本申请要求2015年12月16日递交的发明名称为“集线器设备搜索的系统和方法(System and Method for a Hub Device Search)”的第14/971,797号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种无线通信的系统和方法，尤其涉及一种集线器设备搜索的系统和方法。
背景技术：
在无线网络中，某些类别的设备可能能够与无线广域网(wireless wide area network，WWAN)进行直接通信，而且还能够与另一设备进行低功率、短距离通信。因此，这对于边缘设备使用可以充当代理或中继在边缘设备和网络之间承载业务的集线器设备可能是有益的，同时有利于边缘设备仅通过短距离链路来节省电池电量。
此外，某些设备可能完全缺乏WWAN功能，或者不在蜂窝网络的覆盖范围内，但是能够通过设备到设备无线链路联系合适的集线器设备。在这些情况下，通过集线器设备中转业务的能力有利于边缘设备从网络接收服务，即使边缘设备无法进行直接的无线联系。
在具有许多边缘设备的网络中，可能存在与独立连接网络的边缘设备相关联的扩展问题。此外，边缘设备在维持WWAN连接方面可能具有负面的电池寿命效应。由于边缘设备可能是低功率设备，所以期望边缘设备在搜索集线器设备时节省电池电量。
在第三代合作伙伴(third generation partnership，3GPP)系统中，接入用户设备(user equipment，UE)使用的测量流程以框架为基础，在该框架中服务网络提供测量配置，该测量配置包括待测量资源的指示。测量配置还可以提供无线资源的预留，例如通用移动通讯系统(universal mobile telecommunications systems，UMTS)中的压缩模式，以促进UE对需要重调无线射频前端的对象执行搜索和测量。这个框架对于边缘和集线器设备可能存在问题。
网络可能不知道集线器设备存在于其覆盖区域内，而且可能不能将集线器设备枚举为边缘设备的测量配置中的测量对象。当集线器设备为网络所知时，该网络不太可能提前知道该特定集线器设备服务哪个边缘设备。此外，网络可能不知道集线器设备与边缘设备之间的链路的可用性和条件。这些链路可以使用网络授予给一般设备到设备(device-to-device，D2D)使用的无线资源，例如在临近服务(proximity services，ProSe)框架下。对于搜索器很重要的配置和无线条件可能对覆盖广域网(wide area network，WAN)不可用。网络的定位太差以致不能了解到集线器设备将提供给边缘设备的服务质量。虽然网络知道通信控制器与集线器设备之间的信道条件，但是网络不了解集线器设备与边缘设备之间的无线射频(radio frequency，RF)环境。低水平的干扰在宏观层面可以忽略不计，但对于低功率的D2D链路却很重要。
技术实现要素：
一种实施例方法包括：确定边缘设备与通信控制器之间的直连链路的服务质量(quality of service，QoS)以及根据所述边缘设备与所述通信控制器之间的所述直连链路的所述QoS来确定集线器搜索参数。所述方法还包括：根据所述集线器搜索参数来搜索集线器设备。
根据本发明的一实现方式，搜索集线器设备包括检测第一集线器设备，所述方法还包括：通过所述第一集线器设备确定非直连链路的QoS；以及将所述直连链路的所述QoS与所述非直连链路的所述QoS进行比较，以产生对比。
根据本发明的一实现方式，所述方法还包括：根据所述对比来确定是否从所述直连链路转换到所述非直连链路；以及在确定从所述直连链路转换到所述非直连链路后，从所述直连链路转换到所述非直连链路。
根据本发明的一实现方式，确定所述非直连链路的所述QoS包括针对所述直连链路评估所述边缘设备的传输功率，确定所述直连链路的比特率或者确定所述直连链路的时延。根据本发明的一实现方式，所述集线器搜索参数为搜索周期、搜索实例持续时间、无线资源集、测量间隙模式，或者搜索优先级水平。根据本发明的一实现方式，确定所述直连链路的所述QoS包括针对所述直连链路评估所述边缘设备的传输功率，确定所述直连链路的比特率或者确定所述直连链路的时延。
根据本发明的一实现方式，所述方法还包括：确定接近集线器设备的可能性，确定所述集线器搜索参数还包括根据所述接近所述集线器设备的可能性来确定所述集线器搜索参数。
根据本发明的一实现方式，所述方法还包括：确定是否请求测量间隙；所述边缘设备在确定请求所述测量间隙时向网元传输对所述测量间隙的请求；以及所述边缘设备在传输所述测量授予请求之后从所述网元接收测量间隙响应。
根据本发明的一实现方式，所述对所述测量间隙的请求为无线资源控制(radio resource control，RRC)消息。
根据本发明的一实现方式，所述方法还包括：根据所述测量间隙响应来确定是否已经授予测量间隙；以及在确定已经授予测量间隙时，在由所述测量间隙响应指示的测量间隙期间搜索集线器设备。
根据本发明的一实现方式，确定所述集线器搜索参数包括根据所述测量间隙响应来确定所述集线器搜索参数。
一种实施例方法包括：网元从边缘设备接收集线器设备报告以及根据所述集线器设备报告来确定是否选择第一集线器设备，以产生集线器设备响应。所述方法还包括：所述网元向所述边缘设备传输所述集线器设备响应。
