DE60317480T2

DE60317480T2 - Adaptive zustandsübergangssteuerung

Info

Publication number: DE60317480T2
Application number: DE60317480T
Authority: DE
Inventors: Yoon Chae Kanata CHEONG; Gamini Nepean SENARATH; Hang Nepean ZHANG
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: CN1647563A; US7301950B1; AU2003201119A1; EP1483925B1; DE60317480D1; EP1483925A1; WO2003069934A1; CN1647563B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikations-Systeme und insbesondere auf die Steuerung von Übergängen zwischen aktiven und Betriebsbereitschafts-Betriebsarten für mobile Endgeräte auf der Grundlage von QoS-Anforderungen.
Hintergrund der Erfindung
Bei drahtlosen Systemen, bei denen ein gemeinsamer Zugangspunkt, wie zum Beispiel eine Basisstation, mit mehreren mobilen Endgeräten kommuniziert, besteht ein Bedarf, die Aktivität der mobilen Endgeräte und die Zuteilung von Ressourcen zu verwalten. Weil viele mobile Endgeräte batteriebetrieben sind, besteht ein dauerndes Streben nach einer weitestgehenden Verringerung des Leistungsverbrauchs und einer Optimierung der Batterie-Lebensdauer. Entsprechend wechseln die mobilen Endgeräte häufig zwischen einer aktiven Betriebsart während Kommunikations-Sitzungen und einer oder mehreren Betriebsbereitschafts-Betriebsarten zwischen Kommunikations-Sitzungen. Während sie sich in einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart befinden, können die mobilen Endgeräte in unterschiedlicher Weise in Abhängigkeit von dem Kommunikations-System arbeiten. Beispielsweise kann ein mobiles Endgerät die Leistung in der Betriebsbereitschafts-Betriebsart abschalten und periodisch die Leistung einschalten und mit der Basisstation kommunizieren, um festzustellen, ob eine Kommunikations-Sitzung erforderlich ist. Wenn das mobile Endgerät aufwacht, um festzustellen, ob eine Kommunikations-Sitzung erforderlich ist, wird das mobile Endgeräte als nicht in einer aktiven Betriebsart befindlich betrachtet, und es kommuniziert mit dem Zugangspunkt lediglich in einem begrenzten Ausmaß, um festzustellen, ob es in eine aktive Betriebsart übergehen sollte.
Während der aktiven Betriebsarten werden Kommunikations-Ressourcen zugeteilt, um Kommunikationen zwischen dem mobilen Endgerät und dem Zugangspunkt zu ermöglichen. Leider hat der Zugangspunkt begrenzte Kommunikations-Ressourcen und ist hinsichtlich der Anzahl von mobilen Endgeräte beschränkt, mit denen er zu irgendeiner vorgegebenen Zeit kommunizieren kann. Im Hinblick auf diese Beschränkungen, steuern Zugangspunkte bei heutigen drahtlosen Kommunikations-Systemen die Betriebsart der mobilen Endgeräte und die Zuteilung von Kommunikations-Ressourcen, die für Kommunikationen mit den mobilen Endgeräten verfügbar sind.
Die Kommunikations-Ressourcen entsprechen den Ressourcen der physikalischen Schicht, die eine Kommunikation in einen vorgegebenen Kommunikations-Medium ermöglichen. Die Kommunikations-Ressourcen werden unter Verwendung eines Medien-Zugangs-Kontroll-(MAC-)Protokolls verwaltet, das typischerweise ein Schicht-2-Protokoll ist. Kommunikationen werden unter Verwendung eines Datenkanals zur Übertragung von Datenverkehr und eines Steuerkanals zur Übertragung von Steuersignalisierung gemäß dem MAC-Protokoll durchgeführt.
1 zeigt den grundlegenden Kommunikations-Prozess vorhandener drahtloser Systeme, bei dem mobile Endgeräte einen Übergang zwischen aktiven und Betriebsbereitschafts-Betriebsarten ausführen. Die Steuersignalisierung an dem Zugangspunkt steuert Übergänge zwischen den aktiven und den Betriebsbereitschafts-Betriebsarten. Während einer aktiven Betriebsart für ein vorgegebenes mobiles Endgerät setzt der Zugangspunkt einen Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber beim Abschluss von entweder dem Senden oder dem Empfangen eines Blockes von Daten, T_SET. Der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber hat einen festen Wert t_TIMER, der einer vorgegebenen Zeitperiode entspricht. Wenn neue Daten für eine Kommunikation vor dem Zeitablauf eintreffen, so wird der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber aufgehoben, T_CAN, das mobile Endgerät bleibt in der aktiven Betriebsart, und die Daten werden übertragen. Sobald die Daten übertragen wurden, wird der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber erneut gesetzt, T_SET, wobei der feste Wert t_TIMER verwendet wird.
