CN1726730A - 通信系统及其空闲状态支持方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信系统中的通信单元(219、221)的支持。一个或者多个空闲状态通信单元(219、221)进入具有简化的空闲状态功能的休眠状态。休眠状态通信单元(219、221)在近程空中接口(223、225)上与支持通信单元(217)通信。支持通信单元(217)通过服务基站(109)与通信系统的固定网络通信。支持通信单元(217)通过与固定网络通信,以执行与休眠状态通信单元(219、221)相关联的空闲状态管理功能,支持休眠状态通信单元(219、221)。具体地,支持通信单元(217)与代理处理器(307)通信,代理处理器(307)执行适当的针对通信系统的连接。本发明特别适用于GSM和UMTS通信网络。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统及其空闲状态支持方法,并且特别地,涉及在功能简化的休眠状态下支持蜂窝通信系统的通信单元。
背景技术
图1说明了根据现有技术的传统的蜂窝通信系统100的原理。地理区域被划分为许多个小区101、103、105、107,每个小区由基站109、111、113、115服务。该基站通过固定的网络互连,其可以在基站101、103、105、107之间传递数据。由移动站所处的小区的基站经由无线通信链路为该移动站提供服务。在图1的示例中,基站109在无线链路119上为移动站117提供服务,基站111在无线链路123上为移动站121提供服务。
当移动站移动时,其可以从一个基站的覆盖范围移动至另一基站的覆盖范围,即从一个小区移动到另一小区。例如,移动站125初始时由基站113在无线链路127上提供服务。当其向基站115移动时,其进入两个基站111和113的覆盖范围重叠的区域,并且在该重叠区域中,其变为由基站115在无线链路129上支持。当移动站125进一步移动进入小区107中时,其继续由基站115支持。这被称为小区之间移动站的转交或切换。
典型的蜂窝通信系统典型地将其覆盖范围伸展到整个国家,并且包括成百甚至上千个小区,其支持成千甚至上百万的移动站。从移动站到基站的通信被称为上行链路,而从基站到移动站的通信被称为下行链路。
互连基站的固定网络可操作用于在任何两个基站之间路由数据,由此使小区中的移动站能够与任何其他小区中的移动站通信。此外,该固定网络包括用于互连到外部网络的网关功能,诸如互连到公共交换电话网络(PSTN),由此允许移动站与陆线电话和其他通过陆线连接的通信终端通信。而且,该固定网络包括许多所需用于管理传统的蜂窝通信网络的功能,包括这样的功能,路由数据、接纳控制、资源分配、用户计费、移动站鉴权等等。
目前,最普遍的蜂窝通信系统是第二代通信系统,其被称为全球移动通信系统(GSM)。GSM使用被称为时分多址(TDMA)的技术,其中通过将频率载波分为8个离散的时隙实现用户分离,该时隙可以独立地分配给用户。可以向基站分配单个载波或者多个载波。一个载波用于导频信号,其进一步包含广播信息。由移动站使用该载波,用于测量来自不同基站的信号发射电平,并且所获得的信息被用于在初始接入或切换过程中确定适当的服务小区。在Michel Mouly和MarieBernadette Pautet的“The GSM system for Mobile Communications”(BayForeign Language Books,1992,ISBN 2950719007)中可以找到关于GSMTDMA通信系统的进一步描述。
目前,正在发展第三代系统,以进一步增强提供给移动用户的通信服务。最广泛采用的第三代通信系统基于码分多址(CDMA),其中通过将不同的扩频码和扰码在相同的载波频率上分配给不同的用户,获得了用户分离。通过利用所分配的代码进行倍频,扩展了传输,由此使信号扩频到宽的带宽。在接收机处,该代码被用于对接收的信号进行解扩,由此重新产生原始数据。每个基站具有专门用于导频的代码和广播信号,类似于GSM,其用于多个小区的测量,以便于确定服务小区。使用该原理的通信系统的示例是目前所发展的通用移动电信系统(UMTS)。在Harri Holma(编者)和Antti Toskala(编者)的“WCDMA for UMTS”(Wiley & Sons,2001,ISBN 0471486876)中可以找到CDMA的进一步的描述,特别是UMTS的宽带CDMA(WCDMA)模式。
相比于传统的固定电话通信系统,移动通信系统的移动站典型地不具有持久的且不受限的可利用能源。更确切地,传统的移动站自小的可再充电电池组接收电能。该电池组需要按照有规律的间隔进行再充电,其为用户提供了很大的不便。此外,用户还要承担这样的风险,即移动站的电池可能耗尽,由此阻碍了移动站的正常操作。这阻碍了用户接听和拨出呼叫。因此,用于蜂窝通信系统中的一个主要参数是两次再充电之间的电池寿命,典型地被测量为不同运行模式下的移动站的操作小时数。
相比于传统的电话,移动站在未牵涉呼叫时并非完全是不活跃的。更确切地,当移动站开机但并未参与呼叫时,其处于所谓的空闲状态。在此空闲状态中,电话执行许多功能,包括,搜寻指示来电的寻呼消息,执行位置更新和测量基站周围的信号强度。后两种功能支持有关处于空闲状态的移动站的移动性管理,允许用户在小区之间移动。
