CN110463270A - 用于动态数据中继的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于动态中继数据的方法，包括从中继设备接收用于动态中继服务的广告，根据所述广告与所述中继设备建立第一设备到设备(device‑to‑device，D2D)连接，使用所述第一D2D连接向所述中继设备发送数据包，以及在发送所述数据包之后自动释放所述第一D2D连接。

Description

用于动态数据中继的系统和方法
交叉申请
本申请要求于2017年8月31日提交的、申请序列号为15/691，963、发明名称为“用于动态数据中继的系统和方法(System and Method for Dynamic Data Relaying)”的美国非临时专利申请的优先权，其继而要求于2017年3月27日提交的、申请序列号为62/477，138、发明名称为“用于动态数据中继的系统和方法(System and Method for DynamicData Relaying)”的美国临时专利申请的优先权，两者的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本公开大体上涉及用于数字通信的系统和方法，以及在特定实施例中，涉及用于动态数据中继的系统和方法。
背景技术
在第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project，3GPP)中已经提出了研究项目，以开发用于在分组数据汇聚协议(packet data convergence protocol，PDCP)层操作的用户设备(user equipment，UE)到网络中继的第2层架构，即正被中继的数据作为PDCP协议数据单元(protocol data unit，PDU)转发。该研究项目称为进一步增强的设备到设备(further enhanced device-to-device，FeD2D)通信。
发明内容
示例实施例提供了用于动态数据中继的系统和方法。
根据示例实施例，提供了一种用于动态中继数据的方法。所述方法包括远程设备从中继设备接收用于动态中继服务的广告；所述远程设备根据所述广告与所述中继设备建立第一设备到设备(device-to-device，D2D)连接；所述远程设备使用所述第一D2D连接向所述中继设备发送数据包；所述远程设备在发送所述数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，当所述远程设备和接入节点之间的直接链路的质量指标低于阈值时，执行接收所述广告，建立所述第一D2D连接，发送所述数据包以及释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，所述方法还包括所述远程设备发送对动态中继服务的请求。
可选地，在上述任一实施例中，所述数据包包括所述远程设备的标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述标识符是所述远程设备的小区无线网络临时标识符(cell radio network temporary identifier，C-RNTI)。
可选地，在上述任一实施例中，建立所述第一D2D连接包括向所述中继设备提供所述远程设备的标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要传输的数据包的指示符。
可选地，在上述任一实施例中，所述方法还包括，对于所述至少一个或多个数据包中的每个其它数据包，所述远程设备建立第二D2D连接；所述远程设备使用所述第二D2D连接发送所述其它数据包；以及所述远程设备释放所述第二D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，所述数据包包括承载标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述数据包与默认承载相关联。
根据示例实施例，提供了一种用于动态中继数据的方法。所述方法包括：中继设备宣传动态数据中继业务；所述中继设备与远程设备建立第一D2D连接；所述中继设备在所述第一D2D连接上接收接收到的数据包；所述中继设备将包括至少所述接收到的数据包的中继数据包中继到接入节点，其中所述中继数据包包括所述远程设备的标识符；以及所述中继设备在接收所述接收到的数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，当所述中继设备和接入节点之间的直接链路的质量指标高于阈值时，执行宣传所述动态数据中继服务，建立所述第一D2D连接，接收所述接收到的数据包，中继所述中继过的数据包，以及释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，所述接收到的数据包包括所述远程设备的所述标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述标识符是所述远程设备的C-RNTI。
可选地，在上述任一实施例中，所述方法还包括所述中继设备从所述远程设备接收对动态中继服务的请求。
可选地，在上述任一实施例中，建立所述第一D2D连接包括从所述远程设备接收所述标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述接收到的数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符。
可选地，在上述任一实施例中，所述方法还包括，对于所述至少一个或多个数据包中的每个其它数据包：所述中继设备建立第二D2D连接；所述中继设备在所述第二D2D连接上接收所述其它数据包；所述中继设备发送包括至少所述其它接收到的数据包的中继的其它数据包；以及所述中继设备释放所述第二D2D连接。
根据示例实施例，提供了一种远程设备。所述所述包括一个或多个处理器以及存储所述一个或多个处理器执行的程序的计算机可读存储介质。所述程序包括指令，使得所述远程设备以从中继设备接收用于动态中继服务的广告，根据所述广告与所述中继设备建立第一D2D连接，使用所述第一D2D连接向中继设备发送数据包，以及在发送所述数据包后自动释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，所述程序包括指令，使得所述远程设备发送对动态中继服务的请求。
可选地，在上述任一实施例中，所述程序包括指令，使得所述远程设备向所述中继设备提供所述远程设备的标识符。
可选地，在上述任一实施例中，所述数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符，且其中所述程序包括指令，使得所述远程设备针对所述至少一个或多个数据包的每一个其它数据包，建立第二D2D连接，使用所述第二D2D连接发送其它数据包，以及释放所述第二D2D连接。
