CN103416094B - 控制无线电中的省电模式的方法及无线设备 - Google Patents

Abstract

一种控制无线设备中的无线电装置的操作模式的方法，所述方法包括：执行至少一个应用，所述应用提供用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式的接入信息，其中所述接入信息定义了该应用对无线电装置的使用。

Description

控制无线电中的省电模式的方法及无线设备

技术领域

本发明涉及控制无线设备中的无线电装置的操作模式，目的是降低耗电量。

背景技术

这样的无线设备被示意性地图示在图1中。无线设备1包括微处理器2，所述微处理器2执行形式为代码的程序，其可以被本地保存在微处理器2中或者保存在连接到微处理器2的存储器4中。移动设备1具有无线电接入芯片6，其用于传送或接收例如在移动设备1和网络8之间的无线电频率(RF)通信。所述移动设备1具有电源，其可以是被图示的电池10和/或到外部电源的连接(未示出)的形式。

将明显的是，移动设备可以包括许多其它未被图示的元件，因为它们与本上下文没有密切关系。

在移动设备1和网络8之间的RF通信通过由无线电接入芯片6在无线电信道上传送和接收RF信号而进行。当在信道上进行传送或接收时，无线电装置需要被通电。然而，当无线电装置不是正被使用时，它可以被断电或者进入省电模式来降低设备1的耗电量。

如已知的那样，针对蜂窝网络中的无线通信，网络包括管理移动设备之间的通信的基站。根据作为3GPP标准的一部分开发的长期演进(LTE)标准，一种机制已经被引入，试图在移动设备处省电。随着在无线网络上传送的数据量的稳步增加，存在对于降低这样的移动设备的耗电量的持续要求。根据在LTE标准中采用的方法，无线设备可以发起不连续接收(DRX)和/或不连续传输(DTX)，其允许它基于与基站协商的一些预定的非活动的定时器值来将无线电装置调成睡眠状态达很长时间。在LTE标准中，基站被称为e节点B(eNB)。

然而，这些非活动的定时器值是太通用的并且不可以将在任意给定的时间在无线设备处发生的特定网络流量活动考虑进去。

本发明的目的是增强针对无线电接入设备的省电。

发明内容

根据本发明的一方面，一种控制无线设备中的无线电装置的操作模式的方法被提供，所述方法包括：执行至少一个应用，所述应用提供用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式的接入信息，其中所述接入信息定义了该应用对无线电装置的使用。

本发明的另外的方面提供了一种计算机程序产品，其包括构成应用的程序代码装置，当应用被处理器执行时提供用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式的接入信息，其中所述接入信息定义了该应用对无线电装置的使用。

本发明的另外的方面提供了一种无线设备，其包括：

用于在无线信道上通信的无线电装置；

处理器，其被布置成执行至少一个需要经由无线电装置进行通信的应用，其中当所述应用被执行时，提供用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式的接入信息，其中所述接入信息定义了该应用对无线电装置的使用。

本发明的另一方面提供了包括无线设备中的无线电装置的操作模式的方法，所述方法包括：

执行至少一个应用，所述应用生成用于使用无线电装置从无线设备进行传送的至少一种类型的数据，所述数据被输出到无线电控制逻辑以用于在由应用确定的间隔上进行传输；

确定被生成用于传输的数据的类型；以及

所述应用基于数据的类型调整间隔。

本发明的另一方面提供了一种无线设备，其包括：

用于在无线信道上通信的无线电装置；以及

处理器，其被布置成执行至少一个需要经由无线电装置进行通信的应用，其中，当所述应用被执行时，被配置成生成用于使用无线电装置从无线设备进行传输的至少一种类型的数据，所述数据被输出到无线电控制逻辑以用于在由应用确定的间隔上进行传输，所述应用被进一步配置成确定被生成用于传输的数据的类型以及基于数据的类型调整间隔。

本发明的另一方面提供了一种计算机程序产品，其包括构成应用的程序代码装置，当所述应用被处理器执行时生成用于使用无线电装置进行传输的至少一种类型的数据，所述数据被输出以用于在由应用确定的间隔上进行传输，所述应用进一步确定被生成用于传输的数据的类型并且基于数据的类型调整间隔。

