TW201603601A

TW201603601A - 動態調整無線資源控制計時器之方法

Info

Publication number: TW201603601A
Application number: TW103123733A
Authority: TW
Inventors: Ling-Ling Dai
Original assignee: Chunghwa Telecom Co Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-16
Also published as: TWI519180B

Abstract

本發明係提供一種動態調整無線資源控制計時器之方法，當網路管理單元判斷出使用者端設備在M次的連接模式期間內，發生連接模式期間內僅有極短時間在傳送資料的情況有m次時，網路管理單元縮短RRC釋放計時器，使得使用者端設備之後的連接模式期間被縮短。而當網路管理單元判斷出使用者端設備在N次的連接模式期間內，發生在連接模式期間內的大部份時間在傳送資料，隨後進入相當短暫的閒置模式，即又開始欲傳輸下一個封包、重新建立無線資源進入連接模式達n次時，網路管理單元則延長之後的RRC釋放計時器，使得使用者端設備之後的連接模式期間被延長。

Description

動態調整無線資源控制計時器之方法

本發明係有關於調整無線資源控制計時器之方法，尤指一種應用在網路管理單元及使用者端設備之間動態調整無線資源控制計時器之方法。

近幾年，3G(3rd-generation)行動通訊網路作為新一代蜂窩移動通訊技術得到了迅速的發展，其優勢在於其較高的資料傳輸速率。資料傳輸速率提高使得通訊系統可以為使用者提供更多的服務，對通訊產業帶來的直接有益影響就是通訊終端產業的興起，而通訊終端代表性的產品如智慧型手機、平板電腦等。

3G網路是基於「全球移動多媒體」的概念下發展的行動網路系統，讓使用者得以順利地享受多媒體服務。然而全新的封包傳輸服務與既有的語音傳輸為主的服務是不同的，語音傳輸是次數較少且連續性的傳輸，而在智慧型手機的發展下，數據封包多為高頻率傳輸小封包的“always-on”特性，終端設備廠商為了節省耗電，在判定暫時沒有資料傳輸的情形下，強制要求釋放無線資源，一旦有需求又馬上向站台要求無線資源。這樣的特性發生在部份的智慧型手機應用程式，它們會頻繁地發出服務要求(service request)，不斷建立與釋放連線，使得行動通訊網路中產生大量的信令，從而形成信令風暴(signaling storm)。有了3G行動網路信令風暴的教訓，長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)網路徹底地改變了架構，以符合大量興起的“always-on”傳輸特性。然而，若網路管理單元的決斷不符合使用者端設備的需求，這樣不斷建立與釋放的且產生大量信令的情形仍會發生。

舉例而言，使用者端設備在收到無線資源控制(Radio Resource Control，簡稱：RRC)的設置連接信令(RRC setup signaling)開始直到釋放連接信令(RRC release signaling)時間內為連接模式(RRC_Connected Mode)期間，釋放連接信令到設置連接信令之間為閒置模式(RRC_Idle Mode)期間，請參閱第1圖所示。在此圖中共有三個連接模式期間，而在此三個連接模式期間內資料傳送結束時間(TRN_end)都相當接近結束釋放連接模式的時間。第一次的連接模式到第二次的連接模式之間的第一次閒置模式期間很長，但第二次的連接模式到第三次的連接模式之間的第二次閒置模式期間很短。假設使用者端設備在一段時間內，發生如前述第二個情形，意即使用者端設備在此段時間內，需要頻繁地傳輸資料，而網路管理單元決定釋放無線資源的時間太短，導致使用者端設備在極短的時間內發送釋放與設置連接的信令，造成網路端處理大量信令的負擔。

再者，請參閱第2圖所示，在第2圖中有二個連接模式期間，而在此二個連接模式期間內資料傳送結束時間，距離釋放連接模式的時間還很長很長，且此二次連接模式之間的閒置模式期間也很長。假設有使用者端設備在一段時間內經常的發生前述的情況，表示使用者端設備其實相對需要傳輸的時間很少，網路端卻長時間分配無線資源給它。雖然此情形不會造成大量信令，但卻嚴重地浪費無線資源，更讓使用者端設備大量耗電。

綜上所述，就使用者端設備而言，若發生前述的兩種情況，將會有產生大量信令、浪費電力及佔用頻寬的問題，因此亟需改善此些問題。

為解決使用者端設備前述產生大量信令、浪費電力及佔用頻寬之問題。因此，本發明之主要目的在減少不必要地設置連接信令及釋放連接信令，使網路管理單元的決斷能更符合使用者需求，達到減少網路信令、節省電力及有效利用頻寬之目的。

