CN114667791A - 基于控制平面监测的用户设备的被动模式转变 - Google Patents

Abstract

选择性地将数据传输到移动网络的用户设备(UE)、方法和软件。在一个实施例中，当UE处于非连接模式时，UE标识针对在UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目，并且基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目来估计控制平面上的负载。当控制平面上的负载超过阈值时，UE推迟从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输。

Description

基于控制平面监测的用户设备的被动模式转变

技术领域

本公开涉及通信系统领域，并且具体地涉及从移动网络接入服务的移动设备。

背景技术

移动设备(本文中也称为用户设备(UE))为客户提供从移动网络对各种类型的数据服务的接入。典型的移动设备可以包括同时运行的多个应用，这些应用请求通过无线电接口向移动网络发送数据或从移动网络接收数据。由于各种不同的移动设备和可供客户使用的数据服务的数目，数据服务的使用可能会增加，尤其是当下一代(例如，第五代(5G))网络以更高速度和连接性在线时。

在长期演进(LTE)中，UE可能处于未建立无线电承载的空闲模式，或者处于无线电承载被建立的连接模式。当最初开机时，在一段时间的非活动等之后，UE将处于空闲模式。为了将数据从UE传输到移动网络，UE从空闲模式转变到连接模式。诸如用于将UE从空闲模式转变到连接模式的信令消息等信令消息是经由控制平面的协议来传输的。信令消息的数量可能会超过控制平面的容量，尤其是在大量UE位于小区内的情况下。这可能是一个问题，因为UE与移动网络的连接可能会被禁止或延迟。因此，需要标识用于UE高效共享控制平面资源的方式。

发明内容

本文中描述的是估计控制平面上的负载并且在负载超过阈值时推迟从非连接模式(例如，空闲模式)到连接模式的转变的UE(以及相关联的方法和软件)。UE通常包括请求将数据传输到移动网络的一个或多个应用。如果用户正在主动使用应用，则应用可以基于来自用户的输入(通常称为前台数据)请求将数据传输到移动网络。即使用户没有主动使用应用，应用也可以请求将数据传输到移动网络(通常称为无人值守或后台数据)。如本文中描述的UE被配置为基于控制平面上的负载来推迟从非连接模式到连接模式的转变以传输前台数据和/或后台数据。这是有益的，因为UE从非连接模式“被动”转变到连接模式，并且在控制平面处于或接近其极限时延迟数据传输。被动模式转变对于处理后台数据可能特别有益。据估计，后台数据传输可能是UE的连接请求的很大一部分。如本文中描述的UE能够在控制平面处于或接近其极限的情况下延迟后台数据传输，使得后台数据传输所需要的信令消息不会危及控制平面资源。

一个实施例包括一种被配置为通过无线电接口与移动网络通信的UE。UE包括至少一个处理器和至少一个存储器，该至少一个存储器包括由处理器可执行的计算机程序代码。处理器被配置为使UE：当UE处于非连接模式时，标识针对在UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据，确定(在处于非连接模式时)在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目，基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目来估计控制平面上的负载，并且当控制平面上的负载超过阈值时，推迟UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输。

在另一实施例中，处理器还被配置为使UE：当控制平面上的负载未超过阈值时，从非连接模式转变到连接模式，并且发起数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输。

在另一实施例中，针对应用而缓冲的数据包括后台数据。

在另一实施例中，针对应用中的至少一个应用而缓冲的数据包括机器类型通信(MTC)数据。

在另一实施例中，处理器还被配置为使UE监测寻呼消息以确定在寻呼消息中标识的其他UE的数目。

在另一实施例中，处理器还被配置为使UE监测随机接入消息以确定接收随机接入响应消息的其他UE的数目。

在另一实施例中，处理器被配置为使UE确定在第一时间间隔内接收信令消息的其他UE的数目，并且阈值是在大于第一时间间隔的第二时间间隔内控制平面上的平均负载的百分比。

另一实施例包括一种操作UE以通过无线电接口与移动网络通信的方法。该方法包括：当UE处于非连接模式时，标识针对在UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据，确定(当UE处于非连接模式时)在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目，基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目来估计控制平面上的负载，并且当控制平面上的负载超过阈值时，推迟UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输。

在另一实施例中，该方法还包括：当控制平面上的负载未超过阈值时，将UE从非连接模式转变到连接模式，以及发起数据通过无线接口从UE到移动网络的传输。

在另一实施例中，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目包括监测寻呼消息以确定在寻呼消息中标识的其他UE的数目。

在另一实施例中，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目包括监测随机接入消息以确定接收随机接入响应消息的其他UE的数目。

在另一实施例中，确定在控制平面上接收信令消息的其他UE的数目包括确定在第一时间间隔内接收信令消息的其他UE的数目，并且阈值是在大于第一时间间隔的第二时间间隔内控制平面上的平均负载的百分比。

另一实施例包括一种体现由处理器执行的编程指令的非暂态计算机可读介质。该指令指导处理器实现操作UE的方法，该UE被配置为通过无线电接口与移动网络通信。该方法包括：当UE处于非连接模式时，标识针对在UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据，确定(当UE处于非连接模式时)在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目，基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目来估计控制平面上的负载，并且当控制平面上的负载超过阈值时，推迟UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输。