因此,空闲状态支持未处于呼叫时的用户的移动性。然而,空闲状态的显著缺陷在于,该功能需要对移动站的相对多的部件供电,由此消耗了电能。为了在空闲状态和活跃状态中减少功耗,已经发展了许多不同的技术。然而,由于需要持续减小移动站尺寸,因此减小了电池组的尺寸,抵消了此功耗减少。因此,电池寿命仍然受到很大的限制。而且,通过引入新的第三代网络,诸如UMTS,和无线局域网系统,新的多模式无线手机开始呈现出其可以同不止一种类型的网络系统一同工作。这些多模式终端须同时执行数种该网络系统的空闲状态监视,由此增加了空闲状态中对电池的电量要求。
因此,用于减小功耗和增加电池寿命的改进的系统将具有很大的优点。
发明内容
因此,本发明试图缓和、减轻或消除一个或多个上文单独提及的或以任何组合的方式提及的缺陷。
根据本发明的第一方面,提供了一种包括支持多个通信单元的固定网络的通信系统;该通信系统包括:第一通信单元,其可操作用于进入休眠状态;第二通信单元,其可操作用于进入支持状态,其中第二通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
这提供了显著的优点,即允许第一通信单元在休眠状态中仅执行简化的功能,由此获得了减少的功耗和增加的电池寿命。具体地,第一通信单元可以关闭未使用的电路,并且/或者,例如,通过使通信单元的处理器在较低频率下运行,可以在减少资源消耗的状态下操作电路。
优选地,该通信系统是蜂窝通信系统。
根据本发明的另一特征,固定网络包括代理处理器,其可操作用于提供固定网络和操作于支持状态下的第二通信单元之间的接口,以便于向固定网络提供用于第一通信单元的空闲状态管理接口。
例如,该代理处理器可以作为嵌入在现有网络元件中的功能而被提供,或者可以是分立的或分布式的元件。该代理处理器可以提供这样的优点,即向通信系统提供接口,第二通信单元可以通过该接口支持第一通信单元。因此,通信系统的现有功能不必受到由第二通信单元支持的第一通信单元的影响。这样,通过简单地添加额外的代理处理器,标准的通信网络可以容易地被修改为提供本发明的优点。
根据本发明的另一特征,代理处理器可操作用于截取从固定网络到第一通信单元的消息,并且将截取的消息传递到第二通信单元。
因此,通过代理检测器,本发明允许检测针对第一通信单元的消息,并且将其重新引导至第二通信单元。因此,通信系统的其他元件可以独立地操作,不需要有关第一通信单元处于空闲状态还是进一步简化的休眠状态的任何信息,其中第一通信单元由第二通信单元支持。这极大地有助于在通信系统中实现由第二通信单元支持的第一通信单元,同时允许仅有一个或者某些网络元件可操作用于支持该功能。
根据本发明的另一特征,截取的消息包括呼叫激活消息。这获得了这样的优点,即可以在不考虑被呼叫方处于空闲状态还是休眠状态的情况下,开始呼叫。其允许第一通信单元在被呼叫时从休眠状态激活,该激活可以通过代理服务器和第二通信单元提供给第一通信单元。
根据本发明的另一特征,第二通信单元包括测量单元,用于在第一通信单元处于休眠状态时执行关于其的空闲状态无线电环境管理。因此,第二通信单元可以执行处于空闲状态的第一通信单元所需要的某些或者全部的测量。第二通信单元可以将测量结果传递到第一通信单元,用于进一步的处理。可替换地或者另外地,第二通信单元可以将测量结果传递到固定网络,用于进一步的处理。因此,第一通信单元可以进一步减少功耗,并且,特别地,可以关闭处于无支持空闲状态的第一通信单元所需的测量电路。
根据本发明的另一特征,第一和第二通信单元均包括近程无线通信元件,其可操作用于建立第一和第二通信单元之间的近程通信链路。这允许在第一和第二通信单元之间交换信息,而不必通过通信系统进行通信。由于该通信是近程的,因此可以使用高效通信,其具有特别低的传输功率并因此具有低的功耗。
根据本发明的另一特征,处于休眠状态的第一通信单元可操作用于仅在该近程通信链路上通信。这允许减少第一通信单元的功耗。而且,仅在近程通信链路上进行通信确保了第一和第二通信单元相对接近,并因此增加了针对第二通信单元确定的任何特性,诸如传播特性将与第一通信单元的相应的特性高度相关的概率。
根据本发明的另一特征,第二通信单元可操作用于,响应在近程通信链路上接收自第一通信单元的支持请求消息,进入支持状态。这获得了这样的优点,即第一通信单元能够控制是否进入休眠状态。而且,其允许第一通信单元搜寻可用作支持单元的适当的通信单元,并且向找到的任何适当的通信单元请求支持。
根据本发明的另一特征,与第一通信单元相关联的空闲状态控制平面消息在近程通信链路上传递。这提供了低的功耗和高度可靠的链路,用于将第一通信单元维持于休眠状态,同时使之作为空闲状态移动站而被支持。而且,其使第一通信单元具有固定网络中的处理信息,并且使之响应或发出适当的控制消息。
根据本发明的另一特征,与第一通信单元相关联的空闲状态呼叫管理消息在近程通信链路上传递。这允许第一通信单元成为呼叫管理的活跃方,同时保持处于休眠状态。
根据本发明的另一特征,与第一通信单元相关联的空闲状态移动性管理消息在近程通信链路上传递。这允许第一通信单元在保持处于休眠状态的同时成为通信系统的活跃方。
