CN100579046C - 通信系统中睡眠模式的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信系统中睡眠模式的控制方法及装置，该睡眠模式的控制装置主要包括睡眠发起判决模块及与其分别相连的业务占用时间统计模块、睡眠模式控制模块，业务占用时间统计模块统计当前终端通信状态，并将通信时间与空闲时间之关系转算为P值，睡眠发起判决模块判断该P值是否满足发起睡眠模式的条件，如满足，则发出睡眠模式激活确定信息给睡眠模式控制模块以激活各个连接的睡眠模式。本发明通过统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，在通信时间与空闲时间比值满足发起睡眠模式的条件才激活各个连接的睡眠模式，因此本发明可减少计算各个睡眠窗口的起始时间和窗口大小的次数，减少计算复杂度和计算量，降低上下行业务调度的复杂性。

Description

通信系统中睡眠模式的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域技术，尤其涉及通信领域之WiMax系统的睡眠技术。
背景技术
随着通信技术的发展和终端需求的增长，数据业务得到迅速发展，数据业务量的迅速增长使得人们对通信带宽的需求日益高涨，宽带接入正在向产业界展现出一个巨大的市场。为突破接入网的带宽瓶颈，人们推出多种宽带接入技术。
采用无线接入方式的宽带无线接入(BWA，Broadband Wireless Access)技术具有灵活、方便、可移动性以及投资少等明显的优势，其中以第三代移动通信(3G，The Third Generation)、宽带无线局域网(WLAN，Wireless Local AreaNetwork)和宽带无线城域网(WMAN，Wireless Metropolitan Area Network)为代表的BWA技术在近几年得到飞速的发展。
全球通用微波接入(WiMax，Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)就是其中一种无线城域网技术，WiMax能向固定或移动的设备提供宽带无线连接，还可用来连接WLAN的热点与因特网，提供校园连接，以及在“最后一公里”宽带接入领域作为数字用户终端线(DSL，Digital Subscriber Line)等有线宽带接入的无线替代品。
WiMax系统采用蜂窝技术，其空中接口数据的传输在基站(BS，Base Station)和若干个下属终端站(SS，Subscriber Station)之间进行的，并由BS进行集中控制。其中，BS与城域网、公用电话交换网(PSTN，Public Switched Telephone Network)相连，一个SS可以接入一个或者多个终端(UE，User Equipment)，并汇聚这些UE的网间互联协议(IP，Internet Protocol)数据、语音业务流量，通过空中接口传送到BS。
工作时，终端与基站保持联系状态，但是每个终端并不是时刻都与基站有业务传输，因此，终端可以在没有业务的时候把某些元件断电以节约终端的电源，称为睡眠模式(Sleep Mode)。目前，IEEE802.16E定义一种睡眠模式，使终端与服务基站在预先协商的时间区间内与服务基站在空口中断联系。睡眠模式可以减少终端在下行和上行的传输请求，从而最小化终端的功率消耗，减少服务提供基站的空口资源消耗，进而提高信道资源利用率。
MS(mobile subscriber，终端)进入睡眠模式后，在睡眠状态和侦听状态间交替转换。在睡眠状态下，MS不与服务基站Serving BS(即“服务基站”)交互，也不用侦听Serving BS的消息；在侦听状态下，MS必须侦听Serving BS的消息，并可能根据Serving BS的指示与其进行消息交互。每次连续睡眠状态持续的时间称为睡眠窗口，每次连续侦听状态持续的时间称为侦听窗口。
IEEE802.16E协议根据业务类型建立不同的业务流，并根据业务流的特性和服务质量(QoS，Quality of Service)要求采取不同的传输措施。同时，为适应业务流数据传输的特点，协议规定三种睡眠类型，并对不同睡眠类型分别采取不同的睡眠策略，包括不同的参数，不同的激活与去激活过程以及不同的数据传输策略。
