CN110192408B - 无线接入网中的拥塞缓解技术 - Google Patents

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CN110192408B CN201780083323.3A CN201780083323A CN110192408B CN 110192408 B CN110192408 B CN 110192408B CN 201780083323 A CN201780083323 A CN 201780083323A CN 110192408 B CN110192408 B CN 110192408B
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Abstract

本发明涉及用户设备(UE)(700)，包括：收发器(701)，配置为在UE(700)和无线接入网(RAN)之间收发无线资源控制(RRC)消息；无线资源控制器(702)，配置为当RAN指示非拥塞情况时，响应于处理RRC消息的第一序列(328)，激活UE(700)的操作模式；其中，无线资源控制器(702)被配置为在RAN指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况时，响应于处理RRC消息的第二序列(525，625)，激活UE(700)的操作模式，其中，处理RRC消息的第二序列(525，625)的延迟小于处理RRC消息的第一序列(328)的延迟。

Description

无线接入网中的拥塞缓解技术
技术领域
本发明涉及一种包括无线资源控制器(radio resource controller，RRC)的用户设备(User Equipment，UE)，该RRC基于由无线接入网(radio access network，RAN)指示的拥塞或节电情况激活UE的操作模式，本发明还涉及向UE指示上述情况的RAN实体。特别地，本发明涉及用于RAN中的拥塞缓解以及用于机器型通信(machine-type communication，MTC)设备的节电的技术，特别是用于蜂窝车联(cellular assisted vehicle-to-anything，C-V2X)的节电的技术。
背景技术
在当前的无线通信网络中，由于下列各种因素，基站(base station，BS)可以支持的连接的用户数量非常有限。用于管理静态无线承载(static radio bearers，SRB)和动态无线承载(dynamic radio bearers，DRB)的高层会话管理包括基于服务质量(Quality ofService，QoS)标准的最大数量的支持承载。对于低层，带宽、控制信道容量和数据信道容量是有限的。对于CPU资源，每传输时间间隔(transmission time interval，TTI)的最大UE处理时间是有限的。在C-V2x网络中，Uu链路在物理层的数据和控制信道方面可能存在拥塞。在节电模式下，对具有周期性数据传输功能的MTC设备应用周期性数据传输。在蜂窝车辆对车辆(vehicle-to-vehicle，V2V)连接中，BS为设备对设备(device-to-device，D2D)用户提供资源分配，由于控制信道容量，Uu链路可能发生拥塞；然后在模式2(从资源池中预定义分配的ad-hoc模式)中建立连接，这也可能导致PC5频段的干扰和/或拥塞非常高。在时域调度用户会解决数据信道方面的问题，但会导致延迟增加。因此，对于延迟不敏感的流量，在时域中进行调度是可以的，但大多数V2x流量都受延迟限制。
在车联(V2x)场景下，存在诸如多车道公路的交通堵塞的情况，其中，有许多车载用户设备(vehicular user equipment，V-UE)在低移动性或中等移动性的情况下不会移动太多或移动缓慢，这意味着它们中的大多数需要连接到同一个小区而导致RAN拥塞。对于这些V2x场景，车载UE需要定期传输基本安全消息，从云端等下载信息更新等，这需要连接到网络。
对于MTC设备，电源和处理功率是有限的，因此需要将MTC设备的电池寿命延长到更长的时间，例如20年左右。
因此，有必要解决C-V2x情况下基站的拥塞问题，并通过节省MTC场景下周期性数据传输的处理功率来延长电池寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供解决移动通信系统，特别是用于蜂窝互联V2x通信的无线接入网中的上述拥塞问题的技术。本发明的另一目的是提供通过限制这些MTC设备的处理功率来延长MTC设备的电池寿命的概念。
这一目的是通过独立权利要求的特征点来实现的。进一步的实施形式从从属权利要求、说明书、和附图中显而易见。
本发明的主要思想是为周期性数据传输提供半持久或持久无线资源控制(RRC)模式，并减少将UE到RAN的重新附着所涉及的延迟。通过使用本发明，可以实现延迟的减小，例如，从包括寻呼、随机接入(random access，RA)消息传递、RAN上下文提取、和RRC(无线资源控制)消息交互的1.5往返时间(round trip time，RTT)的延迟减少到包括RAN上下文提取和RRC消息交互的1.0RTT的延迟。例如，可以通过如下所述省略寻呼和RA消息来减少延迟。然而，考虑到MTC设备流量非常小、数据传输的周期性、不等待后续数据包的独特性能，预计在RRC连接状态下等待下一个数据包会导致不必要的能耗。
本公开提供了解决这种拥塞问题的解决方案。下面给出了以下四个解决方案方面：下面描述的第一个解决方案方面与基站和UE之间的无线资源控制的新信令和UE行为有关，以借助于为UE RRC协议提供的半持久或持久定时器，使UE从连接模式周期性转换为连接非激活模式并且更快地重新附着到网络。下面描述的第二个解决方案方面与新无线层消息有关，该消息配置了RAN控制的RRC SPS模式和从存储的UE上下文信息快速接入网络的UE控制的RRC SPS模式。下面描述的第三个解决方案方面与激活无线资源控制中的半持久转换以及BS和UE之间的基于流量模式的转换的周期有关。下面描述的第四个解决方案方面涉及到当UE处于连接模式时，使用来自测量报告的更新信息更新存储的RAN上下文。
下文描述的所公开的SPS RRC模式可以解决重负荷RAN中的拥塞问题，并且可以为所有想要连接到网络并从云端发送/接收数据和更新的UE提供公平性。此外，由于MTC设备不再需要在连接非激活模式下监听寻呼消息，因此降低了能耗。下文所述的周期性RRC SPS模式有助于拥塞的UE在过渡期间利用SRB、DRB、带宽、控制信道/数据信道等资源的同时接入网络。下文描述的所公开的用于RRC模式的半持久定时器是轻量级的，其支持通过RAN内存和流量模式从连接非激活模式到连接模式的UE的更快重新附着，基站通过配置SPS RRC转换而不是等待流量和发起寻呼而利用该流量模式。