根据本发明的另一特征,第一通信单元可操作用于在近程通信链路上发射控制消息,并且第二通信单元可操作用于响应第一通信单元的控制消息。这允许第二通信单元执行由第一通信单元请求和/或控制的功能。还允许在第一通信单元的激励之下将消息和请求传递到固定网络。
根据本发明的另一特征,第二通信单元可操作用于,在接收到关于第一通信单元的呼叫激活消息时,在近程通信链路上将该呼叫激活消息传递到第一通信单元,并且第一通信单元可操作用于,在接收到呼叫激活消息时,退出休眠状态。这提供了有效且容易的手段,以实现用于使第一通信单元从休眠状态返回到活跃状态的系统。
根据本发明的另一特征,与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能包括执行位置更新。因此,有利地,在第一通信单元处于休眠状态时,可以通过位置更新进行关于其的移动性管理。
根据本发明的另一特征,第一通信单元可操作用于,在处于休眠状态时关闭关于通信系统的空中接口通信元件。这提供了这样的优点,即允许在第一通信单元处于休眠状态时显著减少其功耗。
根据本发明的另一特征,第二通信单元在处于支持状态时可操作用于支持多个处于休眠状态的通信单元。有利地,单一的通信单元优选地可操作用于支持多个处于休眠状态的通信单元。优选地,因此减少了多个通信单元的功耗。而且,对于位于足够近的范围中的多个通信单元,多个功能,诸如空闲状态管理,将是共有的,因此通过集中执行这些功能,可是实现功耗和复杂度的整体减少。
根据本发明的另一特征,固定网络可以包括多个子网络,并且第一和第二通信单元可以与不同的子网络相关联。这提供了这样的优点,即第一通信单元的休眠状态可以由第二网络的第二通信单元支持,由此增加了可利用的用作支持通信单元的通信单元的数目。而且,将频繁发生的是,同一用户携带不同的通信单元,用于接入不同的通信网络,因此单一的用户可以使用其一个通信单元用于支持其他的通信单元,由此节约了电池寿命。例如,不同的子网络可以是第三代网络和第二代网络,更具体地,第一子网络可以是UMTS网络,而第二子网络可以是GSM网络。
根据本发明的不同特征,代理处理器对于与第一通信单元相关联的第一子网络而言是外部的,并且第一子网络有效地通过第一子网络的网关联接到代理处理器。这提供了简单的实现方案,即外部单元可以添加到现有网络,以允许支持处于休眠状态的通信单元。
根据本发明的另一特征,第二通信单元可操作用于进入休眠状态;而第一通信单元可操作用于进入支持状态,其中第一通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第二通信单元;并且其中第一和第二通信单元在休眠状态和支持状态之间交替变化。
优选地,多个近邻区域中的通信单元可以依次代表进入休眠状态的其他单元发挥作用。有时,支持通信单元将向其他单元提供机会,使其脱离休眠状态,成为该组的代表。这允许与用作支持通信单元相关联的功耗分布在多个通信单元上。
根据本发明的第二方面,提供了一种通信单元,用于包括支持多个通信单元的固定网络的通信系统,该多个通信单元中至少包括可操作用于进入休眠状态的第一通信单元;该通信单元包括:用于进入支持状态的装置,其中该通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
根据本发明的第三方面,提供了一种空闲状态支持方法,用于包括支持多个通信单元的固定网络的通信系统;该方法包括步骤:使第一通信单元进入休眠状态;并且使第二通信单元进入支持状态,其中第二通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
附图说明
现将仅借助于示例,通过参考附图,描述本发明的实施例,在附图中:
图1是根据现有技术的蜂窝通信系统的示图;
图2是根据本发明的实施例的通信系统的示图;
图3是根据本发明的实施例的蜂窝通信系统的固定网络的示图。
具体实施方式
下面的描述聚焦于关于GSM和/或UMTS蜂窝通信系统的实施例,但是应当认识到,本发明不限于该应用,而是可适用于许多其他的通信系统。
图2是根据本发明的实施例的通信系统的示图。固定网络包括多个基站209、211、213、215、每一个定义了一个小区201、203、205、207。该固定网络进一步包括其他的所需或者所期望的用于蜂窝通信网络操作的网络元件(未示出),包括用于连接基站,连接到其他通信系统以及操作和管理通信系统的网络元件。对于UMTS通信系统而言,这些元件包括无线网络控制器(RNC)、移动交换中心(MSC)并且可能包括服务或网关GPRS支持节点(SGSN和GGSN)。GSM固定网络典型地包括多个基站控制器(BSC)、MSC并且可能包括SGSN和GGSN。
在图2所示的示例中,一个小区201包括三个通信单元217、219、221,其由小区210的基站209服务。在优选实施例中,通信单元可以是任何具有用于同蜂窝通信系统通信的功能的通信单元。通信单元因此典型地是无线用户设备、移动站、通信终端、个人数字助理、膝上型电脑、嵌入式通信处理器或者任何具有用于通过蜂窝空中接口进行通信的独立装置的通信元件。