Wenn keine neuen Daten während der festen Zeitperiode übermittelt werden müssen, läuft der feste Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber ab, T_EXP, und der Zugangspunkt weist das mobile Endgerät an, in die Betriebsbereitschafts-Betriebsart überzugehen. Wenn neue Daten für die Kommunikation ankommen, T_DATA, weist der Zugangspunkt das mobile Endgerät an, in die aktive Betriebsart übezugehen. Es ist zu erkennen, dass es normalerweise eine gewisse Zeitdauer t_TRAN, gibt, die erforderlich ist, damit das mobile Endgerät in eine aktive Betriebsart übergeht, und dass der Zugangspunkt erkennt, dass das mobile Endgerät aktiv ist, und um Ressourcen zur Ermöglichung von Kommunikationen zwischen dem mobilen Endgerät und dem Zugangspunkt zuzuteilen. Sobald das mobile Endgerät in die aktive Betriebsart zurückkehrt und der Zugangspunkt die Ressourcen zuteilt, T_ALLOC, werden die neuen Daten übertragen und der Zyklus wiederholt sich, wie erforderlich.
Wie dies erwähnt wurde, wird der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER als ein fester Konfiguartions-Parameter eingestellt und ändert sich nicht dynamisch während des Betriebs oder zwischen verschiedenen mobilen Endgeräten. Ein fester Zeitgeber-Wert hat sich für traditionelle Sprach- und Datensysteme mit niedriger Geschwindigkeiten als befriedigend erwiesen, bei denen der gesamte Verkehr mit der gleichen Priorität verarbeitet und gleichförmig behandelt wird. Bei derartigen Systemen wird eine Lösung mit bestem Bemühen auf alle Daten, unabhängig von der Art oder dem Benutzer angewandt. Daten-Kommunikationen mit höherer Geschwindigkeit geben jedoch in vielen Fällen und auf unterschiedliche Weise bestimmten Typen von Daten und Benutzern eine Priorität. Beispielsweise wird Sprache oder Datenstrom-Medien eine Priorität gegenüber grundlegenden Datenübertragungen gegeben. Entsprechend ist ein Konzept einer Dienstgüte (QoS) erforderlich, um die tolerierbare Übertragungsverzögerung für Daten oder die annehmbare Restfehler-Rate zu steuern.
In einem System, das mehrere Stufen der QoS liefert, sollten die Daten nicht gleichförmig behandelt werden, weil Benutzer mit höherer QoS mehr Chancen für eine Kommunikation benötigen, als Benutzer einer niedrigeren QoS. Die QoS-Anforderungen werden sichtbar, wenn das System beschäftigt ist. Wenn der gleiche Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER in gleicher Weise auf die Benutzer mit höherer QoS und niedrigerer QoS angewandt wird, gibt es gleiche Chancen für beide QoS-Gruppen, von der aktiven Betriebsart zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart überführt zu werden. Sobald ein Benutzer von von dem aktiven Zustand auf den Betriebsbereitschafts-Zustand überführt wurde, benötigt er üblicherweise eine erhebliche Zeitdauer T_TRAN, um erneut in die aktive Betriebsart überführt zu werden. Als Ergebnis werden die Daten, die eine höhere QoS erfordern, in unannehmbarer Weise verzögert, selbst wenn die Daten, die eine niedrigere QoS erfordern, noch längere Verzögerungen tolerieren könnten, als sie derzeit angewandt werden.
Die Anwendung einer kürzeren Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Periode für Systeme mit starken Verkehrs-Lasten führt in vielen Fällen dazu, dass dringender Verkehr unannehmbare Verzögerungen erfährt. Diese Verzögerungen ergeben sich daraus, dass die mobilen Endgeräte vorzeitig in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart überführt werden, und dass die Zeit für einen Übergang auf die aktive Betriebsweise relativ lang ist. Weiterhin ermöglicht es die feste Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Periode nicht, Daten und Benutzern, die unterschiedliche QoS-Werte erfordern, eine Priorität zu geben. Entsprechend besteht ein Bedarf an einer Möglichkeit zur Steuerung des Überganges von einer aktiven Betriebsart in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf der Grundlage von QoS-Anforderungen. Ein Verfahren zum Steuern des Betriebszustandes einer mobilen Station in einem Funk-Paket-Netzwerk ist in dem US-Patent 6,243,579 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden Zeitgeber verwendet, um die Zeit zu steuern, über die die mobile Station in einem aktiven Zustand oder einem Betriebsbereitschafts-Zustand bleibt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Steuerung der Aktiv-zu-Ruhezustands-Übergänge für mobile Endgeräte in einer drahtlosen Kommunikations-Umgebung geschaffen. Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Zugangspunkt gemäß Anspruch 17 geschaffen. Somit wird ein Zugangspunkt, wie zum Beispiel eine Basisstation geschaffen, die drahtlose Kommunikationen mit einer Anzahl von mobilen Endgeräten ermöglicht, die in der Lage sind, in einer aktiven oder Betriebsbereitschafts-Betriebsart zu arbeiten. Der Zugangspunkt stellt Zeitgeber für einen Übergang von einem aktiven auf einen Betriebsbereitschafts-Zustand zur Steuerung bereit, wann nach dem Ende einer Kommunikations-Sitzung ein Befehl an aktive mobile Endgeräte gegeben werden sollte, in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart einzutreten. Die Zeitgeber für den Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts- Übergang haben veränderliche Werte auf der Grundlage von einem oder mehreren Dienstgüte-(QoS-)Parameter. Unterschiedlichen mobilen Endgeräten können unterschiedliche QoS-Stufen zugeordnet werden. Die Werte der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Übergangs-Zeitgeber können sich auf der Grundlage ihrer jeweiligen QoS-Stufen ändern. Die Anfangswerte für die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Übergangs-Zeitgeber können sich in Abhängigkeit von der QoS-Stufe für das zugehörige mobile Endgerät unterscheiden. Weil die QoS-Parameter Bedingungen anzeigen, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflussen, können die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte proportional zu den QoS-Parametern abnehmen.
