CN1836407B - 在无线网络中请求和准许更短的时隙周期 - Google Patents

Abstract

本发明支持无线通信网络上的消息协议来为移动站设置缩短的时隙周期。在基于无线和分组的通信中，移动站能够利用缩短的时隙周期来加快处于空闲状态的移动站监控通信信道的频率。虽然这对于需要快速应答的通信是有利的，但它增加了电力消耗和减低了电池使用时间。在当前使用下，缩短的时隙周期必须用于所有连接到基站的移动站，而不管需要不需要。为了增加效率和避免不必的电力消耗，本发明仅仅允许那些需要的移动站执行缩短的时隙周期。从移动站发送到基站控制器的信令消息将仅仅给那个移动站启动缩短的时隙周期。连接到基站控制器的其他移动站不运行缩短的时隙周期。

Description

在无线网络中请求和准许更短的时隙周期

相关申请资料

本申请涉及在美国专利商标局于2003年7月11日提交的序号为No.60/486，725的临时专利申请，并根据35 U.S.C§120要求这个更早的申请的优先权。也通过引用将该临时专利申请合并到本专利申请中。

技术领域

由移动站使用时隙模式来缩短无线网络的时隙周期的协议。

背景技术

象许多其他高科技的发展一样，因特网也是由美国国防部门最初进行的研究发展起来的。在60年代，军方积累了一大群不兼容的计算机网络。在这些不同计算机网络上的计算机不能越过它们的网络边界与其他计算机通信。

在60年代，国防部希望开发一种允许在这些不同的计算机网络之间通信的通信系统。意识到单一，集中的通信系统容易受到攻击或破坏，国防部要求通信系统是分布式的，在容易受攻击的差错点没有集中的关键服务。为了达到这个目的，国防部建立了分布式标准通信协议用于在他们的计算机网络之间的通信。

几年后，国家科学基金会(NSF)希望在全国各个研究机构的不兼容的网络计算机之间通信更容易。NSF采用了国防部的通信协议，这种研究计算机网络的组合最终形成了因特网。

网际协议

管理不同网络之间数据传输的国防部通信协议被称为网际协议(IP)标准。IP标准已经广泛用于越过网络边界传输离散信息分组。实际上，IP标准是管理因特网上的计算机和网络之间通信的标准协议。

IP标准标识了提供给用户的服务类型以及指定支持这些服务所需的机制。IP标准也指出了向上和向下系统接口，定义在这些接口上提供的服务，并略述在系统中所需的服务的执行环境。

在一个典型的基于因特网的通信场景中，将数据从第一网络上的起始通信设备越过通信媒介传输到第二网络上的目的通信设备。第二网络接收到分组后，使用标准寻址和路由协议通过网络将其路由到目的通信设备。由于因特网通信中的标准协议，在目的通信设备上的IP协议将传送过来的信息解码成由起始设备传输的原始信息。

基于IP的移动性系统

网际协议起初是基于这样的假设而发展起来的，该假设是因特网用户被连接到单个固定网络。随着使用移动通信设备的蜂窝无线通信系统的到来，在网络中或越过网络边界的因特网用户的移动变得普遍。由于这个高度移动化的因特网应用，网际协议所隐含的设计假设(例如固定的用户位置)被用户的移动性所破坏。

在基于IP的移动通信系统中，移动通信设备(例如蜂窝电话，寻呼机，计算机等)可被称为移动节点或移动站。典型地，当移动站运行在访问网络时保持与它的归属网络的连接性。移动站为了IP寻址目的将一直与它的归属网络相关联，并且具有通过位于归属网络和访问网络上的路由器路由给它的信息。

基于分组的通信系统

在网际协议(IP)网络中，通信流程大大不同于先前的常规电信系统。在IP网络通信中，呼叫和接收设备之间没有建立打开的交换连接。在呼叫和接收设备之间传送的信息被分成了数据分组，各个数据分组分开发送给接收设备。数据分组各自保含将各个分组定向给接收设备的路由信息。然后这些分组在接收设备被重组成连贯的数据流。

