CN1317913C - 控制移动终端睡眠模式的方法、移动终端和无线接入点 - Google Patents

控制移动终端睡眠模式的方法、移动终端和无线接入点 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对包括至少两个网络接口的终端中的睡眠模式进行控制的方法。根据本发明，该方法包括以下步骤：关断两个接口中的一个接口；当在另一个接口中接收到预定信令消息时，在预定时间窗口期间激活被关断的接口。

Description

控制移动终端睡眠模式的方法、移动终端和无线接入点
技术领域
本发明涉及用于控制包括一个ad-hoc接口和一个蜂窝网络接口的双模式终端中的睡眠模式的方法。
背景技术
从蓝牙和无线局域网(WLAN)使用的逐渐增加可以看出，ad-hoc网络在市场上越来越成功。这种成功归功于多个原因，包括它们不需要基础设施，并且适合诸如膝上型电脑和/或手持设备之间通信之类的不同应用情景。
也可以使用ad-hoc网络作为蜂窝空中接口的扩展，从而提高蜂窝容量和覆盖率。此外，通过将单个呼叫中继到其他方式不能到达的相邻小区，可以在不同小区之间提供负载平衡。
因此，必须正确地管理蜂窝(GSM/GPRS和UMTS、后3G、4G)和ad-hoc(蓝牙、WLAN、4G)网络的结合。
图1表示ad-hoc和蜂窝移动网络结合的情形。在该种情形中，可以使用一条直接蜂窝链路(1)或者两条链路(2和3)把移动终端连接到蜂窝无线通信网络。链路(2)把移动终端连接到中继设备，并且链路(3)把中继设备连接到蜂窝无线通信网络。
工作时，这种情形需要以下信息：
-哪些潜在中继设备是可用的？
-能够使用的每条链路(蜂窝以及ad-hoc链路)的质量或链路性能如何？
为了在包括直接蜂窝链路的不同选择方案之间作出正确的决定，需要这些问题的答案。
在包括ad-hoc接口和蜂窝网络接口的双模式移动终端中需要解决的一个问题是功耗。在ad-hoc以及在蜂窝技术中，在移动终端上提供睡眠模式以节省电池电力。将移动终端从睡眠模式中周期性地唤醒，以便接听呼入。终端需要被唤醒的次数越少，睡眠模式保持的时间越长，并且电池电力充足的时间越长。因此，在空闲模式功耗和反应时间之间存在一个折衷。
由于在通过ad-hoc网络通信的移动终端中电池电力特别稀缺，所以设计了精巧的睡眠模式，以节省电池电力(参见正文结尾的背景描述)。根据睡眠模式的确切类型、情况和配置，进行唤醒的时间能够从数百微秒到数秒。
下文描述了用于蜂窝无线通信网络和用于ad-hoc网络的常规睡眠模式和唤醒机制。
在蜂窝网络(例如UMTS)中，寻呼信道(PCH)与寻呼指示信道(PICH)一起运行，以便为终端提供睡眠模式的操作。寻呼指示因子(PI)在相应物理信道(即PICH)上的每个时隙中出现一次。根据寻呼指示因子的重复率，每个PICH帧可以有18、36、72或144个寻呼指示因子。用参数表示终端需要监听PICH的频率，并且准确的时刻取决于系统帧号(SFN)。为了检测PICH，终端需要从公共导频信道(CPICH)中获得相位基准。
一旦终端在网络上注册，就已经将其分配到一个寻呼组。对于寻呼组，存在这样的寻呼指示因子(PI)：当存在对属于该寻呼组之任意终端的消息时，PI在PICH上周期性地出现。一旦检测到一个PI，终端就对下一个PCH帧进行解码，以查看是否有专用于它的寻呼消息。
PI出现的频率越低，终端需要从睡眠模式中被唤醒的频率就越低，并且电池寿命越长。这种折衷是反应时间。
利用IEEE 802.11标准(基于ad-hoc网络的WLAN)中，总的设想是：应当使所有处于省电模式的站点同步，以便在同一时刻被唤醒。此时，启动一个窗口，其中发送方广播接收方的缓冲帧。接收上述广播帧的站点保持唤醒，直到发送该帧为止。
在底层结构(infrastructure)模式中，接入点能够存储处于睡眠状态的站点的分组，并能同步所有移动站点。在ad-hoc模式中，必须采用分布方式完成分组存储和定时同步。IEEE 802.11中的省电模式由定时同步功能(TSF)和实际的省电机制组成。
