DE60037942T2

DE60037942T2 - Variabler schneller pagingmodus

Info

Publication number: DE60037942T2
Application number: DE60037942T
Authority: DE
Inventors: Jan Lindskog; Gunnar Rydnell; Timo Pohjanvuori
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: ES2299429T3; AU6035200A; US6665307B1; KR20020038922A; EP1197101A1; DE60037942D1; CN1130930C; CN1359597A; BR0012026A; JP4638101B2; WO2001003451A1; JP2003503981A; EP1197101B1; ATE385380T1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Funkkommunikationssysteme und insbesondere Techniken und Strukturen, um einem Mobiltelefon zu ermöglichen schnell eine Uplink-(aufwärtsgerichtete) und Downlink-(abwärtsgerichtete) Medium-Zugriffs-Steuerungs-Transaktion (Medium Access Control transaction) aufzubauen.
Der Zuwachs von kommerziellen Kommunikationssystemen und insbesondere das explosive Anwachsen von zellularen Funktelefonsystemen weltweit hat Systementwickler angetrieben nach Vorgehensweisen zu suchen, um die Systemkapazität und Flexibilität zu erhöhen, ohne eine Kommunikationsqualität über Kundentoleranzschwellen hinweg zu verringern. Mobile Anrufe können zum Beispiel in einer leitungsvermittelten Weise, einer paketvermittelten Weise oder irgendeinem Hybrid davon gelenkt werden. Es ist zunehmend wünschenswert geworden mobile Zellulartelefonnetze, zum Beispiel ein GMS Netz, mit Internetprotokoll (IP) Netzen für Anrufweglenkungszwecke zu koppeln und zu integrieren. Die Weglenkung von Sprachanrufen über IP Netze wird häufig „Voice over IP" oder abgekürzt VoIP bezeichnet.
Eine paketvermittelte Technologie, die verbindungsorientiert (z. B. X.25) oder „verbindungslos", wie in IP, sein kann, erfordert nicht den Aufbau und Abbau einer physikalischen Verbindung, was im krassen Gegensatz zu einer leitungsvermittelten Technologie ist. Dies reduziert die Datenlatenz und erhöht die Effizienz eines Kanals bei der Behandlung von relativ kurzen, Burst-behafteten, oder interaktiven Transaktionen. Ein verbindungsloses Paketvermittlungsnetz verteilt die Weglenkungsfunktionen an mehrere Weglenkungsstellen, wodurch mögliche Verkehrsengpässe vermieden werden, die auftreten können, wenn eine zentrale Vermittlungsstelle verwendet wird. Daten werden mit der geeigneten Endsystemadressierung „in Pakete verpackt" und dann in unabhängigen Einheiten entlang des Datenpfads übertragen. Zwischensysteme, die manchmal als „Router" bezeichnet werden und zwischen den kommunizierenden Endsystemen stationiert sind, treffen auf einer Einzelpaketbasis Entscheidungen darüber, welche Route am besten geeignet ist, um genommen zu werden. Weglenkungsentscheidungen sind auf eine Anzahl von Charakteristiken gestützt, einschließlich: Route mit den geringsten Kosten oder eine Kosten-Metrik; Kapazität der Strecke; Anzahl von Paketen, die für eine Übertragung warten; Sicherheitsanforderungen für die Strecke; und ein Betriebsstatus des Zwischensystems (des Knotens).
1A zeigt eine repräsentative Architektur, die für ein Kommunizieren über eine Luftstrecke verwendet wird, die die Paketdatenprotokolle umfasst, die eine Verbindbarkeit (Conectivity) zwischen einem Mobilendsystem (M-ES), einer Mobildatenbasisstation (MDBS), und einem Mobildatenzwischensystem (MD-IS) bereitstellen. Eine beispielhafte Beschreibung der Elemente in 1A und ein Ansatz für ein Element, wenn alternative RF Technologien betrachtet werden, folgt nun.
Die Protokolle Internet Protocol/Connectionless Network Protokol (IP/CLNP) sind Netzprotokolle, die verbindungslos sind und in einem weit verbreiteten Maße überall in der traditionellen Datennetzgemeinschaft unterstützt werden. Diese Protokolle sind unabhängig von der physikalischen Schicht und werden vorzugsweise nicht modifiziert, wenn sich die RF Technologien ändern.
Das Protokoll Security Management Protocol (SMP) stellt Sicherheitsdienste über die Luftstreckenschnittstelle bereit. Die bereitgestellten Dienste umfassen eine Datenstrecken-Geheimhaltung, eine M-ES Authentifizierung, eine Schlüsselverwaltung, eine Zugriffssteuerung und eine Algorithmus-Aktualisierbarkeit/Ersetzung. Das SMP sollte unverändert bleiben, wenn alternative RF Technologien implementiert werden.
