CN108370606B - 早期连接释放 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现消息交换完成后的早期释放的方法和***。提出了在UE和eNodeB之间的各种消息和消息流，以使得能够指示无线电链路可以被释放。

Description

早期连接释放

技术领域

本发明涉及释放无线电连接的方法和装置，特别涉及在蜂窝网络中由自主装置使用的连接。

背景技术

使用蜂窝(或其他)无线电连接通信的自主设备通常称为物联网(物联网)。通常，物联网设备是自主的，并且预期在没有人工干预的情况下，可以长时间运行。因此，功率消耗是物联网设备性能的一个关键方面。

物联网设备的通信模式是以少量数据的广泛传输为特征。例如，上行传输可能是20–200字节。在50%的情况下，下行链路数据跟随上行链路传输。在下一次类似的交流之前，还有一段很长的沉默。

对于这样的模式，保持链路连续打开是低效的。因此协议通常会打开一个链接，进行传输，然后关闭链接以节省容量和电源。然而，预定时间通常会延迟链接的关闭，以确保没有进一步的传输。在物联网类型传输中，延迟可以代表传输所需总功率的重要一部分。

在3GPP维护的蜂窝标准的总体结构中，3GPP对物联网设备的窄频带(NB)操作提出协议。特别是，正在探索LTE标准中的实施。在协议中，通信周期从设备唤醒和同步开始，接着是向RRC连接 RRC_CONNECTED状态的转换。然后进行通信交换，之后设备进入不连续接收(DRX)模式，以降低功耗。典型的DRX模式包括第一周期的短周期和第二周期的长周期。如果在第二个阶段之后不需要进一步的通信，则该设备将释放RRC连接并返回 RRC_IDLE。与几十毫秒的实际通信的时间比较，DRX周期可能会持续几秒钟，而且可能占总功耗的50%以上。

因此，在这种通信模式下，需要减少物联网设备的功耗。

下面描述的实施例不限于解决已知***的任何或全部缺点的实现。

发明内容

本摘要以一种简化形式介绍了概念的选择，并在下面的详细描述中进一步描述。本摘要不是用来确定要求保护的主题事项的关键特征或本质特征，也不是用来作为辅助手段确定要求保护主题事项范围。根据当前的公开，在追加的权利要求中提出方法。

附图说明

本发明的实施例将通过举例说明，参照下面的附图：

图1是没有后续DL数据下连接释放的第一个信息交换的示意图；

图2是有后续DL数据下连接释放的第一个信息交换的示意图；

图3是没有后续DL数据下连接释放的第二个信息交换的示意图；

图4是有后续DL数据下连接释放的第二个信息交换的示意图；

图5是具有RAI的PDCP数据PDU格式的示意图；

图6是具有RAI的PDCP控制PDU的示意图；

图7是PDU类型的示意图；

图8是没有后续DL数据下连接释放的第三个信息交换的示意图；

图9是有后续DL数据下连接释放的第三个信息交换的示意图。

具体实施方式

下面仅以示例的方式描述本发明的实施例。这些例子代表了申请人目前所知的最佳实施方法，尽管它们不是实现这一目标的唯一途径。描述阐述了示例的功能和用于构造和操作示例的步骤序列。然而，相同或等效的函数和序列可以通过不同的例子来完成。

在释放连接和回到睡眠之前，当设备在DRX中等待时，物联网通信模式可能会消耗很大一部分电力。物联网通信的一个属性是传输数据的设备通常知道数据的长度，以及事务完成的时间。因此，当设备完成连接时，该设备可以向网络指示，从而网络可以释放连接。

3GPP正在研究两组关于NB-IoT协议的建议，一个使用用户平面(UP)，另一个使用LTE网络的控制平面(CP)，传输用户数据。本公开涉及一个UP的实现。本公开还涉及在CP中使用SRB1承载的非接入层信令（NAS）的实现。当没有将完整性保护添加到接入层时，可以使用NAS方法。在UE内，NAS是RRC之上的协议，如3GPP TS 36.300。UE NAS的对应物驻留在如3GPP TS 36.300的核心网络的移动性管理实体中。

图1显示一个设备(UE)和移动网络之间的信息序列，通过Uu接口连接UE的网络。通常移动网络将是一个LTE网络，信息将在UE以及UE所连接的eNodeB之间进行交换。