另一实施例包括一种被配置为通过无线电接口与移动网络通信的UE。UE包括：用于当UE处于非连接模式时标识针对在UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据的部件、用于在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目的部件、用于基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目来估计控制平面上的负载的部件、以及用于当控制平面上的负载超过阈值时推迟UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据通过无线电接口从UE到移动网络的传输的部件。

上面的发明内容提供了对说明书的某些方面的基本理解。该发明内容不是对说明书的广泛概述。它既不旨在确定本说明书的关键或基本元素，也不旨在界定本说明书的特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现说明书的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。

附图说明

现在仅通过示例并且参考附图来描述本发明的一些实施例。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元素或相同类型的元素。

图1示出了说明性实施例中的移动网络。

图2示出了演进型分组核心(EPC)网络。

图3示出了下一代网络的非漫游架构。

图4示出了无线电协议栈。

图5是示出基于争用的随机接入过程的消息图。

图6是示出无争用随机接入过程的消息图。

图7示出了RRC状态机。

图8是示出RRC连接设立的消息图。

图9是示出RRC连接释放的消息图。

图10是示出性实施例中的UE的框图。

图11是示出在说明性实施例中的处理从UE到网络的数据传输的方法的流程图。

图12是示出在说明性实施例中的估计控制平面上的负载的方法的流程图。

图13是示出在说明性实施例中的估计控制平面上的负载的另一方法的流程图。

具体实施方式

附图和以下描述说明了具体的示例性实施例。因此应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置虽然没有在本文中明确描述或示出，但体现了实施例的原理并且被包括在实施例的范围内。此外，本文中描述的任何示例旨在帮助理解实施例的原理，并且将被解释为不受这样的具体列举的示例和条件的限制。结果，(多个)本发明构思不限于以下描述的特定实施例或示例，而是由权利要求及其等同方案限制。

图1示出了说明性实施例中的移动网络100。移动网络100(也称为蜂窝网络)是一种网络类型，其中最后的链路是无线的，并且向多个设备提供语音和/或数据服务。移动网络100可以是第三代(3G)、第四代(4G)和/或下一代网络(例如，5G)。

移动网络100被示出为向UE 110(连同未示出的其他UE)提供通信服务。UE 110可以启用语音服务、数据服务、机器对机器(M2M)或机器类型通信(MTC)服务和/或其他服务。UE 110可以是终端用户设备，诸如移动电话(例如，智能手机)、平板电脑或PDA、具有移动宽带适配器的计算机等。

移动网络100包括通过无线电接口122与UE 110通信的一个或多个无线电接入网(RAN)120。RAN 120可以支持演进型UMTS陆地无线电接入网(E-UTRAN)接入、无线局域网(WLAN)接入、固定接入、卫星无线电接入、新无线电接入技术(RAT)等。作为示例，RAN 120可以包括E-UTRAN或下一代RAN(NG-RAN)，该E-UTRAN或下一代RAN(NG-RAN)包括一个或多个基站124，基站124分散在一定地理区域之上。基站124可以包括使用无线电通信技术在许可频谱上与UE通信并且将UE与核心网接口的实体。E-UTRAN中的基站124被称为演进型节点B(eNodeB)。NG-RAN中的基站124被称为gNodeB(NR基站)和/或ng-eNodeB(支持5G核心网的LTE基站)。作为另一示例，RAN 120可以包括WLAN，该WLAN包括一个或多个无线接入点(WAP)125。WLAN是其中UE能够通过无线(无线电)连接而连接到局域网(LAN)的网络。WAP 125是使用无线电通信技术在免许可频谱上与UE通信并且为UE提供对核心网的接入的节点。WAP125的一个示例是在2.4GHz或5GHz无线电频带上操作的WiFi接入点。本文中使用的术语“基站”可以指代eNodeB、gNodeB和ng-eNodeB、WAP等。

在该实施例中，RAN 120还包括一个或多个控制平面处理器128。控制平面处理器128表示处理控制平面上的信令消息的设备。例如，控制平面处理器128可以处理用于将UE110从非连接模式(例如，空闲模式)转变到连接模式的信令消息，如下面将更详细描述的。控制平面处理器128可以实现为基站124(例如，eNodeB)的一部分，或者可以是由多个基站124共享的设备。

UE 110能够附接到RAN 120的小区126以接入核心网130。因此，RAN 120表示UE110与核心网130之间的无线电接口。核心网130是移动网络100的中心部分，它向由RAN 120连接的客户提供各种服务。核心网130的一个示例是由3GPP为LTE而建议的演进型分组核心(EPC)网络。核心网130的另一示例是由3GPP建议的5G核心网。核心网130包括网络元件132，网络元件132可以包括为UE 110提供服务的服务器、设备、装置或装备(包括硬件)。EPC网络中的网络元件132可以包括移动性管理实体(MME)、服务网关(S-GW)、分组数据网络网关(P-GW)等。5G网络中的网络元件132可以包括接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、策略控制功能(PCF)、应用功能(AF)、用户平面功能(UPF)等。

