用于移动宽带网络的设备到设备竞争管理方案的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所描述的实施例总体涉及无线通信系统，并且更具体地涉及通过用于直接设备到设备通信的基于竞争的网络来卸载网络流量。
【背景技术】
[0002]在蜂窝系统中，传输可以通过核心网经由基础设施路径而行进，其中蜂窝系统例如可以是由第三代合作伙伴项目(3GPP)发起的通用移动通信系统(UMTS)长期演进(LTE)标准或者电气电子工程师协会(IEEE)802.16标准(WiMax)。当无线移动设备(例如，用户设备或“UE”)彼此接近时，基础设施路径表现出对网络信道和用户电池资源的浪费。为了避免这种浪费并且改善UE和网络的性能，3GPP系统中正在研究直接通信协议，以向UE之间的直接链路卸载数据流量。
[0003]在3GPP系统中对开发新的基于LTE的设备到设备(D2D)协议做出努力的同时，有许多存在于分布式网络中的D2D协议，这些D2D协议可以被用来将网络流量卸载到直接链路上。然而，由于这些D2D协议是针对分布式网络进行设计的，因此，它们不具有中央管理。因此，D2D协议使用基于竞争的过程来管理无线电资源。由于基于竞争的D2D协议是非蜂窝协议，因此它们存在于除蜂窝网络之外的频带上，并且对于卸载蜂窝网络流量是有用的。不幸的是，基于竞争的D2D协议在用户吞吐量、延迟和/或电池电量方面不总是性能良好。
【附图说明】
[0004]图1是根据一个实施例的示例通信网络的框图。
[0005]图2根据示例实施例示出了网络图。
[0006]图3是根据一个实施例示出用于定义网络图的过程的流程图。
[0007]图4是根据一个实施例示出用于D2D竞争管理的过程的流程图。
[0008]图5是根据另一实施例示出用于D2D竞争管理的过程的流程图。
[0009]图6是根据示例实施例示出延迟与潜在的D2D链路的数目的关系图。
[0010]图7是根据示例实施例示出能量消耗与潜在链路的数目的关系图。
[0011]图8是根据示例实施例示出吞吐量与链路数目的关系图。
[0012]图9根据一个实施例，提供了诸如用户设备(UE)之类的移动设备的示例图解。
[0013]图10是根据一个实施例被配置为用于管理网络流量的服务器的简化框图。
【具体实施方式】
[0014]1.概述
[0015]3GPP中提出了各种应用和用例，其中这些应用和用例可能涉及向一组用户和/或设备或在一组用户和/或设备之间的网络发起或UE发起的通信。例如，一组用户和/或设备之间的D2D或对等通信已被提出用于本地社交网络、内容共享、基于位置的销售、服务广告、移动到移动应用、公共安全或其他应用。
[0016]可以在基于竞争的网络中使用经许可或未经许可的无线频谱来实现D2D通信。可以使用未经许可的无线频谱的通信系统的示例例如包括802.11 ( “WiFi”)、蓝牙、近场通信(“NFC”)等。在各种实施例中，移动设备可以使用WiFi直连(WiFi direct)或另一发现过程来发现并建立与其他移动设备的直接D2D通信链路。如果移动设备在D2D通信期间移出彼此的范围，则可能失去会话连续性。
[0017]UE可以在彼此远离时通过无线广域网(WffAN)(例如，LTE或WiMax无线通信网络)彼此发起通信，但随后当它们移入彼此的邻近范围之内时建立直接通信链路。如上面所论述的，在处于彼此的邻近范围之内时继续使用WWAN资源进行通信可能会降低吞吐量、增大延迟、使用过量的电池电量和/或可能耗尽WWAN资源，这些WffAN资源可以被更好地用于彼此远离的移动设备之间的通信。
[0018]为了改善性能，某些实施例公开了 D2D竞争管理方案，这些D2D竞争管理方案在符合一组预定义条件(例如，对用户介质访问延迟和能量消耗的约束)的同时改善或最大化总的D2D吞吐量。某些这样的实施例对激活每个D2D链路执行开销/效益分析。该分析是在所有其他现有的D2D链路和/或所需D2D链路的子集以及同信道背景干扰的情境中完成的。如下面将论述的，结果显示所公开的实施例在维持D2D链路吞吐量的同时改善了 D2D用户的介质访问延迟和能量效率。
[0019]开销/效益分析确定哪些现有的D2D链路和/或所请求的D2D链路可以进入无线信道。某些实施例发现一组D2D链路，当这组D2D链路被同时激活时，在符合一组预定义条件的同时最大化吞吐量。基于该组条件，该组D2D链路可以被参数化以最大化总的网络吞吐量或者最小化用户延迟和电池消耗。
[0020]除去无线信道所限定的某些约束，某些实施例类似于具有V个顶点和E条边的图G(V, E)的图分割。图分割问题具有与NP-完全(类似于子集和问题)相对应的计算复杂度，其中，NP指非确定性多项式时间，因而不能解决。因此，根据这些实施例的算法可以实时产生次优链路选择。
[0021 ] 该算法具有某些区别特征，例如，能够考虑现有未控制的D2D连接。该算法例如还可以对不完整的数据进行操作并且随着网络大小而进行线性缩放。在某些实施例中，可以对选择D2D连接施加限制以满足各个服务质量(QoS)需求。