Das Protokoll Radio Ressource Management Protocol (RRMP) stellt ein Management und eine Steuerung über die Verwendung der RF Ressourcen der Mobileinheit bereit. Das RRMP und dessen zugehörige Prozeduren sind spezifisch für die AMPS RF Infrastruktur und erfordern eine Änderung auf Grundlage der implementierten RF Technologie.
Das Protokoll Mobile Network Registration Protocol (MNRP) wird in Tandem mit einem Protokoll Mobile Network Location Protocol (MNLP) verwendet, um eine richtige Registrierung und Authentifizierung des mobilen Endsystems zu ermöglichen. Das MNRP sollte unverändert werden, wenn alternative RF Technologien verwendet werden.
Das Protokoll Mobile Data Link Protocol (MDLP) stellt einen effizienten Datentransfer zwischen dem MD-IS und dem M-ES bereit. Das MDLP unterstützt eine effiziente Bewegung des mobilen Systems, eine Energieaufrechterhaltung des mobilen Systems, eine gemeinsame Verwendung von RF Kanalressourcen, und eine effiziente Fehlerwiederherstellung. Das MDLP sollte unverändert werden, wenn alternative RF Technologien verwendet werden.
Das Protokoll Medium Access Control (MAC) und zugehörige Prozeduren steuern die Methodologie, die M-ESs verwenden, um einen gemeinsamen Zugriff auf den RF Kanal zu verwalten. Dieses Protokoll und seine Funktionalität wird durch alternative RF Technologien zugeführt.
Kommende Paketdatensysteme, die die voranstehend erwähnten Protokolle verwenden, werden wahrscheinlich zwei Typen von RF Kanälen für Paketdatenübertragungen unterstützen. Einen Paketsteuerkanal (Paket Control Channel; PCCH) und einen Paketverkehrskanal (Paket Traffic Channel; PTCH). Der PCCH kann entweder ein Punkt-zu-Punkt oder ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Kanal sein. Es ist dieser Kanal, auf dem eine Mobilstation verweilt (d. h. wo die Mobilstation Broadcast- und Paging-Information liest und wo die Mobilstation einen wahlfreien Zugriff und reservierte Zugriffsgelegenheiten aufweist). Der PTCH ist andererseits ein Punkt-zu-Punkt Kanal mit nur reserviertem Zugriff. Wie von Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet erkannt werden wird kann ein RF Kanal entweder Paketdatendienste oder Sprachdienste bereitstellen oder kann gleichzeitig sowohl Paketdaten- als auch Sprachdienste bereitstellen.
1B zeigt ein Zustandsdiagramm für eine herkömmliche Mobilstation, die beispielsweise in der in 1A dargestellten Protokollarchitektur arbeitet. Auf eine Aktivierung hin wählt eine Mobilstation einen PCCH, auf dem sie verweilen soll. Wenn mehrere PCCHs in einer Zelle existieren, dann wählt die Mobilstation einen in Abhängigkeit beispielsweise von der Identifikation der Mobilstation. Beispielsweise, wenn das geringst wertigste Bit der Identifikation der Mobilstation 00 ist, dann wird die Mobilstation einen PCCH wählen; wenn das niedrigst wertige Bit 01 ist, wird sie einen anderen PCCH wählen, etc. Durch Wählen eines PCCH in der voranstehend beschriebenen Weise wird ein Paging-Verkehr (Ausrufungsverkehr) über die verfügbaren PCCHs verteilt.
Auf einen auf Wettbewerb gestützten Zugriff von der Mobilstation hin, für die Übertragung von Uplink-Daten, oder auf ein Empfangen von Mobilabschlussdaten von dem Netz hin, für die Übertragung von Downlink-Daten, kann das Netz (über eine Basisstation) die Mobilstation direkt anweisen eine Abstimmung auf einen spezifischen PTCH für die Herstellung einer MAC Transaktion, z. B. eine Session für eine Paketübertragung, vorzunehmen. Sobald sie auf einen PTCA ist, geht die Mobilstation in einen aktiven Modus 101 über und die Netzplanungsressourcen für die spezifische Mobilstation zum Fertigstellen der MAC Transaktion in einem reservierten Zugriffsmodus.
Wenn die Mobilstation die MAC Transaktion beendet hat und ein konfigurierbarer Nichtaktivitäts-Timer, der typischerweise in der Mobilstation angeordnet ist, abläuft (im allgemeinen nach einer Sekunde einer Nichtaktivität), dann verlässt die Mobilstation den reservierten Zugriffsmodus des PTCH und kehrt zurück zum Verweilen auf dem ursprünglichen PCCH und geht schließlich in einen Schlafmodus 103 über. Wenn die Mobilstation in einem Schlafmodus ist spart die Mobilstation die Batterielebensdauer durch periodisches Ausschalten und dann Einschalten der Energie von ihrem Sender/Empfänger, so dass der PCCH auf einer periodischen und nicht konstanten Basis überwacht wird.