第一种类型：用于BE，NRT-VR类型的业务连接。这种类型睡眠窗口成二的倍数增加直到到达最大规定的睡眠窗口。
第二种类型：用于UGS、RT-VR(实时变速率)类型的业务连接。这种类型的连接睡眠窗口和侦听窗口大小一旦固定就不变化。
第三种类型：用于多播连接和管理操作。比如周期性测距、动态服务流操作，临小区广播等管理消息。这种类型只有一次睡眠时间窗口，一次睡眠到时就醒来。
终端和基站进行商议，把当前的各个连接分成不同的功率节省组，组与组之间采用不同的睡眠类型和参数，因此有可能出现不同功率节省组的侦听窗口和睡眠窗口相互交织。当终端处于所有功率节省类的睡眠窗口的交集时，终端不与服务基站进行任何的上下行通信，这时称终端处于unavailability interval中；除此之外，终端总会处在某一个功率节省类所代表的那些连接的侦听窗口中，终端会为这些连接而与服务基站进行上下行的通信，此时称为终端处于availability interval中。如图1所示，将当前的各个连接分成第一功率节省组及第二功率节省组，其中空白方框表示侦听窗口，阴影方框表示睡眠窗口，则如果终端处于第一功率节省组及第二功率节省组的阴影方框交集，就表示终端处于unavailability interval中，以格子方框表示；其他，就表示终端处于availabilityinterval中，以左斜线方框表示。
在unavailability interval中，终端的某些物理器件可能已经断电或者进行其他的活动(如扫描相临基站，与相临基站做关联等等)而不需要与基站通信，则基站不传信息给终端。
在availability interval，终端可以像正常状态一样接收所有的下行传输。
目前，激活终端进入睡眠模式，一般是在每一个服务流激活时就激活此连接的睡眠模式。
现有激活睡眠模式的方法没有考虑到当前终端的业务量对睡眠模式的影响。这样在业务量比较大时激活各个连接的睡眠模式没有必要，因为在业务量很大时，各个业务连接的睡眠窗口重合在一起的几率并不是很大，真正进入睡眠的时间也就不会很多。而此时终端或者基站还要不断计算各个睡眠窗口的起始时间和窗口大小，从而增加了计算复杂度和计算量，同时提高了上下行业务调度的复杂性。
例如系统激活一个UGS业务流，同时激活此业务连接的睡眠模式。如果系统又激活了另一个或者多个同一类的UGS业务流并激活此连接的睡眠模式，由于多个连接的服务流参数一致而确定睡眠模式的参数也是一致的，但是只要睡眠模式的起始时间不同就可能会导致多个连接的睡眠窗口没有重合，如果再加上其他业务类型的连接进入睡眠模式，那么即使所有连接都睡了，终端进入睡眠模式的可能也小。而因此带来的计算复杂度和业务调度复杂度均较大。
发明内容
有鉴如此，本发明提供一种激活终端进入睡眠模式的方法及装置，以减少各终端进入睡眠状态时终端和基站处理复杂度，减少计算量，降低因为睡眠模式而带来的业务调度复杂度。
通信系统中睡眠模式的控制装置，其中，该睡眠模式的控制装置主要包括睡眠发起判决模块及与其分别相连的业务占用时间统计模块、睡眠模式控制模块，业务占用时间统计模块统计当前终端通信状态，并将通信时间与空闲时间之关系转算为P值，睡眠发起判决模块判断该P值是否满足发起睡眠模式的条件，如是满足，则发出睡眠模式激活确定信息给睡眠模式控制模块以激活各个连接的睡眠模式。
通信系统中睡眠模式的控制方法，其中，包括：
步骤A，统计当前终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，并将通信时间和空闲时间之关系转算为P值；
步骤B，判断P值是否满足发起睡眠模式的条件，如果满足，激活各个连接睡眠模式；否则，回到步骤A。
与现有技术相比，由于本发明之睡眠模式控制装置及方法，通过统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，在通信时间与空闲时间比值满足发起睡眠模式的条件时才激活各个连接的睡眠模式，因此，本发明之睡眠模式控制装置及方法基于当前终端的业务量对睡眠模式的影响，在业务量很大时，可减少不断计算各个睡眠窗口的起始时间和窗口大小的次数，进而减少计算复杂度和计算量，同时降低上下行业务调度的复杂性。
附图说明
图1为现有之睡眠组状态示意图。
图2为本发明之较佳实施方式之睡眠模式的控制装置的方框图。
图3为本发明之较佳实施方式之睡眠模式的控制装置的工作流程框图。
