专利名称：用于降低无线数据传输延迟的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及通信系统，具体地说，涉及无线数据传输。
背景技术：
在现有的无线通信系统中，分组数据服务的“位成本”相对较高。这部分是由于低的信道使用率造成的。现在，当一个休眠的(dormant)无线用户查询分组网络的时候，用户感受到的响应时间包括(1)无线网络建立所需的无线业务信道所用的时间，和(2)数据网络(局域网或因特网)用所请求的内容进行响应所用的时间。需要建立无线业务信道的原因是由于处于不激活状态，因此用户的移动电话是休眠的。
为了改善用户所能察觉的分组数据响应时间，系统经营者在他们的系统中将不激活状态计时器延长从而让用户保持激活状态的时间更长。由于在激活状态下移动单元不需要重新建立业务信道，所以在查询的时候用户只感受到由数据网络而不是无线网络导致的延迟。然而，得到这种改善了的响应时间所付出的代价是对信道的使用。业务信道一直分配给特定的移动单元直到它的不激活计时器到期为止。因此，与更长的不激活计时器相伴的是，信道将在不使用的情况下被占用更长的时间周期。这种状态导致了当前较高的分组数据服务的“位成本”。因此，所需要的是在不降低对信道的使用的情况下减少无线数据传输延迟的装置和方法。
图1是描述本发明的第一实施例中的通信系统的方框图。
图2是本发明的第一实施例中四个图中的第一系统报文发送(messaging)图。
图3是本发明的第一实施例中四个图中的第二系统报文发送图。
图4是本发明的第一实施例中四个图中的第三系统报文发送图。
图5是本发明的第一实施例中四个图中的第四系统报文发送图。
图6是本发明的第一实施例中由无线单元所执行的步骤的逻辑流程图。
图7是本发明的第一实施例中由无线接入网所执行的步骤的逻辑流程图。
实施例的详细描述为了实现在不降低对信道的使用的情况下减少无线数据传输延迟的需求，本发明的实施例为从休眠向激活状态转换的无线单元提供了在发生呼叫的时候发射数据(诸如数据查询)的能力。通常是依次发生的无线网络延迟和数据网络延迟现在同时发生。因此激活的与休眠的用户之间所感受到的延迟差别就基本上消除了。这将促进网络经营者缩短他们的不激活计时器，从而可能提高对他们的信道的使用并降低分组数据服务的成本。
通过参看附图1-7可以更完全地理解本发明。图1是描述本发明的第一实施例中的通信系统100的方框图。通信系统100是众所周知的码分多址(CDMA)系统，具体地说是通过适当的修改以实现本发明的CDMA-1X系统，它基于电信工业联合会/电子工业联合会(TIA/EIA)标准IS-2000版本A(CDMA2000)。在使用诸如那些基于来自3GPP的UMTS标准的其它技术的通信系统中可以实现本发明的变通实施例。
在本发明的第一实施例中包括无线接入网(RAN)110和可能与个人计算机103相连的无线单元(诸如移动站(MS))101。然而，本发明并不局限于移动式的无线单元。例如，无线单元可能包括与无线接入网无线连接的台式计算机。
本领域的一般技术人员应当理解图1并没有描述系统100运行所必需的所有网络元件，而仅仅包括那些与描述本发明的第一实施例关系特别密切的设备。例如，RAN110包括一些众所周知的实体，诸如基站收发器(BTS)、集中基站控制器(CBSC)和分组控制功能(PCF)。如图1所示，系统100还包括一些众所周知的实体，象移动交换中心/虚拟位置寄存器(MSC/VLR)112、7号信令系统(SS7)网络114、归属位置寄存器(HLR)116、分组数据服务节点(PDSN)118、网际协议(IP)网络120、代理认证、授权和计费服务器(AAA)112、和包括归属AAA126、归属代理(HA)路由器128和应用服务器130的归属网络124。尽管在第一实施例中显示PDSN118是与RAN110分开的，但是应当理解PDSN也可以包含在RAN网络设备中。在第一实施例中，已知的CDMA-1X RAN适于使用已知的电信设计和开发技术来实现本发明的RAN方面。其结果就是执行在图7中所描述的方法的RAN110。本领域的一般技术人员应当理解本发明的RAN方面可以在RAN100的物理组件中或各种物理组件之间实现。
RAN110通过CDMA-1X空中接口资源105与MS101进行通信。MS101包括处理器(例如，存储器和处理设备)、接收器、发射器、键盘和显示器。在CDMA MS中使用的发射器、接收器、处理器、键盘和显示器都是本领域中众所周知的。这些普通的MS组件集合适于使用已知的电信设计和开发技术来实现本发明的无线单元方面。因此经过修改，MS101就执行在图6中所描述的方法。