Weiterhin können die Werte für die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber, die den unterschiedlichen QoS-Stufen zugeordnet sind, mit unterschiedlichen Raten verringert werden. Vorzugsweise werden die Werte für Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Übergangs-Zeitgeber, die höheren QoS-Stufen zugeordnet sind, mit Raten verringert, die kleiner als diejenigen sind, die niedrigeren QoS-Stufen zugeordnet sind. Wenn Bedingungen, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflussen, andauern, kann der Zugangspunkt mobile Endgeräte, die in einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart arbeiten, an einem Übergang auf eine aktive Betriebsart hindern und aktive mobile Endgeräte, an die keine Daten zu übertragen sind, in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart überführen.
Der Fachmann wird den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erkennen und zusätzliche Gesichtspunkte hiervon nach einem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungs-Figuren erkennen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungs-Figuren
Die beigefügten Zeichnungs-Figuren, die in diese Beschreibung eingefügt sind und einen Teil hiervon bilden, zeigen verschiedene Gesichtspunkte der Erfindung, und sie dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Steuerung in der physikalischen Schicht, die einem mobilen Endgerät gemäß dem Stand der Technik zugeordnet ist.
2 ist eine Blockdarstellung einer drahtlosen Kommunikations-Umgebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Steuerung in der physikalischen Schicht, die einem mobilen Endgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
4A und 4B sind graphische Darstellungen, die die Steuerung eines Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgebers nach dem Stand der Technik bzw. einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die nachfolgend angegebenen Ausführungsformen stellen die erforderliche Information dar, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, und sie zeigen die beste Form der Ausführung der Erfindung. Bei einem Lesen der folgenden Beschreibung im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen wird der Fachmann die Konzepte der Erfindung verstehen und Anwendungen dieser Konzepte erkennen, die hier nicht speziell angesprochen werden. Es sollte verständlich sein, dass diese Konzepte und Anwendungen in den Schutzumfang der Beschreibung und der beigefügten Ansprüche fallen.
Es wird nunmehr auf die 2 Bezug genommen. Drahtlose Netzwerke verwenden Zugangspunkte, wie zum Beispiel Basisstationen 10, um eine Kommunikation mit Zugangs-Endgeräten, wie zum Beispiel mobilen Endgeräten 12, in einem ausgewählten Überdeckungsbereich oder einer Zelle zu ermöglichen. Jeweilige Gruppen von Basisstationen 10 werden durch ein Kommunikations-Netzwerk 14 unterstützt, das Funkvermittlungsstellen, ein öffentliches Fernsprech-Wählnetz (PSTN), ein paketvermitteltes Netzwerk oder eine Kombination hiervon einschließen kann. Das Kommunikations-Netzwerk 14 wird zum Transport von Daten in Form von Paketen zu und von der Basisstation 10 verwendet. Die Pakete können in einer direkten paketvermittelten Weise oder über eine leitungsvermittelte Plattform übermittelt werden. Die Art und Weise, wie die Pakete an die Basisstation 10 übermittelt werden, ist für die Erfindung nicht kritisch.
Während der Netzabwärts-Kommunikationen von der Basisstation 10 an ausgewählte mobile Endgeräte 12 muss die Basisstation 10 die Art und Weise und die Reihenfolge bestimmen, in der die Daten, die in den Paketen von dem Kommunikations-Netzwerk 14 empfangen werden, an die mobilen Endgeräte 12 zu senden sind. Weiterhin wird die Basisstation effektiv die Zuteilung der Ressourcen steuern, die erforderlich sind, um Kommunikationen zwischen den mobilen Endgeräten 12 zu ermöglichen und Anweisungen an die mobilen Endgeräte 12 liefern, wann ein Übergang zwischen einer aktiven und einer oder mehreren Betriebsbereitschafts-Betriebsarten erfolgen soll.
