CN1647563B - 自适应状态转变控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供便于与多个移动终端进行无线通信的接入点、如基站，这些移动终端能够以活动或待机模式工作。接入点提供活动-待机转变定时器，用于控制在通信会话结束之后指示活动移动终端进入待机模式的时间。活动-待机转变定时器具有基于一个或多个服务质量(QoS)参数的可变值。不同的移动终端可与不同的QoS等级相关。活动-待机转变定时器的值可根据其相应的QoS等级来改变。活动-待机转变定时器的初始值可根据相关移动终端的QoS等级而不同。随着QoS参数指明负面影响QoS的条件，活动-待机定时器值可与QoS参数成比例地减小。

Description

自适应状态转变控制
发明领域
本发明涉及无线通信系统，具体来讲，涉及根据QoS要求控制移动终端在活动和待机模式之间转变。
发明背景
在公共接入点、例如基站与多个移动终端进行通信的无线系统中，需要管理移动终端的活动和资源的分配。由于许多移动终端是依靠电池工作的，因此一直在尝试尽量减小功耗和优化电池使用寿命。因此，移动终端常常在通信会话过程中的活动模式与通信会话之间的一个或多个待机模式之间循环。在待机模式时，移动终端可按照取决于通信系统的不同方式工作。例如，移动终端可在待机模式中下电，而且定期上电并与基站通信，查看是否需要通信会话。当移动终端唤醒以查看是否需要通信会话时，移动终端不被看作处于活动模式，并且仅在有限程度上与接入点进行通信，以便确定是否应该转变到活动模式。
在活动模式期间，分配通信资源以便于移动终端与接入点之间的通信。然而，接入点具有有限的通信资源，在任何给定时间它只能与数量有限的移动终端通信。由于给定了这些限制，目前的无线通信系统中的接入点控制移动终端的操作模式以及与移动终端通信可用的通信资源的分配。
通信资源对应于便于在给定通信媒体中通信的物理层资源。通信资源采用通常为第二层协议的媒体接入控制(MAC)协议来管理。根据MAC协议，采用传递数据业务的数据信道以及传递控制信令的控制信道来实现通信。
图1说明现有无线系统的基本通信过程，其中移动终端在活动与待机模式之间进行转变。接入点的控制信令控制活动与待机模式之间的转变。在给定移动终端的活动模式期间，接入点在完成发送或接收数据块时设置活动-待机定时器TSET。活动-待机定时器具有固定值tTIMER，它对应于所定义的时段。如果用于通信的新数据在过期之前到达，则活动-待机定时器被取消TCAN，移动终端保持活动模式，以及传递数据。一旦数据被传递完，则再次采用固定值tTIMER来设置活动-待机定时器TSET。
如果在固定时段中没有新的数据需要传递，则固定的活动-待机定时器到期TEXP，接入点指示移动终端转变为待机模式。当用于通信的新数据到达时TDATA，接入点指示移动终端转变为活动模式。值得注意的是，移动终端转变为活动模式以及接入点识别移动终端为活动的并分配资源以便于移动终端与接入点之间的通信，这一般需要一定量的时间tTRAN。一旦移动终端返回到活动模式且接入点分配了资源TALLOC，则新的数据被传递，而且该循环将根据需要反复进行。
如上所述，活动-待机定时器值tTIMER设置为固定的配置参数，并且在工作中或者在移动终端之间不会动态改变。对于采用相同优先级进行处理且同等对待的所有业务量的传统语音和低速数据系统，固定的定时器值已经证明是符合要求的。在这类系统中，尽力传送方式被应用于所有数据，而不管类型或用户。但是，较高速数据通信往往以不同方式区分某些类型的数据和用户的优先级。例如，语音或流媒体的优先级高于基本数据传输。因此，服务质量(QoS)的概念是控制数据的容许传输延迟或者可接受剩余误码率所必需的。
在提供多级QoS的系统中，数据不应该被同等对待，因为较高QoS用户比较低QoS用户需要更多通信机会。在系统忙时QoS要求变得更为明显。如果相同的活动-待机定时器值tTIMER同样地应用于较高QoS和较低QoS用户，则两个QoS组从活动模式转变到待机模式的机会相等。一旦用户从活动状态移动到待机状态，它通常耗用大量时间TTRAN重新转变为活动模式。因此，即使要求较低QoS的数据可容许甚至超过所强加的延迟，要求较高QoS的数据也被不可接受地延迟。
对处理大业务量负荷的系统应用较短的活动-待机定时器时段往往导致紧急业务量受到不可接受的延迟。因为移动终端过早地转变到待机模式，而重新转变到活动模式的时间较长，因此强加了这些延迟。此外，固定的活动-待机定时器时段未考虑到区分要求不同QoS等级的数据和用户的优先级。因此，需要一种根据QoS要求来控制从活动模式向待机模式转变的方法。
发明概述
本发明提供便于与多个移动终端进行无线通信的接入点、如基站，所述多个移动终端能够以活动或待机模式工作。接入点提供活动-待机转变定时器，用于控制在通信会话结束之后何时指示活动的移动终端进入待机模式。活动-待机转变定时器具有基于一个或多个服务质量(QoS)参数的可变值。不同的移动终端可与不同的QoS等级相关。活动-待机转变定时器的值可根据它们的相应QoS等级来改变。活动-待机转变定时器的初始值可根据相关移动终端的QoS等级而有所不同。随着QoS参数指明负面影响QoS的条件，活动-待机定时器值可与QoS参数成比例地减小。
