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CN101005659B - Umts网络中面向用户设备的无线资源控制的方法和装置 - Google Patents

Umts网络中面向用户设备的无线资源控制的方法和装置 Download PDF

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CN101005659B
CN101005659B CN200610064329XA CN200610064329A CN101005659B CN 101005659 B CN101005659 B CN 101005659B CN 200610064329X A CN200610064329X A CN 200610064329XA CN 200610064329 A CN200610064329 A CN 200610064329A CN 101005659 B CN101005659 B CN 101005659B
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Abstract

一种用于在无线网络中改善用户设备的电池性能的方法和装置，该无线网络包括多种无线资源控制(RRC)状态，该方法包括步骤：在用户设备上监控应用数据交换；确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用；及从用户设备启动到低电池需求无线资源控制状态或模式的转换。

Description

UMTS网络中面向用户设备的无线资源控制的方法和装置
技术领域
本申请涉及用户设备(UE)和通用陆地无线接入网(UTRAN)之间的无线资源控制，更具体地，涉及UMTS网络中模式和状态间的转换。
背景技术
通用移动电信网(UMTS)是宽带、基于分组的系统，用于传输上下文、数字化语音、视频和多媒体。其高度支持第三代标准，并通常基于宽带码分多址(W-CDMA)。
在UMTS网中，协议栈的无线资源控制(RRC)部分负责在UE和UTRAN间分配、配置和释放无线资源。该RRC协议在3GPP TS 25.331规范中有详细说明。UE可处于的两种基本模式定义为“空闲模式”和“UTRA连接模式”。UTRA代表UMTS陆地无线接入。在空闲模式中，只要其想要发送任何用户数据或响应于UTRAN或服务中的GPRS支持节点(SGSN)对其寻呼以从外部网络、诸如推送服务器接收数据的寻呼时，需要UE请求RRC连接。空闲和连接模式行为在3GPP规范TS 25.304和TS 25.331中有详细描述。
当在UTRA RRC连接模式中时，装置可以处于以下四种状态中的一种。它们是：
CELL_DCH：在这种状态中，在上行链路和下行链路中分配给UE专用信道以交换数据。UE必须执行如3GPP 25.331中概括的操作。
CELL_FACH：在这种状态中，不分配给用户设备专用信道。相反，使用公共信道交换少量的突发数据。UE必须执行如3GPP 25.331中概括的操作，其包括如3GPP TS 25.304中定义的小区选择处理。
CELL_PCH：UE使用间断接收(DRX)来监控广播消息，并通过寻呼指示信道(PICH)进行寻呼。不可能有上行链路操作。UE必须执行如3GPP 25.331中概括的操作，其包括如3GPP TS 25.304中定义的小区选择处理。UE必须在小组重选择后执行小组更新程序。
URA_PCH：UE使用间断接收(DRX)来监控广播消息，并通过寻呼指示信道(PICH)进行寻呼。不可能有上行链路操作。UE必须执行如3GPP 25.331中概括的操作，其包括如3GPP TS 25.304中定义的小区选择处理。这种状态类似于CELL_PCH，除了仅通过UTRAN登记区域(URA)重选择来触发URA更新程序之外。
由UTRAN控制从空闲到连接模式及vise-versa的转换。当空闲模式UE请求RRC连接时，网络确定是否将UE移动到CELL_DCH或CELL_FACH状态。当UE处于RRC连接模式时，网络再次确定何时释放RRC连接。网络还可在释放连接之前将UE从一个RRC状态移动到另一RRC状态。该状态转换典型地由UE和网络间的数据动或静触发。由于网络不知道UE完成数据交换的时间，其典型地保持RRC连接一段时间以预料去往/来自UE的多个数据。典型地，这样做以减少呼叫建立和无线承载建立的执行时间。RRC连接释放消息可仅由UTRAN发送。该消息释放信号链路连接和UE及UTRAN间的所有无线承载。
使用以上方案的问题是，即使UE上的应用已经完成了数据处理并且不期望任何进一步的数据交换，其仍然等待网络将其移动到正确的状态。网络甚至不关心UE上的应用已经完成了其数据交换这一事实。例如，UE上的应用可使用其自身的基于确认的协议来通过其应用服务器交换数据，该应用服务器连接到UMTS核心网络。这些例子是基于UDP/IP运行的应用，UDP/IP执行它们自己的受保证的传输。在这种情况中，UE得知应用服务器是否已经发送或接收到了所有数据分组，及是否处于更好的位置以确定是否将发生任何进一步的数据交换，从而确定何时终止RRC连接。由于UTRAN控制何时改变RRC连接状态到不同状态，低电池加强状态或进入空闲模式，事实上UTRAN不关心UE和外部服务器间的数据传输状态，UE被迫保持高数据速率和比需要的状态或模式更强的电池状态，因而消耗了电池寿命并浪费了网络资源。
