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CN107710810B - 具有延迟容忍的业务的设备的非活动处理 - Google Patents

具有延迟容忍的业务的设备的非活动处理 Download PDF

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CN107710810B CN201680028905.7A CN201680028905A CN107710810B CN 107710810 B CN107710810 B CN 107710810B CN 201680028905 A CN201680028905 A CN 201680028905A CN 107710810 B CN107710810 B CN 107710810B
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Abstract

为了减轻信令拥塞，具有延迟容忍的数据的UE(30)被更快速地移动到非UL同步状态，释放PUCCH资源用于未指示延迟容忍的用户。在一个实施例中，针对具有延迟容忍的数据(例如，来自“后台”应用)的UE(30)定义了资源节约模式；其他情况下，UE(30)采用默认模式。在一个实施例中，网络向UE发送用于UE(30)中的时间对准定时器TAT(56,66)的一对第一值和第二值(或它们的索引)。当用户数据平面内在地推定为是延迟容忍的，或者已经被确认为是延迟容忍的，处于资源节约模式的UE(30)使用第一值(其通常小于第二值)；在其他情况(即，默认模式)下，使用第二值。在资源节约模式下，较短的TAT值使UE更快地从PUCCH中移出，并且UE(30)使用随机接入来进行低频次的调度请求。在默认模式下，UE(30)保留PUCCH，并且具有针对调度请求的短的等待时间。网络可以预配置一对TAT值。该机制还能够实现TAT值的同步启动，并且还能够停止正在运行的任何TAT(56,66)。

Description

具有延迟容忍的业务的设备的非活动处理
相关申请
本申请要求在2015年5月19日提交的序列号为62/163,677的美国临时申请的优先权，其全文通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及移动通信网络中的无线通信领域，具体地涉及对使用长期演进(LTE)协议连接的设备的上行链路时间对准和数据非活动监视的处理。
背景技术
无线通信网络已经发展了复杂的协议来建立和维护移动用户设备(UE)与网络之间的可靠连接。通常，UE和网络之间的通信包括两种类型：信令(也称为控制平面通信)，其是用于控制连接性、传输功率和技术特征(例如，调制和编码)的“开销”通信；以及，IP数据(也称为用户平面通信)，其包括被传送的内容(例如，数字语音、文本、图像、视频等)。信令和IP数据传送都发生在空中接口上，空中接口具有有限的带宽。
信令拥塞是无线通信网络中反复出现的难题。它发生在大型活动场所是众所周知的，但也发生在大量人群通勤或聚集的几乎任何地方。信令的调度器权重通常远高于IP数据。这样做的原因很多，有些是合理的且基于避免出现使一些瓶颈资源过载的风险的顾虑；有些是基于用以提供用于连接控制和电信线路的安全且过于可靠的机制的更传统的关注和义务。
当信令拥塞发生时，IP数据容量急剧下降，不管其初始大小如何。IP数据的调度延迟无限制地增加，并且如果不完全节流，则IP数据的系统吞吐量可能会非常快地变差。信令拥塞自身因为想要在拥塞的空中接口上维持或重建连接的各种类型的高优先级信令的指数增长而快速增长，所有这些进一步压制IP数据。在这些事件的过程中，分组被延迟，并在很大程度上在层2上被分割。从基于无线电的移动通信网络的角度观察到令人沮丧的情形：1500字节分组的低至10个字节的块被每隔50ms甚至高达150ms连续地调度，同时对于该分组自身而言存在300ms的延迟预算。然而，从基于无线电的调度器和数据传输层的角度来看，没有出现任何异常。实际上，数据传输和适配层(例如3GPP LTE的层2无线电链路协议(RLC)和媒体接入协议(MAC))的主要特征之一是：将输入的IP数据分段并适配成可在拥塞的无线电信道上能维持的任何大小和格式(RLC规定在3GPP TS 36.322中；MAC规定在3GPPTS 36.321中)。
试图解决信令拥塞的许多当前方法关注于抢占低优先级IP承载和具有这种承载的UE，并最终从系统中移除关联的服务。然而，抢占只会使问题长期存在，因为设备将尝试重建，并将继续请求服务和数据传输资源。网络交互建立在诸如MAC、RLC、RRC和TCP等标准之上，所述标准采用持续的重传和重建方法，所有这些都将进一步增加信令。因此，抢占实际上将已知使用低优先级IP承载的用户转换为具有高优先级信令的用户。
处理信令拥塞的更为激烈的方法中存在下述方法：停止接纳低优先级IP承载的用户；或者，如果用户只具有延迟容忍的数据，则禁止用户尝试接入。这样的策略有很多不足之处。空闲模式下的等待时间很长；每当出现用户数据时，建立一个新的控制平面需要时间，这不是延迟容忍的。固有地，还与旨在解决信令拥塞的策略存在相矛盾的地方：其必须不断地重建控制平面，并依靠信令来实现这一点。一种更好的方法将是维持连接，但是使用使得用于信令的资源上压力减轻的方法。
UE可以以两种方式调度上行链路(UL)传输。UL同步的UE可以在物理上行链路控制信道(PUCCH)上发送调度请求，并且从网络接收使用上行链路共享信道(UL-SCH)进行专用数据传输的授权。PUCCH资源提高了UL和DL的吞吐量，并减少了等待时间，但只有有限的数量可用。对于高负载的系统，下述做法是有利的：仅使得小区中的RRC连接的UE的子集(理想的，那些具有不是延迟容忍的数据传送或请求的UE)是UL同步的。
备选地，具有延迟容忍的数据或请求的UE可以允许其UL同步失效，并且聚集或合并其传输。当UE准备好执行大量的数据传送时，它可以通过使用随机接入信道(RACH)来重新获得UL同步。虽然该过程对于UE而言需要较长的时间来重建连接，但是如果它只有延迟容忍的业务，则对用户没有不利影响，并且在UE的连接会话之间减轻了网络的信令拥塞。
