TWI479848B - 通用行動電信系統網路中用於使用者設備導向無線電資源控制之方法及裝置 - Google Patents

通用行動電信系統網路中用於使用者設備導向無線電資源控制之方法及裝置 Download PDF

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Description

通用行動電信系統網路中用於使用者設備導向無線電資源控制之方法及裝置
本申請案係關於使用者設備(UE)與通用地面無線電存取網路(UTRAN)之間的無線電資源控制，且特定言之係關於一UMTS網路中之模式及狀態之間的變遷。
一通用行動電信系統(UMTS)為用於本文、數位化語音、視訊及多媒體之傳輸之寬頻帶、基於封包的系統。其高度支持第三代標準且通常基於寬頻劃碼多重存取(W-CDMA)。
在一UMTS網路中，協定堆疊之無線電資源控制(RRC)部分負責於UE與UTRAN之間的無線電資源之指派、組態及釋放。在3GPP TS 25.331規範中詳細地描述此RRC協定。UE可處於之兩種基本模式界定為"閒置模式"及"UTRA連接模式"。URTA表示UMTS地面無線電存取。在閒置模式中，要求UE無論何時UE期望發送任何使用者資料皆請求一RRC連接或(無論何時UTRAN或伺服GPRS支援節點(SGSN)傳呼UE以自諸如一推播伺服器之外部資料網路接收資料)回應於一傳呼而請求一RRC連接。在3GPP規範TS 25.304及TS 25.331中描述閒置及連接模式行為。
當處於一UTRA RRC連接模式時，該裝置可處於四個狀態中之一者。此等狀態為：
CELL_DCH：在此狀態中，將一專屬通道配置給上行鏈路及下行鏈路中之UE以交換資料。UE必須執行如3GPP 25.331中所概述之動作。
CELL_FACH：在此狀態中，未將專屬通道配置給使用者設備。替代地，共用通道用以交換較小量之叢髮型資料。UE必須執行包括如3GPP TS 25.304中所界定之小區選擇過程的如3GPP 25.331中所概述之動作。
CELL_PCH：UE使用不連續接收(DRX)以監視經由一傳呼指示通道(PICH)的廣播訊息及傳呼。上行鏈路活動係不可能的。UE必須執行包括如3GPP TS 25.304中所界定之小區選擇過程的如3GPP 25.331中所概述之動作。UE必須在小區重選擇之後執行小區更新程序。
URA_PCH：UE使用不連續接收(DRX)以監視經由一傳呼指示通道(PICH)的廣播訊息及傳呼。上行鏈路活動係不可能的。UE必須執行包括如3GPP TS 25.304中所界定之小區選擇過程的如3GPP 25.331中所概述之動作。此狀態類似於CELL_PCH，不同之處在於僅經由UTRAN登記區域(URA)重選擇來觸發URA更新程序。
由UTRAN來控制自閒置模式至連接模式之變遷及自連接模式至閒置模式之變遷。當一閒置模式UE請求一RRC連接時，網路決定將UE移動至CELL_DCH或CELL_FACH狀態。當UE處於RRC連接模式時，網路再次決定何時釋放RRC連接。該網路亦可在釋放連接之前將UE自一個RRC狀態移動至另一RRC狀態。通常藉由UE與網路之間的資料活動或不活動來觸發該等狀態變遷。因為網路可能不知UE何時已完成資料交換，所以其通常保持RRC連接一些時間以預期去至/來自UE之更多資料。通常完成此以減少呼叫建立及無線電承載建立之潛時。可僅藉由UTRAN來發送RRC連接釋放訊息。此訊息釋放UE與UTRAN之間的信號鏈路連接及所有無線電承載。
關於上述之問題在於：即使UE上之應用程式已完成其資料異動且未預期任何進一步的資料交換，其仍等待網路將其移動至正確之狀態。該網路可甚至未察覺到UE上之應用程式已完成其資料交換的事實。舉例而言，UE上應用程式可使用其自身基於確認之協定來與其連接至UMTS核心網路之應用程式伺服器交換資料。實例為在UDP/IP上執行實施其自身之保證傳遞之應用程式。在此狀況下，UE知曉應用程式伺服器是否已發送或接收所有資料封包且處於一較佳位置來判定是否將發生任何進一步之資料交換且因此決定何時終止RRC連接。因為UTRAN控制RRC連接狀態何時改變至一不同、較低電池強化狀態或進入閒置模式，且因為UTRAN不知曉UE與外部伺服器之間的資料傳遞之狀態之事實，所以UE被迫使停留在相比所要求的狀態或模式的一較高資料傳輸率及強化電池狀態，進而耗用電池壽命並浪費網路資源。
本發明之系統及方法藉由提供自RRC連接模式至一電池較有效狀態或模式之變遷來克服先前技術之某些缺陷。詳言之，本發明方法及裝置較佳基於UE初始化用於一指定核心網路域之傳信連接之終止或將應發生自一連接狀態至另一連接狀態的變遷指示給UTRAN而提供變遷。
詳言之，若UE上之應用程式判定其完成資料之交換，則其可較佳將一"完成"指示發送至UE軟體之"RRC連接管理器"組件。RRC連接管理器知曉所有現有應用程式(包括經由一或多個協定而提供服務之應用程式)、相關聯的封包資料協定(PDP)內容、相關聯之封包交換(PS)無線電承載及相關聯之電路交換(CS)無線電承載。PDP內容為在整個UMTS核心網路上執行、在UE與PDN(公共資料網路)之間的邏輯關聯。UE上的一或多個應用程式(例如電子郵件應用程式及瀏覽器應用程式)可與一PDP內容相關聯。在某些狀況下，UE上之一應用程式與一初級PDP內容相關聯且多個應用程式可與次級PDP內容相關。RRC連接管理器自UE上之同時有效之不同應用程式接收"完成"指示。舉例而言，使用者可在瀏覽網站之同時自推播伺服器接收一電子郵件。在電子郵件應用程式已發送確認之後，其可指示其已完成其資料異動，然而瀏覽器應用程式可能未發送此指示。基於來自有效應用程式之此等指示之一複合狀態，UE軟體可決定UE軟體在其可初始化核心網路封包服務域的傳信連接釋放之前應等待之時間。在此狀況下可引入一延遲以確保應用程式確實完成資料交換且無需RRC連接。基於訊務歷史及/或應用程式設定檔，該延遲可為動態的。無論何時RRC連接管理器以某一機率判定無應用程式預期交換任何資料，其皆可發送用於合適域(例如，PS域)之傳信連接釋放指示程序。或者，其可將連接模式內之狀態變遷之請求發送至UTRAN。
