CN102577575B - 用于移动网络设备间通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于在无线通信网络中的无线用户设备(UE)设备间提供设备间通信的网络节点、UE设备和方法。响应于呼叫建立请求和确定设备位于彼此的本地，向设备分配频段用于设备间通信。由无线通信网络中的节点、位于无线通信网络之外的网络节点或者由在网络节点和本地区域中具有设备间通信能力的UE设备的自组织组间共享的分布式功能来管理呼叫建立功能。

Description

用于移动网络设备间通信的系统和方法

优先权

本非临时专利申请要求基于以下在先美国临时专利申请的优先权：“MOBILE NETWORK INTER-DEVICE COMMUNICATIONS”，申请号61/235，916，申请日2009年8月21日，申请人David Steer和RobertNovak；所述在先美国临时专利申请被并入于此作为参考。

技术领域

本专利公开涉及在无线通信网络中管理呼叫。更具体且非限制性地，本专利公开涉及用于指配和管理信道分配的系统和方法，所述信道用于用户设备(UE)设备间的直接通信。

背景技术

近年来，对移动电话和其他无线通信设备的使用显著增加。随着使用的增加，越来越有必要以最高效的方式利用诸如带宽等可用资源。

发明内容

附图说明

通过结合附图参照以下详细描述可以更全面地理解本专利公开的实施例，其中：

图1示出了根据本公开实施例的提供呼叫建立功能(CSUF)的网络节点的方框图；

图2A-2C示出了可以实现本公开的设备间通信的无线网络环境的实施例；

图3示出了根据本公开实施例当CSUF是无线通信网络的一部分时设备间呼叫建立的流程图；

图4示出了根据本公开实施例当CSUF位于无线通信网络外部时设备间呼叫建立的流程图；

图5A-5B示出了根据本公开实施例切换无线UE设备的设备间通信的流程图；

图6示出了根据本公开实施例的无线UE设备的自组织组的一个实施例中的设备间呼叫建立的流程图；

图7示出了根据本公开实施例的无线UE设备的自组织组的一个实施例中的设备间呼叫建立的流程图；以及

图8示出了根据本公开实施例的能够使用设备间通信的用户设备(UE)设备的方框图。

具体实施方式

主要无线通信系统的当前设计与固定或有线电话系统的技术在以下方面是类似的：两个用户设备(UE)设备间的所有通信是通过网络中的中心点来交换的。此外，根据需要，将网络内用于呼叫的资源分配给每个UE设备，即，对于有线UE设备，分配给至交换点的连接，对于无线UE设备，分配给无线信道和至核心网的连接。虽然该设计对于整个系统是高效的，但无线通信系统中存在多种情形，其中，大部分通信发生在相对靠近的设备间，如，在企业、商场内或户外节日里。在这些较小的环境内，需要经由网络发送所有通信可能是对无线资源低效使用。参照图2A描述了低效使用的示例，此处进行简要描述，但以下进行更详细的讨论。在传统移动通信网络中，当无线UE设备220C参与无线UE设备220D的语音呼叫时，众所周知：从UE设备220C到UE设备220D的语音通信经由接入信号222被路由至与UE设备220C相关联的基站202C，然后通过基站控制器206到达核心网208，在核心网208中，通信将通过基站控制器206路由返回同样与UE设备220D相关联的基站202C，接着通过接入信号224到达UE设备220D。因此，物理上靠近的两个无线UE设备间的本地业务一起消耗两个无线接入信号，并且需要在可能远远大于UE设备间距离的距离上传输信息。在一些网络配置中，可以例如在基站202C或在基站控制器206处对本地业务进行本地交换，但典型地所有业务将被路由至核心网208，其中，路由器将业务重定向至适当的终止基站控制器和基站。因此，即使在本地业务交换的最佳情况下，也需要两个无线接入信号来支持位于彼此附近的两个UE设备间的通信。随着针对使用数量的增加部署更多的移动设备，这种对现有资源的低效使用变得更加严重。在此上下文中，将采用术语“呼叫”或“呼叫建立”来包括所有类型的设备间通信或会话发起，包括，例如语音呼叫、数据通信、游戏、以及视频和图像传输。

除了主要移动通信网络，一些移动通信网络已被设计为仅处理本地业务，即，无线设备至无线设备。这种网络通常以一键通(PTT)配置表征，其中，本地无线信道在位于彼此范围内的多个用户设备之间共享。每个传输由范围内使用相同信道的所有其他设备收听。虽然这种配置简单而方便，但希望通信的所有用户必须事先就所使用的相同信道达成一致，并且不存在容易地容纳新设备或与独立设备单独通信的方式。使用信道的所有各方收听全部业务。由于设备不具有独立地址，它们也无法容易地与位于它们的网络团体以外的其他设备取得联系或者其他设备无法容易地与它们取得联系。移出通信信道范围或设备的邻近范围之外的设备变为不可达。在实践中，这些系统还需要每个设备的接收机始终打开，以准备好接收业务，因此它们需要比传统网络移动设备更笨重的电池。还不方便的是：这些终端与传统移动网络不兼容，因此用户必须随身携带两个设备，以在这些终端的信道设施范围以外可达。

一些移动通信网络(例如，集成数字增强网络(iDen))集成不同的服务类型，以提供半双工和全双工通信。半双工通信用于消息收发、寻呼和一键通语音通信，在半双工中，一个用户发送或讲话，而其他用户收听。全双工通信用于传统电话交谈和更密集的数据链路，在全双工通信中开放的双向链路允许完全的双向通信。然而，这些系统(如，传统蜂窝网络)路由全部业务，包括本地的小区内通信以及通过中心服务器的设备至设备业务。附近无线UE设备间的业务需要两个无线信道。

一般地，传统移动通信网络中的无线UE设备未被配置为使用无线通信信道来彼此直接通信。最常见的无线通信网络使用被称为频分双工(FDD)的无线传输技术，在频分双工中，使用单独的无线信道来传输从设备到基站的上行链路以及从网络到设备的下行链路。其他网络使用时分双工(TDD)，在时分双工中，使用单个无线信道，第一时隙用于上行链路，第二时隙用于下行链路通信。因此，这些系统中的UE设备未被配置为接收来自另一设备的传输。此外，传统移动UE设备虽然被配置为与核心网进行认证并提供安全服务(例如，加密)，但未被配置为彼此进行认证和提供安全服务。

