CN102792720B - 蜂窝网络中的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用户设备和网络节点，以及涉及支持在蜂窝网络的用户设备(UE)之间的资源高效的自组织连网的有关方法。这通过网络节点支持在UE之间的自组织连网的解决方案而得以解决。网络节点能够5访问用户设备能力数据库，并从UE（UE1，UE2）接收（210，220）包括有关用户设备的能力的信息的更新消息，如支持的频带、RAT和天线模式。网络节点使用在接收的更新消息中包括的10信息来更新(230)用户设备能力数据库(DB)，并且基于在用户设备能力数据库中存储的信息和匹配算法来确定UE1和UE2具有匹配的能力，并且能够进行无线通信。网络节点随后传送(250)包括UE1和UE2身份的自组织“寻呼”消息。“寻呼”消息由在“寻呼”消息中标识的UE1和UE2接收，并且UE1随后例如可与UE2建立自组织15网络(260)。

Description

蜂窝网络中的方法和装置
技术领域
本发明涉及蜂窝网络中的自组织连网。更具体地说，本发明涉及支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法、用户设备和网络节点。
背景技术
通用移动电信系统(UMTS)是设计为继承GSM的第三代移动通信技术之一。3GPP长期演进(LTE)是第三代合作伙伴计划(3GPP)内改进UMTS标准以在诸如更高数据率、改进的频谱和能量效率及降低的成本等方面应对将来要求的一个项目。通用地面无线电接入网络(UTRAN)是UMTS的无线电接入网络，并且演进UTRAN(E-UTRAN)是LTE系统的无线电接入网络。
在图1a中所示的E-UTRAN中，用户设备(UE)150a-b无线地连接到一般称为eNodeB(eNB)并且有时随便地称为无线接入点的演进无线电基站(RBS)130a-b。eNB130a-b经S1接口直接连接到核心网络(CN)110，并且也经X2接口相互连接。然而，在UTRAN中，无线电基站或NodeB(NB)经无线电网络控制器(RNC)连接到CN，而无线电网络控制器控制连接到它的NB。UE因此可使用上述基础设施相互进行通信。
在其最简单的形式中，无线自组织网络由动态形成相互之间的连接以形成网络的独立无线节点组成。在所谓的无基础设施模式中，自组织网络不要求诸如UMTS或LTE系统等任何中央基础设施，并且可基于最新技术发展发现机制和各个节点决策，使用在自组织网络节点中实现的分布式算法，“自行”增长或缩小。为使无线节点形成自组织网络，需要允许节点进行通信的标准化协议集，尤其需要有利于在自组织网络内建立安全通信链路的鉴定过程。
能够使用许多不同的无线技术形成自组织网络，并且蓝牙是最常见的技术之一。蓝牙自组织网络可使用安全简易配对(SSP)协议来交换进行装置发现、连接建立和交换公共安全性密钥所必要的消息。另外，SSP允许包含有关节点物理通信能力的初步信息的所谓输入/输出(I/O)能力交换。
在将来的无线网络中，如图1b中以示意图方式所示，不同类型的UE可能想要在连接到蜂窝网络时形成无线自组织网络。蜂窝电话、膝上型计算机、带有无线接口的装置及个人区域网络(PAN)150a-c应因此能够形成自组织网络160并交换信息以便相互提供服务。例如，在文件下载（客户端-服务器或对等）应用中，UE可形成自组织网络以便交换大的音频和视频文件和其它数字内容。在实时应用中，无线接入点或RBS附近的用户设备可充当朝向远离接入点或RBS并且有兴趣接收例如某些无线电或电视节目或其它音频或视频内容的其它UE的中继节点。由于认识到这些需求，标准化组织中在指定支持基于UE到网络通信的常见无线通信服务和基于对等(P2P)UE到UE通信的自组织网络服务的E-UTRAN。这种系统将在下文中称为在基础设施模式中的自组织网络。
将自组织能力引入UMTS标准套件有利于基于用户之间的P2P关系的新服务。在此P2P环境中，不但蜂窝运营商提供无线服务到订户，而且只要此类服务的供应和需求发现彼此的存在，订户便也能够相互提供服务。例如，去到机场的客户可提供播客无线电(podradio)、游戏、文件分发和其它P2P服务到有兴趣的对等体或寻找来自有兴趣的对等体的pod无线电、游戏、文件分发和其它P2P服务。
在现有无线自组织标准和解决方案中，存在对交换无线节点能力（如与天线配置、支持的频带、载波聚合、定位等有关的能力）的有限支持，这是因为当前无线自组织解决方案在UE能力方面是同性质的。当前解决方案是基于设计用于自组织网络的无基础设施模式的信标信号和问候(HELLO)消息，并且这些基于消息的通告在带有蜂窝及自组织能力的UE存在并且其中UE在能力方面同性质的情形下在资源上是低效的。
如上所提及的一样，UE可能将能够在将来的基础设施模式自组织模式中相互交换范围广得多的服务，类似于今天的允许不同能力的UE接收范围广泛的服务的多RAT网络。然而，无论是由于有兴趣接收某个服务还是供应某个服务而愿意形成自组织网络的UE需要在能力方面兼容以便以频谱和能量高效的方式进行通信，或者甚至能够完全通信。例如，配有多个天线并且支持闭环多输入多输出(MIMO)模式转换、天线选择和MIMO秩适应的UE应能够在自组织网络中时利用这些能力。实际上，在基础设施模式中的自组织网络的成功将取决于此类兼容UE找到彼此并且在兼容模式中操作以便需求和供应各种服务的能力。
如果能力不兼容的UE能够相互形成自组织网络，则不兼容UE会消耗频谱资源，设法相互形成自组织网络，但它最终将从不导致任何服务交换。例如，如果带有不兼容音频/视频编码/解码能力的UE形成自组织网络，则它们不能够相互交换音频/视频内容。
因此，UE将需要通告其自己的能力，以便在所有不同类型的UE中找到带有类似能力的其它兼容UE。然而，向所有UE广播此类信息会要求过量的能量和频谱资源。总之，在基础设施模式自组织网络中的问题是找到确保兼容或“有能力”的UE能够以信令资源高效的方式找到彼此的机制，使得频谱和能量高效的自组织网络通信和服务交换能够进行。具体而言，UE参与自组织网络的问题是找到它们应使用的无线电接入技术(RAT)、频带、载频、调制和编码技术（例如，OFDM或单载波FDM）、双工方法（例如，频分双工或时分双工）和其它能力，以便与参与自组织网络的其它节点兼容。