以上決定亦可考慮網路是否支援URA_PCH狀態及至此狀態之變遷行為。
UE之至閒置模式之初始化變遷可自RRC連接模式的任何狀態發生且結束而使網路釋放RRC連接且移動至閒置模式。如熟習此項技術者將瞭解的，UE處於閒置模式時的電池強化程度比UE處於連接模式時小得多。
本申請案因此較佳提供一種在一無線網路中改良使用者設備之電池效能之方法，該無線網路具有多個無線電資源控制(RRC)狀態，該方法包含以下步驟：在該使用者設備處監視應用程式資料交換；判定在使用者設備上何時無應用程式預期交換資料；及自使用者設備初始化一至一較小電池需求之無線電資源控制狀態或模式之變遷。
本申請案進一步較佳提供經調適以在UMTS網路中減少電池消耗之使用者設備，該使用者設備具有：一無線電子系統，其包括一經調適以與該UMTS網路通信之無線電；一無線電處理器，其具有一數位信號處理器且經調適以與該無線電子系統相互作用；記憶體；一使用者介面；一處理器，其經調適以執行使用者應用程式且與該記憶體、該無線電及該使用者介面相互作用且經調適以執行應用程式，使用者設備之特徵為具有用於以下用途之構件：在該使用者設備處監視應用程式資料交換；判定在使用者設備上何時無應用程式預期交換資料；及自使用者設備初始化一至一較小電池需求之無線電資源控制狀態或模式之變遷。
現參看圖1。圖1為展示用於一UMTS網路中之協定堆疊之無線電資源控制部分之各種模式及狀態的方塊圖。詳言之，RRC可處於一RRC閒置狀態110或一RRC連接狀態120。
如熟習此項技術者將瞭解的，一UMTS網路由兩個陸基網路區段組成。此等網路區段為核心網路(CN)及通用地面無線電存取網路(UTRAN)(如圖8中所說明)。該核心網路負責於資料呼叫之交換及導引以及與外部網路之資料連接負責，而UTRAN處理所有無線電相關之功能性。
在閒置模式110中，無論何時資料需要在UE與網路之間交換，UE皆必須請求一RRC連接以建立無線電資源。此可為UE上之應用程式要求連接以發送資料之結果，或為UE監視一傳呼通道以指示UTRAN或SGSN已傳呼UE以自諸如推播伺服器的外部資料網路接收資料之結果。另外，無論何時UE需要發送諸如位置區域更新之行動性管理傳信訊息，UE亦請求RRC連接。
一旦UE已將一請求發送至UTRAN以建立一無線電連接，UTRAN即選擇將處於之RRC連接之狀態。特定言之，RRC連接模式120包括四個獨立狀態。此等狀態為：CELL_DCH狀態122、CELL_FACH狀態124、CELL_PCH狀態126及URA_PCH狀態128。
自閒置模式110，RRC連接狀態可移動至小區專屬通道(CELL_DCH)狀態122或小區轉發存取通道(CELL_FACH)狀態124。
在CELL_DCH狀態122中，將一專屬通道配置給上行鏈路及下行鏈路之UE以交換資料。因為此狀態將一專屬實體通道配置給UE，所以其通常要求來自UE之最大電池功率。
或者，UTRAN可自閒置模式110移動至CELL_FACH狀態124。在一CELL_FACH狀態中，未將專屬通道配置給UE。替代地，共用通道用於以較小量之叢髮型資料發送傳信。然而，UE仍必須連續地監視FACH，且因此其消耗電池功率。
在RRC連接模式120內，可以UTRAN之自由選定而改變RRC狀態。特定言之，若偵測到資料不活動持續一特定量之時間或偵測到低於某一臨限值之資料輸送量，則UTRAN可將RRC狀態自CELL_DCH狀態122移動至CELL_FACH狀態124、CELL_PCH狀態126或URA_PCH狀態128。類似地，若偵測到有效負載高於某一臨限值，則可將RRC狀態自CELL_FACH 124移動至CELL_DCH 122。
自CELL_FACH狀態124，若在某些網路中偵測到資料不活動持續預定時間，則UTRAN可將RRC狀態自CELL_FACH狀態124移動至一傳呼通道(PCH)狀態。此可為CELL_PCH狀態126或URA_PCH狀態128。
自CELL_PCH狀態126或URA_PCH狀態128，UE必須移動至CELL_FACH狀態124以便初始化一更新程序以請求一專屬通道。此僅為UE控制之狀態變遷。
CELL_PCH狀態126及URA_PCH狀態128使用一不連續接收週期(DRX)以監視藉由一傳呼指示通道(PICH)的廣播訊息及傳呼。上行鏈路活動係不可能的。
CELL_PCH狀態126與URA_PCH狀態128之間的差別在於若UE之當前UTRAN登記區域(URA)未在當前小區中存在之URA識別碼的清單中則URA_PCH狀態僅觸發一URA更新程序。特定言之，參看圖2。圖2展示各種UMTS小區210、212及214之圖示。若重選擇為CELL_PCH狀態則所有此等小區皆要求一小區更新程序。然而，在一UTRAN登記區域中，每一者將在同一UTRAN登記區域220內，且因此當在處於一URA_PCH模式時在210、212及214之間移動時，未觸發一URA程序。
如圖2中所見，其他小區218在URA 220之外，且可為獨立URA之部分或無URA。
如熟習此項技術者將瞭解的，自電池壽命之觀點，與以上狀態相比，閒置狀態提供最低的電池使用。特定言之，因為要求UE僅間或地監視傳呼通道，所以無線電無需連續開啟而替代地將週期性地喚醒。此情況之取捨為發送資料之潛時。然而，若此潛時並未過大，則處於閒置模式及節省電池功率之優勢大於連接潛時之不利。
再次參看圖1。各種UMTS基礎建設供應商基於各種標準而在狀態122、124、126及128之間移動。例示性基礎建設概述如下。