Entsprechend schließt die Basisstation 10 ein Steuersystem 16 mit einer Steuer-Ebene 18 ein, die den Fluss von Daten durch eine Daten-Ebene 20, die Zuteilung von Ressourcen und die Betriebsart der mobilen Endgeräte 12 steuert. Für Aussendungen an die mobilen Endgeräte 12 verarbeitet die Daten-Ebene 20 Pakete, die von dem Kommunikations-Netzwerk 14 über eine Netzwerk-Schnittstelle 22 empfangen werden, unter der Steuerung der Steuer-Ebene 18. Die Pakete werden zu Einheiten verarbeitet, die an Hochfrequenz-(RF-)Sendeempfänger-Schaltungen 24 zur Aussendung über die Antennen 26 geliefert werden, sobald die Kommunikations-Ressourcen zugeteilt sind, das jeweilige mobile Endgerät 12 in einer aktiven Betriebsart arbeitet und die Einheit für eine Aussendung eingeplant ist. Für Aussendungen an die Basisstation 10 werden in an der Antenne 26 empfangenen Signalen modulierte Einheiten über den RF-Sendeempfänger 24 zurückgewonnen und von der Daten-Ebene 20 unter der Steuerung der Steuer-Ebene 18 verarbeitet. Die zurückgewonnen Einheiten werden dann in der erforderlichen Weise über über die Netzwerk-Schnittstelle 22 an das Kommunikations-Netzwerk 14 weitergeleitet.
Aus Gründen der Klarheit bezieht sich der Ausdruck „Paket" auf in Pakete unterteilte Daten, die an der Basisstation 10 von dem Kommunikations-Netzwerk 14 empfangen werden. Der Ausdruck „Einheit" bezieht sich auf in Pakete unterteilte Daten, die von der Basisstation 10 an die mobilen Endgeräte 12 ausgesandt werden. Eine Einheit kann eine oder mehrere Pakete insgesamt oder irgendeinen Teil hiervon einschließen. Obwohl Einheiten direkt Paketen entsprechen können, weisen Einheiten vorzugsweise eine vorgegebene Größe auf, wobei sich die Pakete in ihrer Größe von einem Paket zu einem anderen ändern können. Die Einheiten können Sprache oder traditionelle Daten einschließen, die für eine Übertragung mit irgendeiner Datenrate alleine oder in Verbindung mit Steuerinformation vorgesehen sind, die zur Steuerung des mobilen Endgerätes 12 oder für Kommunikationen mit diesem verwendet wird.
Die Vorwärts-Verbindungsstrecke von der Basisstation 10 zu dem mobilen Endgerät 12 wird ein oder mehrere Kanäle einschließen, die in definierte Zeitschlitze unterteilt sind. Die RF-Sendeempfänger-Schaltung 24 ist so konfiguriert, dass sie eine vorgegebene Einheit gemäß den Anweisungen durch die Steuer-Ebene 18 moduliert und die modulierte Einheit über eine oder mehrere Antennen 26 während eines einzigen Zeitschlitzes aussendet. Die RF-Sendeempfänger-Schaltung 24 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie unterschiedliche Modulations- und Codier-Techniken und Geschwindigkeiten auf der Grundlage von Kanal-Bedingungen, den Fähigkeiten der mobilen Endgeräte 12 oder der erforderlichen Sende-Normen implementiert. Der Fachmann wird die verschiedenen möglichen Modulations-Techniken erkennen, und erkennen, dass mehrfache Einheiten in einem vorgegebenen Zeitschlitz ausgesandt werden können. Weiterhin können unterschiedliche Kanäle für die Daten und die Steuer-Signalisierung zugeteilt werden.
Die Steuer-Ebene 18 schließt eine Ablauf-Steuerungs- und eine Medien-Zugangs-Kontroll-(MAC-)Anwendung ein, die eine Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Steuerfunktion 28 einschließt. Die Ablauf-Steuerung oder der Scheduler ist so konfiguriert, dass er die Lieferung von Einheiten an die mobilen Endgeräte 12 auf der Grundlage von Ablauf-Steuerungs-Anforderungen steuert. Im Betrieb werden Pakete für irgendeine Anzahl von mobilen Endgeräten 12 empfangen und in einem Puffer 30 gespeichert, der der Daten-Ebene 20 zugeordnet ist. Der Puffer 30 ist in mehrfache Warteschlangen unterteilt, die jeweils einem vorgegebenen mobilen Endgerät 12 zugeordnet sind. Wenn die Pakete nicht direkt Einheiten entsprechen, so werden die ankommenden Pakete zu den gewünschten Einheiten verarbeitet. Die Einheiten werden in den jeweiligen Warteschlangen in der Reihenfolge gespeichert, in der sie empfangen werden. Vorzugsweise verwenden die Warteschlangen eine Konfiguration, bei der die zuerst eingegebenen Daten als erste ausgegeben werden (FIFO).
Leider hat die Basisstation 10 beschränkte Kommunikations-Ressourcen, und sie ist hinsichtlich der Anzahl von mobilen Endgeräten 12 beschränkt, mit denen sie zu irgendeiner vorgegebenen Zeit kommunizieren kann. Somit muss die Basisstation 10 zusätzlich zu der Ablauf-Steuerung die Betriebsart der mobilen Endgeräte 12 steuern und Kommunikations-Ressourcen für Kommunikationen mit den mobilen Endgeräten 12 zuteilen. Zusätzlich zu der Verwaltung der Kommunikations-Kapazität werden weiterhin Anweisungen an die mobilen Endgeräte 12 dafür geliefert, dass diese in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart eintreten, um den Leistungsverbrauch zu verwalten.