本文所述的设备和系统可在无线通信网络中实施，特别是在基于诸如LTE(特别是LTE-A)和/或OFDM和5G等移动通信标准的通信网络中实施。本文所述的设备和系统可根据诸如长期演进(Long Term Evolution，LTE)标准或其高级版本LTE-A的移动通信标准进行设计。LTE(长期演进)在市场上作为4G和5G LTE及以上，是移动电话和数据终端的高速数据无线通信标准。本文所述的设备可以应用于其中数字数据在多载波频率上进行编码的OFDM系统。
本文所述的设备可以进一步在基站(或节点B或演进节点B或无线小区)和诸如移动设备(或移动站或UE)的通信设备中实施，例如，在使得联网设备能够交互信息和执行动作而无需人工手动协助的机器对机器(machine-to-machine，M2M)通信场景中，或者在一个移动设备与另一移动设备(通过使用穿过基站的通信路径或通过不穿过基站的通信路径)通信的机器型通信(MTC)或设备到设备(device-to-device，D2D)或车联(V2X)通信的场景中。车联(V2X)通信是指将信息从车辆传递给任何可能影响车辆的实体，反之亦然。
本文所述设备和系统可根据下一代(Next Generation，NG)无线网络进行设计，例如根据“https://metis-ii.5g-ppp.eu/wp-content/uploads/publications/2016/2016-05-ICC-A-novel-state-model-for-5G-radio-access-networks.pdf”；“3GPP TR 23.799-Study on architecture for next generation system,in particular Section 6.3.5–context cookie creation”；“3GPP TS 26.213-Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA)；Physical layer procedures”和“3GPP LTE-V2X Technical Report:3GPP 36.885:http://www.tech-invite.com/3m36/tinv-3gpp-36-885.html”。
所述设备和系统可以包括集成电路和/或无源电路，并且可以根据各种技术制造。例如，电路可被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光学电路、存储电路、和/或集成无源电路。
本文所述设备可被配置为发送和/或接收无线信号。无线信号可以是或可以包括由无线发射装置(或无线发射器或发送器)发射的无线频率信号，其无线频率在约3kHz至300GHz的范围内。频率范围可以对应于用于产生和检测无线波的交流电信号的频率。
为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写、和符号：
RAN: 无线接入网
RRC: 无线资源控制或无线资源控制器
MTC: 机器型通信(设备)
M2M: 机器对机器(通信)
D2D: 设备对设备
V2X: 车辆对万物(车联)
V2V: 车辆对车辆
OFDM: 正交频分复用
BS: 基站、演进节点B、节点B、无线小区
UE: 用户设备，例如，移动通信设备或机器型通信设备
4G: 根据3GPP标准的第4代
5G: 根据3GPP标准的第5代
LTE: 长期演进
RF: 无线频率
DRX: 不连续接收
RLF: 无线链路故障
SPS: 半持久
RA: 随机接入
CN: 核心网
SRB: 静态无线承载
DRB: 动态无线承载
RTT: 往返时间
根据第一方面，本发明涉及一种用户设备(UE)，包括：收发器，配置为在UE和无线接入网(RAN)之间收发无线资源控制(RRC)消息；无线资源控制器，配置为当RAN指示非拥塞情况时，响应于处理RRC消息的第一序列，激活UE的操作模式，其中，该无线资源控制器被配置为当RAN指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况时，响应于处理RRC消息的第二序列，激活UE的操作模式，其中，处理RRC消息的第二序列的延迟小于处理RRC消息的第一序列的延迟。
通过在拥塞或节电情况下处理RRC消息的第二序列，该RRC消息的第二序列的处理延迟小于RRC消息的第一序列，这种延迟的减小使得处理更快，从而解决拥塞问题。当由RAN确定并向UE指示拥塞或掉电情况结束时，UE可以改变到正常状态处理具有较高延迟要求的RRC消息的第一序列(RRC消息第一序列表示始终处于连接模式)。但是，在没有检测到拥塞或UE未处于断电模式的普通模式下，可以满足这些较高的延迟要求。
在根据第一方面的UE的第一可能实施形式中，处理RRC消息的第一序列包括寻呼消息传递、随机接入(RA)消息传递、RRC消息传递、和RAN上下文提取；处理RRC消息的第二序列包括RRC消息传递和RAN上下文提取。
这提供了如下优势，在拥塞或掉电情况下，仅处理必要的消息以减轻拥塞，即，RRC消息传递和RAN上下文提取，而在正常情况下，即，无拥塞或掉电，可以处理更多的消息以提高UE的可变性。
在根据第一方面或根据UE的第一实施形式的UE的第二可能实施形式中，无线资源控制器被配置为当处理RRC消息的第二序列时，省略寻呼消息传递和RA消息传递，以减小UE激活操作模式的延迟。
这提供了如下优势，在拥塞或断电情况下省略寻呼消息传递和RA消息传递可以减少延迟，以减轻拥塞。这样可以节省UE等待流量和发起寻呼的时间。
在根据第一方面或根据UE之前的任一实施形式的UE的第三可能实施形式中，通过将UE附着到RAN，特别是通过UE的从RRC连接非激活模式到RRC连接模式的状态变化，来激活UE的操作模式。
这提供了如下优势，当UE附着到RAN(连接模式)并接收大量可能导致拥塞的消息时，可以执行拥塞缓解。而在另一种情况下，当UE未附着到RAN(连接非激活模式)时，不会接收到消息，也不会发生拥塞，因此不需要拥塞缓解。
在根据UE的第三实施形式的UE的第四可能实施形式中，无线资源控制器被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，激活RRC连接模式和RRC连接非激活模式之间的周期性转换。
这提供了如下优势，RRC连接模式和RRC连接非激活模式之间的周期性转换有助于基站(或RAN)为所有拥塞的UE提供传输数据的机会，从而缓解或至少减轻拥塞。