在一第一例示性基礎建設中，RRC直接在閒置模式與Cell_DCH狀態之間移動。在Cell_DCH狀態中，若偵測到兩秒之不活動，則RRC狀態改變至Cell_FACH狀態124。若在Cell_FACH狀態124中，偵測到十秒之不活動，則RRC狀態改變至PCH狀態126。Cell_PCH狀態126中的四十五分鐘之不活動將導致RRC狀態移回至閒置模式110。
在一第二例示性基礎建設中，視有效負載臨限值而定，可在閒置模式110與連接模式120之間發生RRC變遷。在第二基礎建設中，若有效負載低於某一臨限值，則UTRAN將RRC狀態移動至CELL_FACH狀態124。相反地，若資料高於某一有效負載臨限值，則UTRAN將RRC狀態移動至CELL_DCH狀態122。在第二基礎建設中，若在CELL_DCH狀態122中偵測到兩分鐘之不活動，則UTRAN將RRC狀態移動至CELL_FACH狀態124。在CELL_FACH狀態124中五分鐘之不活動之後，UTRAN將RRC狀態移動至CELL_PCH狀態126。在CELL_PCH狀態126中，在移回至閒置模式110之前要求兩個小時之不活動。
在一第三例示性基礎建設中，閒置模式與連接模式120之間的移動通常係至CELL_DCH狀態122。在CELL_DCH狀態122中之五秒鐘之不活動之後，UTRAN將RRC狀態移動至CELL_FACH狀態124。CELL_FACH狀態124中之三十秒之不活動導致移回至閒置模式110。
在一第四例示性基礎建設中，RRC自閒置模式至連接模式直接變遷進入CELL_DCH狀態122。在該第四例示性基礎建設中，CELL_DCH狀態122包括兩個子狀態。第一個子狀態包括一具有高資料傳輸率之子狀態且第二子狀態包括一較低資料傳輸率，但仍在CELL_DCH狀態內。在第四例示性基礎建設中，RRC自閒置模式110直接變遷進入該高資料傳輸率CELL_DCH子狀態。在10秒之不活動之後，RRC狀態變遷至一低資料傳輸率CELL_DCH狀態。自低資料傳輸率CELL_DCH狀態122十七秒之不活動導致RRC狀態將其改變至閒置模式110。
以上四個例示性基礎建設展示各個UMTS基礎建設供應商如何實施該等狀態。如熟習此項技術者將瞭解的，在每一狀況下，若與在CELL_DCH或CELL_FACH狀態中停留所需之時間相比，交換實際資料(諸如，一電子郵件)所花費之時間顯著較短，則此導致不必要之耗用電流，其使得在諸如UMTS之較新一代網路中的使用者經歷比在諸如GPRS的先前代網路中的使用者經歷差。
此外，儘管自電池壽命之觀點CELL_PCH狀態比CELL_FACH狀態適用，但CELL_PCH狀態中之DRX週期通常設定為一低於閒置模式110的值。結果，要求UE在CELL_PCH狀態中比在閒置模式中喚醒得頻繁。
具有一類似於閒置狀態之DRX週期之DRX週期之URA_PCH狀態可能為電池壽命與連接之潛時之間的最佳取捨。然而，當前在UTRAN中不支援URA_PCH。因此自電池壽命之觀點，期望在應用程式完成資料交換之後盡可能快地快速變遷至閒置模式。
現參看圖3。當自閒置模式變遷至連接模式時，需要進行各種傳信及資料連接。參看圖3，需要加以執行之第一項為RRC連接建立。如上文所指示，可僅藉由UTRAN來解除此RRC連接建立。
一旦完成RRC連接建立310，即開始一傳信連接建立312。
一旦完成傳信建立312，即開始加密及完整性建立314。一旦完成此情況，即完成無線電承載建立316。此時，可在UE與UTRAN之間交換資料。
一般而言，以相反之次序類似地完成解除連接。解除無線電承載建立316且接著解除RRC連接建立310。此時，如圖1中所說明，RRC移動至閒置模式110中。
儘管當前3GPP規範不允許UE釋放RRC連接或關於RRC狀態而指示其優先權，但UE仍可指示用於指定核心網路域(諸如由封包交換應用程式使用之封包交換(PS)域)之傳信連接的終止。根據3GPP TS 25.331之章節8.1.14.1：由UE來使用傳信連接釋放指示程序以指示UTRAN已釋放其傳信連接中之一者。此程序可又初始化RRC連接釋放程序。
因此在當前3GPP規範內，一解除傳信連接建立312，即可初始化傳信連接釋放。解除傳信連接建立312在UE之能力之內，且此又根據該規範"可"初始化RRC連接釋放。
如熟習此項技術者將瞭解的，若解除傳信連接建立312，則UTRAN亦將需要在已解除傳信連接建立312之後清除解密及完整性建立314、無線電承載建立316。
若解除傳信連接建立312，則通常藉由當前供應商基礎建設之網路來解除RRC連接建立。
使用上文，若UE判定其完成資料之交換，(例如)若UE軟體之"RRC連接管理器"組件被提供一完成資料之交換之指示，則RRC連接管理器可判定是否解除傳信連接建立312。舉例而言，該裝置上之一郵件應用程式發送其已自推播郵件伺服器接收確實已由推播伺服器接收郵件之確認之指示。RRC管理器可知曉所有現有應用程式、相關聯之PDP內容、相關聯之PS無線電承載及相關聯之電路交換(CS)無線電承載。在此狀況下可引入一延遲以確保應用程式在其已發送"完成"指示之後確實完成資料交換且甚至不再要求RRC連接。此延遲等效於與應用程式相關聯之不活動逾時。每一應用程式可具有其自身之不活動逾時。舉例而言，一電子郵件應用程式可具有五秒之不活動逾時，而一有效瀏覽器應用程式可具有六十秒之逾時。基於來自有效應用程式之所有此等指示之一複合狀態，UE軟體決定UE軟體在其可初始化合適的核心網路(例如PS域)之傳信連接釋放之前應等待的時間。
基於訊務型樣歷史及/或應用程式設定檔可使不活動逾時為動態的。
無論何時RRC連接管理器以某一機率判定無應用程式預期資料交換，其皆可發送用於合適域之傳信連接釋放指示程序。
至閒置模式的上文UE初始化之變遷可發生於如圖1中所說明之RRC連接模式120的任何階段中且結束使得網路釋放RRC連接且移動至如圖1中所說明之閒置模式110。此在UE在一語音通話期間執行任何封包資料服務時亦為適用的。在此狀況下，僅釋放PS域，而CS域保持連接。