根据本发明的一实现方式，所述集线器设备报告包括多个集线器设备的标识。
根据本发明的一实现方式，所述集线器设备响应包括在确定选择所述第一集线器设备时的所述第一集线器设备。
根据本发明的一实现方式，所述集线器设备响应指示没有集线器设备是优选的集线器设备。
一种实施例方法包括：网元从边缘设备接收所述边缘设备搜索集线器设备的测量间隙请求以及获取集线器设备配置。所述方法还包括：根据所述测量间隙请求和所述集线器设备配置来确定测量间隙响应以及所述网元向所述边缘设备传输所述测量间隙响应。
根据本发明的一实现方式，所述测量间隙响应指示第一测量间隙的持续时间或所述第一测量间隙的开始时间。
根据本发明的一实现方式，所述测量间隙响应指示第一测量间隙与第二测量间隙之间的间隙或者测量间隙模式中的测量间隙的数量。
根据本发明的一实现方式，获取所述集线器设备配置包括所述网元从设备接收所述集线器设备配置。
根据本发明的一实现方式，所述设备为集线器设备、非集线器设备的无线设备、或者应用服务器。
一种实施例边缘设备包括处理器和存储由所述处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质。所述程序包括确定边缘设备与通信控制器之间的直连链路的服务质量(quality of service，QoS)以及根据所述边缘设备与所述通信控制器之间的所述直连链路的所述QoS来确定集线器搜索参数的指令。所述程序还包括根据所述集线器搜索参数来搜索集线器设备的指令。
一种实施例边缘设备包括确定边缘设备与通信控制器之间的直连链路的服务质量(quality of service，QoS)的确定元件。所述确定元件还根据所述边缘设备与所述通信控制器之间的所述直连链路的所述QoS来确定集线器搜索参数。所述边缘设备还包括根据所述集线器搜索参数来搜索集线器设备的搜索元件。
上述内容已经相当宽泛地概述了本发明一个实施例的特征，从而能够更好地理解接下来对本发明的详细说明。下文将描述本发明实施例的另外特征和优点，这些构成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应理解，所公开的构思和具体实施例可被很容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域技术人员也应该认识到，这类等同结构没有偏离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1示出了传送数据的无线网络的图；
图2示出了集线器设备搜索的实施例方法的流程图；
图3示出了集线器设备搜索的长搜索周期和短搜索周期；
图4示出了集线器设备搜索的实施例方法的消息图；
图5示出了集线器设备搜索的另一实施例方法的消息图；
图6示出了边缘设备执行的集线器设备搜索的实施例方法的流程图；
图7示出了边缘设备执行的集线器设备搜索的另一实施例方法的流程图；
图8示出了网元执行的集线器设备搜索的实施例方法的流程图；
图9示出了集线器设备执行的集线器设备搜索的实施例方法的流程图；
图10示出了网元执行的设置测量间隙的实施例方法的流程图；
图11示出了实施例处理系统的框图；以及
图12示出了实施例接收器的框图。
除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实现方式，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是否是当前已知的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
一种实施例网络包括辐射型模型中的集线器设备和边缘设备，其中，单个集线器设备连接到无线广域网(wireless wide area network，WWAN)，辐条或边缘设备通过代理连接到网络，从而通过低功率、短距离连接与集线器进行通信。边缘设备可以使用集线器设备来直接或间接接入无线网络。此外，与网络直接接触的边缘设备可以搜索集线器设备。
在一实施例中，对边缘设备搜索集线器设备进行调度和管理，这考虑到决定集线器设备何时有可能在附近且可用的依赖实现的启发式方法。当边缘设备发现集线器设备时，将到达网络的直连链路的服务质量与经过集线器设备的非直连链路的服务质量进行比较。这种对比用于确定是否触发服务路径的改变，例如从直连链路改变为非直连链路。边缘设备与网络之间的通信可以用于选择集线器设备。当边缘设备使用测量间隙来执行搜索时，信令交换可以用于向网络请求测量间隙。
在一实施例中，当源自边缘设备的直连链路对于预期服务是边际性或不足时，边缘设备主动检测集线器设备，同时在直连链路充足时避免在主动搜索集线器设备上消耗电池电量。一种实施例使直连链路的中断降到最低。
在一实施例中，搜索发现信号的周期可以由边缘设备自主调整。该周期可以基于或受限于实现特定的各种标准，例如地理位置、来自网络的信标或信息等接近信号的检测。链路质量，由于其有关服务质量(quality of service，QoS)，可以在各种链路之间进行比较以确定经过集线器的非直连路径是否比到达网络的直连路径提供更好的质量。在一实施例中，测量间隙向来自网络的边缘设备请求。在另一实施例中，查询网络以获取一个或多个集线器的准入控制和优先级。