在根据UE的第三至第四实施形式中的任一个的UE的第五可能实施形式中，无线资源控制器被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活和释放无线承载，特别是至少一个静态无线承载(SRB)和/或至少一个动态无线承载(DRB)。
这提供了如下优势，周期性地激活和释放无线承载有助于基站(或RAN)为所有拥塞的UE提供传输数据的机会，从而缓解或至少减轻拥塞。这有助于拥塞的UE在过渡期间利用例如SRB和DRB的资源的同时接入网络。
在根据UE的第三至第五实施形式中的任一个的UE的第六可能实施形式中，收发器被配置为在RRC连接模式下向RAN发送测量报告，特别是包括缓冲状态报告(BSR)信息和定时提前信息的测量报告，以使RAN能够根据测量报告更新RAN上下文。
这提供了如下优势，RAN可以使用测量报告更新RAN上下文。因此，当前RAN上下文可以被保存并在后面的阶段重新获取。更新RAN上下文时，RAN不必从头开始；这样可以保存信令消息，从而减少延迟。
在根据第一方面或根据UE之前的任一实施形式的UE的第七可能实施形式中，无线资源控制器被配置为基于状态机改变UE的操作模式，该状态机包括与处理RRC消息的第二序列相关的半持久(SPS)RRC模式和与处理RRC消息的第一序列相关的正常RRC模式。
这提供了如下优势，可以通过实现状态机(例如，通过软件算法或硬件)来简单地激活UE的操作模式。这样的状态机可以简单地模拟UE和RAN之间的通信。
在根据UE的第七实施形式的第八可能实施形式中，无线资源控制器被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活SPS RRC模式。
SPS RRC模式的周期性激活有助于拥塞的UE接入网络，以缓解拥塞。
在根据UE的第八实施形式的第九可能实施形式中，无线资源控制器被配置为响应于第一定时器的第一定时器到期事件，将UE的操作模式从SPS RRC模式改变为正常RRC模式。
这提供了如下优势，通过调整第一定时器，可以配置SPS RRC模式和正常RRC模式之间的转换周期。
在根据UE的第九实施形式的第十可能实施形式中，第一定时器由RAN配置。
这提供了如下优势，可以由RAN例如根据由运营商所确定的流量情况和要求，配置SPS RRC模式和正常RRC模式之间的转换周期。
在根据UE的第七到第十实施形式中的任一个的第十一可能实施形式中，无线资源控制器被配置为当UE在SPS RRC模式时，周期性地激活UE的操作模式从RRC连接模式到RRC连接非激活模式的改变。
这提供了如下优势，在SPS RRC模式下，同样可以使用与RRC普通模式相同的状态“RRC连接模式”和“RRC连接非激活模式”，但这两种状态之间的转换与RRC普通模式不同。
在根据UE的第十一实施形式的第十二可能实施形式中，无线资源控制器被配置为响应于第二定时器的第二定时器到期事件，将UE的操作模式从RRC连接非激活模式改变为RRC连接模式。
这提供了如下优势，可以通过调整第二定时器配置在SPS RRC模式下的RRC连接非激活模式和RRC连接模式之间的转换周期。
在根据UE的第十二实施形式的第十三可能实施形式中，无线资源控制器被配置为释放无线承载，特别是至少一个静态无线承载(SRB)和/或至少一个动态无线承载(DRB)，以供另一UE在第二定时器活动期间使用。
这提供了如下优势，通过释放无线承载，其他拥塞的UE可以获得这些无线承载，以附着到RAN并解决拥塞。
在根据UE的第十二至第十三实施形式中的任一个的第十四可能实施形式中，无线资源控制器被配置为响应于第二定时器到期事件，向RAN发送RRC连接恢复请求消息，以恢复到RAN的RRC连接。
这提供了如下优势，通过向RAN发送RRC连接恢复请求消息，UE可以控制RRC SPS模式。也就是说，在RAN控制的RRC SPS模式之外，还可以提供UE控制的RRC SPS模式。
在根据UE的第十四实现形式的第十五可能实现形式中，无线资源控制器被配置为基于预定义的无线资源块和/或免授权子载波多址接入(SCMA)发送RRC连接恢复请求消息。
这提供了如下优势，可以避免物理层中的RRC连接恢复请求消息与分配给其他UE的时间/频率资源之间的可能冲突。因此，可以实现在紧急情况下可能需要的对网络的快速接入。
根据第二方面，本发明涉及一种无线接入网(RAN)实体，特别是基站(BS)，包括：收发器，被配置为在用户设备，特别是根据权利要求1到16中任一项所述的用户设备和无线接入网实体之间收发无线资源控制消息；无线资源控制器，被配置为确定无线接入网实体的特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况，其中，无线资源控制器被配置为向用户设备指示非特殊情况，特别是非拥塞情况或非节电情况，以使用户设备能够响应于处理无线资源控制消息的第一序列而激活用户设备的操作模式，其中，无线资源控制器被配置为向用户设备指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况，以使用户设备能够响应于处理无线资源控制消息的第二序列而激活用户设备的操作模式，其中，处理无线资源控制消息的第二序列的延迟小于处理无线资源控制消息的第一序列的延迟。
通过在拥塞或节电情况下处理RRC消息的第二序列，其中，第二序列的处理延迟小于RRC消息的第一序列，这种延迟减少会使得处理更快，从而解决拥塞。当RAN确定并向UE指示拥塞或掉电情况结束时，UE可以改变到正常状态，以处理具有更高延迟要求的RRC消息的第一序列。但是，在正常情况下，如果没有检测到拥塞或用户设备未处于断电模式，则可以满足这些较高的延迟要求。
在根据第二方面的RAN实体的第一可能实施形式中，无线资源控制器被配置为基于确定进行通信的无线资源的能量水平，特别是基于信道忙比(CBR)，来确定UE的侧链路连接的拥塞。
这具有如下有点，是检测拥塞情况的简单有效的方法。
在根据第二方面或根据第二方面的第一实施形式的RAN实体的第二可能实施形式中，无线资源控制器被配置为从UE提取RAN上下文，并使用所提取的RAN上下文的信息恢复到UE的RRC连接。
这提供了这样的优势，RAN实体可以使用存储的RAN上下文恢复与UE的RRC连接。通过使用存储的RAN上下文，RAN不必从头开始；这样可以保存信号消息，从而减少延迟。
根据第二方面或根据第二方面的第一实施形式的RAN实体的第三可能实施形式中，无线资源控制器被配置为从UE中提取RAN上下文，并使用提取的RAN上下文的信息向其他UE提供由RAN上下文指示的资源。
这提供了如下优势，RAN实体可以利用来自所提取的RAN上下文的信息为其他UE提供资源。因此，在连接其他UE时，RAN实体不必从头开始；这节省了信令消息，因此减少了延迟。
在根据第二方面的第二至第三实施形式的任一个的RAN实体的第四可能实现形式中，无线资源控制器被配置为基于从UE提取的RAN上下文的信息更新RAN存储的RAN上下文。