如熟習此項技術者將瞭解的，在某些狀況下，相比處於閒置模式，更期望處於連接模式狀態URA_PCH。舉例而言，若與CELL_DCH或CELL_FACH連接模式狀態之連接之潛時要求為較低的，則較佳處於一連接模式PCH狀態。存在兩種方式來完成此情況。第一個方式為藉由改變3GPP規範以允許UE請求UTRAN將其移至一特定狀態，在此狀況下為URA_PCH狀態128。
或者，RRC連接管理器可考慮諸如RRC連接當前所處狀態之其他因素。若(例如)RRC連接處於URA_PCH狀態，則RRC連接管理器可決定無須移動至閒置模式110且因此未初始化傳信連接釋放程序。
參看圖4。圖4A展示根據上文基礎建設"四"實例之當前UMTS實施。如圖4中所說明，時間在水平軸上。
UE始於RRC閒置狀態110，且基於需要傳輸之區域資料或自UTRAN接收之傳呼，而開始建立一RRC連接。
如圖4A中所說明，首先發生RRC連接建立310，且RRC狀態在此時間期間為連接狀態410。
接著，發生傳信連接建立312、加密及完整性建立314及無線電承載建立316。RRC狀態在此期間為CELL_DCH狀態122。如圖4A中所說明，用於自RRC閒置移動之時間至建立無線電承載之時間在此實例中為約兩秒。
接著交換資料。在實例圖4A中，此在約兩至四秒內得以達成且藉由步驟420來說明。
在步驟420中交換資料之後，除如所要求之間歇性RLC傳信PDU之外未交換資料，且因此由網路重組態無線電承載以在大約十秒之後移動至一較低資料傳輸率DCH狀態中。在步驟422及424中說明此情況。
在該較低資料傳輸率DCH狀態中，在十七秒內未接收資料，此時，在步驟428中由網路來釋放RRC連接。
一旦在步驟428中初始化RRC連接，RRC狀態即進入一斷開狀態430持續大約四十毫秒，此後，UE處於一RRC閒置狀態110。
如圖4A中所說明，關於其中RRC處於CELL_DCH狀態122之時段來說明UE電流消耗。如所見到的，在CELL_DCH狀態之整個持續時期內，電流消耗為約200至300毫安。在斷開及閒置期間，利用約3毫安(採用1.28秒之DRX週期)。然而，在電池上耗用35秒之200至300毫安之電流消耗。
現參看圖4B。圖4B使用來自上文的相同例示性基礎建設"四"，現僅實施傳信連接釋放。
如圖4B中所說明，發生相同建立步驟310、312、314及316，且此當在RRC閒置狀態110與RRC CELL_DCH狀態122之間移動時花費相同的時間量。
此外，亦在圖4B完成圖4A之例示性電子郵件之RRC資料PDU交換且此花費約兩至四秒。
圖4B之實例中之UE具有應用程式特定不活動逾時，其在圖4B之實例中為兩秒且藉由步驟440來說明。在RRC連接管理器已判定存在特定時間量之不活動之後，UE在步驟442中釋放傳信連接建立且在步驟428中由網路來釋放RRC連接。
如圖4B中所說明，CELL_DCH步驟122期間之電流消耗仍為約200至300毫安。然而，連接時間僅為約八秒。如熟習此項技術者將瞭解的，行動停留在CELL_DCH狀態122相當短之時間量導致一常開UE裝置之顯著電池節省。
現參看圖5。圖5展示使用如基礎建設"三"之上文所指示之基礎建設的第二實例。如同圖4A及4B一樣，發生一連接建立，其花費約兩秒。此要求RRC連接建立310、傳信連接建立312、加密及完整性建立314及無線電承載建立316。
在此建立期間，UE自RRC閒置模式110移動至CELL_DCH狀態122，其間有RRC狀態連接步驟410。
如同圖4A一樣，在圖5A中，發生RLC資料PDU交換，且在圖5A之實例中花費兩至四秒。
根據基礎建設三，除如所要求之間歇性RLC傳信PDU外，在步驟422中RLC傳信PDU交換未接收資料且因此在五秒之時段內係閒置的，此時，無線電承載重組態網路以自CELL_DCH狀態122移動至CELL_FACH狀態124中。在步驟450中完成此情況。
在CELL_FACH狀態124中，在預定量之時間內(在此狀況下為三十秒)，RLC傳信PDU交換發現不存在資料(除如所要求之間歇性RLC傳信PDU外)持續預定量之時間，此時，在步驟428中由網路來執行RRC連接釋放。
如圖5A中所見，此將RRC狀態移動至閒置模式110。
如圖5A中進一步所見，DCH模式期間的電流消耗在200毫安與300毫安之間。當移動至CELL_FACH狀態124中時，電流消耗降低至約120至180毫安。在釋放RRC連接器且RRC移動至閒置模式110中之後，電力消耗為約3毫安。
UTRA RRC連接模式狀態(為CELL_DCH狀態122或CELL_FACH狀態124)在圖5A之實例中持續約四十秒。
現參看圖5B。圖5B說明與圖5A相同之基礎建設"三"，其具有約兩秒之相同連接時間以獲得RRC連接建立310、傳信連接建立312、加密及完整性建立314及無線電承載建立316。此外，RLC資料PDU交換420花費約兩至四秒。
如同圖4B一樣，UE應用程式在步驟440中偵測到一特定不活動逾時，此時，由UE來初始化傳信連接釋放指示程序藉，且因此，在步驟448中由網路來釋放RRC連接。
如圖5B中進一步可見，RRC始於閒置模式110，移動至CELL_DCH狀態122而未進入CELL_FACH狀態。
如圖5B中進一步可見，在RRC狀態處於CELL_DCH狀態122之時間(其根據圖5之實例為約八秒)中，電流消耗為約200至300毫安。
因此，圖4A及4B與圖5A及5B之間的比較展示消除了大量之電流消耗，進而顯著延長UE之電池壽命。如熟習此項技術者將瞭解的，上文可進一步可進一步在當前3GPF規範之情形下使用。
現參看圖6。圖6說明UMTS網路之協定堆疊。
如圖6中所見，UMTS包括一CS控制面610、PS控制面611及PS使用者面630。
在此三個面內，存在非存取層級(NAS)部分614及存取層級部分616。