图2示出了演进型分组核心(EPC)网络200，EPC网络200是LTE的核心网。EPC网络200包括移动性管理实体(MME)214、服务网关(S-GW)215、分组数据网络网关(P-GW)216、归属订户服务器(HSS)217、以及策略和计费规则功能(PCRF)218，但可以包括未示出的其他元素，诸如IP多媒体子系统(IMS)应用服务器。在EPC网络200内，用户数据(也称为“用户平面”)和信令(也称为“控制平面”)是分离的。MME 214处理EPC网络200内的控制平面。例如，MME 214处理与E-UTRAN接入的移动性和安全性有关的信令。MME 214负责追踪和寻呼处于空闲模式的UE 110。S-GW 215和P-GW 216处理用户平面。S-GW 215和P-GW 216在UE 110与外部数据网络240(DN或分组数据网络(PDN))之间传输数据业务。S-GW 215是无线电侧与EPC网络200之间的互连点，并且通过路由传入和传出IP分组来服务于UE 110。S-GW 215也是LTE内移动性(即，在eNodeB之间的切换的情况下)以及LTE与其他3GPP接入之间的锚点。P-GW 216是EPC网络200与外部数据网络240之间的互连点(即，数据网络240的入口或出口点)，并且路由分组进出数据网络240。HSS 217是存储用户相关和订户相关信息的数据库。PCRF218在EPC网络200中提供策略和计费控制(PCC)解决方案，并且是EPC网络200的为由终端用户请求的服务制定PCC规则的节点或实体。

MME 214通过S1-MME接口连接到RAN 120(即，eNodeB)，并且S-GW 215通过S1-U接口连接到RAN 120。MME 214通过S11接口连接到S-GW 215，并且通过S6a接口连接到HSS217。PCRF 218通过Gx接口连接到P-GW 216，该Gx接口提供策略和计费规则从PCRF 218到P-GW 216中的策略和计费实施功能(PCEF)的传输。PCRF 218通过Gxx接口连接到S-GW 215，并且S-GW 215通过S5接口连接到P-GW 216。

图3示出了下一代网络的非漫游架构300。图3中的架构是参考点表示，如在3GPPTS 23.501(v16.1.0)(其通过引用并入本文，就好像完全包括在本文中一样)中进一步描述的。架构300由核心网的网络功能(NF)组成，并且控制平面的网络功能与用户平面分离。核心网的控制平面包括认证服务器功能(AUSF)310、统一数据管理(UDM)312、网络切片选择功能(NSSF)313、接入和移动性管理功能(AMF)314、会话管理功能(SMF)316、策略控制功能(PCF)318和应用功能(AF)320。核心网的用户平面包括与数据网络240通信的一个或多个用户平面功能(UPF)324。UE 110能够通过(R)AN 120接入核心网的控制平面和用户平面。

AUSF 310被配置为支持UE 110的认证。UDM 312被配置为针对UE 110存储订阅数据/信息。UDM 312可以存储三种类型的用户数据：订阅、策略和会话相关上下文(例如，UE位置)。AMF 314被配置为提供基于UE的认证、授权、移动性管理等。SMF 316被配置为提供以下功能：会话管理(SM)、UE互联网协议(IP)地址分配和管理、(多个)UPF的选择和控制、朝向PCF 318的接口的终止、策略实施和服务质量(QoS)的控制部分、合法拦截、NAS消息的SM部分的终止、下行链路数据通知(DNN)、漫游功能、用于应用服务水平协议(SLA)的QoS的处理本地实施、计费数据收集和计费接口等。如果UE 110具有多个会话，则不同SMF可以被分配给每个会话以个体地管理它们并且可能为每个会话提供不同功能。PCF 318被配置为支持统一策略框架来管理网络行为，并且为控制平面功能提供策略规则以用于QoS实施、计费、接入控制、业务路由等。AF 320向PCF 318提供关于分组流的信息。基于该信息，PCF 318被配置为确定有关移动性和会话管理的策略规则，以使AMF 314和SMF 316正常操作。

UPF 324支持各种用户平面操作和功能，诸如分组路由和转发、业务处理(例如，QoS实施)、RAT内/RAT间移动性的锚点(如果适用)、分组检查和策略规则实施、合法拦截(UP收集)、业务统计和报告等。数据网络240不是核心网的一部分，并且提供互联网接入、运营商服务、第三方服务等。例如，国际电信联盟(ITU)将5G移动网络服务分为三类：增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(uRLLC)和大规模机器类型通信(mMTC)或大规模物联网(MIoT)。eMBB专注于对带宽要求较高的业务，诸如HD视频、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)。uRLLC专注于对延迟敏感的服务，诸如自动驾驶和远程管理。mMTC和MIoT专注于对连接密度要求较高的服务，诸如智慧城市和智慧农业。数据网络240可以被配置为提供这些和其他服务。

架构300包括以下参考点。N1参考点在UE 110与AMF 314之间实现。N2参考点在(R)AN 120与AMF 314之间实现。N3参考点在(R)AN 120与UPF 324之间实现。N4参考点在SMF316与UPF 324之间实现。N5参考点在PCF 318与AF 320之间实现。N6参考点在UPF 324与数据网络240之间实现。N7参考点在SMF 316与PCF 318之间实现。N8参考点在UDM 312与AMF314之间实现。N9参考点在两个UPF 324之间实现。N10参考点在UDM 312与SMF 316之间实现。N11参考点在AMF 314与SMF 316之间实现。N12参考点在AMF 314与AUSF 310之间实现。N13参考点在UDM 312与AUSF 310之间实现。N14参考点在两个AMF之间实现。在非漫游场景的情况下，N15参考点在PCF 318与AMF 314之间实现。N22参考点在NSSF 313与AMF 314之间实现。