Die zuteilbaren Kommunikations-Ressourcen entsprechen typischerweise den Ressourcen der physikalischen Schicht, die eine Kommunikation in irgendeinen vorgegebenen Kommunikations-Medium ermöglichen. Die Kommunikations-Ressourcen werden unter Verwendung eines MAC-Protokolls verwaltet, das typischerweise ein Schicht-2-Protokoll ist, das in der Steuer-Ebene 18 implementiert ist. Kommunikationen werden unter Verwendung eines Datenkanals zur Kommunikation von Datenverkehr und eines Steuerkanals zur Kommunikation der Steuersignalisierung gemäß dem MAC-Protokoll bewirkt.
Die 3 zeigt den grundlegenden Kommunikations-Prozess der vorliegenden Erfindung, bei dem die mobilen Endgeräte 12 einen Übergang zwischen aktiven und Betriebsbereitschafts-Betriebsarten unter der Steuerung der Basisstation 10 ausführen. Zusätzlich zu der Verwaltung von Kommunikations-Ressourcen und der Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten kann die Basisstation 10 die aktiven und Betriebsbereitschafts-Betriebsarten in einer derartigen Weise steuern, dass bei den mobilen Endgeräten 12 der Stromverbrauch zu einem Minimum gemacht wird und die Batterie-Lebensdauer zu einem Maximum gemacht wird.
Die Steuersignalisierung der Basisstation 10 steuert die Übergänge zwischen den aktiven und den Betriebsbereitschafts-Betriebsarten. Während einer aktiven Betriebsart für ein vorgegebenes mobiles Endgerät 12 setzt die Zeitgeber-Steuerfunktion 28 in der Steuer-Ebene 18 einen Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber, T_SET, für jedes teilnehmendes mobile Endgerät 12 bei Abschluss entweder des Sendens oder Empfangens eines Blockes von Einheiten, die allgemein als Daten bezeichnet werden. Von Bedeutung ist hierbei, dass der Aktiv- zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber einen veränderlichen Wert t_TIMER hat. Wenn neue Daten zur Kommunikation vor dem Ablauf des Zeitgebers ankommen, so wird der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber aufgehoben, T_CAN, das mobile Endgerät 12 bleibt in der aktiven Betriebsart, und die Daten werden übertragen. Sobald die Daten übertragen wurden, wird der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber erneut gesetzt, T_SET.
Wenn keine neuen Daten während der Zeitperiode übertragen werden müssen, die durch den Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER definiert ist, läuft der Zeitgeber ab, T_EXP, und die Basisstation weist das mobile Endgerät 12 an, einen Übergang in die Betriebsbereitschafts-Betriebsart auszuführen. Wenn neue Daten für eine Kommunikation ankommen, T_DATA, weist die Basisstation das mobile Endgerät 12 an, in die aktive Betriebsart überzugehen. Es ist zu erkennen, dass es normalerweise eine gewisse Zeit, t_TRAN, gibt, die erforderlich ist, damit das mobile Endgerät 12 in eine aktive Betriebsart übergeht, die Basisstation 10 feststellt, dass das mobile Endgerät 12 aktiv ist, und die Basisstation 10 Ressourcen zur Ermöglichung von Kommunikationen zwischen dem mobilen Endgerät 12 und der Basisstation 10 zuteilt. Sobald das mobile Endgerät 12 in die aktive Betriebsart zurückkehrt und die Basisstation 10 die Ressourcen zuteilt, T_ALLOC, können die neuen Daten übermittelt werden, und der Zyklus wiederholt sich.
Im Gegensatz zur vorhandenen Steuertechnik beim Stand der Technik ist der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER der vorliegenden Erfindung veränderlich, und er kann sich dynamisch im Betrieb ändern, um eine gewünschte Dienstgüte (QoS) auf der Grundlage irgendeiner Anzahl von System- und Betriebsbedingungen zu erzielen. Der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER kann sich zwischen mobilen Endgeräten 12 sowie für irgendein vorgegebenes mobiles Endgerät 12 mit der Zeit ändern. Der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER kann eine Funktion irgendeiner Anzahl von Variablen sein, die die QoS beeinflussen, wie zum Beispiel die erforderliche QoS, die mit Daten oder Anwendungen verbunden ist, die QoS, die auf das mobile Endgerät 12 oder deren Benutzer bezogen ist, die Anzahl von mobilen Endgeräten 12, die Kommunikations-Last oder irgendeine Kombination hiervon. Der Fachmann wird zusätzliche QoS-Parameter erkennen.
Die QoS wird typischerweise beeinträchtigt, wenn ein Mangel an Kommunikations-Ressourcen besteht, wenn es zuviele aktive mobile Endgeräte 12 für die Basisstation gibt, die diese mit Diensten versorgen muss, oder eine Kombination hiervon. Weiterhin ist die QoS relativ, weil unterschiedliche Benutzer von mobilen Endgeräten 12 unterschiedliche QoS-Stufen erfordern können. Entsprechend ist, wenn der Datenverkehr niedrig ist und die Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten gut innerhalb der Kapazität der Basisstation liegt, die Bedeutung der QoS minimal, und der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Wert t_TIMER kann für jedes mobile Endgerät 12 relativ konstant sein. Vorzugsweise sind die relativ konstanten Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER zwischen verschiedenen Gruppen von Benutzers auf der Grundlage von QoS-Anforderungen unterschiedlich.