在步骤101-104，在Uu接口上交换标准消息，以便建立数据传输的连接。在传统方式中，适当地利用SRB0和SRB1承载，并且利用DRB承载来进行数据的传输。DL指的是下行链路、UL指的是上行链路。在BSR消息中，UE指示希望传输的数据量，并且UL授权消息向UE指示由eNoDEB分配的用于该传输的资源。

在步骤104，标准消息4-“RRC连接设置（SRB0）”与附加IE可被用来指示UE可以在步骤108上接收NAS上的REL位。因此，UE将仅执行RRC连接释放，仅当REL比特通过NAS传送而不是在从eNoDEB的RRC消息中传送时。特别地，UE将忽略传入的RRC连接释放消息。

在步骤105，数据通过DRB传输，并且在步骤106，在RLC层上确认数据。

如上所述，UE知道要发送的数据，因此知道传输何时完成并且不再需要链接。在这个例子中，UE还知道对于数据没有预期的确认。在步骤107，UE发送请求释放连接的RRC消息。或者，可以使用具有附加IE的现有RRC消息。例如，通常用于指示功率设置模式的UE辅助信息RRC消息可以利用表示释放请求的新IE来使用。在下面的描述中，术语RRC连接释放请求消息用于覆盖给出所需指示的任何消息。

在步骤108，eNoDEB为RRC连接释放请求发送RLC ACK，并且还释放RRC连接释放消息以释放连接。Poll/UL 授权消息请求RLC确认。释放连接的RRC连接释放指示可以以NAS上的REL位的形式传送，收到后，在步骤109，UE发送所需的RLC ACK，然后释放连接。

图1的过程因此允许在数据传输完成后快速地释放连接，而不需要等待DRX周期完成。

图2显示了与图1类似方法的流程图，但其中，下行链路数据预期在上行链路数据传输之后。步骤201-205对应于图1的步骤101-105，但是在步骤206，通过DRB发送下行链路数据包以及上行链路数据的RLC ACK。

步骤207-209相当于步骤107-109。因此图2的过程在最后一次数据传输之后迅速实现连接释放。

虽然图1和图2的过程提供了早期释放连接的能力，但它们也需要与标准交换机相比的额外传输。RRC连接释放请求是一个单独的消息，并且不能在数据传输事务结束之后发送（即接收或传输用于UL/DL数据的RLC ACK）。这是因为数据是通过DRB发送的，而RRC连接释放请求是通过SRB发送的。由于RLC只在逻辑信道中而不是在信道之间维护顺序，所以如果RRC连接释放请求在RLC确认数据之前发送，则RRC连接释放请求可能在数据之前到达，从而潜在地导致该数据的丢失。

如果RRC连接释放请求是作为一个单独的消息（如图1和图2所示方法）在事务结束时发送的，则UL资源不能预先请求。在步骤103中，BSR将仅覆盖在步骤105中发送UL数据的资源。由于RRC连接释放请求是作为单独消息发送的，所以在步骤103或步骤203发送的BSR中没有考虑到该请求。PRACH /调度请求过程可能需要能够发送RRC连接释放请求消息，向该方法添加进一步的开销，因为在步骤107和207中需要多达3个UL消息。

图3显示了一个进一步实现连接的早期过程，与图1的过程相比，消息的数量减少了。

步骤301至304与图1所述的步骤101至104相同。在步骤305，数据以常规方式在DRB上传输，但是RRC连接释放请求消息也被发送到SRB1上。在步骤303发送的BSR值考虑数据包和RRC连接释放请求消息。

如上所述，RLC不维护DRB和SRB上消息之间的顺序。RRC连接释放请求消息可以因此到达数据包之前，这可能导致数据丢失。事实上，SRB1通常优先于DRB，因此可能以错误的顺序首先到达。

为了允许以不同的顺序接收，RRC连接释放请求消息包括UE发送的最后的UL PDCPPDU的细节，该PDU是由 UE传输的。这确保了当接收到RRC连接释放请求消息时，即使在数据之前接收到RRC连接释放请求，也可以保持连接直到所有数据被接收。步骤306-307相当于步骤108和109，除非步骤306未被启动直到接收到RRC连接释放请求中指示的最后数据包。