根据示例实施例，提供了一种中继设备。所述中继设备包括一个或多个处理器以及存储所述一个或多个处理器执行的程序的计算机可读存储介质。所述程序包括指令，使得所述中继设备以宣传动态数据中继服务，与远程设备建立第一D2D连接，接收所述第一D2D连接上接收到的数据包，将包括至少所述接收到的数据包的中继数据包中继到接入节点，其中所述中继数据包包括所述远程设备的标识符；以及在接收所述接收到的数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
可选地，在上述任一实施例中，所述程序包括指令，使得所述中继设备从所述远程设备接收对动态中继服务的请求。
可选地，在上述任一实施例中，所述接收到的数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符，且其中所述程序包括指令，使得所述中继设备针对所述至少一个或多个数据包的每一个其它数据包，建立第二D2D连接，在所述第二D2D连接上接收所述其它数据包，传输包括至少所述其它接收到的数据包的中继的其它数据包，以及释放所述第二D2D连接。
上述实施例的实践使得具有较差无线条件和/或考虑功耗的远程UE能够使用低功率链路向中继UE传输数据，该中继UE使用高功率和/或良好的无线条件链路将数据中继到网络。
上述实施例的实践使得具有小数据要求的远程UE能够使用低开销过程(例如，不涉及核心网络中的服务器)来传输数据。低开销过程减少了通信时延和通信开销。
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示出示例无线通信系统；
图2示出根据本文所描述的示例实施例的突出参与动态数据中继的设备之间的示例交互的通信系统；
图3是根据本文所描述的示例实施例的由参与动态数据中继的设备进行的传输和执行的处理的图；
图4是根据本文所描述的示例实施例的参与动态数据中继的设备的协议栈的图；
图5是根据本文所描述的示例实施例的由参与动态数据中继的设备执行的处理和传输的图，其中中继UE宣传中继服务；
图6是根据本文所描述的示例实施例的由参与动态数据中继的设备执行的处理和进行的传输的图，其中远程UE请求中继服务；
图7示出根据本文所描述的示例实施例的示例PDCP PDU；
图8是根据本文所描述的示例实施例的在参与动态数据中继的远程UE中发生的示例操作的流程图；
图9是根据本文所描述的示例实施例的在参与动态数据中继的中继UE中发生的示例操作的流程图；
图10示出根据本文所描述的示例实施例的示例通信系统；
图11A和11B示出可以实现根据本公开的方法和教示的示例设备；以及
图12是计算系统的方框图，该计算系统可以用来实现本文公开的设备和方法。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。但应了解，本发明提供的许多适用发明概念可实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
图1示出示例无线通信系统100。通信系统100包括服务包括UE 110、112、114和116的多个UE的接入节点105。在第一通信模式中，源自UE或去往UE的传输通过接入节点105。在第二通信模式中，UE可以直接彼此通信，而不用接入节点105充当中介。接入节点通常也可以称为基站、演进型基站(evolved NodeB，eNB)、下一代(next generation，NG)基站(nextgeneration NodeB，gNB)、主eNB(master eNB，MeNB)、辅助eNB(secondary eNB，SeNB)、主gNB(master gNB，MgNB)、辅助gNB(secondary gNB，SgNB)、基站、接入点、控制器、远程无线头等等。类似地，UE也可以通常称为移动站、移动台、站、终端、订户、用户等。虽然可以理解，通信系统可以使用能够与多个UE通信的多个接入节点，但是为了简单起见，仅示出一个接入节点和六个UE。
中继通信是一种通信形式，其中诸如远程UE的远程设备通过诸如中继UE的中继设备与服务通信。在上行链路中继部署中，远程设备和中继设备建立中继服务，并且首先将由远程设备进行的传输传输到中继设备，中继设备然后将传输转发到网络(例如，接入点或服务器)。在下行链路中继情境中，将去往远程设备的传输路由到中继设备，然后中继设备将传输转发到远程设备。一些中继部署具有上行链路和下行链路中继两者的特点。
作为说明性示例，在上行链路中继部署中，UE 114用作UE 116的中继UE，并且将来自UE 116的上行链路传输中继到接入节点105。此外，如果支持下行链路中继，则UE 114还中继去往UE 116的传输。如果不支持下行链路中继，则接入节点105将UE 114的下行链路传输直接传输到UE 114，例如使用Uu链路(即，通过Uu接口的链路)。
PDCP层的中继可以为在低功率链路(例如3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)侧链路或例如IEEE 802.11Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(Bluetooth low energy，BLE)、IEEE802.15.4/ZigBee、3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)、LTE-未许可(LTE-Unlicensed，LTE-U)、授权辅助接入(licensed assisted access，LAA)、MuteFire、5G新空口(new radio，NR)等非3GPP技术)而非高功率Uu链路上传输的远程UE节省功率。对网络也有一些益处，例如，具有较差无线条件的UE利用具有更好无线条件的另一UE的更高效的Uu链路，导致系统整体上更高效地使用空中链路资源。
PDCP层的中继还可以通过允许具有较差无线条件的UE使用具有更好无线条件的UE的链路来有利于通信系统。因为两个UE靠近在一起(低功率链路通信的一般必然性)，所以可以预期两个UE具有类似的无线条件，例如类似的信道条件。这种通信模式对于由于尺寸和/或形状因素而可能具有严重射频(radio frequency，RF)限制的可穿戴设备和物联网(Internet of Things，IoT)设备尤其有用。这些类型的设备可能比比较大和较少受RF限制的设备需要更好的信道条件，使得可以将对于较大设备处于“良好”条件下的信道看作对于受RF限制的设备处于“较差”条件下的信道，即使这些设备非常接近。此外，非常接近的设备可能由于障碍或局部干扰而在信道条件上具有差异。
当前，3GPP邻近服务(Proximity Service，ProSe)允许中继并要求设备配对以与应用服务器进行握手。通过中继设备的数据路由包括与网络的路径切换过程。因此，3GPPProSe支持的服务框架是繁重的，并且可能不适用于涉及少量数据的单独传输的动态通信。