CS控制面610中之NAS部分614包括一呼叫控制(CC)618、輔助服務(SS)620及簡訊服務(SMS)622。
PS控制面611中之NAS部分614包括行動性管理(MM)及GPRS行動性管理(GMM)626。其進一步包括SM/RABM 624及GSMS 628。
CC 618提供電路交換服務之呼叫管理傳信。SM/RABM 624之會話管理部分提供PDP內容激活、撤消及修改。SM/RABM 624亦提供服務品質之協商。
SM/RABM 624之RABM部分之主要功能為將PDP內容連接至無線電存取承載。因此SM/RABM 624負責於建立、修改及釋放無線電承載。
存取層級616中之CS控制面610及PS控制面611位於無線電資源控制(RCC)617上。
PS使用者面630中之NAS部分614包括一應用層638、TCP/UDP層636及PDP層634。PDP層634可(例如)包括網際網路協定(IP)。
PS使用者面630中之存取層級616包括封包資料聚合協定(PDCP)632。PDCP 632經設計以使WCDMA協定適用於在UE與RNC之間承載TCP/IP協定(如圖8中所見)，且視情況用於IP訊務流協定標頭壓縮及解壓縮。
UMTS無線電鏈路控制(RLC)640及媒體存取控制(MAC)層650形成UMTS無線電介面之資料鏈路子層，且常駐於RNC節點及使用者設備上。
層1(L1)UMTS層(實體層660)在RLC/MAC層640及650以下。此層為通信之實體層。
雖然上文可實施於多種行動裝置上，但下文參看圖7而概述一行動裝置之實例。現參看圖7。
UE 1100較佳為一具有至少語音及資料通信能力之雙向無線通信裝置。UE 1100較佳具有與網際網路上之其他電腦系統通信之能力。視所提供之準確功能性而定，作為實例，該無線裝置可被稱作一資料傳訊裝置、一雙向傳呼機、一無線電子郵件裝置、一具有資料傳訊能力之蜂巢式電話、一無線網際網路器具或一資料通信裝置。
在UE 1100經賦能用於雙向通信之情況下，其將併有一通信子系統1111，通信子系統1111包括接收器1112及發射器1114，以及相關聯之組件，諸如一或多個、較佳埋入式或內部的天線元件1116及1118、局部振盪器(LO)1113及諸如數位信號處理器(DSP)1120之處理模組。如熟習通信領域之技術者將顯而易見的，通信子系統1111之特殊設計將視其中裝置意欲操作之通信網路而定。舉例而言，UE 1100可包括一通信子系統1111，其經設計以在GPRS網路或UMTS網路內操作。
網路存取要求亦將視網路1119之類型而變化。舉例而言，在UMTS及GPRS網路中，網路存取與UE 1100之用戶或使用者相關聯。舉例而言，GPRS行動裝置因此要求一用戶識別模組(SIM)卡以便在GPRS網路上操作。在UMTS中，要求一USIM或SIM模組。在CDMA中，要求一RUIM卡或模組。此等模組在本文中將被稱作UIM介面。在無有效UIM介面之情況下，行動裝置可能並非為充分作用的。區域或非網路通信功能以及諸如緊急呼叫之合法要求之功能(若存在)可為可用的，但行動裝置1100將不能進行涉及在網路1100上通信之任何其他功能。UIM介面通常類似於一卡槽，其中一卡可類似一磁片或PCMCIA卡而插入至其中或彈出。該UIM卡可具有約64K之記憶體且持有許多重要組態1151及其他資訊1153，諸如識別及用戶相關資訊。
當已完成所需之網路登記或激活程序時，UE 1100可在網路1119上發送並接收通信信號。經由通信網路1119而由天線1116接收之信號被輸入至接收器1112，其可執行普通接收器功能，諸如信號放大、降頻轉換、過濾、通道選擇及類似功能，及在圖7中所示之實例系統中的類比數位(A/D)轉換。所接收之信號之A/D轉換允許較複雜的通信功能，諸如待在DSP 1120中執行之解調變及解碼。以一類似方式，處理待發射之信號(例如，包括由DSP 1120進行的調變及編碼)且將信號輸入至發射器1114以便數位類比轉換、升頻轉換、過濾、放大及經由天線1118在通信網路1119上傳輸。DSP 1120不僅處理通信信號，而且提供接收器及發射器控制。舉例而言，在接收器1112及發射器1114中施加至通信信號之增益可經由實施於DSP 1120中之自動增益控制演算法而調適性地加以控制。
網路1119可進一步與多個系統通信，包括伺服器1160及其他元件(未圖示)。舉例而言，網路1119可與一企業系統及網站用戶端系統通信以便容納具有各種服務等級之各種用戶端。
UE 1100較佳包括一微處理器1138，其控制該裝置之總體操作。經由通信子系統1111來執行包括至少資料通信之通信功能。微處理器1138亦與其他裝置子系統相互作用，諸如顯示器1122、快閃記憶體1124、隨機存取記憶體(RAM)1126、輔助輸入/輸出(I/O)子系統1128、串聯埠1130、鍵盤1132、揚聲器1134、麥克風1136、短程通信子系統1140及通常表示為1142之任何其他裝置子系統。
圖7中所示之子系統中的一些執行通信相關之功能，而其他子系統可提供"常駐"或裝置上功能。值得注意的是，諸如鍵盤1132及顯示器1122之某些子系統(例如)可用於通信相關功能(諸如，輸入用於在一通信網路上傳輸之本文訊息)及裝置常駐功能(諸如，計算器或任務清單)。
由微處理器1138使用之作業系統軟體較佳儲存於諸如快閃記憶體1124之持續性存儲器中，其替代地可為唯讀記憶體(ROM)或類似存儲元件(未圖示)。熟習此項技術者將瞭解：作業系統、特定裝置應用程式或其部分可臨時載入至諸如RAM 1126之揮發性記憶體中。所接收之通信信號亦可儲存於RAM 1126中。此外，一唯一識別符亦較佳地儲存於唯讀記憶體中。