图4显示了一种进一步的过程，用于实现在UL数据之后预期DL数据的连接的早期释放。步骤401-404与图1所描述的步骤201-204相同。在步骤405中，如关于步骤305所描述的，数据在DRB上传输，并且在SRB1上发送RRC连接释放请求消息。在步骤403的BSR考虑数据包和RRC连接释放请求消息。步骤406到409相当于图2的步骤206～209，除了在步骤407只发送RLC确认，因为在步骤405已经释放了较早的请求。在步骤408中的连接释放消息不能被提前发送，以确保（在步骤406中）用DL数据进行排序。尽管图4的过程包含与图2相同的步骤数，但是传输次数减少，因为不需要PRACH来发送RRC连接释放请求消息。

在图3和图4的过程中 RRC连接释放请求消息可以包括由eNoDEB使用的一个或多个信息项。包含最终PDCP包的PDCP序列号(SN)，以确保接收所有数据。RRC连接释放请求消息还可以包括指示后续的下行链路数据是否未被预期（图3的情况）或预期的信息元素（图4的情况）。

对于NB物联网应用，已经同意使用多达7位PDCP SNS，但可能仅需要少量SN的LSBs。该消息还可以包括用于数据的DRB ID。在所提出的NB物联网解决方案中仅使用一个DRB，因此这不是必需的，但是在其他***中可以建立几个DRB。该消息还可以指示在UL数据之后是否期望后续的DL数据。在不需要DRB ID的解决方案中，即使包含PDCP SN的所有7位，释放消息中仅需要一个附加字节来提供所需信息，相比于可以用于图1和2的过程的消息结构。

如上所述，SRB1和DRB信道之间的强制排序的缺乏强制以一定顺序传输消息，每个消息仅在先前消息已被确认之后才被发送。如果可以在DRB信道上的数据传输中传输RRC连接释放请求消息，这是可以避免的。

这可以通过修改PDCP头，包括与连接释放有关的信息来实现。由于信息将在DRB上与数据一起发送，因此维持顺序，因此不需要等待确认或指示包号，如上面示例所示。

在报头中可以使用两个比特来给出所需的指示：

一、REL：释放请求---如果没有设置SDDE，在UL PDU之后，如果设置SDDE，则在响应DL PDU之后。

二、SDDE：随后的下行链路数据预期

该数据可以被称为释放辅助信息（RAI）。PDCP数据PDU格式对于上行链路和下行链路是对称的。SDE位将被定义为NA在DL方向，而REL位可用于指示在DL方向的隐式释放。

如上所述，已经提出在NB物联网中使用7位PDCP SN。然而，这可能会进一步减少，因为不太可能需要7位。图5显示了一个使用5位SN的PDCP头的例子。

利用PDCP头的另一种方法是定义PDCP控制PDU，以提供RAI信息，例如，命名为“RAI控制PDU”。RLC层确保有序传递，因此RAI控制PDU可以与特定PDCP数据PDU（在所述流程中的先前或下一个）相关，而不必包括编号。

优选地，RAI控制PDU是在最后的UL PDCP数据PDU之后发送的，以确保在最后的ULPDCP数据PDU之后接收。

图6显示了RAI控制PDU的示例结构，其包括如上所述的SDDE信息元素以及常规元素。对于连接释放的请求在消息的传输中是隐式的，因此不需要对应于上述RE的特定字段。将需要一个新的PDU类型，例如图7所示。定义和使用RAI控制PDU可能比修改PDCP头更好，除非PDCP头可以在没有扩展的情况下修改。如果报头被扩展，则对每个消息添加惩罚，而控制PDU仅在需要时才需要发送。

UE将优选地接收来自应用层的最后PDU连同它是最后UL PDU的信息，并且期望或不期望DL响应。PDCP层将相应地在最后的UL PDCP PDU之后生成所需的RAI控制PDU用于传输。在数据传输之前传输的BSR将考虑到RAI控制PDU的1字节，并且很可能在大多数情况下RAI控制PDU将位于UL消息的最后传输块（TB）中，并且不会产生单独的传输。只有当TB恰好被需要单独传输的数据完全填满时。