应注意，在通信系统中，存在具有变化的链路质量的UE，其提供实现动态中继的可能性。可以基于逐个消息地或者甚至逐个数据包地应用中继。然而，例如正如3GPP ProSe框架所需要的，中继不应取决于高开销以维持正在进行的中继服务。
可以使用最佳可用路由发送数据包，这意味着：具有良好无线条件的上行链路的设备应当使其上行链路可用于其它设备；具有较差无线条件的上行链路的设备应该寻找具有更好质量上行链路的设备来为其中继通信；远程设备与中继设备之间的关系可以由设备自身而不是应用服务器动态协商；在服务水平上设备之间不需要维持持久配对。动态中继可以很好地适合于稀疏尽力而为的数据通信，例如来自IoT设备的报告或保持来自应用的有效传输。要求连续数据流的应用将可能得益于持久的中继关系，从而允许分期偿还较高的设置开销。在没有服务层的情况下，很难强制执行具有严格的服务质量(quality ofservice，QoS)合约的应用。
根据示例实施例，提供了动态数据中继服务。动态数据中继服务涉及远程设备和中继设备，与远程设备和中继设备建立持久连接并为多个数据包或消息提供中继功能相反，远程设备和中继设备动态配对以基于每个数据包(或消息)提供中继功能。配对标准可以基于所涉及设备的链路条件。控制配对标准的参数可以处于网络的控制下。配对可以由远程设备或中继设备发起。
根据示例实施例，动态数据中继服务通过低开销过程协商，例如，在关键路径上不涉及核心网络中的服务器。因此，对等认证不可用，这意味着设备作为开放中继参与。也就是说，宣传中继服务的设备将接受其接收的任何数据包或消息，并将其中继到网络。
根据示例实施例，动态数据中继服务使用现有的第2层UE到网络的中继架构的变化。根据示例实施例，下行链路传输仍然使用Uu链路，甚至用于对中继的上行链路数据包或消息的响应。换句话说，到远程设备的下行链路传输仍然通过直接连接发生。
图2示出突出参与动态数据中继的设备之间的示例交互的通信系统200。通信系统200包括接入节点205、第一UE(UE1)210和第二UE(UE2)212。UE1210和UE2212彼此非常接近。UE1 210与接入节点205具有良好的无线连接215，而UE2 212与接入节点205具有较差的无线连接217。然而，UE1 210和UE2 212彼此间具有良好的设备到设备(device-to-device，D2D)链路220。动态数据中继提供了一种有效技术,该有效技术允许UE2212通过利用UE1210的良好D2D链路220和良好无线连接215向接入节点205传输数据而不是尝试使用不良无线连接217传输数据。
UE2 212具有要传输的数据，但是参照第一阈值，例如，阈值A，评估其设备到网络(device-to-network，D2N)链路之后，例如(事件230)，UE2 212确定其与接入节点205具有较差的无线连接(例如，较差的无线连接217)。可以使用各种质量指标来评估链路。
作为说明性示例，UE可以将来自接入节点的下行信道的信号强度评估为上行信道的代替。在使用时分双工(time division duplexing，TDD)的通信系统中，通过评估下行信道来评估上行信道可以产生可接受的结果。然而，在其它通信系统，例如，使用频分双工(frequency division duplexing，FDD)的通信系统中，链路不平衡可能产生存在问题的的评估。
在另一个说明性示例中，使用授权统计来评估上行信道。UE可以注意到其从未被分配高数据速率资源授权，并且确定其可能具有较差的无线条件信道。网络可能设置评估标准。例如，如果所有资源授权使用低阶调制(例如，正交相移键控(quadrature phaseshift keying，QPSK))且指定数目的连续资源授权不清零缓冲器，则网络可以指定UE应当认为上行信道具有较差的无线条件。应注意，在所请求的数据传输非常小并且网络将给出低阶调制授权以确保链路鲁棒性，同时仍然允许UE传输所有所请求的数据的情况下，清零缓冲器标准提供保护。在此情况下，在上行信道中使用的低阶调制不应解释为具有较差无线条件的上行信道。
在又一个说明性示例中，由网络通知UE与接入节点具有较差的无线条件上行信道。来自网络的信令向UE指示上行信道具有较差的无线条件。信令可呈具有附加信息的低层信令或高层信令(例如，无线资源控制(radio resource control，RRC)信令)的形式。例如，该附加信息可以通知UE资源将用于发现过程。在此情况下，UE应该和/或应当请求用于上行链路的中继服务。网络可能需要知道UE关于动态数据中继服务的能力。
UE2 212向UE1 210发送消息(事件232)。该消息可以包括指示UE2 212需要连接到接入节点205的指示。或者，该消息可以包括对动态数据中继服务的请求。UE1 210参照第二阈值，例如阈值B，来评估其自身到接入节点205的D2N链路(事件234)。如图2所示，UE1 210具有到接入节点205的良好上行信道(良好无线连接215)。UE1 210向UE2 212发送消息(事件236)。该消息可以包括指示UE1 210具有到接入节点205的良好连接的指示。或者，该消息可以包括对动态数据中继服务请求的响应，在图2所示的示例中，包括对来自UE2 212的请求的肯定响应。
动态数据中继涉及使用第2层中继架构中继数据包(或消息)。在完成数据包(或消息)的中继之后，UE之间的关系不持续。换句话说，如果需要附加的数据中继，则需要UE之间的附加交互。
应注意，UE1 210和UE2 212应当相对接近以具有良好的D2D链路。因此，上行信道中的差异可能是因障碍(或非常局部化的干扰)而不是路径损耗差异导致。或者，上行信道中的差异可能是因两个设备的不同信道质量要求导致。作为示例，如果UE2 212由于形式因素和/或大小而在其RF能力上受到限制，则UE2 212可能需要比UE1 210更好的信道条件，以便具有取得作为“良好”连接资格的信道。还应注意，上行信道度量值将优于下行信道度量值，因为动态数据中继服务以上行链路中继为目标。然而，如前所述，在诸如不期望链路不平衡很重要的TDD系统的一些情况下，下行信道度量值可以是上行信道度量值的可接受代替。
根据示例实施例，动态数据中继服务可以由任一UE启动。作为一个示例，图2的UE1210可以宣布其正在提供中继服务，而不必从任何UE接收用于中继服务的先前请求。作为另一示例，图2的UE2 212可以请求中继服务，而不必从任何UE接收所提供的中继服务的先前通告。
与网络中数据包的传递有关，接入节点(例如eNB、gNB等)必须能够将数据包路由到正确的网络承载。这意味着该接入节点必须能够标识远程UE。作为一种可能的解决方案，远程UE可以在例如PDCP报头中包括其自己的标识符(例如，UEID)；标识符可以是小区本地的(例如，小区无线网络临时标识符(cell radio network temporary identifier，C-RNTI))或全局的(例如，与小区ID组合的C-RNTI)。作为替代的解决方案，远程UE可以在请求和/或发现中继服务的过程期间将其标识符(例如，UEID)暴露给中继UE；在此请求和/或发现过程之后，D2D链路可以用作点对点链路，允许中继UE假设在该链路上的任何进一步传输来自其标识符在请求和/或发现过程中暴露的相同UE。此外，为了支持网络中的数据路由，承载标识符(例如，承载ID)可以包括在PDCP报头中。如果中继数据包总是以尽力而为路由，则在PDCP报头中包括承载标识符可能不是必需的。在此类情况下，数据包可以在远程UE的默认承载上进行。应注意，标识机制类似于针对第2层UE到网络中继所考虑的那些机制。然而，不涉及服务层参与(存在于第2层UE到网络中继中)。例如，不涉及ProSe功能来确认允许两个UE建立链路。