图4示出了诸如用于无线电接口122的无线电协议栈400。如本文中所述，用户平面412包括用于通过网络传输实际用户数据的一组协议，并且控制平面414包括用于控制和建立网络内的用户连接和承载的协议。对于用户平面412和控制平面414，无线电协议栈400包括物理(PHY)层401、媒体接入控制(MAC)层402、无线电链路控制(RLC)层403和分组数据会聚协议(PDCP)层404。控制平面414另外包括无线电资源控制(RRC)层405和非接入层(NAS)层406。

物理层401承载通过无线电接口来自MAC传输信道的所有信息。数据和信令消息承载在物理层401的不同层次之间的物理信道上。物理信道分为物理数据信道和物理控制信道。物理数据信道可以包括物理下行链路共享信道(PDSCH)、物理广播信道(PBCH)、物理多播信道(PMCH)、物理上行链路共享信道(PUSCH)和物理随机接入信道(PRACH)。物理控制信道可以包括物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理混合ARQ指示符信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理上行链路控制信道(PUCCH)。

MAC层402负责逻辑信道与传输信道之间的映射、将来自一个或不同逻辑信道的MAC SDU复用到传输块(TB)上以在传输信道上递送到物理层、从在传输信道上从物理层递送的传输块(TB)中解复用来自一个或不同逻辑信道的MAC SDU、调度信息报告、通过HARQ进行纠错、通过动态调度进行的UE之间的优先级处理、一个UE的逻辑信道之间的优先级处理、以及逻辑信道优先级。RLC层403负责上层PDU的传输、通过ARQ的纠错、以及RLC SDU的级联、分段和重组。RLC层403还负责RLC数据PDU的重新分段、RLC数据PDU的重新排序、重复检测、RLC SDU丢弃、RLC重新建立和协议错误检测。PDCP层404负责IP数据的报头压缩和解压缩、数据传输(用户平面或控制平面)、PDCP序列号(SN)的维护、在下层重新建立时按顺序递送上层PDU、在用于映射在RLC AM上的无线电承载的下层重新建立时重复消除下层SDU、用户平面数据和控制平面数据的加密和解密、控制平面数据的完整性保护和完整性验证、基于定时器的丢弃、重复丢弃等。RRC层405负责与NAS相关的系统信息的广播、与接入层(AS)相关的系统信息的广播、寻呼、UE与RAN之间的RRC连接的建立、维护和释放、安全功能(包括点对点无线电承载(RB)的密钥管理、建立、配置、维护和释放)。NAS层406表示UE与核心网(例如，MME/AMF)之间的控制平面414的最高层，并且支持UE的移动性和会话管理过程以建立和维护UE与核心网之间的IP连接。

为了从移动网络接入服务，UE通过测量一组信道的接收信号强度指示符(RSSI)来执行小区选择。RSSI超过阈值的信道被认为是UE的候选小区。UE解码主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)以实现下行链路帧同步，并且为每个候选小区标识物理层小区标识(PCI)。UE还通过解码由小区通过广播信道而广播的主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)来接收每个小区的系统信息。MIB承载小区的物理层信息，该信息帮助UE接收另外的SIB(例如，系统带宽)。SIB承载其他系统信息，诸如公共陆地移动网络(PLMN)ID、小区ID、追踪区域代码(TAC)、小区禁止信息(例如，UE是否被禁止驻留在小区上)等。UE然后基于其小区选择标准选择候选小区中的一个，并且驻留在所选择的小区上。此时，UE在下行链路(DL)方向上与移动网络同步。

为了在上行链路(UL)方向上与移动网络同步，UE通过PRACH执行随机接入过程(RAP)。随机接入过程可能发生在UE的初始接入时、在RRC连接重新建立过程期间、在切换时、在UL同步丢失时、在UE没有任何PUCCH资源可用于调度请求时、在需要定时提前时等。图5是示出基于争用的随机接入过程的消息图。该随机接入过程包括在UE 110与eNodeB 524(其是如图1中的基站124的一个示例)之间的四个消息的交换。对于消息1，UE 110为小区随机选择64个可用RACH前导码中的一个，并且将前导码发送到eNodeB 524。RACH前导码是特定图案或签名，并且前导码值区分来自不同设备的请求。对于消息2，eNodeB 524根据RACH前导码计算UE 110的标识(即，随机接入无线电网络临时标识(RA-RNTI))，并且在寻址到RA-RNTI的DL-SCH(下行链路共享信道)上向UE 110发送随机接入响应(RAR)。RAR包括由eNodeB 524给出的用于进一步的通信的临时小区无线电网络临时标识(C-RNTI)、定时提前值(使得UE 110可以改变其定时以补偿由于UE 110与eNodeB 524之间的距离而造成的往返延迟)、以及上行链路授权资源(使得UE 110可以使用UL-SCH(上行链路共享信道))。对于消息3，UE 110使用UL-SCH向eNodeB 524发送RRC连接请求消息。RRC连接请求消息包括UE 110的标识(例如，临时移动订户标识(TMSI)或随机值)。如果UE 110先前已经连接到网络，则使用TMSI，并且当UE 110最初连接到网络时，使用随机值。RRC连接请求消息还包括连接建立原因，连接建立原因指示UE 110需要连接到网络的原因。对于消息4，eNodeB 524以争用解决消息响应于UE 110，以确认对RRC连接请求消息的成功接收。争用解决消息朝向TMSI值或随机数被寻址，并且包括用于进一步的通信的新的C-RNTI。