在一实施例中，边缘设备，例如可穿戴设备(wearable device，WD)或机器类通信(machine type communication，MTC)设备，与网络处于直连中，但是想要搜索可以提供到达网络的非直连的集线器设备。搜索周期可以基于各种因素来调整，各种因素包括与集线器设备的预期接近性和直连链路的质量。长搜索周期提供慢搜索但节省功率，而短搜索周期提供更快的搜索但功率消耗更多。长搜索周期可以在边缘设备期望找到集线器设备的可能性不高并且边缘设备具有好的直连链路质量时使用。
在一实施例中，用户同时拥有智能手表和智能手机。每个设备具有与订户标识相关联的对应订阅，订户标识包括国际移动用户识别码(international mobile subscriber identity，IMSI)等。两种设备可以独立与网络进行通信。智能手表相比于智能手机要小些，具有较低的电池容量和/或较低的基带(baseband，BB)和无线射频(radio frequency，RF)能力。当智能手表移动到智能手机的覆盖区域内时，例如在智能手机正在与智能手表通话期间的特定距离内，智能手表意识到其在智能手机的覆盖区域内。该通话可以是诸如LTE网络语音业务(voice over long term evolution，VoLTE)。智能手表通过智能手机使用智能手表与智能手机之间的第三代合作伙伴(third generation partnership，3GPP)系统空口连接到网络。智能手表在连接到智能手机之后保持通话。
图1示出了传送数据的网络100。网络100包括通信控制器102，其连接到集线器设备104，即相对高端的UE。通信控制器102可以是能够通过与集线器设备104建立上行和/或下行连接来提供无线接入的任何组件，例如基站、NodeB、增强型基站(enhanced nodeB，eNB)、接入点、微微小区、毫微微小区、中继站和其它无线使能的设备。集线器设备104可以是UE，例如能够与通信控制器102建立无线连接的任何组件，例如手机、智能手机、平板电脑、传感器等。在另一示例中，集线器设备104为MTC网关(gateway，GW)。集线器设备104连接到边缘设备108，其可以是可穿戴设备(wearable device，WD)、MTC设备或其它低功率设备。集线器设备104与边缘设备108之间的链路可以是一个空口。WD为合并计算与电子技术的服饰和配件。WD包括活动跟踪器、智能手表、智能服饰、医疗设备、智能眼镜和其它可穿戴设备。MTC设备包括车载设备、传感器和其它MTC设备。边缘设备108间接连接到网络，例如WWAN。此外，边缘设备108可以使用另一UE在直接连接到该网络和间接连接到该网络之间进行转换。例如，边缘设备109通过通信控制器106直接连接到网络。直连链路可以是边缘设备109与通信控制器106之间的空口。
图2示出了边缘设备执行的选择直接或间接网络连接的实施例方法的流程图120。在步骤122中，直接连接到网络的边缘设备搜索集线器设备。该边缘设备可以使用固定或变化的频率来广播搜索消息，例如周期性地进行广播。搜索周期可以基于各种特征而有所不同，例如，直接网络连接的质量和边缘设备靠近集线器设备的可能性。在其它示例中，广播消息由于直接网络连接不佳或丢失而触发。集线器设备的发现信号可以使用测量间隙。搜索太过频繁会浪费电池电量，并且会中断正在进行的服务；而搜索太少延迟了集线器设备的寻找，并且在维持次优连接方面会长期浪费电量。
然后，在步骤124中，边缘设备确定是否已找到集线器设备。当未找到集线器设备时，边缘设备返回到步骤122以继续搜索集线器设备。另一方面，当找到集线器设备时，边缘设备前进到步骤126。
接着，在步骤126中，边缘设备确定使用检测到的集线器设备的间接连接是否优于现有的直接连接。例如，边缘设备可以确定间接连接是否比直接连接有更好的QoS。当间接连接不优于直接连接时，边缘设备返回到步骤122以继续搜索集线器设备。另一方面，当间接连接优于直接连接时，边缘设备进入到步骤128。
在步骤128中，边缘设备使用检测到的集线器设备将服务从直接连接转换到间接连接上。
当不同的射频前端处理直连链路和非直连链路时，集线器设备的搜索不可能中断现有直连链路上的通信。然而，当已经使用的射频前端被重定向到搜索集线器设备时，该搜索会涉及测量间隙。边缘设备可以停止从网络接收而使用射频前端来搜索集线器设备。然而，该网络可能不知道向该网络希望具有好的信道条件的边缘设备提供测量间隙，即使当边缘设备可能通过不同的连接得到更好服务时。
当没有采取动作时，希望调谐离开网络以搜索集线器设备的边缘设备存在丢失该网络的传输的风险。对于一些服务，这样的中断可以接受。在其它服务中，可能存在非连续连接(discontinuous connection，DRX)模式提供的自然间隙，例如基于IP的语音(voice over internet protocol，VoIP)通话中的19ms间隙。对于其它服务，边缘设备可以使用一种机制来获取测量机会，例如通过模拟链路恶化。或者，边缘设备可以向网络发送对测量间隙的请求，以搜索集线器设备。
