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一种在通信网络(100)中在操作状态之间进行有效转换的装置和方法，包括移动台(118)处于睡眠或空闲状态的初始步骤。下一个步骤包括要求去往移动台(118)或者来自移动台(118)的数据传输。下一个步骤包括将移动台(118)从睡眠或空闲状态转换到活动状态。下一个步骤包括从寻呼控制功能(PCF)(108)将用于数据的承载路径上下文传输给RF承载功能(110)。这可以包括使用PCF间切换程序创建隧道。结果是RF承载功能(110)和IP路由器(106)之间的直接连接，无需PCF(108)处于数据路径中。

1.  一种在通信网络中在操作状态之间进行有效转换的方法，该方法包括步骤：
使移动台处于非活动状态；
要求数据传输；
将所述移动台从所述非活动状态转换到活动状态；以及
将用于数据的承载路径上下文从寻呼控制功能(PCF)传输到RF承载功能。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中所述传输步骤包括使用PCF间切换程序创建隧道。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中所述传输步骤包括直接将所述RF承载功能连接到IP路由器功能，无需所述PCF处于数据路径中。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中对于IP路由器，所述RF承载功能呈现为所述PCF。

5.  根据权利要求3所述的方法，其中所述RF承载功能是选择器和至少一个基站，所述PCF是分组控制功能，并且IP路由器是分组数据服务节点(PDSN)，并且其中所述传输步骤包括将承载路径A10上下文隧道从所述分组控制功能转移到所述选择器。

6.  根据权利要求3所述的方法，其中所述RF承载功能是选择器，所述PCF是分组控制功能，并IP路由器是分组数据服务节点(PDSN)，并且其中所述要求步骤包括所述PCF接收用于传输给所述非活动移动台的数据，其中此后进一步包括步骤：
警告负责A1接口的基站控制器(BSC)中的呼叫控制(CC)功能；
将BS服务请求发送给所述CC；
在所述A1接口上将寻呼消息发送给所述移动台；
响应所述寻呼消息；以及
为所述移动台指配选择器，
其中所述传输步骤包括将用于所述移动台的呼叫上下文和缓存的数据传输给所述选择器，并建立与所述PDSN的A10隧道。

7.  根据权利要求6所述的方法，进一步包括步骤：
所述移动台进入非活动状态；
通知它的PCF；以及
允许所述PCF将所述A10隧道移回到其自身。

8.  根据权利要求3所述的方法，其中，所述RF承载功能是选择器和至少一个基站，所述PCF是分组控制功能，并且IP路由器是分组数据服务节点(PDSN)，并且其中所述要求步骤包括移动台始发用于从该移动台传输的数据，其中所述传输步骤包括允许所述选择器绕过所述PCF并将所述A10隧道转移到其自身。

9.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述RF承载功能是接入点(AP)，所述PCF是寻呼控制功能，并且IP路由器是标准IP路由器和外区代理(FA)的组中的其中一个，并且其中所述要求步骤包括PCF将用于传输给非活动移动台的输入的数据排队，并且其中所述传输步骤包括允许所述AP绕过所述PCF并将传送连接直接转移到所述IP路由器。

10.  一种在通信网络中在操作状态之间进行有效转换的系统，该系统包括：
处于非活动状态的移动台(MS)，该移动台要求在该网络和该移动台之间的数据传输，该MS从所述非活动状态转换到活动状态；
RF承载功能；
IP路由器功能；以及