这提供了如下优势，通过基于从UE提取的RAN上下文的信息更新RAN存储的RAN上下文，RAN存储的RAN上下文指示RRC连接的实际情况。RAN实体可以快速对通信系统中的变化做出响应。
附图说明
本发明的进一步实施例将根据以下附图进行说明，其中：
图1是示出根据5G RAN设计的UE状态转换的状态图100；
图2是示出根据LTE RAN设计的UE状态转换的状态图200；
图3是示出根据5G RAN设计的UE 310、5G RAN 320、和5G核心网(CN)330之间消息传递的消息序列图300；
图4是示出根据本公开的UE状态转换的状态图400；
图5是当RRC SPS模式440由RAN 320控制时，根据本公开的UE 310、5G RAN 320、和5G核心网(CN)330之间的消息传递的消息序列图500；
图6是当RRC SPS模式440由UE 310控制时，根据本公开的UE 310、5G RAN 320、和5G核心网(CN)330之间的消息传递的消息序列图600；
图7是示出根据本公开的用户设备700的示意图；以及
图8是示出根据本公开的RAN实体800(例如，基站)的示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了附图，附图构成本说明书的一部分，并且在附图中，通过说明的方式示出了其中可以实施本公开的具体方面。应当理解，可以利用其他方面，并且在不背离本公开范围的情况下可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被认为具有限制性，本公开的范围由所附权利要求限定。
应该理解，结合所述方法所进行的注释同样适用于被配置为执行所述方法的相应设备或系统，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则即使执行所述方法步骤的单元没有在附图中明确描述或说明，相应设备也可以包括执行所述方法步骤的单元。此外，应该理解，除非另有特别说明，否则本文所述的各种示例性方面的特征可相互结合。
图1是示出根据5G RAN设计的UE状态转换的状态图100。
5G接入引入了状态模型100，实现了高效的UE休眠、从休眠状态到激活状态的快速轻量转换、以及联合接入优化。状态模型100包括三种状态：空闲模式(RRC_IDLE)110、连接模式(RRC_CONNECTED)120、和连接非激活模式(RRC_CONNECTED_INACTIVE)130。在状态模型100中，从空闲模式110到连接模式120再返回空闲模式110的连接建立111和分离(Detach)/RLF 121的状态转换预计主要发生在第一初始接入期间(例如，当UE附着到网络时)或作为回退情况(例如，当设备和/或网络无法使用先前存储的RAN上下文时)。因此，这种转换预计不会像LTE那样经常发生。
另一方面，从连接非激活模式130到连接模式120再返回连接非激活模式130的流量到达、寻呼131和RRC非激活定时器122的转换预计会经常发生，并应优化为轻量且快速的转换。此优化过程的细节在下文给出。
在连接非激活模式130和空闲模式110之间有另一转换，即，无线链路故障(RadioLink Failure，RLF)113。这种转换预计很少发生。当RLF 113发生时，UE将发起RRC连接重建立过程，并通知上层释放RRC连接。
图2是示出根据LTE RAN设计的UE状态转换的状态图200。目前，LTE支持三种不同的状态，即，“空闲模式”210、“连接模式”220、和“DRX状态”230。在空闲模式210中，RAN不知道UE位置，在连接模式220中，UE具有进行中的RAN连接。从空闲模式210到连接模式220的转移是通过寻呼、连接建立211进行的，而返回空闲模式210是通过分离、RLF、或RRC非激活定时器221进行的。
在“空闲模式”210中，当UE休眠时，只存储核心网(core network，CN)上下文。当移动到此状态时，UE和网络将丢弃RAN上下文信息。网络对UE的了解仅在于跟踪区级别，并且UE可以在不通知网络的情况下在属于跟踪区的小区内移动。然而，UE将基于网络提供的配置通过小区重选过程驻留在最佳小区。
在连接模式220中，对UE的了解在小区级别，并且移动完全由网络控制(通过切换)。存在RAN上下文。该状态220到DRX状态230的转换(例如，取决于DRX非激活定时器222)被用于具有更好的资源利用率的数据脉冲之间的微休眠期240。例如，在Web会话期间，短DRX周期可以允许在恢复数据传输时(流量到达、寻呼231)更快地响应，而不是在用户读取下载的网页时浪费资源来持续监听下行信道(例如PDCCH)。另一方面，由于流量需求的不确定性，在网络想要连接到UE时(例如，如果有传入流量)，DRX状态230可能导致延迟。DRX周期由“工作周期”和“休眠周期”组成，在“工作周期”期间，UE监听下行信道和物理信号(以便网络可以通过寻呼等操作连接UE)，在“休眠周期”期间，UE可以关闭其接收器。
图3是示出根据5G RAN设计的UE 310、5G RAN 320、和5G核心网(CN)330之间的消息传递的消息序列图300。
当在UE 310和5G RAN 320之间建立了激活的RRC连接311时，根据以上图1描述的状态图100的连接模式120，与该连接相关的RAN上下文标识321被提供给5G RAN 320，并且UE 310在连接模式312。
当UE 310和5G RAN 320之间的RRC连接被去激活313时，5G RAN 320和CN 330之间的CN/RAN连接保持激活，与该RRC连接相关的RAN上下文由5G RAN 320存储323，与该连接相关的RAN上下文标识314被提供给UE 310。
为了进一步激活RRC连接，执行如下消息序列，本文中也称为第一消息序列328：从5G RAN 320向UE 310发送寻呼消息324。UE 310发送RA(随机接入)前导315至5G RAN 320，5G RAN 320以RA响应325进行响应。UE 310向5G RAN 320发送带有SRB 0消息和RAN上下文的上下文ID 314的RRC连接请求恢复消息315，其允许5G RAN 320获取RAN上下文326。然后，5G RAN 320向UE 310发送带有静态无线承载(SRB)和动态无线承载(DRB)配置的RRC连接恢复消息327，UE 310回应RRC连接恢复完成消息317。这表示建立了新的RRC激活连接318。第一消息序列328的延迟，即，对于RRC连接的重新附着，对应于寻呼、RA延迟、RAN上下文获取延迟、和RRC消息交互的1.5RTT(往返时间)的持续时间。