在一示例中，边缘设备使用接近信号，例如短距离无线接入技术(例如蓝牙或近场通信(near field communication，NFC))、地理信息(例如全球定位系统(geographic position system，GPS)或检测到的宏小区的地图)，或者在确定参数来搜索集线器设备时通过服务层协商的信息。边缘设备基于这些参数来确定是否最好或多或少地主动搜索集线器设备。另外，当直连链路质量已经良好时，期望边缘设备将搜索的功率和时间降到最低。
图3示出了边缘设备搜索集线器设备的长搜索周期和短搜索周期。边缘设备112，例如WD，在与网络直连时搜索集线器设备。边缘设备112可以使用长搜索周期114，其为节省功率的慢搜索。例如，当预期附近没有集线器并且到达网络的直连链路质量良好时，可以使用长搜索周期114。长搜索周期114可以在后台执行。在另一情况下，边缘设备112可以使用短搜索周期116，其为消耗大量功率的快搜索。当边缘设备112预期紧靠集线器设备或者直连链路质量差时，边缘设备112可以使用短搜索周期116。直连链路质量可以使用针对边缘设备的QoS进行评估。在一个示例中，边缘设备确定当网络持续地配置边缘设备而使用大功率传输时，直连链路质量变差。边缘设备112可以从长搜索周期114转换到短搜索周期116，例如当直连链路质量下降或接近集线器设备的可能性增大时。在另一示例中，当电池电量低时，边缘设备112返回到长搜索周期114。当边缘设备112使用短搜索周期116并且没有找到集线器设备时，可以逐渐地增加搜索周期，最终返回到长搜索周期114以节省电池电量。
图4示出了搜索集线器设备的实施例方法的消息图130。边缘设备基于当前直连链路的服务水平QoS和紧靠集线器设备的可能性来配置搜索参数，例如搜索周期。当边缘设备找到集线器设备时，边缘设备将直连链路QoS和非直连链路QoS进行比较以确定是否切换服务路径。消息图130中涉及的设备包括边缘设备132、集线器设备134和通信控制器(communications controller，CC)136。
在步骤138中，边缘设备132与通信控制器136之间存在直连链路。边缘设备132通过通信控制器136使用直连链路与网络进行通信。
在步骤140中，为了服务质量，边缘设备132通过通信控制器136评估直连链路的QoS。例如，直连链路的服务质量可分为差、边际或良好。可以在确定QoS时考虑比特率和/或时延。可以在确定链路质量时考虑边缘设备132消耗的功率。例如，功率消耗越高，可以确定链路质量越差。
在步骤142中，边缘设备132评估紧靠集线器设备的可能性。边缘设备132可以在确定紧靠集线器设备的可能性时使用来自GPS或地图等的地理位置以及历史数据。例如，边缘设备在靠近某个住址或办公室时更有可能靠近集线器设备，而在特定运行路线上时不太可能靠近集线器设备。可以考虑典型用户行为，比如在穿戴WD时将集线器设备放在口袋里。还可以考虑其它因素，例如信标信令等接近信号的存在，接近信号可以是来自毫微微小区等的大功率零内容信号警报。此外，可以考虑先前搜索结果的记忆内容。
在步骤144中，边缘设备132配置搜索周期。可以基于在步骤140中确定的直连链路QoS和/或在步骤142中确定的接近集线器设备的可能性来确定搜索周期。当直连链路质量大于阈值或者发现集线器设备的可能性小于阈值时，搜索集线器设备的优先级低，并且使用更长的测量周期。当直连链路质量大于阈值并且发现集线器设备的可能性大于阈值时，搜索集线器设备的优先级高，因而使用更短的测量周期。搜索周期可具有离散的优先级水平。例如，可以有两个、三个、四个或更多搜索周期。在另一个示例中，搜索周期可能不断变化。
在步骤146中，边缘设备132向通信控制器136请求测量间隙。可使用类似于长期演进(long term evolution，LTE)中的InterFReqRSTDMeasurementIndication消息的消息来请求测量间隙，以进行到达时间观测时间差(observed time difference of arrival，OTDOA)定位。在另一示例中，可使用类似于用于请求临近服务(proximity services，ProSe)发现间隙的消息的消息。在步骤144中确定的搜索周期可以包含在测量间隙请求中，这样可以配置测量间隙与集线器搜索消息一致。在一些实施例中，不执行步骤146。
在步骤148中，边缘设备132使用在步骤144中配置的周期来搜索集线器设备。可使用在步骤146中请求的测量间隙。在另一示例中，当测量间隙需要但不可用时，边缘设备132调谐离开以进行搜索，存在丢失某些下行传输的风险。
当边缘设备检测集线器设备时，边缘设备132通过步骤151中的集线器设备来评估非直连链路的QoS。可使用比特率、时延和/或预期功率消耗来确定非直连链路的QoS。
在步骤153中，边缘设备132将在步骤140中确定的直连链路的QoS与在步骤151中确定的非直连链路的QoS进行比较。基于这种对比，边缘设备132确定是否从经过通信控制器136的直连链路转换到经过集线器设备134的非直连链路。当边缘设备132决定转换时，在步骤147中，边缘设备132从直连链路切换到非直连链路。另一方面，当边缘设备132决定不转换时，边缘设备132继续使用直连链路与通信控制器136进行通信。边缘设备可继续搜索集线器设备。