图6是示出无争用随机接入过程的消息图。与基于争用的示例中UE 110选择64个可用RACH前导码中的一个不同，eNodeB 524实际上将前导码分配给UE 110。因此，eNodeB524将前导码发送到UE 110。对于消息1，UE 110将前导码发送回eNodeB 524。eNodeB 524根据RACH前导码计算UE 110的标识(即，RA-RNTI)。对于消息2，eNodeB 524在寻址到RA-RNTI的DL-SCH上向UE 110发送随机接入响应(RAR)。RAR包括由eNodeB 524给出的用于进一步的通信的临时C-RNTI、定时提前值(使得UE 110可以改变其定时以补偿由于UE 110与eNodeB524之间的距离而使的往返延迟)、以及上行链路授权资源(使得UE 110可以使用UL-SCH)。

在随机接入过程之后，UE 110需要与RAN 120(例如，eNodeB)建立RRC连接以接入来自移动网络100的服务。RRC层在无线电接口处控制UE与eNodeB之间的通信。RRC是接入层(AS)的控制平面中的最高层。RRC还传输位于RRC层之上的NAS消息。NAS消息用于控制UE与核心网之间的通信。RRC层执行以下功能：系统信息的广播、寻呼、RRC连接的建立/释放、NAS信息的传输、AS安全配置、UE无线电接入能力的传输、测量配置和报告、以及移动性控制。RRC协议在3GPP TS 36.331(v15.6.0)(其通过引用并入本文，就好像完全包括在本文中一样)中有描述。

RRC的操作由状态机引导，该状态机定义了UE 110的特定状态或模式。图7示出了RRC状态机。RRC连接在非连接模式702(例如，RRC_IDLE)与连接模式704(例如，RRC_CONNECTED)之间转变。可能有附加模式、状态或阶段，诸如非活动模式(例如，RRC_INACTIVE)、附加连接模式等。但出于讨论的目的，UE 110被认为处于连接模式704或非连接模式702。当UE 110处于连接模式704时，RRC连接被建立并且UE 110能够向eNodeB传输数据和从eNodeB接收数据。随着RRC连接的建立，信令无线电承载1(SRB1)在UE 110与eNodeB之间被建立。信令无线电承载被定义为仅用于传输RRC和NAS消息的无线电承载。为E-UTRA定义了三种SRB类型：SRB0、SRB1和SRB2。SRB0用于传输与公共控制逻辑信道相关联的RRC消息。SRB1用于传输RRC消息，包括与专用控制逻辑信道相关联的打包(piggybacked)NAS消息。SRB2用于使用专用控制逻辑信道传输NAS消息，但优先级低于SRB1，并且是在安全激活之后配置的。当UE 110处于连接模式704时，诸如在NAS附接过程之后，也可以建立一个或多个专用数据无线电承载(DRB)。

例如，在非活动时段期间，UE 110可以转变到非连接模式702，诸如以减少UE功耗。非连接模式702也可以称为空闲模式。UE 110需要在非连接模式702下执行的过程的数目显著小于在连接模式下。例如，非连接模式702的UE 110可能在短时间内处于活动状态以执行有限数目的过程，诸如对传入呼叫的监测和对移动性的测量，但通常大部分时间保持非活动状态。当UE 110处于非连接模式702时，没有为UE 110建立RRC连接。换言之，RRC连接还没有建立(例如，在开机场景中)、已经被释放、已经被挂起等，并且在UE 110与eNodeB之间没有建立SRB1。当处于非连接模式702时，UE 110的存在在小区级别可能是未知的，因为eNodeB没有关于UE 110的任何上下文。非连接模式702的UE 110的位置在追踪区域级别对于核心网130是已知的。

图8是示出RRC连接设立的消息图。当UE 110处于空闲模式时，当上层请求建立信令连接时，RRC连接建立过程被发起。UE 110诸如在SRB0上向eNodeB 524发送RRC连接请求消息。eNodeB 524执行准入控制以确定针对UE 110是否允许RRC连接。如果是，则eNodeB524向UE 110发送RRC连接设立消息。RRC连接设立消息包括用于建立SRB1的RLC和MAC参数。UE 110应用来自RRC连接设立消息的配置，并且转变到连接模式。UE 110然后向eNodeB 524发送RRC连接设立完成消息。

图9是示出RRC连接释放的消息图。当UE 110处于连接模式时，RRC连接的释放通常由RAN 120发起。当eNodeB 524检测到UE 110在定义时间段内(通常称为非活动定时器(例如，10秒、20秒等))没有任何业务要发送和接收时，eNodeB 524可以发起用于释放RRC连接的过程。eNodeB 524向UE 110传输RRC连接释放消息以将UE 110转变到非连接或空闲模式。在这种状态下，UE 110与核心网130没有任何连接，因为现有连接(诸如SRB和DRB)被移除。此外，与UE 110相关的上下文信息可以从RAN 120被移除。然而，如果UE 110转变到除空闲之外的另一模式(例如，非活动模式)，则上下文信息可以被维护在RAN 120中。