Wenn der Gesamt-Datenverkehr relativ schwach ist, die Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten 12 jedoch zu hoch ist, kann eine Beeinträchtigung der QoS auftreten. Als Antwort auf einen derartigen Zustand kann die vorliegende Erfindung die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER für die aktiven mobilen Endgeräte 12 verringern. Vorzugsweise werden die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER für mobile Endgeräte 12, denen eine niedrigere QoS zugeteilt ist, relativ stärker als diejenigen reduziert, die einer höheren QoS zugeordnet sind. Weiterhin können die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER kontinuierlich oder periodisch noch weiter reduziert werden, wenn die Überlast-Bedingungen ansteigen oder andauern.
Es wird nunmehr auf die 4A verwiesen, in der feste Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER unabhängig von den Bedingungen intakt bleiben, während 4B den Fall zeigt, bei dem die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER veränderlich sind, wenn sich die QoS-Bedingungen verschlechtern oder nachdem ein Überlast-Zustand auftritt. In 4B haben unterschiedliche Benutzer unterschiedliche QoS-Anforderungen und unterschiedliche Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Vorgabewerte t_TIMER. Wie dies gezeigt ist, unterscheiden sich die Geschwindigkeiten der Abnahme für die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER für die verschiedenen Gruppen. So beginnen die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER für die Benutzer mit höherer QoS bei einem höheren Wert, und sie nehmen weniger stark ab, als diejenigen für Benutzer mit einer niedrigeren QoS.
Zusätzlich zur Verringerung der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER unter schwachen Verkehrsbedingungen, wenn die Anzahl der aktiven mobilen Endgeräte 12 zu hoch ist, können andere Maßnahmen getroffen werden, um de Anzahl der aktiven mobilen Endgeräte 12 zu verringern. Zunächst kann die Basisstation 10 aktive mobile Endgeräte 12, für die keine Daten zur Aussendung verfügbar sind, anweisen, einen Übergang in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart auszuführen. Weil Daten normalerweise in einer Warteschlangen des Puffers 30 vor der Aussendung gepuffert werden, kann die Basisstation 10 aktive mobile Endgeräte identifizieren, die einer leeren Warteschlange zugeordnet sind, und sie kann Anweisungen an diese liefern, in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart einzutreten. Wiederum können die mobilen Endgeräte 12, die einer niedrigeren QoS zugeordnet sind, angewiesen werden, in eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart schneller einzutreten, als diejenigen, die einer höheren QoS zugeordnet sind. Zweitens kann die Basisstation 10 Übergänge auf eine aktive Betriebsart für mobile Endgeräte 12 blockieren, die sich in einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart befinden. Ein derartiges Blockieren kann für mobile Endgeräte 12, die einer niedrigeren QoS zugeordnet sind, strikter sein und über eine längere Zeitperiode wirksam sein.
Ein weiterer Zustand, der die QoS beeinflusst, tritt auf, wenn die Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten 12 innerhalb der Fähigkeiten der Basisstation liegt, das Ausmaß des Verkehrs das System jedoch überlastet. In dieser Situation werden die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte verringert, wobei die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER, die mobilen Endgeräten 12 zugeordnet sind, die eine niedrigere QoS erfordern, schneller und proportional stärker als diejenigen reduziert werden, die einer höheren QoS zugeordnet sind. Die Basisstation 10 kann weiterhin Betriebsbereitschafts-zu-Aktiv-Übergänge blockieren, vorzugsweise in einer Weise, die mobilen Endgeräten 12 mit höheren QoS-Anforderungen eine Priorität gibt. Somit ziehen aktive mobile Endgeräte 12, die einer höheren QoS zugeordnet sind, Nutzen aus der frühzeitigeren Blockierung der Übergänge auf eine aktive Betriebsart für mobile Endgeräte 12, denen eine niedrigere QoS zugeordnet ist. Wenn es zu viele Benutzer und zuviel Verkehr gibt, sind die vorstehenden Schritte bei der Lösung des Zustandes sowie bei der Prioritäts-Vergabe an Benutzer mit höheren QoS-Anforderungen gegenüber denjenigen nützlich, die geringere QoS-Anforderungen haben.