网络不应该涉及设备配对过程。设备配对过程应该尽可能快地发生，并且网络参与将增加不需要的时延。因此，需要使用长标识符(例如，C-RNTI)来标识远程UE，因为网络没有机会将远程UE的承载与远程UE的本地(例如，对特定中继UE是本地的)短标识符相关联。网络中的路由取决于长标识符(例如，C-RNTI)以标识接入节点和网络的其余部分之间的正确S1承载。
图3是由参与动态数据中继的设备进行的传输和执行的处理的图300。当设备参与动态数据中继时，图300显示由诸如远程UE 305、中继UE 307、接入节点309和移动性管理实体(mobility management entity，MME)311的设备进行的传输和执行的处理。
远程UE 305将要中继的数据(以PDCP PDU的形式)与数据无线承载(data radiobearer，DRB)标识符(data radio bearer identifier，DRB ID)一起发送到中继UE 307(事件315)。中继UE 307将数据和DRB ID连同远程UE 305的标识符(例如，UE ID)一起从远程UE305中继到接入节点309(事件317)。接入节点309使用远程UE 305的标识符来标识远程UE315的上下文(框319)，并且使用DRB ID来标识S1承载(框321)。接入节点309处理PDCP PDU(框323)并将数据(例如PDCP服务数据单元(service data unit，SDU))中继到MME 311(事件325)。
图4是参与动态数据中继的设备的协议栈的图400。图400显示远程UE 405、中继UE407、接入节点409和核心网络(core network，CN)411的协议栈。ME是CN实体的示例。动态数据中继发生在无线链路控制(radio link control，RLC)和PDCP层之间。PC5(LTESidelink)示为远程UE 405和中继UE 407之间的短程接口，但是可以使用任何其它短程技术，诸如蓝牙、低功耗蓝牙(Bluetooth low energy，BLE)、IEEE 802.11Wi-Fi、IEEE802.15.4/ZigBee、3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)、LTE-Unlicensed(LTE-U)、授权辅助接入(licensed assisted access，LAA)、MuLTEFire、5G新空口(new radio，NR)等。适配子层415处理承载标识、到设备识符的路由等。该适配子层415的存在在任一接口上或在两个接口上可以是可选的。
图5是由参与动态数据中继的设备执行的处理和传输的图500，其中中继UE宣传中继服务。图500显示由远程UE 505、中继UE 507和接入节点509执行的处理和进行的传输。
接入节点509提供系统信息，包括由设备用来确定其是否可以参与动态数据中继的阈值(事件515)。中继UE 507使用由接入节点509提供的阈值(例如，阈值B)来评估其与接入节点509的上行信道，并且(出于说明性目的)确定其上行信道的质量指标高于阈值(框517)。因为中继UE 507的上行信道的质量指标高于阈值，所以中继UE 507可以作为中继UE参与动态数据中继。中继UE 507发送(例如，广播)指示其正用作动态数据中继的中继UE的广告(事件519)。通过宣传中继服务，中继UE 507不必等待中继请求。
远程UE 505使用由接入节点509提供的阈值(例如，阈值A)来评估其与接入节点509的上行信道，并且(出于说明性目的)确定其上行信道的质量指标低于阈值(框521)。因为远程UE 505的上行信道的质量指标低于阈值，所以远程UE 505可以得益于作为远程UE参与动态数据中继。远程UE 505从中继UE 507接收广告，并向中继UE 507发送数据包(例如，PDCP PDU)以中继到接入节点509(事件523)。在将数据包传输到中继UE 507之前，远程UE505和中继UE 507配对。配对在中继UE 507和远程UE 505之间建立临时D2D连接。在将数据包发送到中继UE 507之后，远程UE 505和中继UE 507释放临时D2D连接。远程UE 505或中继UE 507可以发起临时D2D连接的释放。临时D2D连接的释放可以在远程UE 505或中继UE 507没有接收到这样做的指令的情况下自动发生。由于动态数据中继的性质，远程UE 505和中继UE 507不必通过握手或在数据包发送之后持续的任何其它连接建立过程来建立连接。事件519中的广告是广播，而数据包是使用单播传输来发送的，因此数据包发送是两个UE之间唯一的单播通信。中继UE 507自动接收并中继数据包。
在两个UE之间没有认证。中继UE 507确实知道远程UE 505的身份标识，但是仅知道本地无线层身份标识，例如远程UE 505的C-RNTI。该身份标识信息被传递到网络，允许网络标识正确的PDCP上下文以接收数据包。然而，中继UE 507不具有关于远程UE 505的任何永久标识信息，例如，中继UE 507不具有将远程UE 505映射到国际移动用户识别码(international mobile subscriber identity，IMSI)或SAE临时移动用户标识(SAEtemporary mobile subscriber identity，S-TMSI)的能力。
尽管讨论集中在单个数据包的中继上，但是只要数据包的数目保持较小，例如1-10个数据包，本文所给出的示例实施例可以用多个数据包来操作。如果远程UE 505具有大量要发送的数据包，则应当使用正常的中继服务(例如第2层UE到网络中继)。
中继UE 507将数据包中继到接入节点509(事件525)。接入节点509向远程UE505发送响应(事件527)。尽管通过中继UE 507中继上行数据包，但是使用诸如Uu链路的直接链路将对上行数据包的任何下行响应传输到远程UE 505。
图6是由参与动态数据中继的设备执行的处理和进行的传输的图600，其中远程UE请求中继服务。图600显示由远程UE 605、中继UE 607和接入节点609执行的处理和进行的传输。
接入节点609提供系统信息，包括由设备用来确定其是否可以参与动态数据中继的阈值(事件615)。远程UE 605使用由接入节点609提供的阈值(例如，阈值A)来评估其与接入节点609的上行信道，并且(出于说明性目的)确定其上行信道的质量指标低于阈值(框617)。因为远程UE 605的上行信道的质量指标低于阈值，所以远程UE 605可以得益于作为远程UE参与动态数据中继。远程UE 605发送(例如，广播)请求动态数据中继服务的请求(事件619)。