所公开的实施例提供了用于无线通信系统的方法、系统和用户设备(UE)设备，允许UE设备参与设备间通信。为了本专利申请的目的，使用设备间通信来描述两个或更多个UE设备间的通信，其中，UE设备通过被分配用于设备间使用的信道彼此直接通信。被分配用于设备间使用的信道可以不是专用分配，并且因此还可以支持其他通信模式。如本文中将于以下说明的，网络能够使用控制信道来监督或调停设备间通信，但业务(例如，语音或数据通信)不通过网络。使用设备间通信在彼此靠近的UE设备间通信能够提供改进的无线资源使用效率(即，增加的频谱效率)，以及降低的通信延迟。

为了能够在无线通信系统内进行设备间通信，向系统增加将附加的呼叫建立功能(本文中称为CSUF)。所公开的设备间通信的CSUF能够在多个不同的实施例中实现，其中，CSUF可以位于移动通信核心网内，或者位于连接至移动通信网络的另一网络(如，企业网或互联网)内。在又一实施例中，能够在由本地区域内具有设备间能力的UE设备形成的自组织无线和与其他实施例相比在呼叫建立中较少涉及的网络节点(可以包括基站或基站控制器)间共享CSUF的大量功能。将讨论多个上述可能的实施例。

当CSUF是核心网结构的一部分时，能够基于诸如位置、信道可用性或干扰条件等参数来过滤呼叫发起请求和呼叫在设备间的路由。使用传统移动通信设施，将对位于主叫设备本地范围以外的无线UE设备的呼叫路由至被叫设备。由CSUF管理属于彼此本地范围内的具有设备间能力的无线UE设备间的呼叫，所述CSUF使得能够在两个无线UE设备间直接建立无线信道。当CSUF位于附接至核心通信网络的网络内时，UE设备可以向CSUF发送请求，以请求设备间通信，并且CSUF能够管理建立设备间通信，或者在设备间通信不可行的情况下将UE设备引向传统通信网络。当CSUF分布在移动通信网络和具有设备间通信能力的本地UE设备之间时，由这些UE设备形成的自组织无线组确定主叫UE设备和被叫UE设备是否在彼此的范围内，并且可以协助在请求设备间通信的两个或更多个无线UE设备间建立私人通信。无论CSUF体现于网络中还是共享于网络和UE设备之间，设备间通信都可以包括独立的设备至设备链路以及多个设备间的链路。

无论CSUF的位置如何，可以选择被分配用于设备间使用的信道，以最小化与该区域中其他使用(包括用于建立设备间通信的控制信道)的干扰。在至少一个实施例中，能够将网络频段内分开的频段指定用于设备间频段。适当情况下，能够在使用与UE设备的归属网络标准不同的标准的无线接入技术(例如，WLAN、IEEE 802.11、IEEE 802.16、GSM或CDMA)中，或者在分配给另一网络运营商的信道上，分配设备间通信。这种信道的使用可以服从于与网络运营商的协议，或使用免许可频段。

下面参照附图，更具体地参照图1，公开了提供呼叫建立功能的网络节点的实施例。CSUF 100包括处理单元102和信息存储器104，信息存储器104能够包括高速缓冲存储器以及附加存储设备，如盘存储器。信息存储器104包括数据结构，在所述数据结构中，CSUF能够存储在管理设备间呼叫建立过程中使用的信息。这些数据结构存储：与能够被配置给设备间通信的信道和可以使用那些设备间信道的位置有关的信息106、设备间信道的当前活动性108以及当前使用设备间信道的设备110。这些数据结构中的每一个能够包括：管理设备间信道的使用所需的有关信息。例如，能够在数据结构110中维护当前操作在设备间信道上每个UE设备的能力，以便于将对设备间通信的管理从第一基站转移至第二基站(即，当UE设备正在移动时)。如果UE设备间的干扰或距离增加，也可能会期望从设备间信道转移至常规信道。此外，CSUF100包含：提供与通信网络112的接口的模块。CSUF可以利用设备、网络或者设备和网络两者提供的位置、信道条件、业务或其他信息中的一个或更多个，以协助决定建立传统通信链路或设备间通信链路。如将于以下更详细地讨论的，CSUF 100能够是无线核心网的一部分，并且因此与无线核心网直接连接；CSUF还可以是与无线通信网络连接但位于无线通信网络之外的网络(例如，企业网络或互联网)的一部分。这两个实施例以类似的但不完全相同的方式操作。将结合对在相应实施例中使用的方法的说明，来讨论每种网络连接的实施例。将理解的是：CSUF 100的元件构成可操作以指配设备间通信信道的网络节点，该网络节点包含：被配置为从主叫无线UE设备接收呼叫建立请求的组件，所述呼叫建立请求指定被叫无线UE设备；被配置为确定在主叫无线UE设备和被叫无线UE设备之间是否优选设备间通信的组件；被配置为在优选设备间通信时向主叫无线UE设备和被叫无线UE设备发送用于建立设备间通信的信息的组件，其中，设备间通信使用直接操作于主叫和被叫无线UE设备之间的无线信道，并且使用与用于获得用于建立设备间通信的信息的频段、无线接入技术和网络不同的频段、不同的无线接入技术和不同的网络中的至少一个。

下面参照图2A-2B，公开了实现设备间通信的系统的实施例。能够注意到：这些实施例的主要区别在于：CSUF在系统中的位置。还将讨论在这些实施例使用的方法的差异。首先参照图2A，示出了具有根据本公开实施例的内部CSUF的移动通信网络。移动通信网络200包括无线接入网(RAN)201和核心网(CN)208。RAN 201包括多个基站202，每个基站向相应服务覆盖区域204提供无线接入。虽然未具体示出，但在一些实施例中RAN 201能够包括其他类型的接入点，包括中继、微微小区和毫微微小区。基站202连接至基站控制器206，基站202B经由回程链路207通过基站202A连接。基站控制器206提供至核心网208的连接，核心网208包括认证中心210和归属位置寄存器/访问位置寄存器(HLR/VLR)212。网关服务节点216将CN 208连接至其他网络218，如互联网。核心网208还可以连接至(未具体示出的)公共电话交换网络(PSTN)和其他通信网络。在相应的覆盖区域204内，无线UE设备220被配置为使用控制信道与通信网络进行开销操作，并使用数据信道与其他UE设备通信以及与附接至网络的数据服务通信(例如，进行语音通信、文本消息收发和浏览互联网)。在某些情况下，UE设备220可以使用卫星设施通信。在该图中，UE设备220A与基站202A通信，UE设备220B使用卫星230和相关的卫星地面站232与网络通信，所述地面站232经由互联网218连接至核心网208。此外，UE设备220C和220D与基站202C通信，UE设备220E与基站202D通信。

