CN103313406A - 采用x2接口的信令交互完成不同小区d2d通信的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种采用X2接口的信令交互来完成不同小区D2D通信的方法，其方法如下：（1）处于不同小区的设备正在以蜂窝模式进行通信，基站通过X2接口的信令交互发现通信设备距离比较近，满足构成D2D距离条件，向设备发送握手询问信息；（2）基站收到通信设备的同意握手信息应答后，进行用于测试的信标资源分配；（3）通信设备利用信标资源进行D2D通信，检测信道通信质量，告知基站通信质量检测结果；（4）如果通信链路通信质量良好，则基站通过X2接口信令交互给通信设备分配D2D通信资源，并且通知它们进行D2D通信；（5）通信设备完成业务传输后，释放D2D资源。本发明有效地节省了用户设备的能量，提高了蜂窝移动通信系统的通信质量和容量。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及采用X2接口的信令交互来完成不同小区设备到设备（Device to Device D2D）的直传通信，主要用于提高网络容量，减少传输时延。
背景技术
以基站（eNB: evolved Node B）为中心进行通信的下一代宽带蜂窝移动通信系统中存在覆盖和容量等方面的问题。对于传统的蜂窝通信系统而言，两个蜂窝终端用户如果想要实现信息的交互，必须由基站作为中继，也就是说，发送方必须把要传递的信息传送给基站，再由基站转发给接收端。但是，对于一些邻近的用户，如果仍然采用传统的蜂窝通信模式，就会浪费资源。
因此，近年来引入了一种新的通信方式——设备到设备（Device toDevice D2D）的直传通信。D2D的提出使得数据不经过基站转发而是直接在用户间进行数据的传输，从而节省资源，扩展了网络容量，减少了传输时延。
现有的D2D通信建立，基本上都是基于设备终端发起D2D对等发现的同小区D2D建立过程，所存在的缺陷是：设备终端每次发起D2D发现过程时能耗较大，未充分考虑蜂窝移动系统在D2D建立过程的作用。
发明内容
本发明针对上述已有技术的不足，为了解决下一代宽带蜂窝移动通信系统中覆盖和容量、通信质量方面的问题，提出一种采用X2接口的信令交互来完成不同小区D2D通信建立方法。
实现本发明目的所采用的技术方案是：隶属于不同小区的两个设备正在通信时，基站通过X2接口的信令交互，来判断两个设备间的距离和信道状况是否满足D2D通信的条件，如果满足，则两个设备进行D2D通信，具体步骤包括如下：
具有处于不同小区的至少一对第一用户设备与第二用户设备，以及处于不同小区的第一基站与第二基站：
（1）所述第一用户设备与第二用户设备以蜂窝模式进行通信；其中
（1a）第一基站检测第一用户设备信噪比为不理想状态时，通过网络辅助的方法获得第一用户设备位置信息；
（1b）第一基站通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求，在发送该消息同时，第一基站会开启一个响应时间；
（1c）在所述响应时间内，第二基站通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息，并发起第二用户设备的位置定位信息；
（1d）第二基站估算第一用户设备与第二用户设备的距离是否满足构成D2D的条件，如果满足条件，则进入步骤（2），否则，进入步骤（1e）；
（1e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（1f）如果第一基站在响应时间内未收到任何邻居基站响应，则停止发送信息，然后进入步骤（3）；
（2）第一用户设备与第二用户设备握手的建立；其中
（2a）第二基站给第二用户设备发送是否愿意与第一用户设备达成握手信息；第二基站通过X2接口向第一基站发送信令请求，第一基站询问第一用户设备是否愿意与第二用户设备达成握手；
（2b）第一基站将第一用户设备应答的信令反馈通过X2接口发给第二基站；
（2c）第二基站判断第一用户设备与第二用户设备是否都应答愿意，若满足条件，则进入步骤（2d），否则，进入步骤（2e）；
（2d）第二基站注册第一用户设备与第二用户设备达成的握手信令，然后进入步骤（4）；
（2e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（3）第一用户设备与第二用户设备继续以蜂窝模式进行通信；
（4）第二基站分配用于测试的信标资源，通过X2接口发送并告知第一基站中的第一用户设备可用的信标资源，并且通知第二用户设备可用的信标资源；
（5）第二用户设备启动信标帧的发送过程，向第一用户设备发送信标帧，进行D2D通信状况的测试；其中
（5a）第二基站收到第二用户设备发送的信标消息后，开启时间T1；
（5b）在T1时间以内，第一用户设备回应第一基站第一用户设备与第二用户设备通信的状况，如果第一用户设备与第二用户设备通信状况良好，则进入步骤（5b.1），否则，进入步骤（5b.2）；
（5b.1）第一基站通过X2接口发送信标完成，进入步骤（6）；
（5b.2）第一基站通过X2接口告知第二基站D2D失败，进入步骤（3）；
（5c）在T1时间范围以外，第一基站仍无响应，则第二基站通过X2接口告知第一基站D2D失败，进入步骤（3）；
（6）基站通过X2接口信令交互给第一用户设备与第二用户设备分配D2D通信资源；
（7）第一用户设备与第二用户设备采用D2D模式进行通信；
（8）第一用户设备与第二用户设备通信完成，第一基站通过X2接口给第二基站发送D2D解除信息进行D2D资源的释放。
需要说明的是，所述通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求中，包含基站地址、通信客户端身份、通信客户端物理地址和通信服务端身份，其中，基站地址为第一基站的地址，通信客户端身份为第一用户设备，通信客户端物理地址为第一用户设备的实际物理地址，通信服务端身份为第二用户设备。
需要说明的是，所述通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息中，包含通信服务端身份识别应答和基站地址，并且基站地址为第二基站的地址。