在用于底层结构模式的TSF中，接入点正在生成包含时戳的信标。站点将其本地定时器调整为那个时戳。信标在信标周期内周期性地发送。睡眠站点必须在一个信标间隔内被唤醒一次。如果在信标间隔之后该信道正在使用，则接入点必须延迟其传输，直至信道再次空闲。
在ad-hoc模式中，定时器采用分布方式进行调整：每个站点正在生成一个信标。在信标间隔之后，所有站点使用标准倒退算法竞争信标的传输。第一个站点赢得竞争，并且所有其他站点必须取消其信标传输，并将其本地定时器调整为获胜信标的时戳。站点应当在每个信标间隔的起始处唤醒。其中一个站点保持唤醒的周期包括一个延期延迟(如果信道在前一个信标间隔之后正在使用的话)、直到发送信标时为止的一个随机时间间隔以及发送信标后的另一个随机时间间隔。
电源管理是基于TSF使用的分布模式。发送方必须缓冲对处于睡眠状态的站点的分组，直至信标间隔结束。在所有站点均保持唤醒的周期中，首先广播处于睡眠状态的站点。经由ad-hoc业务指示消息(ATIM)进行广播，其中ATIM在紧接信标之后的特殊间隔(ATIM窗口)中传输。处于省电模式的站点应该监听这些广播，以确定是否需要保持睡眠状态。
在基于ad-hoc网络的蓝牙中，存在同步睡眠模式过程和非同步睡眠模式过程，其中同步睡眠模式过程只有在已经建立微微网(piconet)之后才能应用。
在同步过程的情况中，时间和频率几乎没有不确定性。主设备可以“绑定”从设备，类似于把蜂窝终端锁定到其无线接入点的方式。因此，对于此类过程，睡眠时间可以更长。
在非同步过程的情况中，希望连接的单元必须解决时间-频率的不确定性：它不知道空闲单元何时被唤醒以及其唤醒频率。为此，已经定义三种机制：查询、扫描和寻呼，以下段落将简短地解释这三种机制。
为了确定寻呼消息和唤醒序列，寻呼单元必须知道处于空闲模式的单元的身份。如果不知道该信息，则寻呼单元可以广播一条查询消息，该消息使得接收方返回其身份和时钟信息。
为了进一步描述寻呼和扫描过程，假定寻呼单元知道处于空闲模式的单元的身份，而它不知道时钟信息。
处于空闲模式的单元周期性地被唤醒，以监听包含其身份的寻呼消息。每次该单元被唤醒，它会扫描不同跳跃的载波(由于干扰的缘故)。当蓝牙单元被唤醒以便扫描时，它打开其滑动相关器，该滑动相关器与从其自身身份导出的访问码相匹配。扫描窗口为10ms，并且唤醒序列的长度和周期为32跳。序列的相位是从该单元的本机时钟导出的。
如果寻呼单元知道处于睡眠模式的单元的身份，则它知道唤醒序列，并且还生成作为寻呼消息的访问码。寻呼单元每隔1.25ms就以不同频率重复地发射访问码；寻呼单元发射两个访问码，并且监听两次回应。在从唤醒序列中选择的不同跳跃上发射连续的访问码。在10ms的周期中，访问代表一半唤醒序列的16个不同跳频。在空闲单元的睡眠周期的持续期间中，寻呼单元在这16个频率上周期性地发射访问码。
如果空闲单元在这16个频率中的任意频率上被唤醒，则它将接收该访问码。然而，由于寻呼单元不知道空闲单元使用的相位，所以空闲单元同样可以在来自32跳唤醒序列的16个剩余频率的任意频率上被唤醒。因此，如果在与睡眠时间相对应的时间之后寻呼单元没有收到响应，则它将在来自序列剩余一半的跳跃载波上重复性地发射访问码。因此，最大访问延迟为睡眠时间的两倍。
如果寻呼单元知道空闲单元的时钟，则平均响应时间降为睡眠时间的一半。
包括第一蜂窝接口和第二ad-hoc接口的移动终端应当在蜂窝以及ad-hoc空中接口上周期性地被唤醒。
一个缺点在于：与单个空中接口相比，严重地增加了功耗(粗略地讲，为其两倍)，使得缩短了在睡眠状态中电池的寿命。
发明内容
本发明的一个特别的目的在于，提供一种保持用于支持蜂窝和ad-hoc两种空中接口的移动终端的有效睡眠模式的方法。
本发明的另一个目的在于，提供用于执行该方法的移动终端和蜂窝网络的无线接入点。
上述目的和下文中出现的其他目可以利用以下方式实现。
一种用于控制包括对于不同网络的至少两个接口的终端中的睡眠模式的方法，所述方法包括以下步骤：关断两个接口中的一个接口；当在所述另一个接口上收到预定信令消息时，在预定时间窗口期间激活所述被关断的接口。