因此，对于网络而言，下述情况是有利的：使得具有不是延迟容忍的业务的UE保持UL同步并能够以最小的等待时间接入PDCCH以调度传输。对于网络而言，下述情况也是有利的：更快速地将具有延迟容忍的业务的UE移出UL同步以减轻信令负载，并允许它们低频次地通过RACH建立连接性。在空中接口上的数据传输之间UE保持UL同步的时间长短由时间对准定时器(TAT)值来控制，该值通常是几秒钟。
随着互联网通信的普遍发展以及现代“智能手机”的普及，空中接口上的大量业务是移动互联网接入，其中大部分既是上行链路驱动的(例如浏览器向Web服务器发送请求)也是延迟容忍的。事实上，许多应用(app)驱动的UL业务操作为“后台”任务。相比之下，诸如语音通信、视频或音频流等“前台”应用不是延迟容忍的。因此，UE通常处于确定其业务是否是延迟容忍的最佳位置，并且可以利用该知识分别趋向选择RACH或PDCCH接入，以便帮助以智能方式缓解网络信令拥塞。
本文件的背景技术部分用来将本发明的实施方式置于技术和操作上下文中，以便帮助本领域技术人员理解它们的范围和功用。除非明确指出，这里的任何陈述都不因被包括在背景技术部分而认为是现有技术。
发明内容
以下呈现了对本发明的简单概括以便向本领域普通技术人员提供基本理解。本概要并不是本公开的详细综述，并且不意在指出本发明的实施方式中的关键/重要元素或勾画本发明的范围。发明内容的唯一目的是以简化形式呈现本文公开的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的前言。
根据在此描述和要求保护的一个或多个实施例，具有延迟容忍的数据的UE被更快速地移动到非UL同步状态，释放PUCCH资源用于未指示延迟容忍的用户。在一个实施例中，针对具有延迟容忍的数据(例如，来自“后台”应用)的UE定义了资源节约模式；其他情况下，UE采用默认模式。在一个实施例中，网络向UE发送用于UE中的时间对准定时器(TAT)的一对第一值和第二值(或其索引)。当用户数据平面内在地推定为是延迟容忍的，或者已经被确认为是延迟容忍的，处于资源节约模式的UE使用第一值(其通常小于第二值)；在其他情况(即，默认模式)下，使用第二值。在资源节约模式下，较短的TAT值使UE更快地从PUCCH中移出，并且UE使用随机接入来进行低频次的调度请求。在默认模式下，UE保留PUCCH更长的时间，并且针对调度请求具有短的等待时间。网络可以预配置一对TAT值。该机制还能够实现TAT值的同步启动，并且还能够停止正在运行的任何TAT。
一个实施例涉及一种在无线通信网络中操作用户设备的方法。确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的。从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间。如果所述数据是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器。如果数据不是延迟容忍的，则将第二值应用到时间对准定时器。
另一个实施例涉及在无线通信网络中操作的UE。UE包括用于与网络交换信令和数据的收发器。UE还包括：时间对准定时器；以及一个或多个处理电路，其用于连接到收发器并用于执行应用。该处理电路还用于：确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；如果所述数据是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器；以及如果数据不是延迟容忍的，则将第二值应用到时间对准定时器。
又一个实施例涉及一种由无线通信网络中的节点执行的管理信令拥塞的方法。识别具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE。将所识别的延迟容忍UE置于资源节约模式下，从而其释放上行链路信道资源，并通过随机接入进行低频次的针对合并的数据传送的请求。
又一个实施例涉及在无线通信网络中操作的节点。所述节点包括用于与至少一个UE交换信令和数据的收发器。该节点还包括用于连接到收发器的一个或多个处理电路。所述处理电路用于：识别具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE；以及，将所识别的延迟容忍UE置于资源节约模式下，从而所述UE释放上行链路信道资源，并通过随机接入进行低频次的针对合并的数据传送的请求。
又一个实施例涉及在无线通信网络中操作的并且包括处理电路的UE。所述处理电路包括：确定单元，被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；接收单元，被配置为从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；以及TAT值应用单元，被配置为，如果所述确定模块确定待处理的数据传送或对网络的请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器，所述TAT值应用单元还被配置为，如果所述确定模块确定待处理的数据传送或对网络的请求不是延迟容忍的，则将第二值应用到时间对准定时器。
又一个实施例涉及在无线通信网络中操作的UE。所述UE包括：确定模块，被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；接收模块，被配置为从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；以及TAT值应用模块，被配置为，如果所述确定模块确定待处理的数据传送或对网络的请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器，所述TAT值应用模块还被配置为，如果所述确定模块确定待处理的数据传送或对网络的请求不是延迟容忍的，则将第二值应用到时间对准定时器。
附图说明
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中，示出了本发明的实施例。然而，本发明不应被解释为限于本文阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿附图，类似标记表示类似的元件。