第3代伙伴计划2(3GPP2)也被称为CDMA2000，是发展中的第3代通信系统标准，用于无线通信系统使用基于分组的网际协议来传输多媒体业务。这些3GPP2移动通信系统支持多媒体电信业务在移动无线连接上传输语音(VoIP)和数据，包括图片，视频通信，和其他多媒体信息。这些系统通常运行在衍生的通用分组无线服务(GPRS)和/或通用移动电信系统(UMTS)通信系统结构上。

运行期间，移动站(MS)能够进入空闲状态。也就是MS在活动模式(MS在业务信道状态)和睡眠模式(MS在空闲状态)之间切换来节约电池电量，因为分组数据应用以脉冲形式通信。当在空闲状态时，MS监控前向链路公共信道来更新相关配置参数并且接收寻呼或其他公共信道消息。当在空闲状态时，通过使用分时隙模式运行，MS能够降低它的电量消耗。在分时隙模式中，MS仅仅以预定时隙接收消息，因此MS仅仅在这些预定时间或时隙“醒来”，在前向链路信道接收消息。因此，当MS不在预定时隙时，它通常停止监控前向链路公共信道来节省电池电量并且根据设定的时隙周期性启动监控来接收前向链路公共信道信令消息。

在空闲状态时，分组数据应用可以请求MS比其他通信应用更频繁地监控通信信道，以允许MS更快地从空闲状态切换到业务信道状态。当在空闲状态时，在通信会话中通信链路上传输数据分组的地方没有业务信道。当MS检测到呼入通信信令消息时，它能够退出空闲状态并进入业务状态，为了通信而很快建立业务信道并切换到活动模式。

对于具体业务，现有时隙分配可能导致额外的等待时间和延迟，因此可以指定更短的时隙周期来“唤醒”MS更频繁地监控业务信道并且允许将MS更快地从空闲状态切换出来。这个缩短的时隙周期指引(SCI)特征对于时间敏感型应用是很有用的。在现有技术应用中，这个时隙周期运行在1.28秒周期的倍数上来提供整数倍的十六个80毫秒周期。与MS连接的基站控制器是确定这个缩短的周期运作对连接的MS是否有用的系统部件，所有连接的MS必须使用这个指定的时隙周期。缩短的时隙周期允许MS更快地接收寻呼消息并且更快地获得呼叫连接。然而，更短的时隙周期导致在电池电量上更大的电量消耗和更短的运行时间。

不是所有的业务选项(例如呼叫类型)需要更短的时隙周期特征。然而，在基站收发器指定更短的时隙周期的目前方法下，当SCI特征在收发器激活时，所有连接的、具有缩短的时隙周期能力的网络MS必须使用更短的时隙周期。需要更有效的方法来使SCI特征建立缩短的时隙周期，使得仅仅那些需要更快的MS响应的应用执行缩短的时隙周期。

发明内容

当MS启动呼叫或被基站(BS)寻呼时，给MS指定呼叫类型。在呼叫建立时，MS激活SCI特征，如果需要，使用信令消息，例如公共信道上的发起消息或应答消息或者业务信道上的业务连接完成消息，来指定更短的SCI特征的参数。从MS发送的消息内容包括SCI的长度和提议的SCI值的持续时间。

在呼叫被释放之前，BS使用信令消息，例如释放命令消息，来准许或不准许MS请求。如果BS准许MS请求，当MS返回到空闲状态时，对于指定的持续时间开始使用缩短的SCI。对于MS终止的呼叫，MS可以在进入业务信道前发送应答消息来请求SCI。MS可以通过将SCI请求附加到信令消息上直接进入业务信道来发起SCI特征。当MS处于空闲状态时，MS可以使用信令消息，例如公共信道上的发起消息，来请求SCI特征而不需呼叫建立。BS使用信令消息，例如释放命令消息，来准许或不准许MS请求。