為達到上述之目的，本發明係提供一種動態調整無線資源控制計時器之方法，係應用在使用者端設備及網路管理單元之間，當網路管理單元判斷出使用者端設備在M次的連接模式期間內，係發生RRC釋放計時器過長的次數有m次，則網路管理單元縮短RRC釋放計時器，使得使用者端設備之後的連接模式期間被縮短。又，當網路管理單元判斷出使用者端設備在N次的連接模式期間內，係發生RRC釋放計時器太短的次數有n次，則網路管理單元延長之後的RRC釋放計時器，使得使用者端設備之後的連接模式期間被延長。

其中，RRC釋放計時器過長是指在連接模式期間內傳送資料的時間極短，等待釋放連接的時間很長，而釋放無線資源後也等待了很久才有下一次傳輸的需求。代表本次傳輸小封包卻佔用了長時間的資源。藉由縮短RRC釋放計時器可以改善佔用頻寬的問題。

其中，RRC釋放計時器太短是指在連接模式期間內傳送資料的佔用了絕大部份時間，很快地釋放連接進入閒置模式後，卻立刻有新封包傳輸的需求，使用者端設備又開始建立連接模式。代表兩個連接模式間可藉由延長RRC釋放計時器減少頻繁地發送設置連接信令及釋放連接信令的次數，達到減少不必要的信令之目的。

MME‧‧‧網路管理單元

UE‧‧‧使用者端設備

eNodeB‧‧‧演進型節點

T_Setup‧‧‧連接時間

T_Release‧‧‧釋放時間

TRN_end‧‧‧結束傳送時間

TIMER_RRC‧‧‧RRC釋放計時器

T_NEXTSetup‧‧‧下次的連接時間

△T；RRC_Connectde Mode‧‧‧連接模式

RRC_Idle Mode‧‧‧閒置模式

S701~S718‧‧‧步驟流程

S801~S805‧‧‧步驟流程

第1圖係習知使用者端設備的無線資源控制設置連接信令及釋放連接信令之示意圖。

第2圖係習知使用者端設備的無線資源控制設置連接信令及釋放連接信令之另一示意圖。

第3圖係本發明之網路管理單元與使用者端設備之示意圖。

第4圖係本發明之使用者端設備的無線資源控制設置連接信令及釋放連接信令之示意圖。

第5圖係本發明之使用者端設備的RRC釋放計時器過長之示意圖。

第6圖係本發明之使用者端設備的RRC釋放計時器太短之示意圖。

第7圖係本發明之動態調整無線資源控制計時器之流程示意圖。

第8圖係本發明之使用者端設備是否佔用過長時間頻寬資源的保護機制之流程示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。以下，結合附圖對本發明進一步說明：請參閱第3及4圖所示，本發明係一種動態調整無線資源控制計時器之方法，應用在網路管理單元MME(在本發明中以移動管理實體(Mobility Management Entity，MME)進行說明，但本發明在實際實施時並不限於此)及使用者端設備(user equipment，UE，在本發明中，使用者端設備係可以為行動電話、具行動通訊之平板電腦…等)之間，網路管理單元MME記錄連接時間(T_Setup)、釋放時間(T_Release)、結束傳送時間(TRN_end)，並由網路營運商設定一個時間常數稱為RRC釋放計時器(TIMER_RRC)。其中當各使用者端設備UE各次發出設置連接信令的時間點即為連接時間(T_Setup)，接著各使用者端設備UE在完成傳輸資料後，將等待是否還有封包需要傳輸，同時開始倒數時間。當倒數超過RRC釋放計時器(TIMER_RRC)的設定值，仍未有封包傳輸需求時，由網路端決定釋放該UE之無線資源，傳送釋放連接信令予使用者端設備UE，而該時間點即為釋放時間(T_Release)。其中使用者端設備UE在完成傳輸資料的時間點即為結束傳送時間(TRN_end)。

再者，各使用者端設備UE在連接時間(T_Setup)到釋放時間(T_Release)的期間，即是無線資源控制的連接模式(RRC_Connectde Mode)期間。又任二連接模式之間的時間，即是無線資源控制的閒置模式(RRC_Idle Mode)期間，換言之，當前連接模式期間的連接時間減去上一個連接模式期間的釋放時間，也就是閒置模式期間。