此外，与不同QoS等级相关的活动-待机定时器的值可按照不同速率减小。与较高QoS等级相关的活动-待机转变定时器的值最好是以低于那些与较低QoS等级相关的定时器的速率来减小。当负面影响QoS的条件持续时，接入点可阻止以待机模式工作的移动终端转变为活动模式，以及把没有数据传递到的活动移动终端转变为待机模式。
通过阅读以下结合附图对优选实施例的详细说明之后，本领域的技术人员将会了解本发明的范围以及认识其另外一些方面。
附图简介
结合在本说明中、构成其中一部分的附图说明了本发明的若干方面，并且与描述一起用于说明本发明的原理。
图1说明根据先有技术的与移动终端相关的物理层控制。
图2是根据本发明的一个实施例的无线通信环境的框图表示。
图3说明根据本发明的一个实施例的与移动终端相关的物理层控制。
图4A和图4B是曲线图，分别说明根据先有技术以及根据本发明的一个实施例的活动-待机定时器的控制。
优选实施例的详细说明
以下所述的实施例表示使本领域的技术人员能够实施本发明的必要信息，并且说明实施本发明的最佳方式。通过根据附图阅读以下描述，本领域的技术人员将会理解本发明的概念，并且认识到本文中没有具体指出的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用属于本公开以及所附权利要求的范围之内。
现在参照图2。无线网络使用接入点、如基站10以便于与所选覆盖区或小区内的接入终端、如移动终端12进行通信。各组基站10由通信网络14支持，通信网络14可包括移动交换中心、公共交换电话网(PSTN)、分组交换网或者它们的组合。通信网络14用于以分组形式与基站10之间相互传输数据。可按照直接分组交换方式或者在电路交换平台之上传递分组。分组被传递到基站10的方式不是本发明的关键。
在从基站10到所选移动终端12的下行通信过程中，基站10必须确定把在分组中接收的数据从通信网络14传送到移动终端12的方式和顺序。此外，基站10将有效地控制实现移动终端12之间通信所需的资源的分配，以及指示移动终端12何时在活动模式与一个或多个待机模式之间转变。
因此，基站10将包括控制系统16，它具有控制通过数据平面20的数据流、资源的分配以及移动终端12的工作模式的控制平面18。对于向移动终端12的传输，数据平面20将在控制平面18的控制下处理从通信网络14经由网络接口22接收的分组。分组被处理成一些单元，这些单元被传递到射频(RF)收发信机电路24，用于在分配了通信资源后经由天线26进行发射，适当的移动终端12正以活动模式工作，以及安排发送所述单元。对于到基站10的传输，在天线26接收的信号中调制的单元经由RF收发信机24恢复，并由数据平面20在控制平面18的控制下处理。所恢复的单元然后根据需要经由网络接口22在通信网络14上转发。
为清楚起见，术语“分组”表示分组化数据，它由基站10从通信网络14接收。术语“单元”表示从基站10传送到移动终端12的分组化数据。单元可包括一个或多个分组的全部或任何部分。虽然单元可直接对应于分组，但单元最好是给定大小的，其中分组的大小对于不同分组可以不同。单元可包括准备单独地或与用于控制移动终端12或与其通信的控制信息相结合、以任何数据率传递的语音或传统数据。
从基站10到移动终端12的前向链路将包括被分成定义的时隙的一个或多个信道。RF收发信机电路24配置成调制如控制平面18所规定的给定单元，并在单个时隙期间经由一个或多个天线26传送经调制的单元。RF收发信机电路24最好是配置成根据信道条件、移动终端12的功能或者所需传输标准来实现不同的调制和编码技术和速度。本领域的技术人员会认识到各种可能的调制技术，以及可在给定时隙中传送多个单元。此外，可为数据和控制信令分配不同的信道。
控制平面18包括调度程序和媒体接入控制(MAC)应用程序，其中包括活动-待机定时器控制功能28。调度程序配置成根据调度要求来控制单元向移动终端12的传送。在工作过程中，任何数量的移动终端12的分组被接收并存储在与数据平面20相关的缓冲器30中。缓冲器30被分隔成多个队列，每个队列与给定的移动终端12相关。如果分组不是直接对应于单元，则入局分组被处理成预期单元。这些单元按照它们被接收的顺序存储在相应队列中。这些队列最好采用先进先出(FIFO)配置。
然而，基站10具有有限的通信资源，在任何给定时间只可与数量有限的移动终端12通信。因此，除调度之外，基站10还必须控制移动终端12的工作模式以及为与移动终端12通信分配通信资源。除管理通信容量之外，还指示移动终端12进入待机模式以管理功耗。
可分配的通信资源通常对应于实现在给定通信媒体中通信的物理层资源。通信资源采用通常为第二层协议、在控制平面18中实现的MAC协议来管理。根据MAC协议，采用传递数据业务的数据信道以及传递控制信令的控制信道来实现通信。