寻呼控制器，用于将用于数据的承载路径上下文从所述寻呼控制器传输给所述RF承载功能，由此所述RF承载功能被直接连接到IP路由器，无需所述寻呼控制器处于数据路径中。

在通信网络中在操作状态之间进行有效转换
技术领域
本发明通常涉及通信系统领域，更具体地涉及通信设备中的呼叫建立。
背景技术
3GPP2分组数据标准TIA/EIA/IS835 CDMA 2000无线IP网络标准，(IS-835)和这里称为WiMAX通信标准的IEEE 802.16-2005标准等分组数据通信系统能够在分组数据会话期间为诸如移动台(MS)的无线通信设备指定活动状态和睡眠(空闲)状态。在活动状态中，MS经由专用的RF连接被连接到基础设备。例如，在IS-835中基础设施提供了基站收发信站(BTS)和分组控制功能(PCF)之间的专用连接。PCF被连接到分组数据服务节点，该分组数据服务节点被连接到分组网络。当有分组数据的突发要传送时，分组呼叫被移动到活动状态。根据数据的突发性和时间段的持续时间，分组呼叫可在活动状态和睡眠(空闲)状态之间进行多次的转换。
在睡眠状态中，当MS不传送或接收数据时，BTS和PCF之间的专用射频(RF)连接和专用连接被释放。当在预定的时间段没有数据传输时，分组呼叫从活动状态转换到睡眠状态。当分组会话处于睡眠状态时，承载数据不能被传送，且必须被缓存。网元负责跟踪MS的移动性、接收分组数据并缓存分组数据，直到MS再次变为活动的。例如，分组控制功能仅在该移动台处于睡眠时有用。其为睡眠的移动台保持上下文并维持与PDSN的隧道。当数据开始从网络侧流动时，PDSN将分组转发给PCF，这使得PCF将BS服务请求传送给MSC。随后移动台被寻呼并且当其响应业务信道(TCH)时，选择器被指配给移动台，随后移动台从睡眠状态转换到活动状态。简要的说，为了将缓存的数据传送给MS，必须为呼叫指配专用的RF连接，并且必须重新建立BTS和PCF之间的专用连接。为了重新建立MS和PCF之间的专用连接(即，在A10和A8接口上的建立隧道(tunneling)和断开隧道(detunneling))产生的延迟对数据业务的质量具有负面影响。而且，在活动状态期间，PCF仅仅是作为MS和PDSN之间的数据通路。因此，当移动台为活动时，不需要PCF资源。WiMAX通信发生类似的过程。
对于中央处理元件从睡眠(空闲)状态到活动状态所需的时间，当前的标准对中央处理元件施加了高的事务成本。所需的时间对数据服务的订户体验具有潜在的负面影响。这些问题鼓励一些配置，其中在传输数据突发后将RF连接维持较长的时间段，以便能立即传送随后的数据突发。然而，不必要地将连接维持较长的时间段是对RF资源的低效利用。例如，如果为传输一系列分组数据的突发而将信道维持60秒，一个信道能够提供60次忙时呼叫尝试(Busy Hour Call Attempt)(一个信道*3600/60)。然而，如果为传输突发而仅将信道维持5秒，一个信道能提供720BHCA(1个信道*3600/5)。在后面的情形中，从睡眠到活动的转换(即呼叫尝试)将增加，因为维持信道较短的时间段。在前面的情形中，较长的超时时段降低了专用信道的有效利用，而且增加了支持分组数据服务所需的专用信道的数量。
在专利号为6,965,588的美国专利中提供了一种现有技术的解决方案，其提出了半睡眠(Semi-Dormant)状态以解决这个问题。在该引用中，对于睡眠状态，维持到PDSN的连接的网元是PCF，以及在半睡眠状态，维持到PDSN的连接的网元是选择和分发单元(SDU)。在睡眠状态中，释放SDU，其中PCF维持到PDSN的连接。当MS处于半睡眠状态时，为呼叫维持BS和PDSN之间的连接的网元是SDU。当移动台从活动状态移动到半睡眠状态时，业务信道被释放，但SDU停留被指配。路径经由PCF存在于SDU和PDSN之间。当移动台处于半睡眠状态时，存在SDU到PCF和PCF到PDSN之间的路径。在RF连接上不存在业务信道。一旦移动台从睡眠状态转换到活动状态，经由BTS将存在从MS到SDU的业务信道。然而，这导致PCF总是存在和被使用。向移动台发送服务元件的地址并且向移动台发送PCF和SDU这两者的IP地址，以便当移动台变成活动时，能够快速地识别服务于该移动台的SDU和PCF元件。这个解决方案虽然有效的要求协调第三种、半睡眠状态，但当移动台活动时仍需要PCF在通信路径中，其浪费RF资源。