Wie dies angegeben wurde, können die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER unterschiedliche Anfangswerte auf der Grundlage von QoS-Anforderungen haben, und sie können mit unterschiedlichen Raten verringert werden. Die Zeitsteuerung und die Geschwindigkeit der Abnahme kann auf der Dauer der Zeit, über die ein Überlast-Zustand vorliegt, auf dem Ausmaß des Überlast-Zustandes, der Art des Überlast-Zustandes, oder einer Kombination hiervon beruhen. Vorzugsweise bleiben die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Anfangswerte t_TIMER konstant, bis eine vorher definierte Schwellenwert-Zeit oder ein Überlast-Zustand erreicht wird. An dem Schwellenwert können die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER kontinuierlich oder periodisch verringert werden, bis der Zustand verschwindet. Weiterhin kann die Basisstation kontinuierlich die Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER dadurch einstellen, dass Werte in einer dynamische Weise auf der Grundlage von Bedingungen und/oder der Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten 12 eingestellt werden. Alternativ kann die Basisstation 10 einfach auf die anfänglichen Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER zurückkehren, sobald der Zustand vorbei ist. Die Modifikation der Aktiv-zu-Betriebsbereitschafts-Zeitgeber-Werte t_TIMER kann durch irgendeine Anzahl von Maßnahmen ergänzt werden, wie zum Beispiel das Blockieren aktiver Übergänge, den Übergang aktiver mobiler Endgeräte, die nicht aktiv kommunizieren, und dergleichen. Vorzugsweise wird jede dieser zusätzlichen Maßnahmen proportional zu den QoS-Anforderungen angewandt.
Der Fachmann wird Verbesserungen und Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen. Alle derartigen Verbesserungen und Modifikationen sollen in den Schutzumfang der Konzepte liegen, die hier beschrieben werden, sowie der folgenden Ansprüche. Weiterhin können die Zugangspunkte oder die mobilen Endgeräte 12 viele Formen annehmen, unter Einschluss von Telefonen, persönlichen digitalen Assistenten, Computern und dergleichen.

Claims

Verfahren zur Steuerung von Übergängen von einer aktiven auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart für mobile Endgeräte in einer drahtlosen Kommunikations-Umgebung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Überwachen von zumindest einem Dienstgüte-, QoS-, Parameter der sich auf die QoS auswirkt; b) Bestimmen eines ersten Wertes für einen Zeitgeber für einen Übergang von einer aktiven zu einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart für ein erstes mobiles Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters; c) Setzen des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebart für das erste mobile Endgerät (12) auf den ersten Wert an dem Ende einer Datenkommunikations-Sitzung mit dem ersten mobilen Endgerät (12); und d) Liefern von Anweisungen an das erste mobile Endgerät (12) für einen Übergang von einer aktiven Betriebsart auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart, wenn keine weitere Kommunikations-Sitzung vor dem Ablauf des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das erste mobile Endgerät erforderlich ist, wobei der erste Wert für den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das erste mobile Endgerät auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Wert abnimmt, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Wert einen Anfangswert aufweist und verkleinert wird, nachdem der zumindest eine QoS-Parameter einen vordefinierten Schwellenwert durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine QoS-Parameter aus einer Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten (12), einem Aufkommen an Kommunikationsverkehr, einer System-Überlastung, einer Zeit nach einer System-Überlastung und einer Kombination hiervon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: a) Bestimmen eines zweiten Wertes für einen Zeitgeber für einen Übergang von einer aktiven auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart für ein zweites mobiles Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen Dienstgüte-(QoS-)Parameters; b) Setzen des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das zweite mobile Endgerät (12) auf den zweiten Wert am Ende einer Datenkommunikations-Sitzung mit dem zweiten mobilen Endgerät (12); und c) Liefern von Anweisungen an das zweite mobile Endgerät (12) für einen Übergang von einer aktiven Betriebsart auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart, wenn keine weitere Kommunikations-Sitzung vor dem Ablauf des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven zur Betriebsbereitschafts-Betriebart für das zweite mobile Endgerät (12) erforderlich ist, wobei der zweite Wert für den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zur Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das zweite mobile Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die ersten und zweiten Werte abnehmen, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der erste Wert mit einer niedrigeren Rate abnimmt, als der zweite Wert, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der erste Wert einen höheren Anfangswert als der zweite Wert hat.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Anfangswerte für die ersten und zweiten Werte abnehmen, nach dem der zumindest eine QoS-Parameter den vordefinierten Schwellenwert durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem dem ersten mobilen Endgerät (12) ein erster QoS-Grad zugeordnet ist und dem zweiten mobilen Endgerät ein zweiter QoS-Grad zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der erste Wert auf Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für eine Anzahl von mobilen Endgeräten angewandt wird, und der zweite Wert für die Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zur der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für eine Anzahl von mobilen Endgeräten angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin das Sperren von Übergängen von der Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf die aktive Betriebsart für mobile Endgeräte (12) in der Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin das Liefern von Anweisungen an aktive mobile Endgeräte für einen Übergang auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters umfasst, wenn keine Daten in Zuordnung zu den aktiven mobilen Endgeräten (12) zu übertragen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste mobile Endgerät Teil einer Gruppe von aktiven mobilen Endgeräten (12) ist, denen ein erster QoS-Grad zugeordnet ist und der erste Wert für die Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zu einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart für die aktiven mobilen Endgeräte (12), denen der erste QoS-Grad zugeordnet ist, auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters bestimmt wird, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen eines zweiten Wertes für die Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zum der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für aktive mobile Endgeräte (12), denen ein zweiter QoS-Grad zugeordnet ist, wobei der zweite Wert auf dem zumindest einen QoS-Parameter beruht; Setzen der Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart für die mobilen Endgeräte (12) auf die entsprechenden ersten oder zweiten Werte an dem Ende einer Datenkommunikations-Sitzung; und Liefern von Anweisungen an jedes mobile Endgerät (12) für einen Übergang von einer aktiven Betriebsart auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart, wenn keine weitere Kommunikations-Sitzung vor dem Ablauf des entsprechenden Zeitgebers für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der erste Wert mit einer niedrigeren Rate abnimmt, als der zweite Wert, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der erste Wert einen höheren Anfangswert als der zweite Wert hat.