为了本专利申请的目的，可以采用已知或迄今未知的无线接入技术和网络协议的任意组合来实现RAN 200。例如，RAN可以包括：UMTS陆地无线接入网(UTRAN)、无线局域网(WLAN)、数字增强无绳技术(DECT)、GSM EDGE无线接入网(GERAN)、全球微波接入互操作性(WiMAX)网络等的组合。RAN还可以是来自无线接入技术LTE-A(先进的长期演进)中多个频段的信道的聚集。LTE-A是通用移动电信系统(UMTS)的增强集，包括全IP联网架构以及每个基站206连接至多个核心网(CN)的能力。

图2A中示出的各种元件还能够组合为公共设备或以不同方式连接。例如，在该图示中，基站202D可以与基站控制器206的各方面位于同一位置。例如，LTE网络架构将基站和基站控制器的元件组合为单个实体。例如，还可以存在多个HLR/VLR、认证中心和网关服务节点。

在图2A的实施例中，CSUF 100被并入核心网208的结构，并且操作于RAN 201内的至少某些UE设备220具有设备间通信的能力，如图2A中设备220C和220D间的信道226所示。CSUF 100能够集成通信网络中固有的呼叫路由、呼叫定向或转换处理。在一些通信网络中以及针对一些业务，呼叫路由过程是会话发起协议(SIP)的一部分。CSUF 100可以与通信网络中的许多设备相关联(即，位于同一位置)，或者可以是由网络中位于许多位置的设备提供的分布式功能。虽然该讨论将CSUF示为单个实体以保持大网络中的比例描绘，但CSUF能够被实现为位于整个核心网中的CSUF的多个实例，每个实例处理移动网络设施的附近区域和覆盖小区的业务。

下面参照图3，示出了在CSUF执行呼叫建立的方法的实施例，所述CSUF集成于通信网络(例如，图2A的通信网络)中。在单元305，CSUF从UE设备(例如，UE设备220C)接收呼叫建立请求，以向另一UE设备(例如，UE设备220D)发起呼叫。由于CSUF是核心网的一部分，CSUF 100能够对所有呼叫建立消息进行例行检查，以确定设备间通信是否可能以及是否是期望的。为了实现该过滤，在单元310，CSUF确定主叫UE设备和被叫UE设备的位置。在单元315，CSUF还确定是否两个UE设备都具有参与设备间通信的能力。最后，在单元320，CSUF确定设备间信道的可用性，其中，可用性可以包括：干扰条件、其他设备或装置的使用、以及该信道已被分配用于设备间使用。使用所采集的信息，在单元325，CSUF确定设备间通信是否可能以及是否是期望的。如果两个设备都能够进行设备间通信，都在彼此的设备间通信范围内，并且设备间信道可用，CSUF在单元330建立呼叫，以使用设备间信道。在图2A的实施例中，因此，UE设备220C和220D能够经由直接链路226通信，而不是分别需要经由基站的相应的数据信道222、224。如果设备间通信是不可能的，在单元335，使用传统移动网络设施来建立呼叫。

本领域技术人员很清楚，虽然图3的流程图示出单元310-320是以特定顺序执行的，但可以按任意顺序来进行这些确定。类似地，由于单元310-320能够以各种方式组合，单元325处进行的判决不一定发生在所有在先确定在单元310-320中被做出之后。例如，CSUF可以首先确定两个UE设备都能够设备间通信。如果答案是“否”，无需确定这些设备彼此的相对位置或确定设备间信道的可用性。相应地，CSUF会前进至单元335，以按传统方式建立呼叫，而不执行上述其他单元。

可以从UE设备自身或从可用网络资源获得用于进行图3确定的信息。在至少一些实施例中，来自主叫UE设备的呼叫建立请求消息包括：与主叫UE设备有关的信息(如，UE设备的地址、UE设备提供设备间通信的能力、GPS确定的UE设备的位置、本地信道条件等)，以及标识被叫UE设备。在主叫UE设备的位置未被提供给CSUF的实施例中，CSUF可以使用从网络采集的信息，如，正在使用的基站、主叫UE设备所位于的覆盖区域的扇区、从归属位置寄存器接收的能力信息等。在至少一些实施例中，对被叫UE设备的能力和位置的确定涉及：CSUF向被叫UE设备发送询问，以查明被叫设备的当前位置以及参与设备间通信的能力。在其他实施例中，和主叫设备一样，CSUF从通信网络中的其他节点确定该信息。CSUF还可以向一个或两个设备询问它们的通信环境，以便于查明例如对设备间通信具有最小干扰的那些信道。CSUF能够使用所有采集的信息，以确定设备间通信是否是适当的，即，对于网络、UE设备或者网络和UE设备是否是可能并且期望的选择。

在一些实施例中，如果CSUF确定设备间通信是适当的，CSUF将向主叫UE设备和被叫UE设备提供信道指配以及认证或安全凭证。这可以是例如用于对无线通信进行加密的会话标识符或会话密钥。仅两个设备可以接收会话的标识或密钥，因此设备能够彼此认证，并且通信信道将是安全的。CSUF将指定一个UE设备(例如，主叫设备)在指定信道上发送信号，以发起无线链路建立。其他UE设备(例如，被叫设备)将被指示为在指定信道上收听。在两个UE设备使用设备间信道期间，设备之一或两者持续监测来自网络的通信，并适当地向网络传送信息。当UE设备完成通信时，UE设备通知CSUF呼叫已经完成，从而设备间信道立即可由其他设备再次使用。