因此，需要一种方法和装置，用于在通信网络中在操作状态之间进行有效转换，具体地是用于通过根据是否要发送承载数据来有效连接RF资源以便在睡眠状态和活动状态之间转换无线通信设备。
附图说明
具体地在随附的权利要求中指出本发明。然而，通过参考下面的结合附图的详细描述，本发明的其它特征将变得明显，且本发明将被更好地理解，在附图中：
图1是系统的功能框图，该系统能用于实现本发明的装置和方法；
图2是本发明提出的第一实施例的操作的改变的框图；
图3是本发明提出的第二实施例的操作的改变的框图；
图4是本发明的第一实施例的流程图，其中由网络发起数据传输；
图5是本发明的第一实施例的流程图，其中由移动台发起数据传输；以及
图6是本发明的第二实施例的流程图，其示出了活动状态到空闲状态的转换；以及
图7是本发明的第二实施例的流程图，其示出了空闲状态到活动状态的转换；
本领域技术人员将了解，为了便于较少地妨碍查看本发明的这些各个实施例，通常不描绘或描述在商业上可行的实施例中有用或必要的常规且公知的元件。
具体实施方式
本发明提供了一种方法和装置，用于在通信网络中在操作状态之间进行有效转换，具体地用于通过根据是否要传送承载数据来有效连接RF资源来在睡眠或空闲状态和活动状态之间转换无线通信设备。
在现有技术中，诸如移动台(MS)的无线通信设备可以处于与基站(BS)设备的呼叫中。呼叫连接由RF承载功能支持，诸如BS和选择器穿过诸如分组控制功能(PCF)的寻呼控制功能，以及到诸如分组数据服务节点(PDSN)的IP路由功能。当释放MS和BS之间的呼叫(连接)时，BS向MS提供网元的设备标识符并断开RF承载，所述网元维持与分组数据服务节点(PDSN)的连接。当请求重新激活(转换到活动状态)时，MS保留标识符并将合适的标识符发送给BS。在睡眠或空闲状态(或者这里使用的非活动状态)中，由于已经释放和断开了RF承载，维持到PDSN的连接的网元是PCF。当BS从MS接收到重新激活请求时，其将PCF连接到RF承载路径，该RF承载路径被建立至MS。
根据本发明，当重新建立活动状态时将PCF绕过。当BS从MS接收到重新激活请求时，其将RF承载功能直接连接到IP路由功能而不是通过PCF再连接。有利地，这可以被实现而无需更改网络硬件。现在将参考附图描述本发明的细节。
图1和2示出根据本发明的码分多址(CDMA)实施例的通信网络的功能框图。MS 118处于与3个BTS 112、114、116的软切换中，用于与应用主机102进行通信。应用主机102被连接到分组网络104，用于上载和下载信息。分组网络104被连接到IP路由器106。IP路由器106为分组数据服务提供分组网络104和BS设备109之间的接口。IP路由器106被连接到寻呼控制功能(PCF)108，寻呼控制功能(PCF)108又被连接到选择器110。PCF包括移动性登记器以及对来自网络的输入分组进行排队的能力。
在该第一实施例中(如所示)，系统100是IS-835通信网络，其中IP路由器106是PDSN，PCF 108是分组控制功能，并且RF承载功能111包括选择器110和BTS 112、114、116。在该实施例中，PDSN通过A10/A11接口与PCF进行通信。PCF为从PDSN接收的数据提供缓存。PCF通过A8/A9接口被连接到用于BTS的选择器。在该实施例中，本发明在层3承载上是可操作的。