上面参照图1描述的连接非激活模式130在5G RAN2中作为MTC的扩展DRX模式一部分被讨论。在连接非激活模式130期间，专用SRB和DRB连接被释放，但如图3所示，RAN 320和CN 330之间的连接被保留322。当寻呼消息324到达RAN 320时，发起连接请求恢复316(重新激活)，以重配置SRB和DRB。
从连接非激活模式130到连接模式120的转换基于流量到达&寻呼131。当网络正好检测到没有用户面流量时，从连接模式120到连接非激活模式130的转换是基于RRC激活定时器122的。在拥塞场景中，对于v2x来说，由于寻呼和随机接入(如图3所示的消息324、315、325)而导致的延迟非常高。
通过在拥塞场景中更好地利用RAN内存和流量模式，而不是依赖于非激活定时器并在用户数据到达时发起寻呼，可以有显著的改进。这一改进与修改的状态图400有关，该状态图400包括如下文中的图4至6进一步描述的称为“半持久模式”440的另一状态。
图4是示出根据本公开的UE状态转换的状态图400。
该状态图400包括以上参照图1描述的状态图100的状态和状态转换，并且进一步包括称为“半持久(SPS)模式”440的附加状态，该“半持久(SPS)模式”440包括连接模式420和连接非激活模式430，其对应于以上参照图1描述的连接模式120和连接非激活模式130这两个状态。根据第一定时器(定时器1)，在拥塞期间，SPS RRC模式440以一定间隔被激活441。即，定时器1规定了激活SPS RRC模式440的间隔。在SPS RRC模式440中，连接模式420和连接非激活模式430之间的转换由第二定时器(定时器2)控制。定时器2规定了从连接模式420到连接非激活模式430的转换421的周期。定时器2到期431，使得从连接非激活模式430返回连接模式420。
SPS RRC模式440的去激活443导致从SPS模式440转换回正常状态图100的连接模式120，而SPS RRC模式440的无线链路故障(radio link failure，RLF)条件导致从SPS模式440转换回正常状态图100的空闲模式110。
通过激活上述SPS RRC模式440，可以实现以下优势：在严重交通堵塞的情况下，UE几乎静止或缓慢移动导致TA(定时提前)变化非常小，当BS由于上述原因感应到大负载时，其可以触发半持久RRC模式440。在另一场景下，BS触发SPS RRC模式440，以在节电模式下触发周期性的下行和上行小数据传输。为了将能耗降低至最小，可以激活SPS RRC模式，在该模式下，MTC设备可以通过避免监听来自网络的寻呼消息而进行周期性的状态转换。如图4所示的半持久模式440管理RRC连接模式420和连接非激活模式430之间的周期性转换。在半持久RRC模式440中周期性地激活和释放专用SRB和DRB，有助于BS为所有拥塞的UE提供传输数据的机会。通过激活半持久RRC模式440，在拥塞场景中利用了RAN内存和周期性流量模式。周期性的SPS模式440有助于拥塞的UE在过渡期间利用SRB、DRB、控制信道/数据信道等资源的同时接入网络。
通过应用上述状态图400，可以实现以下功能：半持久模式440可以管理连接模式420和连接非激活模式430之间的周期性转换。SPS模式440有助于拥塞的UE在过渡期间利用SRB、DRB、控制信道/数据信道等资源的同时接入网络。RAN，例如，RAN的基站，可以基于数据包到达情况计算SPS定时器周期，该到达情况可通过来自UE的缓冲状态报告来测量。
通过用来自准入控制的预定义阈值计算RRC连接请求失败的次数，BS可以在拥塞期间触发SPS RRC模式440。对于周期性数据传输，还可以为MTC设备触发SPS RRC模式以达到节电的目的。以下参照图5描述的RAN控制的SPS模式和以下参照图6描述的UE控制的SPS模式可以提供对网络的快速接入，以重新附着到存储的上下文。也就是说，如以图5和图6所述，不需要寻呼和RACH过程。使用来自UE的测量报告可以持续更新存储的RAN上下文，如TA、BSR，该测量报告有助于调整SPS定时器周期。
图5是示出当RRC SPS模式440由RAN 320控制时，根据本公开的UE 310、5G RAN320、和5G核心网(CN)330之间的消息传递的消息序列图500。SPS模式440对应于以上参照图4描述的状态图400的状态440。
当在UE 310和5G RAN 320之间建立了激活RRC连接311时，与此连接相关的RAN上下文标识321被提供给5G RAN 320。当由RAN 320配置SPS模式510(对应于以上参照图4描述的SPS模式440)时，如以上图4所述，第一定时器(定时器1)541激活511UE 310和5G RAN之间的RRC SPS定时器模式。然后，根据如图4所述的状态图400的连接模式420，UE 310在连接模式512。如以上图3所述，CN 330和RAN 320之间的CN/RAN连接保持激活322。如以上图4所述，第二定时器(定时器2)542发起SRB和DRB的释放514以及从连接模式420到连接非激活模式430的转换。因此，连接非激活模式515下的UE和与该RRC连接相关的RAN上下文521由5G RAN320存储。在从连接模式420转换到连接非激活模式430的转换时间524期间，5G RAN 320可以向其他拥塞的UE提供资源。
当第二定时器542到期516时，为了进一步激活RRC连接，执行以下消息序列，在本文中也称为第二消息序列525：5G RAN 320提取该RRC连接的RAN上下文522；从5G RA N 320向UE 310发送具有SRB和DRB配置的RRC连接恢复消息523，UE 310回复RRC连接恢复完成消息517。这表示建立了新的激活RRC连接518。UE返回RRC连接模式420。第二消息序列525的延迟，即，对于RRC连接的重新附着，对应于RAN上下文获取522延迟和RRC消息交互523、517的1.0RTT(往返时间)的持续时间。
通过应用上面描述的消息序列图500，可以实现以下网络功能：RAN 320以具有一定周期(定时器1)541的RRC SPS定时器模式配置UE 310。因此，UE 310可以在连接非激活模式430和连接模式420之间周期性地转换。RAN上下文可以存储521在RAN 320(例如，基站)中，并且可以释放514SRB和DRB，而BS可以将这些资源524提供给其他拥塞UE。由于RAN 320可以控制SPS定时器的持续时间，RAN 320可以将RRC连接恢复327(带有SRB、DRB的配置)从存储的RAN上下文521发送到UE 320用于重新附着。基站可以根据基于数据包到达时间来计算SPS定时器周期(定时器2)542，数据包达到时间可以从来自UE的缓冲状态报告(BSR)来测量，例如，BSR可以提供流量类型。UE 310的缓冲状态报告可用于确定SPS定时器542的周期。RAN 320可以基于来自UE 310的更新的BSR报告周期性地更新SPS定时器542。RAN 320可以存储UE 310的上下文信息，例如，安全密钥、UE能力信息、转换周期中的定时提前等。从非激活模式430恢复连接不需要重启寻呼、RACH过程(如以上图3所述)，这是因为，假设了静态或缓慢行驶的车辆的情况。在周期连接模式420期间，BS可以使用来自UE 310的测量报告(比如BSR)、存储的RAN上下文521中的来自UE 310的定时提前信息更新存储的RAN上下文521，以及调整定时器1(541)和定时器2(542)。