为了更好地理解本发明以及示出本发明可以如何被付诸实践，现在通过例子对附图做出参考。

附图说明

图1是与网络通信的无线设备的示意性图示；

图2是协议栈中的层的示意性描述；

图3是与MAC层进行通信的应用层的示意图；

图4是用于在应用层和MAC层之间提供接入信息的架构的示意图；

图5是用于实施元应用(meta-application)的第一架构的示意图；以及

图6是用于实施元应用(meta-application)的第二架构的示意图。

具体实施方式

本发明现将在与图1有关地讨论的类型的无线设备的上下文中被描述。无线设备可以是用户装备(UE)中的任意件(piece)，其支持至少一种无线电接入技术，例如UMTS、HSDPA、Wimax、LTE或WiFi。用于由处理器执行的软件被以图2中图示的类型的协议栈组织。图2仅图示了栈的一个例子-目前在使用中存在许多变例并且本发明可以被应用在任意类型的栈中。在图2中例示的栈包括应用层12、传输层14、互联网层16以及链路层18。链路层被再分成物理链路层20和媒体接入控制(MAC)层22。

链路层负责组织用于设备1的通信技术。链路层18内的媒体接入控制层22尤其负责寻址、分配多个信道给不同的用户以及避免冲突。特别地，它负责控制无线电装置的操作模式。它包含用于将要被传送的数据进行排队的缓冲区和控制逻辑，其在后面更充分地讨论。每层可以与在不同的无线设备中的它的等同层通信——链路层18在形式为帧的RF数据的层面上与在不同的设备中的对应链路层通信。帧在无线电接入芯片6和网络8之间的信道上被传送和接收，每个接入需要无线电设备被通电。“接入”表示其中无线电接入芯片与网络8或另一设备通信使得数据可以被传送和/或接收的状态。根据如上面讨论的实施DRX/DTX的LTE标准，如果链路层没有发送任何数据达协商的时间间隔，则无线电装置可能已经被断电或进入省电模式。

这可能具有这样的效果，即无线电装置正好在下一次接入前被断电或进入省电模式，例如，由媒体接入控制层在信道上传送帧的尝试。这可以导致在无线电装置的操作模式之间的不必要的切换。进一步地，每次无线电装置“唤醒(wake up)”，它通知节点8或基站，因此不必要的模式改变可以致使对节点B或基站的信令开销的增加。

本发明的实施例提供了对这种布置的改进，如下面讨论的那样。然而，首先，栈中的其它层将被讨论。

互联网层提供了以携带具有IP头的IP(互联网协议)数据的分组为形式的互联网通信，并且负责IP寻址。

传输层14根据例如传输控制协议(TCP)或用户数据报协议(UDP)运行主机到主机通信。在这个上下文中，主机是追求无线通信的任意种类的用户装备。

应用层12处理在通信主机之间的进程到进程上的基于应用的交互。正是该层运行用户应用，所述用户应用可能生成将在信道上被传送的数据。因此，本发明的实施例在用户装备运行至少一个应用的上下文中被描述，所述应用通过无线电接入技术中的至少一个通过媒体接入控制层22连接到互联网8。

本发明可以与大量的不同的应用一起被使用，但是一个特定的上下文涉及社交通信，诸如UE之间的VoIP(互联网协议电话)呼叫、即时消息传送(IM)聊天或在会议框架上运行的实时会议。除了这类服务，应用还可以负责数据转移(诸如文件转移)、更新针对社交网络中的联系人的存在信息或者控制数据(诸如“保活”数据)。在本案例中对运行在应用层中的应用的参考被考虑包含所有这样的可能性。

在所描述的本发明的实施例中，在应用层12中运行的应用向MAC层22通知所预期的未来数据传输或接收。这允许MAC层将它的无线电省电时间表适应于应用的信道接入。MAC层具有包括不同操作模式的省电时间表，所述操作模式包括省电模式，诸如睡眠、闲置、DRX/DTX。通过向MAC层22通知所计划的信道接入，可以获得大量的好处。首先，当应用已经完成时，可以立即进入省电模式而不用必须等待超时(time-out)机制来激活省电模式。这节省了电力。其次，如果应用报告了不远的将来的活动，MAC层可以挂起省电，或者避免进入更深的省电模式(例如，从“睡眠”到“闲置”)。这是有用的，因为从省电模式唤醒无线电装置可能花费时间和电力。

本发明的一个实施例将参考图3被描述。在该实施例中，在应用层中运行的应用(App)具有两个基本状态：其中它需要恒定的无线电接入的活动状态，以及其中不需要恒定的无线电接入的非活动状态。作为例子，考虑诸如IM聊天、VoIP呼叫、实时会议这样的应用中的通信会话。非活动状态表示当前应用会话的结束。每当应用从活动状态切换到非活动状态时，它生成通知32来向MAC层22通知非活动状态以便允许MAC层22立即进入省电模式。作为一个选择，它可以发送DRX触发消息给基站eNB。MAC层22包括控制逻辑34，所述控制逻辑34被布置成从在应用层中运行的多个应用接收通知并且确定当所有这样的应用是非活动的时情况是否出现。如果是的话，控制逻辑34致使MAC层22采用省电模式36。如果仍然存在活动的应用，则判定逻辑34致使MAC 层采用针对无线电装置的保持清醒模式38。

