通过及时响应于正被建立的连接而传送或丢弃缓冲的输入数据 来为休眠移动终端管理输入数据 【发明背景】
本发明总地涉及无线通信网络，尤其涉及那些为移动终端保持休眠或非活动的分组数据会话的网络。
用户经由无线通信网络所访问的数据类型中的变化使呼叫管理的特性也发生改变。在几年前，无线通信网络用户主要将所述网络用于话音呼叫服务。在这方面，无线呼叫管理与在面向电路的有线电话服务领域中使用的呼叫管理相似，尽管无线呼叫管理有一些使有限射频频谱支持的用户数增至最大的特别措施。
在支持话音呼叫方面，网络通常分配物理和逻辑资源来支持所述呼叫。物理资源可以包括处于无线电基站的RF收发信机和基站控制器内的数字信号处理器，而逻辑资源则可能包含用于在不同网络实体之间传送呼叫数据和控制信息的网络传输信道。举例来说，即使通过与其他用户进行时间复用来共享其中某些资源，但在话音呼叫过程中，许多呼叫处理资源通常依然是专用于某个用户的。
倘若用户如在话音会话中那样基本上连续地使用这些资源，那么这种资源管理方法是合理的。然而，在用户仅仅间歇使用这种资源的情况下，在活动周期之间很可能存在很长地空闲周期，因而这种方法也必然伴随着相当低下的效率。而这种类型的间歇使用则恰恰描述了无线通信网络所提供的新业务的特性。
万维网浏览和其他类型的基于因特网的活动(例如发送和接收电子邮件，或是接收股票行情)就其真实本性而言，是间歇性的活动。支持分组数据会话的通信网络使用了不同的呼叫资源管理技术来利用分组数据通信的间歇特性。基于TIA/EIA/IS-2000(IS-2000)标准族的网络则例示了那些用于向用户提供分组数据服务的现代无线网络。
在与一个移动终端所进行的分组数据会话的休眠周期中，IS-2000网络以及某些其它类型的网络会通过解除选定网络资源的分配来增进效率。通常，在整个休眠周期中，点到点协议(PPP)连接都会得到保持，但是业务信道和相关资源则被释放，以便用于支持其他移动终端。因此，当所述网络从诸如因特网之类的外部网络接收数据时，它必须对该数据进行缓冲，然后在重激活该休眠移动终端之后将数据交付所述终端。
在没有有效控制措施的情况下，就与尝试重激活所涉及移动终端相关的所需存储空间和信令开销来说，为休眠移动终端缓冲输入数据是有可能压倒(overwhelm)所述网络的。因此需要这样一种方法，该方法能够满足缓冲输入数据的需要，此外还能以一种限制所需缓冲存储器数量的方式来管理缓冲并减少重激活信令开销。
发明概要
本发明包括一种在诸如IS-2000网络这样的无线通信网络中、在分组控制功能(PCF)上缓冲那些关联于休眠移动终端的分组数据的系统和方法。所述PCF使用一个重激活定时器来限制用于缓冲数据的存储器数量，并且减少与尝试重激活一个休眠移动终端有关的网络信令开销。重激活周期是在PCF收到用于休眠移动终端的输入数据的时候开始的。所述PCF启动一个重激活定时器，开始缓冲该输入数据，并且还发起与所述休眠移动终端的连接重建。如果在该定时器期满之前重建所述连接，则PCF将所缓冲的数据发送到终端；否则就丢弃所述数据。同样，在所述周期中接收的、超出规定的缓冲器限度的任何数据都被丢弃。
由于优选地只将缓冲数据直到缓冲器限度，并且一旦重激活定时器期满就丢弃所缓冲的数据，因此在PCF上缓冲数据所需要的物理存储器数量被限制到一个合理的量。当然，在PCF上所需要的累积缓冲存储器依赖于期望进行数据缓冲的休眠移动终端的最大数目。除了提供关于所需缓冲存储器数量的已规定限制之外，使用重激活定时器减少了网络信令开销。
通常，重激活定时器的期满周期被设定成匹配于休眠移动终端的预期的最大重激活时间。这种设定允许PCF发布一个重激活请求，然后在判定这种重激活是否成功之前一直等待，直到预期的最大时间。等待较短的时间周期可能导致：在网络和移动终端有机会响应该第一个重激活请求之前，过早发布一个或多个附加的重激活请求。而等待较长时间周期则会导致：即使重激活请求已经失败，PCF也还为该休眠移动终端保持所缓冲的数据。
附图简述
图1是一个示范性的无线通信网络的框图。
图2是一个描述了示范性分组数据会话状态的状态图。
图3是一个描述了依照本发明的示范性数据缓冲的逻辑流程图。
图4是一个描述了依照本发明的示范性网络信令的呼叫流程图。
发明详述
图1描述的是一个由数字10概括描述的示范性无线通信网络，其中包括一个基站控制器(BSC)12、一个或多个无线电基站(RBS)14、一个移动交换中心(MSC)16、一个分组控制功能(PCF)18、一个无线电分组(RP)网络20以及一个分组数据服务节点(PDSN)22。在现实中，该网络10可以包括所有上述实体中的一个或多个，并且还可以包括那些并未显示在这个简化图示中的附加实体。