在NB物联网实施中，只提出了一个单一的DRB。然而，如果多个DRB是可能的，那么RAI控制PDU的范围可以被定义为仅在其上传输的DRB。只有当所有活动DRB请求释放时，才可以释放该连接。或者，单个RAI控制PDU可能足以请求释放连接，在这种情况下，UE必须协调该PDU的传输，以确保在所有DRB完成传输之后才发送该PDU。

UE发送RAI信息的可能性（如上所述的RRC或PDCP级别）可以受到来自网络的特定授权，或者来自专用消息或来自广播***信息。这可以避免UE，支持向不支持该特征的网络发送信号的特性。

如上所述，RRC连接释放请求消息可以作为修改的PDCP包头中的指示或作为PDCP控制PDU发送。类似地，RRC连接释放消息也可以在PDCP包头或PDCP控制PDU中提供。当预期DL数据时，该方法移除一个消息交换（显式RRC连接释放和RLC ACK）。PDCP头可以被修改为包括一个Rel-BIT来提供RRC连接释放消息，或者可以使用一个“释放”PDCP控制PDU。

在前面的示例中，由UE确认的来自eNoDEB的显式消息或指示被用于释放连接，并确保在UE和ENODEB中RRC状态的正确同步。然而，在较早发送RAI信息之后，也可以实现自主释放。

图8显示了自动释放的消息交换，其中没有预期的后续DL数据。步骤801至804相当于上面讨论的步骤101至104。在步骤805，数据在DRB上传输，RRC连接释放请求消息在SRB1上传输。一旦 eNodeB 接收到RRC连接释放请求消息，它在步骤806发送RLC ACK。当接收到RLC ACK时，UE假定请求被成功接收，并将连接释放到RRC空闲。该过程假定 eNodeB 正确地作用于RRC连接释放请求消息，并且UE正确地接收并作用于RLC ACK，以便保持RRC状态同步。如果UE没有接收到RLC ACK，它可以假定RRC连接释放请求消息没有被eNodeB 成功接收，并且可以重发RRC连接释放请求消息，直到接收到RLC ACK或直到宣告无线链路故障为止。eNodeB 可以导出UE是否已经基于HARQ反馈释放连接，或者考虑到没有进一步的调度请求。图8的过程减少了所需消息的数量，因为不需要RRC连接释放消息和相关的RLC ACK。

图9显示了自动释放的消息交换，其中预期有后续的DL数据。步骤901至904与参考步骤201至204所讨论的相同。在步骤905，数据和RRC连接释放请求消息被发送，如图8所示，步骤805。在步骤906，在UE处接收DL数据，以及RRC连接释放请求消息的RLC ACK。一旦UE已经在步骤907发送DLC数据的RLC ACK，则可以释放连接。

可以实现类似的自主释放过程，用于在DRB上传输释放请求。

为了确保网络对RRC连接保持足够的控制，当首次建立连接时，自主释放可能受到来自eNoDEB的特定授权。例如，可以在RRC连接设置或恢复消息中提供指示，允许对连接进行自主释放。当允许DL数据被期望时，它可以进一步指示是否自主释放和/或当预期DL数据被允许时自主释放。

本领域的技术人员将认识到，根据实施例的方法可以通过软件计算机程序、硬件或软件和硬件的组合来执行。

这些方法仅以示例的方式提供。本申请的公开不受图中所示的步骤的具体组合的限制，这里描述的步骤包括任何适当的子集或以任何适当顺序执行的步骤的组合。该方法的部分可以并行执行。

这里使用“用户设备”（UE）来指任何具有处理和通信能力的设备，使得它能够执行根据本发明的实施例的方法。本领域的技术人员将认识到，这样的处理和通信能力可以被结合到许多不同的设备中，因此术语“用户设备”包括移动电话、个人数字助理、个人电脑和许多其他设备。

可以理解的是，上述方法适用于任何其他无线技术而不丢失所寻求的效果。

此处给出的任何范围或设备值可在不失去所寻求的效果的情况下扩展或更改，这对技术人员来说是显而易见的。

可以理解，上面描述的利益和优点可以涉及一个实施例，或者可以涉及多个实施例。实施例不限于解决任何或所有陈述问题或具有任何或全部陈述利益和优点的实施例。

对“an”项的任何引用都是指这些项目中的一个或多个。这里使用的术语“包含”意味着包括所识别的方法块或元素，但是这样的块或元素不包括排他性列表，并且方法或设备可以包含附加块或元素。