本系统和方法通过提供从RRC连接模式到更大电池效率状态或模式的转换来解决现有技术的某些不足。特别是，本系统和装置优选地基于用于规定核心网域的信令连接的UE启动终端，或者基于指示UTRAN转换应从一个连接状态到另一个连接状态发生而提供转换。
特别地，如果UE上的应用确定完成了数据交换，其可优选地向UE软件的“RRC连接管理器”组件发送“完成”指示。RRC连接管理器保持所有当前应用(包括那些基于一个或多个协议提供业务的应用)的轨迹，其与分组数据协议(PDP)上下文相关，与分组交换(PS)无线承载相关，并与电路交换(CS)无线承载相关。PDP上下文是UE和跨越UMTS核心网运行的PDN(公共数据网)之间的逻辑相关。UE上一个或多个应用(例如e-mail应用和浏览器应用)可以与一个PDP上下文相关。在某些情况下，UE上的一个应用可与一个主PDP上下文相关，并且多个应用可与备用PDP上下文联系。RRC连接管理器从UE上同时工作的不同应用接收“完成”指示。例如，用户在浏览网站时可从推送服务器接收e-mail。在e-mail应用发送确认之后，其可指示其已经完成了数据转换，但是，浏览器应用没有发送这样的指示。基于来自激活应用的这些指示的复合状态，UE软件可以确定其在启动核心网分组业务域的信令连接释放之前应等待多长时间。在这种情况下可引入延迟以保证确实通过数据交换完成了应用，并且不需要RRC连接。延迟可以是动态的基于业务量的历史记录和/或应用列表。只要RRC连接管理器确定了不期望应用以交换任何数据的某些可能性，则其可发送用于适当域(例如PS域)的信令连接释放指示程序。可选地，其可向UTRAN发送用于连接模式内的状态转换的请求。
上述确定也可考虑网络是否支持URA_PCH状态和到该状态的转换行为。
启动UE转换到空闲模式可从RRC连接模式的任何状态发生，并在具有网络释放RRC连接结束，移动到空闲模式。本领域技术人员明白，处于空闲模式的UE比处于连接模式的UE使用更少的电池强度。
发明内容
因而，本申请优选地提供一种用于在具有多个无线资源控制(RRC)状态的无线网络中改善用户设备的电池性能的方法，包括步骤：在用户设备上监控应用数据交换；确定何时在用户设备上不期望应用以交换数据；及从用户设备启动到更少电池需求无线资源控制状态或模式的转换。
本申请进一步优选地提供了一种用户设备，其适合于减少UMTS网络中的电池损耗，该用户设备具有无线电子系统，该无线电子系统包括适合于与UMTS网络通信的无线电；具有数字信号处理器的无线处理器，其适合于与所述无线电子系统交互；存储器；用户接口；处理器，其适合于运行用户应用和与存储器、无线电及用户接口交互，并且适合于允许应用，该用户设备的特征在于具有装置：用于在用户设备上监控应用数据交换；确定何时在用户设备上没有交换数据的期望应用；及从用户设备启动到更少电池需求无线资源控制状态或模式的转换。
附图说明
通过参考附图，本申请将更加容易理解，其中：
图1是表示RRC状态及转换的结构图；
图2是表示各种UMTS小区和URA的UMTS网络的示例；
图3是表示RRC连接建立中各阶段的模块图；
图4A是根据当前方法由UTRAN启动的CELL_DCH连接模式状态和空闲模式间示例性转换的模块图；
图4B是根据本方法和装置CELL_DCH状态连接模式转换到空闲模式间示例性转换的模块图；
图5A是根据当前方法由UTRAN启动的CELL_DCH静态到CELL_FACH静态到空闲模式间示例性转换的模块图；
图5B是根据本方法CELL_DCH静态和空闲模式间示例性转换的模块图；
图6是UMTS协议栈的结构图；
图7是可与本方法关联使用的示例性UE；及
图8是用于与本方法和装置关联使用的示例性网络。
具体实施方式
现在参考图1。图1是表示UMTS网络中用于协议栈的无线资源控制部分的各种模式和状态的结构图。特别地，RRC既可以处于RRC空闲状态110，也可以处于RRC连接状态120。
如本领域技术人员可理解的，UMTS网络包括两种基于陆地的网段。它们是核心网(CN)和通用陆地无线接入网(UTRAN)(如图8中所例示的)。核心网负责数据呼叫的交换和路由，以及当UTRAN处理所有无线相关功能时到外部网络的数据连接。
在空闲模式110中，只要需要在UE和网络间交换数据，UE就必须请求RRC连接以建立无线资源。这既可以是请求连接以发送数据的UE上应用的结果，也可以是监控寻呼信道以指示UTRAN或SGSN是否已经寻呼了UE，从而从诸如推送服务器的外部数据网络接收数据的UE的结果。此外，只要UE需要发送诸如本地区域升级这样的移动性管理信令消息，其还要请求RRC连接。
一旦UE已经向UTRAN发送了请求以建立无线连接，UTRAN选择RRC连接将处于的状态。特别地，RRC连接模式120包括四个独立的状态。它们是CELL_DCH状态122、CELL_FACH状态124、CELL_PCH状态126和URA_PCH状态128。
从空闲模式110，RRC连接状态既可以去往小区专用信道(CELL_DCH)状态122，也可以去往小区前向接入信道(CELL_FACH)状态124。
在CELL_DCH状态122中，分配该UE上行链路和下行链路专用信道以交换数据。由于其具有分配给UE的专用物理信道，这种状态典型地需要来自UE的最大电池能量。
可选地，UTRAN可以从空闲模式110移动到CELL_FACH状态124。在CELL_FACH状态中，不分配给UE专用信道。相反，在少量突发数据中使用公共信道发送信令。但是，UE仍必须不断监控FACH，因此其损耗了电池能量。