图6是示出当RRC SPS模式440由UE 310控制时，根据本公开的UE 310、5G RAN320、和5G核心网(CN)330之间的消息传递的消息序列图600。RRC SPS模式440对应于以上参照图4描述的状态图400的状态440。
对于RRC SPS模式440由RAN 320控制的情况，消息序列图600的消息对应于以上图5描述的消息序列图500的消息。此外，UE发起RRC连接恢复请求消息619，以触发RAN 320执行第二消息序列525的处理。将从UE到RAN的该额外消息添加到第二消息序列525，得到了扩展的第二消息序列625，其包括RRC连接恢复请求消息619、RAN上下文获取522、具有SRB和DRB配置的RRC连接恢复消息523、以及RRC连接恢复完成消息517。该扩展的第二消息序列625的延迟，即，对于RRC连接的重新附着，对应于RAN上下文分离522延迟和RRC消息交互619、523、517的1.5RTT(往返时间)的持续时间。即，由于额外的RRC连接恢复请求消息619，扩展的第二消息序列625的持续时间比图5中所述的RAN控制的RRC SPS模式的第二消息序列525的持续时间长往返时间的一半。
通过应用上述消息序列图600，可以实现以下网络功能：当RAN 320，例如，RAN 320的基站(BS)，例如通过根据C-V2x的预定义阈值计算RRC连接请求失败而感测到拥塞时，可以激活RRC SPS模式440、510。在PC5的情况下，为了感测拥塞，可以使用例如如下所述的来自D2D UE的信道忙比(channel busy ratio，CBR)测量报告。当达到最大连接用户数时，BS中的准入控制算法可以拒绝UE的连接请求。对于V2x来说，保持一定的QoS(服务质量)目标(相对于延迟、可靠性)也非常重要。在如图6所示的由UE控制的RRC SPS模式中，在SPS定时器542(即，定时器2)到期后，UE 310可以向BS发送RRC连接恢复请求619以恢复连接。然而，该RRC消息可能会导致在物理层与分配给其他UE的时间/频率资源发生冲突。因此，可能需要预定义的资源块(RB)或免授权的SCMA来传输RRC连接恢复请求619。例如，该消息619可用于在紧急情况下快速接入网络。
信道占用水平可以通过测量进行通信的无线资源中的能量水平来获得。作为基础，可以如下定义并确定称为信道忙比(CBR)的测量：接收信号的Np探针在测量间隔Tm内均匀分布。对于所有信道探针(长度为Tp)，确定平均信号电平S。对接收信号电平阈值Sth测量CBR，并如下给出：
Figure BDA0002128118470000101
在示例性实施例中，上述参数的限值可为：Tp＝8μs，Tm＝100ms，Sth<＝-85dbm。
图7是示出根据本公开的用户设备(UE)700的示意图。UE可以对应于以上图3至图6描述的UE 310。UE 700包括收发器701和无线资源控制器(RRC)702。
收发器701被配置为在UE 700和无线接入网RAN(例如，以上图3至图6描述的5GRAN 320)之间收发无线资源控制(RRC)消息。
无线资源控制器702被配置为当RAN指示非拥塞情况时，响应于处理RRC消息的第一序列，例如，上文对图3所述的第一序列328，激活UE 700的操作模式。无线资源控制器702被配置当RAN指示特殊情况时，特别是拥塞情况或节电情况时，响应于处理RRC消息的第二序列，例如，上文图5所述的第二序列525或上文对图6所述的扩展的第二序列625，激活UE700的操作模式。处理RRC消息的第二序列525、625的延迟小于处理RRC消息的第一序列328的延迟。
如上文图3所述，RRC消息第一序列328的处理可以包括寻呼消息传递324、随机接入(RA)消息传递315、325、RRC消息传递316、327、317、和RAN上下文提取326。如图5和图6所述，RRC消息的第二序列525、625的处理可以包括RRC消息传递523、517、619和RAN上下文提取522。
无线资源控制器702可被配置为在处理RRC消息的第二序列525、625时，省略寻呼消息324和RA消息315、325，以减少激活UE 700的操作模式的延迟。
如上文图4所述，可通过将UE 700附着到RAN，特别是通过UE 700的从RRC连接非激活模式130、430到RRC连接模式120、420的状态转换，来激活UE 700的操作模式。
无线资源控制器702可被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，激活RRC连接模式420和RRC连接非激活模式430的RRC之间的周期性转换。
无线资源控制器702可被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活和释放无线承载，特别是至少一个静态无线承载(SRB)和/或至少一个动态无线承载(DRB)。
收发器701可以被配置为在RRC连接模式420下向RAN发送测量报告，特别是包括缓冲状态报告(BSR)信息和定时提前信息的测量报告，以使RAN根据测量报告更新RAN上下文521。
无线资源控制器702可被配置为基于状态机(如图4所述的状态机400)改变UE 700的操作模式。该状态机400包括与RRC消息的第二序列525、625的处理相关的半持久(SPS)RRC模式440和与RRC消息的第一序列328的处理相关的正常RRC模式100。
无线资源控制器702可被配置为当RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活SPS RRC模式440。
如上文图4至图6所述，无线资源控制器702可被配置为响应于第一定时器541的第一定时器到期事件，将UE 700的操作模式从SPS RRC模式440改变为正常RRC模式100，。第一定时器541可以由RAN配置。
无线资源控制器702可被配置为当UE 700在SPS RRC模式440时，周期性地激活UE700的从RRC连接模式420到RRC连接非激活模式430的操作模式变化。