当处于非连接或空闲模式时，UE 110将继续执行小区重新选择和追踪区域更新(TAU)。UE 110还将周期性地监测所选择的小区的下行链路信道以获取寻呼消息。寻呼消息由核心网130发起以在存在正在缓冲的DL业务时定位空闲UE。为了监测寻呼消息，UE 110在DL方向上与RAN 120同步，并且解码SIB以从小区读取DL通信。如果接收到UE 110的DL数据(即，空闲)，则核心网130将缓冲该数据并且重新建立与UE 110的承载连接。诸如通过MME、AMF等，核心网130将在追踪区域中发起小区的寻呼以确定UE 110所在的小区。追踪区域中的基站124将在UE的侦听间隔期间向UE 110发送寻呼消息。

UE 110(以及未示出的其他UE)中的一个或多个可能需要退出非连接或空闲模式，诸如当新的DL数据被缓冲在核心网130中，或者新的UL数据被缓冲在UE 110中时。为了从非连接模式转变到连接模式，UE 110将使用随机接入过程与它们的小区进行UL同步，并且尝试使用RRC连接建立过程来建立RRC连接。当大量UE 110在小区中执行随机接入过程和RRC连接建立过程时，控制平面414可能变得过载。根据本文中描述的实施例，当控制平面处于或接近过载情况时，UE 110可以延迟退出非连接模式。作为概述，UE 110监测控制平面414以确定指向小区中的其他UE的信令消息的数目，并且估计控制平面上的负载。当所估计的负载高于阈值时，UE 110延迟退出非连接模式的过程。因此，UE 110推迟在控制平面414上发送信令消息(这是UE 110退出非连接模式所需要的)，以避免加剧控制平面414上的可能的过载情况。

图10是示出性实施例中的UE 110的框图。UE 110包括无线电接口组件1002、一个或多个处理器1004、存储器1006、用户接口组件1008和电池1010。无线电接口组件1002是表示UE 110的本地无线电资源的硬件组件，诸如RF单元1020(例如，收发器)和一个或多个天线1022，该硬件组件用于经由无线电或“空中”信号与基站(例如，基站124)进行无线通信。处理器1004表示提供UE 110的功能的内部电路系统、逻辑、硬件、软件等。处理器1004可以被配置为执行用于加载到存储器1006中的软件的指令1040。处理器1004可以包括一组一个一个或多个处理器，或者可以包括多处理器核，具体取决于特定实现。存储器1006是用于数据、指令1040、应用等的计算机可读存储介质，并且由处理器1004可访问。存储器1006是能够临时和/或永久地存储信息的硬件存储设备。存储器1006可以包括随机存取存储器或任何其他易失性或非易失性存储设备。用户接口组件1008是用于与最终用户交互的硬件组件。例如，用户接口组件1008可以包括显示器1050、屏幕、触摸屏等(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器等)。用户接口组件1008可以包括键盘或小键盘1052、追踪设备(例如，追踪球或追踪板)、扬声器、麦克风等。UE 110可以包括图10中未具体示出的各种其他组件。

处理器1004实现一个或多个应用1030。这些应用1030可以通过RAN 120和核心网130接入DL数据，并且还可以生成UL数据1032以通过RAN 120和核心网130传输到目的地。UL数据1032可以由应用1030在处理器1004中、在存储器1006等中缓冲或排队。如上所述，UL数据1032可以包括由应用1030生成的无人值守或后台数据。后台数据是由应用1030生成的数据，即使当用户没有主动使用应用1030时(即，即使屏幕很暗)。例如，应用1030可以在后台运行时请求更新、新闻提要、天气信息等。UL数据1032可以包括MTC数据或其他类型的数据。

处理器1004还实现传输控制器1034，该传输控制器1034被配置为控制UL数据1032(和其他UL数据)到RAN 120的传输。在该实施例中，传输控制器1034在处理UL数据1032到网络的传输时实现被动模式转变过程1036。例如，当UE 110处于空闲模式时，传输控制器1034可以在将UE 110转变到连接模式以传输UL数据1032之前检查控制平面414上的负载，如下面更详细描述的。

图11是示出在说明性实施例中的处理从UE 110到网络的数据传输的方法1100的流程图。将参考图10中的UE 110来描述方法1100的步骤，但是本领域技术人员将理解，方法1100可以在其他网络或架构中执行。此外，本文中描述的流程图的步骤并非全部包括在内，并且可以包括未示出的其他步骤，并且这些步骤可以以替代顺序执行。

对于该实施例，UE 110处于非连接模式(例如，空闲模式)，并且不具有与RAN 120的RRC连接(参见图1)。UE 110的传输控制器1034标识针对在UE 110上运行的一个或多个应用1030而缓冲的数据1032(步骤1102)。例如，应用1030可以向传输控制器1034发送将数据1032传输到移动网络100的数据传输请求。传输控制器1034执行被动模式转变过程1036以将数据1032发送到移动网络100。对于被动模式转变过程1036，传输控制器1034在转变到连接模式之前监测控制平面414，诸如在一定时间间隔内(例如，一秒)。传输控制器1034确定在该时间间隔内在控制平面414上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息(或UE连接发起消息)的其他UE的数目(步骤1104)。信令消息可以提供关于小区中存在多少其他UE、和/或有多少其他UE也在尝试从非连接模式转变到连接模式的信息。传输控制器1034基于转变中的其他UE的数目来估计控制平面414上的负载(步骤1106)。传输控制器1034可以估计在最后的时间间隔(例如，一秒)期间控制平面414上的负载。控制平面414上的估计负载可以表示控制平面处理器128(参见图1)在处理信令消息以将UE从非连接模式转变到连接模式时的负载。传输控制器1034然后可以使用控制平面414上的估计负载来确定是否需要将UE 110转变到连接模式以便将缓冲的数据1032传输到移动网络100。