在RRC连接模式120中，可以随UTRAN的意思改变RRC状态。特定地，如果对于特定时间量检测到了数据静态，或者检测到了某阈值之下的数据吞吐量，UTRAN可将RRC状态从CELL_DCH状态122移动到CELL_FACH状态124、CELL_PCH状态126或URA_PCH状态128。类似地，如果检测到负载在某一阈值之上，则可将RRC状态从CELL_FACH 124移动到CELL_DCH 122。
从CELL_FACH状态124，如果在某些网络中检测到对于预定时间数据静态，则UTRAN可将RRC状态从CELL_FACH状态124移动到寻呼信道(PCH)状态。其既可以是CELL_PCH状态126，也可以是URA_PCH状态128。
从CELL_PCH状态126或URA_PCH状态128，UE必须移动到CELL状态124，从而启动更新程序以请求专用信道。这仅是控制的状态转换。
CELL_PCH状态126和URA_PCH状态128使用非连续接收周期(DRX)以监控广播消息，并通过寻呼指示信道(PICH)寻呼。不可能有上行链路行为。
CELL_PCH状态126和URA_PCH状态128间的不同是，如果UE当前UTRAN登记区域(URA)不在当前小区内存在的URA标识列表中，则URA_PCH状态仅触发URA更新程序。特别地，参考图2。图2表示各种UMTS小区210、212和214的示例。如果重新选择到CELL_PCH状态，所有这些小区都需要小区更新。但是，在UTRAN登记区域内，每一个都会在同一UTRAN登记区域220内，因此当处于URA_PCH模式时，当在210、212和214间移动时不会触发URA更新程序。
如图2中所见，其它小区218在URA220外侧，可以是独立的URA或非URA的部分。
如本领域技术人员可理解的，从电池寿命的角度，与以上状态相比，空闲状态提供了最低的电池使用。特别地，因为仅在间隔上需要UE监控寻呼信道，不需要连续打开无线电，而是周期性地叫醒。对此的权衡是延迟发送数据。但是，如果延迟不太大，则空闲模式的优势和节省电池能力就超过了连接延迟的缺点。
再次参考图1，各种UMTS结构厂商基于各种标准在状态122、124、126和128间移动。以下略述示例性的结构。
在第一种示例性结构中，RRC直接在空闲模式和CELL_DCH状态间移动。在CELL_DCH模式中，如果检测到了两秒钟的静态，则RRC状态变换到CELL_FACH状态124。如果在CELL_FACH状态124中检测到了十秒钟的静态，则RRC状态变换到PCH状态126。CELL_PCH状态126中45分钟的静态将导致RRC状态移动回空闲模式110。
在第二种例示性结构中，RRC转换可根据负载阈值发生在空闲模式110和连接模式120间。在该第二种结构中，如果负载在某阈值以下，则UTRAN将RRC状态移动到CELL_FACH状态124。相反，如果数据在某一阈值之上，则UTRAN将RRC状态移动到CELL_DCH状态122。在该第二种结构中，如果在CELL_DCH状态122中检测到了两分钟的静态，则UTRAN将RRC状态移动到CELL_FACH状态124。在CELL_FACH状态124中5分钟的静态之后，UTRAN将RRC状态移动到CELL_PCH状态126。在CELL_PCH状态126中，在移动回空闲模式110之前，需要两小时的静态。
在第三种示例性结构中，空闲模式和连接模式120间的移动总是到CELL_DCH状态122。在CELL_DCH状态122中5秒中的静态之后，UTRAN将RRC状态移动到CELL_FACH状态124。在CELL_FACH状态124中，30秒的静态导致移动回空闲模式110。
在第四种示例性结构中，RRC直接从空闲模式转换到连接模式进入CELL_DCH状态122。在该第四种示例性结构中，CELL_DCH状态122包括两种子状态。第一种包括具有高数据速率的子状态，第二种子状态包括低数据速率，但仍然在CELL_DCH状态内。在该第四种示例性结构中，RRC直接从空闲模式110转换到高数据速率的CELL_DCH子状态。在10秒钟的静态之后，RRC状态转换到低数据速率的CELL_DCH状态。从低数据速率的CELL_DCH状态122，17秒的静态导致RRC状态改变到空闲模式110。
以上四种示例性结构表示了各UMTS结构厂商正在执行的状态。如本领域技术人员理解的，在每种情况中，如果花费在交换实际数据(例如email)上的时间与CELL_DCH或CELL_FACH状态中需要保持的时间相比非常短，则这会引起不必要的电流消耗，其会是用户感到诸如UMTS的新一代网络比诸如GPRS的前一代网络更坏。
进一步，尽管从电池寿命的角度，CELL_PCH状态比CELL_FACH状态更加理想，但CELL_PCH状态中DRX周期典型地被设定为比空闲模式110更低的值。结果，在CELL_PCH状态中，需要UE比在空闲模式中更加频繁的叫醒。
具有类似于空闲模式的DRX周期的URA_PCH状态可能在电池寿命和连接延迟间很好的平衡。但是，当前在UTRAN中不支持URA_PCH。因此期望从电池寿命的角度，在通过数据交换结束了应用之后，尽可能快地快速转换到空闲模式。
现在参考图3。当从空闲模式转换到连接模式时，需要各种信令和数据连接。参考图3，需要执行的第一个项目时RRC连接建立。如上所示，可仅由UTRAN拆除该RRC连接建立。
一旦完成了RRC连接建立310，则开始信令连接建立312。
一旦完成了信令连接建立312，则开始加密和完整性建立314。在完成了这些之后，完成无线承载建立316。在这一点上，可在UE和UTRAN间交换数据。