在下面的段落中，提供了有关一些不同类型的UE能力的更多详细信息。应注意的是，不同类型和类别的能力能够在单个UE中组合。例如，高端UE可支持在上行链路和下行链路两者中的连续载波聚合及MIMO和干扰消除接收器。
3GPP定义的UE类别
在现代无线蜂窝系统中，使用范围广泛的UE类别，每个类别与一个能力集相关联。例如，在3GPPLTE系统中，在第8版中指定了五个UE类别，并且在随后的发行版中引入了更多类别作为LTE演进的一部分。UE类别定义与下行链路和上行链路物理层有关的参数，如用于空间复用的支持层的最大数量、支持的缓冲器大小、测量能力、健壮的报头压缩能力及许多其它功能。
多频带和多RATUE能力
今天的大多数UE即使对于相同的无线电接入技术(RAT)也支持多个频带。这是受服务提供商的利益所驱动，因为单个服务提供商可拥有在不同频带中的载波，并且想通过在不同载波上执行负载平衡而高效利用载波。熟知的示例是带有800/900/1800/1900MHz频带的多频带GSM终端的示例。
此外，根据3GPP标准，UE也可支持包括3GPP和非3GPP（例如，3GPP2或IEEE）技术两者的多个RAT。例如，在互配过程和性能要求方面支持以下技术的任何允许的组合：GSM、UTRANFDD（频分双工）、UTRANTDD（时分双工）、E-UTRANFDD、E-UTRANTDD、HRPD（高速率分组数据）及cdma2000。
多RATUE也可支持蜂窝和非蜂窝技术，例如，WCDMA和无线LAN(WLAN)和/或蓝牙或LTE和数字广播TV。到今天为止，未在任何标准中指定互配过程以支持在3GPP技术与WLAN之间的移动性。然而，在此类UE中，多个技术的独立并且也并行的操作会仍是可能的。例如，能够支持GSM和WLAN的UE能够用于使用GSM的话音服务和使用WLAN的数据服务（例如，浏览）。
根据3GPP标准，所有UTRA和E-UTRA频带是公共的。然而，不同频带可在不同区域中使用，例如，在3GPP规范（分别用于LTE和UTRAFDD的3GPPTS36.101和TS25.101）中指定的700MHz频带（UTRA频分双工(FDD)/E-UTRAFDD频带13）只在美国使用。不过，某些频带是通用的或至少在全球大部分地区广泛分配。2100MHz频带（UTRAFDD/E-UTRAFDD频带1）例如在除美洲外全球的大部分地区使用。确切的UE多频带和/或多RAT能力主要受本地市场需求驱动。例如，为美国市场制造和销售的UE支持的RAT和/或频带会在一定程度上与针对中国市场的那些RAT和/或频带是不同的。另一方面，诸如WCDMA和LTE等现在或最终将在全球部署的某些技术能够受到大量UE的支持。然而，其操作的频带仍能够不同。频带800MHz（UTRAFDD/E-UTRAFDD频带5）和1900MHz（UTRAFDD/E-UTRAFDD频带2）例如在美国可用，而频带900MHz（UTRAFDD/E-UTRAFDD频带8）和1800MHz（UTRAFDD/E-UTRAFDD频带3）指派在全球大部分地区中使用，主要不包括美国和日本。
载波聚合能力
载波聚合能力允许UE同时通过多个载波接收和/或传送。这可导致数据率的多方面增大。当前在为HSPA（高速分组接入）和LTE高级两者标准化载波聚合的特征。载波聚合能够分类为连续或不连续。后者能够进一步细分成频带内和频带间（或多频带）。具有连续载波聚合能力的UE能够同时通过多个相邻载波接收数据。另一方面，多频带载波聚合能力允许UE同时通过属于例如频带900MHz和1800MHz等不同频带的载波接收和传送数据。载波聚合在上行链路中也是可能的，要求UE能够同时通过多个载波传送数据。
在HSPA第8版中，已引入通过两个相邻UTRAFDD载波的下行链路连续载波聚合。在HSPA第9版中，议定的下行链路多频带载波聚合情形包括：850MHz/2100MHz、900MHz/2100MHz和1900MHz/1700MHz。更多的载波聚合情形将在将来的HSPA版本中引入。对于LTE，已议定几个多频带载波聚合情形以做进一步评估。总共有对应于12个不同UE能力的12个不同议定的情形。在这些议定的情形中，甚至存在属于三个不同频带（例如，1800MHz/2100MHz/2600MHz）的三个载波的聚合。
天线传送和接收能力
另一能力集包括天线传送模式，如MIMO、循环延迟分集、波束成形、循环延迟分集、传送分集等。E-UTRAN第8版支持七种此类天线传送模式。类似地，传送分集方案和MIMO方案在UTRAN中也存在。此外，也有对不同接收器能力的支持。例如在UTRAN中，指定了四个不同类型的UE接收器能力，如接收器分集和带有小区间干扰消除的接收器分集。
定位方法能力
定位服务变得极为普遍，并且预期它们通过有利新的创新服务而从P2P服务供应中受益。例如，航空公司可向在机场等待的乘客公告，P2P扑克游戏在某个时间在某个门进行，向赢家提供奖励点。又如，带有准确定位信息的高端UE可向带有不那么准确定位能力或无定位能力的其它UE提供在城市中心或大的展览区中的定位服务。
定位方法能够从广义上分类成基于卫星的方法和地面方法，它们在下面进一步描述。
基于卫星的定位方法
全球导航卫星系统(GNSS)是使得用户能够确定其位置和获取其它相关导航信息的卫星导航系统的标准专业术语。全球定位系统(GPS)和欧洲伽利略定位系统也是GNSS的熟知示例。然而，只有GPS当前处于商业运营中，并且已运营超过十年。GPS包括24到32个绕地球旋转的中地球轨道(MEO)卫星的星座。它们传送由GPS接收器接收和处理以确定地理位置的导频信号和其它广播信息。应接收来自一定数量的卫星（例如，五个或更多）的信号以便GPS接收器准确地确定用户的地理位置。
辅助GNSS(A-GNSS)是用于任何基于卫星的定位方法的通用术语，基于卫星的定位方法适用于确定位置和其它相关信息，如UE的速度。辅助GPS(A-GPS)适合用于UE，在足够数量的GPS卫星可见的情况下，使得UE订户能够在开放区域环境中较准确地确定其位置、时间、甚至速度（包括方向）。A-GPS标准化用于UMTS。