当从非活动的变成活动的时，应用可以明确地通知MAC层22，或者简单地向它提供数据。

确定应用是否正进入非活动状态是未必直截了当的。在其中应用包括大量的典型地并不协调的并行服务的情况下，应用可以在发送“非活动的”通知32之前监视全部它的服务。作为例子，VoIP应用可能结束一个服务(用户挂断的呼叫)，而不久之后开始另一服务，例如，存在信息更新。VoIP应用的非活动状态可以例如在以下状态中的一个中被确定：(i)在呼叫的结束处；(ii)当存在同步完成时；以及(iii)当文件转移完成时。

替换地，为了允许无线电装置进入省电模式，如果应用确定仅非必要的服务正在运行，其可以选择挂起非必要的服务。此外，这个决定可以将电池状态信息(经由操作系统获得)考虑进去，使得仅当电池电平低于一定的门限时挂起非必要的服务。

在本发明的另一实施例中，应用以周期性的(定期的)间隔发送数据。例如，如果设备1位于防火墙的后面，这可以是保活数据以便避免丢失与外部网络的连接。另一例子是在互联网协议电话应用中以音频编解码帧速率发送数据。应用向MAC层22通知所述周期性并且在每次它改变时更新这个。如果应用正在运行多个服务，为了维持周期性，它可能缓冲由一个或多个服务产生的数据以便与正周期性地产生数据的另一服务同步地传送它。关于周期性的信息可以从在应用层12中运行的大量的应用被提供。该信息被MAC层22中的控制逻辑34接收。控制逻辑可以从周期性和应用发送数据的最后时间来估计直到来自该应用的下一次预期的数据传输的时间。通过结合针对所有应用的这些时间，直到应用中的任一个将发送数据的时间t_est可以被估计。控制逻辑34可以使用所估计的时间t_est来决定是否值得切换成省电模式36或者保持在保持清醒模式38。

特别地，MAC层22可以以大量的方式使用周期性的信息。它可以被用来理解哪一个DRX/DTX周期应该被触发，假定无线设备被提供有做出这样的选择的选项。

附加地和替换地，它可以被无线设备使用来通过针对闲置模式使用较高的非活动定时器设置来延迟进入闲置模式。这是因为它已经知道闲置模式将被来自应用的下一个消息中断并且将会导致归因于网络重入以及长的DTX/DRX周期的过多的信令开销，而不是可能导致更好的省电。因此，这允许无线设备节省电力以及信令开销。

应用可以通过调整其发送数据的间隔以便减少MAC层需要无线电装置是活动的时间量优化来使用这样的机制。假定当MAC层将无线电装置置于保持清醒(活动的)模式时，它将保留活动的达X毫秒的时间段。如果应用以间隔Y毫秒(带有Y>X)发 送数据，则无线电装置将是清醒的达时间的X/Y。因此，通过增加Y，清醒时间-以及因此耗电量-可以被显著减少。对于诸如在介绍部分中参考实施DRX/DTX机制的CTE的系统，情况不是这样的，在其中，省电是基于超时的，因为这些超时必须是合理地大的(>Y)以便当传输不是周期性的时避免过多的省电模式切换。在这样的情形下，增加Y将仅导致较高的延迟而很少的省电。如果数据是诸如在呼叫期间传送的音频数据这样的实时数据，Y可以仅被增加到门限值而不会致使接收信号中的听得见的延迟。

如果数据的传输不是实时的，诸如文件转移，则仍然有必要限制传输间隔，以便不会使MAC层22中的传输缓冲区过载。

应用因此可以确定正在被发送的数据的类型以及将传送的数据之间的预定间隔应用到MAC层22。预定间隔将取决于正在被发送的数据的类型。所述间隔不需要单独是数据类型的函数，而是可以将其它参数也考虑进去。例如，往返时间(RTT)或关于MAC层缓冲区大小的知识可以被考虑进去。

图4图示了一种架构，通过所述架构，接入信息可以从应用层12提供给MAC层22。图4图示了在应用层中运行的三个应用App1、App2、App3以及例如可以被实施在无线设备的操作系统中的应用接口(API)。当应用具有接入信息提供给MAC层时，它调用来自API的函数，所述函数允许数据以API可访问的方式被存储。该信息可以应MAC层控制逻辑34的要求或者以任何其它适当的方式被提供给MAC层22。

