TWI538550B - 用於行動寬頻網路之裝置對裝置競爭管理方案 - Google Patents

用於行動寬頻網路之裝置對裝置競爭管理方案 Download PDF

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TWI538550B
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Description

用於行動寬頻網路之裝置對裝置競爭管理方案 發明領域
本文中所描述之實施例大體而言係關於無線通訊系統，且更特定言之，係關於經由基於競爭之網路卸載網路訊務以用於達成直接裝置對裝置通訊。
發明背景
在蜂巢式系統中，諸如依據由第三代合作夥伴計劃(3GPP)起始之通用行動電信系統(UMTS)長期演進(LTE)標準或電機電子工程師學會(IEEE)802.16標準(WiMax)操作之網路，傳輸可經由通過核心網路之基礎結構路徑行進。當無線行動裝置(例如，使用者裝備或「UE」)接近彼此時，基礎結構路徑就代表了網路頻道及使用者電池資源之浪費。為了避免此浪費及改良UE及網路效能，在3GPP系統中正在研究直接通訊協定以用於達成將資料訊務卸載至UE之間的直接鏈路上的目的。
雖然在3GPP系統中進行各種努力以開發出新的基於LTE之裝置對裝置(D2D)協定，但在分散式網路中存在 許多D2D協定，其可用以將網路訊務卸載至直接鏈路上。然而，因為此等D2D協定經設計以用於分散式網路，所以其不會具有中央管理。因此，D2D協定使用基於競爭之程序來管理無線電資源。由於基於競爭之D2D協定為非蜂巢式協定，因此其駐留於不同於蜂巢式網路之頻帶上且可用於達成卸載蜂巢式網路訊務之目的。不幸的是，基於競爭之D2D協定並不總是在使用者輸送量、延遲及/或電池電力方面有良好的表現。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種用於管理自一無線蜂巢式網路卸載至一裝置對裝置(D2D)基於競爭之網路之網路訊務的伺服器，該伺服器包含：一處理器；以及一D2D競爭管理器，其包含指令，該等指令在由該處理器執行時管理在該D2D基於競爭網路中的多個使用者裝備(UEs)之間的通訊，該等UE中之至少兩者經組配以選擇性地透過該無線蜂巢式網路之一核心網路及透過該D2D基於競爭之網路彼此通訊，該D2D競爭管理器經組配以：定義該D2D基於競爭之網路中之一第一集合鏈路；針對於該第一集合中之各鏈路，計算對應於與該第一集合中之一或多個其他鏈路之一衝突的一鏈路成本；按鏈路成本遞升之次序評估該第一集合中之各鏈路以自該第一集合當中選擇一第二集合鏈路，在被啟動時，該第二集合鏈路增加在該等UE之間傳達的資料封包之一總和輸送量；以及在一卸載週期期間將一訊息傳達至該等UE以啟動該第二集合鏈路。
100‧‧‧通訊網路
110、112‧‧‧基地台
112、113、114、116、118、120、122‧‧‧UE
124‧‧‧無線存取點(WAP)
126‧‧‧核心網路
128、130、134‧‧‧專用頻道
132‧‧‧無線區域網路(WLAN)
136‧‧‧網際網路
200‧‧‧網路圖形
210、212、214‧‧‧WiFi D2D節點
216、218‧‧‧叢集
300、400、500‧‧‧處理程序
310、312、314、316、410、412、414、416、418、420、422、424、510、512、513、514、516、518、520、522、524、526、528、530、532、534、536‧‧‧步驟
圖1為根據一實施例之實例通訊網路之方塊圖。
圖2說明根據實例實施例之網路圖形。
圖3為說明根據一實施例之用於定義網路圖形之處理程序的流程圖。
圖4為說明根據一實施例之用於D2D競爭管理之處理程序的流程圖。
圖5為說明根據另一實施例之用於D2D競爭管理之處理程序的流程圖。
圖6為說明根據實例實施例之延遲對鏈路數目之關係曲線的曲線圖。
圖7為說明根據實例實施例之能量消耗對鏈路數目之關係曲線的曲線圖。
圖8為說明根據實例實施例之輸送量對鏈路數目之關係曲線的曲線圖。
圖9提供根據一實施例之行動裝置(諸如，使用者裝備(UE))的實例說明。