在第二实施例中，如图3所示，系统100可以是WiMAX通信网络，其中IP路由器功能106是路由器或外区代理(FA，如将在这里的例子中使用的)，PCF 108是蜂窝接入点控制器(CAPC)107的寻呼控制器108，并且RF承载功能110是针对用户的一个或多个接入点(AP)。在该实施例中，FA 106与寻呼控制器108进行通信，该寻呼控制器108为从FA 106接收的数据提供缓存。寻呼控制器108与AP进行通信。在该实施例中，本发明在层2交换网络上是可操作的。
IP路由功能106可以是FA或者其可以是用于非移动台的简单的非定制的路由器。仅在MS空闲时将寻呼控制器108包括在承载路径中。当MS活动时，从承载路径中移除寻呼控制器108。寻呼控制器108包含CAPC中的位置寄存器，其跟踪移动台已经进入空闲所位于的寻呼区域。寻呼控制器108具有对来自网络的输入分组进行排队的能力。服务接入节点(AP)组成RF承载功能111。多个AP被分组到寻呼区域中，并且处于空闲的移动台能移动到寻呼区域中的任何位置而不用在CAPC中的位置寄存器中执行位置更新。
回到图1和2中的IS-835网络的第一实施例的例子，RF承载功能的选择器110维持MS 118和BTS 112、114、116之间的软切换。选择器110也选择经由BTS 112、114、116从MS 118接收的最佳数据传输以传输到PCF 108，并且将以MS 118为目的地的数据副本分发到与MS 118进行软切换的所有BTS 112、114、116。去往/来自MS 118的控制消息源自/终止于选择器110。BTS 112、114、116通过专用的RF业务信道将承载数据和控制信息发送到MS 118并且从其接收承载数据和控制信息。
还经由控制链路将选择器连接到移动性管理器(MM)120。MM 120为连接到BS设备109的呼叫提供控制功能。例如，MM 120监视呼叫的状态并确定应当何时释放呼叫、决定应当何时发生软切换，以及决定在软切换中应当分出或插进哪些BTS，等等。通过A1接口(如在IS-835中规定的)将MM 120连接到移动交换中心(MSC)122。MSC122将MM 120与公共交换电话网(PSTN)126对接。还通过IS-41接口将MSC 122连接到归属位置寄存器/访问位置寄存器(HLR/VLR)124。当MS 118处于其归属网络时，HLR 124确定MS 118的位置并提供信息给MSC 122。当MS 118处于访问网络时，VLR 124获取HLR信息的副本并将其提供给访问网络中的MSC，诸如MSC 123。MSC 122和MSC 123经由IS-41接口而连接。应当认识到，可以基于技术和网络体系结构在不同的网元中实现位置寄存器和寻呼功能。在CDMA网络中，PCF具有为移动台存储数据的能力并与BSC和MSC协同工作用以寻呼移动台。
图1中所示的元件和接口在现有技术中是公知的，因此在这里没有进行进一步的描述。应当认识到，本发明也能应用到图3的WiMAX网络，或者其它与针对这里描述的IS-835所描述的分组数据网具有相似特性的分组数据网，因此不需要进行进一步的描述。
本发明为建立隧道和断开隧道的延迟提供了解决方案，其中当移动台处于活动状态时不再浪费PCF资源。通过将RF承载与IP路由器直接连接，分组传输中的延迟显著减小，这对于需要低等待时间的实时服务是非常有利的。
参考图2和3，当移动台变成活动时，将承载路径上下文从PCF 108传输到RF承载功能111。RF承载功能110随后使用与IP路由器功能的PCF间软切换程序(Inter-PCF handoff procedure)并创建其自身与IP路由器之间的隧道。用于具体实现网络的通信标准不受这个过程的影响，但是对于IP路由功能106，本发明要求RF承载功能111呈现为寻呼控制功能108并具有用于控制通信的安全上下文。