需要说明的是，所述步骤（1）中D2D失败信息中,包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信建立失败的原因，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（2）中的握手请求中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的请求，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（2）中握手反馈中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（3）按以下步骤进行：
（1）第一用户设备将数据发送给第一基站；
（2）收到数据的第一基站发送给SGW/PGW；
（3）SGW/PGW将收到的数据发送给第二基站；
（4）第二基站将收到的数据发送给第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（4）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于测量通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
需要说明的是，所述可用的信标资源中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信对可用资源，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述信标完成中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备对D2D直传通信的通信状况应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（6）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于D2D通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
需要说明的是，所述解除信息中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信资源的释放信息，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
本发明有益效果在于：
1、通过基站间X2接口的信令交互，可以使处于不同小区正在通信的的设备M1和M2快速的建立D2D通信，节省了用户设备能量；
2、在D2D通信模式成功建立后，第一用户设备直接将数据发送给第二用户设备，而不是通过第一基站和第二基站进行转发，这减少了传输时间和等待时间，从而减少了传输时延；
3、当有数据要传输的两个设备满足D2D建立条件时，采用D2D通信可以提高数据传输速率，降低发射功率，从而提高网络吞吐量，节省用户设备能量。
附图说明
图1为传统蜂窝通信的场景；
图2为本发明的工作流程图；
图3为本发明的应用场景；
图4为D2D的控制路径；
图5为第一用户设备的位置确定过程；
图6为第二用户设备的位置请求确定过程；
图7为第一用户设备与第二用户设备的握手建立过程；
图8为信标资源的分配过程；
图9为D2D通信信道的测试过程；
图10为D2D通信资源的分配过程；
图11为D2D资源的释放过程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本发明具体步骤如下：
具有处于不同小区的至少一对第一用户设备与第二用户设备，以及处于不同小区的第一基站与第二基站：
（1）所述第一用户设备与第二用户设备以蜂窝模式进行通信；其中
（1a）第一基站检测第一用户设备信噪比为不理想状态时，通过网络辅助的方法获得第一用户设备位置信息；
（1b）第一基站通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求，在发送该消息同时，第一基站会开启一个响应时间；
（1c）在所述响应时间内，第二基站通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息，并发起第二用户设备的位置定位信息；
（1d）第二基站估算第一用户设备与第二用户设备的距离是否满足构成D2D的条件，如果满足条件，则进入步骤（2），否则，进入步骤（1e）；
（1e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（1f）如果第一基站在响应时间内未收到任何邻居基站响应，则停止发送信息，然后进入步骤（3）；
（2）第一用户设备与第二用户设备握手的建立；其中
（2a）第二基站给第二用户设备发送是否愿意与第一用户设备达成握手信息；第二基站通过X2接口向第一基站发送信令请求，第一基站询问第一用户设备是否愿意与第二用户设备达成握手；
（2b）第一基站将第一用户设备应答的握手反馈通过X2接口发给第二基站；
（2c）第二基站判断第一用户设备与第二用户设备是否都应答愿意，若满足条件，则进入步骤（2d），否则，进入步骤（2e）；
（2d）第二基站注册第一用户设备与第二用户设备达成的握手信令，然后进入步骤（4）；
（2e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（3）第一用户设备与第二用户设备继续以蜂窝模式进行通信；
（4）第二基站分配用于测试的信标资源，通过X2接口发送并告知第一基站中的第一用户设备可用的信标资源，并且通知第二用户设备可用的信标资源；
（5）第二用户设备启动信标帧的发送过程，向第一用户设备发送信标帧，进行D2D通信状况的测试；其中
（5a）第二基站收到第二用户设备发送的信标消息后，开启时间T1；
（5b）在T1时间以内，第一用户设备回应第一基站第一用户设备与第二用户设备通信的状况，如果第一用户设备与第二用户设备通信状况良好，则进入步骤（5b.1），否则，进入步骤（5b.2）；