中继UE 607使用由接入节点609提供的阈值(例如，阈值B)来评估其与接入节点609的上行信道，并且(出于说明性目的)确定其上行信道的质量指标高于阈值(框621)。因为中继UE 607的上行信道的质量指标高于阈值，所以中继UE 607可以作为中继UE参与动态数据中继。中继UE 607从远程UE 605接收请求动态数据中继服务的请求。中继UE 607向远程UE 605发送(例如单播)用于动态数据中继的广告(事件623)。远程UE 605向中继UE 607发送数据包用于中继(事件625)。在将数据包发送到中继UE 607之前，远程UE 605和中继UE607配对。配对在中继UE 607和远程UE 605之间建立临时D2D连接。在将数据包发送到中继UE 607之后，远程UE 605和中继UE 607释放临时D2D连接。中继UE 607将数据包中继到接入节点609(事件627)。接入节点609向远程UE 605发送响应(事件629)。
如果远程UE 605具有要发送的附加数据包，则远程UE 605可以指示中继UE 607关于附加数据包。该指示允许中继UE 607知道其是否应该继续在短程通信链路上监听。如果远程UE 605具有要发送的附加数据包，则在每个数据包的传输之后可不释放临时D2D链路。或者，即使远程UE 605具有要发送的附加数据包，也可以在每个数据包的传输之后释放临时D2D链路，从而要求每个后续数据包的传输包括建立新的临时D2D链路。该指示可以是呈位于数据包中的标志的形式。作为说明性示例，该指示可以在数据包的报头，例如适配层报头中。
与使用图5所示的广告的动态数据中继不同，中继UE 607可选择其中继的是什么以及其为谁中继。中继UE 607可以仅从请求中继服务的UE接收数据包。不需要远程UE 605的认证。如果短程通信(例如Sidelink、蓝牙、BLE、IEEE 802.11Wi-Fi、IEEE 802.15.4/ZigBee、3GPP LTE、LTE-U、LAA、MuLTEFire、5G NR等)在功能上是点对点连接，则如果短程通信具有其自己的链路层安全性，则其它UE不可能在该连接上传输任何东西。
与远程UE的完整性和/或认证有关，不需要远程UE的完整性和/或认证来传递数据包。加密是第2层中继架构的一部分。如果攻击者模拟远程UE，则攻击者将仅能够在远程UE的承载上传递垃圾数据(其将解密以有效地随机数据)。传送垃圾数据的能力不是在典型蜂窝系统中可以减轻的安全风险，因为其也是存在于直接链路上的风险。具体地，诸如LTE的3GPP蜂窝系统不能防止在已建立的连接上注入无用数据，因为完整性保护不应用于这些系统中的用户数据。如果攻击者希望拒绝对远程UE的服务，则存在对空中安全技术不能防止诸如信号干扰的攻击。通常，网络会注意到循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)将在高层(例如，在因特网协议(Internet Protocol，IP)层)发生故障，这将能够保护服务免受攻击者注入的垃圾数据的影响。
应注意，模拟中继UE基本上是无害的。由于数据被加密，攻击者将不能访问远程UE的数据包中的数据。攻击者将只能中继数据包，这是针对单个远程UE的另一个拒绝服务(denial of service，DoS)攻击。此类攻击不如局部干扰攻击有效，但更难以执行。
图7示出具有适于传送中继数据的示例性格式的示例PDCP PDU 700。PDCP PDU700包括数据/控制(data/control，D/C)字段705，其被设置为值“1”，指示PDCP PDU 700是正在传送的数据；PDU类型字段707，其被设置为值“010”，指示PDCP PDU 700用于转发，以及承载信息字段709，其指示承载信息，所有这些都被包括在外部报头711中。PDCPPDU 700还包括远程UE的C-RNTI的第一八位字节713和第二八位字节715。PDCP PDU 700还包括内部报头717，其包括D/C字段719、PDU类型字段721以及内部报头部分723的其余部分。内部报头717包括关于包含在内部PDU 725的主体中的数据的信息。
本文所提出的动态数据中继技术可以用于尽力而为数据传递。无法轻易地保证服务质量(quality of service，QoS)限制。然而，由于中继链路具有比直接链路更高的质量条件，与数据包传输相关的体验质量(quality of experience，QoE)可能会有很高的额外的时延成本。
本文所提出的动态数据中继技术用于中继数据包。第2和3层的控制信息仍然使用远程UE和接入节点之间的直接链路来传输。因为不使用Uu物理(physical，PHY)层，所以不使用混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request，HARQ)。在另外的示例实施例中，动态数据中继也用于中继上行RRC消息，但是仍然使用Uu(直接)接口传输下行链路RRC消息。
图8是在参与动态数据中继的远程UE中发生的示例操作800的流程图。当远程UE参与动态数据中继时，操作800可以指示在远程UE中发生的操作。
操作800开始于远程UE对照阈值评估其与接入点的直接链路的质量指标，以确定其是否是动态数据中继的候选者(框805)。如果直接链路的质量指标低于阈值，则远程UE是动态数据中继的候选者。远程UE可以请求动态数据中继服务(框807)。作为说明性示例，远程UE广播对动态数据中继服务的请求。远程UE接收动态数据中继服务的广告(框809)。广告可以是对来自中继UE的动态数据中继服务的请求的响应。或者，广告是来自愿意提供中继服务的中继UE的动态数据中继服务的广播广告。远程UE建立与中继UE的临时D2D连接(框811)。远程UE使用临时D2D连接向中继UE发送数据包(框813)并释放临时D2D连接(框815)。在可选示例实施例中，在远程UE具有要中继的附加数据包的情况下，远程UE在每个发送的数据包中包括指示远程UE具有要发送的附加数据包的指示符。在此类情况下，在每个数据包发送之后可不释放临时D2D连接。应注意，最后的数据包将不包括指示符。在可替代的可选示例实施例中，每个数据包(除了最后的数据包之外)将包括指示符，但是在发送每个数据包之后，将建立和释放临时D2D连接。
图9是在参与动态数据中继的中继UE中发生的示例操作900的流程图。当中继UE参与动态数据中继时，操作900可以指示在中继UE中发生的操作。