通常，以相反的顺序类似地完成拆除连接。拆除无线承载建立316，然后拆除RRC连接建立310。在这一点上，RRC移动到如图1所示的空闲模式110。
尽管目前3GPP规范不允许UE释放RRC连接或指示其对于RRC状态的偏好，但可以对于规定的核心网域，例如分组交换应用使用的分组交换(PS)域，UE仍然可以指示信令连接的终止。根据3GPP TS 25.331的8.1.14.1部分：由UE使用信令连接释放指示程序来向UERAN指示已经释放了其信令连接中的一个。该程序可轮流启动RRC连接释放程序。
因此在目前的3GPP规范内，可在拆除信令连接建立312后启动信令连接释放。在UE的能力之内拆除信令连接建立312，这根据规范“可”轮流启动RRC连接释放。
如本领域技术人员理解的，如果拆除了信令连接建立312，则在拆除了信令连接建立312之后，UTRAN还需要清除加密和完整性建立312和无线承载建立316。
如果拆除了信令连接建立312，则典型地通过网络为当前厂商结构降低RRC连接建立。
使用以上方法，如果UE确定完成了数据交换，例如如果提供给了UE软件的“RRC连接管理器”组件完成了数据交换的指示，则RRC连接管理器可确定是否拆除信令连接建立312。例如，装置上的email应用发送其已经从推送email服务器接收到了确认email确实由推送服务器接收到了的指示。RRC管理器可了解所有的现有应用，有关PDP上下文、有关PS无线承载及有关电路交换(CS)无线承载。在这种情况下可引入延迟以保证通过数据交换真正完成应用，并且在已经发送了“完成”指示后不再需要RRC连接。该延迟等同于与应用相关的静态超时。每个应用具有其自己的静态超时。例如，email应用可具有5秒钟的静态超时，而激活的浏览器应用可具有60秒钟的超时。基于来自激活应用的所有这些指示的复合状态，UE软件确定其应在可启动合适核心网(例如PS域)的信令连接释放之前等待多长时间。
可基于业务量模式历史和/或应用列表动态产生静态超时。
只要RRC连接管理器确定具有不期望应用以进行数据交换的某种可能性，其可对于合适的域发送信令连接释放指示程序。
上述UE启动到空闲模式的转换可发生在图1所例示的RRC连接模式120的任何阶段，结束具有网络释放RRC连接并移动到图1所例示的空闲模式110。这也可应用在语音呼叫期间当UE正执行任何分组数据业务时。在这种情况下，仅释放PS域，而CS域保持连接。
如本领域技术人员理解的，在某些情况下，比空闲模式更期望处于连接模式状态URA_PCH。例如，如果需要连接到CELL_DCH或CELL_FACH连接模式状态的延迟更低，则更加偏好处于连接模式PCH状态。有两种方式实现。第一种通过改变3GPP规范以允许UE请求UTRAN将其移动到特定状态，在这种情况下是URA_PCH状态128。
可选地，RRC连接管理器可考虑其它因素，诸如RRC连接当前处于何种状态。例如，如果RRC连接处于URA_PCH状态，则其可确定不必移动到空闲模式110，并因此不启动信令连接释放程序。
参考图4。图4A表示根据上述“四个”实施例结构的当前UMTS执行。如图4所示，时间为水平轴方向。
UE开始处于RRC空闲状态110，并基于需要被发送的本地数据或从UTRAN接收到的寻呼，开始建立RRC连接。
如图4A所示，RRC连接建立310首先发生，RRC状态在该时间内是连接状态410。
接下来，信令连接建立312、加密和完整性建立314、及无线承载建立316发生。RRC状态在这期间是CELL_DCH状态122。如图4A所示，从RRC空闲移动到无线承载建立的时间在该实施例中大约是2秒。
接下来交换数据。在该实施例图4A中，这大约在2到4秒完成，如步骤420所示。
在步骤420交换了数据后，除了需要的间断的RLC信令PDU外没有数据被交换，因此由网络配置无线承载以在大约10秒中后移动到更低数据速率的DCH状态。这如步骤422和424所示。
在更低数据速率的DCH状态中，17秒不会接收到任何数据，在该点上由网络在步骤428释放RRC连接。
一旦在步骤428启动了RRC连接，RRC状态进入到断开连接状态430大约40毫秒，在这之后UE处于RRC空闲状态110。
同时如图4A所示，对于一个周期示出了UE电流损耗，其中RRC处于CELL_DCH状态122。如所见，在CELL_DCH状态的整个持续时间内电流损耗大约是200到300毫安。在断开连接和空闲期间，利用了大约3毫安，假设DRX周期为1.28秒。但是，在200到300毫安上电流损耗的35秒钟消耗在了电池上。
现在参考图4B。图4B利用同样的上述“四种”形式的示例性结构，现在仅执行信令连接释放。
如图4B所示，同样的步骤310、312、314和316发生，当在RRC空闲状态110和RRC CELL_DCH状态122间移动时这花费同样的时间量。
进一步，在图4B上还完成了对于图4A的示例性email的RRC数据PDU交换，这花费大约2到4秒。
在图4B的实施例中UE具有应用特定静态超时，其在图4B的实施例中是两秒，如步骤440所示。在RRC连接管理器确定了存在特定时间量的静态后，UE在步骤442释放信令连接建立，并由网络在步骤428释放RRC连接。
如图4B中所示，在CELL_DCH步骤122中电流损耗仍大约是200到300毫安。但是，连接时间仅大约是8秒。如本领域技术人员理解的，在小区DCH状态122中移动保持的相当少的时间量总是导致在UE装置上的大量电池节省。
现在参考图5。图5表示使用以上所示的结构的第二实施例，如结构“3”。如图4A和4B，花费大约2秒发生连接建立。这需要RRC连接建立310、信令连接建立312、加密和完整性建立314和无线承载建立316。