如上文图4至图6所述，无线资源控制器702可被配置为响应于第二定时器542的第二定时器到期事件，将UE 700的操作模式从RRC连接非激活模式430改变为RRC连接模式420，。
如上文图5至图6所述，无线资源控制器702可被配置为释放无线承载514，特别是至少一个静态无线承载(SRB)和/或至少一个动态无线承载(DRB)，供另一UE在第二定时器542活动期间使用。
如上文图6所述，无线资源控制器702可被配置为响应于第二定时器到期事件，向RAN发送RRC连接恢复请求消息619，以恢复到RAN的RRC连接。
无线资源控制器702可被配置为基于预定义的无线资源块和/或免授权子载波多址接入(subcarrier multiple access，SCMA)发送RRC连接恢复请求消息619。
图8为示出根据本公开的RAN实体800(例如基站)的示意图。RAN实体800可对应于如上文图3至图6所述的5G RAN 320。RAN实体800包括收发器801和无线资源控制器(RRC)802。
收发器801被配置为在用户设备UE(特别是上文图7所述的UE 700)和RAN实体800之间收发无线资源控制(RRC)消息。
无线资源控制器802被配置为确定RAN实体800的特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况。如上文图3和图7所述，无线资源控制器802被配置为向UE 700指示非特殊情况，特别是非拥塞情况或非节电情况，以使UE 700可以响应于处理RRC消息的第一序列328，激活UE 700操作模式。如上文图4、5和7所述，无线资源控制器802被配置为向UE 700指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况，以使UE 700响应于处理RRC消息的第二序列525、625，激活UE 700的操作模式。处理RRC消息的第二序列525、625的延迟小于处理RRC消息的第一序列328的延迟。
如上文图6所述，无线资源控制器802可被配置为基于确定进行通信的无线资源的能量水平，特别是基于信道忙比(CBR)，确定UE 700的侧链路连接的拥塞。
如上文图4至图7所述，无线资源控制器802可被配置为从UE 700提取RAN上下文326，并使用提取的RAN上下文326的信息恢复327到UE 700的RRC连接。如上文图4至图7所述，无线资源控制器802可被配置为从UE 700提取RAN上下文326，并使用提取的RAN上下文326的信息向其他UE提供由RAN上下文326指示的资源。如上文图4至图7所述，无线资源控制器802可被配置为根据从UE 700提取的RAN上下文326的信息更新RAN存储的RAN上下文323。
本公开还支持一种缓解无线接入网(RAN)中的拥塞的方法。该方法包括以下步骤：如上文图3所述，当RAN指示非拥塞情况时，响应于处理RRC消息的第一序列328，激活UE的操作模式；如上文图5和图6所述，当RAN指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况时，响应于处理RRC消息的第二序列525、625，激活UE的操作模式，其中，处理RRC消息的第二序列525、625的延迟小于处理RRC消息的第一序列328的延迟。
本公开还支持计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可执行代码或计算机可执行指令，该计算机可执行代码或计算机可执行指令在执行时，使至少一台计算机执行本文所述的执行和计算步骤，特别是所述方法的步骤。这种计算机程序产品可以包括其上存储有供计算机使用的程序代码的可读非暂时性存储介质。程序代码可以执行本文所述的处理和计算步骤，特别是上述方法。
虽然可能仅就多个实施方案中的一个公开了本公开的特定特征或方面，但该特征或方面可以与其他实施方案的一个或多个其他特征或方面结合，这对于任何给定的或特定的应用是有利的。此外，就在说明书或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“有”或其变形而言，这些术语旨在具有类似于术语“包含”的包容性。此外，术语“示例性”、“例如”、和“如”仅指示例，而不是最优或最佳。可能已经使用了术语“耦合”和“连接”及衍生词。应理解，这些术语可以用来表示两个元素相互合作或作用，而不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们不是直接接触。
尽管本文已对具体方面进行了说明和描述，但本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本公开的范围的情况下，可以用各种替换和/或等效实施方式替代所示和描述的具体方面。本申请旨在涵盖本文讨论的特定方面的任何调整或变化。
尽管下列权利要求中的元素以特定顺序陈述并带有相应标号，但除非权利要求的复述另外暗示了实现部分或全部这些元素的特定顺序，否则这些元素不必仅限于以该特定顺序实施。
许多替代、修改、和变更对于本领域技术人员来说是显而易见的。当然，本领域技术人员容易地认识到，除了本文所述的之外，本发明还有许多应用。虽然已参照一个或多个具体实施例描述了本发明，但本领域技术人员认识到，在不背离本发明范围的情况下，可以对本发明进行许多改变。因此，应当理解，在所附权利要求书及其等效物的范围内，本发明可以以与本文具体描述的方式不同的方式实施。

Claims (21)

1.一种用户设备UE(700)，包括：
收发器(701)，配置为在所述UE(700)和无线接入网RAN之间收发无线资源控制RRC消息；和
无线资源控制器(702)，配置为当所述RAN指示非拥塞情况时，响应于处理RRC消息的第一序列(328)，激活所述UE(700)的操作模式，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当所述RAN指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况时，响应于处理RRC消息的第二序列(525，625)，激活所述UE(700)的操作模式，
其中，处理所述RRC消息的第二序列(525，625)的延迟小于处理所述RRC消息的第一序列(328)的延迟。
2.根据权利要求1所述的UE(700)，
其中，处理所述RRC消息的第一序列(328)包括，寻呼消息传递(324)、随机接入消息传递(315，325)、RRC消息传递(316，327，317)、和RAN上下文提取(326)；以及
其中，处理所述RRC消息的第二序列(525，625)包括，RRC消息传递(523，517，619)和RAN上下文提取(522)。