又，網路管理單元MME設有第一門檻值(HIGH%)、縮短門檻值(THRESHOLD_long)、第二門檻值(LOW%)、間隔門檻值(INTERVAL_short)及延長門檻值(THRESHOLD_short)。

請參閱第5~7圖所示，網路管理單元MME在使用者端設備UE每次的設置連接信令到釋放連接信令的期間，係為進行下列步驟：(S701)網路管理單元MME判斷RRC釋放計時器(TIMER_RRC)佔用對應的連接模式期間比例是否大於或等於第一門檻值(HIGH%)。若RRC釋放計時器(TIMER_RRC)佔用對應的連接模式期間的比例大於或等於第一門檻值(HIGH%)，表示使用者端設備UE在連接模式期間傳輸封包量很少，連接模式期間僅有很短的時間在傳送封包，卻占用了相對很長時間的頻寬資源，意即網路管理單元MME判斷是否，這樣的情形符合可縮短RRC釋放計時器之徵兆，則進行步驟(S702)，否則進行步驟(S714)；(S702)當使用者端設備UE符合可縮短RRC釋放計時器之徵兆時，網路管理單元MME的過長計數器(Counter_long)累計加1，同時將網路管理單元MME所設之過短計數器(Counter_short)計算次數歸零。若本次為過長計數器(Counter_long)被重設後首次累計次數，則啟動網路管理單元MME所設之第一計數器()計數之後所有的連接模式次數。其中過長計數器(Counter_long)紀錄的是發生使用者端設備UE符合可縮短RRC釋放計時器之徵兆次數(m)，而第一計數器()計數的是自過長計數器(Counter_long)開始紀錄以來，使用者端設備UE進入連接模式的所有次數(M)。

(S703)網路管理單元MME判斷第一計數器()計數次數是否達到M次，意即，網路管理單元MME判斷是否，若是進行步驟(S704)，否則進行步驟(S708)；(S704)判斷在第一計數器()計數期間，發生使用者端設備UE符合可縮短RRC釋放計時器之徵兆次數(Counter_long)所占之比例是否大於縮短門檻值(THRESHOLD_long)。意即，網路管理單元MME判斷是否，若是進行步驟(S705)，否則進行步驟(S706)； (S705)網路管理單元MME縮短往後的RRC釋放計時器(TIMER_RRC)； (S706)網路管理單元MME重設所有計數器；(S707)網路管理單元MME暫停至新的RRC釋放計時器生效；(S708)網路管理單元MME載入下一次的連接時間(T_Setup)、釋放時間(T_Release)及下下次的連接時間(T_NEXTSetup)；(S709)網路管理單元MME判斷各別的使用者端設備UE是否過度長時間佔用頻寬資源，也就是RRC釋放計時器(TIMER_RRC)是否過長，若是進行步驟(S801)，否則進行步驟(S710)。藉由此保護機制避免單一使用者端設備長時間佔用無線資源；(S710)過短計數器(Counter_short)的計算次數是否大於零，若是進行步驟(S713)，否則進行步驟(S711)；(S711)過長計數器(Counter_long)的計算次數是否大於零，若是進行步驟(S712)，否則進行步驟(S701)；(S712)第一計數器計算次數加一，再進行步驟(S701)；(S713)第二計數器計算次數加一，再進行步驟(S701)；(S714)網路管理單元MME判斷RRC釋放計時器(TIMER_RRC)佔用對應的連接模式期間的比例是否小於第二門檻值(LOW%)，且當次連接模式期間到下次連接模式期間之間的閒置模式期間(△T；RRC_Idle)是否短於間隔門檻值(INTERVAL_short)；當RRC釋放計時器(TIMER_RRC)佔用對應的連接模式期間的比例小於第二門檻值(LOW%)，且當次連接模式期間到下次連接模式期間之間的閒置模式期間(△T；RRC_Idle Mode)短於間隔門檻值(INTERVAL_short)時，意即，網路管理單元MME判斷是否LOW%且△T<INTERVAL_short，表示使用者端設備UE在當次的連接模式期間完成封包傳輸後，很快的就遇到當次連接模式的釋放時間，而且在間隔門檻值內就又開始下一次連接模式的連接時間。換言之，在此種情形如同頻繁地發出的設置連接信令及釋放連接信令，這樣的情形符合可延長RRC釋放計時器之徵兆，則進行步驟(S715)，否則進行步驟(S708)；(S715)當使用者端設備UE符合可延長RRC釋放計時器之徵兆時，網路管理單元MME之過短計數器(Counter_short)累計加1，同時將網路管理單元MME所設之過長計數器(Counter_long)計算次數歸零，若本次為過短計數器(Counter_short)被重設後首次累計次數，則啟動網路管理單元MME所設之第二計數器()計數之後所有的連接模式次數。其中過短計數器(Counter_short)紀錄的是發生使用者端設備UE符合可延長RRC釋放計時器之徵兆次數(n)，而第二計數器()計數的是自過短計數器(Counter_short)開始紀錄以來，使用者端設備UE進入連接模式的所有次數(N)；(S716)判斷第二計數器()計數次數是否達到N次，意即，網路管理單元MME判斷是否，若是進行步驟(S717)，否則進行步驟(S708)；(S717)判斷在第二計數器()計數期間，發生使用者端設備UE符合可延長RRC釋放計時器之徵兆次數(Counter_short)所占之比例是否大於延長門檻值(THRESHOLD_short)。意即，網路管理單元MME判斷是否，若是進行步驟(S718)，否則進行步驟(S706)；(S718)網路管理單元MME延長之後的RRC釋放計時器(TIMER_RRC)，再進行步驟(S706)。

