CN104160775A - 在移动通信网络、用户终端和基站中执行连接管理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在移动通信网络中执行连接管理的方法,其中所述网络包括一个或多个基站和连接到所述一个或多个基站中任一个的至少一个用户终端,其特征在于:所述用户终端提供信息,所述信息向所述用户终端所连接到的所述基站通知,在一定时间间隔T预期内预期没有从所述用户终端到所述基站的数据传输。
Description
本发明涉及在移动通信网络中执行连接管理的方法,其中所述网络包括一个或多个基站和连接到所述一个或多个基站中任一个的至少一个用户终端。
此外,本发明涉及用于部署在移动通信系统中的用户终端,其中所述用户终端能够被连接到所述移动通信系统的基站。
更进一步地,本发明涉及用于部署在移动通信系统中的基站。
在蜂窝网络中,连接和资源管理是至关重要的任务。一般来讲,在蜂窝移动通信系统中,用户终端和基站之间的通信是面向连接的。连接通常首先由用户终端请求,然后由基站确认,然后进一步交换无线电资源控制信息以建立连接。一旦建立了连接,用户终端和基站就会准连续地交换信令消息。
考虑下面的例子:用户终端运行后台进程,这偶尔产生大小非常有限的数据包。为将该数据传送至蜂窝网络,终端必须建立到基站的连接。使用3GPP LTE作为例子,这包括前同步信号的传输(UE→eNB)、随机接入响应(eNB→UE)、连接请求(UE→eNB)以及连接建立(eNB→UE)。之后,双方交换附加的RRC消息,例如以指示缓冲器状态或重新配置无线电载体。另外,消息与各种装置的核心网络中的网络实体交换,例如认证和核心网络连接管理。
上述场景例示出,即使低数据量也意味着用于无线网络连接管理的显著开销。其他例子包括即时消息或机器对机器通信,其中对于即时消息而言,在数秒或甚至数分钟的时间间隔内只有几个字节进行了交换;对于机器对机器通信而言,终端定期和自主地向中心实体报告。
即使在非活动周期期间,终端仍可占用基站处的物理无线电资源以及管理资源。用户终端在时间间隔T非活动期间占用这些资源,所述时间间隔从上一个已传输包开始直到网络检测到用户终端不再需要任何另外的资源,从而可以释放用于其他连接。此外,在时间间隔T非活动期间,用户终端不应关闭其无线电前端,以接收下行链路控制消息。从而,在时间间隔T非活动期间,用户终端不必要地消耗能量。一般来讲,蜂窝通信网络旨在减少不必要占用的物理无线电资源的量,因为这些资源是有限的。例如,在3GPPLTE中,一个物理资源块可以承载18个调度请求或12个CQI报告。考虑到增加的移动终端用户的数量,这可被轻易地超过。
因此,本发明的目的是,以显著降低连接管理中的开销的方式,改进并进一步开发一种用于在移动通信网络中执行连接管理的方法,以及用于部署在初始描述类型的移动通信系统中的用户终端以及基站。
根据本发明,通过包括权利要求1的特征的方法来实现上述目标。根据所述权利要求,此方法的特征在于:用户终端提供信息,所述信息向用户终端所连接到的基站通知,在一定时间间隔T预期内预期没有从所述用户终端到所述基站的数据传输。
此外,通过包括独立权利要求14的特征的用户终端来实现上述目标。根据该权利要求,此用户终端的特征在于其被配置成提供信息,所述信息向用户终端所连接到的基站通知,在一定时间间隔内预期没有从用户终端到基站的数据传输。
更进一步地,通过包括独立权利要求23的特征的基站来实现上述目标。根据该权利要求,此用户终端的特征在于其被配置成从已连接的用户终端接收信息,所述信息向基站通知,在一定时间间隔内预期没有从用户终端到基站的数据传输。
根据本发明,已经认识到的是,可通过从用户终端向其基站发送应用流量信息指令来显著提高移动蜂窝网络中的连接和资源管理的效率。具体地讲,用户终端向基站提供如下信息,在一定时间间隔内预期没有另外的数据传输。该信息可由基站利用以提高资源效率。
虽然对于具有高流量和低非活动周期的用户终端而言几乎不存在性能增益,但本发明尤其可用于针对生成非常有限数据量(如,即时消息服务或操作系统后台流量)的应用程序执行连接和资源释放进程。对于具有低数据量和高非活动时间的此类流量而言,本发明允许快速连接释放。结合至少暂时地生成有限数据量的用户终端来应用本发明的实施例,会导致降低的连接管理(并且具体地讲,连接释放程序)开销。对于非活动的用户终端而言,本发明能够导致降低的物理层开销。
如将被本领域的技术人员所理解的,与一定时间间隔(其中用户终端预期没有数据传输到其所连接的基站)相关的信息并不限于单个时间间隔,而是可包括多个此类时间间隔。