值得注意的是，在图2A的实施例中，UE设备220C和220D均被示为位于基站202C的覆盖区域204内，并且均经由相同的基站接收通信指令。这不是设备间通信的必要条件。例如，UE设备可以在相邻基站的覆盖区域中，即，UE设备220C可以与基站202C通信，而UE设备220D与基站202D通信。此外，UE设备220C和220D之一或两者可以使用通信卫星及其相关地面战、中继站、毫微微小区等与网络通信。在至少一个实施例中，被叫UE设备220D操作连接至核心网208的相邻但竞争的通信网络。在该实施例中，UE设备220C和220D中的每一个在执行设备间通信时，持续监测相应的控制信道。此外，该图2中示出的示例仅包括两个参与通信的设备，但不限于此。多于两个UE设备能够利用设备间信道并提供多方通信。在该情况下，当设备间信道上允许时，每个设备可以接收通过设备间信道发送的所有信号，并且可以发送其贡献内容。可以通过本地设备管理信令来协调对在多方模式下使用设备间信道的监督。例如，UE设备可以使用IEEE 802.11无线接入技术的协议来辅助多个设备间的通信。

当指配用于本地通信的设备间信道时，CSUF可以考虑UE设备本地可用的范围间隔和信道条件，以及可用于设备间使用的频段。如果高频段(例如，2.4GHz、3.5GHz或5GHz)内的信道可用，可以将它们指配给靠近的(例如，位于彼此20-100米内)的设备。如果低频段(例如，700或800MHz)内的信道可用，可以将它们指配给相隔较长距离的(例如，直至约1千米)的设备。

如至此所述的，CSUF被实现为移动通信网络的信令和呼叫建立设施必不可缺的过程。如此，移动UE设备以请求和建立其他呼叫相同的方式，使用移动网络的信令设施请求呼叫建立，并通过网络的信令设施接收指令。相同于每个请求，以动态方式，针对设备间通信分配信道。可选地，能够授权具有设备间能力的无线UE设备接入为设备间通信保留的特定信道，所述特定信道可以使用保留资源(包括载波侦听多址形式)来操作。为了支持该实现，可以升级移动通信网络中的许多设施，以支持小区内主叫设施，并且可能需要标准化与无线UE设备的通信协议的各方面。

在图2B所示的可选实施例中，CSUF 100与无线通信网络分离，并且被实现为例如互联网上或企业网络内的过程操作。在该实施例中，有设备间通信能力的无线UE设备使用网络的用于信号交换的通信设施来联系CSUF 100。CSUF 100具有能够使用该能力的设备所知晓的地址。例如，设备可以使用无线接入网和互联网的通信设施来辅助与CSUF100的通信。该通信模式有时被称为“过顶”(OtT)，这是由于其位于通信层级的应用层。这种过顶信令可以使用例如一般的互联网协议TCP/IP或短消息服务(SMS)的形式。

在图2B的实施例中，有设备间通信能力的无线UE设备使用多阶段过程来发起呼叫，如图4所示。该图的第一阶段类似于图3的过程，但除了使用OtT通信，当设备间不能进行通信时，该方法还使用额外单元。移动UE设备的用户能够使用移动UE设备上的设备间通信应用来发起设备间呼叫。可选地，设备间通信应用能够被设置为缺省应用，用于管理传出呼叫。一旦被调用，设备间通信应用在单元405使用OtT通信向CSUF发送呼叫建立请求。呼叫建立请求以CSUF知晓的协议发送，并且包含：与主叫UE设备的位置有关的信息、与UE设备处的信道条件有关的信息以及被叫UE设备的标识。CSUF在单元410接收呼叫建立请求。在单元415，CSUF也将使用OtT通信联系被叫UE设备，以询问被叫UE设备的位置以及设备间通信能力。如果被叫UE设备能够设备间通信，返回消息还能够包括被叫UE设备的本地信道条件。在单元420，CSUF还将确定两个UE设备的位置下设备间信道的可用性。在单元425，CSUF接着能够确定设备间通信是否可能以及是否是期望的。如果对于该请求设备间通信是不可能的，CSUF在单元440向主叫UE设备返回OtT消息，指示拒绝对设备间通信的请求。在后续阶段，主叫UE设备接着会在单元455使用通信网络的信令设施请求通信会话，并且两个UE设备会使用移动通信网络的传统设施连接。如果CSUF确定设备间通信是否可能，CSUF会在单元430向主叫UE设备和被叫UE设备发送OtT消息，带有使主叫UE设备和被叫UE设备发起和保持它们的设备间通信所需的标识和安全信息。该信息能够包括：所指配的设备间通信信道以及用于建立相互通信的安全凭证。该信息还能够包括：UE设备应停止设备间通信并请求切换的条件、新信道或来自移动通信网络或CSUF的其他指令。这种条件能够包括：所指配的设备间信道无效的地理位置、或者需要信道重指配的干扰条件。接着，UE设备能够在单元435如前所述地建立设备间通信。该实施例(CSUF位于移动通信网络以外)具有以下优势：能够在不修改现有网络的情况下予以实现，并且不需要立即对主要通信网络内的CSUF信令协议和消息进行标准化。

在使用设备间通信信道进行无线UE设备间的通信期间，UE设备能够持续保持与相应移动通信网络和相关联的服务的联系。将使用移动网络的信令信道和通信设施来保持该联系。相应地，UE设备能够在其能力允许的情况下发起和接收附加呼叫，并与网络信令设施和CSUF交换信令消息。当两个(或更多个)UE设备结束对设备间通信信道的使用时，UE设备会终止它们在信道上的操作，并使用OtT信令发信号通知CSUF，指示它们不再使用本地设备间信道。接着，CSUF可以针对其他本地设备的另一服务或通信，分配该设备间信道资源。

由于使用设备间信道的无线UE设备改变位置，切换可能因多种原因变为必要和期望的。可能必须切换，以从一个基站或小区改变至另一基站或小区。当针对设备间通信指定的资源不一定精确对应于移动通信网络的基站的覆盖区域时，由于设备间通信可能发生在设备位于多个小区的地理区域中时，所有参与移动设备不一定同时经历切换。UE设备从小区到小区的切换遵循移动通信网络协议，并且将典型地独立于对设备间信道使用的切换。例如，使用设备间信道的UE设备能够与不同的交通工具一起移动，并需要移动网络小区切换，但不需要设备间信道切换。然而，设备可以使用主网络切换的发生来考虑是否需要设备间信道的切换，并在必要时发起设备间信道的切换。如果当前设备间信道在一个或更多个设备的新位置下不可用，这可能是必须的。