图1描述了各种UE状态。
图2是TimeAlignmentTimer(TAT)信息元素规范。
图3是阐述从长TAT到短TAT的切换的信令图。
图4是描述TAT激活通信和定时的状态图。
图5是描述终止TAT的UE请求的信令图。
图6是描述TAT终止通信和定时的状态图。
图7是描述UE请求TAT值的信令图。
图8描述了控制消息结构。
图9是网络节点的框图。
图10是用户设备的框图。
图11是在无线通信网络中操作UE的方法的流程图。
图12是由无线通信网络中的节点执行的管理信号拥塞的方法的流程图。
图13是UE中的示例性处理电路的框图。
图14是由UE中的处理电路执行的示例性软件的框图。
具体实施方式
为了简化和示例说明目的，主要参照本发明的示例性实施例来描述本发明。在以下描述中，阐述了大量的特定细节，以提供对本发明的完全理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是：可以在没有这些具体细节的情况下执行本发明。在本说明书中，没有详细描述公知的方法和结构，以免不必要地模糊本发明。
移动通信网络的物理容量取决于多种资源；重要的一个资源被用于物理上行链路控制信道(PUCCH)。PUCCH的一个主要目的是为用户设备(UE)提供专用信道资源，以向网络请求使用上行链路共享信道(UL-SCH)进行专用数据传输的许可。UE可以将调度请求(SR)作为专用SR(D-SR)在这样的PUCCH资源上发送，或者可以将其作为随机接入SR(RA-SR)通过使用随机接入(RA)过程来发送。如果系统因为促进或允许浪费地使用PUCCH的方法耗尽其PUCCH资源，则UE必须不断重复随机接入来重新同步和请求资源。与通过PUCCH发送SR相比，这不仅是一个更繁琐且耗时的过程，而且还增加了用于随机接入的资源上的负载，从而限制了网络的物理容量。
UE可被认为是与网络UL同步的，或者不是UL同步的。在长期演进(LTE)中，仅当UE是上行链路同步时，才允许上行链路传输。如果UE不是上行链路同步的，则其必须使用随机接入过程进行同步，然后才被允许发送不同于前导码的任何其他信息。图1描述了各种UE状态、连接性和同步。上面的行对UE RRC状态(例如，空闲或连接)下的各种连接/同步模式进行了分组。下面的行给出了反向视图-对于UL同步的两种可能性，存在哪些RRC状态。
当系统停止维持UE的UL时间对准时，UE将失去UL同步。如果发生这种情况，则UE释放其可能具有的任何半静态PUCCH资源(用于SR、CQI的)(转换：UL同步到UL不同步)。
网络使用时间对准定时器(TAT)来监控非活动性，并调节活动并且需要同步的或者不活动并且不需要同步的用户的数量。在接收到定时提前命令(TAC)时，定时器重新启动。只要预期将发生UL数据传输，网络就发送TAC。当定时器到期时，UE移动到UL不同步，因为预期没有立即将发生的新的上行链路或下行链路数据传送。
网络使用无线电资源控制(RRC)来配置UE中的TAT，并将其设置为小于10秒的值，例如通常为几秒。图2描述了3GPP 36.331(E-UTRA RRC)中的TimeAlignmentTimer信息元素的首部。
3GPP TS 36.321第5.2节规定了在TimeAlignmentTimer到期时发生下述操作：
“当(...)timeAlignmentTimer到期时，UE应：(...)
清空所有服务小区的所有HARQ缓冲器；
通知RRC以释放所有服务小区的PUCCH/SRS；
清除所有的配置的下行链路分配和上行链路授权；...”
在2015年12月12日提交的标题为“Discontinuous Operation for Devices withBackground Traffic”的待审美国专利申请NO.14/895,293(要求2014年11月13日提交的临时申请62/79039的优先权)通过引用被全文并入本文。本文描述的实施例构建并扩展了该申请中描述的概念。例如，‘293申请描述了现代3GPP网络中的许多并发业务是移动互联网业务并且因此是UL触发的，例如UE上的应用通过3GPP网络发送从互联网服务器下载某个内容的请求。在这些请求之间存在相当大数量的空闲时间，特别是当应用正在“后台”运行时，因为这些应用往往是高度延迟容忍的。此外，未来网络中占主导的可能是来自大量的低复杂度机器类型通信(MTC)设备和/或窄带物联网(NB-IoT)的业务，其中大部分也将是UL触发的。这些设备通常是这样的类型：其很少需要被联系，而是更经常需要向MTC或NB-IoT服务器发送延迟容忍的度量(例如，公用事业计量表读取)。在这两种情况下，如果UE/MTC/NB-IoT设备能更快速地丢失UL同步并且依靠RACH进行低频次的通信，则可以减轻网络信令拥塞。
根据本文描述的实施例，网络有可能以自主的方式针对上行链路时间对准的维护，划分“后台”用户与“前台”用户。具体地，当双方都已经确认用户平面是延迟容忍的，则设备和网络使用较短的定时器值作为时间对准定时器(TAT)，否则使用较长的定时器值作为TAT。此外，较短的定时器(或其导出值)可被用作保护定时器，以初始地且内在地确认UE中的延迟容忍性(即，“后台”使用)。
一个实施例以最节约资源的方式使用连接模式下的两种操作模式。在资源节约模式下，UE不具有PUCCH，并且它不活动或者合并延迟容忍的应用的数据和数据请求，然后使用随机接入进行低频次的调度请求。如本文所使用的，“合并”数据或数据请求指的是拖延非关键的数据传送并将多个套接字上的数据合并到单个接入过程的能力。在UE更频繁地监视PDCCH的另一种模式中，UE具有PUCCH并且能够连续地以短的等待时间请求调度。
在资源节约模式下，其中用户平面或者是不活动的或被确认是延迟容忍的并且可以通过UE中的合并方法来进行管理，可以预期：接入次数将减少，从而RACH的数量将保持为低。有观察表明，高达50％的移动网络连接是由“后台”运行的应用引起和使用的。在第二种模式中，由于合并的可能性较低，可以预期更频繁的访问，并且对接入资源的预留是合理的。
本发明的实施例呈现至少两个优点。它们提供了体验质量(QoE)益处，如降低的等待时间和延长的电池续航时间，这可供设备和应用供应商利用。此外，它们创造了高容量价值，这可供网络设备的供应商和运营商利用。负载的移动通信网络的大部分物理容量与连接(它们根本没被调度，或者是在很大程度的节流和分割情况下处理的)紧密相关。本发明的实施例使得网络有可能通过调节同步的或不同步的用户的数量来提高利用率。