一种蜂窝通信网的接入网络节点，包括向包括蜂窝网络接口和ad-hoc接口的双模式终端发送预定信令消息的装置，如果所述ad-hoc接口当前被关断，则所述消息包括一个指示，以激活所述ad-hoc空中接口。
一种包括对于不同网络的至少两个接口的双模式终端，所述终端包括用于控制所述两个接口中的至少一个接口的睡眠模式的装置，所述双模式终端的特征在于它还包括：用于关断两个接口中的一个接口的装置；当在另一个接口上接收到预定信令消息时，在预定时间窗口期间激活所述被关断的接口的装置。
根据本发明，该方法在于借助其他接口上的信令唤醒一个被关断的空中接口。
一个例子可以是：为了节省电池电量，完全关断ad-hoc空中接口，并且在蜂窝空中接口中接收到适当消息之后将其接通。
根据本发明的方法的优点是降低功耗，因此能够增加移动终端的可能待机时间。通过在睡眠模式中完全关断ad-hoc空中接口实现上述优点。只有在移动终端的蜂窝空中接口收到适当请求后，才会接通ad-hoc空中接口。因此，处于睡眠模式的双模式终端的电池消耗类似于没有ad-hoc接口的蜂窝终端的电池消耗。
根据本发明的方法的另一个优点在于改善了服务请求的反应时间。该优点基于：假定大多数情况下使用蜂窝空中接口的系统的反应时间比使用ad-hoc空中接口的系统的反应时间更快。如果所讨论的两台设备之前没有进行ad-hoc接口的连接，这一点变得特别显著。
附图说明
从附图和通过阅读以非限制性说明方式提供的优选实施方式的以下描述，将显示本发明的其他特征和优点，其中附图为：
图1表示可以实施本发明的系统；
图2表示根据本发明的方法的一种实现方式；
图3表示根据本发明的蜂窝通信网的无线接入点的一种实现方式；以及
图4表示根据本发明的移动终端的一种实现方式。
具体实施方式
以下参照具有ad-hoc接口和蜂窝接口的双模式终端描述本发明。然而，本领技术人员应该理解到，本发明可以应用于具有不同类型ad-hoc网络的不同ad-hoc空中接口的多模式终端。
图1表示可以实施本发明的系统。该系统包括属于蜂窝通信网的无线接入点(如RNC、BSC)11、移动中继设备12和移动终端13。
移动终端13包括两个无线接口，本文称为蜂窝无线接口的第一接口与无线接入点11进行通信，以及本文称为ad-hoc无线接口的第二接口与移动中继设备12进行通信。
蜂窝无线接口可以为UMTS或GSM接口，而ad-hoc无线接口可以为蓝牙、无线局域网(802.11a或802.11b，803.11g)接口，或者用于任何类型的短距离无线接入的接口。
根据本发明，终端13可以从其蜂窝无线接口经由无线接入点11的通路(1)直接访问蜂窝无线通信网，或者从其ad-hoc接口经由移动中继设备12和经由无线接入点11的通路(2)和(3)间接地访问蜂窝无线通信网。
根据本发明，移动终端13包括用于关断其两个接口中的一个接口以便节省电池电力的装置，以及当在另一个接口上接收到预定信令消息时激活被关断的接口的装置。
因此，被关断的接口在关断期间不需要任何能量，并且仅需要当它被另一个接口上收到的信令消息触发时才被唤醒，其中另一个接口的工作方式与具有已知睡眠模式和唤醒机制的现有方法的工作方式相同。
只有当已经识别到有发往被关断的接口的数据时，才必需将其唤醒预定的时间期间。相反地，在现有技术中，每个接口必须周期性地唤醒，以监听是否有发往它的消息。而后，如果没有可用消息，则返回睡眠模式，如果有可用消息，则接收这些消息。
图2表示根据本发明的方法的实现方式。根据本发明的方法包括以下步骤：
步骤21中，关断移动终端中可用的两个无线接口中的一个接口。
步骤22中，监视未被关断的无线接口上是否存在预定的信令消息，该消息表示被关断的接口应当被唤醒。
步骤23中，当识别了上述信令消息时触发被关断的无线接口，从而被关断的无线接口被唤醒，并且接收发往它的数据。该无线接口被激活一定的时间期间，以便接收发往它的数据。该时间期间可以作为系统参数预先确定，或者通过信令发送该时间期间。更佳地，在该时间期间之后再次关断该无线接口。
在本发明的优选实施方式中，关断ad-hoc接口，并且把表示数据可用于ad-hoc接口的消息发射到移动终端的蜂窝无线接口。