Auf den Empfang von zusätzlichen Downlink-Daten von dem Netz hin, wenn die Mobilstation einen Schlafmodus übergegangen ist, wird die Basisstation die Mobilstation zu einem bestimmten Zeitschlitz ausrufen (ein Paging ausführen), um eine Downlink-MAC-Transakation zu starten. Alternativ, wenn die Mobilstation nicht in einem Schlafmodus ist, d. h. noch aktiv auf dem PTCH ist, dann wird die Basisstation die MAC Transaktion zu dem nächsten verfügbaren reservierten Zeitschlitz starten.
Bestimmte Benutzerdienste, z. B. VoIP, umfassen empfindliche Zeitbeschränkungen über den reservierten Zugriffskanal. Das heißt, Verzögerungen bei der Übertragung und/oder bei dem Empfang von sukzessiven Paketen können einen bemerkbaren und unerwünschten Effekt auf die Dienstqualität (QoS), z. B. auf die Sprachqualität, haben.
Für Uplink-MAC-Transaktionen können die Verzögerungen zwischen sukzessiven Paketen dadurch verursacht werden, dass die Mobilstation auf die nächste auf einen Wettbewerb gestützte Zugriffsgelegenheit, die von der Basisstation geplant wird, warten muss. Die Mobilstation muss auch auf die Antwort eines angeforderten auf einen Wettbewerb gestützten Uplink-Zugriff warten, bis sie alle von ihren Möglichkeiten verwenden kann. Zusätzlich können auf die auf Wettbewerb gestützten Zugriffsgelegenheiten hin Kollisionen auftreten. Das heißt, wenn mehrere Mobilstationen versuchen MAC Anforderungen gleichzeitig zu senden, wird wenigstens eine der Mobilstationen ihre Aufforderung stoppen und verzögern bis zu der nächsten Wettbewerbs gestützten Gelegenheit. Diese Stopp- und Verzögerungsbereitstellung erzeugt eine urvorhersagbare Varianz bei der Verzögerung für sukzessive MAC Transaktionen.
Für herkömmliche Downlink-MAC-Transaktionen kann der Nichtaktivitäts-Timer die Mobilstation dazu zwingen einen aktiven Modus 101 zu verlassen und in einen Schlafmodus 103 überzugehen. Wenn die Zeit, nachdem die letzte Uplink- oder Downlink-Aktivität aufgetreten ist, einen vorgegebenen Wert übersteigt, d. h. der Nichtaktivitäts-Timer läuft ab, dann wird die Mobilstation in einen Schlafmodus übergehen und nur bestimmte Paging-Zeitschlitze in der Superrahmenphase, gegeben durch ihre Identität, überwachen. Sobald die Mobilstation in einen Schlafmodus übergeht, hängt die Verzögerung, bis eine Downlink-MAC-Transaktion eingerichtet werden kann, von der Zeit bis zu der nächsten Ausrufungs-Gelegenheit (Paging-Gelegenheit) ab. Diese Verzögerung kann teilweise durch Erhöhen der Länge des Nichtaktivitäts-Timers vor der Initiierung des Schlafmodus vermieden werden. Während diese Technik die Verzögerung zwischen sukzessiven Paketen verringern wird, wird sie auch die Rate des Batterieverbrauchs während der Zeiten, wenn die Mobilstation nicht-zeitkritische Anwendungen empfangt, ebenfalls erhöhen. Ferner werden die Anforderungen an die Bandbreite erhöht, was die Kapazität der Basisstation verringern kann.
Bei der Erzeugung der Uplink-MAC-Transaktion kann der Betreiber die MAC so konfigurieren, dass die meisten Uplink-MAC-Transaktionen als nicht gebundene Transaktionen erzeugt werden. Das heißt, mehr Daten von der Mobilstations-Anwendung können hinzugefügt werden, um die existierende Transaktion zu erweitern. Sobald jedoch die Daten von den Mobilstations-Sendepuffern unter einen vorgegebenen Wert abgefallen sind, kann die Transaktion nicht weiter verlängert werden. Für verzögerungsempfindliche Anwendungen oder Premium-Endbenutzer, die eine hohe QoS aufweisen, werden die Verzögerungswahrscheinlichkeiten, die voranstehend beschrieben wurden, die nächsten Uplink-Daten, die gesendet werden müssen, beeinflussen.
Das US Patent 5806007 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Aktivitätsmodus einer Mobilstation, nachdem das System eine Transaktion mit der Mobilstation angefangen oder beendet hat.
Deshalb besteht eine Notwendigkeit für ein System und ein Verfahren, die die Effekte einer wettbewerbsgestützten Verzögerung für Uplink-Daten verringern können, wobei die Kollisionswahrscheinlichkeit und Varianzen in der Verzögerung berücksichtigt werden. Zusätzlich besteht eine Notwendigkeit fit ein System und ein Verfahren, die die Paging-Verzögerung für Downlink-Daten beseitigen, während noch eine vernünftige Batterieerhaltungstechnik bereitgestellt wird, ohne die Antwortverzögerungszeit zu beeinträchtigen.