图5示出了搜索集线器设备的另一方法的消息图150。信令可在不同层上执行，这取决于做决定的网络节点。边缘设备152、集线器设备154和通信控制器156执行消息图150中的方法。在其它实施例中，使用不同的网元代替通信控制器，例如移动性管理实体(mobility management entity，MME)等高层控制面节点，或者服务器。边缘设备基于当前直连链路的服务水平QoS和/或紧靠集线器设备的期望来配置搜索参数，例如搜索周期。当边缘设备检测集线器设备时，边缘设备将直连链路QoS和非直连链路QoS进行比较以决定是否切换服务路径。
在步骤158中，边缘设备152使用直连链路与通信控制器136进行通信，该直连链路提供QoS给边缘设备152。边缘设备152通过通信控制器156使用该直连链路与网络进行通信。
在步骤160中，边缘设备152评估直连链路的QoS。直连链路的服务质量可确定为差、边际或者良好。可以在确定QoS时考虑比特率和/或时延。此外，可以在确定链路质量时考虑边缘设备152消耗的功率。例如，功率消耗越高，可以确定链路质量越差。
在步骤162中，边缘设备152评估存在紧靠的集线器设备的可能性。边缘设备152可以在确定紧密接近的集线器设备的可能性时使用来自GPS或地图等的地理位置，地理位置可与历史数据组合一起使用。例如，边缘设备在靠近某个住址或办公室时更有可能靠近集线器设备，而在特定运行路线上时不太可能靠近集线器设备。可以考虑典型用户行为，例如某个用户在穿戴WD时将集线器设备放在口袋里。此外，可以使用例如信标信号等接近信号的存在，接近信号可以是大功率零内容信号警报。另外，可以考虑先前搜索结果的记忆内容。
在步骤164中，边缘设备152配置集线器搜索的搜索周期。可以基于在步骤160中确定的直连链路QoS或在步骤162中确定的集线器设备接近性的可能性来配置搜索周期。当直连链路质量大于阈值或者发现集线器设备的可能性小于阈值时，搜索集线器设备的优先级低，测量周期更长。当直连链路质量大于阈值并且发现集线器设备的可能性大于阈值时，搜索集线器设备的优先级高，测量周期更短。搜索周期可具有离散的优先级水平。例如，可以有两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多搜索周期。在另一个示例中，搜索周期可能不断变化。
在步骤166中，边缘设备152可选地向通信控制器156请求测量间隙。在一个示例中，可使用类似于LTE中InterFReqRSTDMeasurementIndication消息的消息来请求测量间隙，以进行OTDOA定位。在另一示例中，可使用类似于用于请求ProSe发现间隙的消息的消息。在步骤164中确定的搜索周期可以包含在测量间隙消息中，这样可以配置测量间隙与集线器搜索消息一致。
在步骤168中，边缘设备152使用在步骤164中配置的搜索周期来搜索集线器设备。可以使用在步骤166中请求的测量间隙。在另一示例中，当测量间隙需要但不可用时，边缘设备152调谐离开以搜索，存在丢失某些下行传输的风险。
在步骤170中，边缘设备152向通信控制器156报告步骤168中的集线器设备搜索的结果。可以传输检测到的集线器设备的标识。例如，边缘设备152可将集线器设备标识(identifier，ID)传输给通信控制器156。
在步骤172中，通信控制器156从在步骤170中接收到的集线器搜索报告中选择一个集线器设备。可使用各种标准来选择集线器设备。例如，可以基于属于同一用户(例如，属于同一用户的智能手表和智能手机)或者基于间接连接的端到端(end-to-end，e2e)QoS来选择集线器设备。当只报告一个集线器设备时，通信控制器156可自动地选择那个集线器设备。该选中的集线器设备为集线器设备154。
在步骤174中，通信控制器通过传输消息通知集线器设备154为边缘设备服务选择作为集线器设备。形式可以是集线器设备154充当边缘设备152的集线器设备的请求。
集线器设备可以接受或拒绝充当集线器设备的请求。例如，集线器设备可以因为功率有限而拒绝请求。在步骤176中，当通过向通信控制器156传输拒绝消息来决定拒绝请求时，集线器设备拒绝请求。
当通信控制器156接收拒绝为集线器设备的请求的消息时，在步骤178中，该通信控制器选择另一集线器设备。通信控制器可以基于属于同一用户或基于间接连接的e2e QoS来选择集线器设备。
然后，在步骤180中，通信控制器156通过传输消息来通知在步骤178中选择的集线器设备。
该集线器设备确定是否接受该请求。当集线器设备决定充当集线器设备时，在步骤182中，向通信控制器156传输确认消息。
在步骤184中，通信控制器向边缘设备152传输消息，通知边缘设备所选择的集线器设备，所选择的集线器设备已经确认将充当集线器设备。
在步骤186中，边缘设备从经过通信控制器156到达网络的直连链路转换到经过集线器设备154到达网络的非直连链路。边缘设备152与通信控制器156断开连接，并连接到集线器设备154。