例如，在IS-835的实施例中，当移动台变成活动时，从PCF向选择器传输承载路径A10上下文。选择器随后使用与PDSN的A11PCF间软切换程序并创建其自身与PDSN的A10隧道。A10/A11标准不会被影响。对于PDSN，选择器将呈现为PCF并具有用于A11通信的安全上下文。相比现有技术中以相同顺序处理的呼叫，该方法将减少呼叫建立时间。
在CDMA情形中，本发明可应用于其中的两种情形；a)网络具有要传输到MS的分组数据，或b)MS正发起分组数据传输。在WiMAX情形中，本发明可应用于MS切换的情形；a)从活动到空闲模式，以及b)从空闲到活动模式。
图4指的是IS-835网络具有要传输到MS的分组数据的情形。在该实例中，当PCF 108接收到针对睡眠的MS 118的数据时，其警告负责A1接口的基站控制器(BSC)中的呼叫控制(CC)功能。BSC随后将通过将BS服务请求发送给CC来要求MSC 122寻呼MS。MSC将在A1接口上发送寻呼消息，这导致MS在空中被寻呼。当MS响应时，为MS指配选择器110。PCF 108将把用于移动台的呼叫上下文和缓存的数据传输给选择器。选择器随后可建立与PDSN 106的A10隧道。
虽然可在几乎与传统的A8建立相同的时间完成A10隧道的建立，但传输上下文和数据给选择器是额外的步骤。因此，对于呼叫建立时间是至关紧要的实时应用，诸如一键通(PTT)，在PCF接收到针对睡眠的MS的数据之后以及在MS作出寻呼响应之前，将指配选择器。当MS进入睡眠模式时，选择器将通知PCF并允许PCF将隧道移回其自身。再次使用PCF间切换技术以便完成隧道转移。
图4指的是MS想要在IS-835网络中始发分组数据传输的情形。在该实例中，当MS由于呼叫始发而从睡眠状态转换到活动状态时，本发明允许选择器110绕过PCF 108并将A10隧道转移到其自身。具体地，MS警告BSC中的呼叫控制(CC)功能。选择器110被指配给MS，并通过其自身将A10隧道转移到PDSN 106，其中PDSN 106清除旧的A10隧道。结果是，选择器110绕过了PCF并直接与PDSN 106进行通信。
图6和7示出了在WiMAX通信系统中的本发明的例子。在IEEE802.16-2005(WiMAX)中，当MS活动时，由接入点(AP)实现传送连接，并且，将数据从IP路由功能直接递送给AP。当MS不是活动时，传送连接是空闲的并且AP已经释放了所有的RF资源，作为替代，蜂窝接入点控制器(CAPC)中的寻呼控制功能(PCF)负责对来自网络的针对移动台的输入数据进行拦截和排队。一旦接收到针对空闲MS的分组，CAPC中的PCF将寻呼最后知道包含MS的寻呼区域中的所有AP。当MS被激活时(即响应寻呼)，排队的数据被发送给现在与激活的MS关联的AP。排队的数据被递送给MS，而AP和IP路由功能之间的承载路径被重定向以直接指向AP。典型地，在空闲状态中，RF承载功能被释放。
图6示出了WiBB连接从活动模式切换到空闲模式的情形，其中MS请求空闲模式并且网络释放RF承载资源。在活动模式中，MS是活动的并且移动台的承载数据在路由器/FA和AP之间流动。MS随后向AP发送进入空闲模式的请求。AP随后通知寻呼区域的位置寄存器，其中，MS已经请求CAPC中的空闲模式支持。CAPC中的寻呼控制功能随后为该特定MS将承载路径重定向到其自身。例如，这可以通过从CAPC向IP路由功能发送层2分组来实现，以便交织的层2交换机学习MS的MAC地址现在可达的正确端口，以便随后的下行链路分组将沿着相反的路径返回到CAPC中的寻呼控制功能。随后MS被告知进入空闲模式。在这点上，MS可以在寻呼区域中的任何AP上安静地重新选择和监视寻呼信道。