图2的通信设备217、219、221当前未活跃地包括到呼叫中。在传统的蜂窝通信系统中,通信单元217、219、221将处于空闲状态。在空闲状态中,通信单元未向固定网络传递任何用户数据。然而,处于空闲状态的通信单元注册在固定网络上,由此固定网络了解该通信单元的可用性。典型地,该固定网络进一步实行处于空闲状态的通信单元的移动性管理。在UMTS和GSM中,这包括位置更新,其中固定网络中保存的与通信单元位置相关的信息被更新,以反映通信单元的移动。该位置信息典型地不是具体的地理位置,而是关于通信单元位于哪个小区,即由哪个基站服务的信息。
在诸如UMTS和GSM的通信系统中,处于空闲状态的通信单元进一步执行多种操作:
●通信单元周期性地监视其当前所连接的基站的广播和寻呼信道。
●通信单元还扫描其他基站的广播信道,并且对所检测的基站的识别信息进行解码。而且,其执行这些接收的基站信号的链路质量测量。
●如果通信单元判定这些其他的基站中的一个发射了比其当前所监视的质量信号更好的质量信号,则其将切换到监视该新的基站,同时不通知网络。
●如果通信单元发现其正在监视的基站的位置身份不同于其当前所注册的基站,则其将执行位置更新,以通知网络其已移动位置区域。
●在多模式系统中,诸如GSM/UMTS,通信单元还将驻留于该系统中的一个。如果针对所驻留的系统的链路质量充分劣化,并且该系统周围存在可替换的基站,则通信单元可以切换到另一基站技术,并且驻留于该系统。这将需要同固定网络进行通信。
因此,一个处于空闲状态的UMTS或GSM通信单元将监视寻呼信道。关于该信道的寻呼消息被解码以检测该寻呼消息是否针对该通信单元。如果是这样,则该通信单元切换到活跃状态,并且开始呼叫建立处理。为了接收寻呼消息并且为了协助快速呼叫建立,通信单元进一步维持与服务基站的同步。通过检测在服务基站的导频信号上发射的同步帧,获得了该同步。在空闲状态操作过程中,UMTS或GSM通信单元可以进一步同固定网络交换不同的控制消息。
在图2所示的该示例中,一个通信单元217处于空闲状态并因此执行所需的专门用于处于空闲状态的通信单元的功能和操作。蜂窝通信系统的固定网络因此与通信单元217通信和连接,如关于空闲状态操作的技术规范中所说明的。
通信单元217进一步提供用于两个其他的所说明的通信单元219、221的支持功能。在所描述的示例中,这两个通信单元219、221未独立支持针对处于空闲状态的通信单元所规定的全部空闲状态功能。而且,这两个通信单元219、221处于休眠状态,其在优选实施例中是不活跃状态,其中通信单元219、221执行简化的空闲状态功能。因此,休眠状态通信单元219、221可以不执行、执行某些或者执行大部分的针对空闲状态通信单元所规定的空闲状态功能。然而,此外,空闲状态通信单元217用作支持通信单元,其代表两个休眠状态通信单元219、221提供额外的空闲状态功能。因此,对于休眠状态通信单元219、221,空闲状态所需的全部功能并未由休眠状态通信单元219、221独立执行,而是通过休眠状态通信单元219、221所执行的功能的组合以及支持通信单元217来执行。具体地,支持通信单元217可以执行所需用于休眠状态通信单元219、221的全部空闲状态功能。
因此,在优选实施例中,休眠状态通信单元219、221不执行空闲状态功能或执行简化的空闲状态功能,所失去的功能由支持通信单元217补偿。在优选实施例中,通信单元的休眠状态是这样的状态,其中执行通信单元的简化的空闲状态功能。典型地,简化的功能与减少的功耗相关联。特别地,可不执行空闲状态功能。
鉴于标准化的关于通信系统的技术规范典型地包括空闲状态要求的规范,休眠状态不可进行标准化,但是其可以是,例如,关于给定制造商的独有状态。因此,如果通信单元来自于相同的制造商,则根据所独有的且未标准化的接口和功能分割,一个通信单元可用作用于其他通信单元的支持通信单元。
在优选实施例中,支持通信单元217提供一个或多个代表一个或多个休眠状态通信单元219、221的空闲功能。
具体地,支持通信单元217可以执行对无线电环境的测量并且将测量结果传递到休眠状态的通信单元219、221。然后,休眠状态通信单元219、221可以做出空闲模式处理决定。可替换地或另外地,支持通信单元217可以执行代表休眠状态通信单元219、221的处理和判定。例如,其可以确定位置更新是必要的并且通过与固定网络通信执行该位置更新。
如果通信单元足够接近,则由支持通信单元217所执行的测量表示休眠通信单元219、221的状况。因此,通过关闭所需用于该测量的电路,实现了功耗的显著减少,同时未降低性能。在该实施例中,休眠状态通信单元219、221可以执行全部其他的空闲状态功能,包括与蜂窝通信系统通信以发射其他的消息或接收消息。具体地,切换中牵涉的通信可以直接在固定网络和休眠状态通信单元219、221之间进行。
在优选实施例中,支持通信单元217和休眠状态通信单元219、221均包括近程无线通信功能,用于建立通信单元217和休眠状态通信单元219、221之间的近程通信链路223、225。具体地,每个通信单元217、219、221包括蓝牙(Bluetooth)发射机和接收机。如本领域的技术人员所公知的,蓝牙通信标准已被发展用于自组织网络(ad-hoc network)的近程通信,其中可以动态地且快速地建立通信链路。这样,蓝牙连接高度适用于接近的蜂窝通信单元之间的通信,其提供了高数据率的通信,同时具有低的错误率和低的功耗。蓝牙连接的范围约为10m,并且因此在两个通信单元之间建立通信链路时,其不可避免地是接近的。因此,由一个通信单元进行的无线电环境测量很可能还将表示另一通信单元。