当在多个潜在的设备中做决定时或者当只找到一个潜在的集线器设备时，可执行消息图150所示的流程。网络可以执行非直连链路的准入控制。此外，网络可以基于非直连链路来调整计费。例如，网络可减少对作为集线器设备的设备的计费。
图6示出了边缘设备执行的集线器设备搜索方法的流程图190。最初，边缘设备与网络之间存在直连链路，例如经过通信控制器。在步骤192中，边缘设备评估直连链路的QoS，例如通过评估网络为直连链路操作分配的参数。可以在确定直连链路的QoS时考虑边缘设备的功率消耗。
在步骤194中，边缘设备评估边缘设备紧靠集线器设备的可能性。可使用地理位置、接近信号的检测和历史数据来评估接近集线器设备的可能性。
在步骤196中，边缘设备确定集线器搜索的搜索参数。搜索参数可包括搜索活动实例之间的间隔、搜索活动实例的持续时间、搜索所使用的无线资源集、执行搜索的空闲周期的确定，和/或搜索的优先级水平。搜索参数可取决于在步骤192中确定的直连链路QoS和/或在步骤194中确定的接近集线器的可能性。此外，该搜索参数可取决于测量间隙是否已经被网络授予。在另一示例中，搜索参数取决于从网络向边缘设备传递数据的预期模式。该预期模式可以基于配置的非连续接收(discontinuous reception，DRX)周期。例如，当直连链路QoS低或者接近集线器设备的可能性低时，搜索周期可能较短。可以设置短搜索周期，而当边缘设备没有检测到集线器设备时，该搜索周期可逐渐增大。
在步骤198中，边缘设备可选地获取测量间隙。测量间隙为边缘设备搜索集线器设备的空闲周期。所请求的测量间隙可基于在步骤194中确定的接近集线器设备的可能性。边缘设备可向通信控制器传输请求测量间隙以搜索集线器设备的消息。该消息可是无线资源控制(radio resource control，RRC)消息。此外，该消息可指示空闲周期的请求配置。作为响应，边缘设备从通信控制器接收授予(或不授予)所请求的测量间隙的消息。在一个示例中，当没有授予测量间隙时，边缘设备返回到步骤196以调整搜索参数。
在步骤200中，边缘设备使用在步骤196中确定的参数来搜索集线器设备。边缘设备根据确定的搜索参数来广播搜索集线器设备的消息。
在步骤201中，边缘设备确定是否已经检测到集线器设备。当检测到集线器设备时，边缘设备前进到步骤202。当没有检测到集线器设备时，边缘设备可返回到步骤196以重新评估搜索参数。在另一示例中，当没有检测到集线器设备时，边缘设备返回到步骤200以继续搜索集线器设备而无需重新评估搜索参数。
在步骤202中，边缘设备评估经过检测到的集线器设备到达网络的非直连链路的QoS。这可能是网络连接的端到端链路。
在步骤204中，边缘设备确定是否从直连链路切换到非直连链路。边缘设备可将在步骤192中确定的直连链路的QoS与在步骤202中确定的非直连链路的QoS进行比较。当非直连链路的QoS高于直连链路的QoS时，边缘设备可决定转换到非直连链路，而当直连链路的QoS高于或等于非直连链路的QoS时，边缘设备可停留在直连链路上。当边缘设备决定切换到非直连链路时，前进到步骤208以转换到非直连链路。边缘设备与通信控制器断开连接，并连接到集线器设备。另一方面，当边缘设备决定不切换链路时，前进到步骤206以停留在直连链路上。
图7示出了边缘设备执行的集线器设备搜索的实施例方法的流程图210。边缘设备与网络之间有一条经过通信控制器的直连链路。在步骤212中，边缘设备评估直连链路的QoS，例如通过评估网络为直连链路操作分配的参数。可以在确定直连链路的QoS时考虑边缘设备的功率消耗。
在步骤214中，边缘设备评估边缘设备紧靠集线器设备的可能性。可使用地理位置、接近信号的检测和历史数据来评估接近集线器设备的可能性。
在步骤216中，边缘设备确定集线器搜索的搜索参数。搜索参数可包括搜索活动实例之间的间隔、搜索活动实例的持续时间、搜索所使用的无线资源集、执行搜索的空闲周期的确定，或搜索的优先级水平。搜索参数可取决于在步骤214中确定的接近集线器的可能性和/或在步骤212中确定的直连链路QoS。此外，搜索参数可取决于测量间隙是否已经被网络授予。在另一示例中，搜索参数取决于从网络向边缘设备传递数据的预期模式。该预期模式可以基于配置的DRX周期。在一个示例中，当直连链路QoS低或者接近集线器设备的可能性低时，搜索周期可能较短。可以确定短搜索周期，而边缘设备没有检测到集线器设备的时间越长，该搜索周期可逐渐增大。
在步骤218中，边缘设备可选地获取测量间隙。测量间隙为边缘设备搜索集线器设备的服务的空闲周期。所请求的测量间隙可基于在步骤214中确定的接近集线器设备的可能性。边缘设备可向通信控制器传输请求测量间隙以搜索集线器设备的消息，例如RRC消息。此外，该消息可指示空闲周期的请求配置。作为响应，边缘设备从通信控制器接收授予(或不授予)所请求的测量间隙的消息。在一个示例中，当没有授予测量间隙时或授予与请求不同的搜索时间时，边缘设备返回到步骤216以重配置搜索参数。
在步骤220中，边缘设备使用步骤196中确定的参数来搜索集线器设备。边缘设备基于搜索参数来广播搜索集线器设备的消息。