Für andere herkömmliche Systeme, wie beispielsweise ein drahtloses lokales Netz (Wireless Local Area Network; WLAN), wird der Schlafmodus verwendet, um einen Batterieverbrauch durch den drahtlosen Terminaladapter der Mobilstation zu minimieren. Als Folge der langen Reaktivierungszeiten für den Eintritt und den Abschluss des Schlafmodus kann jedoch die Verwendung des Schlafmodus nicht akzeptable Verzögerungen für Echtzeitanwendungen, die VoIP, einführen. Die Verzögerungen für die Mobilstation sind wahrscheinlich die Folge einer Kollisionswahrscheinlichkeit, während die Verzögerungen für die Netzwerk-Basisstationen zum größten Teil die Folge der Ausrufungs-Verzögerungen, sowie von Verzögerungen für die erforderliche Signalisierung über die Luftschnittstelle vor dem Eintritt und Austritt in den Schlafmodus sind. Somit besteht eine Notwendigkeit den Batterieverbrauch von einer Mobilstation während Echtzeitanwendungen zu minimieren, während auch Verzögerungsantwortzeiten minimiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung beseitigt die voranstehend identifizierten Unzulänglichkeiten in dem technischen Gebiet durch Bereitstellen eines Verfahrens und eines Systems zum Verringern der Verzögerung der Übertragung von Paketdaten, einschließlich eines Empfangs von Daten von einem Netz über eine Basisstation und zum Zuweisen einer Mobilstation an ein Paketkanal, der einen aktiven Modus und einen variablen schnellen Ausrufungs-Modus aufweist.
Die Zuordnung wird mit Hilfe einer Nachricht ausgeführt, die eine Anzeige darüber umfasst, welcher Typ von variablen schnellen Ausrufungs-Modus verwendet werden soll.
Paketdaten werden in dem aktiven Modus ausgetauscht, bis ein erster Nichtaktivitäts-Timer abläuft. Die Basisstation und die Mobilstation werden dann auf einen variablen schnellen Paging-Modus geschaltet, bei dem zusätzliche Paketdaten ausgetauscht werden können, wobei der variable schnelle Paging-Modus eine größere Verzögerung zwischen Übertragungsgelegenheiten als bei dem aktiven Modus aufweist. Der variable schnelle Ausrufungsmodus (Paging-Modus) plant spezifische Zeitschlitze, die für die Übertragung und einen Empfang von sukzessiven Paketen überwacht werden. Zusätzlich kann die Periodizität von zukünftigen Zeitschlitzen sich auf Grundlage der Verzögerung zwischen den sukzessiven Paketen verändern. Die Mobilstation bleibt in dem variablen schnellen Ausrufungsmodus bis zum Ablauf eines zweiten Nichtaktivitäts-Timers oder bis zu dem Empfang einer Übertragungsgelegenheit und eines nachfolgenden Datentransfers an die oder von der Mobilstation.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich näher aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1A eine Protokollarchitektur zur Kommunikation über eine Luftstrecke;
1B ein Zustandsdiagramm für eine herkömmliche Mobilstation;
2 ein beispielhaftes Signaldiagramm zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation der vorliegenden Erfindung;
3 ein Zustandsdiagramm für eine Mobilstation für eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4A und 4B ein Signal- und Timingdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden für die Zwecke einer Erläuterung und nicht für eine Beschränkung spezifische Einzelheiten aufgeführt, wie beispielsweise bestimmte Schaltungen, Schaltungskomponenten, Techniken, etc., um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung mit anderen Ausführungsformen praktisch umgesetzt werden kann, wobei diese von den spezifischen Einzelheiten abweichen. In anderen Fällen werden ausführliche Beschreibungen von altbekannten Verfahren, Einrichtungen und Schaltungen weggelassen, um so die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht kompliziert zu machen.
Die hier diskutierten beispielhaften Funkkommunikationssysteme werden für eine Verwendung des Zeitteilungs-Vielfachzugriff-(Time Division Multiple Access; TDMA)-Protokolls beschrieben, bei dem eine Kommunikation zwischen der Basisstation und den Mobilterminals über eine Anzahl von Zeitschlitzen ausgeführt wird. Jedoch werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass die hier offenbarten Konzepte eine Anwendung in anderen Protokollen finden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff (Frequency Division Multiple Access; FDMA), einen Codeteilungs-Vielfachzugriff (Code Division Multiple Access; CDMA), einen Zeitteilungs-Duplex (Time Division Duplex; TDD), oder irgendeine hybride Anordnung von irgendwelchen der obigen Protokolle.