附图说明

通过下面更详细的描述和附随的权利要求结合附图阅读，本发明的目的和特征将变得更加容易理解，附图中相同的部件用相同的数字来表示，其中；

图1是使用本发明的无线通信网络的功能部件的示意图，本发明基于3GPP2/CDMA2000系统的GPRS衍生实现结构；

图2显示了使用本发明的3GPP2/CDMA2000通信系统的GPRS衍生实现结构；

图3是移动站和基站控制器之间的信令消息流程图，其中在通信会话之前移动站应答请求消息来请求公共信道或业务信道上的缩短的时隙周期；

图4是移动站和基站控制器之间的信令消息流程图，其中在通信会话期间移动站请求业务信道上的缩短的时隙周期；

图5是移动站和基站控制器之间的信令消息流程图，其中当处于空闲状态时，在通信会话之前或之后移动站在信令消息中请求公共信道上的缩短的时隙周期；

图6是移动站和基站控制器之间的信令消息流程图，其中MS取消对缩短的时隙周期的请求。

具体实施方式

典型的蜂窝通信系统包括多个在某一地理区域运行的小区站点。参照图1，小区站点1给该小区站点所服务的区域内的移动站(例如蜂窝电话，膝上型计算机，掌上导航设备，等等)提供无线通信的支持。其他小区站点2和3位于图1的小区站点1的附近，以及各个小区站点2和3在它们各自的区域内提供无线通信。

基站控制器(“BSC”)5通过信号线6和7耦合到蜂窝站点1。BSC5通过信号线19和7耦合到蜂窝站点3，BSC5通过信号线29和7耦合到蜂窝站点2。BSC5提供在蜂窝无线网络上的语音和数据通信的传输，并且当各个移动站从一个蜂窝站点漫游到另外一个(例如从小区站点1到小区站点2)时，BSC5允许持续传输数据到移动站或持续从移动站接收数据。BSC5也控制蜂窝站点中的其他部件来更进一步地提供无线网络上的语音和数据的传输。总之，BSC5和它的相关部件可被称为基站子系统(“BSS”)网络70。BSC5也能独立地被称为BSS。

CDMA2000网络50在图1中示出。虽然CDMA2000配置的其他实现结构也能使用，但是在优选实施例中CDMA2000网络50是基于GPRS结构的。BSC5单元通过接口信号线15耦合到CDMA2000系统50。CDMA2000系统50在通信基础结构上提供IP分组和其他类型分组数据的传输。CDMA2000 50通过通信链路15在无线网络70上提供对移动节点的基于分组的接入。

CDMA2000 50也耦合到其他类型的网络，例如GPRS81、公共交换电话网络(PSTN)82和因特网83。CDMA2000 50通过通信链路40耦合到GPRS81。CDMA2000 50通过通信链路38耦合到PSTN 82，以及CDMA2000 50通过通信链路39耦合到因特网83。

蜂窝站点1中的基站收发器支持来自小区站点1服务区域内的订户、移动单元用户、或移动站的无线通信。在这种方式中，运行在BSS70的蜂窝站点1中的移动站能够例如通过通信链路15和CDMA2000 50在因特网83或PSTN82上通信。

图2显示了经由通信链路105耦合到BSS110的CDMA2000无线电信网络100的更多的内部细节。通信链路105通过它的相关联的BSC 111耦合到BSS110。BSC 111接着耦合到基站收发器子系统(BTS)120，支持蜂窝站点中的无线通信。BSC 111通过通信线路125耦合到BTS 120。BTS 120通过通信线路121耦合到天线123。天线通过无线通信链路181提供与移动站180的无线通信。

CDMA2000网络100包括通过信号线路132耦合到服务GRPS支持节点(SGSN)140的归属位置寄存器(HLR)130。GPRS 100也包括经由信号线路152耦合到网关GPRS支持节点(GGSN)160的呼叫状态控制功能(CSCF)150。GGSN 160经由信号线路162耦合到SGSN 140，以及CSCF 150经由信号线路133耦合到HLR130。

在SGSN 140和BSC111之间的数据传输流过通信链路105，从而允许BSS110和CDMA2000之间的通信。如图1所示，CDMA2000也耦合到其它网络(未示出)，例如PSTN、因特网或GPRS，如图1所示。

MS 180具有几个不同的状态。包括初始化状态，空闲状态，系统接入状态，和业务状态。当在这些不同的状态中时，MS接收或发送不同的消息，例如确认、登记、空闲切换、寻呼信道、系统参数消息、接入参数消息、邻居列表消息、CDMA信道列表消息和移动站命令消息。