在该建立期间，UE通过其间的RRC状态连接步骤410从RRC空闲模式110移动到CELL_DCH状态122。
如图4A，在图5A中RLC数据交换发生，在图5A的实施例中花费2到4秒。
根据结构3，RLC信令PDU交换除了需要的间断RLC信令PDU外不接收数据，从而在步骤422处于5秒钟周期的空闲，在该点上无线承载重新配置网络以从CELL_DCH状态122移动到CELL_FACH状态124。这在步骤450中完成。
在CELL_FACH状态124中，RLC信令PDU交换发现在预定的时间量内，除了需要的间断RLC信令PDU外没有数据，在这种情况30秒内，在该点上由网络在步骤428执行RRC连接释放。
如图5A所见，这将RRC状态移动到空闲模式110。
如图5A中进一步所见的，在DCH模式期间电流损耗在200到300毫安之间。当移动到CELL_FACH状态124时，电路损耗低至大约120到180毫秒。在释放了RRC连接后，RRC移动到空闲模式110，能量损耗大约3毫安。
UTRA RRC连接模式状态为CELL_DCH状态122或CELL_FACH状态124在图5A的实施例中持续大约40秒。
现在参考图5B。图5B例示了如图5A的同样的结构“3”，通过同样大约两秒的连接时间达到RRC连接建立310、信令连接建立312、加密和完整性建立314和无线承载建立316。进一步，RLC数据PDU交换420花费大约2到4秒。
如图4B，UE应用在步骤440检测特定的静态超时，在该点上由UE启动信令连接释放指示程序，并随后在步骤448由网络释放RRC连接。
进一步如图5B中所见，RRC在空闲模式110中开始，移动到CELL_DCH状态122而没有进入到CELL_FACH状态。
进一步如图5B中所见，在RRC在CELL_DCH状态122阶段的时间内，该时间根据图5的实施例大约是8秒，电流损耗大约是200到300毫安。
因此，图4A和4B间以及图5A和5B间的比较表示消除了大量的电流损耗，从而大幅度地延长了UE的电池寿命。如本领域技术人员理解的，以上可进一步用在当前3GPP规范的上下文中。
现在参考图6。图6例示了用于UMTS网络的协议栈。
如图6中所见，UMTS包括CS控制平面610、PS控制平面611和PS用户平面630。
在该3个平面内，存在非接入层(NAS)614和接入层部分616。
CS控制平面610内的NAS部分614包括呼叫控制(CC)618、补充业务(SS)620、和短消息业务(SMS)622。
PS控制平面611内的NAS部分614包括移动性管理(MM)和GPRS移动性管理(GMM)626。其进一步包括SM/RABM 624和GSMS 628。
CC 618为电路交换业务提供呼叫管理信令。SM/RABM 624的会话管理部分提供PDP上下文激活、去激活和修改。SM/RABM 624还提供业务质量协商。
SM/RABM 624的RABM部分的主要功能将连接PDP上下文到无线接入承载。因此SM/RABM 624负责建立、修改和释放无线承载。
在接入层616上，CS控制平面610和PS控制平面611位于无线资源控制(RRC)617之上。
PS用户平面630中的NAS部分614包括应用层638、TCP/UDP层636和PDP层634。PDP层634可例如包括因特网协议(IP)。
PS用户平面630中的接入层616包括分组数据汇聚协议(PDCP)632。PDCP 632设计为使WCDMA协议适合于在UE和RNC(如图8中所见)承载TCP/IP协议，并可选择用于IP业务量流协议头压缩和解压缩。
UMTS无线链路控制(RLC)640和媒体访问控制(MAC)层650形成UMTS无线接口的数据链路子层，并驻留在RNC节点和用户设备上。
一层(L1)UMTS层(物理层650)在RLC/MAC层640和650下面。该层是用于通信的物理层。
虽然以上可以在多种移动设备上实现，但关于图7在下面略述一个移动设备的实施例。现在参考图7。
UE 1100优选地为至少具有语音和数据通信能力的两种方式的无线通信设备。UE1100优选地具有与因特网上其它计算机系统通信的能力。根据所提供的精确功能，无线设备可以例如是数据消息设备、两种方式的寻呼机、无线e-mail设备、具有数据消息能力的蜂窝电话、无线因特网装置、或数据通信设备。
这里使UE1100用于两种方式的通信，其将并入一个通信子系统1111，包括接收机1112和发射机1114，以及相关的组件，诸如一个或多个优选为内嵌或内部的天线元件1116和1118、本地振荡器(LO)1113、以及诸如数据信号处理器(DSP)1120的处理模块。如通信领域的技术人员理解的，通信子系统1111的特殊设计将依赖于设备期望操作于的通信网络。例如，UE1100可包括通信子系统1111，其设计为在GPRS网络或UMTS网络中操作。
网络接入需求还会根据网络1119的类型而变化。例如，在UMTS和GPRS网络中，网络接入与UE1100的订户或用户相关。例如，GPRS移动设备因此需要用户识别模块(SIM)卡以在GPRS网络上操作。在UMTS中，需要USIM或SIM模块。在CDMA中，需要RUIM卡或模块。在此将这些称为UIM接口。没有有效的UIM接口，移动设备就不会是全功能的。本地或非网络通信功能，以及诸如紧急呼叫的合法需要功能(如果有)可以是可用的，但移动设备1100不能执行任何其它包括基于网络1100通信的功能。UIM接口1144通常类似于可插入卡的卡槽，并类似于磁盘或PCMCIA卡推出。UIM卡可具有大约64K的存储，并保留多种关键配置1151，以及诸如身份、用户相关信息的其它信息1153。