2 zeigt ein beispielhaftes Signalisierungsdiagramm zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation der vorliegenden Erfindung. Die Basisstation empfängt Daten, die für eine Übertragung an eine Mobilstation vorgesehen sind, die harte Zeitbeschränkungen 220 einschließt. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt die Basisstation oder die Mobilstation die harte Zeitbeschränkung für die Daten, die für die Mobilstation vorgesehen sind, auf Grundlage der Dienstzugriffspunkt-(Service Access Point; SAP)-Daten, die von einer höheren Schicht, z. B. Schicht 1, empfangen werden, oder für zusätzliche Daten, die an die Daten angehängt sind, die für die Mobilstation vorgesehen sind. Alternativ erfasst ein Router oder irgendein Träger einer niedrigeren Schicht den Typ von Daten, die für eine Übertragung vorgesehen sind, und informiert die Basisstation, wenn erforderlich, über eine harte Zeitbeschränkung.
Die Basisstation richtet dann eine MAC Transaktion ein, und zwar durch Senden einer Kanal-Neuzuordnungs-Nachricht (Channel Reassignment Message) 222 auf dem PCCH, die die Mobilstation anweist auf den PTCH zu gehen. Alternativ kann die MAC Transaktion auf den PCCH in Abhängigkeit von der Verkehrslast auf dem PTCH und der Menge von Daten, die für die Übertragung vorgesehen sind, auftreten. In diesem Beispiel wird die Entscheidung auf dem PCCH für die MAC Transaktion zu verbleiben, durch die Planungsfunktion (Scheduling Function) in der Basisstation durchgeführt. Die Kanal-Neuzuordnungs-Nachricht 222 umfasst: (1) Die Frequenz des PTCH; (2) den Typ des FPM, der verwendet werden soll; (3) die Phase, d. h. welcher Zeitschlitz zu verwenden ist; (4) ob in einem nicht bestätigten oder bestätigten Modus übergegangen werden soll; und (5) einen FPM Nichtaktivitäts-Timerwert (T₂). Der Typ von schnellem Ausrufmodus (Fast Page Mode; FDM), der von der Basisstation verwendet wird, bezieht sich auf die anfängliche Periodizität der Uplink- und Downlink-MAC-Transaktionsgelegenheit für die Mobilstation, die die Neuzuordnungs-Nachricht empfängt. Der FPM Typ versieht die Mobilstation entweder explizit oder implizit mit Information bezüglich der Vorgehensweise, mit der sich die Periodizität von Sendegelegenheiten als eine Funktion der Nichtaktivitätszeit nach dem letzten Empfang/der letzten Aussendung von Paketen verändert. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden erkennen, dass eine Anzahl von Vorgehensweisen vorhanden sind, mit denen dieses Verfahren implementiert werden kann. Zum Beispiel könnte das FPM Feld in der Neuzuordnungs-Nachricht einen Wert von 1–4 aufweisen. Jeder von diesen Werten könnte auf ein Speichergebiet innerhalb der Mobilstation abgebildet werden, dass sowohl eine anfängliche Periodizität als auch eine Formel oder eine Nachschlagtabelle zum Berechnen der variablen Periodizität als eine Funktion der Nichtaktivitätszeit enthält. Zusätzlich werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass andere Nachrichten als die Neuzuordnungs-Nachricht verwendet werden können, um die Mobilstation über die FPM Charakteristiken zu informieren. Die Nachricht kann an eine existierende Nachricht angehängt werden, die an die Mobilstation übertragen wird, oder die Nachricht kann explizit gesendet werden.
3 zeigt ein Zustandsdiagramm für eine Mobilstation für eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf das Empfangen der Neuzuordnungs-Nachricht hin, einschließlich eines FPM Typs, der eine Aufforderung zum Einrichten einer MAC Transaktion auf Grundlage entweder von Uplink-Daten von der Mobilstation oder Downlink-Daten von dem Netz mit einer Dienstqualität (Quality of Service; QoS), die eine harte Zeitbeschränkung aufweist, z. B. die verzögerungsempfindlich ist, anzeigt, geht die Mobilstation in einen aktiven Modus 302 über. In dieser beispielhaften Ausführungsform wird während des aktiven Modus 302 die Mobilstation auf dem Paketverkehrskanal (Packed Traffic Channel; PTCH) abgestimmt, um Paketdaten zu senden und/oder zu empfangen. Beim Ablauf eines ersten Nichtaktivitäts-Timers (T₁), z. B. nach einer Sekunde einer Nichtaktivität, bleibt die Mobilstation auf dem PTCH und möchte in den FPM 306 übergehen.