A-GPS要求蜂窝网络（例如，基站或RNC）提供数据，至少在最初辅助具有A-GPS能力的UE改进测量准确度，并减少在确定UE的位置中要求的时间。辅助数据包括参考时间、可见卫星列表、卫星信号多普勒、码相位及多普勒和码相位搜索窗口。此信息由位于服务基站的GPS接收器获得，其能够更准确地检测导航卫星。视UE能够适应的多普勒搜索窗口大小和码相位而定，此数据能够在几分钟（例如，不到五分钟）或更长时间内有效。
在没有网络辅助数据的情况下，UE仍能够确定其位置。然而，在此情况下，位置将在一些情形中不那么准确，例如，在更少的卫星可见时，或者在从卫星接收的信号弱时。辅助数据的获取明显要求UE先与网络同步，即，驻留在小区上。这意味着在小区上驻留前，在从卫星接收的信号弱时，没有有效或最新辅助数据的UE的基于GPS的初始位置可含有误差。位置的误差可在几百米到两公里之间。
地面定位方法
有几种类型的地面定位方法，其使用UE和/或诸如RBS等无线电网络节点测量的信号来确定UE位置。地面定位方法的一些熟知示例是：
-基于小区身份（例如，增强小区ID）的方法。
-在不同基站的信号的基于网络的上行链路到达时差(U-TDOA)
-来自三个或更多个小区的信号的基于UE的到达时差(OTDOA)
-指纹(fingerprinting)或模式匹配定位方法
诸如基于小区身份和模式匹配定位等这些地面定位方法的一些方法利用普通的UE邻区测量，如检测到的小区身份、接收的信号强度、路径损耗等。在基于增强小区ID的方法的情况中，网络使用小区ID和附加的更高级测量，如在基站的到达角度和往返时间测量。这些测量的组合使用能够大大改进定位准确度。
另一方面，诸如U-TDOA和OTDOA等某些方法要求特定的测量。例如，OTDOA要求称为来自多对小区的信号的到达时差的UE测量。U-TDOA测量一般要求在三个或更多个无线电网络节点进行。
发明内容
本发明的目的是解决上面概述的一些问题和缺点，并且使能在蜂窝网络的用户设备之间的高效自组织连网。此目的和其它目的通过根据独立权利要求的方法和装置及根据从属权利要求的实施例而得以实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于网络节点的支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法。网络节点能够访问用户设备能力数据库。方法包括以下步骤：接收包括有关第一用户设备的能力的信息的更新消息；使用在接收的更新消息中包括的信息，更新用户设备能力数据库；基于在用户设备能力数据库中存储的信息，确定第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份；以及传送包括确定的至少一个另外用户设备的身份和第一用户设备身份的消息。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于蜂窝网络的用户设备的支持在该蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法。方法包括从能够访问用户设备能力数据库的网络节点接收消息的步骤。消息包括用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，其中是基于在用户设备能力数据库中存储的信息确定身份。方法也包括与所述标识的另外用户设备至少之一建立自组织网络的步骤。
根据本发明的第三方面，提供了一种配置成支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的网络节点。网络节点能够访问用户设备能力数据库，并且包括配置成接收包括有关第一用户设备的能力的信息的更新消息的接收器和配置成使用在接收的更新消息中包括的信息来更新用户设备能力数据库的更新单元。它也包括配置成基于在用户设备能力数据库中存储的信息来确定第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份的确定单元和配置成传送包括确定的至少一个另外用户设备的身份和第一用户设备身份的消息的传送器。
根据本发明的第四方面，提供了一种蜂窝网络的用户设备，配置成支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网。用户设备包括配置成从能够访问用户设备能力数据库的网络节点接收消息的接收器。消息包括用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，其中是基于在用户设备能力数据库中存储的信息来确定身份。用户设备也包括配置成与所述标识的另外用户设备至少之一建立自组织网络的建立单元。
本发明的实施例的优点是提供了一种机制，通过该机制，带有诸如支持的频带和无线电接入技术、载波聚合能力、天线配置和MIMO模式支持等不同能力的UE能够交换能力信息而不使用过量的无线电资源。
本发明的实施例的另外优点是它们允许不同类型的UE通过利用基础设施，以资源高效的方式通告其自己的能力，并且检测其它UE能力。
此外，本发明的实施例的优点是在建立自组织通信时，它们允许UE在其能力方面利用其完全潜能。这导致订户满意度，特别是对于拥有高端UE的那些订户。
本发明的实施例还有的另一优点是它们通过来自基础设施的支持，基于直接自组织解决方案改进了本地通信的效率。
附图说明
图1a以意图方式示出本发明可在其中实现的常规无线通信系统的一部分。
图1b以示意图方式示出本发明可在其中实现的基础设施模式中的自组织网络。
图1c示出根据本发明的用于匹配算法的能力编组的示例。
图1d示出根据本发明的来自匹配算法的输出的示例。
图2以示意图方式示出根据本发明的实施例的在UE与网络节点之间的信令流。
图3a-b是根据本发明的实施例的由网络节点执行的方法的流程图。
图4是根据本发明的实施例的由用户设备执行的方法的流程图。
图5以示意图方式示出根据本发明的实施例的网络节点和用户设备。
具体实施方式
在下面，将参照某些实施例和附图更详细描述本发明。为便于说明而不是限制，陈述了特定的细节，如特殊的情形、技术等，以便提供本发明的详尽理解。然而，本领域的技术人员将明白，本发明可在脱离这些特定细节的其它实施例中实践。