当处于空闲状态时，MS 180监控寻呼信道。如果MS 180在寻呼信道上接收到请求活动的消息，那么MS 180进入系统接入状态或业务状态。当处于空闲状态时，MS 180能够接收消息，接收呼入，启动呼叫，启动登记，或启动消息传输。为了保存电池电量，典型地，当处于空闲状态时，MS 180运行在时隙化运行模式上。也就是说，MS 180根据建立的时隙周期持续地打开或关闭自己，来开始和停止监控前向链路公共信道和接收寻呼或其它公共信道消息，接收呼入或消息，或者执行其他动作。BSC 111控制间隙周期期间，该期间确定MS 180醒来或接通的时隙，来开始监控通信信道和接收从BTS 120传输到MS 180的传播。

图3显示了本发明的实现，其中在通信会话之前MS响应请求消息来请求公共信道或业务信道之上的缩短的时隙周期。MS在步骤205发送应答消息，该应答消息包含了在公共信道或业务信道上对缩短的时隙周期(SSC)的请求。应答消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段来维持SSC。在CDMA2000标准下能进行这个请求的、从MS到BSC的标准消息传输包括发起消息、寻呼应答消息和业务连接完成消息格式或其它信令消息。其他应答信令消息也可以在其他信息分组传输标准中使用。

在步骤210，通信会话被启动以及象电话呼叫这样的用户业务在BSC和MS之间的业务信道上通信，直到通信结束和资源被释放。在这个时间段中，在活动业务状态的MS在业务信道上和BSC通信。在步骤220，完成的通信会话由结束消息或信号来终结。结束消息准许SSC请求并包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段，SSC将被维持。在CDMA2000标准中，结束消息包括释放命令或其它类似消息。收到以后，根据准许的SCI值和指定的缩短的时隙周期，MS进入空闲状态并醒来监控通信。

图4显示了本发明的实现，其中在通信会话期间MS请求业务信道之上的缩短的时隙周期。在步骤305，BSC传输寻呼消息来启动与包括信道分配的MS的通信。在步骤310，通信会话与在MS和BSC之间的业务信道之上传输信息分组同时进行。当通信会话进行时，在步骤315，MS在业务信道上发送请求消息给BSC，该请求消息包括对缩短的时隙周期(SSC)的请求。请求消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段来维持SSC。在CDMA2000标准下能进行这个请求的、从MS到BSC的标准信令消息包括任何反向链路专用信令信道消息。其他信令消息也可以被用于其他信息分组传输标准。

在步骤320，通信会话被终止以及用户业务在BSC和MS之间的业务信道上被停止。为了终止通信并释放资源，一个结束消息从BSC被传输到MS。结束消息包括准许SSC，并包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段，SSC将被维持。根据准许的SCI值和指定的缩短的时隙，MS从业务状态转变到空闲状态并醒来。在CDMA2000标准下的结束消息包括释放命令。其他终止信令消息也可以被用于其他信息分组传输标准。

图5显示了本发明的实现，其中当MS在空闲状态中时，通信会话之前或之后在信令消息中请求公共信道之上的缩短的时隙周期。在步骤405，MS在公共信道上传输请求消息给BSC，该请求消息包括缩短的时隙周期(SSC)的请求。请求消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段来维持SSC。在CDMA2000标准下能进行这个请求的、从MS传输给BSC的标准信令消息包括快速呼叫建立消息。其他信令消息也可以被用于其他信息分组传输标准。在步骤410，BSC传输准许消息给MS。准许消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段，SSC将被维持。CDMA2000标准下的准许消息可包括释放命令。其他准许信令消息也可以被用于其他信息分组传输标准。

图6显示了本发明的实现，其中MS取消了对缩短的时隙周期的请求。在步骤505，MS在公共信道上发送包括SSC请求的请求消息给BSC。该请求消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段来维持SSC。在步骤510，BSC传输准许消息给MS。该准许消息包括一个或多个具有SCI值和时间长度的持续时间值的数据字段，SSC将被维持。在步骤515，MS发送取消消息给BSC来取消对SSC的请求。在CDMA2000标准下，取消可以使用释放命令来完成。取消将防止MS允述SSC运行模式，因此MS持续使用常规时隙周期或完全省去时隙周期运行模式。

结合优选实施例详细展示和描述了本发明，容易理解的是，在不脱离本发明的精神的情况下可以在本发明的细节上进行细微的改变。已描述了本发明，附上权利要求书。

Claims (16)