另一个在设备间通信期间切换的原因涉及UE设备周围的信道条件，如，干扰。当参与设备间通信时，移动UE设备能够监测信道性能以及移动UE设备与移动网络的信道的关系。在无线UE设备之一或两个移动的情况下，信道条件可能改变，并且该改变可能使得必需将活动服务切换至更合适的设备间信道或切换至基于传统移动网络通信信道的通信。导致切换的条件还可以包括：移动至设备间通信信道指配因管制或其他原因不再适当或者无线UE设备接近设备间通信信道范围极限的地理位置。

当这些条件发生时，设备可以发起设备间通信至另一更合适的信号的切换。根据具体实现，该切换可以采取多种形式。再次参照图2A，该实施例中的CSUF对移动通信网络必不可缺，并且利用通信网络的信令能力。图5A中示出了该环境下的切换请求。在单元505，CSUF从UE设备接收切换请求，所述切换请求指示需要从当前使用的信道改变。CSUF在单元510考虑每个UE设备的相应位置并确定任一信道的可用性，其中，可用性可以包括干扰条件、其他设备或装置的使用、以及可用信道是否已被分配用于设备间使用；并且CSUF在515是否可以重新指配至更合适的设备间信道。如果更合适的设备间信道可用，CSUF在单元520向两个UE设备发送新的设备间信道建立信息，并且UE设备能够在单元525在新信道上建立并继续通信。如果无线UE设备移动得相隔更远，可以在具有更长范围传播特性的频道中指配新信道。如果没有其他合适的设备间信道可用，CSUF能够在单元530在传统信道上与每个UE设备建立呼叫，并且UE设备可以使用传统的移动网络设施。由于设备间通信信道和网络信道可能具有不同的能力，该切换可能涉及设备服务质量的某些改变。

当CSUF位于移动通信网络以外时(如图2B所示)，如图5B所示意的，对切换请求的管理是类似的但并非完全相同。在单元555，CSUF从参与设备间通信的无线UE设备接收切换请求。CSUF在单元560考虑每个UE设备的相应位置并确定任一信道的可用性，其中，可用性可以包括干扰条件、其他设备或装置的使用、以及可用信道是否已被分配用于设备间使用。接着，CSUF能够在单元565确定是否可以重新指配至另一设备间信道。如果可以重新指配，CSUF在单元570向UE设备发送新的设备间信道建立信息，并且UE设备在单元575在新的设备间信道上建立通信。如果重新指配是不可能的，CSUF在单元580向发起UE设备发送切换拒绝。接着，发起UE设备会在单元585向移动通信网络做出呼叫建立请求，请求无线UE设备间的传统通信。一旦建立了新的网络连接，设备会在新的信道上继续服务。

在一些情况和实现中，CSUF还可以基于负载平衡、信道可用性、对一个或更多个设备移入或移出给定地理区域的跟踪、干扰减轻或管制要求，来发起至另一小区或其他设备间信道的切换。CSUF从无线UE设备接收与信道条件和位置相关的有关信息，并且在适当时确定新的设备间信道的可用性和适宜性并向设备发送切换指令。

在至此所述的实现中，在移动通信网络或更大网络中，由CSUF直接监督设备间信道及其对UE设备间通信的使用。CSUF管理并跟踪设备间信道的指配，并且CSUF能够识别位于彼此范围内的那些UE设备，使设备间信道通信是适当的。在这些实现中，CSUF还能够提供管理设备间通信信道的功能，以最小化各种信道使用(即，UE设备至UE设备通信、传统移动通信以及其他设备至设备通信)间的干扰。该管理可以包括：确定干扰、设备位置信息和来自设备的切换请求、以及由CSUF自身指示的管理。

在一些实现中，如果CSUF节点是与移动通信网络分离的实体(例如，互联网的一部分)，业务管理可以包括与移动通信网络协调。在UE设备至UE设备间通信和移动通信网络业务使用相同信道集合的情况下，可以考虑该实现。对设备至设备通信的管理由CSUF的功能监督，然而，在一些实现中，可以在CSUF和移动通信网络之间交互和协商，以确保对多个设备和服务的信道管理。

在一些情况下，设备间通信链路涉及的UE设备中的一个或更多个移动至不再能够与移动通信网络可靠连接的区域。只要至少一个设备能够连接至用于监督和管理的CSUF，就可以允许设备间连接继续。在这种情况下，CSUF监督设备间通信链路，并且与无法直接连接至CSUF的移动设备有关的必要信息可以路由通过与CSUF联系的设备。

因此，CSUF至少通过代理与所有使用设备间通信信道的设备联系。如果不是所有使用给定设备间通信链路的移动设备都能够连接至移动通信网络，假使该区域中的另一移动设备能够向CSUF提供与设备间通信链路的活动性有关的信息，可以允许该使用继续。这些来自其他设备的观测报告允许对设备间链路使用继续监督。在所有使用设备间通信链路的设备都无法连接至移动通信网络并因此无法连接至CSUF的情况下，如果因管制原因需要终止设备间通信信道，UE设备可以在超时间隔到期后终止设备间通信信道。

在设备间通信的至少某些实施例中，网络并不密切参与控制设备间信道的使用。在这些实施例中，呼叫建立功能(CSUF)分布在通信网络的节点以及有设备间通信能力的一组无线UE设备之中。CSUF的网络部分能够例如使用移动通信网络的广播信令设施在每个小区中广播通告设备间通信信道可用性的信息。在某些情况下，该信息还可以包括使用信道的某些指令，例如，在设备间信道上使用的接入方法和可用于联系另一特定UE设备的方法。接着，小区内的有设备间通信能力的UE设备能够调谐至广播信道，从而获知设备间信道的可用性。接着，UE设备可以使用设备间信道与其他无线UE设备形成自组织组。自组织组能够共享与调谐至设备间信道的无线UE设备有关的信息，并且能够协助主叫UE设备定位和与被叫UE设备建立连接，从而提供呼叫建立功能的终止端。