图3说明本发明的基本通信过程，其中移动终端12在基站10的控制下在活动与待机模式之间转变。除管理通信资源和活动移动终端的数量之外，基站10还可按照使移动终端12的功耗最小且电池使用寿命最长的方式来控制活动和待机模式。
基站10的控制信令控制在活动与待机模式之间的转变。在给定移动终端12的活动模式期间，控制平面18中的定时器控制功能28在完成发送或接收一般称作数据的单元块时，为各个参与的移动终端12设置活动-待机定时器TSET。重要的是，活动-待机定时器具有可变值tTIMER。如果用于通信的新数据在定时器到期之前到达，则活动-待机定时器被取消TCAN，移动终端12保持活动模式，并且传递数据。一旦数据被传递完，则再次设置活动-待机定时器TSET。
如果在活动-待机定时器值tTIMER所定义的时段中没有新的数据需要传递，则定时器到期TEXP，以及基站10指示移动终端12转变为待机模式。当用于通信的新数据到达时TDATA，基站指示移动终端12转变为活动模式。值得注意的是，移动终端12转变为活动模式、基站10识别移动终端12为活动的以及基站10分配资源以便于移动终端12与基站10之间的通信，这一般需要一定量的时间tTRAN。一旦移动终端12返回到活动模式且基站10分配了资源TALLOC，则新数据可以被传递，以及该循环将重复。
与现有状态控制技术相比，本发明的活动-待机定时器值tTIMER是可变的，并且可在工作过程中根据任何数量的系统和工作条件来动态改变，以便获得预期的服务质量(QoS)。活动-待机定时器值tTIMER可在各移动终端12之间改变以及对任一给定移动终端12随时间而改变。活动-待机定时器值tTIMER可以是任何数量的影响QoS的变量的函数，这些变量包括例如与数据或应用相关的必要QoS、与移动终端12或其用户相关的QoS、活动移动终端12的数量、通信负荷或者它们的任何组合。本领域的技术人员会知道其它QoS参数。
当通信资源短缺时，当存在过多活动的移动终端12需要基站10提供服务时，或者当这两种情况同时出现时，QoS通常会降级。此外，QoS是相对的，因为移动终端12的不同用户可能要求不同的QoS等级。因此，当数据业务量较少且活动移动终端的数量完全处于基站的容量范围之内时，QoS相关的问题最少，而且活动-待机定时器值tTIMER可能对于各移动终端12较为恒定。较为恒定的活动-待机定时器值tTIMER最好是根据QoS要求在不同组用户之间是不同的。
当整体数据业务量较少、但活动的移动终端12的数量过高时，QoS可能被折衷。响应这种条件，本发明可减少活动的移动终端12所用的活动-待机定时器值tTIMER。与较低QoS相关的移动终端12的活动-待机定时器值tTIMER最好是比那些与较高QoS相关的定时器值减小得多一些。此外，当过载条件增加或保持时，活动-待机定时器值tTIMER甚至可以连续或定期地进一步减小。
参照图4A和图4B，在图4A中，固定的活动-待机定时器值tTIMER保持不变，与条件无关，在图4B中，活动-待机定时器值tTIMER在QoS条件降级时或者在过载条件出现之后是可变的。在图4B中，不同的用户具有不同的QoS要求以及不同的缺省活动-待机定时器值tTIMER。如上所述，活动-待机定时器值tTIMER的减小的速率对于不同组是不同的。这样，较高QoS用户的活动-待机定时器值tTIMER以较高的值开始，并以低于较低QoS用户的速率减小。
除了在活动移动终端12的数量过高时在较低业务量条件期间减小活动-待机定时器值tTIMER之外，还可采取其它措施来减少活动移动终端12的数量。首先，基站10可指示没有数据可用于传送的活动移动终端12转变为待机模式。由于数据一般在传送之前缓存于缓冲器30的队列中，因此基站10可识别与空队列相关的活动移动终端12，并指示它们进入待机模式。同样，可指示与较低QoS相关的移动终端12比那些与较高QoS相关的移动终端更快地进入待机模式。其次，基站10可阻止待机模式中的移动终端12向活动模式转变。这种阻止对于与较低QoS相关的移动终端12可能更严格并且保持有效时间更长。
当活动移动终端12的数量处于基站的容量范围之内，但业务量仍然使系统过载时，出现影响QoS的另一种条件。在这种情况下，活动-待机定时器值tTIMER被减小，其中与要求较低QoS的移动终端12相关的活动-待机定时器值tTIMER比那些与较高QoS相关的值更快地且以更大比例被减小。此外，基站10可以最好是按照使具有较高QoS要求的移动终端12优先的方式来阻止待机-活动转变。因此，与较高QoS相关的活动移动终端12将从较早阻止与较低QoS相关的移动终端12转变到活动模式的操作中受益。当存在过多用户以及过多业务量时，以上步骤在解决这种情况以及在使具有较高QoS要求的用户优先于具有较低QoS要求的用户方面是有益的。