BSC 12控制RBS 14，所述RBS借助于RF信号并通过空中接口而与一个或多个移动终端24进行通信。移动终端用户可以经由MSC 16而与公共交换电话网(PSTN)26的用户进行通信，并且可以经由PDSN 22而与诸如互联网这样的一个或多个公共数据网(PDN)28进行通信。当用户与PSTN 26进行通信的时候，该BSC 12会在建立呼叫的过程中与MSC16合作，这就需要在RBS 14、BSC 12以及MSC 16中分配必要的呼叫处理资源。同样，在用户与PDN 28建立一个分组数据会话的时候，会分配那些跨越了一个或多个RBS 14而到达PDSN 22的网络资源以支持所述会话。
然而，由于典型分组数据会话的间歇性活动，因此，当该终端分组数据会话变为休眠状态时，网络10通过释放至少某些与指定的移动终端24有关的网络资源来增进效率。为了更好地理解“休眠”的意义，首先必须了解与一个指定分组数据会话有关的各典型状态，并且还必须进一步了解在支持该分组数据会话中所涉及的网络实体的基本机能。
图2描述的是一个特定的移动终端的分组数据会话的典型状态。当移动终端24被连接到网络10并且有效接收和/或发送分组数据时，所述终端被视为是处于活动/连接状态(S0)。在活动状态中，网络10至少在所述RBS 14、BSC 12、PCF 18以及PDSN 22中保持连接资源。更为特别的是，在活动状态中，移动终端24与提供支持的RBS 14之间存在一条物理业务信道，并且其中任何一方都可以发送或接收数据。在休眠状态(S1)中，移动终端24与RBS 14之间不存在物理业务信道，但在移动终端24与PDSN 22之间将会保持PPP链路。在无效/非活动状态(S2)中，所述移动终端24与RBS 14之间不存在物理业务信道，并且在移动终端24与PDSN 22之间也不存在PPP链路。
需要指出的是，在操作中，移动终端24可以在活动状态与休眠状态之间来回转移，但是一旦终端24转移到无效/非活动状态，那么，在终端24可再次呈现休眠状态之前，该终端24必须进行经由活动状态转移。简单的说，这意味着一旦终端24休眠了太长时间，则关于所述终端的PPP链路被撤销，并且在恢复分组数据通信之前，该终端必须与网络10建立新的连接。通常，网络10会保持某些类型的定时器，以便确定移动终端24在其PPP链路被撤销之前能在休眠状态中保持多长时间。
在一个使用了合乎所规定的互操作性标准的标准化网络实体接口的IS-2000网络中，BSC 12与MSC 16之间的A1连接以及BSC 12与RBS14之间的A8连接会在活动/连接状态中得到保持，并且会在休眠和无效状态中被释放。PCF 18与PDSN 22之间的A10连接资源会在休眠状态中得到保持。保持PCF 18与PDSN 22之间这个经由RP网络20的连接便允许该网络10保持PDSN中的PPP链路。当移动终端24转移到无效状态时，所述PPP链路会被中断并且A10连接被释放。有关PPP的协议细节，可以查阅因特网工程任务组(IETF)的请求评注(RFC)1661。
在操作中，PDSN 22充当网络10与因特网或其它PDN 28之间的一个网关路由器。该PDSN 22建立、保持并终止与移动终端24进行的PPP会话。PCF 18与PDSN 22则经由RP网络20来建立一个RP会话，从而经过标准化的A10/A11互操作性接口来进行通信。而定向到网络10所支持的移动终端24的分组数据则被路由到PDSN 22，然后，该PSDN 22将数据以一个或多个数据分组的形式传递到PCF 18。如果移动终端24与网络10建立了一个有效会话，则PCF 18只把它从PDSN 22接收的数据分组传送到BSC 12，然后该BSC 12将接收到的数据引导到适当的RBS14，从而以无线方式传送到移动终端24。
在上述操作环境中，PCF 18建立、保持并终止一个经由RP网络接口20到PDSN 22的数据链路协议。该PCF 18还从网络10那里请求无线电资源，以便支持PDSN 22与移动终端24之间的分组交换。此外，PCF 18还为它正在支持的分组数据会话保持了关于无线电资源的知识(例如活动、休眠)。