在至少一个实施例中，设备间信道上的UE设备能够利用基于分组的载波侦听多址来共享信道，即，每个设备在尝试发送分组前确定信道是否繁忙。在其他实施例中，设备间信道上的UE设备能够使用时分复用(TDMA)、码分复用(CDMA)或其他复用系统来共享信道。在这些实施例中，广播信息能够提供本地自组织组在设备间信道上的通信所使用的编码和定时，同时自组织组中的UE设备可以共同协助协商，以确定两个或更多个特定UE设备间连接的编码或定时，从而提供私人对话。由于该实施例中CSUF的大量功能是在UE设备中体现的，CSUF的网络部分很少需要存储在核心网中的信息；相应地，能够在无线接入网(RAN)内的位置(例如，在基站或基站控制器)提供CSUF的网络部分，如图2C所示。

下面参照图6，示出了结合使用设备间信道的自组织无线UE组来提供设备间通信的方法。在该实施例中，CSUF的网络部分提供的唯一输入是与至少一个设备间信道的可用性有关的初始广播。在单元605，网络广播来自CSUF的与设备间信道有关的信息，包括UE设备可以用来发送寻呼消息以指示有兴趣联系设备间信道上特定相邻UE设备的指令。在可选实施例中，UE设备已经以该方式意识到设备间通信的寻呼或其他协议，从而来自CSUF的广播信息包括：与设备间信道有关的信息、以及与网络此时使用的寻呼或其他协议的配置有关的信息。在至少一个实施例中，针对设备间寻呼，以特定但非频繁的间隔，允许使用该寻呼能力，使得设备对潜在寻呼的收听窗相对较短且不频繁，以延长电池寿命并节约处理资源用于其他功能。该过程具有以下优势：能够在无需每个设备与CSUF交互或在已知的能够建立分布式连接的时间以外在设备间信道上监测信令的情况下，在本地区域内支持该类型通信的任意两个UE设备间进行设备间通信。当设备间通信应用在UE设备上活动时，UE设备在单元610接收与可用设备间信道有关的信息。接着，无线UE设备在单元615调谐至所接收的设备间信道，并将其标识发信号通知给该区域中的其他UE设备。当新设备进入或离开该区域时，自组织组能够保持动态网络，在该动态网络中，具有设备间能力的UE设备彼此知晓。为了发起呼叫，主叫UE设备在单元620向被叫方发送连接请求，并且自组织组可以在单元625协助确定被叫UE设备是否在设备间信道上。如果被叫设备当前正在收听设备间信道，被叫UE设备能够直接响应于该请求，并且可以无需自组织组协助。在某些情形下，被叫UE设备可能位于主叫UE设备的直接范围以外(例如，物理障碍妨碍了直接连接)，但在相同设备间信道上的其他UE设备的范围内。在该情形下，中间UE设备能够提供转发服务，从而能够在主叫和被叫UE设备进行通信。如果确定被叫UE设备当前不在设备间信道上，主叫UE设备能够在单元645使用传统移动网络基础设施请求呼叫。如果被叫UE设备在设备间信道上，接着，自组织组能够在单元630确定主叫和被叫UE设备是否能够在具有或不具有提供转发的中间UE设备的情况下建立设备间通信。根据自组织组内设备间通信应用的具体设计(例如，中间UE设备提供转发的意愿)，期望的通信可以是可能或不可能的。如果确定能够建立期望的通信，那么如有必要自组织组可以在单元635协助在主叫和被叫UE设备间建立私人通信，并且主叫和被叫UE设备在640发起它们的通信会话。如果确定不能建立设备间通信，主叫UE设备可以在单元645使用传统移动网络基础设施请求呼叫建立。

在使用自组织组和设备间信道的一些实施例中，CSUF的网络部分能够向UE设备提供附加帮助，如提供其他UE设备的网络寻呼。将参照图7讨论这样的实施例。在单元705，网络提供与一个或多个设备间信道有关的广播信息，包括CSUF能够针对设备间通信执行寻呼的信息。可操作于设备间通信应用的UE设备在单元710接收与可用设备间信道有关的信息。接着，无线UE设备如之前讨论地在单元715调谐至设备间信道，并将其标识发信号通知给该区域中的其他UE设备。主叫UE设备在720使用设备间信道向被叫方发送连接请求，并在单元725确定被叫UE设备是否在设备间信道上。在一些实现中，对该设备间寻呼的收听可以限于移动设备不具有与CSUF的连接的情况。如果被叫设备在设备间信道上，流去往单元745，以确定设备间连接是否可能。如果确定被叫UE设备当前不在设备间信道上，主叫UE设备在单元730向CSUF发送对被叫UE设备的请求，并且CSUF可以在735使用移动通信网络提供对被叫UE设备的定向寻呼，并向被叫UE设备通知期望的通信。被叫UE设备可以在单元740调谐至设备间信道，向自组织组发送其标识，并收听呼叫。有设备间通信能力的其他UE设备在收听到该寻呼时也会调谐至设备间信道，并且能够在主叫UE设备和被叫UE设备间提供联接(可以是多跳联接)的其他UE设备会协调处理两个UE设备间的业务。接着，自组织组能够在单元745确定主叫和被叫UE设备是否在具有或不具有提供转发的中间UE设备的情况下建立设备间通信。再次，根据自组织组内设备间通信应用的具体设计，期望的通信可以是可能或不可能的。如果确定能够建立期望的通信，自组织组可以在单元750协助主叫和被叫UE设备建立它们的私人通信，并且主叫和被叫UE设备在单元755建立它们的设备间通信。如果确定不能建立设备间通信(例如，由于被叫UE设备未对寻呼应答，或者设备间通信由于其他原因不可行)，主叫UE设备可以在单元760使用传统移动网络基础设施请求呼叫建立。在图7所示的至少一个实施例中，设备的自组织组仅由主叫和被叫设备组成，并且因此725和745处的确定可以限于被叫和主叫设备使用设备间信道直接通信的能力。