另外，本领域的技术人员将理解，本文下面所说明的功能和部件可使用结合按照程序工作的微处理器或通用计算机起作用的软件和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。也将理解的是，虽然本发明主要以方法和装置的形式描述，但本发明也可在计算机程序产品中及在包括计算机处理器和耦合到处理器的存储器的系统中实施，其中存储器编码有可执行本文中公开功能的一个或多个程序。
本文中参照特殊的示例情形描述本发明。具体而言，在与E-UTRAN有关的非限制性通用上下文中描述本发明。但应注意的是，本发明及其示范实施例也可应用到诸如UTRAN、WiMax和GSM等其它类型的无线电接入网络。
在本发明的几个实施例中，通过基础设施支持UE的自组织连网（adhocnetworking）的解决方案，解决了以资源高效的方式标识和定位在地理区域内UE能力方面兼容的对等UE，并因此使得UE能够建立自组织网络的问题，在自组织网络中，它们能够在能力方面利用其完全潜能并交换服务。
解决方案提出了所谓的基础设施模式，在该模式中，自组织网络具有朝向诸如LTE网络或UMTS等网络的网络节点的通信链路。例如可以是RBS、RNC、核心网络(CN)节点或单独的专用节点等网络节点保持所谓的UE能力数据库，数据库包括有关网络节点支持的对自组织有兴趣的UE及其相关联能力的数据。有兴趣形成自组织网络的UE将例如在小区等闲选择时，在执行跟踪区域更新时，或者在切换到新RBS时，在数据库中登记。这通过发送包括有关UE的能力的信息的更新消息到网络节点来完成。
因此，在本发明的实施例中将支持UE的自组织连网的是基础设施。用于此基础设施支持的基本部件是上面提及的UE能力数据库，但也有通过匹配在UE能力数据库中存储的UE的能力信息，标识在服务区域中的兼容UE的算法。此算法将在下文称为匹配算法。用于自组织基础设施支持的其它部件是由网络节点多播并且专用于匹配的UE的类寻呼消息。此消息将因此包括可因此可能形成自组织网络的兼容UE的身份，并且用于通知这些标识的兼容UE有关其能力的兼容性。
如上已经提及的一样，网络节点保持有兴趣进行自组织通信的UE的数据库。此数据库也包括UE能力，并因此称为UE能力数据库。为某个地理区域保持该数据库，地理区域例如可以是小区的覆盖区域或跟踪区域，类似于在UMTS和LTE中的寻呼过程。如果由单独的专用网络节点而不是例如RBS保持数据库，则此专用网络节点可与诸如RBS等其它节点进行通信，以便传送类寻呼消息到兼容UE。专用网络节点可经自优化网络(SON)节点或操作和维护(O&M)功能（也称为操作支持系统，OSS）配置以用于各种目的，如用于匹配算法参数的修改。
由网络节点运行匹配算法。下面描述执行匹配的一种方式。UE匹配算法标识在其能力方面匹配或兼容的UE。可以有不同级别的兼容性。不兼容的UE（0兼容）完全不能进行通信，部分兼容的UE（1兼容）可进行通信，但效率不高或者未发挥其完全能力，以及完全兼容UE（2兼容）可高效地进行通信并利用其完全能力。通常，能够定义更多兼容性级别，在此情况下，UE能够是I兼容（I=0、1、2等）。
UE能力群组根据属于该能力群组的UE必须具有的能力来定义。属于该群组的所有UE可相互进行通信，并且因此能够形成自组织网络。有数量众多的可能能力，包括无线电接入技术(RAT)能力、频带能力、传送模式能力、接收模式能力、双工模式能力（TDD或FDD或两者）、报头压缩/解压缩能力、载波聚合能力、MIMO模式能力、定位能力、提供的服务能力（尽力而为、交互、流传送、实时、游戏）、用户设备类别、接收/传送数据的最大量、最大数据率、支持的调制类型、支持的带宽、同时从不止一个用户设备接收和传送到不止一个用户设备的能力、最大传送功率电平、传送功率类、对其它载波和RAT进行测量的能力、测量下行链路信道状态信息的能力及支持的位置确定方法等。确切的UE能力由运营商来定义，并且为每个UE配置（默认）。人类用户能够例如在更新UE的软件时，或者在安装新应用程序或新接口时等重新配置每个能力值。UE能力群组也可由运营商来定义。例如，运营商可决定有三个UE能力群组，其中每个群组由用于能力的某个值集表征，如图1c中的表格所示。由于群组的数量及用于每个群组的定义能力的数量有限，因此，分类到相同群组的两个UE不是100%兼容是可以接受的。然而，它们实际上兼容并且能够成功形成自组织网络的概率比没有匹配算法情况下大得多。运营商能够通过添加更多能力群组，并且添加更多能力到每个此类群组，由此使匹配算法更精细颗粒度化和更精确而改善算法。
UE匹配算法确定新UE与每个UE能力群组的兼容级别I。匹配算法的输出因此是匹配表格中的新列，如图1d中所示的一列。新UE列中的每个字段指定此新UE与每个UE能力群组的兼容性级别（0、1、...I）。如果有G个群组，则有对应于此新UE的列的G个字段。新UE因此能够属于几个群组或（如果在列的每个字段中I=0）不属于它们中的任何群组。例如，UE能够属于它与其完全通信（I=2）的群组和它能够与其以有限效率进行通信（I=1）的几个其它群组，而它与属于其它群组的UE完全不能进行通信（I=0）。UE能力的示例是支持的RAT。0兼容UE会是RAT无一相同的UE，1兼容UE会是支持直接UE-UE通信的至少RAT之一（例如，蓝牙、WLAN或LTE-A++）相同的UE，以及2兼容UE会是支持直接UE-UE通信的两个或更多个RAT相同的UE。
匹配表格中的兼容性级别也可与时戳相关联。时戳指定兼容性级别在时间上的有效性。时戳能够是绝对时间区间或者是“x之前”或“y之后”类型的时间指定。此外，匹配表格中的兼容性级别能够与位置信息相关联。位置信息能够例如是绝对GPS坐标和半径，或GPS坐标集（确定以三角形或多边形等的形式的区域）。
在下面参照图2描述本发明的一实施例，图2以示意图方式示出根据本发明的一个实施例的支持自组织连网的网络节点和两个UE（UE1与UE2）之间的信令流。在有兴趣进行自组织连网的UE1和UE2被触发以在UE能力数据库(DB)中登记时，它们传送数据库更新消息210、220（类似于跟踪区域更新消息）到网络节点。在本发明的实施例中，在UE执行小区重新选择、跟踪区域更新或切换时UE可被触发以传送此类更新消息。备选地，它可在任何时候被触发以传送更新消息，即，不一定在小区重新选择时或切换时。UE可在任何时候自动传送更新消息，或者它可由UE中的应用程序触发（下面进一步描述）。另一可能性是网络节点在任何时候发送广播或多播消息到UE，请求它们传送更新消息。