应当认识到,还可以使用任何适当的近程通信标准或技术,包括,例如,WiFi、IEEE 802.11a或802.11b协议。
在优选实施例中,处于休眠状态的通信单元219、221可操作用于仅在近程通信链路223、225上通信。因此,在优选实施例中,休眠状态通信单元219、221不直接与固定网络通信,而是仅通过近程通信链路223、225通信。因此,休眠状态通信单元219、221可以关闭所有与蜂窝空中接口上的通信相关联的电路。对于典型的通信单元,这导致了功耗非常明显的减少以及通信单元的电池寿命的显著增加。
在优选实施例中,所有与休眠状态通信单元219、221相关的蜂窝空中接口上的通信由支持通信单元217执行。休眠状态通信单元219、221所需的或者来自休眠状态通信单元219、221的任何信息在近程通信链路223、225上传递。例如,如果固定通信系统需要来自休眠状态通信单元219、221的具体用户信息,则支持通信单元217将在近程空中接口223、225上发射关于该信息的请求。休眠状态通信单元219、221将响应该请求,调取所需信息并且在近程空中接口223、225上将其传递回支持通信单元217。
在优选实施例中,与休眠状态通信单元219、221相关联的空闲状态控制平面消息在近程空中接口223、225上传递。因此,空闲状态的控制功能可以基本上维持不变,即使该空闲状态功能是通过支持通信单元217维持的。用于UMTS蜂窝通信系统的该控制平面消息的示例包括寻呼消息、位置更新、鉴权询问、分离消息、小区广播消息(包括小区广播SMS)。
可替换地或者另外地,与休眠状态通信单元219、221相关联的,由网络发出的空闲状态呼叫管理消息在近程通信链路223、225上传递。该空闲状态呼叫管理消息包括寻呼消息或服务询问。作为关于UMTS通信系统的具体示例,当网络试图建立针对通信单元219的连接时,其将发出针对通信单元219的寻呼消息,该寻呼消息在基站寻呼信道上广播。通信单元217将解码该消息,并且将其传递到通信单元219。然后,通信单元219退出休眠状态,并且响应该寻呼消息,通过建立无线资源连接,直接对网络做出回答,如常规的那样。
由休眠状态通信单元219、221发出的空闲状态呼叫管理消息通过相关的通信单元直接传递。该通信单元将首先退出休眠状态,然后使用常规协议直接与网络通信。
可替换地或者另外地,关于休眠状态通信单元219、221的空闲状态移动性管理消息在近程通信链路223、225上传递。具体地,与改变服务小区相关联的移动性管理消息通过代表休眠状态通信单元219、221的支持通信单元217进行交换。该消息进一步在支持通信单元217和休眠状态通信单元219、221之间,在近程通信链路223、225上传递。因此,固定网络接收和发射空闲状态移动性管理消息,如同其正在与处于空闲状态的休眠状态通信单元219、221直接通信。然而,作为直接发射到休眠状态和直接接收自休眠状态的替换,消息发射到和接收自支持通信单元217。
在某些实施例中,所有消息均在近程通信链路223、225上传递,而在其他的实施例或情况中,仅有消息子集发射到休眠状态通信单元219、221或者接收自休眠状态通信单元219、221。因此,在某些实施例中,大部分移动性消息由支持通信单元217产生并处理,并且消息仅在需要时才在近程空中接口223、225上传递。这减少了通信的复杂度,并且允许休眠状态通信单元219、221执行最少的功能,并且由此通信获得了增加的功耗减少。例如,关于处于空闲模式的通信单元219、221的消息,其不需要对219或221进行鉴权,可以自动地由通信单元217处理。需要对219、221进行鉴权的消息,在响应经由通信单元217传播回网络之前,可以通过217传递到这些单元,用于执行该鉴权处理。
在另一实施例中,通信单元217将代表通信单元219、221执行全部的无线电环境的活跃监视,并且发射无线消息。然而,关于219和221的空闲状态消息处理仍然由219和221自身执行。通信单元217将经由近程通信链路通知219或221需要空闲模式通信,并且通知任何有关该通信消息的支持信息(诸如由单元217执行的当前无线电测量的细节)。然后,通信单元219或221将创建必要的空闲状态消息,即使这些单元仍处于休眠模式,并且在近程链路上将构建的消息发送到单元217。通信单元217代表单元217或219将此接收消息转播到网络。
在另一实施例中,通信单元217将代表通信单元219、221执行全部的无线电环境的活跃监视。然而,如果单元219、221需要针对网络的空闲模式通信,则该通信将由通信单元219、221自身执行,其在此通信过程中将退出休眠状态。该过程可由从217发送到219或221的消息发起,或者由219、221自身发起。