当已经完成了所需网络的登记或激活程序时，UE 1100可基于网络1119发送和接收通信信号。天线1116通过通信网1119接收到的信号被输入到接收机1112，其可执行公共的接收机功能，如信号放大、频率下变换、滤波、信道选择等等，在图7所示系统的实施例中，为模数(A/D)转换。接收信号的A/D转换允许更复杂的通信功能，例如解调和解码在DSP1120中执行。以类似的方式，处理待发送的信号，包括例如通过DSP 1120调制和编码，并输入到发射机1114用于数模转换、频率上变换、滤波、放大，并基于通信网络1119通过天线1118发送。DSP1120不仅处理通信信号，还提供接收机和发射机控制。例如，可通过DSP 1120中执行的自动增益控制算法适应性地控制应用于接收机1112和发射机1114中通信信号的增益。
网络1119可进一步与多个系统通信，包括服务器1160和其它元件(未示出)。例如，网络1119可与企业系统和网站客户机系统通信，从而适应各种具有不同业务级别的客户机。
UE1100优选地包括微处理器1138，其控制装置的全部操作。通过通信子系统1111执行至少包括数据通信的通信功能。微处理器1138还与进一步的装置子系统交互，例如显示器1122、闪存1124、随机访问存储器(RAM)1126、辅助输入/输出(I/O)子系统1128、串行端口1130、键盘1132、扬声器1134、麦克风1136、短距离通信子系统1140及任何其它通常如1142设计的装置子系统。
图7中所示的某些子系统执行通信相关功能，然而其它子系统可提供“常驻”或设备上的功能。特别的，某些子系统，例如键盘1132和显示器1122可用于诸如输入用于基于通信网络发送的上下文消息的通信相关功能，以及诸如计算机或任务列表的设备驻留功能。
微处理器1138使用的操作系统软件优选地存储在诸如闪存1124的持久存储器中，其可替换为只读存储器(ROM)或类似的存储元件(未示出)。本领域技术人员可认识到，操作系统、特定装置应用或其部分可临时性地载入到诸如RAM1126的非易失性存储器中。接收到的通信信号还可存储在RAM1126中。进一步，唯一的标识符还可优选地存储在只读存储器中。
如所示的，闪存1124可分隔为不同的区域，用于计算机程序1158和程序数据存储器1150、1152、1154和1156。这些不同的存储器类型表示每个程序可分配闪存1124的一部分用于其自身的数据存储需要。微处理器1138，除其操作系统功能以外，优选地在移动设备上使得软件应用执行。预定的控制基本操作的应用组，例如至少包括数据和语音通信应用，在生产期间通常被安装在UE1100上。优选的软件应用可以为个人信息管理器(PIM)应用，其具有组织和管理涉及移动设备的用户的数据项目的能力，例如但不限于，e-mail、日程时间、语音邮件、约会及任务项目。自然地，一个或多个存储器存储可在移动设备上使用以帮助PIM数据项目的存储器。该PIM应用可优选地具有通过无线网1119发送和接收数据项目的能力。在一个优选实施例中，使用存储的或与主计算机系统相关的移动设备用户的相应数据项目，通过无线网络1119对PIM数据项目无缝结合、同步和更新。进一步的应用还可通过网络1119转载在移动设备1100之上，辅助I/O子系统1128、串行端口1130、短距离通信子系统1140及任何其它合适的子系统1142由用户安装在RAM1126中或优选地在非易失性存储器中(为示出)，用于由微处理器1138执行。在应用安装中的这种灵活性提高了设备的功能，并提供了增强的设备上功能、通信相关功能、或两者。例如，安全通信应用可实现电子商务功能及其它这种将使用UE 1100执行的金融交易。但是根据以上，在许多情况下这些应用需要由载波批准。
在数据通信模式中，诸如上下文消息或网页下载的接收信号将由通信子系统1111处理，并输入到微处理器1138，其优选地进一步处理该接收信号以输出到显示器1122，或可选地输出到辅助I/O设备1128。UE1100的用户还可例如使用键盘1132结合显示器1122及可能的辅助I/O设备1128撰写诸如email消息的数据项目，键盘1132优选地为全字母数据键盘或电话型键区。然后可通过通信子系统1111基于通信网络发送这种撰写的项目。
对于语音通信，UE 1100的全部操作是类似的，除了接收信号优选地被输出到扬声器1134，及由麦克风1136产生的用于发送的信号。可选的语音或音频I/O子系统，例如语音消息记录子系统，还可在UE1100上实现。机关优选地主要通过扬声器1134完成语音或音频信号输出，还可使用显示器1122提供例如呼叫方身份的指示、语音呼叫的持续时间或其它语音呼叫相关信息。
图7中的串行端口1130通常在个人数字助理(PDA)型移动设备中实现，对于该移动设备可期望与用户的台式计算机(未示出)同步。该端口1130将使得用户通过外部设备或软件应用设置偏好，并通过向UE 1100提供信息或软件下载，而不通过无线通信网络扩展移动设备1100的能力。可选的下载路径可例如用于直接将加密密钥装载在设备上，并因此实现可靠和可信的连接，从而保证设备通信的安全。
可选的，串行端口1130可用于其它通信，并可包括如通用串行总线(USB)端口。接口与串行端口1130相关。
其它通信子系统1140，如短距离通信子系统，是一个进一步可选的组件，其可提供UE1100和不同系统或装置键的通信，其不是必要地需要是类似的设备。例如，子系统1140可包括红外线设备和相关电路及组件，或BluetoothTM通信模块，以提供与类似使用系统和设备的通信。