操作900开始于中继UE对照阈值评估其与接入点的直接链路的质量指标，以确定其是否是动态数据中继的候选者(框905)。如果直接链路的质量指标高于阈值，则中继UE是动态数据中继的候选者。中继UE可以从远程UE接收对动态数据中继的请求(框907)。中继UE发送用于动态数据中继服务的广告(框909)。在中继UE确实接收到该请求的情况下，广告可以单播到远程UE，而在中继UE没有接收到请求的情况下，可以广播该广告。中继UE与远程UE建立临时D2D连接(框911)，并通过临时D2D连接从远程UE接收数据包(框913)。中继UE将数据包中继到接入节点(框915)。中继UE释放临时D2D连接(框917)。在可选示例实施例中，数据包包括指示远程UE具有要发送的附加数据包的指示符。在此类情况下，在接收或中继每个数据包之后可不释放临时D2D连接。应注意，最后的数据包将不包括指示符。在可替代的可选示例实施例中，每个数据包(除了最后的数据包之外)将包括指示符，但是在接收或中继每个数据包之后，建立和释放临时D2D连接。
图10示出示例通信系统1000。通常，系统1000使得多个无线或有线用户能够发送和接收数据和其它内容。系统1000可实施一种或多种信道接入方法，例如码分多址(codedivision multiple access，CDMA)、时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequency division multiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA，OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。
在该示例中，通信系统1000包括电子设备(electronic device，ED)1010a-1010c、无线接入网络(radio access network，RAN)1020a-1020b、核心网1030、公共交换电话网络(public switched telephone network，PSTN)1040、因特网1050和其它网络1060。尽管图10中示出特定数目的这些组件或元件，但是系统1000中可以包括任何数目的这些组件或元件。
ED 1010a-1010c用于在系统1000中运行和/或通信。例如，ED 1010a-1010c用于通过无线或有线通信信道发送和/或接收。每个ED 1010a-1010c表示任何合适的终端用户设备，并且可以包括(或可以称为)例如用户设备/装置(user equipment，UE)、无线传输/接收单元(wireless transmit/receive unit，WTRU)、移动台，固定或移动用户单元、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能电话，膝上型电脑，计算机，触控板、无线传感器或消费型电子设备等此类设备。
本文中RAN 1020a-1020b分别包括基站1070a-1070b。每个基站1070a-1070b用于与ED 1010a-1010c中的一个或多个无线连接，以使得能够接入核心网络1030、PSTN 1040、因特网1050和/或其它网络1060。例如，基站1070a-1070b可包括(或可以为)若干众所周知的设备中的一个或多个，例如基站收发信台(base transceiver station，BTS)、基站(NodeB)、演进型NodeB(evolved NodeB，eNodeB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器。ED 1010a-1010c用于与因特网1050连接并通信，可以接入核心网络1030、PSTN 1040和/或其它网络1060。
在图10所示的实施例中，基站1070a形成RAN 1020a的一部分，其可包括其它基站、元件和/或设备。此外，基站1070b形成RAN 1020b的一部分，其可包括其它基站、元件和/或设备。每个基站1070a-1070b用以在有时称为“小区”的特定地理区域或区域内发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用具有用于每个小区的多个收发器的多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术。
基站1070a-1070b使用无线通信链路通过一个或多个空中接口1090与ED1010a-1010c中的一个或多个通信。空中接口1090可以利用任何合适的无线接入技术。
在此考虑了系统1000可以使用多个信道接入功能，包括上述此类方案。在特定实施例中，基站和ED实现LTE、LTE-A和/或LTE-B。当然，可以使用其它多址方案和无线协议。
RAN 1020a-1020b与核心网络1030通信以向ED 1010a-1010c提供语音、数据、应用、基于互联网协议的语音业务(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其它服务。可以理解，RAN 1020a-1020b和/或核心网络1030可以与一个或多个其它RAN(未示出)直接或间接通信。核心网络1030还可用作其它网络(例如PSTN 1040、因特网1050和其它网络1060)的接入网关。此外，ED 1010a-1010c中的一些或全部可包括使用不同的无线技术和/或协议通过不同无线链路与不同无线网络通信的功能。代替无线通信(或除此之外)，ED可以通过有线通信信道与服务提供商或交换机(未示出)以及因特网1050通信。
尽管图10示出通信系统的一个示例，但是可以对图10做出各种变化。例如，通信系统1000可以包括任何数目的ED、基站、网络或任何合适配置中的其它组件。
图11A和11B示出可以实现根据本公开的方法和教示的示例设备。具体地，图11A示出示例ED 1110，而图11B示出示例基站1170。这些部件可用于系统1000或任何其它合适的系统中。
如图11A所示，ED 1110包括至少一个处理单元1100。处理单元1100实现ED 1110的各种处理操作。例如，处理单元1100可执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或使ED 1110能够在系统1000中操作的任何其它功能。处理单元1100还支持上文更详细描述的方法和教示。每个处理单元1100包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理单元1100可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
ED 1110还包括至少一个收发器1102。收发器1102用于调制数据或其它内容以供至少一个天线或网络接口控制器(network interface controller，NIC)1104传输。收发器1102还用于解调至少一根天线1104接收的数据或其它内容。每个收发器1102包括用于生成信号以进行无线或有线传输和/或处理以无线或有线方式接收的信号的任何合适的结构。每根天线1104包括用于发送和/或接收无线或有线信号的任何合适的结构。ED 1110中可以使用一个或多个收发器1102，并且ED 1110中可以使用一根或多根天线1104。尽管示为单个功能单元，但是还可以使用至少一个发射器和至少一个单独的接收器实施收发器1102。