在优选实施例中,由支持通信单元217执行的用于休眠状态通信单元219、221的空闲状态管理功能包括执行位置更新。具体地,如果支持通信单元217检测到其已移动,并且其仍与休眠状态通信单元219、221通信,则可以假设休眠状态通信单元219、221同该支持通信单元217一起移动。支持通信单元217和休眠状态通信单元219、221典型地可以属于同一人,并且因此以相关的方式移动(例如,它们可以由同一用户携带)。因此,如果支持通信单元217检测到其已移动,则其执行关于支持通信单元217自身的以及关于休眠状态通信单元219、221的位置更新。
在优选实施例中,休眠状态通信单元219、221可以向支持通信单元217提供控制输入。因此,休眠状态通信单元219、221可操作用于在近程通信链路223、225上发射控制消息,并且支持通信单元217可操作用于响应休眠状态通信单元219、221的控制消息进行操作。该控制消息可以是规定支持通信单元217的具体操作的直接控制消息,或者可以是影响支持通信单元217操作(例如,影响判据)的参数或其他信息。
在优选实施例中,处于空闲状态或将进入空闲状态的通信单元将监视蓝牙通信系统,以检测是否存在某些可利用的通信单元,其能够作为支持通信单元进行操作。具体地,其可以发射通用请求消息,该消息询问在范围以内是否存在某些适当的通信单元。适当的通信单元将包括这样的功能,即用于接收该请求消息,并且做出响应,产生包括识别数据的应答信息。在接收到该消息时,第一通信单元将建立针对已识别的通信单元的近程通信链路,交换所需信息并且随后进入休眠状态。
应当认识到,在不有损于本发明的前提下,还可以使用任何用于建立休眠状态通信单元的支持通信单元的适当的方法和协议。
休眠状态通信单元可以以任何适当的方法退出休眠状态。典型地,当休眠状态通信单元牵涉到蜂窝通信系统上的通信服务时,或者当休眠单元和其支持通信单元之间的链路劣化到不可接受的程度时,其退出休眠状态。如果通信服务是由休眠状态通信单元发起的,则其在近程通信链路上向支持通信单元发射退出消息。该退出消息使支持通信单元停止支持休眠状态通信单元,该休眠状态通信单元随后进入活跃状态。如果单元之间的近程通信链路在明确退出休眠模式之前断开,则这两个设备将检测该条件,并且均将自动地退出休眠状态和休眠支持状态。
如果出于某些原因退出了休眠模式,则支持通信单元可以向休眠通信单元发送这样的信息,即该信息可以协助其与网络同步并且协助其更加快速地进入空闲模式。该信息可包括当前基站身份、频率、时间提前量和帧时信息、接入码和CDMA码。因此,优选地,通过近程通信传递的消息包括所需用于使休眠状态通信单元进入活跃状态的最少信息,其中其可以支持通信服务。优选地,所传递的信息足够使休眠状态通信单元容易地且迅速地进入该活跃状态,如同自传统的独立空闲状态进入活跃状态。
如果支持单元决定开始退出休眠模式支持,则其还可以向休眠模式通信单元发送终止该模式的原因,并且还可以附上接收自网络的、致使退出休眠模式的消息。该消息的示例是指示呼叫建立的寻呼消息。休眠模式通信单元可以与空闲状态同步,并且将所接收的网络消息传递到其正常呼叫处理软件,如同其如常规那样自网络直接接收该消息。
如果通信服务是由固定网络发起的,则支持通信单元代表休眠状态通信单元检测到其接收到呼叫激活消息。然后,其在近程通信链路上将该呼叫激活消息传递到休眠状态通信单元。然后,支持通信单元退出用于休眠状态通信单元的支持状态。在接收到呼叫激活消息时,休眠状态通信单元退出休眠状态并进入活跃状态。近程通信链路的呼叫激活消息可以与蜂窝空中接口上的呼叫激活消息相同,或者可以使用任何适当的呼叫激活消息。
在某些实施例中,蜂窝通信系统的某些网络元件适于同用于休眠状态通信单元的支持通信单元通信。因此,该网络元件可以具有专门用于该目的的功能,包括用于针对支持通信单元重新引导消息或产生可替换的消息的装置。然而,在其他的实施例中,支持不活跃通信单元的一个或多个网络元件不具有专用功能或者关于给定的通信单元处于空闲状态还是处于休眠状态的信息。事实上,某些或大部分的网络元件可以不具有任何有关进入休眠状态的通信单元退出的可能性的信息。该实施例可以包括用于截取关于休眠状态通信单元的消息并且将这些消息重新引导至支持通信单元的装置。具体地,支持通信单元自身可操作用于接收针对休眠状态通信单元的空中接口消息。在其他的实施例中,固定网络可以包括用于截取消息的额外的功能,以便于能够配置支持通信单元或者协助配置支持通信单元。
图3是根据本发明的实施例的蜂窝通信系统的固定网络的示图。该固定网络包括图2示例的四个基站201、203、205、207和三个通信单元217、219、221。一个通信单元217用作关于另外两个通信单元219、221的支持通信单元。两个基站201、203连接到第一无线网络控制器(RNC)301。另外两个基站205、207连接到第二RNC 303。RNC 301、303连接到移动交换中心(MSC)。基站201、203、205、207和RNC 301、303以及MSC 305全部是标准的UMTS网络元件,不包括专门用于支持下述通信单元的功能,即支持另一处于休眠状态的通信单元的通信单元。