如圖示，快閃記憶體1124可分隔為用於電腦程式1158及程式資料儲存器1150、1152、1154及1156之不同區域。此等不同儲存類型指示每一程式可關於其自身之資料儲存要求而配置快閃記憶體1124之一部分。微處理器1138除其作業系統功能之外較佳賦能行動裝置上軟體應用程式之執行。控制基本操作之一預定應用程式組(例如，包括至少資料及語音通信應用程式)將通常在製造期間安裝於UE 1100上。一較佳軟體應用程式可為一個人資訊管理器(PIM)應用程式，其具有組織及管理與行動裝置之使用者相關之資料項(諸如(但不限於)電子郵件、日曆事件、語音郵件、約會及任務項)的能力。自然地，一或多個記憶體儲存器將在行動裝置上可用以便於PIM資料項之儲存。此PIM應用程式將較佳地具有經由無線網路1119而發送並接收資料項之能力。在一較佳實施例中，PIM資料項可經由無線網路1119與所儲存之或與一主電腦系統相關聯之行動裝置使用者之對應資料項無縫地整合、同步並更新。其他應用程式亦可經由網路1119、輔助I/O子系統1128、串聯埠1130、短程通信子系統1140或任何其他合適之子系統1142載入至行動裝置1100上，且由使用者安裝於RAM 1126中或較佳地安裝於用於由微處理器1138執行之非揮發性儲存器(未圖示)中。應用程式安裝中的此靈活性增加裝置之功能性且可提供增強之裝置上功能、通信相關功能或皆提供。舉例而言，安全通信應用可賦能使用UE 1100而執行之電子商務功能及其他此等財務交易。然而，根據上文，此等應用在許多狀況下需要被載波認可。
在一資料通信模式中，諸如本文訊息或網頁下載之所接收信號將由通信子系統1111來處理且輸入至微處理器1138，其較佳進一步處理所接收之信號以輸出至顯示器1122，或替代地輸出至輔助I/O裝置1128。UE 1100之使用者亦可(例如)使用鍵盤1132(其較佳為一全文數鍵盤或電話型小鍵盤)結合顯示器1122且可能結合輔助I/O裝置1128而編寫諸如電子郵件訊息之資料項。此等所編寫之項可接著經由通信子系統1111在通信網路上傳輸。
就語音通信而言，UE 1100之總體操作類似，不同之處在於所接收之信號將較佳輸出至揚聲器1134且用於傳輸之信號將由麥克風1136產生。替代性語音或音訊I/O子系統(諸如，語音訊息記錄子系統)亦可實施於UE 1100上。儘管語音或音訊信號輸出較佳地主要經由揚聲器1134來完成，但顯示器1122亦可用以提供(例如)呼叫方之身份之指示、語音呼叫的持續時期或其他語音呼叫相關資訊。
圖7中之串聯埠1130將通常實施於個人數位助理(PDA)型行動裝置中，因此，與使用者之桌上型電腦(未圖示)的同步係所要的。此埠1130將使一使用者能夠經由外部裝置或軟體應用程式而設定優先權且將藉由除經由無線通信網路而將資訊或軟體下載提供至UE 1100來擴展行動裝置1100之能力。替代下載路徑可(例如)用以經由一直接且因此可靠且可信賴之連接而將一加密鍵載入至裝置上以進而賦能安全裝置通信。
或者，串聯埠1130可用於其他通信，且可包括通用串列匯流排(USB)埠。一介面與串聯埠1130相關聯。
其他通信子系統1140(諸如短程通信子系統)為一其他可選組件，其可提供UE 1100與不同系統或裝置(其無需為類似裝置)之間的通信。舉例而言，子系統1140可包括一紅外裝置及相關聯之電路及組件或藍芽TM 通信模組以提供與類似經賦能之系統及裝置的通信。
現參看圖8。圖8為包括經由無線通信網路而通信之UE 802之通信系統800的方塊圖。
UE 802與多個節點B 806中之一者無線地通信。每一節點B 806負責於無線電介面處理及某無線電資源管理功能。節點B 806提供類似於GSM/GPRS網路中之基地收發器台之功能性。
圖8之通信系統800中所示之無線鏈路表示一或多個不同通道(通常不同射頻(RF)通道)及在無線網路與UE 802之間使用之相關聯的協定。一Uu無線電介面804用於UE 802與節點B 806之間。
通常歸因於UE 802之總頻寬及有限電池功率，RF通道為必須節省之有限資源。熟習此項技術者將瞭解到，在實際實務中，無線網路可視網路覆蓋之所要的總區域而包括數百個小區。所有相關組件可由多個交換器及路由器(未圖示)連接，由多個網路控制器控制。
每一節點B 806與一無線電網路控制器(RNC)810通信。RNC 810負責於其區域內之無線電資源之控制。一個RNC 810控制多個節點B 806。
UMTS網路中之RNC 810提供等效於GSM/GPRS網路中之基地台控制器(BSC)功能之功能。然而，RNC 810包括更多智能，包括(例如)未涉及MSC及SGSN之自律交接管理。
節點B 806與RNC 810之間所使用之介面為一lub介面808。如3GPP TS 25.433 V3.11.0(2002-09)及3GPP TS 25.433 V5.7.0(2004-01)中所界定，主要使用NBAP(節點B應用部分)傳信協定。
通用地面無線電存取網路(UTRAN)820包含RNC 810、節點B 806及Uu無線電介面804。
電路交換訊務被導引至行動交換中心(MSC)830。MSC 830為安置呼叫、且自用戶或自PSTN(未圖示)獲取並接收資料之電腦。
RNC 810與MSC 830之間的訊務使用lu-CS介面828。lu-CS介面828為用於承載(通常)UTRAN 820與核心語音網路之間的語音訊務及傳信之電路交換連接。所使用之主傳信協定為RANAP(無線電存取網路應用部分)。在可為MSC 830或SGSN 850(下文中更詳細地界定)之核心網路821與UTRAN 820之間的UMTS傳信中使用RANAP協定。在3GPP TS 25.413 V3.11.1(2002-09)及TS 25.413 V5.7.0(2004-01)中界定RANAP協定。
就向一網路操作員登記之所有UE 802而言，永久資料(諸如UE 102使用者之設定檔)以及臨時資料(諸如UE 802的當前位置)儲存於本籍位置暫存器(HLR)838中。在對UE 802之語音呼叫之狀況下，查詢HLR 838以判定UE 802的當前位置。MSC 830之拜訪位置暫存器(VLR)836負責於一組位置區域且儲存當前處於其負責之區域中的此等行動台之資料。此包括已自HLR 838傳輸至VLR 836以用於較快存取之永久行動台資料之部分。然而，MSC 830之VLR 836亦可指派並儲存區域資料，諸如臨時識別資訊。UE 802亦由HLR 838在系統存取上確認。