在本发明的另一个实施方式中，关断蜂窝无线接口，并且通过ad-hoc接口，把表示将在蜂窝无线接口上接收的数据的消息发射到移动终端。
在本发明的优选实施方式中，根据一件一件的业务测量确定要关断的接口。此外，在另一个优选实施方式中，根据两个接口上的业务测量，能够以固定时间间隔更改要关断的接口。有利的是，关断其上接收的业务较少的接口，当另一个接口上接收到预定消息时，执行重新激活。
图3表示根据本发明的蜂窝通信网的接入网络节点30的一种实现方式。接入网络节点(如RNC、BSC)包括向包括蜂窝网络接口和ad-hoc接口的双模式终端发送预定信令消息的装置31，如果所述ad-hoc接口当前已被关断，则所述消息包括激活所述ad-hoc空中接口的指示。
显然，如果关断蜂窝接口，则移动中继设备也可以支持所描述的在关断ad-hoc接口的情况下接入网络节点的功能。
在本发明的优选实施方式中，信令消息是通过蜂窝信令信道发送的。更佳地，把该消息添加到蜂窝接口的无线资源控制协议中。可选地，可以作为现有信令消息的扩展来实现所述信令消息。
图4表示根据本发明的移动终端的一种实现方式。移动终端40包括与装置41′相连的ad-hoc无线接口41，其中装置41′用于处理在ad-hoc接口41上接收的数据；以及与装置42′相连的蜂窝无线接口42，其中装置42′用于处理在蜂窝接口42上接收的数据。移动终端40还包括用于控制所述两个接口中的至少一个接口的睡眠模式的装置43。
装置43适用于关断两个无线接口中的一个接口。装置41′和42′适用于检测在未被关断的无线接口42，41上接收的预定消息，该消息表示数据可用于在被关断的接口41，42上接收。装置41′和42′适用于向装置43转发预定消息。装置43适用于当收到所述预定消息时激活被关断的接口。
在本发明的优选实施方式中，关断ad-hoc接口，并且把表示数据可用于ad-hoc接口的消息发射到无线终端的蜂窝无线接口。
在本发明的另一个实施方式中，关断蜂窝无线接口，并且通过ad-hoc接口，把表示要由蜂窝无线接口接收的数据的消息发射到移动终端。
显然，本领域技术人员将会理解到，本说明书描述的实施方式并不是限制性的。例如，本发明可以用于具有不同类型的两个ad-hoc接口的多模式终端。

Claims (9)

1.一种用于对包括对于不同网络的至少两个接口(41、42)的终端(40)中的睡眠模式进行控制的方法，所述方法包括以下步骤：
关断该两个接口中的一个接口(41)；
当在另一个接口(42)上收到预定信令消息时，在预定时间窗口期间激活所述被关断的接口(41)。
2.根据权利要求1的方法，其中所述终端(40)为包括ad-hoc接口和蜂窝网络接口的双模式终端。
3.根据权利要求1的方法，其中所述终端为具有不同类型的两个ad-hoc接口的多模式终端。
4.根据权利要求2的方法，其中关断所述ad-hoc接口，并且在通过所述蜂窝接口接收到信令消息时激活所述ad-hoc接口。
5.根据权利要求2的方法，其中关断所述蜂窝接口，并且在通过所述ad-hoc接口接收到信令消息时激活所述蜂窝接口。
6.根据权利要求2或3的方法，其中所述ad-hoc接口属于蓝牙接口和无线局域网接口组成的组。
7.根据权利要求2的方法，其中所述预定信令消息为在蜂窝信令信道上发送的蜂窝网络无线资源控制协议的一部分。
8.一种蜂窝通信网的接入网络节点(30)，包括用于向包括蜂窝网络接口和ad-hoc接口的双模式终端发送预定信令消息的装置(31)，如果所述ad-hoc接口当前被关断，则所述消息包括一个激活所述ad-hoc空中接口的指示。
9.一种包括对于不同网络的至少两个接口(41、42)的双模式终端(40)，所述终端(40)包括用于控制所述两个接口中的至少一个接口的睡眠模式的装置(43)，所述双模式终端的特征在于它还包括：
用于关断该两个接口中的一个接口的装置；
用于当在另一个接口上接收到预定信令消息时，在预定时间窗口期间激活所述被关断的接口的装置。
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