Um sicherzustellen, dass die Mobilstation und die Basisstation in dem schnellen Ausrufmodus synchronisiert sind, wird vor dem Übergang in den FPM Zustand 306 ein schneller Ausrufsuchmodus 304 initiiert. Die Mobilstation überwacht die Downlink-Daten, wenn sie in dem schnellen Ausrufungssuchmodus ist, um sich auf die Basisstation-FPM-Phase zu synchronisieren. Ein beispielhaftes Verfahren zum Synchronisieren des Mobilstations-FPM mit dem Basisstation-FPM besteht darin von der Mobilstation zu fordern eine vorgegebene Anzahl von FPM Downlink-Signalen, die von der Basisstation gesendet werden, zu erfassen. Ein anderes beispielhaftes Verfahren zum Synchronisieren des Mobilstations-FPM mit dem Basisstation-FPM besteht darin, explizit einen FPM Identifizierer in den Downlink-Rahmen, der von der Basisstation gesendet wird, zu kodieren. Wenn die Mobilstation den FPM Identifizierer in einem Downlink-Burst, der zu ihrem FPM Typ gehört, liest, wird sie sich auf die Basisstation synchronisiert haben.
Sobald die Mobilstation auf die FPM Phase der Basisstation synchronisiert ist geht die Mobilstation in den FPM Zustand 306 über. Für den schnellen Ausrufungssuchmodus 304, wenn die Mobilstation Uplink-Daten zum Senden an die Basisstation aufweist oder wenn die Mobilstation Daten erfasst, die an die Mobilstation gerichtet sind, dann kehrt die Mobilstation auf den aktiven Modus 302 zurück. In dem FPM 306, sobald die Basisstation die Mobilstation für eine MAC Transaktion eingeplant hat, kehrt die Mobilstation ebenfalls auf den aktiven Modus 302 zurück.
Während des FPM Zustands überwacht die Mobilstation den Downlink-Zeitschlitz mit einer vorgegebenen variablen Periodizität, wie von dem FPM Typ angezeigt. Die Basisstation kann dann anstehende Downlink-Daten (wenn irgendwelche existieren) an die Mobilstation auf den vorgegebenen Zeitschlitzen senden, ohne die Notwendigkeit für zeitaufwendige Ausrufungsprozeduren für die Einrichtung einer MAC Transaktion. Die Mobilstation überwacht die vorgegebenen FPM Zeitschlitze, um die Downlink-Daten von der Basisstation zu empfangen. Die Basisstation verwendet die gleiche vorgegebene variable Periodizität wie die Mobilstation und wird die Mobilstation für Uplink-Daten Transaktionen einplanen, ohne die Notwendigkeit für auf einen Wettbewerb gestützte Zugriffsversuche der Mobilstation für die Einrichtung einer MAC Transaktion. Die Mobilstation kann nachfolgende MAC Transaktionen dadurch einrichten, dass einfach ein Beginn-Rahmen während des vorgegebenen Zeitschlitzes gesendet wird, den sie unter Verwendung der variablen Periodizität, die von ihren zugewiesenen FPM Typ und der gemessenen Nichtaktivität angezeigt wird, identifizieren wird. Sobald entweder eine Uplink- oder Downlink-MAC-Transaktion eingerichtet ist, kehrt die Mobilstation auf den aktiven Modus 302 zurück.
Während die Mobilstation in dem FPM 306 ist wird die Mobilstation dann in einen herkömmlichen Schlafmodus 308 übergehen, wenn der FPM Nichtaktivitäts-Timer (T₁) abläuft 307, z. B. nach 30 Sekunden. Während des Schlafmodus 308, wenn die Mobilstation eine Aufforderung zum Einrichten einer MAC Transaktion auf Grundlage entweder von Uplink-Daten von der Mobilstation oder Downlink-Daten von dem Netz erfasst, dann wird die Mobilstation erneut in den aktiven Modus 302 übergehen.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fordert die Mobilstation einen FPM Betrieb von der Basisstation über eine explizite Signalisierung an, die zum Beispiel nach einer vorgegebenen Nichtaktivitätsperiode nach einer MAC Transaktion gesendet wird. In der FPM Aufforderung kann die Mobilstation FPM Parameter einbauen, z. B. den Typ von FPM und/oder eine angeforderte Uplink-Gelegenheitsgröße. In dieser alternativen Ausführungsform bestätigt die Basisstation die FPM Aufforderung und, wenn verfügbar, startet sie das Senden von Übertragungsgelegenheitsanzeigen an die Mobilstation in dem FPM.