經由服務GPRS支援節點(SGSN)850而引導封包資料。SGSN 850為GPRS/UMTS網路中之RNC與核心網路之間的閘道器且負責於來自及去至其地理服務區域內之UE之資料封包的傳遞。lu-PS介面848用於RNC 810與SGSN 850之間，且為用於承載(通常)UTRAN 820與核心資料網路之間的資料訊務及傳信之封包交換連接。所使用之主傳信協定為RANAP(上文已描述)。
SSGN 850與閘道器GPRS支援節點(GGSN)860通信。GGSN 860為UMTS/GPRS網路與諸如網際網路或專用網路之其他網路之間的介面。GGSN 860在Gi介面上連接至公用資料網路PDN 870。
熟習此項技術者將瞭解：無線網路可連接至其他系統，可能包括圖8中未明確展示之其他網路。即使不存在交換的實際封包資料，一網路將通常在正在進行之基礎上以極少之某種傳呼及系統資訊來傳輸。儘管該網路由許多部分組成，但此等部分皆一起工作以在無線鏈路產生某行為。
本文中所描述之實施例為具有對應於本申請案之技術之元件的元件之結構、系統或方法之實例。此所寫之描述可使熟習此項技術者能夠製作並使用具有同樣對應於本申請案之技術之元件的替代性元件之實施例。本申請案之技術之期望範疇因此包括與本文中所描述之本申請案之技術無區別之其他結構、系統或方法，且進一步包括與本文中所描述之本申請案之技術無實質區別之其他結構、系統或方法。
110．．．閒置狀態
120．．．RRC連接狀態
122．．．CELL_DCH狀態
124．．．CELL_FACH狀態
126．．．CELL_PCH狀態
128．．．URA_PCH狀態
210、212、214．．．UMTS小區
218．．．小區
310．．．RRC連接建立
312．．．傳信連接建立
314．．．加密及完整性建立
316．．．無線電承載建立
610．．．CS控制面
611．．．PS控制面
614．．．非存取層級部分
616．．．存取層級部分
618．．．呼叫控制
620．．．輔助服務
622．．．簡訊服務
630．．．PS使用者面
632．．．封包資料聚合協定
634．．．PDP層
636．．．TCP/UDP層
638．．．應用層
640．．．無線電鏈路控制
650．．．媒體存取控制層
660．．．實體層
800．．．通信系統
802．．．使用者設備
804．．．Uu無線電介面
806．．．節點B
810．．．無線電網路控制器
820．．．通用地面無線電存取網路
821．．．核心網路
828．．．lu-CS介面
830．．．行動交換中心
836．．．拜訪位置暫存器
838．．．本籍位置暫存器
848．．．lu-PS介面
850．．．服務GPRS支援節點
860．．．閘道器GPRS支援節點
870．．．公用資料網路
1100．．．使用者設備
1111．．．通信子系統
1112．．．接收器
1113．．．局部振盪器
1114．．．發射器
1116、1118．．．天線元件
1119．．．網路
1120．．．數位信號處理器
1122．．．顯示器
1124．．．快閃記憶體
1126．．．隨機存取記憶體
1128．．．輔助輸入/輸出子系統
1130．．．串聯埠
1132．．．鍵盤
1134．．．揚聲器
1136．．．麥克風
1138．．．微處理器
1140．．．短程通信子系統
1142．．．其他裝置子系統
1144．．．UIM介面
1150、1152、1154、1156．．．程式資料儲存器
1151．．．重要組態
1153．．．其他資訊
1158．．．電腦程式
1160．．．伺服器
圖1為展示RRC狀態及變遷之方塊圖；
圖2為一展示各種UMTS小區及一URA之UMTS網路之示意圖；
圖3為展示一RRC連接建立中之各種階段之方塊圖；
圖4A為根據當前方法由UTRAN初始化之在CELL_DCH連接模式狀態與閒置模式之間的例示性變遷的方塊圖；
圖4B為展示根據本發明之方法及裝置在CELL_DCH狀態連接模式變遷至閒置模式之間的例示性變遷之方塊圖；
圖5A為根據當前方法由UTRAN初始化之CELL_DCH不活動至CELL_FACH不活動至閒置模式之間的例示性變遷之方塊圖；
圖5B為根據本發明之方法的在CELL_DCH不活動與閒置模式之間的例示性變遷之方塊圖；
圖6為UMTS協定堆疊之方塊圖；
圖7為可與本發明之方法相關聯而使用之例示性UE；及
圖8為與本發明之方法及裝置相關聯而使用之例示性網路。
800．．．通信系統
802．．．使用者設備
804．．．Uu無線電介面
806．．．節點B
810．．．無線電網路控制器
820．．．通用地面無線電存取網路
821．．．核心網路
828．．．lu-CS介面
830．．．行動交換中心
836．．．拜訪位置暫存器
838．．．本籍位置暫存器
848．．．u-PS介面
850．．．服務GPRS支援節點
860．．．閘道器GPRS支援節點
870．．．公用資料網路

Claims (30)

  1. 一種由一使用者設備(UE)執行的方法，該使用者設備可操作於包括一CELL_DCH狀態、一CELL_FACH狀態、一CELL_PCH狀態以及一URA_PCH狀態之複數個無線電資源控制(RRC)連接狀態中，該方法包含：在該UE一RRC層以上之一層判定無更多資料預期；判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中；以及當沒有更多資料預期時，且當該UE並非於該等PCH狀態之一者中時，發送一訊息至一無線網路，該訊息要求該無線網路初始化該UE之一網路控制狀態變遷至一電池有效率RRC連接狀態或一閒置模式。