根据优选的实施例,可通过将信息集成到在用户终端和基站之间交换的缓冲器状态报告而向基站提供所述信息。例如,在3GPP LTE中,缓冲器状态报告(BSR)为在UE和eNB之间交换的MAC消息,如在3GPP TS36.321:“3rd Generation Partnership Project,Technical Specification GroupRadio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Medium Access Control(MAC)protocol specification”(3GPP TS 36.321:“第三代合作伙伴计划,技术规范组无线电接入网络;演进的通用陆地无线接入(E-UTRA);媒体访问控制(MAC)协议规范”)中的描述。具体地讲,BSR可以承载与预期的时间间隔T预期相关的附加信息,其间在附加的字段描述符中或在更改BSR的格式时预期没有从用户终端到基站的数据传输。
作为另外一种选择,可将单独的MAC控制实体引入网络,其明确地向基站通知预期没有另外的数据传输的时间间隔T预期。可以周期性地或在用户终端得知在一定时间间隔T预期内预期没有另外的数据传输后发送相应的消息。
根据另一个可供选择的实施例,可使用专用的无线电资源控制(RRC)消息向基站提供该信息。
在基站处接收信息后,其可被提供为使得基站可使用所述信息来开始释放基站自身处的物理无线电资源和/或无线电资源管理(RRM)资源。作为另外一种选择,在接收信息后,基站可以开始启动用户终端的连接释放。
为了能够提供在时间间隔T预期内预期没有从用户终端到基站的另外的传输的信息,用户终端首先需要可靠地确定在时间间隔T预期内是否预期有任何数据传输活动。根据一个实施例,该测试可由用户终端的操作系统执行。更具体地讲,用户终端的操作系统通常生成后台流量。因此,操作系统(其也运行移动通信软件自身)能够例如使用应用编程接口(API)适当地通知移动通信软件,对于承载后台流量的特定连接而言,是否在时间间隔T预期内预期没有另外的数据。
根据另一个优选的实施例,用户终端可包括分析工具,该分析工具用于执行被认为是传输的数据的检测,以及用于识别生成所述数据的服务和/或应用程序。例如,用户终端的分析工具可被配置成相对于被认为是传输的数据执行一种“深度数据包检测”。这允许用户终端获取与生成数据的实际服务或应用程序相关的附加知识。使用与服务自身相关的知识可随后允许用户终端确定是否将有一定概率在时间间隔T预期内执行另外的数据传输。用于确定应用程序和T预期的知识可通过在过去的一段时间内收集的统计值而获取,或其可通过已提供给用户终端的轻量级数据库而获得。例如,就诸如Skype和WhatsApp的即时消息应用程序而言,用户终端可被配置成检测出某个数据包属于该服务类别(如,通过检测TCP端口和IP地址)。基于如上所述通过用户终端获取的服务/应用程序特定知识,可以推断出将有一定概率在一定时间间隔T预期内不执行另外的数据传输。
根据另一个优选的实施例,用户终端可被配置成基于其他节点的目标地址识别使用另一个节点建立的服务和/或应用程序。例如,在基于IP的系统中,用户终端可以基于IP地址可靠地识别服务,所述服务可允许用户终端推断时间间隔T预期内数据传输的概率。此类服务的例子为即时消息应用程序,其中即时消息服务的已分配服务器的IP地址对于用户终端是已知的,或者如果用户终端向移动网络运营商的网络发送报告,即可得知所述地址并由此得知活动的频率。
根据另一个优选的实施例,用户终端可被配置成仅提供有限数量的服务和/或应用程序,对于所述有限数量的服务和/或应用程序而言,与T预期相关的统计值事先是已知的。例如,在机器对机器通信中,用户终端可提供具有已知流量特征和甚至数据传输之间的确定已知的时间间隔的服务。在这种情况下,用户终端可以可靠地通知其相关基站,在时间间隔T预期内预期没有另外的数据传输。
根据另一个优选的实施例,用户终端可包括应用编程接口(API),以提供服务和/或应用程序直接向协议栈通知在时间间隔T预期内预期没有另外的数据传输的可能性。
根据又一个优选的实施例,用户终端可被配置成利用与数据传输调度相关的知识,该数据传输调度隐含确定性行为,使得执行具有一定数据量的周期性数据传输。此类调度的例子为请求更新或向移动网络提供信息的常规操作系统消息。