此处描述的方法的步骤可以以任何适当的顺序进行，或在适当的情况下同时进行。此外，单个块可以从任何方法中删除，而不偏离本文所描述的主题的精神和范围。上面描述的任何示例的方面可以与所描述的任何其他示例的方面相结合，以形成进一步的示例而不丢失所寻求的效果。

可以理解，仅通过示例给出优选实施例的上述描述，并且可以由本领域技术人员进行各种修改。虽然上面已经描述了具有一定程度的特殊性的各种实施例，或者参照一个或多个单独的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下对所公开的实施例进行多次修改。

Claims (18)

1.一种用于在移动设备和基站之间通过无线电链路释放数据连接的方法，所述方法在所述移动设备上执行并包含了以下步骤：

在第一个数据信道上从所述基站传输数据，

在第一个信号信道上向所述基站发送连接释放请求，其中所述连接释放请求包含在所述第一个数据信道上传输的最后数据的标识和预期后续数据的指示，

随后接收在所述第一个数据信道上从所述基站传输的数据，

发送对所述数据的确认，

接收来自所述基站的连接释放消息，及

释放数据连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最后数据的标识是一个PDCP包序列号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最后数据的标识是一个PDCP包序列号和一个无线电承载标识。

4.根据权利要求1或2任一所述的方法，其特征在于，根据在所述基站接收从所述基站传输到所述移动设备的所述数据的确认从所述基站传输所述连接释放消息到所述移动设备。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接释放消息是NAS消息，其中包括NAS释放信息元素。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述基站传输所述信息元素以指示所述NAS释放信息元素的后续传输。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，传输所述信息元素以指示在所述连接释放消息是RRC消息时禁用连接释放。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接释放消息是RRC消息。

9.一种用于在移动设备和基站之间通过无线电链路释放数据连接的方法，所述方法在所述移动设备上执行并包含了以下步骤：

在第一个数据信道上向所述基站发送数据，

并在第一个信号信道上向所述基站发送连接释放请求，其中所述连接释放请求包含在所述第一个数据信道上传输的最后数据的标识和释放辅助信息，

从所述基站接收所述第一个数据信道上的数据，

在接收到对所述连接释放请求的确认和从所述基站接收到数据后，发送确认并释放数据连接，

其中，所述释放辅助信息包括一个指示，所述指示表示预期从所述基站发送到所述移动设备的后续数据传输。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过专用或广播消息中的指示对所述释放数据连接进行显式授权。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当提供所述指示时，在数据传输之后发送所述连接释放消息。

12.根据权利要求9或10或11所述的方法，其特征在于，在RRC或PDCP消息中发送所述释放辅助信息需要经过专用或广播消息中的指示的明确授权。

13.一种用于在移动设备和基站之间通过无线电链路释放数据连接的方法，所述方法在所述基站上执行并包含以下步骤：

在第一个数据信道上接收来自所述移动设备的数据，

在第一个信号信道上接收来自所述移动设备的连接释放请求，其中所述连接释放请求包含在所述第一个数据信道上传输的最后数据的标识和预期后续数据的指示，

随后在所述第一个数据信道上向所述移动设备传输数据，

向所述移动设备发送连接释放消息，及

释放数据连接。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述最后数据的标识是PDCP包序列号。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述最后数据的标识是PDCP包序列号和无线电承载标识。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，根据在所述基站接收到的数据从所述基站传输所述连接释放信息到所述移动设备，确认从所述基站传输到所述移动设备的数据。

17.一种用于在移动设备和基站之间通过无线电链路释放数据连接的方法，所述方法在所述基站上执行并包含以下步骤：

在第一个数据信道上接收来自所述移动设备的数据，

在第一个信号信道上接收来自所述移动设备的连接释放请求，其中所述连接释放请求包含在所述第一个数据信道上传输的最后数据的标识和释放辅助信息，

在所述第一个数据信道上向所述移动设备传输数据，接收所述数据的确认，及

释放数据连接，

其中，所述释放辅助信息包括预期从所述基站到所述移动设备的后续数据传输的指示。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，当提供所述指示时，在已发送所述数据之后发送所述连接释放消息。

Images