传送的更新消息包括UE的能力信息，如UE类别、支持的RAT、支持的传送双工模式、支持的频带和/或上述的任何其它能力。更新消息210、220能够是接入层或非接入层消息(NAS)。通过RBS透明发送NAS，其能够是在管理数据库的网络节点是RBS外的某一其它节点时的情况。UE1和UE2传送的数据库更新消息210、220可在其它实施例中也包括有关支持的应用或服务的信息、UE实际位置信息或有关UE有兴趣执行自组织通信的位置和/或时间的信息。有关时间的信息例如可以是用于自组织通信的开始时间、持续时间和结束时间，其能够用于匹配想要在大约相同时间或在相同持续时间内进行通信的UE。UE位置信息可用于匹配在地理上相互靠近以进行自组织通信的UE，这是因为在UE之间的短距离使通信在功耗和无线电信道质量方面更高效，例如，用于自组织连网的位置和时间有关信息可因此与能力信息一起存储在数据库中，并且可在匹配算法中用于为匹配表格中的兼容性级别加时戳，例如，如上所述。
在更新消息中包括并且在能力数据库中存储的有关UE的支持应用或服务的信息可如下面所述使用。假设UE1可以充当包含诸如图片、电影或书籍的翻译等信息的数据库或服务器，并且UE2想要检索此类信息。通过基于此服务信息匹配UE1和UE2，能够交换信息。
可能在更新消息中添加和在能力数据库存储的其它信息例如是UE操作系统或者半静态能力，诸如UE电池信息或UE功耗状态。可在当前UE电池功率和/或诸如电池功率能力等信息（例如，待机时间或通话时间）方面表示UE电池信息。可例如以诸如（已用或剩余）瓦等功率单位，以百分比或以诸如低、中和满等级别来表示当前UE电池功率。可由匹配算法以不同方式使用UE电池功率信息。例如，在报告的UE电池功率低时，一些其它UE能力可完全或部分受限。例如，MIMO能力的使用可限于(2×1)MIMO而不是可能的(4×2)MIMO。这意味着此类UE将只能够使用两个传送天线和一个接收天线，但根据实际天线能力，它能够使用四个传送天线和两个接收天线传送和接收。在此特殊示例中，匹配算法能够匹配此UE和可接受来自两个传送天线的数据接收的另一UE以实现自组织通信。
在本发明的一备选实施例中，可从另一网络节点而不是从UE接收更新消息。这例如可以是在UE的预订始终确认自组织连网的情况。可因此已经在网络中存储相关UE能力，并且随后可从另一网络节点传送更新消息。例如，归属位置寄存器(HLR)能够传送更新消息到管理能力数据库的eNB，或者HLR能够传送更新消息到访问位置寄存器(VLR)。另一示例是在UE更改其登记区域（诸如定位区域或跟踪区域）时。在以前的网络节点中存储的UE的更新消息随后可传送到服务于此UE的新位置或跟踪区域的新网络节点。如已经所述，UE也可在进入例如定位或跟踪区域等新登记区域时传送更新消息到网络节点。在此情况下，UE可只传送部分信息，如可随时间改变的信息，例如，定位信息、用于自组织通信的持续时间等。另一方面，诸如UE天线能力等静态或半静态信息由新网络节点在更新消息中从旧网络节点接收，更新消息一般可包含与UE能力有关的完整信息集。
在本发明的一个实施例中，有兴趣进行自组织连网然而当前未驻留在或连接到网络节点的UE可通过为传送更新消息以在数据库登记目的而暂时接入网络来主动在数据库登记。主动登记方案可通过使用允许用户设备订户输入其支持其它兼容UE或者备选的从其它兼容UE取得支持的偏好的应用程序来实现。在前一情况中，订户可获得诸如奖励点等报酬。在后一情况中，订户可只通过成本的稍微增大而得到增强的性能。应用程序也可明确询问订户是否所有其UE能力或仅子集或有限的能力能够用于自组织通信。有限能力的使用意味着例如仅20MHz带宽用于自组织通信，但UE的完全带宽能力能够多达40MHz。类似地，有限的天线使用可暗示只使用多达两个传送天线进行自组织通信，但UE可支持多达四个传送天线。有限能力的使用的优点是这可在UE导致降低的处理和/或更低的功耗。基于订户到应用程序的输入，UE例如可通过如上所述发送更新消息，在后台自动更新数据库。主动登记可不时进行，或者在UE数据的计时器截止后进行（在下面进一步描述）。
网络节点将在已接收更新消息210、220后访问数据库，并且通过接收的信息来更新230它。数据库将因此包括所有登记的UE及其能力信息，并且可能也有应用或服务信息、有关UE位置的信息或UE想在何处与何时与其它UE连接的信息等。应注意的是，UE能力数据库也可放置于自组织支持网络节点外的某一其它节点中，只要自组织支持网络节点可访问它就可。
在数据库中登记UE能力信息时，可选地启动计时器。计时器可用于删除在计时器的超时期间内未使用的信息。这例如可以是在UE从未进入管理数据库的网络节点支持的RBS的服务区域的情况，这是在使用上述主动登记时的可能情形。计时器超时期间可对应于预确定的值，或者它能够由网络节点或UE或两者通过相互通信决定。
在UE能力数据已存储在数据库中时，网络节点运行标识带有匹配能力的UE的匹配算法240。此外，在此匹配中可将诸如位置和/或定时有关信息等在更新消息中提供并且在数据库存储的其它信息考虑在内。
如已经所述，有匹配算法能够用来标识匹配的UE或UE的群组的各种方式。在其最简单的形式中，匹配算法只选择属于相同3GPPUE类别的UE，一般在最大上行链路和下行链路比特率方面表示这些UE。例如，支持LTEUE类别#1（即在下行链路中的100Mbps和上行链路中的50Mbps）的UE能够属于UE类别#1群组。然而，此类群组能够通过预确定或动态指派的标识符标识，例如，能力群组#0。因此，匹配算法的输出是属于相同能力群组并且因此在能力方面兼容的一个或多个UE的身份。另一简单的示例是形成UE的群组（能力群组#1），这些UE具有类似的MIMO能力（例如，2×2MIMO），而无论最大下行链路和上行链路比特率。一个前提条件是在能力群组#1中的所有UE属于相同RAT，并且也支持相同频带，因为否则，相互通信会是不可能的。然而，能力群组#1中的一些UE偶然也可支持相当于能力群组#0的比特率的比特率。仍有的另一示例是能力群组#2的示例，能力群组#2包括支持在属于两个不同频带的两个载波上的同时通信（传送/接收）、每载波的(2×2)MIMO操作及每载波相当于LTEUE类别#1的最大下行链路/上行链路比特率的UE。上述示例示出相同UE可能可属于几个能力群组，这是因为属于能力群组#2的UE也可属于能力群组#1和#0。假设在某个时间，此类UE在能力群组#2中操作时只在使用一个载频，UE在需要时可同时也在能力群组#0或#1中操作。然而，在完全使用群组#2能力时，不包括在能力群组#0和#1中的UE操作。