实施例使得网络能够以自治的方式对两种类型的业务情况进行不同对待：“后台”用户可被更快地移动到资源节约模式，而“前台”用户在PUCCH消耗模式中驻留较长的时间。在一个实施例中，移动到资源节约模式通过定时器到期而变得完全自主，不必在每次已经发生数据事务时显式发信号通知转移回资源节约模式。
在下面的动作中，Dn对应于设备动作；Nn对应于网络动作。该编号Dn，Nn用在图3-7中。
UE调制解调器使用包括下述Dn个步骤的方法(不一定按照该顺序，并且不一定在任何给定过程中执行所有步骤)：
D1.接收在信令和数据无线承载的MAC配置中具有时间对准定时器(TAT)的控制消息(这是一个已知的步骤，这里为了完整性而列出)。
D2.当没有收到其他TAT值时，TAT值被视为要使用默认值。然后建立连接状态下的两种操作模式。第一种模式是资源节约模式，其中UE不具有PUCCH，并且其中它执行对延迟容忍的应用的数据和数据请求的合并，并且使用随机接入进行低频次的调度请求。在第二种模式中，UE更频繁地监视PDCCH，具有PUCCH，并且能够连续地请求短等待时间的调度。UE和网络之间的协议支持：基于连续测量和关于确认的延迟容忍性的报告，在这两种操作模式中对不连续接收(DRX)配置的连续调整。
D3.UE接收具有对TimeAlignmentTimer(TAT)的一对第一和第二预配置值的索引的控制消息。在用户数据平面已被确认并被指示为延迟容忍的情况下，以及在设备能够执行对延迟容忍的应用的数据和数据请求的合并的情况下，UE将第一值视为要使用的TAT。在其他情况下，UE将第二值视为要使用的TAT。
D4.在上层合并的内部通知之后，UE也将第一值(或第一值的导出值)视为内部保护定时器，以确认延迟容忍性。
D5.UE持续监视其数据缓冲器的内容以及来自OTT前台和后台应用的请求，并向网络发送指示确认的延迟容忍性的变化的消息。
D6.UE持续地接收来自网络的响应消息，所述响应消息控制应该使用哪种操作模式；在用户数据平面已经被指示且被确认为是延迟容忍的情况下以及UE应该合并延迟容忍的应用的数据和数据请求的情况下，应该使用第一资源节约模式，其他情况下应该使用第二模式。
D7.当接收到下一个定时提前命令(TAC)并且TAT重新启动时，UE采用新的TAT值。
D8.UE发送指示期望停止TAT的请求消息，作为响应接收具有指示如同TAT已经到期那样操作的指示符的控制消息。然后，在接收到针对该控制消息事务的确认(ACK)后，UE确认采取该动作。
D9.UE发送指示期望特定的一对TAT值的请求消息，并且接收响应消息，所述响应消息控制将使用哪一对。
移动网络使用包括以下Nn个步骤的方法：
N1.与D1相同，但代之为发送控制消息。
N2.与D2相同。
N3.与D3相同，但是代之为发送控制将使用哪对TAT的控制消息。
N4.空(D4在设备调制解调器内部。移动网络中没有对应的动作)。
N5.网络接收来自设备的消息，可选地所述接收还使用网络中的服务层，并且得出当前的延迟容忍性和最佳的UE操作模式。
N6.与D6相同，但网络发送指示应使用哪种操作模式的控制消息。
N7.与D7相同，但代之为发送下一个TAC。
N8.与D8相同，但是是相反操作(接收请求消息并发送响应控制消息)。
N9.与D9相同，但是是相反操作(接收请求消息并发送响应控制消息)。
图3示出了在UE模式从正常模式改变为资源节约模式(伴随着UE使用的TAT值的伴随改变)的情况下UE和网络节点循环通过这些状态中的一些状态。
最初，在N3/D3，网络发送(以及UE接收)具有TAT的一对第一和第二预配置值的索引的控制消息。如D4所指示的，UE还使用第一TAT值(或其导出值)作为内部保护定时器，以确认其上行链路通信的延迟容忍性。此时，UE未指示其对上行链路通信的需求是延迟容忍的。
一段时间后(如椭圆所示)，在N7/D7处，网络在DL-SCH上发送(以及UE接收)定时提前命令(TAC)。TAC由逻辑信道ID 11101标识，如3GPP TS 36.321的表6.2.1-1中所规定，其公开内容通过引用整体并入本文。一旦接收到TAC，UE采用更长的第二TAT值，以保留在连接状态更长的时间，并且通过PUCCH保持快速的UL调度。TAT也重新启动。
在经过另一个不确定的延迟之后，UE得出结论：它的用户面通信是延迟容忍的-例如，其大部分或全部应用都正在以后台模式运行。在D5/N5处，UE发送(以及网络接收)消息，所述消息通知网络UE可以被移动到资源节约模式。网络在N6/D6处用指示UE切换到资源节约模式的控制消息来进行响应。作为响应，UE开始合并其延迟容忍的应用的数据和数据请求，并释放PUCCH，从而丢失UL同步。
当UE已经收集到足够多的延迟容忍的UL数据从而有理由做出调度请求时，如本领域所公知的，UE使用随机接入过程与网络重新同步。在N7/D7处，网络发送(以及UE接收)具有TAC的随机接入响应，所述TAC指示UE使用较短的第一TAT值。响应于该TAC，UE切换到较短的TAT值，并重新启动TAT。在已知的信令之后，UE接着发送具有UEID的MSG3调度请求，并且网络用冲突解决消息进行响应。其他的信令是常规的。
图3阐述了一个最初被网络置于“正常”模式的UE保留在UL同步状态，并使用较长的TAT值进行延迟敏感的UL调度。当UE确定其UL业务是延迟容忍的(例如，通过使用短的TAT定时器值作为保护定时器来执行该确定)，它通知网络，并且在接收到来自网络的TAC时移动到资源节约模式。从那时起(只要其UL业务保持是延迟容忍的)，UE使用随机接入过程来调度UL传输。
图4是描述UE转换进和转换出资源节约模式的子帧定时的状态图。在N3/D3处，网络发送控制消息，例如提供两个定时器值和/或指示UE利用其中的一个作为TAT值。UE在四个子帧之后(往返时间，或RTT)确认(ACK)该控制消息。然而，UE直到接收到来自网络的TAC才会实际改变模式和实施该TAT值。UE在四个子帧之后确认该TAC。由于传统的定时，网络和UE同意UE状态的实际改变(以及TAT的复位)将在TAC之后的六个子帧处，在D7/N7处，发生。参见3GPP TS 36.213，§4.2.3(“For a timing advance command received on subframen，the corresponding adjustment of the uplink transmission timing shall applyfrom the beginning of subframe n+6.”).