然而，来自PDSN 22的输入数据时常对应于一个休眠移动终端24。在这种情况下，PCF 18不能简单地将输入数据传送到BSC 12，而是它必须缓冲那些稍后交付给移动终端24的数据。这种需要是因为在RBS 14与BSC 12中没有为休眠会话保持无线电资源而产生的。虽然IS-2000标准族规定PCF 18应该在这种常规环境中执行缓冲处理，但是这些标准并未定义任何特定的数据缓冲方法，并由此使得网络10对管理缓冲的操作中的困难是非常脆弱的。
如果缺少如本发明提供的缓冲控制，那么PCF 18中的数据缓冲操作很可能会快速耗尽合理的存储容量，并且有可能导致过于频繁地产生重激活请求。为了避免这些可能的情况，一旦接收到关于休眠移动终端24的数据，则PCF 18启动一个定时器。所述定时器的期满周期定义了一个重激活周期，而PCF产生的重激活请求的速率则受限于重激活定时器的循环时间。这样就减少了网络10中的信令开销。
另外，如果在该定时器的期满周期内休眠移动终端24没有被重激活，则PCF 18丢弃缓冲的数据，重置该定时器，并且使其自身为与以后的输入数据有关的后续重激活尝试做好准备。此外，在重激活循环中，那些超出规定或预期缓冲器限度的输入数据将会被丢弃，从而免除了对于太大的数据缓冲器的需要。在那些预定给移动终端24的数据被丢弃的情况下，诸如TCP/IP这样的其他支持协议可以提供关于所丢弃的分组的重传。需要注意的是，在这里可以将缓冲器限度定义为一个可配置参数，并且在为多个移动终端24缓冲数据的时候，PCF 18可以使用不同的缓冲器限度大小。
PCF 18包含了可以执行上述操作的一个或多个处理器或处理系统30。在这种操作中，该处理器30可以在数据缓冲操作中使用存储器。事实上，本发明的一个方面包括限制数据缓冲所需要的存储器的量，从而避免了过度的存储器需要。
图3描述的是用于本发明一个实施例的示范逻辑，其中PCF 18为一个休眠移动终端24执行示范性的数据缓冲。然而应该理解的是，这个逻辑流程表示的只是整个PCF功能的一个方面，并且可以表示由PCF18执行的众多程序线程或功能中的一个。此外，所述逻辑流程涉及的是关于移动终端24中的一个指定的终端的操作，但是应该理解，也可以将所描述的服务提供给多个终端24。
处理是以PCF 18监视输入数据(步骤102)为开始的(步骤100)。当该PCF 18从用于休眠移动终端24的PDSN 22接收到分组数据时，它会启动一个重激活定时器(步骤104)并且开始缓冲输入的数据(步骤106)。此外，PCF 18还将开始重激活与所输入的数据有关的休眠移动终端24(步骤108)。也就是说，该PCF 18尝试在移动终端24与网络10之间重建一个有效连接。
输入数据通常携带了某种类型的标识符，所述标识符允许PCF 18确定数据应定向到的移动终端24。该PCF 18可以使用这个信息来请求重激活恰当的移动终端24。特别地，所述输入数据包含一个GRE(通用路由封装)键标，所述键标是在建立A10连接的过程中由PCF/PDSN指派的，用于识别那些与移动终端24相关联的数据。所述GRE键标指派是临时的并且会在A10连接期间得以维持。在一个IS-2000网络中，每个移动终端24还具有一个名为国际移动台标识符(IMSI)的更持久的标识符。该PCF在指派给一个移动终端24的GRE键标与终端的IMSI之间保持一个映射。在(从BSC)请求重激活一个移动终端的时候，PCF使用IMSI来识别所述终端。
在开始重建连接之后，该PCF 18开始监视附加输入数据(步骤110)。如果收到更多数据，则PCF 18确定是否接收了最大数据量(步骤112)。如果没有收到最大数据量，则PCF 18将附加的输入数据添加到存储器32的缓冲器中(步骤114)。如果达到最大缓冲器限度，则PCF 18丢弃所有附加输入数据(步骤116)。
应该注意的是，PCF 18可以使用任意多种技术来丢弃输入数据。例如，PCF 18可以基于一种后进先出(last-in)方式来丢弃数据，这样一来，如果缓冲稍后到来的数据将超出所规定的缓冲器限度，则丢弃稍后到来的某些或全部输入数据，其中所述缓冲器限度是作为一个可配置的限度来实现。作为所述方法的替换方案，PCF 18可以基于一种先进先出(first-in)方式来丢弃数据。通过使用这种方法，如果在缓冲器中添加稍后到来的附加数据将超出所规定的缓冲器限度，那么PCF 18可以丢弃已在缓冲器中的较早到来的某些或全部数据，以免超出所规定的缓冲器限度。