图4为本发明之较佳实施方式之通信状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式及附图，对本发明作进一步详细的说明。
本发明之核心思想在于统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，在通信时间与空闲时间的比值达到一定门限时才激活各个连接的睡眠模式，本发明的应用于各种通信系统，如第三代移动通信3G、宽带无线局域网WLAN、GSM、WCDMA、CDMA、WiMax和宽带无线城域网WMAN等等，但为叙述的方便，以下的实施方式均以WiMax为例。
如图2所示，为本发明之睡眠模式的控制装置的较佳实施方式的装置方框图，该睡眠模式的控制装置2主要包括业务占用时间统计模块21、通信与空闲时间比值设置模块22、睡眠发起判决模块23、睡眠模式控制模块24，连接关系为：睡眠发起判决模块23分别与业务占用时间统计模块21、通信与空闲时间比值设置模块22、睡眠模式控制模块24相连。
本发明的激活和解激活睡眠模式可以由基站发起也可以由终端发起，所以可以有三种配置方式：①仅基站配置睡眠模式的控制装置2；②仅终端配置睡眠模式的控制装置2；③基站和终端均配置睡眠模式的控制装置2。但不论怎么配置，睡眠模式的控制装置2的工作过程基本相似，其工作过程可以如下所述。
如图3所示，为本发明之睡眠模式的控制方法的较佳实施方式的工作过程方框图，主要包括如下步骤。
步骤301，业务占用时间统计模块21统计当前终端通信状态，并将通信时间与空闲时间之关系转算为P值；
业务占用时间统计模块21可以在每发完一帧后统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，并将通信时间与空闲时间之关系转算为P值。其中，业务占用时间统计模块21的统计方法主要有三种，即P值的确定方法主要有以下四种：
方法一：累计时间平均
终端开机时或者睡眠模式被解激活时，就开始统计通信时间及空闲时间，P值为通信时间除以通信时间与空闲时间之和。如图4所示，设开始时间为t0，当前时间为t，Ti为从计时开始到当前时间的存在有通信的通信时间片断，则P值的计算方法可以如式(1)所示：
Σ i = 1 i T i ( t - t 0 ) = P - - - ( 1 )
但是累计统计时间不可能无限长，可以在一段比较长时间以后从新开始计时为t0。
方法二：滑动窗口平均
在一定长时间的滑动窗口以内统计业务通信时间和滑动窗口时间的比值。设当前时间为t，滑动窗口长为T，在每一个滑动窗口统计一次决定是否进入睡眠模式，则P值的计算方法可以如式(2)所示：
Σ i = 1 i T i T = P - - - ( 2 )
方法三：滑动窗口内加权平均
有些业务连接可能长时间没有数据传输，那么此条连接以后出现业务而需要占用传输时间的几率可能偏小，那么可以设置这种连接占用时间乘上一个权值小于1的系数，由于通信占用时间为各种业务连接混合在一起的时间，因此，权值ai的设计要与当前进行通信的业务时间Ti中的业务类型有关，则P值的计算方法可以如式(3)所示：
Σ i = 1 i a i T i T = P - - - ( 3 )
方法四：通信时间及空闲时间的比值
终端开机时或者睡眠模式被解激活时，设置统计周期，在每个周期内统计通信时间及空闲时间，P值为通信时间与空闲时间之比值。
步骤302，睡眠发起判决模块23判断业务占用时间统计模块21计算的P值是否满足发起睡眠模式的条件；
业务占用时间统计模块21将统计的P值传给睡眠发起判决模块23，则睡眠发起判决模块23将该P值与一预先设置的门限值进行比较，该门限制由通信与空闲时间比值设置模块22设置，如是P值小于通信与空闲时间比值设置模块22设置的门限值，则说明满足发起睡眠模式的条件，则睡眠发起判决模块23将激活各个连接睡眠模式的确定信息传给睡眠模式控制模块24，进入步骤303；否则回到步骤301。
步骤303，睡眠模式控制模块24根据睡眠发起判决模块23确定信息产生激活命令，激活各个连接睡眠模式即激活各功率节省组；
睡眠模式控制模块24根据睡眠发起判决模块23确定信息发送激活指令，并负责解激活睡眠模式的指令和睡眠模式管理、睡眠发起判决等。
睡眠模式控制模块24激活各功率节省组，并根据功率节省组的参数计算unavailability interval出现的时间，并在此unavailability interval内选择部分元器件断电，或者进行其他的活动而不需要与基站通信：扫描相临基站，与相临基站做关联等等。