在步骤221中，边缘设备确定是否已经检测到集线器设备。当检测到集线器设备时，边缘设备前进到步骤222。在一个示例中，当没有检测到集线器设备时，边缘设备返回到步骤220以继续搜索集线器设备而无需重新评估搜索参数。在另一示例中，当没有检测到集线器设备时，边缘设备返回到步骤216以重新评估搜索参数。
在步骤222中，边缘设备评估经过集线器设备到达网络的非直连链路的QoS。这可能是网络连接的端到端链路。
在步骤224中，边缘设备向通信控制器传输集线器设备报告，例如集线器设备ID列表等集线器设备列表。可以检测到一个、两个或多个集线器设备。通信控制器或其它网元可评估集线器设备报告。
在步骤226中，边缘设备从通信控制器接收集线器设备信息。例如，边缘设备可接收所选择的集线器设备的集线器设备ID。当网络确定边缘设备应停留在现有的直连链路上时，集线器设备信息做了此指示。
然后，在步骤227中，边缘设备基于在步骤226中接收到的消息确定是否从直连链路转换到非直连链路。当边缘设备决定不切换到非直连链路时，前进到步骤229以停留在直连链路上。另一方面，当边缘设备决定切换到非直连链路时，边缘设备前进到步骤228。在步骤228中，边缘设备使用在步骤226中指示的集线器从直连链路转换到非直连链路。边缘设备与通信控制器断开连接，并连接到集线器设备。
图8示出了网元执行的搜索集线器设备的实施例方法的流程图230。该方法可由通信控制器、MME等高层控制面节点，或者服务器等其它网元执行。
在步骤235中，网元获取一个或多个潜在集线器设备的配置信息，例如通过空口获取。在一个示例中，网元从集线器设备接收指示配置信息的消息。在另一个示例中，网元从非集线器设备的无线设备或者从应用服务器接收消息。该配置信息可以基于传递给集线器设备的服务。
在步骤232中，网元向边缘设备传送测量间隙。测量间隙可基于在步骤235中获取的集线器设备特征来确定。网元可从边缘设备接收对测量间隙的请求。然后，网元确定是否授予测量间隙。测量间隙模式的配置可以基于集线器设备的配置。在一个示例中，测量间隙模式的配置可基于参数，例如集线器搜索的定时参数。该时间参数可以是测量间隙的开始时间和/或测量间隙的持续时间。网元向边缘设备传输响应。该响应可包括测量间隙模式。测量间隙模式可包括一个、两个、三个、四个或多个测量间隙，例如不受限测量间隙。在另一示例中，测量间隙模式可包括测量间隙之间的时间、测量间隙模式的持续时间，和/或测量间隙模式中间隙的数量。在一些示例中，不执行步骤232和235。
在步骤234中，网元从边缘设备接收集线器设备报告。集线器设备报告可以是检测到的集线器设备列表。例如，网元可接收集线器设备ID列表。列表可包括一个、两个、三个、四个或更多的潜在集线器设备。
接着，在步骤236中，网元基于在步骤234中接收到的集线器设备报告来选择集线器设备。网元可以在选择集线器设备时考虑在步骤235中接收到的集线器配置信息。网元可基于经过集线器设备的间接连接的预期端到端QoS来选择集线器设备。在另一示例中，网元选择同一用户拥有的集线器设备作为边缘设备。
然后，在步骤238中，网元请求在步骤236中选择的集线器设备充当边缘设备的集线器设备。网元向集线器设备传输请求边缘设备经过集线器设备的间接连接的消息。
作为响应，在步骤240中，网元从集线器设备接收连接响应。该连接响应指示集线器设备是否接受充当边缘设备的集线器设备。
接着，在步骤242中，网元确定集线器设备是否基于在步骤240中接收到的消息接受连接请求。当网元确定集线器设备已经接受连接请求时，网元前进到步骤248。另一方面，当网元确定集线器设备没有接受充当集线器设备时，网元前进到步骤244。
在步骤248中，网元向边缘设备传输关于集线器设备的信息。例如，网元向边缘设备传输集线器设备ID。
在步骤244中，网元确定潜在集线器设备列表上是否有剩余的潜在集线器设备。当有剩余的集线器设备时，网元返回到步骤236以选择另一个集线器设备，而当没有剩余的潜在集线器设备时，网元前进到步骤246以向边缘设备传输指示边缘设备应停留在直接连接上的消息。
图9示出了潜在集线器设备执行的集线器设备选择的实施例方法的流程图250。在步骤251中，集线器设备向网元传输配置信息。该配置信息可以基于传递给集线器设备的服务。在一些示例中，不执行步骤251。
在步骤252中，集线器设备从网元接收充当集线器设备的集线器设备请求。
然后，在步骤254中，集线器设备确定是否接受集线器设备请求。集线器设备可以决定不充当集线器设备，例如当宽带受限时。集线器设备可以在确定是否充当集线器设备时考虑定价激励，例如充当集线器设备的信用。当集线器设备决定不充当集线器设备时，前进到步骤256，并向网络传输拒绝充当集线器设备的请求的消息。另一方面，当集线器设备决定充当集线器设备时，前进到步骤258，并向网络传输接受集线器设备请求的消息。然后，在步骤262中，集线器设备链接到边缘设备。
图10示出了网元执行的确定测量间隙的实施例方法的流程图270。在步骤272中，网元从边缘设备接收对测量间隙的请求。然后，在步骤274中，网元确定是否授予测量间隙，若是，在哪个测量间隙模式下授予。测量间隙模式的配置可基于潜在集线器设备的配置。在一个示例中，测量间隙模式的配置可基于参数，例如时间参数。该时间参数可以是测量间隙的开始时间和/或测量间隙的持续时间。