在本发明中的第一实施例的工作方式主要按如下方式进行。在CDMA2000标准下，在MS进入休眠模式后，在它向网络传输数据之前需要重新建立业务信道。根据各种不同的网络条件，它所需要的重建RF连接的时间(无线网络延迟)也不同。理论上的估计值是1.2秒。实验室的测量值通常在2-5秒的范围内，但是在野外的负载条件下实际的性能可能更糟。此外，数据网络延迟部分是由于服务器的传输/响应时间造成的。通常，这大约是1秒左右，变化范围在0.5秒到3秒之间。在CDMA 2000标准下，在处于休眠模式的时候无线用户依次地经历到这些延迟。相比较而言，在本发明中无线用户同时经历这些延迟。
在进入与固定网络的数据会话的休眠模式后，MS101的处理器判断需要向RAN110无线地传输数据。这可能是MS101从外部数据源(例如，PC103)接收到的数据或内部生成的数据。例如，MS101的用户可能请求下载网页或文件。然后需要发送的数据将与数据查询相对应。
MS101的处理器指示发射器发射至少一部分数据，或数据查询。通过使用选址信道，MS101的发射器用短数据脉冲(SDB)报文发射至少一部分数据。在IS-707中提供了SDB报文发送的方法。实际上，分组数据服务选项33就是为诸如这样的分组数据使用提供的。在第二或变通的实施例中，使用短消息服务(SMS)来取代SDB报文发送。图2-5图解说明了本发明的第一实施例中的系统报文发送图。读者可以参看这些图来获得在第一实施例的讨论中贯穿始终的对报文发送的讨论的形象描述。例如，在图2中所示的第一报文是刚刚讨论过的SDB，数据作为点对点协议(PPP)帧格式的查询携带。
除了指示发射器发射数据以外，MS101的处理器还指示发射器发射对业务信道(TCH)的请求。在第一实施例中，这是在发射它和数据之间没有显著延迟的情况下发射的源请求报文。然而，在另一个实施例中，数据和TCH请求都可以在新的源报文中发射，这个报文具有减少了的源报文域集(例如，可以去掉“拨号数字(dialed digits”域)但是具有由最少的查询信息组成的可选的“查询数据”域。在另一个实施例中，数据和TCH请求可以在带有携带数据的扩展部分的源请求报文中发射。无论是发射一个还是两个报文，TCH请求和至少要传输的数据的第一部分都是在发射它们之间没有显著延迟的情况下发射的。
RAN110的BTS从MS101接收TCH请求和数据。然后RAN110的RAN网络设备将接收到的数据转发给它的目的服务器。因为RAN110的RAN网络设备为所有休眠的MS维护一个与PDSN118进行的开放会话(open session)，所以在转发MS101的数据查询的时候，PDSN118就有适当的上下文信息来立即处理查询。除了转发数据之外，RAN110还给MS101分配TCH。RAN110的BTS向MS101发射TCH的信道分配信息。MS101的接收器接收该信道分配信息，并且MS101和RAN110继续进行普通的信道建立报文发送。
在MS101和RAN110建立TCH的时候，目的服务器(例如，应用服务器130)接收数据或查询并可以进行响应。RAN110的网络设备将从目的服务器接收任何查询响应并将其转发给MS101。如果TCH建立完成了，RAN110的BTS就经TCH将响应转发给MS101。如果TCH还没有建立完成，RAN110就可能将响应进行缓存直到建立完成为止，或者在连TCH分配信息都没有发射的情况下RAN110可能用SDB转发(全部或部分)响应。因此，MS101的接收器既可以在TCH建立完成之后经TCH，又可以用SDB来接收对数据查询的响应。
TCH一旦建立起来(即，MS101的数据会话激活了)，MS101和RAN110就可以使用TCH来进行后续的数据传输。例如，MS可能需要发送最初激发源请求的剩余数据，或可能交换的新数据。例如，用户浏览因特网可能会产生后续的查询或者目的服务器可能会向用户发出查询。MS101和RAN110使用TCH来传输数据直到不激活计时器到期为止，MS101就回到休眠模式。
因此，本发明的第一实施例通过将无线网络延迟和数据网络延迟重叠在一起而改善了无线用户所能感受到的网络响应时间。现在在访问分组网络的时候休眠的用户必然会感受到这两个延迟之和。通过(例如)在请求信道的同时发射数据查询的方法，本发明的第一实施例减少了数据传输的总体延迟。