步骤304，如果处于睡眠模式的任何一个连接被解激活，此连接退出睡眠模式，那么只要有一个连接被解激活了，整个终端进入正常工作状态，回到步骤301。
当终端处于睡眠模式，只有一个连接被解激活，该终端退出睡眠模式，整个终端进入正常工作状态，回到步骤301，业务占用时间统计模块21重新统计当前终端通信状态，并用P值表示。
但上述仅为本发明的较佳实施方式，并非用于限定本发明的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员应当认识到，凡在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (7)

1.通信系统中睡眠模式的控制装置，其特征在于：该睡眠模式的控制装置主要包括睡眠发起判决模块及与其分别相连的业务占用时间统计模块、睡眠模式控制模块，业务占用时间统计模块统计当前终端通信状态，并将通信时间与空闲时间的关系转算为P值，睡眠发起判决模块判断该P值是否满足发起睡眠模式的条件，如是满足，则发出睡眠模式激活确定信息给睡眠模式控制模块以激活各个连接的睡眠模式；其中：
业务占用时间统计模块在终端开机时或者睡眠模式被解激活时，开始统计通信时间及空闲时间，所述P值为通信时间除以通信时间与空闲时间之和；或者
业务占用时间统计模块在一滑动窗口内统计业务通信时间和滑动窗口时间，所述P值为业务通信时间和滑动窗口时间之比值；或者
业务占用时间统计模块设置统计周期，并在每个周期内统计通信时间与空闲时间，所述P值为通信时间与空闲时间之比值；或者
业务占用时间统计模块在一滑动窗口内统计业务通信时间和滑动窗口时间，其中，P值的计算方式为：
Σ j = 1 i a j T j T = P 其中aj为权值，权值aj的设计与当前进行通信的业务时间Tj中的业务类型有关，Tj为从计时开始到当前时间的存在有通信的第j个通信时间片断，滑动窗口长为T。
2.如权利要求1所述的通信系统中睡眠模式的控制装置，其特征在于：睡眠发起判决模块还相连一通信与空闲时间比值设置模块，通信与空闲时间比值设置模块设置一睡眠模式激活门限值，则睡眠发起判决模块判断所述P值是否小于该睡眠模式激活门限值，如果小于，则满足发起睡眠模式的条件。
3.如权利要求1所述的通信系统中睡眠模式的控制装置，其特征在于：业务占用时间统计模块是在每发完一帧后统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间。
4.通信系统中睡眠模式的控制方法，其特征在于，包括：
步骤A，统计当前终端与基站的上下行通信时间和空闲时间，并将通信时间和空闲时间之关系转算为P值；
步骤B，判断P值是否满足发起睡眠模式的条件，如果满足，激活各个连接睡眠模式；否则，回到步骤A；其中：步骤A中，所述P值的计算方法为：在终端开机时或者睡眠模式被解激活时，开始统计通信时间及空闲时间，所述P值为通信时间除以通信时间与空闲时间之和；或者
在一滑动窗口内统计业务通信时间和滑动窗口时间，所述P值为业务通信时间和滑动窗口时间之比值；或者
设置统计周期，并在每个周期内统计通信时间与空闲时间，所述P值为通信时间与空闲时间之比值；或者
在一滑动窗口内统计业务通信时间和滑动窗口时间，其中，P值的计算方式为：
Σ j = 1 i a j T j T = P 其中aj为权值，权值aj的设计与当前进行通信的业务时间Tj中的业务类型有关，Tj为从计时开始到当前时间的存在有通信的第j个通信时间片断，滑动窗口长为T。
5.如权利要求4所述的通信系统中睡眠模式的控制方法，其特征在于：还包括预先设置一睡眠模式激活门限值，步骤B中，判断P值是否满足发起睡眠模式的条件包括：判断所述P值是否小于该睡眠模式激活门限值，如果小于，则满足发起睡眠模式的条件。
6.如权利要求4所述的通信系统中睡眠模式的控制方法，其特征在于：步骤A是在每发完一帧后统计终端与基站的上下行通信时间和空闲时间。
7.如权利要求4所述的通信系统中睡眠模式的控制方法，其特征在于：步骤B后还包括，如果处于睡眠模式的任何一个连接被解激活，就退出睡眠模式，回到步骤A。
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