[0022]在下面的详细描述中，对附图进行参照，这些附图构成详细说明的一部分，其中，类似的标号通篇表示类似的部分，并且其中，附图通过可被实施的示例实施例的方式来示出。应当理解的是，在不背离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例并且可以做出结构或逻辑更改。因此，下文详细的描述不应被理解为限制意义，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同进行限定。
[0023]各种操作可以被描述为以最有助于理解所要求保护的主题的方式依次进行的多个离散动作或操作。然而，描述顺序不应被理解为暗含这些操作必须依赖于顺序。具体地，这些操作可以不以所呈现的顺序来执行。可以以不同于所描述的实施例的顺序来执行所描述的操作。各种额外的操作可以被执行和/或所描述的操作在其他实施例中可以被省略。
[0024]出于本公开的目的，短语“A和/或B”意思是(A)、⑶或(A和B)。出于本公开的目的，短语“A、B和/或C”意思是(A)、⑶、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C) O
[0025]说明书可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其各自指代相同或不同的实施例中的一个或多个实施例。而且，针对本公开的实施例所使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。
[0026]如本文所使用的，术语“模块”和/或“逻辑”可以指代运行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(“ASIC”)、电子电路、处理器(共享、专用或群组)和/或存储器(共享、专用或群组)，组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当的组件。
[0027]2.WiFi D2D 示例
[0028]为了提供对所公开的D2D竞争管理方案的高级理解，下文将论述WiFi D2D网络示例。然而，本领域技术人员将认识到，可以使用其他网络协议(例如，蓝牙、NFC等)或网络协议的组合。
[0029]图1是根据一个实施例的示例通信网络100的框图。示例通信网络100包括多个基站110、112以及多个UE 113、114、116、118、120和122。本文所使用的术语“基站”是通用术语。如将被本领域技术人员所理解的，在演进型通用陆地无线接入网(EUTRAN)(例如，在LTE架构中所使用的EUTRAN)中，基站110、112每个可以是演进型NodeB (eNodeB)。然而，术语“eNodeB”在某种程度上还是比常规的基站更宽泛，因为eNodeB通常指代逻辑节点。本文所使用的术语“基站”包括基站、NodeB、eNodeB或专用于其他架构的其他节点。
[0030]EUTRAN是使用由3GPP的LTE和高级LTE (LTE-A)标准定义的空中接口的无线通信网络。在3GPP LTE规范的早期草案中，EUTRAN还被称为长期演进和演进型通用陆地无线接入(EUTRA)方面的3GPP工作项目。EUTRAN是意欲代替3GPP版本5和超版本5中所规定的UMTS、高速下行分组接入(HSDPA)以及高速上行分组接入(HSUPA)技术的无线接入网标准。EUTRAN提供更高的数据速率、更低的延迟，并且对分组数据进行优化。
[0031]在图1所示的示例中，UE 113通过核心网126与位于远处的UE 114进行通信。UE113处于基站110的小区覆盖区域之内，并且UE 114处于基站112的小区覆盖区域之内。UE 113例如通过发送和/或接收无线电链路控制(RLC)协议数据单元(TOU)片段和服务数据单元(SDU)片段使用专用信道128与基站110通信。类似地，UE 114使用专用信道130与基站112通信。基站110和112通过无线电网络控制器(未示出)分别被连接到核心网126。在LTE架构中，核心网126是演进型分组核心(EPC)。核心网126可以包括多个服务器(例如，网络运营商服务器)和网关(例如，用于访问互联网136)。
[0032]在图1中，UE 116、118、120、122已经利用相应的通信链路建立起ad-hoc WiFi直连网络。在这一实施例中，UE 116、118、120、122中的两个或更多个可以在不涉及中央接入点的情况下彼此直接进行通信。然而在图1所示的示例中，UE 120和122也处于无线局域网(WLAN) 132之内，其中WLAN 132包括被配置为使用WiFi协议进行通信的无线接入点(WAP) 124。WAP 124例如可以向UE 120和122中的一者或两者提供到互联网136的接入。UE 116、118、120、122中的一个或多个还可以与通信网络100中的至少一个基站进行通信。例如，UE 116被示出为具有到基站110的专用信道134。
[0033]当处于范围之内时，UE 116、118、120、1