处理，这反过来又表明UE通过RRC预先配置了一组DRX配置，然后可以由MAC“激活”。

在LTE中，UE可以配置有两个DRX周期。具有两个周期性的原因是，如果UE最近传输了数据，则UE很快将传输更多数据的概率较高。因此，如果UE最近是活动的，则使用一个短的DRX周期，这确保了如果更多数据到达，则发送该数据的时延将很低。但是如果UE在更长时间内没有发送数据，而UE可以应用更长的周期性。

在NR中应采用相同的方法，其中应支持一个以上的周期，但问题是层2是否应以两个DRX周期解决，或者当前框架是否应通用，允许两个以上的DRX周期？

如果扩展当前框架以支持三个周期性，例如，UE可以首先（刚刚接收到某物之后）具有非常短的周期性，如10ms。但是如果UE仍然没有接收到任何数据，则可以通过应用非常长的DRX周期（例如，以秒的数量级）来允许UE进入更深的睡眠。另一方面，在这种情况下，也许最好将UE置于空闲模式。但是，在MTC中可能会有非常长的DRX可能有用的应用。

针对唤醒方案，有两种：盲WakeUp方案和智能WakeUp方案。

UE应该在数据传输之前的DRX周期中获得非常短且节能的通知。这样，能源节约将是双重的；UE将只需要监听短时间段来接收WU信号，而不是监听整个onDuration时间，并且用于能够接收该WU信号的接收机将不需要斜升和斜降能耗。这种节能的成本是：

• 由于WU信号将在第一DRX周期期间发送，然后在下一DRX周期中发送分配；

• 该唤醒方案似乎需要新的接收机用于该WU信号并与主接收机并行使用。