图7示出了WiMAX连接从空闲模式切换到活动模式的情形，其中针对MS的承载数据到达路由器/FA并被递送给MS。在空闲模式中，路由器/FA将数据分组递送给寻呼控制器(如之前在上面详细描述的)。CAPC将分组映射到MS最后关联的寻呼区域并排队该分组。CAPC将寻呼发送给作为寻呼区域的一部分的所有AP。MS在一个AP上监视寻呼信道，响应该寻呼并尝试转换到活动状态。AP向CAPC通知其已经定位该MS并且也更新承载路径，以便由路由器/FA将随后的数据分组直接发送给AP。源自MS的任何分组被发送给AP。CAPC将所有已排队的分组递送给AP。随后CAPC不再处于承载路径中。
路由器/FA、CAPC和AP之间的网络是层2以太网。通过从AP或CAPC将以太网控制分组发送给路由器/FA，容易地将承载重定向。以太帧包括MS的媒体访问控制(MAC)地址，因此每个MS使其自身的数据路径穿过层2网络。层2交换机对具有给定MAC地址的分组所来自的端口进行更新，以便处于相反方向中的分组通过网络沿着相同的路径返回。
应当注意，在本发明中，系统操作员能调整活动和睡眠(或空闲)状态转换的操作，以便在从订户的角度来看的数据服务质量、RF信道利用、电池电量以及接入信道容量之间作出最佳的平衡。可以通过修改MS处于睡眠(空闲)状态的时间来实现这种调整。
本发明在诸如WiMAX、CDMA-1X和EvDO体系结构之类的基于IP的新的无线网络体系结构中具有广泛的应用。在任何无线网络中，不是所有开机的移动台都能在所有时间使用可用的RF资源。对于无线网络，空闲、睡眠和活动状态的概念是通用的。当移动台处于睡眠时，它们已经建立会话上下文。当移动台变成活动时，BTS和BSC资源被指配。在本发明中，保持该会话上下文的网络实体不必在承载数据的路径上，仅因为其保持该上下文。本发明以一种新的方式利用已经建立的PCF间切换技术，以在移动台变成活动时从承载路径中去除PCF。
能够以不同于那些描述的顺序执行这里示出和描述的顺序和方法。在附图中描述的特定顺序、功能和操作仅仅是本发明的一个或多个实施例的示例，并且对于那些本领域的普通技术人员来说，其它实现方式将变得明显。附图的目的是示出能被本领域的普通技术人员理解和适当执行的本发明的各种实现方式。被考虑用来实现相同目的的任何方案可用于替换所示的具体实施例。
能够以任何合适的形式，包括硬件、软件、固件或者这些的任意组合，来实现本发明。可选地，本发明可以部分地实现为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。能以任何合适的方式物理地、功能地和逻辑地实现本发明实施例的元素或组件。当然功能可以在单个单元、多个单元中实现或作为其它功能单元的一部分实现。如此，本发明可以在单个单元中实现或者可以物理地和功能地分布在不同的单元和处理器之间。
虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但不希望其被限定为这里提出的特定形式。更确切地，本发明的范围仅由附加的权利要求限定。另外，虽然特征看起来是结合特定实施例被描述，本领域熟练技术人员将认识到，根据本发明可以组合描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其它元素或步骤。
而且，虽然被单独地列出，可由例如单个单元或处理器来实现多个装置、元素或方法步骤。另外，虽然可在不同的权利要求中包括单独特征，但这些可能被有利地组合，以及包含在不同权利要求中的特征不意味着特征的组合是不可行的和/或有利的。在一类权利要求中包含的特征也不是意味着对这类的限定，而是指示该特征根据需要可等同地适用于其它类权利要求中。
而且，权利要求中的特征的顺序不是意味着这些特征必须工作的任何特定顺序，并且具体地，方法权利要求中的单独步骤的顺序不是意味着必须以该顺序执行这些步骤。确切的讲，能以任何合适的顺序执行这些步骤。而且，单一的引用不排除多个。因此对“一”、“第一”以及“第二”等不排除多个。