Um die Konzepte in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung weiter zu erläutern, illustrieren die 4A und 4B ein Signal- und Timingdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf den Downlink-Betrieb einer Basisstation und einer Mobilstation der vorliegenden Erfindung werden Daten von dem Netz empfangen und die Basisstation erfasst, dass eine hohe QoS bei 430 erwartet wird. Die Basisstation führt eine Neuzuordnung der Mobilstation auf einen PTCH aus, indem die voranstehend beschriebene Neuzuordnungs-Nachricht bei 432 einschließlich einer Anzeige über den von der Basisstation und der Mobilstation zu verwendenden FPM Typ gesendet wird. Die Mobilstation stellt, als Antwort auf die Neuzuordnungsnachricht von der Basisstation, den PTCH 434 ein. Downlink-Daten und Uplink-Daten (wenn vorhanden) werden bei 436 in Übereinstimmung mit der Reservierungsplanung der MAC Transaktion ausgetauscht. Nach der letzten Übertragung der MAC Session wird der erste Nichtaktivitäts-Timer (T₁) gestartet. Wenn keine weiteren Daten übertragen werden lauft der erste Nichtaktivitäts-Timer ab und der FPM beginnt bei 438. Die Mobilstation synchronisiert sich auf den FPM der Basisstation und überwacht die vorgegebenen Zeitschlitze nach Downlink-Daten 440. Wenn Downlink-Daten vorhanden sind dann erfasst die Mobilstation einen Downlink-Beginn-Rahmen, der eine Downlink-MAC-Transaktion initialisiert. Zwischenzeitlich plant die Basisstation einen Uplink für die Mobilstation unabhängig davon, ob die Mobilstation den Uplink-Zeitschlitz verwenden wird oder nicht. An dem bestimmten Zeitschlitz bestimmt die Basisstation, ob die Mobilstation einen Uplink-Beginn-Rahmen für eine Uplink-MAC-Transaktion gesendet hat oder nicht.
Bezugnehmend nun auf 4B werden Downlink- und Uplink-Gelegenheiten 442 und 444 wiederholt, solange wie der FPM Nichtaktivitäts-Timer (T₂) nicht abläuft, wobei zu dieser Zeit die Mobilstation in einen Schlafmodus übergeht. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhöht sich die Periodizität (dargestellt mit 454) zwischen sukzessiven Transaktionen mit der abgelaufenen Nichtaktivitätszeit. Wenn die Mobilstation über den Typ des FPM informiert wurde, dann hat die Mobilstation Information empfangen, die die unterschiedlichen Periodizitätsgrade beschreibt, die von der Basisstation in Bezug auf die abgelaufene FPM Nichtaktivitätszeit unterstützt werden. Das heißt, sobald der FPM beginnt, wird sich die Periodizität der Downlink- und Uplink-Transaktionsgelegenheiten auf Grundlage der Nichtaktivitätsdauer zwischen sukzessiven Transaktionen verändern. Da ferner der Typ von FPM an die Mobilstation von der Basisstation vor der Initiierung des FPM kommuniziert wird, kann die Mobilstation die Änderungen in der Periodizität ohne weitere Anweisungen von der Basisstation vorhersehen.
Durch Verändern der Verzögerung, während sie in FPM sind, können Mobilstationen, die eine höhere QoS erfordern, Signale mit höherer QoS empfangen, während Batterieleistung eingespart wird. Dies ist die Folge teilweise davon, dass von der Mobilstation nicht gefordert wird, dass sie in dem aktiven Modus bleibt, um eine höhere QoS zu empfangen. Zusätzlich verwendet die vorliegende Erfindung einen gemeinsam verwendeten Paketdatenkanal für sowohl nicht-verzögerungsempfindliche als auch für verzögerungsempfindliche Dienste. Da der variable FPM spezifische Zeitschlitze für die Mobilstation reserviert wird die Varianz in der Verzögerung und Ausrufungsverzögerungsprobleme in herkömmlichen Systemen beseitigt. Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Zeit zwischen Übertragungsgelegenheiten ansteigt, auch die Verzögerung bei der Wiederaufnahme bei einer MAC Transaktion zunehmen kann. Jedoch ist eine Benutzerwahrnehmung der Effekte, die durch eine Erhöhung in der Verzögerung verursacht werden, typischerweise in einem umgekehrten Zusammenhang zu der Dauer der Nichtaktivität. Ferner ist auch die Wahrscheinlichkeit für die Notwendigkeit von zusätzlichen Transaktionen in einem umgekehrten Zusammenhang zu der Dauer der Nichtaktivität.