图6是本发明的第一实施例中由无线单元所执行的步骤的逻辑流程图。逻辑流600在处于休眠状态(步骤601)的无线单元(例如，MS)判断(步骤602)需要经正在为MS提供服务的RAN发送数据(例如，数据查询)的时候开始。MS判断(步骤603)查询是否足够小到只有一个或多个SDB，具体地说，(步骤604)判断查询是否短于或等于预定义的阈值(即，最大尺寸)。如果是这样，就用SDB发送(步骤605)数据并请求业务信道(步骤606)。如果数据比预定义的阈值长，那么直到TCH建立起来才发射数据(步骤608)。在接收到TCH的信道分配信息时SDB已经发射出去但还没有接到确认(步骤607)的情况下，就重发已经用SDB发送的数据。随着TCH的建立，现在激活(即，不在休眠)的MS就可以经TCH发送和接收数据(步骤609)，直到由于不激活而重新进入休眠状态(步骤601)为止。
图7是本发明的第一实施例中由RAN所执行的步骤的逻辑流程图。逻辑流700从RAN接收(步骤701)休眠的MS经选址信道发送的报文开始。RAN判断(步骤702)报文是源请求还是SDB。如果是SDB，RAN就将由SDB携带的数据转发(步骤703)给PDSN以将其路由给目的服务器。然后一旦接收到(步骤704)来自MS的源报文，RAN就开始(步骤705)建立TCH。在为MS接收到(步骤706)数据之后，RAN就判断(步骤707)是否已经为MS发射信道分配信息。如果没有，RAN既可以存储数据直到TCH建立起来为止(步骤708)又可以用SDB发射部分或全部数据。一旦TCH建立起来，RAN和MS可以根据需要经TCH激活地交换(步骤709)数据。然后逻辑流700就在MS进入休眠状态并且取消TCH分配之后不断重复。
尽管参考特定的实施例以特殊的形式显示和描述了本发明，但是本领域的一般技术人员应当理解在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对它进行各种形式和细节上的改变。
权利要求
1.一种用于为无线单元减少无线数据传输延迟的方法，所述方法包括进入数据会话的休眠模式；判断需要无线地传输数据；经选址信道发射至少一部分所述数据；发射对业务信道的请求，其中，在发射第一部分所述数据和发射所述请求之间没有产生显著的延迟；和接收业务信道的信道分配信息。
2.如权利要求1中所述方法，还包括经所述业务信道发射所述数据的任何剩余部分。
3.如权利要求1中所述方法，其中，所述数据包括数据查询。
4.如权利要求3中所述方法，还包括响应所述数据查询经所述业务信道接收数据。
5.如权利要求1中所述方法，其中，在接收至少一部分所述数据的任何确认信息之前接收所述业务信道的信道分配信息，并且权利要求1中的所述方法还包括经所述业务信道重发所述数据的至少一部分。
6.一种用于为无线接入网减少无线数据传输延迟的方法，所述方法包括经选址信道从数据会话处于休眠状态的无线单元接收数据；从所述无线单元处接收对业务信道的请求，其中，在接收所述数据和接收所述请求之间没有显著的延迟发生；向目的服务器转发所述数据；和向所述无线单元发射业务信道的信道分配信息。
7.如权利要求6中所述方法，还包括从所述目的服务器接收查询响应数据和向所述无线单元转发所述查询响应数据。
8.如权利要求7中所述方法，其中，如果还没有发射所述信道分配信息就用短数据脉冲(SDB)报文向所述无线单元转发所述查询响应数据。
9.一种无线单元，包括发射器；适于接收业务信道的信道分配信息的接收器；和处理器，连接到所述发射器和所述接收器，适于进入数据会话的休眠模式；适于判断需要无线地传输数据；和适于指示所述发射器经选址信道发射所述数据的至少一部分和请求业务信道，其中，在发射所述数据的第一部分和发射所述请求之间没有发生显著的延迟。
10.一种无线接入网(RAN)，包括基站收发器，适于经选址信道从数据会话处于休眠状态的无线单元接收数据；适于从所述无线单元接收对业务信道的请求；其中，在接收所述数据和接收所述请求之间没有显著的延迟发生；并适于向所述无线单元发射业务信道的信道分配信息；和与所述基站收发器连接的RAN网络设备，适于向目的服务器转发所述数据。
全文摘要
为了实现在不减少对信道的使用的情况下降低所述无线数据传输延迟的需求，本发明的实施例为从休眠向激活状态转变的无线单元101提供了在呼叫开始的时候发射数据(诸如数据查询)的能力。通常依次发生的所述无线网络延迟和所述数据网络延迟同时发生。因此在激活和休眠用户之间所感受到的延迟差别就基本消除了。这将促使网络运营者缩短他们的不激活计时器，从而可能提高对他们的信道的使用和降低分组数据服务的成本。
文档编号H04L12/56GK1643963SQ03806928
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月14日 优先权日2002年3月28日
发明者沙龙·W·通, 杰伊·扎亚帕兰, 约翰·M·哈里斯 申请人:摩托罗拉公司