ED 1110还包括一个或多个输入/输出设备1106或接口(例如，到因特网1050的有线接口)。输入/输出设备1106便于与网络中的用户或其它设备(网络通信)交互。每个输入/输出设备1106包括用于向用户提供信息或从用户接收/提供信息，包括网络接口通信的任何合适的结构，诸如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏。
此外，ED 1110包括至少一个存储器1108。存储器1108存储ED 1110使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器1108可以存储由处理单元1100执行的软件或固件指令以及用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。每个存储器1108包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数字(secure digital，SD)存储卡等。
如图11B所示，基站1170包括至少一个处理单元1150、包括发送器和接收器功能的至少一个收发器1152、一根或多根天线1156、至少一个存储器1158以及一个或多个输入/输出设备或接口1166。本领域技术人员能理解的调度器与处理单元1150耦合。调度器可以包括在基站1170内或独立于基站1170运行。处理单元1150实施基站1170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元1150还可以支持上文更详细描述的方法和教示。每个处理单元1150包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理单元1150例如可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
每个收发器1152包括用于生成以无线或有线传输到一个或多个ED或其它设备的信号的任何合适的结构。每个收发器1152还包括用于处理以无线或通过电线从一个或多个ED或其它设备接收的信号的任何合适的结构。尽管发送器和接收器合并显示为收发器1152，但是可以是单独的组件。每根天线1156包括用于传输和/或接收无线或有线信号的任何合适的结构。虽然公共天线1156在这里示出为与收发器1152耦合，但是一根或多根天线1156可以耦合到收发器1152，从而允许单独的天线1156耦合到发射器和接收器(如果配备为单独的组件的话)。每个存储器1158包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器和检索设备。每个输入/输出设备1166便于与网络中的用户或其它设备(网络通信)交互。每个输入/输出设备1166包括用于向用户提供信息或从用户接收/提供信息，包括网络接口通信的任何合适的结构。
图12是计算系统1200的方框图，该计算系统可以用来实现本文公开的设备和方法。例如，计算系统可以是UE、AN、MM、SM、UPGW、AS的任何实体。特定设备可利用所有所示的组件或该组件的仅一子集，且设备之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包含组件的多个实例，诸如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。计算系统1200包括处理单元1202。处理单元包括中央处理单元(central processing unit，CPU)1214、存储器1208，且可进一步包括大容量存储装置1204、视频适配器1210和连接到总线1220的I/O接口1212。
总线1220可以是任意类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或存储控制器、外设总线、或视频总线。CPU 1214可包括任何类型的电子数据处理器存储器1208可包括任意类型的非瞬时性系统存储器，例如静态随机存取存储器(static random accessmemory，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)或其组合。在实施例中，存储器1208可包含在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。
大容量存储器设备1204可包括任意类型的非瞬时性存储设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息通过总线1220访问。大容量存储器设备1204可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器或者光盘驱动器。
视频适配器1210和I/O接口1212提供接口以将外部输入和输出设备耦合到处理单元1202。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合到视频适配器1218的显示器1210和耦合到I/O接口1216的鼠标/键盘/打印机1212。其它设备可以耦合到处理器单元1202，并且可以使用额外或更少的接口卡。例如，可使用如通用串行总线(universal serial bus，USB)(未示出)等串行接口将接口提供给外部设备。
处理单元1202还包括一个或多个网络接口1206，该网络接口可以包括例如以太网电缆等有线链路，和/或用以接入节点或不同网络的无线链路。网络接口1206允许处理单元1202经由网络与远程单元通信。举例来说，网络接口1206可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元1202耦合到局域网1222或广域网上以用于数据处理以及与远程设备通信，该远程设备例如其它处理单元、因特网或远程存储设施。
应当理解，这里提供的实施例方法的一个或多个步骤可以由相应的单元或模块来执行。例如，信号可以由发送单元或发送模块传输。信号可以由接收单元或接收模块接收。信号可由处理单元或处理模块处理。其它步骤可以由建立单元/模块、释放单元/模块、广告单元/模块和/或中继单元/模块来执行。对应的单元/模块可以为硬件、软件或其组合。例如，一个或多个单元/模块可以是集成电路，诸如现场可编程门阵列(field programmablegate array，FPGA)或专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)。
虽然已详细地描述了本发明及其优点，但是应理解，可以在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种改变、替代和更改。

Claims (25)

1.一种用于动态中继数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
