Energy Efficiency Analysis of the Discontinuous Reception Scheme in 5G NR Communication Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of this work is to analyze the energy saving schemes of user equipment in the first releases (Release 15) of the fifth generation (5G NR) cellular mobile communication systems, as well as to identify possible ways to improve the energy efficiency of these systems. The paper describes the identified drawbacks of the existing discontinuous reception scheme (DRX-scheme) used for user equipment energy saving in 5G NR. The effectiveness of discontinuous reception scheme in reducing user equipment energy consumption was analyzed in detail by simulation study for various traffic models and a key scenario for the deployment of 5G wireless cellular mobile communication systems. Analysis of the simulation results shows that the discontinuous reception scheme does not reach the upper limit of possible energy saving for all the traffic models studied for a number of reasons described in this paper.

About the authors

G. A. Ermolaev

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: gregory.a.ermolaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4213-953X

O. V. Bolkhovskaya

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: obol@rf.unn.ru
ORCID iD: 0000-0002-6679-9295
SPIN-code: 5314-9866

A. A. Maltsev

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: maltsev@rf.unn.ru
ORCID iD: 0000-0001-8694-0033
SPIN-code: 1473-1848

References

  1. Dahlman E., Parkvall S., Skold J. 5G NR: The Next Generation Wireless Access Technolog. Academic Press, 2018.
  2. Rec. ITU-R M.2410-0 (2017). Minimum requirements related to technical performance for IMT-2020 radio interface(s).
  3. Mondal B., Sergeev V., Sengupta A., Ermolaev G., Davydov A., Kwon E., et al. MU-MIMO and CSI Feedback Performance of NR/LTE // Proceedings of the 53rd Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS, Baltimore, USA, 20‒22 March 2019). IEEE, 2019. PP. 1‒6. doi: 10.1109/CISS.2019.8692922
  4. Бурков А.А., Тюрликов А.М. Верхняя оценка спектральной эффективности для систем с гибридной решающей обратной связью при ограничении на вид модуляции // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2020. № 1. С. 74–83.
  5. Ermolaev G.A, Bolkhovskaya O.V., Maltsev A.A. Advanced Approach for TX Impairments Compensation Based on Signal Statistical Analysis at the RX Side // Proceedings of the International Scientific Conference on Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF, St. Petersburg, Russia, 31 May 2021 ‒ 04 June 2021). IEEE, 2021. PP. 1‒5. doi: 10.1109/WECONF51603.2021.9470687
  6. Болховская О.В., Ермолаев Г.А., Tрушков С.Н., Мальцев А.А. Прототип приемопередающего оборудования скоростной передачи данных в частотном диапазоне 57‒64 ГГц // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9(2). С. 23‒39. doi: 10.31854/1813-324X-2023-9-2-23-39
  7. Burkov A., Shneer S., Turlikov A. An Achievability Bound of Energy Per Bit for Stabilized Massive Random Access Gaussian Channel // IEEE Communications Letters. 2020. Т. 25. № 1. PP. 299–302. doi: 10.1109/LCOMM.2020.3023461
  8. Herreria-Alonso S., Rodriguez-Perez M., Fernandez-Veiga M., Lopez-Garcia C. Adaptive DRX Scheme to Improve Energy Efficiency in LTE Networks with Bounded Delay // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2015. Vol. 33. Iss. 12. PP. 2963‒2973. doi: 10.1109/JSAC.2015.2478996
  9. Wang H.C., Tseng C.C., Chen G.Y., Kuo F.C., Ting K.C. Power saving by LTE DRX mechanism using a mixture of short and long cycles // Proceedings of the International Conference of IEEE Region 10 (TENCON 2013, Xi'an, China, 22‒25 October 2013). IEEE, 2013. PP. 1‒6. doi: 10.1109/TENCON.2013.6719041
  10. Arunagiri P., Nagarajan G. Optimization of power saving and Latency in LTE network using DRX mechanism // Proceedings of the 10th International Conference on Intelligent Systems and Control (ISCO, Coimbatore, India, 07‒08 January 2016). IEEE, 2016. PP. 1‒4. doi: 10.1109/ISCO.2016.7727036
  11. ETSI TS 138.211 (2020-07). NR; Physical channels and modulation (3GPP TS 38.211 version 16.2.0 Release 16).
  12. ETSI TS 138.212 (2018-07). NR; Multiplexing and channel coding (3GPP TS 38.212 version 15.2.0 Release 15).
  13. ETSI TS 138.213 (2018-07). NR; Physical layer procedures for control (3GPP TS 38.213 version 15.2.0 Release 15).
  14. ETSI TS 138.214 (2018-10). NR; Physical layer procedures for data (3GPP TS 38.214 version 15.3.0 Release 15).
  15. ETSI TS 138.901 (2020-11). Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (3GPP TR 38.901 version 16.1.0 Release 16).
  16. GPP R1-070674. LTE Physical Layer Framework for Performance Verification. 2007.
  17. ETSI TS 138.101-1 (2018-10). 5G; NR; User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 1: Range 1 Standalone (3GPP TS 38.101-1 version 15.3.0 Release 15).
  18. ATIS.3GPP.38.840.V1600 (2019-06). Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Study on User Equipment (UE) power saving in NR (Release 16).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».