（5b.1）第一基站通过X2接口发送信标完成，进入步骤（6）；
（5b.2）第一基站通过X2接口告知第二基站D2D失败，进入步骤（3）；
（5c）在T1时间范围以外，第一基站仍无响应，则第二基站通过X2接口告知第一基站D2D失败，进入步骤（3）；
（6）基站通过X2接口信令交互给第一用户设备与第二用户设备分配D2D通信资源；
（7）第一用户设备与第二用户设备采用D2D模式进行通信；
（8）第一用户设备与第二用户设备通信完成，第一基站通过X2接口给第二基站发送D2D解除信息进行D2D资源的释放。
需要说明的是，所述通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求中，包含基站地址、通信客户端身份、通信客户端物理地址和通信服务端身份，其中，基站地址为第一基站的地址，通信客户端身份为第一用户设备，通信客户端物理地址为第一用户设备的实际物理地址，通信服务端身份为第二用户设备。
需要说明的是，所述通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息中，包含通信服务端身份识别应答和基站地址，并且基站地址为第二基站的地址。
需要说明的是，所述步骤（1）中D2D失败信息中,包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信建立失败的原因，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（2）中的握手请求中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的请求，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（2）中握手反馈中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（3）按以下步骤进行：
（1）第一用户设备将数据发送给第一基站；
（2）收到数据的第一基站发送给SGW/PGW；
（3）SGW/PGW将收到的数据发送给第二基站；
（4）第二基站将收到的数据发送给第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（4）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于测量通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
需要说明的是，所述可用的信标资源中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信对可用资源，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述信标完成中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备对D2D直传通信的通信状况应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
需要说明的是，所述步骤（6）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于D2D通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
需要说明的是，所述解除信息中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信资源的释放信息，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。本发明的效果可以通过附图进一步说明：
为了简便说明，对本发明中的名称简化如下：
基站：eNB（evolved Node B）；第一用户设备：UE1；第二用户设备：UE2
如图1所示，属于传统蜂窝通信，在具有两个eNB和两个用户设备的蜂窝网中，用户设备UE1正在和UE2进行通信。
如图3、图4所示，采用设备到D2D的直传通信方式，两个基站通过X2接口的信息交互路径。
如图5～图11所示，两个基站通过X2接口的信息交互流程。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (12)
1.采用X2接口的信令交互完成不同小区D2D通信的方法，具有处于不同小区的至少一对第一用户设备与第二用户设备，以及处于不同小区的第一基站与第二基站，所述方法包括以下步骤：
（1）所述第一用户设备与第二用户设备以蜂窝模式进行通信；其中
（1a）第一基站检测第一用户设备信噪比为不理想状态时，通过网络辅助的方法获得第一用户设备位置信息；
（1b）第一基站通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求，在发送该消息同时，第一基站会开启一个响应时间；
（1c）在所述响应时间内，第二基站通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息，并发起第二用户设备的位置定位信息；
（1d）第二基站估算第一用户设备与第二用户设备的距离是否满足构成D2D的条件，如果满足条件，则进入步骤（2），否则，进入步骤（1e）；
（1e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（1f）如果第一基站在响应时间内未收到任何邻居基站响应，则停止发送信息，然后进入步骤（3）；
（2）第一用户设备与第二用户设备握手的建立；其中
（2a）第二基站给第二用户设备发送是否愿意与第一用户设备达成握手信息；第二基站通过X2接口向第一基站发送信令请求，第一基站询问第一用户设备是否愿意与第二用户设备达成握手；
（2b）第一基站将第一用户设备应答的握手反馈通过X2接口发给第二基站；
（2c）第二基站判断第一用户设备与第二用户设备是否都应答愿意，若满足条件，则进入步骤（2d），否则，进入步骤（2e）；