可根据不同的程序来指定时间间隔T预期的长度,所述长度被用作执行是否将数据进行传输的指示的基准。例如,根据可容易地实施并且具有高可靠性的简单实施例,可针对移动通信网络而标准化和预先指配时间间隔T预期。从而,其对于连接到网络的所有用户终端而言是已知的并且不需要另外配置。
根据另一个优选的实施例,可以直接根据移动通信网络的配置和参数化得出时间间隔T预期的长度。因此,可以针对不同的移动通信网络灵活地定义和优化时间间隔。时间间隔T预期的得出对于用户终端和基站而言必须是已知的。时间间隔T预期的得出可被标准化。
对于增强的灵活性,其可被提供为时间间隔T预期按照移动通信网络的小区单独进行配置。为了有效地通知所连接的用户终端,可在由基站传输的广播消息中包括相应的配置。对于更进一步地增强的灵活性,其可被提供为时间间隔T预期按照用户终端进行配置,如,通过使用无线电连接建立程序中的单独的配置元素。此外,其可被提供为时间间隔T预期使用无线电连接重新配置程序中单独的配置元素按照用户终端进行重新配置。
根据另一个优选的实施例,时间间隔T预期可由来自与用户终端相关的现有定时器或其他时间相关常数的得数来定义。作为3GPP LTE的具体例子,时间校准定时器(TAT)可用作定时器,并且用户终端可使用所述TAT或多个所述TAT作为时间间隔T预期的长度的基准。直接使时间间隔T预期与TAT相关的优点是避免了不必要的重新同步(re-synchronization)。
根据另一个优选的实施例,可由用户终端采用每一报告来定义时间间隔T预期和/或由其发送信号,在所述每一报告中,是否在时间间隔T预期内预期有或预期没有数据传输的信息被传输到基站。作为另外一种选择,可以在无线电连接建立程序期间通过用户终端,或通过使用无线电连接重新配置程序来定义时间间隔T预期和/或由其发送信号。
有几种以有利的方式设计和进一步改善本发明教导的方式。为此,其一方面涉及权利要求1、14和23的从属权利要求,另一方面涉及附图示出的本发明实施例的优选实例的下述说明。将借助于附图结合本发明实施例的优选实例的解释,对本教导的通常优选的实施例和进一步的改进进行解释。在附图中,唯一的
图为根据本发明实施例的蜂窝网络中基站和所连接的用户终端的示意图。
尽管下文所描述的场景与3GPP LTE相关,但本领域的技术人员应当理解,本发明并不限于3GPP LTE,而是可结合根据3GPP LTE之外的其他标准工作的不同类型的蜂窝网络来应用本发明。
以下描述解释了如何在当前工作的蜂窝网络中对连接和资源进行管理,并且基于3GPP LTE进行了例示。表1示出了典型的连接的建立和释放,如在3GPP LTE R10(参见供参考的3GPP TR 36.922:“3rd GenerationPartnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;LTERAN Enhancements for Diverse Data Applications”(3GPP TR 36.922:“第三代合作伙伴计划;技术规范组无线电接入网络;不同数据应用程序的LTE RAN增强”))中所指定的那样:
在蜂窝移动通信系统中,用户终端和基站之间的通信是面向连接的。连接通常首先由用户终端请求,然后由基站确认,然后进一步交换无线电资源控制信息以建立连接。根据在上表中给出的3GPP LTE R10实例,用户终端(UE)通过RRCConnectionRequest消息传输来指示其请求建立逻辑RRC连接。这通过RRCConnectionSetup消息由基站(在下文表示为eNB)应答,RRCConnectionSetup消息表明连接建立,并由用户终端(在下文表示为UE)通过RRCConnectionSetupComplete消息确认。RRCConnectionSetup消息包含由RadioResourceConfigDedicated字段详细定义的信令无线承载和数据无线承载(SRB和DRB)信息。在接收该消息之后,建立逻辑专用控制信道(DCCH)和专用业务信道(DTCH)。随后配置安全模式(SecurityModeCommand和SecurityModeComplete),并可能重新配置连接。该过程完成之后,UE可以传输数据。
UE提交DCCH和DTCH两种缓冲器状态报告,以指示准备用于传输的数据量。这可由与RRCConnectionSetupComplete、SecurityModeComplete和RRCConnectionReconfigurationComplete相同的TTI来完成。该信息由eNB利用以执行所有已分配用户终端的上行链路调度。