更具体地，当控制平面414上的负载超过阈值时，传输控制器1034推迟UE 110从非连接模式到连接模式的转变以延迟数据1032通过无线电接口122到移动网络100的传输(步骤1108)。换言之，传输控制器1034将延迟发起随机接入过程和RRC连接建立过程，以便与RAN 120建立RRC连接。传输控制器1034可以推迟UE 110从非连接模式到连接模式的转变直到最大延迟(可选步骤1110)，该最大延迟可以由网络运营商设置。例如，传输控制器1034可以将转变推迟多个时间间隔(例如，一、二、三等)直到最大延迟。

传输控制器1034使用的阈值可以根据需要来设置。在一个实施例中，阈值可以是在较长时间间隔内(即，长于为监测而设置的最后的时间间隔)的控制平面414上的平均负载的百分比。例如，传输控制器1034可以在一秒的时间间隔内进行监测以估计控制平面414上的负载。传输控制器1034还可以在更长的时间间隔(诸如十秒)内进行监测，以确定控制平面414上的平均负载(例如，每秒转变到连接模式的UE的平均数目)。传输控制器1034因此可以将阈值标识为平均负载的百分比(例如，200％、300％、400％等)。例如，如果发现在最后的时间间隔内转变到连接模式的UE的数目超过了过去十秒内每秒UE连接发起的平均数目的400％，则传输控制器1034做出以下决定：UE 110应当至少等到下一时间间隔(即，延迟至少一秒)才退出非连接模式。

当控制平面414上的负载未超过阈值时，传输控制器1034将UE 110从非连接模式转变到连接模式(步骤1112)。为此，传输控制器1034发起随机接入过程和RRC连接建立过程以建立RRC连接。传输控制器1034然后发起数据1032通过无线电接口122从UE 110到移动网络100的传输(步骤1114)。

可能存在不同方式可以用于估计控制平面414上的负载，其中一些示例在图12至图13中示出。在一个示例中，传输控制器1034可以监测寻呼信道以获取UE 110驻留在其上的小区。如上所述，如果接收到空闲UE的DL数据，则核心网130将缓冲该数据并且通过寻呼UE的追踪区域中的小区来请求与UE重新建立承载连接。如图12的方法1200所示，传输控制器1034监测寻呼消息以确定或计数在寻呼消息中标识的其他UE的数目(步骤1202)，诸如在一定时间间隔期间。寻呼消息包括一个或多个寻呼记录，并且寻呼记录每个包括指示寻呼消息的预期接收者的UE标识(例如，S-TMSI)。因此，传输控制器1034还可以确定或计数寻呼消息中的UE标识的数目(即，在一个或多个寻呼消息中寻址的不同UE的数目)。传输控制器1034可以扩展其侦听间隔并且监测所有寻呼时机以便以这种方式监测寻呼信道，而不仅仅是UE 110的寻呼时机(即，偏移)。传输控制器1034然后可以基于在寻呼消息中指示的其他UE的数目来估计控制平面上的负载414(步骤1204)。

在另一示例中，传输控制器1034可以监测小区的随机接入消息，诸如在DL-SCH上。如上所述，处于非连接模式的UE将发起随机接入过程以转变到连接模式。如图13的方法1300所示，传输控制器1034监测随机接入消息以确定或计数接收随机接入响应消息(例如，随机接入过程的RAR或消息2)的其他UE的数目(步骤1302)，诸如在一定时间间隔期间。传输控制器1034因此可以对由随机接入响应消息寻址的不同UE的数目进行计数。传输控制器1034可以解码所有UE的随机接入响应消息(即，即使UE 110不只是执行随机接入尝试)。传输控制器1034然后可以基于接收随机接入响应消息的其他UE的数目来估计控制平面414上的负载(步骤1304)。

基于被动模式转变过程1036，UE 110决定何时转变到连接模式。因此，可以在UE中提供对控制平面414上的过载状况的解决方案，而无需来自移动网络100的任何新消息。这可能是有益的，因为解决方案不需要是基于网络的。并且，就被指示何时转变到连接模式而言，UE 110主动推迟其到连接模式的转变，而不是成为移动网络100的从设备。

图中示出或本文中描述的各种元件或模块中的任何一个都可以实现为硬件、软件、固件或其某种组合。例如，一个元件可以实现为专用硬件。专用硬件元件可以称为“处理器”、“控制器”或某种类似术语。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个个体处理器提供，其中一些个体处理器可以共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当解释为专门是指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)或其他电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器、逻辑、或某种其他物理硬件组件或模块。

此外，元件可以实现为由处理器或计算机可执行以执行元件的功能的指令。指令的一些示例是软件、程序代码和固件。指令在由处理器执行以指示处理器执行元件的功能时是可操作的。指令可以存储在处理器可读的存储设备上。存储设备的一些示例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带等磁存储介质、硬盘驱动器、或光学可读数字数据存储介质。