图5是描述步骤D8和N8的操作的信令图：UE请求提前终止TAT。在D5/N5处，UE发送(以及网络接收)指示UE UL业务是延迟容忍(例如，仅后台应用活动)的请求消息。网络在N6/D6处用指示UE进入资源节约模式的控制消息进行响应。在D8/N8处，UE发送(以及网络接收)要求快捷TAT的请求消息。作为响应，同样在步骤N8/D8处，网络发送(以及UE接收)指示UE强制TAT定时器到期的控制消息，由此立即丢失UL同步。在此之后，为了调度UL传输，UE必须使用随机接入过程。
图6是描述图5中描绘的最后一个事务的定时的状态图。网络向UE发送指示提前TAT定时器到期的控制消息。四个子帧后，UE向网络发送ACK。在此之后的两个子帧处，UE终止其TAT定时器的值。
图7是描述步骤D9和N9的操作的信令图：UE请求特定的一对TAT值。在D3/N3处，网络发送(以及UE接收)具有供UE使用的一对TAT值的索引的控制消息。在D9/N9处，UE用对UE期望使用的一对TAT值进行索引的请求消息进行响应。在N9/D9处，网络用对所请求的一对TAT值进行索引的控制消息进行响应。在N7/D7处，网络向UE发送TAC，该TAC命令UE进入正常模式或资源节约模式，并从该对TAT值中采用相应的TAT值，并重置TAT。如上所述，UE将在六个子帧之后执行这些动作。
图8描述了具有对成对的TAT值的索引的可能编码方式的控制消息。这示意说明了在D3/N3处(以及D9/N9处)的索引的可能编码方式，其中每个TAT索引是2比特。表1列出了作为一对TAT值的索引的TATDEF的可能表示。
Figure GDA0002718877000000141
表1：TAT值，通过TAT进行索引
1)预配置的TAT的第一(短TAT)和第二(长TAT)值。以子帧为单位(LTE中为1ms)。
2)当PC＝0，使用长TAT；否则，使用短TAT。
3)PC＝X：默认，当延迟容忍性未知时。
4)PC＝1：通知确认为延迟容忍的；PC＝o，其他情况。
5)应该使用Non-PFT传统(RRC)配置的值。
图9描述了可操作在本发明实施例中的网络节点10。在一些实施例中，网络节点10可以是基站。如本领域技术人员所知的，基站10是向一地理区域(被称为小区或扇区)中的一个或多个UE提供无线通信服务的网络节点。LTE中的基站10被称为e-NodeB或eNB；然而，本发明不限于LTE或eNB。在其他实施例中，网络节点10可以是与基站不同的节点。网络节点10包括：通信电路12，操作用于与其他网络节点交换数据；一个或多个处理电路14；存储器16；以及，无线电电路，诸如收发器18，一个或多个天线20等，用于实现通过空中接口与一个或多个UE的无线通信。
根据本发明的实施例，存储器16操作用于存储软件22，并且处理电路14操作用于执行软件22，软件22在被执行时操作用于使网络节点10向一个或多个UE发送用于时间对准定时器的一对第一值和第二值，并且指示一个或多个UE分别进入资源节约模式或默认模式，如本文所述。
图10描述了可操作在本发明的实施例中的UE 30。如本领域技术人员所知的，UE30是可在无线通信网络内操作的设备，其可以由电池供电并因此是移动的。UE 30包括用户接口32(显示器、触摸屏、键盘或小键盘、麦克风、扬声器等等)；一个或多个处理电路34；存储器36；以及，无线电电路，诸如收发器38，一个或多个天线40等，用以实现通过空中接口与一个或多个网络节点10的无线通信。如虚线所示，天线40可以在UE外壳的外部，或者可以在内部(例如在大多数智能手机中是这种情况)。UE 30可以附加地包括诸如相机、可移动存储器接口、短距离通信接口(Wi-Fi，蓝牙等)、有线接口(USB)、电池再充电端口等等特征(图10未示出)。
根据本发明的实施例，存储器36操作用于存储软件42，并且处理电路34操作用于执行软件42，软件42在被执行时操作用于使得UE 30监视数据和数据请求的延迟容忍性，以及为时间对准定时器分别应用第一值或第二值以进入资源节约模式或默认模式，如本文所述。
处理电路14,34可以包括任何顺序的状态机，其操作用于执行存储为存储器中的机器可读计算机程序的机器指令，所述状态机例如是：一个或多个硬件实现的状态机(例如，以离散逻辑、FPGA、ASIC等来实现)；可编程逻辑连同适当的固件；一个或多个存储了程序的通用处理器(如微处理器或数字信号处理器(DSP))连同适当的软件；或上述任何组合。
存储器16，36可包括本领域已知或可开发的任何非瞬时机器可读介质，包括但不限于，磁介质(例如软盘、硬盘驱动器等)、光介质(例如CD-ROM、DVD-ROM等)、固态介质(例如SRAM、DRAM、DDRAM、ROM、PROM、EPROM、闪存、固态盘等)等等。
无线电电路可以包括：一个或多个收发器18,38，用于根据本领域已知的或可以开发的一个或多个通信协议，经由无线电接入网络与一个或多个其他收发器38，18通信，所述通信协议例如是IEEE 802.xx，CDMA，WCDMA，GSM，LTE，UTRAN，WiMax等。收发器18,38实现适合于无线电接入网络链路的发射器和接收器功能(例如，频率分配等)。发射器和接收器功能可以共享电路组件和/或软件，或者可以单独实现。
通信电路12可以包括：接收机和发射机接口，用于根据本领域中已知的或可以开发的一个或多个通信协议，通过通信网络与一个或多个其他节点通信，所述通信协议例如是以太网，TCP/IP，SONET，ATM等。通信电路12实现适合于通信网络链路的接收器和发射器功能(例如，光学的，电气的等)。发射器和接收器功能可以共享电路组件和/或软件，或者可以单独实现。