每个RNC 301、303连接到代理处理器307、309。代理操作装置提供固定网络和支持通信单元217之间的接口。因此,代理处理器307提供用于休眠状态通信单元219、221的针对固定网络的空闲状态管理接口。这样,代理处理器307和支持通信单元217一起提供用于休眠状态通信单元219、221的空闲状态管理功能。
具体地,代理处理器307可以通过蜂窝通信系统与支持通信单元217通信。代理处理器307和支持通信单元217可以使用任何适当的协议进行通信,具体地,它们可以交换所需用于休眠状态通信单元219、221的空闲状态管理功能的全部信息。
在优选实施例中,代理处理器307监视来自RNC 301和通向RNC301的信息。当检测到针对休眠状态通信单元219、221的信息时,截取该信息并且将其传送到支持通信单元217。同样,当自支持通信单元217接收到信息时,将其转换为适当的信息格式,并且提供给RNC301。具体地,其提供给RNC 301,使得RNC 301使用与处理来自空闲状态通信单元的相对应的信息完全相同的方式进行处理。这样,基站、RNC和MSC以传统的方式发挥作用,不需要考虑支持通信单元或休眠状态通信单元的存在。
作为具体的示例,可以通过MSC 305开始针对休眠状态通信单元219的呼叫。这将致使生成关于休眠状态通信单元219的寻呼消息。这可由RNC 301进行处理,并且可由基站201发射。然而,由于通信单元219处于休眠状态,其将由通信单元219忽略。但是,该寻呼消息将由代理处理器307截取,其将该消息传递到支持通信单元217。在接收到呼叫激活消息时,支持通信单元217将其传递到休眠状态通信单元219,然后休眠状态通信单元219将进入活跃状态并且开始呼叫建立,如同其已接收到原始的寻呼消息。
在某些实施例中,代理处理器不仅与支持通信单元通信,而且其自身也执行某些空闲状态功能和与休眠状态通信单元相关联的处理。例如,代理处理器307可以检测来自通信单元217的正常空闲状态消息。然而,如果代理处理器307了解通信单元217支持单元219和221的休眠状态,则307可代表单元219和221执行空闲状态程序,而不需要来自217的另外的干预。如果代理处理器307由移动网络控制单元219和221的移动性管理协议所信任,则可以避免代理处理的鉴权问题。
在某些实施例中,蜂窝通信系统包括多个子网络。例如,蜂窝通信系统可以是第二代通信系统和第三代通信系统的组合。具体地,蜂窝通信系统可以包括GSM蜂窝通信系统和UMTS蜂窝通信系统。给定的通信单元能够仅在GMS和UMTS通信系统中的一个上通信,或者能够在这两个通信系统上通信。因此固定网络将包括GSM子网络和UMTS子网络。典型地,某些网络元件将在两个子网络之间共享。
在某些该实施例中,支持通信单元和休眠状态通信单元可以与不同的子网络相关联。因此,休眠状态通信单元可以是GSM通信单元,而支持通信单元可以是UMTS通信单元。在一个优选实施例中,支持通信单元同代理处理器通信,该代理处理器与GSM和UMTS通信网络相关联。因此,如果代理处理器截取到关于GSM休眠状态通信单元的GSM消息,则其通过UMTS通信系统将该消息传递到UMTS支持通信单元。UMTS支持通信单元可以产生答复所接收的消息的消息,并且将其传递到代理处理器。代理处理器将其转换为适当的GSM消息,并且将其提供给GSM子网络。
不同的子网络可以包括不同的技术,并且/或者,例如,通过具有不同的网络运营商,在管理上有所不同。
代理处理器可以直接连接到一个、多个或全部子网络的移动性管理功能。具体地,其可以是其所服务的网络或子网络的集成部分。在其他实施例中,代理处理器对于一个、多个或全部子网络而言可以是外部的。在该情况中,代理处理器可以通过适当的网关或适当的接口功能接入。在某些实施例中,代理处理器可以效仿相对于一个或多个子网络的不同网络,并且利用该代理处理器的通信单元的支持与关于不同网络的漫游的情况相似。
在一个实施例中,大部分通信单元可操作用于进入休眠状态和支持状态。在该实施例中,一组通信单元可以在支持通信单元和休眠状态通信单元之间交替变化。
具体地,当数个通信单元紧密相邻并且能够代表其他的通信单元发挥作用时,可以实现严格的操作方案。当借助于近程通信网络连接时,每个通信单元将使其能力作为代表其他通信单元的代理发挥作用。根据如下标准,一个通信单元将被选为支持通信单元:该通信单元具有最长的可利用电池寿命,该通信单元自其进入代理模式始具有最长的时间。该通信单元将进入支持状态并持续一段时间,同时其他的设备将进入休眠状态。用作支持通信单元的此段时间可以是固定的时间,或者依赖于其他的标准,诸如剩余电池寿命。一旦该时间到期,则该通信单元将提出退出支持状态,并且有关应由谁来接替该支持状态的协商将在通信单元之间重新进行。该支持状态协商过程可以在新设备加入或离开本地通讯网络的任何时刻重复。
根据本发明的另一特征,单个的通信单元能够接入到不止一个可利用的子网络,并且本发明可在内部使用,用于使通信单元的某些子网络模式处于低功耗休眠状态,因此在空闲状态中仅维持了较小比例的通信单元的能力。