1.一种为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，包括下列步骤：

基站控制器在交换通信业务期间或在空闲状态下从多个移动站之一接收缩短的周期的信令消息，其中所述消息包含用于请求的缩短的周期的数据字段，所述数据字段包括时隙周期索引值；

基站控制器创建在空闲使用状态下传送到移动站的、包含用于准许的缩短的周期的数据字段的准许消息，所述数据字段包括时隙周期索引值；

基站控制器在交换通信业务期间创建具有准许的缩短的时隙周期的数据字段的结束消息，

所述基站控制器在移动站希望在包含用于准许的缩短的周期的数据字段的准许消息被传送之后取消对缩短的周期的请求时接收取消消息；以及

移动站按照使用准许的缩短的时隙周期设置的启动监控状态来监控无线通信信道。

2.如权利要求1所述的方法，其中包含所述请求的所述信令消息进一步包括数据字段，该数据字段标识所述移动站运行所述缩短的时隙周期的持续时间。

3.如权利要求1所述的方法，其中包含所述准许的所述准许消息进一步包括数据字段，该数据字段标识所述移动站运行所述缩短的时隙周期的持续时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中包含所述请求的所述信令消息包括下列之一：

发起信令消息、

寻呼应答信令消息、

业务连接完成信令消息，或

反向链路专用信令信道消息。

5.如权利要求1所述的方法，其中包含所述请求的所述信令消息包括呼叫建立消息。

6.如权利要求1所述的方法，其中包含所述准许的所述准许消息包括释放命令消息。

7.一种为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，包括步骤：

在基站控制器处接收信令消息，该信令消息包括用于请求的时隙周期的具有时隙周期索引值的数据字段，所述信令消息在交换通信业务期间或在空闲状态期间被传送；

处理所接收的信令消息来为所述移动站设置时隙周期；

将信令消息从所述基站控制器传输到所述移动站，该信令消息包含用于准许的时隙周期的具有时隙周期索引值的数据字段；

在空闲状态期间，在所述基站控制器处，从所述移动站接收取消消息，以便在包含用于准许的时隙周期的具有时隙周期索引值的数据字段的信令消息被传输之后取消缩短的周期的请求；和

使用所述准许的时隙周期将所述移动站从停止监控切换到启动监控状态。

8.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，其中包含用于准许的时隙周期的数据字段的所述消息包括释放命令信令消息。

9.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，其中包含用于请求的时隙周期的所述数据字段的消息包括下列之一：

发起信令消息、

寻呼应答信令消息、

业务连接完成信令消息，或

反向链路专用信令消息。

10.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，进一步包括步骤：

在交换通信业务期间，传输具有准许的缩短的时隙周期的数据字段的结束消息。

11.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，进一步包括步骤：

当所述移动站处于业务状态时，传输包含用于请求的时隙周期的所述数据字段的消息。

12.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，进一步包括步骤：

使用由所述移动站产生的消息来取消所述时隙周期。

13.如权利要求12所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，其中由所述移动站产生的消息包括释放命令信令消息。

14.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，其中所述时隙周期时间期间少于或等于1.28秒。

15.如权利要求7所述的为移动站设置时隙周期来监控通信链路的方法，进一步包括步骤：

将信令消息传输到基站控制器，该信令消息包括时隙周期的持续时间的数据字段；

将准许所述缩短的时隙周期的信令消息从所述基站控制器传输到所述移动站，该准许所述缩短的时隙周期的信令消息具有准许的时隙周期的持续时间的数据字段；和

在所述持续时间期满时，停止使用所述准许的时隙周期。

16.一种基于分组的无线通信方法，包括步骤：

由移动站使用包含时隙周期索引值的信令消息发送对缩短的时隙周期的请求，所述请求在空闲状态期间或当移动站正在交换通信业务时被发送；

由所述移动站接收包含时隙周期索引值和持续时间值的信令消息中的授权，以利用缩短的时隙周期；

使用所述缩短的时隙周期，在空闲状态期间对所述移动站进行操作来周期性启动和停止对通信信道的监控，所述时隙周期是在仅使用所述两个信令消息的情况下建立的；

在空闲状态期间，从所述移动站传送取消消息，用于在接收授权之后取消对缩短的周期的请求。

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