  2. 如請求項1之方法，其中該訊息包括一傳信連接釋放指示(SCRI)訊息。
  3. 如請求項1之方法，其中該無線網路包括一通用地面無線電存取網路(UTRAN)。
  4. 如請求項1之方法，其中該無線網路包括一通用行動電信系統(UMTS)網路。
  5. 如請求項1之方法，其中該電池有效率RRC連接狀態係為該CELL_FACH狀態、該CELL_PCH狀態以及該URA_PCH狀態中之一者。
  6. 如請求項1之方法，其中該訊息係為一用於對一核心網路域之一傳信連接之釋放的請求。
  7. 如請求項6之方法，其中該核心網路域係為一封包交換域。
  8. 如請求項1之方法，其中該訊息導致該無線網路釋放於該UE及該無線網路之間之一傳信連接。
  9. 如請求項1之方法，其中該判定無更多資料預期之步驟包括一判定在該UE上無應用程式預期交換資料。
  10. 如請求項1之方法，其中該無更多資料預期之判定係基於接收自一組於一第一RRC連接狀態交換資料之應用程式之資料交換完成指示之一複合狀態。
  11. 如請求項1之方法，其中判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中包括判定該UE係於該CELL_DCH狀態中。
  12. 如請求項1之方法，其中判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中包括判定該UE係於該CELL_FACH狀態中。
  13. 一種使一使用者設備(UE)在一無線網路中的多個無線電資源控制(RRC)狀態或多個模式之間變遷之方法，其包含：在該UE一RRC層以上之一層判定無更多資料預期；及當沒有更多資料預期時，發送一訊息至一無線網路，該訊息要求該無線網路初始化該UE之一網路控制狀態變遷從一第一RRC連接狀態至一電池有效率RRC連接狀態或一閒置模式；其中當該第一RRC連接狀態並非一URA_PCH狀態時執行發送至該無線網路要求該無線網路初始化該UE之一網路控制狀態變遷之該訊息。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一RRC連接狀態係為一CELL_DCH狀態、一CELL_FACH狀態及一CELL_PCH狀 態中之一者。
  15. 如請求項13之方法，其中該電池有效率RRC連接狀態係為一CELL_FACH狀態、一CELL_PCH狀態或該URA_PCH狀態中之一者。
  16. 一種用於在一無線網路中使用之使用者設備(UE)，該使用者設備可操作於包括一CELL_DCH狀態、一CELL_FACH狀態、一CELL_PCH狀態以及一URA_PCH狀態之複數個無線電資源控制(RRC)連接狀態中，該UE經組態以：在一RRC層以上之一層判定無更多資料預期；判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中；以及當沒有更多資料預期時，且當該UE並非於該等PCH狀態之一者中時，發送一訊息至該無線網路，該訊息要求該無線網路初始化該UE之一網路控制狀態變遷至一電池有效率RRC連接狀態或一閒置模式。
  17. 如請求項16之使用者設備，其中該訊息包括一傳信連接釋放指示(SCRI)訊息。
  18. 如請求項16之使用者設備，其中該無線網路包括一通用地面無線電存取網路(UTRAN)。
  19. 如請求項16之使用者設備，其中該無線網路包括一通用行動電信系統(UMTS)網路。
  20. 如請求項16之使用者設備，其中該電池有效率RRC連接狀態係為該CELL_FACH狀態、該CELL_PCH狀態及該URA_PCH狀態中之一者。
  21. 如請求項16之使用者設備，其中該訊息係為一用於對一核心網路域之一傳信連接之釋放的請求。
  22. 如請求項21之使用者設備，其中該核心網路域係為一封包交換域。
  23. 如請求項16之使用者設備，其中該訊息導致該無線網路釋放於該UE及該無線網路之間之一傳信連接。
  24. 如請求項16之使用者設備，其進一步經組態以判定該UE上無應用程式預期交換資料。
  25. 如請求項16之使用者設備，其中該無更多資料預期之判定係基於接收自該使用者設備之一組於一第一RRC連接狀態交換資料之應用程式之資料交換完成指示之一複合狀態。
  26. 如請求項16之使用者設備，其中該UE經組態以判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中包括該UE經組態以判定該UE係於該CELL_DCH狀態中。
  27. 如請求項16之使用者設備，其中該UE經組態以判定該UE並非於該等PCH狀態之一者中包括該UE經組態以判定該UE係於該CELL_FACH狀態中。
  28. 一種用於在一無線網路中使用之使用者設備(UE)，該使用者設備包含一無線電資源控制(RRC)連接管理器；該RRC連接管理器經調適以：在該UE一RRC層以上之一層判定無更多資料預期；及當沒有更多資料預期時，發送一訊息至該無線網路， 該訊息要求該無線網路初始化該UE之一網路控制狀態變遷從一第一RRC連接狀態至一電池有效率RRC連接狀態或一閒置模式；其中該RRC連接管理器進一步經調適以當該第一RRC連接狀態並非一URA_PCH狀態時將要求一網路控制狀態變遷之該訊息發送至該無線網路。
  29. 如請求項28之使用者設備，其中該第一RRC連接狀態係為一CELL_DCH狀態、一CELL_FACH狀態及一CELL_PCH狀態中之一者。
  30. 如請求項28之使用者設備，其中該電池有效率RRC連接狀態係為一CELL_FACH狀態、一CELL_PCH狀態及該URA_PCH狀態中之一者。
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