根据本发明的另一特征,可以经由局域近程网络相互通话的一组多模式通信单元可以将监视所有需被监视的不同网络技术的任务分布在它们之间。例如,考虑三个均可以接入三个不同的无线通信技术的通信单元,其需要空闲状态监视。每个单元可被设置为仅监视一个无线接口,并且将另外两个接口置于休眠状态。针对该无线接口监视该通信单元,其代表另外两个单元这样操作,对于该连接模式,另外两个单元处于休眠模式,反之亦然。相比于同时运行三个无线技术空闲模式系统,这减少了每个通信单元的整体功耗,并且由于单元仅需要监视一种技术,而非同时监视所有三种技术,因此可以改善性能(包括省去了额外的无线综合器的重新调整)。
本发明可以以任何适当的方式实现,包括硬件、软件、固件以及它们的任何组合。然而,优选地,本发明的代理处理器作为运行在一个或多个数据处理器上的计算机软件实现。本发明的实施例的多种元件和部件可以安置在通信单元、核心网络、无线接入网络和/或任何适当的物理或功能位置。事实上,该功能可以在单个单元中、在多个单元中或者作为其他功能单元的一部分实现。这样,本发明可以在单个单元中实现,或者可以在物理上和功能上分布在通信系统和/或通信单元中。
尽管结合优选实施例对本发明进行了描述,但是目的并不在于将其限制于此处描述的具体形式。确切地是,本发明的范围仅由权利要求限定。
Claims (21)
1.一种包括支持多个通信单元的固定网络的通信系统;该通信系统包括:
第一通信单元,其可操作用于进入休眠状态;
第二通信单元,其可操作用于进入支持状态,其中,第二通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
2.权利要求1的通信系统,其中,固定网络包括代理处理器,其可操作用于提供固定网络和操作于支持状态下的第二通信单元之间的接口,以便于向固定网络提供用于第一通信单元的空闲状态管理接口。
3.权利要求2的通信系统,其中,代理处理器可操作用于截取从固定网络到第一通信单元的消息,并且将截取的消息传递到第二通信单元。
4.权利要求3的通信系统,其中,截取的消息包括呼叫激活消息。
5.前面任何权利要求的通信系统,其中,第二通信单元包括测量单元,用于在第一通信单元处于休眠状态时执行关于第一通信单元的空闲状态无线电环境测量。
6.前面任何权利要求的通信系统,其中,第一和第二通信单元均包括近程无线通信元件,其可操作用于建立第一和第二通信单元之间的近程通信链路。
7.权利要求6的通信系统,其中,处于休眠状态的第一通信单元可操作用于仅在该近程通信链路上通信。
8.权利要求6或7的通信系统,其中,第二通信单元可操作用于,响应在近程通信链路上接收自第一通信单元的支持请求消息,进入支持状态。
9.权利要求6~8的任何一个的通信系统,其中,在近程通信链路上传递与第一通信单元相关联的空闲状态控制平面消息。
10.权利要求6~9的任何一个的通信系统,其中,在近程通信链路上传递与第一通信单元相关联的空闲状态呼叫管理消息。
11.权利要求6~10的任何一个的通信系统,其中,在近程通信链路上传递与第一通信单元相关联的空闲状态移动性管理消息。
12.权利要求6~11的任何一个的通信系统,其中,第一通信单元可操作用于在近程通信链路上发射控制消息,并且第二通信单元可操作用于响应于第一通信单元的控制消息而操作。
13.前面任何权利要求的通信系统,其中,第二通信单元可操作用于,在接收到关于第一通信单元的呼叫激活消息时,在近程通信链路上将该呼叫激活消息传递到第一通信单元,并且第一通信单元可操作用于,在接收到呼叫激活消息时,退出休眠状态。
14.前面任何权利要求的通信系统,其中,与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能包括执行位置更新。
15.前面任何权利要求的通信系统,其中,第一通信单元可操作用于,在处于休眠状态时关闭关于通信系统的空中接口通信元件。
16.前面任何权利要求的通信系统,其中,第二通信单元在处于支持状态时可操作用于支持多个处于休眠状态的通信单元。
17.前面任何权利要求的通信系统,其中,固定网络可包括多个子网络,并且第一和第二通信单元可与不同的子网络相关联。
18.如从属于权利要求2的权利要求16的通信系统,其中代理处理器对于与第一通信单元相关联的第一子网络而言是外部的,并且第一子网络有效地通过第一子网络的网关连接到代理处理器。
19.前面任何权利要求的通信系统,其中,第二通信单元可操作用于进入休眠状态;第一通信单元可操作用于进入支持状态,其中第一通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第二通信单元;并且其中第一和第二通信单元在休眠状态和支持状态之间交替变化。
20.一种通信单元,用于具有支持多个通信单元的固定网络的通信系统,该多个通信单元中至少包括可操作用于进入休眠状态的第一通信单元;所述通信单元包括:
用于进入支持状态的装置,其中,该通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
21.一种空闲状态支持方法,用于包括支持多个通信单元的固定网络的通信系统;该方法包括步骤:
使第一通信单元进入休眠状态;和
使第二通信单元进入支持状态,其中,第二通信单元通过与固定网络通信,以执行与第一通信单元相关联的空闲状态管理功能,支持处于休眠状态的第一通信单元。
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