Zugangs-Punkt (10), mit: a) einer drahtlosen Kommunikations-Schnittstelle (26), die zur Ermöglichung von drahtlosen Kommunikationen mit mobilen Endgeräten (129) ausgebildet ist; b) einem Steuersystem (16), das der drahtlosen Kommunikations-Schnittstelle (10) zugeordnet ist, und dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgebildet ist, dass es: i) zumindest einen Dienstgüte-, QoS-, Parameter, der sich auf die QoS auswirkt, überwacht; ii) einen ersten Wert für einen Zeitgeber für einen Übergang von einer aktiven zu einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart für ein erstes mobiles Endgerät auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters bestimmt; iii) den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart für ein mobiles Endgerät (12) auf den ersten Wert am Ende einer Datenkommunikations-Sitzung mit dem ersten mobilen Endgerät (12) setzt; und iv) Anweisungen an das mobile Endgerät (12) für einen Übergang von einer aktiven Betriebsart auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart liefert, wenn keine weitere Kommunikations-Sitzung vor dem Ablauf des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das erste mobile Endgerät erforderlich ist, wobei der erste Wert für den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das erste mobile Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters veränderbar ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 17, bei der erste Wert abnimmt, wenn sich der zumindest QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Zugangspunkt nach Anspruch 18, bei dem der erste Wert einen Anfangswert aufweist und verringert wird, nachdem der zumindest eine QoS-Parameter einen vordefinierten Schwellenwert durchläuft.
Zugangspunkt nach Anspruch 17, bei dem der zumindest eine QoS-Parameter aus einer Anzahl von aktiven mobilen Endgeräten, einem Aufkommen des Kommunikations-Verkehrs, einer System-Überlastung, einer Zeit nach einer System-Überlastung und einer Kombination hiervon besteht.
Zugangspunkt nach Anspruch 17, bei das Steuersystem (16) weiterhin so ausgebildet ist, dass es: a) einen zweiten Wert für einen Zeitgeber für einen Übergang von einer aktiven zu einer Betriebsbereitschafts-Betriebsart für ein zweites mobiles Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters bestimmt; b) den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das zweite mobile Endgerät (12) auf den zweiten Wert am Ende einer Datenkommunikations-Sitzung mit dem zweiten mobilen Endgerät (12) setzt; und c) Anweisungen an das zweite mobile Endgerät (12) für einen Übergang von einer aktiven Betriebsart auf eine Betriebsbereitschafts-Betriebsart liefert, wenn keine weitere Kommunikations-Sitzung vor dem Ablauf des Zeitgebers für den Übergang von der aktiven zu der Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das zweite mobile Endgerät erforderlich ist, wobei der zweite Wert für den Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart für das mobile Endgerät (12) auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters veränderbar ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 21, bei dem die ersten und zweiten Werte abnehmen, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Zugangspunkt nach Anspruch 22, bei dem der erste Wert mit einer niedrigeren Rate abnimmt, als der zweite Wert, wenn sich der zumindest eine QoS-Parameter in einer Weise ändert, die in nachteiliger Weise die QoS beeinflusst.
Zugangspunkt nach Anspruch 23, bei dem der erste Wert einen höheren Anfangswert als der zweite Wert hat.
Zugangspunkt nach Anspruch 24, bei dem die Anfangswerte für die ersten und zweiten Werte abnehmen, nachdem der zumindest eine QoS-Parameter einen vordefinierten Schwellenwert durchläuft.
Zugangspunkt nach Anspruch 21, bei dem dem ersten mobilen Endgerät (12) ein erster QoS-Grad zugeordnet ist, und dem zweiten mobilen Endgerät (12) ein zweiter QoS-Grad zugeordnet ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 26, bei dem der erste Wert auf die Zeitgeber für den Übergang von der aktiven zur Betriebsbereitschafts-Betriebart für eine Anzahl von mobilen Endgeräten angewandt wird, und bei dem der zweite Wert auf die Zeitgeber für den Übergang von der aktiven auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf eine Anzahl von mobilen Endgeräten angewandt wird.
Zugangspunkt nach Anspruch 21, bei dem das Steuersystem (16) weiterhin zum Sperren von Übergängen von der Betriebsbereitschafts-Betriebart auf die aktive Betriebsart für mobile Endgeräte (12) in der Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters ausgebildet ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 21, bei dem das Steuersystem (16) weiterhin so ausgebildet ist, dass es Anweisungen an aktive mobile Endgeräte für einen Übergang auf die Betriebsbereitschafts-Betriebsart auf der Grundlage des zumindest einen QoS-Parameters liefert, wenn keine Daten in Zuordnung zu dem aktiven mobilen Endgerät zu übertragen sind.