3.根据权利要求1或2所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当处理所述RRC消息的第二序列(525、625)时，省略寻呼消息传递(324)和随机接入消息传递(315，325)，以减小激活所述UE(700)的所述操作模式的延迟。
4.根据权利要求1或2所述的UE(700)，
其中，通过将所述UE(700)附着到所述RAN，特别是，通过所述UE(700)的从RRC连接非激活模式(130、430)到RRC连接模式(120，420)的状态变化，激活所述UE(700)的操作模式。
5.根据权利要求4所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当所述RAN指示拥塞情况或节电情况时，激活所述RRC连接模式(420)和所述RRC连接非激活模式(430)之间的周期性转换。
6.根据权利要求4所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当所述RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活和释放无线承载，特别是至少一个静态无线承载和/或至少一个动态无线承载。
7.根据权利要求5或6所述的UE(700)，
其中，所述收发器(701)被配置为在RRC连接模式(420)下向所述RAN发送测量报告，特别是包括缓冲状态报告信息和定时提前信息的测量报告，以使所述RAN能够基于所述测量报告更新RAN上下文(521)。
8.根据权利要求1或2所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为基于状态机(400)改变所述UE(700)的操作模式，所述状态机(400)包括与处理所述RRC消息的第二序列(525、625)相关的半持久RRC模式(440)和与处理所述RRC消息的第一序列(328)相关的普通RRC模式(100)。
9.根据权利要求8所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当所述RAN指示拥塞情况或节电情况时，周期性地激活所述半持久RRC模式(440)。
10.根据权利要求9所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为响应于第一定时器(541)的第一定时器到期事件，将所述UE(700)的操作模式从所述半持久RRC模式(440)改变为所述普通RRC模式(100)。
11.根据权利要求10所述的UE(700)，
其中，所述第一定时器(541)由所述RAN配置。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为当所述UE(700)在所述半持久RRC模式(440)时，周期性地激活所述UE(700)的操作模式的从所述RRC连接模式(420)到RRC连接非激活模式(430)的改变。
13.根据权利要求12所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为响应于第二定时器(542)的第二定时器到期事件，将所述UE(700)的操作模式从所述RRC连接非激活模式(430)改变为所述RRC连接模式(420)。
14.根据权利要求13所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为释放所述无线承载(514)，特别是至少一个静态无线承载和/或至少一个动态无线承载，以供另一UE在所述第二定时器(542)活动期间使用。
15.根据权利要求13或14所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为响应于所述第二定时器到期事件，向所述RAN发送RRC连接恢复请求消息(619)，以恢复到所述RAN的RRC连接。
16.根据权利要求15所述的UE(700)，
其中，所述无线资源控制器(702)被配置为基于预定义的无线资源块和/或免授权子载波多址接入SCMA，发送所述RRC连接恢复请求消息(619)。
17.一种无线接入网RAN实体(800)，特别是基站，包括：
收发器(801)，配置为在用户设备UE，特别是根据权利要求1到16中的一项所述的UE(700)，和所述RAN实体(800)之间收发无线资源控制RRC消息；以及
无线资源控制器(802)，配置为确定所述RAN实体(800)的特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为向所述UE(700)指示非特殊情况，特别是非拥塞情况或非节电情况，以使所述UE(700)能够响应于处理所述RRC消息的第一序列(328)，激活所述UE(700)的操作模式，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为向所述UE(700)指示特殊情况，特别是拥塞情况或节电情况，以使所述UE(700)能够响应于处理所述RRC消息的第二序列(525，625)，激活所述UE(700)的操作模式，
其中，处理所述RRC消息的第二序列(525，625)的延迟小于处理所述RRC消息的第一序列(328)的延迟。
18.根据权利要求17所述的RAN实体(800)，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为基于确定进行通信的无线资源的能量水平，特别是基于信道忙比，确定所述UE(700)的侧链路连接的拥塞。
19.根据权利要求17所述的RAN实体(800)，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为从所述用户设备(700)提取RAN上下文(326)，并使用所提取的RAN上下文(326)的信息恢复(327)到所述UE(700)的RRC连接。
20.根据权利要求17所述的RAN实体(800)，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为从所述UE(700)提取RAN上下文(326)，并使用所提取的RAN上下文(326)的信息向其他UE提供由RAN上下文(326)指示的资源。
21.根据权利要求19或20所述的RAN实体(800)，
其中，所述无线资源控制器(802)被配置为根据从所述UE(700)提取的所述RAN上下文(326)的信息更新由所述RAN存储的RAN上下文(323)。
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