此外,基于OFDM的蜂窝网络同步操作以最小化码间串扰。为保持同步,常规上行链路传输是必要的,使得基站可以估计上行链路传输的时间提前量。如果在其中未传输另外数据的给定时间间隔后,这些常规传输的所需资源超过了重新同步用户终端的开销,则可能优选的不是保持同步,而是释放资源并重新同步用户终端。
蜂窝移动网络中的连接释放可出于各种原因而被触发,例如,由于一定时间间隔后用户的不活动,由于用户请求,或由于过载控制(拥塞控制)。然而,如果连接释放在用户不活动的一定时间间隔T不活动后启动,则系统仍必须在时间间隔T不活动期间保留该用户终端的无线电和管理资源。在3GPP LTE R10中,这意味着用户终端仍可定期提供测量报告,保持同步并占用用于调度请求(SR)的已保留上行链路控制信道(PUCCH)资源。
作为另外一种选择,用户终端可以直接指示其请求关闭连接。然而,这意味着显著的控制信令开销。在3GPP LTE R10中,UE可以通过直接与非接入层(NAS)(具体地讲,移动性管理实体(MME))通信而启动分离程序(如在3GPP TS 24.301:“3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Core Network and Terminals;Non-Access-Stratum(NAS)protocol for Evolved Packet System(EPS);Stage 3”(3GPP TS 24.301:“第三代合作伙伴计划;技术规范组核心网络和终端;演进分组系统(EPS)的非接入层(NAS)协议;第3阶段”)中指出的那样)。
唯一的图示意性地示出了本发明的实施例。在蜂窝网络中,用户终端1连接到基站2。用户终端1至少包括用于向/从基站2物理地传输/接收消息的无线电前端3,和运行移动通信软件5的操作系统4。
假定用户终端1运行偶尔产生大小非常有限的数据包的后台进程,该大小非常有限的数据包通过用户终端1到基站2的连接建立而传送至蜂窝网络。根据本发明的实施例,用户终端1的操作系统4(其生成与后台进程相关的后台流量)使用应用编程接口6(API)适当地通知移动通信软件5,对于承载后台流量的特定连接而言,是否在时间间隔T预期(或多个此类间隔)内预期没有另外的数据。通过用户终端1的无线电前端3,该信息被传输到基站2。为了提供是否在一定时间间隔内预期没有另外的数据传输的信息,与在用户终端1上运行的特定应用程序和/或服务相关的信息可被利用以确定所述时间间隔。根据本发明,基站2使用所述信息来释放基站2自身处的物理无线电资源和RRM资源。作为另外一种选择,基站2可以基于所提供的信息来启动用户终端1的连接的释放。
本发明相关领域的技术人员根据上述说明书以及相关附图的教导,便可想到本文中阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此,应当理解本发明并不局限于已经公开的具体实施例,修改和其他实施例也旨在包含在所附权利要求书的范围内。尽管本发明采用了具体的术语,但仅在一般性及描述性意义上进行使用,并不用于限制之目的。
Claims (25)
1.一种在移动通信网络中执行连接管理的方法,其中所述网络包括:
一个或多个基站(2)和
连接到所述一个或多个基站(2)中任一个的至少一个用户终端(1),
其特征在于:所述用户终端(1)提供信息,所述信息向所述用户终端(1)所连接到的所述基站(2)通知,在一定时间间隔T预期内预期没有从所述用户终端(1)到所述基站(2)的数据传输。
2.根据权利要求1所述的方法,其中通过以下方式将所述信息提供给所述基站(2):在MAC消息内将所述信息集成到在所述用户终端(1)和所述基站(2)之间交换的缓冲器状态报告内。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中通过独立的MAC控制实体将所述信息提供给所述基站(2)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中使用专用的无线电资源控制消息将所述信息提供给所述基站(2)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述基站(2)在接收所述信息后开始释放物理无线电资源和/或无线电资源管理资源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述基站(2)在接收所述信息后开始启动所述用户终端(1)的连接释放。