如上所述，活动-待机定时器值tTIMER可根据QoS要求而具有不同的初始值，并且可按照不同速率减小。减小的定时和速率可基于过载条件持续的时间长短、过载条件的程度、过载条件的类型或者这些因素的组合。最好是初始的活动-待机定时器值tTIMER保持恒定，直至达到预定门限时间或过载条件为止。在门限时，活动-待机定时器值tTIMER可连续或定期地减小，直到该情况减弱为止。此外，基站10可通过根据条件和/或活动移动终端12的数量以动态方式增大或减小值来不断地调整活动-待机定时器值tTIMER。或者，基站10可以在所述条件消逝后，简单地返回到初始的活动-待机定时器值tTIMER。活动-待机定时器值tTIMER的修改可由任何数量的措施来补充，例如阻止活动转变、转变没有主动通信的活动移动终端等等。这些补充措施中的每个最好是与QoS要求成比例地应用。
本领域的技术人员会认识到对本发明的优选实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为处于本文所公开的概念和以下权利要求的范围之内。此外，接入点或移动终端12可采取多种形式，其中包括电话、个人数字助理、计算机等等。

Claims (29)

1.一种用于在无线通信环境中控制移动终端的活动-待机转变的方法，所述方法包括：
a)监测关于服务质量(QoS)的至少一个QoS参数；
b)根据所述至少一个QoS参数为第一移动终端的活动-待机转变定时器确定第一值；
c)在与所述第一移动终端的数据通信会话结束时，采用所述第一值来设置所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器；以及
d)如果在所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器到期之前不需要另一个通信会话，则指示所述第一移动终端从活动模式转变到待机模式，所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器的所述第一值可根据所述至少一个QoS参数而改变。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一值随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变而减小。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一值具有初始值，并且在所述至少一个QoS参数超过预定门限之后减小。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个QoS参数包括活动移动终端的数量、通信业务量、系统过载、系统过载之后的时间以及这些项的组合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
e)根据所述至少一个服务质量(QoS)参数为第二移动终端的活动-待机转变定时器确定第二值；
f)在与所述第二移动终端的数据通信会话结束时，采用所述第二值来设置所述第二移动终端的所述活动-待机转变定时器；以及
g)如果在所述第二移动终端的所述活动-待机转变定时器到期之前不需要另一个通信会话，则指示所述第二移动终端从活动模式转变到待机模式，所述第二移动终端的所述活动-待机转变定时器的所述第二值可根据所述至少一个QoS参数而改变。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一和第二值随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变而减小。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变，所述第一值以比所述第二值低的速率减小。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一值具有比所述第二值高的初始值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一值和第二值的所述初始值在所述至少一个QoS参数超过所述预定门限之后减小。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一移动终端与第一QoS等级相关，以及所述第二移动终端与第二QoS等级相关。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一值被应用于多个移动终端的活动-待机转变定时器，以及所述第二值被应用于多个移动终端的活动-待机转变定时器。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括根据所述至少一个QoS参数来阻止处于所述待机模式的移动终端的待机-活动转变。
13.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括当没有与活动移动终端相关的数据需要被传递时，根据所述至少一个QoS参数来指示所述活动移动终端转变到所述待机模式。