能力群组也可包括支持类似RAT的UE，例如，支持WLAN、LTE和WCDMA的能力群组#3。类似地，另一能力群组#4包括支持WLAN、WCDMA和GSM的UE。也可根据耦合到服务类型的UE数据率要求来创建能力群组。例如，有兴趣进行宽带通信（高数据率下载）的UE被分类到UE的一个群组中，这些UE能够支持十分高的数据率（例如，100Mbps或更高），而不论基础技术如何。例如，此类能力群组#5可包括可支持任何以下特征的UE：(2×2)MIMO双小区HSDPA（即，通过2个WCDMA载波接收）和LTE类别#1。因此，支持正常WCDMA和GSM的UE不能被包括在能力群组#5中，这是因为它不能提供所需的能力，而只支持LTE类别#1的UE却能够被包括在该群组中。
在图2的示例中，在网络节点运行匹配算法240时，发现UE2能力匹配UE1能力。如上所述，它们可以是相同能力群组的一部分。网络节点组装到被标识为对自组织连网匹配的UE的类寻呼消息。在图2的示例中，自组织“寻呼”消息250多播到UE1和UE2，这是因为由网络节点运行的匹配算法240已将它们标识为在能力方面定义的兼容。消息250因此包括UE1和UE2的身份，并且由于UE1和UE2将读取在消息中其自己的身份，因此，只有它们将侦听此多播的消息，而与UE1和UE2不匹配的其它UE将忽略该消息。在自组织“寻呼”消息中包括的UE身份可以是物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份或暂时指派到UE群组的群组身份，如能力群组身份。
在一个实施例中，网络节点传送的自组织“寻呼”消息250也可包含位置和/或定时有关信息，如兼容UE能够满足自组织通信和相互服务供应的地理位置或时间期。例如，匹配算法可在用于自组织连网的UE的位置或其偏好位置或时间之间执行映射，并由此确定用于该特定兼容性群组的自组织连网的位置或时间。地理位置可在UE的屏幕上所示的区域的地图上显示。备选地，它能够以文本消息的形式表示。
在本发明的实施例中，网络节点能够一旦发现UE的匹配群组，而不论在群组中包括的UE数量，或者仅在匹配群组中UE的数量在任何给定时刻或在某个持续时间内超过某个阈值N时，决定组装自组织“寻呼”消息250并将其发送到UE。此后一实施例的优点它降低了信令开销。在任何时候，网络节点也能够解散或暂时禁用或更新匹配群组（例如，在添加新成员或删除现有成员时），并且再次通过发送类寻呼消息来向UE指示此操作。自组织“寻呼”消息可通过信号发送一次、几次或定期发送。
在UE1和UE2接收自组织“寻呼”消息250时，它们任意之一可因此基于它们在消息250中接收另一兼容UE的身份，启动与另一方的自组织网络的建立260。建立可以使用最新技术发展自组织链路建立方法完成。在自组织链路已建立260后，UE1也可在UE特定专用或共享通信链路上发送附加的细节到UE2。例如，UE1可广播从最新技术发展自组织连网已知的问候(HELLO)消息，消息包含自己身份和匹配的UE身份及可选的服务身份。
备选地，UE1可明确请求UE2避免使用某些频率信道以免造成干扰（所谓的“软准入控制”）。这是UE1了解UE2能力时的情况。网络节点提供的匹配群组信息被视为是建议。因此，UE自行决定是否为自组织通信使用“建议的”匹配群组知识。因此，在此示例中，UE1可决定不与UE2进行通信，这是因为它们在所期望能力方面不完全兼容，或者因为UE1想要与更偏好的UE建立自组织网络。可能是UE1也属于另一匹配能力群组。因此，UE1可甚至尝试与属于另一能力群组的UE建立自组织通信。备选地，为了建立自组织通信链路，UE1可任意选择另一UE。
上面参照图2所述的机制因此允许有兴趣建立自组织通信的UE通过使用来自UE连接到的基础设施的支持，以资源高效方式获取有关适合进行最佳自组织通信的UE的可用性的适当信息。
图3a是根据本发明的实施例的由网络节点执行的方法的流程图。网络节点例如可以是RBS、RNC、CN节点或能够访问UE能力数据库的单独专用节点，UE能力数据库可放置于网络节点中或在网络中的某一其它节点中。方法包括以下步骤：
-310：接收包括有关第一UE的能力的信息的更新消息。此第一UE指示它有兴趣形成自组织网络，并且发送其能力信息到网络节点以便网络节点将它与有兴趣进行自组织连网的其它UE进行匹配。例如，在UE带有始终确认自组织连网的预订的情况下，可转而从另一网络节点接收更新消息。
-320：使用在接收的更新消息中包括的信息，更新用户设备能力数据库。数据库包括想要在网络节点支持的区域中形成自组织网络的所有UE的身份及对应的UE能力。
-330：基于在用户设备能力数据库中存储的信息，确定第一UE能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份。匹配算法用于基于在数据库中存储的UE能力信息，确定在能力方面的其它匹配UE的身份（例如，如上所述对应于相同能力群组的UE）。确定的身份可以是物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份、群组身份或这些身份的任何组合。
-340：传送包括确定的至少一个另外UE（即，其它匹配UE）的身份和第一用户设备身份的消息。这是上面已描述的自组织“寻呼”消息，其多播到所有匹配UE以便这些UE认识它们能够与哪些UE建立自组织连接。在一个实施例中，仅在有至少N个标识的匹配UE时才传送该消息以便最小化信令。
图3b以示意图方式示出根据本发明的一实施例的流程图中的网络节点的方法。方法包括以下步骤：
-310：接收包括有关第一UE的能力的信息及用于第一用户设备的自组织通信的位置和/或定时有关信息的更新消息。在此情况下，UE指示它想要在某个位置或某个时间点形成自组织网络。备选地，它可指示其实际位置。
-320：使用在接收的更新消息中包括的信息，更新用户设备能力数据库。数据库因此包括想要在网络节点支持的区域中形成自组织网络的所有UE的身份、对应的UE能力及用于UE的自组织通信的位置和定时有关信息。