前述的第一門檻值(HIGH%)、縮短門檻值(THRESHOLD_long)、第二門檻值(LOW%)及延長門檻值(THRESHOLD_short)介於0~1之間，間隔門檻值(INTERVAL_short)係為被設定的一時間值，而M及N係為正整數。

在本發明中，請參閱第8圖所示，網路管理單元MME判斷各別的使用者端設備UE是否過長時間佔用頻寬資源的步驟，包括：(S801)網路管理單元MME判斷當下該RRC釋放計時器是否已被延長過，意即是否大於RRC釋放計時器(TIMER_RRC)的初始預設值，若是進行步驟(S802)，否則進行步驟(S710)；(S802)網路管理單元MME判斷目前的該連接模式期間(T_Release-T_Setup)是否大於連線過長門檻值(THRESHOLD_Occupy)，若是進行步驟 (S803)，否則進行步驟(S710)；(S803)網路管理單元MME將該RRC釋放計時器恢復到初始預設值，並同時提高延長門檻值，再進行下列步驟；(S804)網路管理單元MME暫停至新的RRC釋放計時器生效；(S805)網路管理單元MME載入新的連接時間(T_Setup)、釋放時間(T_Release)及下次的連接時間(T_NEXTSetup)，再進行步驟(S710)。

綜上所述，當網路管理單元MME判斷出使用者端設備UE僅需要傳輸相對小的封包但連線模式期間太長的徵兆時，將縮短使用者端設備UE的RRC釋放計時器，即是縮短使用者端設備UE連線模式的時間而增加了閒置模式的時間。而以一般使用者端設備UE而言，連線模式的用電量通常大於閒置模式的用電量，故減少使用者端設備UE的連線模式的時間，即可達到節省電力的目的，更可改善使用者端設備UE的連線模式時間太長佔用頻寬的問題。又當網路管理單元MME判斷出使用者端設備UE需要很短的期間內傳送多個封包，卻因RRC釋放計時器(TIMER_RRC)容許等待的時間太契，造成頻繁地發送設置連接信令及釋放連接信令的次數。在此情形下，藉由延長使用者端設備UE的RRC釋放計時器，即可減少發送設置連接信令及釋放連接信令的次數，進而達到減少網路信令的目的。此外，為避免單一使用者端設備UE長時間占用無線資源，當網路管理單元MME判斷出RRC釋放計時器被延長超過連線過長門檻值(THRESHOLD_Occupy)時，也會將RRC釋放計時器恢復到其初始預設值，並同時提高延長門檻值，亦是達到一種有效利用頻寬之目的的方式。