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中针对所述移动通信网络预先指配所述时间间隔T预期的长度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中根据所述移动通信网络的所述配置和/或参数化得出所述时间间隔T预期。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述时间间隔T预期针对所述移动通信网络的每个小区单独进行配置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中所述时间间隔T预期针对连接到所述基站(2)的每个用户终端(1)单独进行配置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其中所述时间间隔T预期在无线电连接重新配置程序中使用单独的配置元素按照用户终端(1)进行重新配置。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述时间间隔T预期由来自与所述用户终端(1)相关的现有定时器或时间相关常数的得数来定义。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中由所述用户终端(1)采用每一报告定义所述时间间隔T预期并由其发送信号,在所述每一报告中,所述信息被传输到所述基站(2)。
14.一种用于部署在移动通信系统中的用户终端,具体用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其中所述用户终端(1)能够被连接到所述移动通信系统的基站(2),
其特征在于:所述用户终端(1)被配置成提供信息,所述信息向所述用户终端(1)所连接到的所述基站(2)通知,在一定时间间隔T预期内预期没有从所述用户终端(1)到所述基站(2)的数据传输。
15.根据权利要求14所述的用户终端,还包括MAC控制实体,所述MAC控制实体被配置成将所述信息传输到所述基站(2)。
16.根据权利要求14或15所述的用户终端,其中所述用户终端(1)的操作系统(4)被配置成:如果在特定时间间隔T预期内预期没有特定连接的数据,通知所述用户终端的移动通信软件(5)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的用户终端,还包括分析工具,所述分析工具用于执行被认为是传输的数据的检测,以及用于识别生成所述数据的所述服务和/或应用程序。
18.根据权利要求17所述的用户终端,还包括数据库,所述数据库用于检索与所述识别的服务和/或应用程序相关的知识。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的用户终端,所述用户终端被配置成基于所述其他节点的目标地址识别使用另一个节点建立的服务和/或应用程序。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的用户终端,所述用户终端被配置成仅支持具有公知流量特性的有限数量的服务和/或应用程序。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的用户终端,还包括应用编程接口,所述应用编程接口被配置成由在所述用户终端(1)上运行的服务和/或应用程序使用,以将所述信息直接提供给协议栈。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的用户终端,所述用户终端被配置成利用与具有确定性行为的数据传输调度相关的知识。
23.一种用于部署在移动通信系统中的基站,其特征在于:所述基站(2)被配置成从已连接的用户终端(1)接收信息,所述信息向所述基站(2)通知,在一定时间间隔T预期内预期没有从所述用户终端(1)到所述基站(2)的数据传输。
24.根据权利要求23所述的基站,所述基站被配置成:在接收所述信息后开始释放物理无线电资源和/或无线电资源管理资源。
25.根据权利要求23或24所述的基站,所述基站被配置成:在接收所述信息后开始启动所述用户终端(1)的连接释放。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141119 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |