网络辅助直接设备发现切换的制作方法

本申请要求于2013年12月26日提交的美国专利申请序列号14/141,222的优先权权益，并且要求于2013年4月5日提交的美国临时专利申请序列号61/809,157的优先权权益，以上各个申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术：

设备到设备(D2D)无线通信技术可以用来在各种设置的移动设备和网络之间执行对等/点到点(P2P)通信。移动设备之间的D2D通信可被设计以补充对从无线基站进行的集中式通信(例如，从载波网络中的演进型节点B(eNodeB)或者从Wi-Fi网络中的接入点(AP)进行的集中式站到移动设备通信，其中，载波网络根据3GPP长期演进/高级长期演进(LTE/LTE-A)标准族中的标准运作，Wi-Fi网络根据电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准族中的标准运作)的使用。

D2D直接通信局限于位于正在使用的无线协议或网络配置的通信范围内的设备。然而，特定用户可能无法获知支持D2D通信的设备或者与支持D2D通信的设备相关联的已知用户是否在通信范围内，或者这样的设备或用户当前或预期接近特定用户。

在当前设备到设备(D2D)技术中，UE为了确定它们是否在D2D范围内通告和/或从其他UE搜索通告。然而，这导致了无线电资源和电池资源的浪费。为解决该问题，UE可以从网络请求帮助判断是否/何时接近另一UE，当检测到接近时，加快直接发现(Direct Discovery)过程。该过程被称作网络辅助的设备发现。在网络辅助的设备发现中，网络可以监视UE位置并在UE很可能在范围内时通知它们。然后UE参与直接发现以确认它们在D2D范围内。

网络辅助的设备发现显著减低了资源浪费。然而，存在UE在同一时间段上请求对大量UE的接近度检测的一些情况。在这样的情况下，一旦网络确定大量所请求的UE正在靠近UE的接近范围即将该UE切换到直接发现可能更具资源效率。

附图说明

图1根据实施例示出了大量用户设备(UE)正在靠近中央UE的接近范围；

图2根据一个示例提供了示例网络配置200的图示，示例网络配置200用于通过载波管理网络促进直接设备到设备(D2D)无线通信；

图3根据示例提供了通过载波管理网络传输的示例数据操作的示例，该载波管理网络用于在第一移动设备和第二移动设备之间建立D2D通信链路；

图4根据实施例示出了网络辅助直接设备发现切换；

图5是根据实施例的用于执行网络辅助直接设备发现切换的方法的流程图；以及

图6根据实施例示出了示例机器的框图，该示例及其同于执行网络辅助直接设备发现切换。

具体实施方式

以下描述和附图充分说明了具体实施方式，以使得本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构、逻辑、电气、过程、和其他改变。一些实施例的部分和特征可被包括在其他实施例内或者可由其他实施例的那些部分和特征来替代。权利要求中所提出的实施例涵盖那些权利要求的可用等价物。

图1根据实施例示出了大量用户设备(UE)正在靠近中央UE的接近范围100。存在UE(例如，请求UE 110)在同一时间段上请求对大量UE(例如，UE B-G 112-122)的接近度检测的一些情况。在这样的情况下，一旦网络确定大量所请求的UE(例如，UE B-G 112-122)正在靠近请求UE 110的接近范围即将请求UE 110切换到直接发现可能更具资源效率。本文所述示例提供了一种发现方案，该发现方案使用网络辅助设备发现，但是当用例只是在某一时刻直接发现将更有效时在达到/检测到UE B-G 112-122和请求UE 110之间的接近度之前切换到直接发现。例如，例如在公共安全/灾难救援场景下(其中UE B-G 112-122会聚于请求UE 110所位于的同一事故现场)，该场景可能是特别相关的。因此，网络辅助设备发现与直接发现相组合来为每一用例(即，UE 110定位和运动)提供最有效的方案。

图2根据一个示例提供了示例网络配置200的图示，示例网络配置200用于通过载波管理网络促进直接设备到设备(D2D)无线通信。在网络配置200内，一系列多核移动设备(例如，移动设备202A和移动设备202B)被安排为与载波管理网络并且与D2D网络通信。载波管理网络可以根据第三代合作伙伴计划(3GPP)LTE/LTE-A(长期演进/高级长期演进)或其他合适的无线广域网(WWAN)协议运作，并且可以包括从与演进型分组核心(EPC)206合作的演进型节点B(eNodeB)204提供无线网络通信以将数据传输到互联网协议(IP)网络208的配置。载波网络可以被配置为分别使用LTE/LTE-A通信链路212A、212B促进到移动设备202A和移动设备202B的网络通信。

示出了通过基础设施通信链路214、经由互联网协议(IP)网络208促进移动设备202A和移动设备202B之间的通信。由于移动设备202A和移动设备202B订阅共同载波网络并且与共同eNodeB 204进行通信而建立了基础设施通信链路214。然而，也可以通过使用分开的eNodeB或载波网络来建立基础设施通信链路214。

通过D2D通信链路210来促进移动设备202A和移动设备202B之间的D2D通信。D2D通信链路210可以利用任意数目的WWAN、WLAN、或无线个人区域网络(WPAN)协议，比如，WLAN Wi-Fi直连网络协议(根据IEEE 802.11标准族中的标准运作)或WPAN蓝牙协议(根据蓝牙特别兴趣小组所定义的蓝牙标准运作)。所示出的D2D通信链路210可被配置为用于设备之间的直接点到点连接，但是也可以通过间接对等和多节点连接来进行辅助。

可以在载波网络的系统内(例如，EPC 206内)执行在载波网络处的操作以建立D2D通信链路。EPC 206的操作可以包括从移动设备202A的角度辅助对移动设备202B的发现，和从移动设备202B的角度辅助对移动设备202A的发现。例如，如果移动设备202A猜测或以其他方式获知移动设备202B在接近范围内(例如，在通信范围内)，或以其他方式想要尝试连接到移动设备202B，则移动设备202A能够向EPC 206请求D2D发现辅助。作为一个示例，EPC 206可以执行操作以向移动设备202B确认该设备是否会允许建立D2D连接，并且交换信息以辅助D2D发现和连接操作。作为另一示例，运营商可以将这些许可种类存储在数据库中，并在实际查询许可之前核查它们以查看用户是否已经许可另一用户的访问。(例如，当向网络注册时，用户可以通过网络这些D2D许可)。因此，确认是否允许建立D2D连接的操作可以包括策略和用户交互的组合以验证D2D连接或某些D2D连接类型的建立。

图3根据示例提供了通过载波管理网络传输的示例数据操作300的示例，该载波管理网络用于在第一移动设备302A和第二移动设备302B之间建立D2D通信链路。移动设备经由与eNodeB 304的各种通信通过接口与载波管理网络连接。如下面参照图4-5的操作流程和流程图进一步描述的，在载波管理网络内经由eNodeB 304传输的数据操作300可以包括与建立D2D连接有关的各种数据更新、请求和响应的交换和协作。

如图3中所示，可以从每个移动设备(例如，移动设备302A和移动设备302B)提供一系列位置更新消息302A、302B。位置更新消息302A、302B可以与载波管理网络所管理的现有位置服务或位置管理数据合并，或者并入传输到EPC 306的位置数据内。

来自位置更新消息302A、302B的位置信息可被载波网络用于例如确定移动设备是否接近彼此并且在在建立D2D通信链路310以传输D2D数据312的范围内。来自位置更新消息302A、302B的位置信息还可以结合位置服务(例如，EPC 306的位置服务器307或跟踪UE的近似或精确位置的基于载波的网络的另一部分)来协作。

来自位置更新消息302A、302B的位置信息可被用于检测和验证用于建立D2D通信链路310的通信范围内的一对一种设备的接近度。例如，由于移动设备302A猜想移动设备302B在接近范围内(或者以其他方式决定到移动设备302B的D2D连接)，所述移动设备302A可以向移动设备302B的运营商网络(例如，EPC 306)请求设备发现辅助。经由与演进型分组核心(EPC)306和互联网协议(IP)网络308合作的eNodeB 304，该对设备发现辅助的请求可通过从移动设备302A传输的一个或多个用户设备(UE)位置请求被从移动设备302A发送到运营商网络。

响应于UE位置请求(比如，UE位置请求314)，载波管理网络可以验证移动设备302B是否是可发现的(例如，允许其他设备发现它)或者以其他方式对与移动设备302A建立D2D连接感兴趣。该验证可以通过确认网络级数据库中的D2D许可(在UE注册期间或者经由早期的查询能够建立许可)来执行，或者它可以包括将D2D连接请求318传输到移动设备302B、从移动设备302B接收D2D连接响应320。可以在移动设备302B上或者代表移动设备302B执行诸如用户接口提示或策略验证之类的操作，以获得建立D2D连接的授权。

一旦载波管理网络验证许可移动设备302A与移动设备302B直接连接，载波管理网络就可以向UE中的一个或两个提供信息，以辅助D2D连接建立。例如，这可以包括在经由eNodeB 304接收的UE位置响应316中传输到移动设备302A的设备发现信息。该设备发现信息还可以包括建立连接的参数，比如，发现有效的时间段。

在发现有效的时间段内，发起D2D通信链路310的UE(例如，诸如移动设备302A之类的发现UE)可以执行发现操作以在从EPC 306获得的设备发现信息的辅助下定位和建立到发现UE的连接。例如，由EPC 306标识为接近彼此的UE可以使用标准网络扫描过程以D2D通信协议(比如，以蓝牙“设备发现”或Wi-Fi“P2P查找”模式)来标识。接近或在D2D通信的接近范围内在此指的是第一UE在第二UE的范围内以在彼此之间建立直接连接。在其他示例中，UE位置请求314和UE位置响应316可以用来获得关于通信参数的信息、认证信息、安全信息、或由发现设备用来定位和建立到发现UE的连接的其他信息。

在网络辅助设备发现中，UE向网络请求帮助以确定另一UE是否/何时接近，并且当网络检测到接近时，加快直接发现过程。例如，网络通过定期从UE接收位置更新消息来维护其UE的位置估计。第一UE在窗口期请求对其他UE(例如，UE B)的网络辅助设备发现。网络比较UE A和UE B的位置以确定UE B是否接近UE A。这在整个窗口期完成。当在UE A和UE B之间检测到接近时，网络向UE B发送消息，以指示UE A想要连接，提供互ID信息(例如，在直接发现期间使用的临时链路层ID)和发现周期。当UE B确认/如果UE B确认，则向UE A发送消息，以确认UE B想要连接并且向UE A提供互ID信息和发现周期。UE A和UE B然后可以使用它们的互ID信息进行直接发现。

然而，上面的过程未考虑在检测到接近之前返回到直接发现的选项。如上面所指出的，存在UE几乎同时地请求对恰巧会聚在UE的位置处的大量UE的发现的已知用例。在这些情况下，一旦网络检测到众多所请求的UE正在靠近UE的位置就简单地使该UE周期性地返回到通告其自身存在于直接发现信道上是更具资源效率的。

图4根据实施例示出了网络辅助直接设备发现切换400。数据序列400被示出为当不存在预先存在的数据流或者在UE A 402和UE B 404之间不存在通过EPC 406建立的连接时在该对UE之间提供D2D连接的建立。

首先，UE A 402和UE B 404可以向EPC 406执行间隙位置更新(操作410A、410B)。位置更新使得EPC 406能够获知UE A 402和UE B 404各自的当前位置。在一些示例中，在位置更新中传输的信息包括与网络覆盖区域相关联的位置、与UE的更宽的地理区域相关联的位置、或者专门确定的地理位置。在其他示例中，位置更新包括与和UE通信的网络的部分有关的信息。其他技术可被用于确定UE是否在接近范围内。例如，如果UE A 402被附着到不与UE B 404所附着到的PLMN共址的PLMN，则EPC 406能够断定这些UE不在D2D通信的接近范围内。

接着，EPC 406接收UE A 402想要与消息中所列DE(一个或多个)UE通信的通知。该通知可以通过来自UE A 402的、在网络辅助D2D请求消息412中传输的直接请求来进行，或者可以经由核心网络的高层通知来进行。该通知可以指示一次性事件，或者如果UE当前不在接近范围内则它可以指示保持尝试直到经过某一时间段。网络辅助D2D请求消息412可以提供指示以验证一个或多个专用UE、UE的群组、或任何支持D2D的UE的位置。例如，如图4中所示，网络辅助D2D请求消息412是针对多个UE(例如，UE B 404、以及UE C 408和UE D 409)发布的。网络辅助D2D请求消息412可以指示UE A 402是否想要知道具体UE(或类型的UE)是否在接近范围内，或者在直接发现过程中UE是否想要接收来自载波网络的辅助，例如以获得用于建立D2D通信链路的标识和共同发现周期信息。

在检测到接近之前，考虑到当前情形414(例如，所涉及的UE的数目、它们的相对位置和速度等)，网络确定直接发现将是更具资源效率的。EPC 406用于进行该切换的触发可以由运营商来发送或者可以基于如下考虑：比如，确定UE位置所牵涉的开销的量、位置估计的准确度、用于直接发现的开销等。例如，在公共安全/灾难救援场景中(其中UE B 404、UE C 408和UE 409会聚于请求UE 402所位于的同一事故现场)，该场景是特别相关的。因此，网络辅助设备发现可以与直接发现相组合来为每一用例提供更有效的方案。从UE位置更新(例如，操作410A、410B)获得的信息可以被EPC 406考虑在内以进行此确定。在其他示例中，网络运营商可以将接近度基于例如UE是否与同一eNodeB相关联或者与特定eNodeB或网络子系统通信。

在一种场景中，EPC 406可以核查现有UE信息数据库以验证UE A 402是否能够与它所请求的UE连接。在另一场景中，可以在EPC 406和通过中所指示要连接的任何可能设备(例如，UE B 404)之间执行连接请求和消息交换。这可以包括将D2D连接请求416传输到UE B 404，以请求确认尝试建立D2D连接。可以在返回给EPC 406的D2D连接响应418的传输中指示确认或拒绝尝试建立D2D连接。

在已经确定在检测到UE A 402和UE 404接近之前考虑到当前情形直接发现将更具资源效率并且到UE B 404的连接请求被确认的情况下，EPC 406向UE A 402(即，发现设备)发送UE发现响应420。EPC 406还可以向UE B 404发送UE发现响应，从而两个UE都获知在具体时间参与发现操作、要查找哪个设备标识符。以及类似发现信息。因此，UE发现响应可以包括互标识信息430以使得在D2D发现过程中UE A 402和UE B 404能够发现彼此。UE发现响应还可以包括关于相互或共同发现周期432的信息，以加快发现过程或以其他方式协调发现定时。在一些示例中，在进行到向UE A 402发送发现信息之前EPC 406可以等候UE B 404确认D2D连接请求418；在其他示例中，可以做出是否代表UE B 404确认D2D连接的基于策略的确定。

使用从EPC 406获得的信息，UE A 402和UE B 404执行操作以建立D2D通信链路422，包括D2D发现和连接建立。可以结合发现周期424来提供建立D2D通信链路的操作的定时。如上面所表明的，EPC能够协调发现定时并且向UE A 402和UE B 404提供对发现周期424的指示；在其他示例中，EPC 406可以首先尝试与每个UE协商以建立针对发现周期424的互协议。发现和连接建立定时可以由开始时间、开始和结束时间、或其他信令来指示。

结合操作422，在所提议的发现周期424期间，UE 402和UE 404使用EPC 406所提供的标识信息尝试发现彼此并且建立D2D通信链路。建立通信链路失败可被传输到EPC 406(并且被用于获得附加信息以重试D2D通信链路的建立)，或连接到另一UE。

图5是根据实施例的用于执行网络辅助直接设备发现切换的方法的流程图500。网络(例如，EPC)接收D2D位置更新。D2D位置请求被接收510并处理520。做出关于在检测到接近之前网络是否已经确定考虑到当前情形直接发现将更具资源效率的确定530。如果没有532，则网络继续监视所连接的设备的接近性540。网络确定D2D设备接近性550。然后网络将(一个或多个)D2D连接请求发布到(一个或多个)设备560。

如果在检测到接近之前网络确定考虑到当前情形直接发现将更具资源效率534，则网络然后将(一个或多个)D2D连接请求发布到(一个或多个)设备560。在将(一个或多个)D2D连接请求发布到(一个或多个)设备560后，网络从(一个或多个)设备接收D2D连接响应消息570。然后，连接信息被提供给(一个或多个)响应设备580。

图6根据实施例示出了用于执行网络辅助直接设备发现切换的示例机器600的框图，在机器600上可以执行本文所讨论的技术(例如，方法)中的任一个或多个。在可替代的实施例中，机器600可以作为独立设备或可以被连接(例如，联网)至其他机器。在联网部署中，机器600可以在服务器客户端网络环境中作为服务器机器和/或客户端机器来运作。在示例中，机器600可以在对等(P2P)(或其他分布式)网络环境中作为对等机器。机器600可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、web家电、网络路由器、交换机或桥接器、或能够(顺序地或以其他方式)执行指定将要由机器采取的行动的指令的任合机器。此外，虽然只有单一机器被示出，但是术语“机器”也应当被理解为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的机器的任意集合，例如，云计算、软件即服务(SaaS)、和其他计算机集群配置。

本文所描述的示例可以包括逻辑、或多个组件、模块、或机制，或者可以在逻辑、或多个组件、模块、或机制上运作。模块是能够执行指定的操作的有形实体(例如，硬件)，并且可以以某种方式来配置或布置。在示例中，电路可以被以指定的方式布置(例如，内部地或相对于诸如其他电路之类的外部实体)为模块。在示例中，一个或多个计算机系统(例如，独立的，客户端或服务器计算机系统)或一个或多个硬件处理器602中的全部或部分可以通过固件或软件(例如，指令、应用部分、或应用)被配置为运作以执行指定的操作的模块。在示例中，软件可以驻留(1)在非暂态机器可读介质上或(2)在传输信号中。在示例中，软件当由模块的底层硬件执行时使得硬件执行指定操作。

因此，术语“模块”被理解为包括有形实体，该实体是物理上构成的、专门配置的(例如，硬连线)、或临时(例如，暂时地)配置的(例如，编程的)来以指定的方式操作或来执行本文所描述的任何操作的至少部分的实体。考虑其中模块被临时地配置的示例，每一模块不需要在任一时刻被及时实例化。例如，在模块包括被配置为使用软件的通用硬件处理器602的情况下；该通用硬件处理器可以在不同的时间被配置为各不相同的模块。软件可以相应地配置硬件处理器，例如，在一个时间实例处构成具体的模块，并且在不同时间实例处构成不同的模块。术语“应用”或其变体在本文宽泛地用于包括例程、程序模块、程序、组件等等，并且可以在各种配置(包括单处理器或多处理器系统、基于微处理器的电子设备、单核或多核系统、其组合等等)上实现。因此，术语“应用”可被用于指代软件的实施例或指代被布置为执行本文所述任何操作的硬件。

机器(例如，计算机系统)600可以包括硬件处理器602(例如，中央处理单元、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核心、或其任意组合)、主存储器604和静态存储器606，其中至少一些可以通过链路(例如，总线)608互相通信。机器600还可以包显示器单元610、输入设备612(例如，键盘)和用户界面(UI)导航设备614(例如，鼠标)。在示例中，显示器单元610、输入设备612和UI导航设备614可以是触摸屏显示器。机器600还可以包括存储设备(例如，驱动单元)616、信号生成设备618(例如，扬声器)、网络接口设备620、以及一个或多个传感器621(比如，全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计、或其他传感器)。机器600可以包括输出控制器628(例如，串行(例如，通用串行总线(USB))、并行、或其他有线或无线(例如，红外(IR))连接)，以通信或控制一个或多个外设(例如，打印机、读卡器等等)。

存储设备616可以包括至少一个机器可读介质622，在其上存储了实施本文所描述的技术或功能中的任一个或更多个的(或由本文所描述的技术或功能中的任一个或更多个利用的)一组或多组数据结构或指令624(例如，软件)。指令624在由机器600执行期间还可以至少部分地驻留在诸如主存储器604、静态存储器606之类的附加机器可读存储器内、或在硬件处理器602之内。在示例中，硬件处理器602、主存储器604、静态存储器606、或存储设备616中的一个或任意组合可以构成机器可读介质。

虽然机器可读介质622被示出为单一介质，但是术语“机器可读介质”可以包括被配置为存储一个或多个指令624的单一介质或多个介质(例如，集中式数据库或分布式数据库、和/或相关联的缓存和服务器)。

术语“机器可读介质”可以包括能够进行以下活动的任何介质：存储、编码或携带供机器600执行的指令，并且这些指令使得机器600执行本公开的技术中任一个或多个；或存储、编码或携带由这样的指令使用的或与这样的指令相关联的数据结构。非限制性的机器可读介质示例可以包括固态存储器、以及光介质和磁介质。机器可读介质的具体示例可以包括：诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪速存储器设备之类的非易失性存储器；诸如内部硬盘和可移动盘之类的磁盘；磁光盘；以及CD-ROM盘和DVD-ROM盘。

指令624还可以通过通信网络626、使用传输介质、经由网络接口设备620、利用多个传输协议(例如，帧中继、互联网协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等等)中的任一个被发送或接收。示例通信网络可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，互联网)、移动电话网络((例如，包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、和正交频分多址(OFDMA)的信道接入方法，以及诸如全球移动通信系统(GSM)、通用移动通信系统(UMTS)、CDMA 2000lx*标准、和长期演进(LTE)之类的蜂窝网络)，普通老式电话(POTS)网络，和无线数据网络(例如，包括IEEE 802.11标准(WiFi)、IEEE 802.16标准及其他的电气和电子工程师协会(IEEE)802标准族)，对等(P2P)网络，或现在一直或以后开发的其他协议。

例如，网络接口设备620可以包括一个或多个物理插口(例如，以太网、同轴、或电话插口)或一个或多个天线以连接到通信网络626。在示例中，网络接口设备620可以包括多个天线以使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)、或多输入单输出(MISO)技术中的至少一项来无线通信。术语“传输介质”应当被认为包括能够存储、编码或携带供机器600执行的指令任何无形介质，并且包括数字通信信号或模拟通信信号或其他无形介质以促进这样的软件的通信。

以上具体实施方式包括对构成具体实施方式的一部分的附图的参考。附图通过示意的方式示出了可以实践的具体实施例。这些实施例在本文中也被称作“示例”。这些示例可以包括除那些被示出或描述的元件以外的元件。然而，还预见了包括所示出或描述的元件的示例。此外，针对本文示出或描述的具体示例(或其一个或多个方面)或者其他示例(或其一个或多个方面)，还预见了使用这些被示出或描述的元件(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例。

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上述描述旨在说明而不是限制。例如，上述描述的示例(或其一个或多个方面)可以与其他示例组合使用。本领域普通技术人员阅读上述描述后，可以使用其他实施例。摘要是为了允许读者能快速确定技术公开的性质，例如，以符合美国的36C.F.R§1.62(b)。摘要是在理解了它将不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义的情况下被递交的。并且，在上述具体实施方式中，各种特征可以被组合在一起以精简本公开。然而，因为实施例可以表征所述特征的子集，所以权利要求可以不陈述本文所公开的全部特征。此外，实施例可以包括比具体示例公开的特征更少的特征。因此，所附权利要求被结合到具体实施方式中，其中权利要求本身作为单独的实施例。本文公开的实施例的范围参照所附的权利要求连同这样的权利要求所享有的全部等同范围来确定。