如本申请中使用的，术语“电路系统”可以是指以下中的一项或多项或全部：

(a)纯硬件电路实现(诸如仅使用模拟和/或数字电路系统的实现)；

(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如适用)：

(i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合；以及

(ii)具有软件的(多个)硬件处理器(包括(多个)数字信号处理器)、软件和存储器的任何部分，这些部分一起工作以使装置(诸如移动电话或服务器)执行各种功能；以及

(c)(多个)硬件电路和/或(多个)处理器，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，其需要软件(例如，固件)进行操作，但在操作不需要时软件可以不存。

该电路系统的定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中。作为另一示例，如本申请中使用的，术语电路系统还涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的一部分及其(或它们的)随附软件和/或固件的实现。例如，如果适用于特定权利要求元素，则术语电路系统还涵盖用于移动设备的基带集成电路或处理器集成电路、或者服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路。

尽管本文中描述了具体实施例，但本公开的范围不限于这些具体实施例。本公开的范围由以下权利要求及其任何等同方案限定。

Claims (20)

1.一种被配置为通过无线电接口与移动网络通信的用户设备(UE)，所述UE包括：

至少一个处理器；以及

至少一个存储器，包括由所述处理器可执行的计算机程序代码；

所述处理器被配置为使所述UE：

当所述UE处于非连接模式时，标识针对在所述UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据；

当处于非连接模式时，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目；

基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目来估计所述控制平面上的负载；以及

当所述控制平面上的所述负载超过阈值时，推迟所述UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟所述数据通过所述无线电接口从所述UE到所述移动网络的传输。

2.根据权利要求1所述的UE，其中所述处理器还被配置为使所述UE：

当所述控制平面上的所述负载未超过所述阈值时，将所述UE从非连接模式转变到连接模式；以及

发起所述数据通过所述无线接口从所述UE到所述移动网络的所述传输。

3.根据权利要求1所述的UE，其中：

针对所述应用而缓冲的所述数据包括后台数据。

4.根据权利要求1所述的UE，其中：

针对所述应用中的至少一个应用而缓冲的所述数据包括机器类型通信(MTC)数据。

5.根据权利要求1所述的UE，其中所述处理器还被配置为使所述UE：

监测寻呼消息以确定在所述寻呼消息中标识的其他UE的所述数目。

6.根据权利要求1所述的UE，其中所述处理器还被配置为使所述UE：

监测随机接入消息以确定接收随机接入响应消息的其他UE的所述数目。

7.根据权利要求1所述的UE，其中：

所述处理器被配置为使所述UE确定在第一时间间隔内接收信令消息的其他UE的所述数目；以及

所述阈值是在大于所述第一时间间隔的第二时间间隔内所述控制平面上的平均负载的百分比。

8.一种操作用户设备(UE)以通过无线电接口与移动网络通信的方法，所述方法包括：

当所述UE处于非连接模式时，标识针对在所述UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据；

当所述UE处于非连接模式时，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目；

基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目来估计所述控制平面上的负载；以及

当所述控制平面上的所述负载超过阈值时，推迟所述UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟所述数据通过所述无线电接口从所述UE到所述移动网络的传输。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

当所述控制平面上的所述负载未超过所述阈值时，将所述UE从非连接模式转变到连接模式；以及

发起所述数据通过所述无线接口从所述UE到所述移动网络的所述传输。

10.根据权利要求8所述的方法，其中：

针对所述应用而缓冲的所述数据包括后台数据。

11.根据权利要求8所述的方法，其中：

针对所述应用中的至少一个应用而缓冲的所述数据包括机器类型通信(MTC)数据。

12.根据权利要求8所述的方法，其中确定在所述控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目包括：

监测寻呼消息以确定在所述寻呼消息中标识的其他UE的所述数目。

13.根据权利要求8所述的方法，其中确定在所述控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的所述其他UE的所述数目包括：

监测随机接入消息以确定接收随机接入响应消息的其他UE的所述数目。

14.根据权利要求8所述的方法，其中：

确定在所述控制平面上接收信令消息的所述其他UE的所述数目包括确定在第一时间间隔内接收信令消息的其他UE的所述数目；以及

所述阈值是在大于所述第一时间间隔的第二时间间隔内所述控制平面上的平均负载的百分比。

15.一种非暂态计算机可读介质，体现由处理器执行的编程指令，其中所述指令指导所述处理器实现操作用户设备(UE)的方法，所述用户设备被配置为通过无线电接口与移动网络通信，所述方法包括：

当所述UE处于非连接模式时，标识针对所述UE上运行的一个或多个应用而缓冲的数据；

当所述UE处于非连接模式时，确定在控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的数目；

基于接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目来估计所述控制平面上的负载；以及

当所述控制平面上的所述负载超过阈值时，推迟所述UE从非连接模式到连接模式的转变以延迟所述数据通过所述无线电接口从所述UE到所述移动网络的传输。

16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述方法还包括：

当所述控制平面上的所述负载未超过所述阈值时，将所述UE从非连接模式转变到连接模式；以及

发起所述数据通过所述无线电接口从所述UE到所述移动网络的所述传输。

17.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中：

针对所述应用而缓冲的所述数据包括后台数据。

18.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中：

针对所述应用中的至少一个应用而缓冲的所述数据包括机器类型通信(MTC)数据。

19.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中确定在所述控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目包括：

监测寻呼消息以确定在所述寻呼消息中标识的其他UE的所述数目。

20.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中确定在所述控制平面上接收用于从非连接模式转变到连接模式的信令消息的其他UE的所述数目包括：

监测随机接入消息以确定接收随机接入响应消息的其他UE的所述数目。

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