远程设备从中继设备接收用于动态中继服务的广告；
所述远程设备根据所述广告与所述中继设备建立第一设备到设备(device-to-device，D2D)连接；
所述远程设备使用所述第一D2D连接向所述中继设备发送数据包；
所述远程设备在发送所述数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述远程设备和接入节点之间的直接链路的质量指标低于阈值时，执行接收所述广告，建立所述第一D2D连接，发送所述数据包以及释放所述第一D2D连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括所述远程设备发送对动态中继服务的请求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包包括所述远程设备的标识符。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标识符是所述远程设备的小区无线网络临时标识符(cell radio network temporary identifier，C-RNTI)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述第一D2D连接包括向所述中继设备提供所述远程设备的标识符。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括，对于所述至少一个或多个数据包中的每个其它数据包：
所述远程设备建立第二D2D连接；
所述远程设备使用所述第二D2D连接发送所述其它数据包；以及
所述远程设备释放所述第二D2D连接。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包包括承载标识符。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包与默认承载相关联。
11.一种用于动态中继数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
中继设备宣传动态数据中继业务；
所述中继设备与远程设备建立第一设备到设备(device-to-device，D2D)连接；
所述中继设备接收在所述第一D2D连接上接收到的数据包；
所述中继设备将包括至少所述接收到的数据包的中继数据包中继到接入节点，其中所述中继数据包包括所述远程设备的标识符；以及
所述中继设备在接收所述接收到的数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述中继设备和接入节点之间的直接链路的质量指标高于阈值时，执行宣传所述动态数据中继服务，建立所述第一D2D连接，接收所述接收到的数据包，中继所述中继数据包，以及释放所述第一D2D连接。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收到的数据包包括所述远程设备的所述标识符。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述标识符是所述远程设备的小区无线网络临时标识符(cell radio network temporary identifier，C-RNTI)。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括所述中继设备从所述远程设备接收对动态中继服务的请求。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，建立所述第一D2D连接包括从所述远程设备接收所述标识符。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收到的数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括，对于所述至少一个或多个数据包中的每个其它数据包：
establishing,by the relay device,a second D2D connection；所述中继设备建立第二D2D连接；
所述中继设备在所述第二D2D连接上接收所述其它数据包；
所述中继设备发送包括至少所述其它接收到的数据包的中继的其它数据包；以及
所述中继设备释放所述第二D2D连接。
19.一种远程设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；以及
计算机可读存储介质，存储所述一个或多个处理器执行的程序，所述程序包括指令，使得所述远程设备执行以下操作：
从中继设备接收用于动态中继服务的广告，
根据所述广告与所述中继设备建立第一设备到设备(device-to-device，D2D)连接，
使用所述第一D2D连接向中继设备发送数据包，以及
在发送所述数据包后自动释放所述第一D2D连接。
20.根据权利要求19所述的远程设备，其特征在于，所述程序包括指令，使得所述远程设备发送对动态中继服务的请求。
21.根据权利要求19所述的远程设备，其特征在于，所述程序包括指令，使得所述远程设备向所述中继设备提供所述远程设备的标识符。
22.根据权利要求19所述的远程设备，其特征在于，所述数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符，且其中所述程序包括指令，使得所述远程设备针对所述至少一个或多个数据包的每一个其它数据包，建立第二D2D连接，使用所述第二D2D连接发送所述其它数据包，以及释放所述第二D2D连接。
23.一种中继设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；以及
计算机可读存储介质，存储所述一个或多个处理器执行的程序，所述程序包括指令，使得所述中继设备执行以下操作：
宣传动态数据中继服务，
与远程设备建立第一设备到设备(device-to-device，D2D)连接，
接收在所述第一D2D连接上接收到的数据包，
将包括至少所述接收到的数据包的中继数据包中继到接入节点，其中所述中继数据包包括所述远程设备的标识符；以及
在接收所述接收到的数据包之后自动释放所述第一D2D连接。
24.根据权利要求23所述的中继设备，其特征在于，所述程序包括指令，使得所述中继设备从所述远程设备接收对动态中继服务的请求。
25.根据权利要求23所述的中继设备，其特征在于，所述接收到的数据包包括指示所述远程设备具有至少一个或多个要发送的数据包的指示符，且其中所述程序包括指令，使得所述中继设备针对所述至少一个或多个数据包的每一个其它数据包，建立第二D2D连接，在所述第二D2D连接上接收所述其它数据包，发送包括至少所述其它接收到的数据包的中继的其它数据包，以及释放所述第二D2D连接。
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