图11是在无线通信网络中操作UE30的方法(100)的流程图。UE 30确定待处理的向网络的数据传送或请求的延迟容忍性(框102)，并且可以将该信息发送给网络。UE从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中第一值指示比第二值指示的更短的持续时间(框104)。该指示可以是到TAT值表格中的索引，该表格被预配置或发送给UE。如果UL业务是延迟容忍的(框106)，则UE将第一值应用到TAT(框108)，并且进入资源节约模式，在资源节约模式下UE合并延迟容忍的应用的数据和数据请求。UE然后使用随机接入过程来进行低频次的调度请求。另一方面，如果UL业务不是延迟容忍的(框106)，则UE将第二值应用到TAT(框110)，并且进入正常模式，在该正常模式下UE保持PUCCH UL同步，并且可以以低的等待时间调度UL传输。
图12是由无线通信网络中的节点10执行的管理信号拥塞的方法(200)的流程图。节点10识别具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE30。节点10将所识别的延迟容忍UE 30置于资源节约模式下，从而UE 30释放上行链路信道资源，并通过随机接入进行低频次的针对合并的数据传送的请求。
图13示出了示例处理电路34，诸如图10的UE 30中的处理电路。处理电路34包括多个物理单元。具体地，处理电路34包括确定单元50、接收单元52、TAT值应用单元54以及时间对准定时器56。确定单元50被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的。例如，确定单元50可以确定：与后台任务或应用相关的流量是延迟容忍的，并且与前台任务或应用相关的流量不是延迟容忍的。接收单元52被配置为从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间。TAT值应用单元54被配置为，如果所述确定单元50确定待处理的向网络的数据传送或请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器；所述TAT值应用单元54还被配置为：如果所述确定单元50确定待处理的向网络的数据传送或请求不是延迟容忍的，则将所述第二值应用到时间对准定时器。时间对准定时器56是可编程或可配置的定时器，其值由TAT值应用单元54设定。如本领域所熟知的，在TAT 56到期时，UE丢失UL同步，并且必须经由RACH上的随机接入过程来调度去往和来自网络的传输。
图14图示了示例软件42，诸如图10的UE 30的存储器36中所描述的软件。软件42包括多个软件模块。具体地，软件42包括确定模块60、接收模块62和TAT值应用模块64。在一些实施例中(如虚线所示)，时间对准定时器66可被实现为软件模块。在其他实施例中，TAT可以是硬件定时器。确定模块60被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的。例如，确定模块60可以确定：与后台任务或应用相关的流量是延迟容忍的，并且与前台任务或应用相关的流量不是延迟容忍的。接收模块62被配置为从网络接收用于时间对准定时器的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间。TAT值应用模块64被配置为，如果所述确定模块60确定待处理的向网络的数据传送或请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器；所述TAT值应用模块64还被配置为：如果所述确定模块60确定待处理的向网络的数据传送或请求不是延迟容忍的，则将所述第二值应用到时间对准定时器。时间对准定时器66是可编程或可配置的定时器功能，其值由TAT值应用模块64设定。如本领域所熟知的，在TAT 66到期时，UE丢失UL同步，并且必须经由RACH上的随机接入过程来调度去往和来自网络的传输。
本发明的实施例相对于现有技术提供了大量优点。
通过将具有延迟容忍的数据的UE更快地移动到非UL同步状态，释放了PUCCH资源以用于未指示延迟容忍的用户。处于资源节省模式下的UE合并UL数据和数据请求，并通过随机接入进行低频次的UL调度请求。通过提供两个TAT定时器值，在使得UE在正常模式和资源节约模式之间移动方面网络具有更大的灵活性。在一些实施例中，这可以自主地发生。此外，UE可以请求TAT定时器立即到期，从而更快速和有效地释放网络资源。
当然，在不脱离本发明的基本特征的情况下，本发明可以以不同于本文具体阐述的那些方式的其它方式来实施。实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变旨在被包含在其中。

Claims (36)

1.一种在无线通信网络中操作用户设备(30)的方法(100)，其特征在于：
确定(102)待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；
从网络接收(104)用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；
如果所述数据是延迟容忍的，则将所述第一值应用(108)到时间对准定时器(56，66)；以及
如果所述数据不是延迟容忍的，则将第二值应用(110)到时间对准定时器(56，66)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，确定(102)待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的包括：分别确定生成所述数据传送或请求的应用正在作为后台任务还是前台任务执行。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，将所述第一值或第二值应用(108，110)到时间对准定时器(56，66)包括：
从网络接收定时提前命令；
将所述第一值或第二值应用到时间对准定时器(56，66)；以及
响应于定时提前命令，重新启动时间对准定时器(56，66)。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于，如果所述数据是延迟容忍的，则：
合并延迟容忍应用的数据和数据请求；以及
通过随机接入向网络请求低频次的数据传送调度。
5.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于：如果所述数据是延迟容忍的，则将所述第一值或所述第一值的导出值作为内部保护定时器来确认数据和数据请求的延迟容忍性。