图4的架构也可应用于下面描述的本发明的实施例。

根据本发明的另一实施例，在应用层中运行的应用向MAC层22通知它的当前实时约束。换言之，消息50被从应用传递，其指示所述应用的实时约束或延迟容限(delaytolerance)。这被提供给控制逻辑34来决定无线电装置应该是处于省电模式36或是唤醒模式38中。当无线电装置是处于省电模式中并且数据被从应用层接收到时，则无线电装置或者可以唤醒来立即发送数据，或者它可以保持在省电模式中并且等待更多数据一次进行传送。后者是更加能效高的，因为它导致在省电模式中更多的时间以及在模式间的更少切换。另一方面，对于诸如在VoIP应用中的实时数据，引发的等待时间可能降低会话质量。通过将实时约束/延迟容限从应用提供给MAC层，MAC层可以在控制逻辑34中做出关于是否从省电模式切换出去的更知情的决定。

实时约束可以因为不同的原因随着时间而变化。例如，甚至当前没有运行呼叫的VoIP应用将经常传送数据以便避免丢失网络连接，更新针对联系人的存在信息或者运行诸如文件转移这样的其它服务。所有这样的数据没有实时约束，因此只要仅这类服务正 在运行，MAC层就应该被通知高的延迟容限。此外，已知的是会话降级不随往返时间(RTT)线性地增加而是以指数形式增加。因此应用可以根据RTT确定延迟容限。例如，如果当前RTT是非常低的，则将毫秒的十分之几添加到它将对会话质量仅仅具有小的影响并且因此可接受来减少耗电量。如果应用正在运行多个服务(S)，则针对这些服务的实时约束应该被整合成一个。优选地，最严格的实时约束被使用。

往返时间是可以以大量的不同的方式被确定的已知传送延迟参数。例如，针对分组的传输时间(“时间戳”)可以被添加到它的负载中。接收器然后将取出这个时间戳并且在另一分组中将它返回到发射器，在其后，发射器可以按反馈分组的接收时间和时间戳之间的差估计RTT。

本发明的以上实施例可以使用专门的元应用来被实施，所述专门的元应用被设计成与MAC层22交互操作。元应用提供了一种将来自多个应用的信息传递到MAC层的专门方式。一种架构在图5中被图示。根据该架构，多个应用App1、App2…AppN向元应用MA进行注册。元应用可以在操作系统中运行。元应用处理来自所有应用的数据并且将所述数据提供给MAC层22上的套接口23。元应用包括接入信息组合器52，所述接入信息组合器52组合上面讨论的类型的接入信息并且将它提供给MAC层22。在该架构中，应用层和MAC层之间的所有通信由元应用进行处理。这可以通过API进行，如参考图4描述的那样。

图6图示了替换的架构，其中每个应用App1、App2…AppN通过单独的IP套接口231、23 2、…23N将它的数据传递到MAC层22。接入信息被从每个应用提供给元应用MA，所述元应用MA向MAC层22提供组合的接入信息。在该架构中，应用运行与元应用的MAC接入频率和时序/相位点的协商(negotiation)，元应用基于其通知MAC层。元应用向MAC层通知所有应用随后在它们的操作中将坚持的活动/非活动和周期性。

在上面讨论的其中接入信息是周期性的实施例中，大量的应用的周期性可以在元应用中被比较。元应用然后可以将应用的组合周期性报告给MAC层22。例如，两个应用都可以每10秒连接到互联网，其中所述应用是异相半圈的(half a circle out of phase)。在这种情况下，元应用将确定应用以其连接到互联网的组合的速率是每5秒。这被报告给MAC层22，使得MAC层然后可以控制无线电装置应该何时进入非活动状态。

在用户装备上运行的任何应用可以在元应用上注册。以这种方式，所有注册的应用可以被认为是在元应用内运行的服务。

Claims (17)

1.一种控制无线设备中的无线电装置的操作模式的方法，所述方法包括：

确定定义了应用对无线电装置的使用的接入信息，以用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式，所述接入信息指示基于作为通知的一部分从应用接收的数据传输调度信息被确定的针对应用的数据传输调度，所述通知识别应用的活动数据传输状态和非活动数据传输状态之间的至少一个调度的切换；以及

提供所述接入信息以用于由无线电控制逻辑接收。

2.根据权利要求1的方法，其中元应用从多个应用中接收接入信息并且将它进行处理以提供统一的接入信息以用于由无线电控制逻辑使用。

3.根据权利要求2的方法，其中每个应用要么单独地提供数据以用于使用无线电装置传输到无线电接入控制函数，要么提供数据以用于使用无线电装置传输到所述元应用，所述元应用将所述数据提供给无线电接入控制函数。