现在参考图8。图8是通信系统800的结构图，其包括通过无线通信网通信的UE 802。
UE 802无线地与多个节点B 806中的一个通信。每个节点B 806负责空中接口处理和某些无线资源管理功能。节点B 806提供类似于GSM/GPRS网络中基站收发台的功能。
图8的通信系统800中表示的无线链路代表一个或多个不同的信道，典型地为不同的无线频率(RF)信道，及用在无线网络和UE 802间的相关协议。Uu空中接口804使用在UE 802和节点B 806间。
典型地由于全部带宽的限制和UE 802有限的电池能量，RF信道是必须节约的限制资源。本领域技术人员理解，实际执行中的无线网络可根据期望的全部广阔的网络覆盖包括上百个小区。可通过多个交换机和路由器(未示出)连接所有有关的组件，该交换机和路由器由多个网络控制器控制。
每个节点B 806与无线网络控制器(RNC)810通信。RNC 810负责在其区域内控制无线资源。一个RNC 810控制多个节点B 806。
UMTS网络中的RNC 810提供与GSM/GPRS网络中的基站控制器(BSC)功能等价的功能。但是，RNC 810包括多项智能，例如包括不包括MSC和SGSN的自动切换管理。
使用在节点B 806和RNC 810间的接口是Tub接口808。主要使用NBAP(节点B应用部分)信令协议，如3GPP TS 25.433V3.11.0(2002-09)和3GPP TS 25.433V5.7.0(2004-01)中定义的。
通用陆地无线接入网(UTRAN)820包括RNC 810、节点B 806和Uu空中接口804。
电路交换业务被路由到移动交换中心(MSC)830。MSC 830是安排呼叫、从用户或从PSTN(未示出)得到或接收数据的计算机。
RNC 810和MSC 830间的业务量使用lu-CS接口828。lu-CS接口828是用于承载(典型地)UTRAN 820和核心语音网间语音业务量和信令的电路交换连接。使用的主要信令协议是RANAP(无线接入网应用部分)。RANAP协议使用在核心网821间的UMTS信令中，该核心网可以是MSC 830或SSGN 850(以下更详细定义)及UTRAN 820。RANAP协议在3GPP TS25.413V3.11.1(2002-09)和TS 25.413V5.7.0(2004-01)中定义。
对于所有通过网络操作员登记的UE 802，永久数据(例如UE 102用户表)以及临时数据(如UE 802的当前位置)存储在归属位置寄存器(HLR)838中。假设语音呼叫到UE 802，查询HLR 838以确定UE 802的当前位置。MSC 830的访问位置寄存器(VLR)836负责一组位置区域，并存储当前处于其负责区域内的那些移动台的数据。这包括永久移动台数据的部分，为了更快的访问，该数据已经被从HLR 838发送给了VLR836。但是，MSC 830的VLR 836还可分配和存储本地数据，例如临时标识。还在系统接入上通过HLR 838认证UE 802。
通过业务GPRS支持节点(SGSN)850路由分组数据。在GPRS/UMTS网络中，SGSN 850是RNC和核心网间的网关，其负责在其地理业务区域内从或到UE的数据分组的传输。lu-PS接口848用在RNC 810和SGSN 850间，是用于承载(典型地)UTRAN 820和核心数据网间的数据业务量和信令的分组交换连接。使用的主要信令协议是RANAP(上述的)。
SSGN 850与网关GPRS支持节点(GGSN)860通信。GGSN 860是UMTS/GPRS网络和诸如因特网或私网的其它网络间的接口。GGSN 860基于Gi接口连接到公共数据网PDN 870。
本领域技术人员理解，无线网络可连接到其它系统，可能包括其它网络，这在图8中没有明确表示。网络会通常在非常少的某些类寻呼和基于正在进行的信息发送，即使没有实际的分组数据交换。尽管网络包括多个部分，这些部分所有工作一起导致无线链路上的某种行为。
在此描述的实施例是结构、系统或方法的例子，其具有相应于该申请的技术元素的元素。这样写的说明可使得本领域技术人员制造并使用具有替代元素的实施例，该替代元素同样相应于该申请的技术元素。该申请扩展的技术范围因此包括其它不同于在此描述的本申请技术的结构、系统或方法，并进一步包括于在此描述的本申请的技术非实质不同的其它结构、系统或方法。

Claims (29)

1.一种用于改善具有多种无线资源控制(RRC)状态(110；120)的无线网(1119)中所使用的移动用户设备(1100)的电池性能的方法，所述用户设备(1100)能够运行多个不同的应用(1154)，多个不同的应用(1154)的每一个能够与无线网(1119)交换数据，所述方法在用户设备处包括：
在处于RRC状态或模式(122，124，126，128)的同时与无线网(1119)交换数据的移动用户设备处，从每一个应用接收数据交换完成的指示；
根据从在RRC状态或模式(122，124，126，128)下交换数据的每一个应用所接收的数据交换完成的指示，确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用；以及
如果确定在用户设备上没有期望交换数据的应用，则启动从RRC状态或模式(122，124，126，128)向另一低电池需求的RRC状态或模式(124，126，128，110)的转换(422)。