6.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于：向网络通知是所述第一值还是所述第二值被应用到时间对准定时器(56，66)。
7.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于：监视待处理的向网络的数据传送或请求的延迟容忍性；以及向网络通知数据或数据请求的延迟容忍性的改变。
8.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于：
向网络发送指示期望停止时间对准定时器(56，66)的消息；
从网络接收指示UE应如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作的消息；以及
在发送对网络消息的确认之后，如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作。
9.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征还在于：
向网络发送指示期望用于时间对准定时器(56，66)的特定第一值和第二值的请求消息；以及
从网络接收指示要用于时间对准定时器(56，66)的所述第一值和第二值的消息。
10.一种在无线通信网络中操作的用户设备UE(30)，包括：
收发器(38)，用于与网络交换信令和数据；
时间对准定时器(56，66)；以及
一个或多个处理电路(34)，操作连接到所述收发器(38)，并用于执行应用；
其中，所述UE(30)的特征在于，所述处理电路(34)还用于：
确定(102)待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；
从网络接收(104)用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；
如果所述数据是延迟容忍的，则将所述第一值应用(108)到时间对准定时器(56，66)；以及
如果所述数据不是延迟容忍的，则将第二值应用(110)到时间对准定时器(56，66)。
11.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)用于：通过分别确定生成所述数据传送或请求的应用正在作为后台任务还是前台任务执行，来确定(102)待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的。
12.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)用于：通过以下方式将所述第一值或第二值应用到时间对准定时器(56，66)：
从网络接收定时提前命令；
将所述第一值或第二值应用到时间对准定时器(56，66)；以及
响应于定时提前命令，重新启动时间对准定时器(56，66)。
13.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，如果所述数据是延迟容忍的，则所述处理电路(34)还用于：
合并延迟容忍应用的数据和数据请求；以及
通过随机接入向网络请求低频次的数据传送调度。
14.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，如果所述数据是延迟容忍的，则所述处理电路(34)还用于：将所述第一值或所述第一值的导出值作为内部保护定时器来确认数据和数据请求的延迟容忍性。
15.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)还用于：向网络通知是所述第一值还是所述第二值被应用到时间对准定时器(56，66)。
16.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)还用于：监视待处理的向网络的数据传送或请求的延迟容忍性；以及向网络通知数据或数据请求延迟容忍性的改变。
17.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)还用于：
向网络发送指示期望停止时间对准定时器(56，66)的消息；
从网络接收指示UE应如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作的消息；以及
在发送对网络消息的确认之后，如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作。
18.根据权利要求10所述的UE(30)，其中，所述处理电路(34)还用于：
向网络发送指示期望用于时间对准定时器(56，66)的特定第一值和第二值的请求消息；以及
从网络接收指示要用于时间对准定时器(56，66)的所述第一值和第二值的消息。
19.一种由无线通信网络中的节点(10)执行的管理信号拥塞的方法(200)，其特征在于：
识别(202)具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个用户设备UE(30)；
将所识别的延迟容忍UE(30)置于(204)资源节约模式，从而其释放上行链路信道资源，并通过随机接入进行低频次的针对合并的数据传送的请求，
其中，将所识别的延迟容忍UE(30)置于(204)资源节约模式包括：向所识别的延迟容忍UE(30)发送用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间。
20.根据权利要求19所述的方法(200)，其中，识别(202)具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE(30)包括：从UE(30)接收其具有延迟容忍的数据和数据请求的指示。
21.根据权利要求20所述的方法(200)，其中，识别(202)具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE(30)还包括：向UE(30)发送时间对准定时器值以用作评估延迟容忍性的内部保护定时器。