（2d）第二基站注册第一用户设备与第二用户设备达成的握手信令，然后进入步骤（4）；
（2e）第二基站通过X2接口向第一基站发送D2D失败信息，进入步骤（3）；
（3）第一用户设备与第二用户设备继续以蜂窝模式进行通信；
（4）第二基站分配用于测试的信标资源，通过X2接口发送并告知第一基站中的第一用户设备可用的信标资源，并且通知第二用户设备可用的信标资源；
（5）第二用户设备启动信标帧的发送过程，向第一用户设备发送信标帧，进行D2D通信状况的测试；其中
（5a）第二基站收到第二用户设备发送的信标消息后，开启时间T1；
（5b）在T1时间以内，第一用户设备回应第一基站第一用户设备与第二用户设备通信的状况，如果第一用户设备与第二用户设备通信状况良好，则进入步骤（5b.1），否则，进入步骤（5b.2）；
（5b.1）第一基站通过X2接口发送信标完成，进入步骤（6）；
（5b.2）第一基站通过X2接口告知第二基站D2D失败，进入步骤（3）；
（5c）在T1时间范围以外，第一基站仍无响应，则第二基站通过X2接口告知第一基站D2D失败，进入步骤（3）；
（6）基站通过X2接口信令交互给第一用户设备与第二用户设备分配D2D通信资源；
（7）第一用户设备与第二用户设备采用D2D模式进行通信；
（8）第一用户设备与第二用户设备通信完成，第一基站通过X2接口给第二基站发送D2D解除信息进行D2D资源的释放。
2.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述通过X2接口向邻居基站广播所述第二用户设备位置信息请求中，包含基站地址、通信客户端身份、通信客户端物理地址和通信服务端身份，其中，基站地址为第一基站的地址，通信客户端身份为第一用户设备，通信客户端物理地址为第一用户设备的实际物理地址，通信服务端身份为第二用户设备。
3.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述通过X2接口给第一基站回应收到所述第二用户设备位置请求信息中，包含通信服务端身份识别应答和基站地址，并且基站地址为第二基站的地址。
4.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（1）中D2D失败信息中,包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信建立失败的原因，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
5.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（2）中的握手请求中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的请求，并且通信客户端身份标识为第一用户设备，通信服务端身份标识为第二用户设备。
6.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（2）中握手反馈中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备达成握手的应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
7.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（3）按以下步骤进行：
（1）第一用户设备将数据发送给第一基站；
（2）收到数据的第一基站发送给SGW/PGW；
（3）SGW/PGW将收到的数据发送给第二基站；
（4）第二基站将收到的数据发送给第二用户设备。
8.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（4）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于测量通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
9.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述可用的信标资源中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信对可用资源，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
10.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述信标完成中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和通信设备对D2D直传通信的通信状况应答，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
11.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述步骤（6）按以下步骤进行：
（1）第二基站询问第一基站的可用资源，第一基站根据自身测量能力反馈响应消息；
（2）如果第一基站可以根据第二基站发送的请求消息中携带的测量参数进行测量，然后响应第二基站，成功进行测试，则进入步骤（3），否则，进入步骤（4）；
（3）第一基站响应第二基站，第一基站可用的资源，第二基站收到第一基站回应的资源消息后，结合第一基站可用资源给第一用户设备、第二用户设备D2D通信对分配用于D2D通信的资源；
（4）测量请求不能被发起，则第一基站发送资源状况失败给第二基站。
12.根据权利要求1所述的D2D通信方法，其特征在于，所述解除信息中，包含通信客户端身份标识、通信服务端身份标识和D2D通信资源的释放信息，并且通信客户端身份标识为第一用户设备、通信服务端身份标识为第二用户设备。
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