然后，PCF 18将会执行检查，以便了解是否从BSC 12接收了重激活指示符(步骤118)。如果收到的话，则在该重激活定时器期满之前重激活所述移动终端24并且PCF 18把所缓冲数据传送到BSC 12，以便将其交付给移动终端24(步骤120)。应该注意的是，在PCF 18通过丢弃移动终端24的某些输入数据而保持在缓冲器限度以内的实例中，究竟是较晚到来还是较早到来的缓冲数据被传送到BSC 12，这取决于PCF究竟是基于先进先出方式还是后进先出方式来丢弃数据。
如果没有接收到重激活指示符，则PCF 18判定该重激活定时器是否已经期满(步骤122)。如果该定时器已经期满，则在预期时间间隔中没有实现移动终端24的重激活，并且作为响应，PCF 18清除缓冲器(步骤124)并且重置所述定时器(步骤126)。通过这些操作，关于当前重激活循环的处理结束(步骤128)并且PCF 18准备再次开始(也就是返回步骤100)以处理后续接收的数据。如果定时器没有期满，则PCF 18回到监视输入数据的状态(步骤110)，并且如上所述重复进行所述处理。
图4描述的是一个执行上述逻辑流程的示范性的呼叫流程图。呼叫处理步骤包括以下这些内容：
a.该PCF 18开始从PDSN 22接收输入数据。
b.在确定输入数据与一个休眠移动终端24相对应之后，该PCF 18开始缓冲数据，启动其重激活定时器TDATA，并且产生一个服务请求消息，所述消息经由PCF 18与BSC 12之间的A9信令接口被传送到BSC 12。如所示，PCF 18可以使用接收数据(分组报头)中的IMSI信息来确定所述数据是预定给哪个移动终端24的。
c.BSC 12产生一个响应于来自该PCF 18的服务请求的服务请求消息，所述消息是经由BSC 12与MSC 16之间的A1信令接口被发送到MSC 16的。
d.如果呼叫处理资源是可用的，则MSC 16将一个服务请求响应回送到BSC 12，由此对来自BSC 12的服务请求做出响应。
e.一从MSC 16接收到服务响应，则BSC 12将一个服务响应消息提供给PCF 18，所述消息告知PCF 18：网络正在尝试重激活移动终端24。如果在预期时间范围中没有从BSC 12收到服务响应消息，则在此结束处理，清除其数据缓冲器，并且重置其重激活定时器TDATA。然而，在其清除缓冲器和重置其定时器之前，PCF 18可能只是等待，直到重激活定时器期满为止。
f.MSC 16为休眠的移动终端24产生一个寻呼消息，其中所述消息是经由BSC 12(以及相应的RBS 14)发送的。
g.如果重激活成功，则移动终端24发送一个针对网络寻呼消息的寻呼响应。通常，在寻呼消息的网络传输与移动终端的寻呼响应之间会经过一定的时间量Δt。并且BSC 12是将寻呼消息一直传递到MSC 16。
h.然后，在BSC 12与移动终端24之间建立一条业务信道，所述建立需要在操作受控于BSC 12的一个或多个RBS 14中分配无线电资源。
i.当在BSC 12自身与移动终端24之间建立了业务信道之后，所述BSC 12会将一个A9建立消息发送到PCF。
j.倘若在TDATA设定的期满周期以内成功重激活了移动终端24，则该PCF 18经由BSC 12来发送所缓冲的数据。
较早描述的细节指出：重激活定时器TDATA的期满周期可以匹配于一个预期的或最大的重激活定时器。在上述呼叫流程中，很容易设想重激活的累积时间。也就是说，所述期满周期可以基于用于必要网络信令的预期时间来加以设定，其中包含了该移动终端24对来自网络10的寻呼消息做出响应的时间Δt。如果使用示范性估计并且采用一个IS-2000网络，则应该将重激活定时器TDATA设定为大小约为30秒的某个值。这种设定提供了大约16秒的时间来产生该寻呼消息和从移动终端24接收相应的响应，此外还添加了一个10秒左右的附加时间来建立业务信道并且向PCF 18发出通知。当然也有可能存在这样的情况，其中使用了更大或更小的期满周期来配置TDATA。同样，可以使TDATA成为一个可以根据网络运营商的需要来进行配置的参数集。
然后，总起来说，以上讨论提供了用于在PCF 18内部为休眠移动终端24执行一个数据缓冲方案的示范性细节，由此合理地约束了对于数据缓冲存储器的要求。此外，上述技术还起到了将休眠移动终端24尝试重建连接所涉及的网络信令减至最少的作用。设置所规定的缓冲器大小限度则限制了为预期数量的终端24缓冲数据所需要的最大存储器量，而使用重激活定时器则可以设定一个最大速率或周期，其中用于这些终端的输入数据就是以所述速率或周期来发起重激活尝试的。因此不应该将上述细节视为是对本发明进行限制，与此相反，本发明只受限于以下权利要求及其合理等价物的范围。