Die voranstehende Beschreibung hat die Prinzipien bevorzugter Ausführungsformen und die Betriebsmoden der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch sollte die Erfindung nicht so angesehen werden, dass sie auf die bestimmten Ausführungsformen, die voranstehend beschrieben wurden, beschränkt ist. Während die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung von TDMA bereitgestellt werden, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung in irgendeiner Anzahl von unterschiedlichen Protokollen in der Praxis umgesetzt werden können, wie beispielsweise CDMA, FDMA, TDD, etc. Somit sollten die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen als illustrativ und nicht als beschränkend angesehen werden, und es sei darauf hingewiesen, dass in diesen Ausführungsformen von Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet Veränderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sowie sie durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Verfahren zum Verringern der Verzögerung der Funkübertragung von Paketdaten, umfassend: Empfangen von Daten (220) für eine Übertragung zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation; Zuweisen (222; 432) der Mobilstation zu einem Paketkanal; Reservieren einer Vielzahl von ersten Übertragungsgelegenheiten für die Mobilstation in einem aktiven Modus (302); Austauschen von Daten (436) zwischen der Mobilstation und der Basisstation während wenigstens einer der Vielzahl von ersten Übertragungsgelegenheiten in dem aktiven Modus (302); Starten eines ersten Timers nach dem Austauschen von Daten mit der Mobilstation; Reservieren einer Vielzahl von zweiten Übertragungsgelegenheiten für die Mobilstation in einem variablen schnellen Paging-Modus (306), wenn der erste Timer einen ersten Schwellwert übersteigt; Überwachen (440) der Vielzahl von zweiten Übertragungsgelegenheiten für die Erfassung von übertragenen zusätzlichen Daten; wobei der variable schnelle Paging-Modus eine größere Verzögerung zwischen sukzessiven Übertragungsgelegenheiten als der aktive Modus aufweist, wodurch eine verringerte Anzahl von Übertragungsgelegenheiten zum Überwachen nach zusätzlichen übertragenen Daten bereitgestellt wird; und wobei die Mobilstation zugewiesen wird mit einer Nachricht, die einen Typ anzeigt, der mit dem variablen schnellen Paging-Modus assoziiert ist; und Starten eines zweiten Timers nach dem Eintreten in den variablen schnellen Paging-Modus; und Verlassen des variablen ersten Paging-Modus, wenn der zweite Timer einen zweiten Schwellwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten auf einem Uplink-Kanal übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten auf einen Downlink-Kanal übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Reservieren der Vielzahl von zweiten Übertragungsgelegenheiten ein Planen wenigstens eines Zeitschlitzes für jede der Vielzahl der zweiten Übertragungsgelegenheiten in dem variablen schnellen Paging-Modus einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Reservieren der Vielzahl der ersten Übertragungsgelegenheiten eine Planung wenigstens eines Zeitschlitzes für jede der Vielzahl der ersten Übertragungsgelegenheiten in dem aktiven Modus einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Periodizität des geplanten wenigstens einen Zeitschlitzes variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mobilstation zugewiesen wird mit der Nachricht, die einen Typ anzeigt, der mit dem variablen schnellen Paging-Modus assoziiert ist, wenn ein Dienstqualitäts-Grad von den Daten einen Schwellengrad übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Reservieren wenigstens einer dritten Übertragungsgelegenheit in dem aktiven Modus auf Grundlage des Überwachungsschritts, der übertragene zusätzliche Daten erfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zusätzlichen Daten zwischen der Mobilstation und der Basisstation in der wenigstens einen dritten Übertragungsgelegenheit ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Verlassen in einen Schlafmodus (308) übergeht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der variable schnelle Paging-Modus die Mobilstation mit einem reservierten Zugriff auf Luftschnittstellen-Ressourcen, die eine variable Periodizität aufweisen, bereitstellt.
Basisstation, die eine Verringerung der Verzögerung der Funkübertragung von Paketdaten ermöglicht, wobei die Basisstation umfasst: Mittel zum Empfangen von Daten zur Übertragung zwischen einer Mobilstation und der Basisstation; Mittel zum Zuweisen der Mobilstation zu einem Paketkanal; Mittel zum Reservieren einer Vielzahl von ersten Übertragungsgelegenheiten für die Mobilstation in einem aktiven Modus; Mittel zum Austauschen von Daten mit der Mobilstation während wenigstens einer der Vielzahl von ersten Übertragungsgelegenheiten in dem aktiven Modus; Mittel zum Reservieren einer Vielzahl von zweiten Übertragungsgelegenheiten für die Mobilstation in einem variablen ersten Paging-Modus, wenn ein erster Timer eine erste Schwelle übersteigt; und wobei die Zuweisungsmittel ausgelegt sind, um die Mobilstation mit einer Nachricht zuzuweisen, die einen ersten Paging-Typ anzeigt, der mit dem variablen schnellen Paging-Modus assoziiert ist; und wobei der variable schnelle Paging-Modus eine größere Verzögerung zwischen sukzessiven Übertragungsgelegenheiten als der aktive Modus aufweist, wodurch eine verringerte Anzahl von Übertragungsgelegenheiten zum Übertragen von zusätzlichen Daten bereitgestellt wird.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei der Indikator des Typs des schnellen Paging-Modus die Mobilstation über eine variable Periodizität informiert, die mit den Zugriffsgelegenheiten der Mobilstation assoziiert ist.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei die Zuweisungsmittel selektiv den Indikator des Typs des ersten Paging-Modus einschließen, wenn die Daten mit einer Dienstqualitäts-Anforderung assoziiert sind, die größer als eine Schwelle ist.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei die Zuweisungsmittel selektiv den Indikator des Typs des ersten Paging-Modus einschließen, wenn die Daten eine Dienstqualitätsaufforderung aufweisen, die größer als eine Schwelle ist.