主頁（http://www.by236.com）：淺談RRC狀態與手機耗電的關系

最近有人問我，用了4G后發現手機更耗電了，是怎么回事？其實，影響手機耗電量的原因很多，除了手機本身因素，還有網絡因素。

今天，我們談談通信協議中的RRC狀態是如何影響手機耗電的？通過與WCDMA技術對比來解釋為何4G手機比3G更耗電？

WCDMA RRC狀態與手機耗電的關系

從用戶的角度看，手機無非就是兩種運行模式：空閑模式（待機）和連接模式（上網、通話）。從技術的角度看，我們把這叫RRC狀態。WCDMA有5種狀態：IDLE，CELL_FACH，CELL_DCH，CELL_PCH和URA_PCH。IDLE狀態表示手機空閑；CELL_DCH狀態表示手機正在執行任務，比如上網看視頻；CELL_FACH狀態表示手機正在執行一些少量任務。

你用手機上網，無非就幾個步驟：掏出手機—>刷微信—>瀏覽完內容—>關閉屏幕，放進褲袋。而在網絡側，要響應你的每一步動作，要完成三種RRC狀態的轉移：IDLE—>CELL_DCH—>CELL_FACH—>IDLE。

下面這張圖是WCDMA RRC狀態轉移圖。

我們IDLE狀態開始，順時針方向來分析上圖。

1. IDLE狀態下，手機關閉無線發射。當開始傳送數據時，手機會開啟無線發射，手機狀態從IDLE轉移到CELL_DCH狀態，這一狀態轉移有2s時延。

2. 手機處于CELL_DCH狀態時，表示手機正在傳送或接收數據。當數據傳送結束，手機會保留CELL_DCH狀態5秒，以備還有后續數據要傳。這個5秒鐘的空閑時間我們稱之為DCH tail。

3. 假如5秒內沒有續傳數據，手機會轉移至共享信道FACH，這叫CELL_FACH狀態。CELL_FACH狀態下，手機只傳送信令或少量數據，如果有更多數據內容需要傳送，手機會重新轉移至CELL_DCH狀態。

4. 在進入CELL_FACH狀態12秒后，如果沒有數據傳送，手機將轉移至IDLE狀態，關閉無線發射。

現在，我們來看一看LTE狀態機運行情況。

LTE RRC狀態與手機耗電的關系

LTE的RRC狀態相對簡化，只有兩種：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED。

基于包的數據流通常是突發性的，在沒有數據傳輸的時候，可以通過關閉UE的接收電路來降低功耗，從而提升電池使用時間，為此，LTE采用DRX（Discontinuous Reception，不連續接收）技術。

DRX的基本機制是為UE配置一個DRX cycle。DRX cycle由“On Duration”和“Opportunity for DRX”組成：在“On Duration”的時間內，UE監聽并接收PDCCH（激活期）；在“Opportunity for DRX”時間內，UE不接收下行信道的數據以節省功耗（休眠期）。

根據LTE的兩種RRC狀態，DRX也分為兩種：一種是IDLE DRX，顧名思義，也就是當UE處于IDLE狀態下的非連續性接收，由于處于IDLE狀態時，已經沒有RRC連接以及用戶的專有資源，因此這個主要是監聽呼叫信道與廣播信道，只要定義好固定的周期，就可以達到非連續接收的目的。此時，手機發射功率非常低，小于15毫瓦。

而另一種就是ACTIVE DRX，也就是UE處在RRC-CONNECTED 狀態下的DRX， 可以優化系統資源配置，更重要的是可以節約手機功率，而不需要通過讓手機進入到RRC_IDLE 模式來達到這個目的，例如一些非實時應用，像web瀏覽，即時通信等，總是存在一段時間，手機不需要不停的監聽下行數據以及相關處理，由于這個狀態下依然存在RRC連接，因此UE要轉到連接狀態的速度非�？�。

在RRC_CONNECTED狀態下的DRX又分為：Short DRX 和 Long DRX，對應的DRX cycle 分別叫short DRX cycle和long DRX cycle。

不論是short DRX cycle還是long DRX cycle，都要啟動OnDurationTimer定時器，在這個定時器內，終端都會不停地監聽是否有數據傳輸，此時手機發射功率較大（1000-3500毫瓦）。

我們簡化一下，來看看下面這張RRC狀態轉移圖：

手機傳送數據時處于連續接收（Continuous Reception）狀態，如果手機停止數據傳送（定時器終止）而進入等待數據傳送，此時，由連續接收狀態轉移至short DRX 和 long DRX 。

手機處于連續接收狀態，表明手機正在傳送數據。當數據傳送完成，手機轉移至short DRX，等待傳送數據，此時，如果還有后續數據要傳，手機將返回連續接收狀態。如果沒有后續數據再傳，手機將進一步轉移至long DRX。

手機處于long DRX，就意味著準備進入RRC_IDLE狀態，如果此時還有后續數據要傳，同樣也會返回到連續接收狀態；如果沒有，手機將轉移至RRC_IDLE狀態。

無論是連續接收狀態，還是short DRX、long DRX，都需要去監聽是否有數據傳輸，此時手機發射功率較高。 當手機進入RRC_IDLE狀態，手機發射功率非常低，使用小于15毫瓦功率。

LTE和WCDMA兩種不同的RRC狀態機對手機耗電有什么影響？

實驗證明，LTE網絡下，手機在連續接收狀態下消耗的電量的大小取決于手機上網速率的高低，速率越低，消耗的電量越低，速率越高，消耗的電量越高。

而在WCDMA網絡下，手機處于CELL_DCH狀態時，無論速率大小，手機耗電量不變。

不過，4G手機的耗電量略比3G手機高，主要原因不在數據傳送時，而是在數據傳送結束后的那段等待時間。

在LTE Short DRX 和 Long DRX監聽狀態下，雖然沒有數據傳送，但此時手機仍然保持較高功率發射；而在WCDMA CELL_FACH狀態下，手機發射功率將減半。

為了清楚的描述LTE 和 WCDMA狀態機運行差異對手機耗電的影響，來自AT&T實驗室給出了兩張診斷對比圖。

比較上面兩幅圖的“RRC States”狀態欄，在這條橫軸上，陰影交叉線部分表示了數據傳送結束后的那段等待時間（LTE Short DRX/Long DRX狀態和WCDMA CELL_FACH狀態）。比較一下兩幅圖陰影交叉線部分的長度，很顯然，LTE明顯高于WCDMA，這正是4G手機耗電量大于3G手機的原因。

下面兩張表是RRC各狀態消耗功率對比表

數據進一步表明，4G手機比3G手機更耗電的主要原因是，在LTE Long DRX下耗費了太多電量。

當然，影響手機耗電的原因還很多，比如覆蓋、頻率、手機采用的省電技術等等，本文僅就RRC 協議部分對手機耗電影響進行分析，不能以點概面，僅供參考！