在本發明中，每當網路管理單元MME需要調整無線資源控制計時器的RRC釋放計時器，網路管理單元MME則在更改使用者端設備UE的設置資料(UE Context)的無線資源控制計時器(RRC Inactivity Timer)參數(即RRC釋放計時器)後的下一次使用者端設備UE要求網路服務時，由移動管理實體(Mobility Management Entity，MME)利用初始資料設定(Initial Context Setup)指令，將更改RRC釋放計時器的設定傳給演進型節點(evolved Node B，簡稱eNodeB)，並由演進型節點執行新RRC釋放計時器。如此，移動管理實體及演進型節點等設備只需要紀錄極少之時間參數，並且執行簡單的演算法，即可動態調整無線資源控制計時器。由於長期演進(Long Term Evolution，LTE)網路系統之特性，使用者端設備UE一直到關機之前，即使在閒置模式(RRC_IDLE)狀態，使用者端設備UE皆保有它的網路位址(IP)，並由移動管理實體保留其使用者端設備UE的設置資料，因此長期演進(Long Term Evolution，LTE)網路系統是最適合的實施本發明的技術，但本發明在實際實施時，並不限於此。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。又，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習知方法所不及之上述多項功效，已充分符合法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

S701~S718‧‧‧步驟流程

Claims

一種動態調整無線資源控制計時器之方法，應用在一網路管理單元及一使用者端設備之間，包括下列步驟：該網路管理單元記錄該使用者端設備各次發出的一設置連接信令的連接時間；該使用者端設備發出各該設置連接信令並完成資料傳輸後，經過該網路管理單元所設置的一RRC釋放計時器(TIMER_RRC)仍未有封包傳輸需求時，網路端傳送釋放連接信令予使用者端設備UE；該網路管理單元記錄該釋放連接信令的釋放時間，且該連接時間到該釋放時間的期間，即是無線資源控制的連接模式期間。又當前連接模式期間的該釋放時間到下次連接模式期間的連接時間的期間，即是無線資源控制的閒置模式期間；該網路管理單元記錄該使用者端設備在傳送封包結束的時間；當該網路管理單元在連續M次的該連接模式期間內，發生m次該RRC釋放計時器佔用對應的該連接模式期間的比例大於或等於一第一門檻值，且m/M的比值大於或等於一縮短門檻值，即表示RRC釋放計時器過長，則該網路管理單元縮短之後的該RRC釋放計時器；以及當該網路管理單元在連續N次的該連接模式期間內，發生n次下列情形：該RRC釋放計時器佔用對應的該連接模式期間的比例小於一第二門檻值，及符合前述情形下，當次連接模式期間到下次連接模式期間之間的閒置模式期間短於一間隔門檻值，且n/N的比值大於一延長門檻值，即表示RRC釋放計時器太短，則該網路管理單元延長之後的該RRC釋放計時器；其中M、m、N及n係為正整數。
如請求項1之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中該網路管理單元設有一過長計數器及一過短計數器，其中該過長計數器係計數在該M次內每次發生RRC釋放計時器過長的次數，即為該m次，該過短計數器係在該N次內每次發生RRC釋放計時器太短的次數，即為該n次。
如請求項2之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中該網路管理單元設有一第一計數器，該第一計數器係於該過長計數器被重設後首次計數RRC釋放計時器過長時而被啟動，且該第一計數器被啟動後，係計數之後發生的各該連接模式期間的次數直到次數等於M次。
如請求項3之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元每次判斷出發生RRC釋放計時器太短時，該過短計數器即以當前發生RRC釋放計時器太短的次數再增加一次，同時重設該過長計數器的計數次數為零。
如請求項4之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中該網路管理單元設有一第二計數器，該第二計數器係於該過短計數器被重設後首次計數RRC釋放計時器太短時而被啟動，且該第二計數器被啟動後，係計數之後發生的各該連接模式期間的次數直到次數等於N次。
如請求項5之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元每次判斷發生RRC釋放計時器過長時，該過長計數器即以目前發生RRC釋放計時器過長的次數再增加一次，同時重設該過短計數器的計數次數為零。
如請求項6之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元判斷出該m/M的比值小於該縮短門檻值，或當該網路管理單元判斷出該n/N的比值小於該延長門檻值時，維持當前該RRC釋放計時器。
如請求項7之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元判斷出維持當前該RRC釋放計時器、縮短之後的該RRC釋放計時器或延長之後的該RRC釋放計時器時，再重設該過長計數器、該過短計數器、該第一計數器及該第二計數器之計數次數為零。
如請求項8之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元判斷出當下該RRC釋放計時器已被延長過，且目前的該連接模式期間大於一連線過長門檻值，隨即將該RRC釋放計時器恢復到初始預設值，並同時提高延長門檻值。
如請求項9之動態調整無線資源控制計時器之方法，其中當該網路管理單元將該RRC釋放計時器恢復到初始預設值後，並隨即中止延長之後的該RRC釋放計時器。