2.如权利要求1的方法，其中所述启动包括拆除用户设备(1100)和无线网络(1119)间的信令连接建立。
3.如权利要求2的方法，其中所述拆除使得网络(1119)释放用户设备和无线网络间的信令连接。
4.如权利要求1至3中任何一个的方法，其中无线网络(1119)是通用移动电信系统“UMTS”网络。
5.如权利要求4的方法，其中所述RRC状态是CELL_DCH状态(122)或CELL_FACH状态(124)。
6.如权利要求4的方法，其中所述RRC状态是CELL_PCH状态(122)或URA_PCH状态(128)。
7.如权利要求1的方法，其中所述启动包括向无线网络发送消息，用于请求转换到另一低电池需求的RRC状态或模式。
8.如权利要求1的方法，其中所述另一低电池需求的RRC状态或模式是从CELL_FACH状态(124)、CELL_PCH状态(126)、URA_PCH状态(128)或空闲模式中的一个构成的组中所选的状态。
9.如权利要求1的方法，其中在处于RRC状态的同时与无线网交换数据的每一个应用是激活应用。
10.如权利要求1至9中任意一个的方法，其中用户设备进一步包括无线资源控制“RRC”连接管理器，所述RRC连接管理器执行所述接收、确定和启动。
11.如权利要求10的方法，其中所述确定包括：根据从在RRC状态或模式下交换数据的应用所接收的数据交换完成的指示的复合状态，来确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用。
12.如权利要求1的方法，其中还根据确保在RRC状态或模式下交换数据的应用不再需要RRC连接的延迟，来确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用。
13.如权利要求12的方法，其中所述延迟是多个静态超时时间段的复合结果，每一个静态超时时间段对应于在处于RRC状态或模式的同时与无线网交换数据的相应应用。
14.如权利要求1的方法，其中还包括：检测在处于RRC状态或模式的同时与无线网交换数据的每一个应用的静态超时。
15.如权利要求14的方法，其中所述检测静态超时进一步包括追踪用于所述用户设备的相关分组数据协议“PDP”上下文、分组交换“PS”无线访问承载、PS无线承载。
16.如权利要求12或13的方法，其中所述延迟是动态基于业务量模式历史和/或应用列表的。
17.如权利要求13或14的方法，进一步包括：如果所述RRC状态是URA PCH状态，则阻止所述启动。
18.一种适合于在无线网络(1119)中减少电池损耗的用户设备(1100)，该用户设备(1100)具有无线子系统(1111)，其包括适合于与无线网络(1119)通信的无线电；具有数字信号处理器(1120)的无线处理器，适合于与所述无线子系统(1111)交互；存储器(1124，1126)；用户接口(1144，1122，1136)；适合于运行多个应用(1158)的处理器(1138)，多个应用(1158)的每一个能够与无线网(1119)交换数据，该用户设备(1100)包括：
接收单元，适合并配置为：在处于RRC状态或模式的同时与无线网交换数据的用户设备处，从每一个应用接收数据交换完成的指示；
确定单元，适合并配置为：根据从在RRC状态或模式下交换数据的每一个应用所接收的数据交换完成的指示，确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用；以及
转换单元，适合并配置为：如果确定在用户设备上没有期望交换数据的应用，则启动从RRC状态或模式向另一低电池需求的状态或模式的转换。
19.如权利要求18的用户设备，其中所述转换单元适合于拆除用户设备和无线网络间的信令连接建立。
20.如权利要求19的用户设备，其中所述转换单元适合于通过拆除信令连接建立，使得网络(1119)释放用户设备(1100)和无线网络(1119)间的信令连接。
21.如权利要求18到20中的任一个的用户设备，其中无线网络(1119)是通用移动电信系统“UMTS”网络。
22.如权利要求21的用户设备，其中所述RRC状态是CELL_DCH状态(122)或CELL_FACH状态(124)。
23.如权利要求21的用户设备，其中所述RRC状态是CELL_PCH状态(126)或URA_PCH状态(128)。
24.如权利要求18的用户设备，其中所述转换单元配置为向无线网络(1119)发送消息，用于请求向另一低电池需求的RRC状态或模式(124，126，128，110)的转换。
25.如权利要求18的用户设备，其中所述另一低电池需求的状态或模式是CELL_FACH状态(124)、CELL_PCH状态(126)、URA_PCH状态(128)或空闲模式(110)中的一个。
26.如权利要求18的用户设备，其中在处于RRC状态或模式的同时与无线网交换数据的每一个应用是激活应用。
27.如权利要求18的用户设备，其中所述确定单元适合于根据从在RRC状态或模式下交换数据的应用所接收的数据交换完成的指示的复合状态，来确定何时在用户设备(1100)上没有期望交换数据的应用。
28.如权利要求18的用户设备，其中所述确定单元适合于根据确保在RRC状态或模式下交换数据的应用不再需要RRC连接的延迟，来确定何时在用户设备上没有期望交换数据的应用。
29.一种通用移动电信系统“UMTS”网络(1119)，包括根据权利要求18至28中任何一个的多个用户设备。
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