-330：基于在用户设备能力数据库中存储的信息，确定第一UE能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份。
-330：基于在用户设备能力数据库存储的位置和定时有关信息，确定第一UE和标识的至少一个另外UE可进行无线通信的位置或时间。匹配算法因此在它确定可能的匹配UE时也将此信息考虑在内。
-340：传送包括确定的至少一个另外UE的身份、第一UE身份及有关自组织连接可能的时间和地点的信息的消息。
图4是根据本发明的实施例的由用户设备执行的方法的流程图。方法包括以下步骤：
-405：传送更新消息到网络节点的可选步骤。此步骤也可由某一其它网络节点执行。更新消息包括有关用户设备的能力的信息，但也可包括诸如用于自组织连网的位置和定时信息或者服务或应用信息等其它信息，例如，如上所述。更新消息的传送可由例如小区重新选择事件、跟踪区域更新、切换事件或用户设备中的应用程序等触发。
-410：从能够访问用户设备能力数据库的网络节点接收消息。消息包括用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份。已由网络节点基于在用户设备能力数据库存储的信息确定此身份，如上参照图3a和3b所述。
-420：与所述标识的另外用户设备至少之一建立自组织网络。如果从网络节点接收的消息包括位置或定时有关信息，则也在建立自组织网络时使用此信息。
在图5中以示意图方式示出并且根据本发明的实施例的是网络节点500和用户设备550。
网络节点500能够访问用户设备能力数据库501，并且包括接收器502，接收器502配置成接收包括有关用户设备550的能力的信息的更新消息。可从用户设备550本身接收此更新消息，或者可从保持有关用户设备能力及其形成自组织网络的偏好的信息的某一其它网络节点接收它。网络节点也包括更新单元503，更新单元503配置成使用在接收的更新消息中包括的信息，如能力信息，但也包括例如用于自组织连网的位置或定时信息，更新用户设备能力数据库501。此外，网络节点包括确定单元504，确定单元504配置成基于在用户设备能力数据库501中存储的信息，确定用户设备550能够与其进行无线通信的至少一个另外匹配用户设备的身份。在一个实施例中，确定单元504可配置成也确定用于在用户设备550与至少一个另外匹配的用户设备之间的自组织连网的位置或定时有关信息。网络节点还包括配置成传送包括确定的至少一个另外用户设备的身份和用户设备550身份的自组织“寻呼”消息的传送器505。传送器505可配置成仅在第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的数量大于值N时才传送“寻呼”消息。“寻呼”消息也可包括确定的用于自组织通信的位置和/或定时有关信息。
用户设备550包括配置成从网络节点500接收消息的接收器551。消息包括用户设备550能够与其进行无线通信并因此建立自组织网络的至少一个另外匹配的用户设备的身份。用户设备550也包括配置成与所述标识的匹配用户设备至少之一建立自组织网络的建立单元552。在一个实施例中，接收器551配置成接收消息，消息也包括用于与用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份相关联的自组织通信的位置和/或定时有关信息。在此实施例中，建立单元552配置成也基于用于自组织通信的位置和/或定时有关信息，建立自组织网络。
在一个实施例中，用户设备也包括配置成传送更新消息到网络节点的传送器553。更新消息包括有关用户设备550的能力的信息，并且可选地包括诸如用于用户设备550的自组织连网的定时和位置有关信息等其它信息。传送器553也可配置成在它由小区重新选择事件、跟踪区域更新、切换事件或用户设备中的应用程序触发时传送更新消息。
上面提到和描述的实施例只作为示例提供，并且不应限制本发明。本领域的技术人员将明白如随附专利权利要求书中要求保护的本发明范围内的其它解决方案、使用、目的和功能。

Claims (22)

1.一种用于网络节点的支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法，其中所述网络节点能够访问用户设备能力数据库，所述方法包括以下步骤：
-接收(310)包括有关第一用户设备的能力的信息的更新消息，且所述第一用户设备指示它有兴趣形成自组织网络，
-使用在所接收的更新消息中包括的信息，更新(320)所述用户设备能力数据库，
-基于在所述用户设备能力数据库中存储的有关所述第一用户设备的能力的信息，确定(330)所述第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，以及
-传送(340)包括所确定的至少一个另外用户设备的身份和所述第一用户设备身份的消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一用户设备或从另外网络节点接收所述更新消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述身份包括至少以下之一：物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份及群组身份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在所述第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的数量大于值N时执行传送(340)消息的步骤。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所接收的更新消息还包括用于所述第一用户设备的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及其中确定(330)的步骤还包括确定(335)用于在所述第一用户设备与所述至少一个另外用户设备之间的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及传送(340)的步骤包括传送也包括所确定的用于自组织通信的位置和/或定时有关信息的消息。