为了本专利公开的目的，图8示出了可操作为UE设备(例如，UE设备120)的通信设备800的实施例的方框图。提供对UE设备的实施例的总体控制的微处理器802可操作地耦接至通信子系统804，所述通信子系统804如有必要能够在多个频段上并以多种接入技术操作。通信子系统804通常包括一个或更多个接收机808和一个或更多个发射机814以及相关联的组件，如，一个或更多个本地振荡器(LO)模块810和处理模块(如，数字信号处理器(DSP)812)。对于通信领域技术人员显而易见：通信模块804的具体设计可以取决于移动设备期望操作以什么频段和接入技术(例如，CDMA、GSM、WLAN、LTE-A等)操作。然而，无论具体设计如何，天线806通过适当的接入基础设施接收的信号被提供至接收机808，接收机808可以执行诸如信号放大、下变频、滤波、信道选择、模拟到数字(A/D)转换等常见的接收机功能。类似地，要发送的信号由DSP 812进行处理(调制和编码)，被提供给发射机814以进行数字到模拟(D/A)转换、上变频、滤波、放大、以及经由天线816通过空中接口发射。在至少一个实施例中，可以重复通信模块804，从而移动通信设备800能够操作在多个频段上，并且具有使用多输入多输出(MIMO)来操作的能力。在通信模块804的一些实现中，接收天线806和发射天线816可以组合为单个装置并适当地耦接至接收机808和发射机814。某些实现还可以包括多个天线，以使用诸如分集等技术达到改进的性能。

微处理器802还可以与其他设备子系统(如，辅助(I/O)818、串行端口820、显示器822、键盘/键区824、扬声器826、麦克风828、随机存取存储器(RAM)830)以及以附图标记833总体标识的任意其他设备子系统(例如，定时器机制)通过接口连接。为了控制接入，还可以提供关于可移除存储模块(通用/订户标识模块(U/SIM)或可移除用户标识模块(RUIM))，与微处理器802通信的接口834。在一个实现中，U/SIM或RUIM接口834可以与U/SIM或RUIM卡一起操作，所述U/SIM或RUIM卡具有多个密钥配置844和其他信息846，如，缺省内容部署简档、策略管理器、可选网络信息以及标识和订户相关数据，所述标识和订户相关数据可以补充基于本地存储的信息。操作系统软件和可应用服务逻辑软件可以体现在诸如闪存835的永久性存模块(即，非易失性存储)中。在一个实现中，闪存835可以被隔离为不同区域，例如，计算机程序836(例如，服务处理逻辑)的存储区域；以及数据存储区，如，设备状态837、地址簿839、其他个人信息管理器(PIM)数据841、和以附图标记843总体标识的其他数据存储区域。

此外，设备间通信模块848被提供用于辅助本文详细记载的一个或多个实施例。设备间通信模块848包括用于建立、执行和释放与一个或多个UE设备的设备间通信的逻辑。执行这些动作的方式可以包括多种变形。例如，在至少一个实施例(例如，图2A的实施例)中，UE设备800使用标准通信协议向作为无线通信网络的一部分的CSUF发送指定被叫UE设备的呼叫建立请求。如果CSUF确定主叫UE设备和被叫UE设备在针对设备间通信和能够进行设备间通信的范围内，UE设备可以接收与被叫无线UE设备建立设备间通信的指令。例如，模块848能够接收对两个UE设备使用的信道的通知，以及用于两个UE设备执行安全通信的标识、安全性和协议信息。主叫UE设备的设备间通信模块848能够被配置为在所指配的信号上联系被叫UE设备，以建立设备间通信。在设备间通信期间，UE设备800持续在控制信道上监测UE设备所驻留的网络。通过该方式，UE设备800能够持续接收它们与网络的服务合同所支持的附加呼叫或数据通信。通过经由控制信道与网络保持联系，UE设备800还能够通知网络设备间通信何时完成，从而使信道和其他资源可由网络重用。虽然主叫和被叫UE设备通常都将与网络保持联系，但在至少一个实施例中，只要两个UE设备之一与CSUF联系，就允许设备使用设备间信道继续。在至少一个实施例中，设备间通信模块848被配置为跟踪两个UE设备间通信的质量，并且如果信号质量降至给定电平以下就请求将呼叫转移至常规蜂窝信道，即，两个UE设备经由网络而不是直接通信。

在至少一个实施例中，设备间通信模块848被配置为向不属于用户的归属网络的一部分但位于诸如企业网络或互联网等网络上的CSUF发送指定被叫无线UE设备的呼叫建立请求。在该实施例中，设备间通信模块848被配置为使用过顶(OtT)通信来联系CSUF。在一些实施例中，经由CSUF请求服务是UE设备800请求与另一UE设备的任意类型通信的例行部分。即，所有与另一UE设备通信的请求起初从设备间通信模块848发送至CSUF。如果CSUF确定设备间通信是适当的，CSUF将向设备间通信模块848提供适当的信息，以进行设备间呼叫。如果CSUF确定设备间通信是不适当的，设备间通信模块848将被通知该确定，并且被指示为使用所建立的协议直接向通信网络重发请求。在另一实施例中，用户可以例如通过发起特定应用、在键盘/键区上输入特定码、或者通过另一机制，来激活设备间通信程序，以请求用于通信的设备间信道。在至少一些实施例中，设备间通信与经由网络执行的通信相比更加安全，并且由于该原因是优选的。相应地，在至少一些实施例中，用户能够指定优选设备间信道，或者，如果设备间通信当时不可用，能够拒绝经由网络提供的信道。

设备间通信能力可以包括使用设备中允许使用设备间通信信道的附加收发机，或者例如如果无线接入技术提供多个操作模式，设备间通信能力可以是将现有设备无线电装置适配为操作于合适的模式。UMTS和LTE系统例如包括FDD和TDD操作模式。在一些情况下，例如，设备的TDD收发机模式会操作于设备发送频段。当其他设备在通信系统无线接入技术(RAT)的下行链路频段从基站接收信号时，这会使其他设备与附近发送的信号隔离。可选地或附加地，如果存在适当的协议，设备间通信能够使用与其他通信的或者另一网络运营商拥有的频段不同的频段。设备间通信能力还可以包括使用操作于传统移动通信系统正常范围以外的无线频段中的其他RAT。

在至少一些实施例中，设备间通信模块848被配置为与本地区域内的其他UE设备形成自组织组。在该实施例中，设备间通信模块848被配置为在自组织组内交互，以协助跟踪该区域中正在设备间信道上收听的其他有设备间通信能力的设备；能够帮助其他设备彼此定位；并且能够确定用于两个或更多个设备进行私人通信的参数。在该实施例中，设备间通信模块848向由自组织组形成的分布式CSUF发送指定被叫无线UE设备的呼叫建立请求，并从分布式CSUF获得用于建立设备间通信的信息。接着，模块848使用被指定为在无线UE设备间直接使用的信道，与被叫无线UE设备建立设备间通信。