22.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征还在于：向UE(30)发送定时提前命令以提示UE(30)应用所述第一或第二时间对准定时器值。
23.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征还在于：从UE(30)接收是所述第一值还是所述第二值被应用到时间对准定时器(56，66)的指示。
24.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征还在于：从UE(30)接收关于数据或数据请求的延迟容忍性的改变的通知。
25.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征还在于：
从UE(30)接收指示期望停止时间对准定时器(56，66)的消息；以及
向UE(30)发送指示UE(30)应如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作的消息。
26.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征还在于：
从UE(30)接收指示期望用于时间对准定时器(56，66)的特定第一值和第二值的请求消息；以及
向UE(30)发送指示要用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的消息。
27.一种在无线通信网络中操作的节点(10)，包括：
收发器(18)，用于与至少一个用户设备UE(30)交换信令和数据；
一个或多个处理电路(14)，操作连接到所述收发器(18)：
其中，所述节点(10)的特征在于，所述处理电路(14)用于：
识别(202)具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE(30)；以及
将所识别的延迟容忍UE(30)置于(204)资源节约模式下，从而UE(30)释放上行链路信道资源，并通过随机接入进行低频次的针对合并的数据传送的请求，
其中，所述处理电路(14)用于通过下述方式将所识别的延迟容忍UE(30)置于(204)资源节约模式：向所识别的延迟容忍UE(30)发送用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间。
28.根据权利要求27所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)用于通过下述方式识别具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE：从UE接收其具有延迟容忍的数据和数据请求的指示。
29.根据权利要求28所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)还用于：通过下述方式识别具有延迟容忍的数据和数据请求的一个或多个UE：向UE(30)发送时间对准定时器值以用作评估延迟容忍性的内部保护定时器。
30.根据权利要求27所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)还用于：向UE发送定时提前命令以提示UE应用所述第一或第二时间对准定时器值。
31.根据权利要求27所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)还用于：从UE(30)接收是所述第一值还是所述第二值被应用到时间对准定时器(56，66)的指示。
32.根据权利要求27所述的节点(10)，其中所述处理电路(14)还用于：从UE(30)接收关于数据或数据请求延迟容忍性的改变的通知。
33.根据权利要求27所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)还用于：
从UE(30)接收指示期望停止时间对准定时器(56，66)的消息；以及
向UE(30)发送指示UE应如同时间对准定时器(56，66)已经到期那样操作的消息。
34.根据权利要求27所述的节点(10)，其中，所述处理电路(14)还用于：
从UE(30)接收指示期望用于时间对准定时器(56，66)的特定第一值和第二值的请求消息；以及
向UE(30)发送指示要用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的消息。
35.一种在无线通信网络中操作的用户设备UE(30)，包括处理电路(34)，所述处理电路(34)包括：
确定单元(50)，被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；
接收单元(52)，被配置为从网络接收用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；
TAT值应用单元(54)，被配置为：如果所述确定单元(50)确定待处理的向网络的数据传送或请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器(56，66)；所述TAT值应用单元(54)还被配置为：如果所述确定单元(50)确定待处理的向网络的数据传送或请求不是延迟容忍的，则将所述第二值应用到时间对准定时器(56，66)。
36.一种在无线通信网络中操作的用户设备UE(30)，包括：
确定模块(60)，被配置为确定待处理的向网络的数据传送或请求是否是延迟容忍的；
接收模块(62)，被配置为从网络接收用于时间对准定时器(56，66)的第一值和第二值的指示，其中所述第一值指示比所述第二值指示的更短的持续时间；
TAT值应用模块(64)，被配置为：如果所述确定模块(60)确定待处理的向网络的数据传送或请求是延迟容忍的，则将所述第一值应用到时间对准定时器(56，66)；所述TAT值应用模块(64)还被配置为：如果所述确定模块(60)确定待处理的向网络的数据传送或请求不是延迟容忍的，则将所述第二值应用到时间对准定时器(56，66)。
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