6.一种用于蜂窝网络的用户设备的支持在所述蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法，所述方法包括以下步骤：
-从能够访问用户设备能力数据库的网络节点接收(410)消息，所述消息包括所述用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，基于在所述用户设备能力数据库中存储的有关所述用户设备的能力的信息来确定所述身份，且所述用户设备指示它有兴趣形成自组织网络，以及
-与所述标识的另外用户设备至少之一建立(420)自组织网络。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述身份包括至少以下之一：物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份及群组身份。
8.根据权利要求6所述的方法，包括在接收(410)的步骤前传送(406)更新消息到所述网络节点的另外步骤，其中所述更新消息包括所述有关所述用户设备的能力的信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中由以下至少之一触发传送(405)的步骤：小区重新选择事件、跟踪区域更新、切换事件和所述用户设备中的应用程序。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的方法，其中所述更新消息还包括用于所述用户设备的自组织通信的位置和/或定时有关信息。
11.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其中所接收的消息也包括用于与所述用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份相关联的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及其中基于用于自组织通信的位置和/或定时有关信息来执行建立(420)的步骤。
12.一种配置成支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的网络节点(500)，其中所述网络节点能够访问用户设备能力数据库(501)，并且包括：
-接收器(502)，配置成接收包括有关第一用户设备(550)的能力的信息的更新消息，且所述第一用户设备指示它有兴趣形成自组织网络，
-更新单元(503)，配置成使用在所接收的更新消息中包括的信息，更新所述用户设备能力数据库(501)，
-确定单元(504)，配置成基于在所述用户设备能力数据库(501)中存储的有关所述第一用户设备的能力的信息，确定所述第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，以及
-传送器(505)，配置成传送包括所确定的至少一个另外用户设备的身份和所述第一用户设备身份的消息。
13.根据权利要求12所述的网络节点，其中所述接收器(502)配置成从所述第一用户设备或从另外网络节点接收所述更新消息。
14.根据权利要求12所述的网络节点，其中所述身份包括至少以下之一：物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份及群组身份。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的网络节点，其中所述传送器(505)配置成在所述第一用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的数量大于值N时传送消息。
16.根据权利要求12-14中任一项所述的网络节点，其中所接收的更新消息还包括用于所述第一用户设备的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及其中所述确定单元(504)还配置成确定用于在所述第一用户设备与所述至少一个另外用户设备之间的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及所述传送器(505)配置成传送也包括所确定的用于自组织通信的位置和/或定时有关信息的消息。
17.一种蜂窝网络的用户设备(550)，配置成支持在所述蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网，所述用户设备包括：
-接收器(551)，配置成从能够访问用户设备能力数据库(501)的网络节点(500)接收消息，所述消息包括所述用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份，基于在所述用户设备能力数据库(501)中存储的有关所述用户设备的能力的信息来确定所述身份，且所述用户设备指示它有兴趣形成自组织网络，以及
-建立单元(552)，配置成与所述标识的另外用户设备至少之一建立自组织网络。
18.根据权利要求17所述的用户设备，其中所述身份包括至少以下之一：物理身份、全局身份、独特身份、暂时身份及群组身份。
19.根据权利要求17所述的用户设备，还包括配置成传送更新消息所述网络节点的传送器(553)，所述更新消息包括所述有关所述用户设备的能力的信息。
20.根据权利要求19所述的用户设备，其中所述传送器(553)配置成由小区重新选择事件、跟踪区域更新、切换事件和所述用户设备中的应用程序至少之一触发而传送更新消息。
21.根据权利要求19-20中任一项所述的用户设备，其中所述更新消息还包括用于所述用户设备的自组织通信的位置和/或定时有关信息。
22.根据权利要求17-20中任一项所述的用户设备，其中所述接收器(551)配置成接收消息，所述消息也包括用于与所述用户设备能够与其进行无线通信的至少一个另外用户设备的身份相关联的自组织通信的位置和/或定时有关信息，以及其中所述建立单元(552)配置成基于用于自组织通信的位置和/或定时有关信息，建立自组织网络。
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