无论所采用的CSUF的具体实现如何，UE设备800的设备间通信模块848不仅能与中心网络认证并提供诸如加密的安全服务，还被配置为与有设备间通信能力的其他UE设备执行认证和安全服务。

与一个或更多个网络节点或者无线UE设备相关联的以上详细阐述的各种过程、结构、组件和功能可以体现于软件、固件、硬件或其任意组合，并且为了本公开的目的可以相应地包括合适的计算机执行的方法或系统。当过程体现于软件时，这样的软件可以包括：形成计算机程序产品的程序指令、计算机可存取介质上的指令、可上载的服务应用软件、或者可从远程站下载的软件等。此外，当过程、数据结构或两者存储在计算机可存取存储器中时，这样的存储器可以包括半导体存储器、内部和外部计算机存储介质，并且涵盖但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质可以包括CD-ROM、磁带、PROM、闪存或光学介质。易失性介质可以包括动态存储器、高速缓存、RAM等。传输介质可以包括载波或其他信号承载介质。如本文所使用的，短语“计算机可存取介质”涵盖“计算机可读介质”以及“计算机可执行介质”。

总体而言，本公开提供了在两个蜂窝UE设备间建立设备间通信的能力。在至少一些实施例中，该能力能够提供改进的无线资源(如，无线频谱)使用效率。无需将通信路由通过适当基站的两个UE设备间的通信仅需要一条信道用于UE设备至UE设备通信，而不是当呼叫以传统方式从一个设备通过基站路由至另一设备时所需的两个信道，从而对于本地无线业务提供了大约为2的效率增益。设备间通信的使用还减小了将业务运送至基站控制器和核心网的网络资源的负荷，这是由于设备间通信无需网络回程设施。此时，网络资源变为可用于其他业务，并且可以导致网络运营商成本降低。能够使用低功率无线通信来处理设备间通信，从而可以提供降低无线干扰电平的益处。降低的干扰可以使在附近小区再次重用相同信道成为可能，从而使网络运营商能够处理附加业务，并以他们的指配无线频谱和网络资源收取附加收益。

在至少一些实施例中，设备间通信的使用还向UE设备的用户提供了益处。设备间通信可以减低通信路径中的延迟，从而改进UE设备和网络运营商的体验。此外，设备间通信的使用能够被适配为利用其他无线频谱段中的本地通信信道并减少移动通信网络信道中的业务，从而可以使附加资源可用于其他业务，即，对相隔更远的设备可用。

由于所公开的设备间通信利用移动通信网络的信令能力，如果至传统移动信道的“切换”变为必须或期望的，设备间通信可以“切换”至传统移动信道。这可能发生在例如移动设备彼此不再邻近时或者诸如设备间信道上的干扰或拥塞等问题变为重要时。在一些情形下，当参与设备间通信的两个UE设备从受第一基站控制改变为受第二基站控制时，第二形式的切换可能也是必要的。

Claims (14)

1.一种无线用户设备UE设备，包括：

被配置为使用过顶OtT消息收发向位于所述UE正在使用其操作的接入网和核心网外部的网络节点处的呼叫建立功能发送呼叫建立请求的组件，所述呼叫建立请求指定被叫无线UE设备；

被配置为接收使用过顶OtT消息收发从所述呼叫建立功能发送的、用于与被叫无线UE设备建立设备间通信的信息的组件，所述信息包括被指配用于所述设备间通信的信道；以及

被配置为，响应于获得了用于与被叫无线UE设备建立设备间通信的信息，与被叫无线UE设备建立设备间通信的组件，其中，所述设备间通信使用直接操作于主叫和被叫无线UE设备之间的无线信道，并且使用与用于获得用于建立设备间通信的信息的频段、无线接入技术和网络不同的频段、不同的无线接入技术和不同的网络中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的无线UE设备，还被配置为，响应于接收来自CSUF的拒绝，向移动通信网络发送呼叫建立请求。

3.根据权利要求1所述的无线UE设备，其中，所述用于建立设备间通信的信息包括无线UE设备应停止设备间通信并请求切换的条件。

4.根据权利要求1所述的无线UE设备，其中，所述被配置为接收用于建立设备间通信的信息的组件包括：被配置为接收在建立设备间通信中使用的认证信息的组件。

5.根据权利要求1所述的无线UE设备，其中，所述被配置为接收用于建立设备间通信的信息的组件包括：被配置为获得定时信息和编码信息之一的组件，所述定时信息和编码信息在与被叫无线UE设备建立设备间通信中使用。

6.根据权利要求1所述的无线UE设备，还包括：被配置为向呼叫建立功能通知设备间通信何时完成的组件。

7.根据权利要求1所述的无线UE设备，其中，无线UE设备和被叫UE设备中的至少一个在设备间通信期间与呼叫建立功能保持联系。

8.根据权利要求1所述的无线UE设备，还包括：用于发起设备间通信至另一设备间信道的切换的组件。

9.一种可操作于无线用户设备UE设备上的方法，所述无线用户设备UE设备操作于无线网络环境中，所述方法包括：

使用过顶OtT消息收发向位于所述UE正在使用其操作的接入网和核心网外部的网络节点处的呼叫建立功能发送呼叫建立请求，所述呼叫建立请求指定被叫无线UE设备；

接收使用过顶OtT消息收发从所述呼叫建立功能发送的、用于与被叫无线UE设备建立设备间通信的信息，所述信息包括被指配用于所述设备间通信的信道；以及

响应于获得了用于与被叫无线UE设备建立设备间通信的信息，与被叫无线UE设备建立设备间通信，其中，所述设备间通信使用直接操作于主叫和被叫无线UE设备之间的无线信道，并且使用与用于获得用于建立设备间通信的信息的频段、无线接入技术和网络不同的频段、不同的无线接入技术和不同的网络中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：响应于接收来自CSUF的拒绝，向移动通信网络发送呼叫建立请求。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述用于建立设备间通信的信息包括无线UE设备应停止设备间通信并请求切换的条件。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，获得用于建立设备间通信的信息包括：接收在建立设备间通信中使用的认证信息。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，主叫无线UE设备和被叫UE设备中的至少一个在设备间通信期间与呼叫建立功能保持联系。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：发起设备间通信至另一设备间信道的切换。