14.一种用于在无线通信环境中控制移动终端的活动-待机转变的方法，所述方法包括：
a)监测关于服务质量(QoS)的至少一个QoS参数；
b)为与第一QoS等级相关的活动移动终端的活动-待机转变定时器确定第一值以及为与第二QoS等级相关的活动移动终端的活动-待机转变定时器确定第二值，所述第一值和第二值基于所述至少一个QoS参数；
c)在数据通信会话结束时，采用所述相应的第一或第二值来设置所述移动终端的所述活动-待机转变定时器；以及
d)如果在所述相应的活动-待机转变定时器到期之前不需要另一个通信会话，则指示各移动终端从活动模式转变到待机模式。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变，所述第一值以低于所述第二值的速率减小。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一值具有比所述第二值高的初始值。
17.一种用于在无线通信环境中控制移动终端的活动-待机转变的设备，包括：
a)用于监测关于服务质量(QoS)的至少一个QoS参数的装置；
b)用于根据所述至少一个QoS参数为第一移动终端的活动-待机转变定时器确定第一值的装置；
c)用于在与所述第一移动终端的数据通信会话结束时采用所述第一值来设置所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器的装置；以及
d)用于如果在所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器到期之前不需要另一个通信会话则指示所述第一移动终端从活动模式转变到待机模式的装置，所述第一移动终端的所述活动-待机转变定时器的所述第一值可根据所述至少一个QoS参数而改变。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述第一值随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变而减小。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述第一值具有初始值，并且在所述至少一个QoS参数超过预定门限之后减小。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述至少一个QoS参数包括活动移动终端的数量、通信业务量、系统过载、系统过载之后的时间以及这些项的组合。
21.如权利要求17所述的设备，还包括：
e)用于根据所述至少一个QoS参数为第二移动终端的活动-待机转变定时器确定第二值的装置；
f)用于在与所述第二移动终端的数据通信会话结束时采用所述第二值来设置所述第二移动终端的所述活动-待机转变定时器的装置；以及
g)用于如果在所述第二移动终端的所述活动-待机转变定时器到期之前不需要另一个通信会话则指示所述第二移动终端从活动模式转变到待机模式的装置，所述移动终端的所述活动-待机转变定时器的所述第二值可根据所述至少一个QoS参数而改变。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述第一和第二值随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变而减小。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，随着所述至少一个QoS参数以负面影响QoS的方式改变，所述第一值以低于所述第二值的速率减小。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述第一值具有比所述第二值高的初始值。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述第一和第二值的所述初始值在所述至少一个QoS参数超过预定门限之后减小。
26.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述第一移动终端与第一QoS等级相关，以及所述第二移动终端与第二QoS等级相关。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，所述第一值被应用于多个移动终端的活动-待机转变定时器，以及所述第二值被应用于多个移动终端的活动-待机转变定时器。
28.如权利要求21所述的设备，还包括用于根据所述至少一个QoS参数来阻止处于所述待机模式的移动终端的待机-活动转变的装置。
29.如权利要求21所述的设备，还包括用于当没有与活动移动终端关联的数据需要被传递时根据所述至少一个QoS参数来指示所述活动移动终端转变到所述待机模式的装置。
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