4.根据权利要求1的方法，其中所述接入信息包括以下至少一项：

识别在所述应用的活动状态和非活动状态间的切换的通知；

数据传输的周期性；以及

基于至少一个传送延迟参数被调整的延迟容限的水平。

5.根据权利要求4的方法，其中所述至少一个应用提供多个服务，以及：

所述接入信息包括识别在所述应用的活动状态和非活动状态间的切换的所述通知并且所述应用监视所述多个服务以便确定何时发布所述通知；和/或

所述接入信息包括数据传输的所述周期性并且所述服务的至少一些的数据被缓冲以便与正周期性地生成数据的另一服务同步地传送；和/或

所述接入信息包括所述延迟容限的水平，所述延迟容限的水平取决于正由所述应用提供的当前服务。

6.根据权利要求1的方法，其中所述接入信息包括延迟容限的水平并且所述应用确定将被传送的所述数据的类型以及基于所述数据的类型调整用于传送所述数据的周期性间隔，以及其中所述周期性间隔基于传送延迟参数被调整。

7.根据权利要求5的方法，其中如果确定仅非必要的服务正在运行，或者确定仅非必要的服务阻止了所述非活动的状态，则所述应用确定是否挂起非必要的服务，并且其中所述确定将电池状态考虑进去。

8.根据权利要求4的方法，其中所述通知由VOIP应用在以下状态中的至少一个中生成：

(i)在呼叫的结束处；

(ii)当存在同步完成时；以及

(iii)当文件转移完成时。

9.一种无线设备，包括：

用于在无线信道上通信的无线电装置；

处理器，其被布置成执行至少一个需要经由无线电装置通信的应用，其中当所述应用被执行时，提供用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式的接入信息，其中所述接入信息定义了该应用对无线电装置的使用并且指示基于从应用接收的调度信息确定的应用对数据传输的调度，所述调度信息指示应用的活动数据传输状态和非活动数据传输状态之间的至少一个调度的切换。

10.根据权利要求9的设备，其中元应用从多个应用中接收接入信息并且将它进行处理以提供统一的接入信息以用于由无线电控制逻辑使用。

11.根据权利要求10的设备，其中每个应用要么单独地提供数据以用于使用无线电装置传输到无线电接入控制函数，要么提供数据以用于使用无线电装置传输到所述元应用，所述元应用将所述数据提供给无线电接入控制函数。

12.根据权利要求9的设备，其中所述接入信息包括以下至少一项：

识别在所述应用的活动状态和非活动状态间的切换的通知；

数据传输的周期性；以及

基于至少一个传送延迟参数被调整的延迟容限的水平。

13.根据权利要求12的设备，其中所述至少一个应用提供多个服务，以及：

所述接入信息包括识别在所述应用的活动状态和非活动状态间的切换的所述通知并且所述应用监视所述多个服务以便确定何时发布所述通知；和/或

所述接入信息包括数据传输的所述周期性并且所述服务的至少一些的数据被缓冲以便与正周期性地生成数据的另一服务同步地传送；和/或

所述接入信息包括所述延迟容限的水平，所述延迟容限的水平取决于正由所述应用提供的当前服务。

14.根据权利要求9的设备，其中所述接入信息包括延迟容限的水平并且所述应用确定将被传送的所述数据的类型以及基于所述数据的类型调整用于传送所述数据的周期性间隔，以及其中所述周期性间隔基于传送延迟参数被调整。

15.根据权利要求13的设备，其中如果确定仅非必要的服务正在运行，或者确定仅非必要的服务阻止了所述非活动的状态，则所述应用确定是否挂起非必要的服务，并且其中所述确定将电池状态考虑进去。

16.根据权利要求12的设备，其中所述通知由VOIP应用在以下状态中的至少一个中生成：

(i)在呼叫的结束处；

(ii)当存在同步完成时；以及

(iii)当文件转移完成时。

17.一种无线设备，包括：

用于确定定义了应用对无线电装置的使用的接入信息的装置，所述接入信息用于由无线电控制逻辑使用来确定无线电装置的操作模式，所述接入信息指示基于作为通知的一部分从应用接收的数据传输调度信息被确定的针对应用的数据传输调度，所述通知识别应用的活动数据传输状态和非活动数据传输状态之间的至少一个调度的切换；以及

用于提供所述接入信息以用于由无线电控制逻辑接收的装置。