在步骤276中，网元向边缘设备传输测量间隙响应。测量间隙响应可包括测量间隙模式。测量间隙模式可包括一个、两个、三个、四个或更多测量间隙。在另一示例中，测量间隙模式可包括测量间隙之间的时间、测量间隙模式的持续时间，和/或测量间隙模式中间隙的数量。
图11示出了执行本文所描述的方法的实施例处理系统600的框图，该处理系统可以安装在主机设备中。如图所示，处理系统600包括处理器604、存储器606和接口610至614，它们可以(或可以不)如图11所示配置。处理器604可以是用于执行计算和/或其它处理相关任务的任何组件或组件集合，存储器606可以是用于存储供处理器604执行的程序和/或指令的任何组件或组件集合。在一实施例中，存储器606包括非瞬时性计算机可读介质。接口610、612、614可以是允许处理系统600与其它设备/组件和/或用户通信的任何组件或组件集合。例如，接口610、612、614中的一个或多个可以用于将来自处理器604的数据消息、控制消息或管理消息传送给安装在主机设备和/或远程设备上的应用程序。再例如，接口610、612、614中的一个或多个可以用于允许用户或用户设备(例如个人计算机(personal computer，PC)等)与处理系统600进行交互/通信。处理系统600可以包括未在图11中描绘的其它组件，例如长期存储设备(例如非易失性存储器等)。
在一些实施例中，处理系统600包含在正在访问电信网络或是电信网络的一部分的网络设备内。在一个示例中，处理系统600位于无线或有线电信网络中的网络侧设备内，网络侧设备包括基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器或电信网络中的任何其它设备。在其它实施例中，处理系统600位于接入无线或有线电信网络的用户侧设备内，用户侧设备包括移动台、用户设备(user equipment，UE)、个人计算机(personal computer，PC)、平板电脑、可穿戴通信设备(例如智能手表等)或用于接入电信网络的任何其它设备。
在一些实施例中，接口610、612、614中的一个或多个将处理系统600连接到用于通过电信网络传输和接收信令的收发器。图12示出了用于通过电信网络传输和接收信令的收发器700的框图。收发器700可以安装在主机设备中。如图所示，收发器700包括网络侧接口702、耦合器704、发射器706、接收器708、信号处理器710和设备侧接口712。网络侧接口702可以包括用于通过无线或有线电信网络传输或接收信令的任何组件或组件集合。耦合器704可以包括用于通过网络侧接口702促进双向通信的任何组件或组件集合。发射器706可以包括用于将基带信号转换为适合通过网络侧接口702传输的调制载波信号的任何组件或组件(例如上变频器、功率放大器等)集合。接收器708可以包括用于将通过网络侧接口702接收的载波信号转换为基带信号的任何组件和组件(例如下变频器、低噪声放大器等)集合。信号处理器710可包括用于将基带信号转换为适合通过设备侧接口712进行通信的数据信号，反之亦然。设备侧接口712可包括用于在信号处理器710与主机设备内的组件(例如处理系统600、局域网(local area network，LAN)端口等)之间传送数据信号的任何组件或组件集合。
收发器700可以通过任何类型的通信介质来传输和接收信令。在一些实施例中，收发器700通过无线介质来传输和接收信令。例如，收发器700可以是用于根据无线电信协议通信的无线收发器，无线电信协议包括蜂窝协议(例如长期演进(long-term evolution，LTE)等)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)协议(例如Wi-Fi等)或任何其它类型的无线协议(例如蓝牙、近场通信(near field communication，NFC)等)。在这类实施例中，网络侧接口702包括一个或多个天线/辐射单元。例如，网络侧接口702可包括单个天线、多个独立天线或用于单输入多输出(single input multiple output，SIMO)、多输入单输出(multiple input single output，MISO)、多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)等多层通信的多天线阵列。在其它实施例中，收发器700通过双绞线电缆、同轴电缆、光纤等有线介质传输和接收信令。特定处理系统和/或收发器可利用所示的所有组件或者仅组件的一个子集，并且设备之间的集成程度可能不同。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文中所给出的细节。例如，各种元件或组件可以在另一系统中组合或整合，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式经由某一接口、设备或中间组件间接地耦合或通信。其它变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。