圖10為根據一實施例之經組配以用於管理網路訊務之伺服器的簡化方塊圖。
較佳實施例之詳細說明 I. 綜述
在3GPP中提議了各種應用及使用狀況，其可涉及到使用者及/或裝置或在使用者及/或裝置群組間的網路 起始或UE起始之通訊。舉例而言，已提議將使用者及/或裝置群組間的D2D或同級間通訊用於區域社交網路、內容共用、基於位置之營銷、服務廣告、行動體至行動體應用、公共安全及其他應用。
可在基於競爭之網路中使用有執照或無執照無線頻譜來實施D2D通訊。可使用無執照無線頻譜之通訊系統之實例包括(例如)802.11(「WiFi」)、藍芽、近場通訊(「NFC」)等等。在各種實施例中，行動裝置可利用WiFi直接或另一發現程序來發現及建立與其他行動裝置之直接D2D通訊鏈路。若行動裝置在D2D通訊期間移動超出彼此範圍，則可能丟失會話連續性。
UE可在遠離彼此時經由無線廣域網路(WWAN)(諸如，LTE或WiMax無線通訊網路)起始彼此之通訊，但在其移動到彼此接近時接著建立直接通訊。如上文所論述，在彼此接近時繼續使用WWAN資源進行通訊可減小輸送量，增加延遲，使用過多電池電力，及/或可消耗可被更好地用於遠離彼此之行動裝置之間的通訊的WWAN資源。
為了改良效能，某些實施例揭示一種D2D競爭管理方案，其改良總的D2D輸送量或使總的D2D輸送量最大化，同時遵照一預定義條件集合(例如，對使用者媒體存取延遲及能量消耗之限制)。某些此等實施例執行對啟動各D2D鏈路之成本/益處分析。分析係在所有其他現有D2D鏈路及/或所要的D2D鏈路之子集以及共頻道背景干擾之環境 中進行。如下文所論述，結果展示：所揭示實施例改良D2D使用者之媒體存取延遲及能量效率，同時維持D2D鏈路輸送量。
成本/益處分析判定准許哪些現有及/或被請求的D2D鏈路存取無線頻道。某些實施例找到D2D鏈路之一集合，其在經同時啟動時使輸送量最大化，同時遵照一預定義條件集合。基於該條件集合，可將D2D鏈路之該集合參數化以使總的網路輸送量最大化或使使用者延遲及電池消耗最小化。
某些實施例類似於具有V個頂點及E個邊緣之圖形G=(V,E)之圖形分割，只不過具有由無線頻道界定的某些限制。圖形分割問題可具有對應於NP-完全之計算複雜性(類似於子集總和問題)，其中NP是指非確定性多項式時間，且因此為不可解的。因此，根據此等實施例之演算法可即時產生次最佳鏈路選擇。
演算法具有某些與眾不同的特徵，諸如，能夠考慮到現有的不受控D2D連接。演算法亦可(例如)對不完全資料操作且隨網路大小線性地按比例調整。在某些實施例中，可對選定D2D連接強制執行限制以滿足個別服務品質(QoS)要求。
在以下詳細描述中，參看形成其一部分之隨附圖式，在隨附圖式中，相似數字貫穿全文指明相似部分，且借助於說明來展示可加以實踐之實施例。應理解，可利用其他實施例，且可在不脫離本發明範疇之情況下作出結構 或邏輯改變。因此，以下詳細描述不應以限制性意義來理解，且實施例之範疇由附加申請專利範圍及其均等物來界定。
可能以最有助於理解所主張的標的物的方式將各種操作描述為依次的多個離散動作或操作。然而，描述的次序不應被解釋為暗示此等操作必定為相依於次序的。詳言之，可能不以所呈現之次序來執行此等操作。所描述之操作可以不同於所描述之實施例的次序來執行。在額外實施例中，可執行各種額外操作及/或可省略所描述之操作。
為了達成本發明之目的，片語「A及/或B」意謂(A)、(B)或(A及B)。為了達成本發明之目的，片語「A、B及/或C」意謂(A)、(B)、(C)、(A及B)、(A及C)、(B及C)或(A、B及C)。
描述可能使用可各指相同或不同實施例中之一或多者的片語「在一實施例中」或「在數個實施例中」。此外，如關於本發明之實施例使用之詞語「包含」、「包括」、「具有」及其類似者為同義的。
如本文中所使用，詞語「模組」及/或「邏輯」可指以下各者、為以下各者的部分或包括以下各者：特殊應用積體電路(「ASIC」)、電子電路、執行一或多個軟體或韌體程式之處理器(共用的、專用的或群組)及/或記憶體(共用的、專用的或群組)、組合邏輯電路，及/或提供所描述之功能性之其他合適組件。
II. WiFi D2D實例
為了提供對所揭示之D2D競爭管理方案的深層理解，下文論述WiFi D2D網路實例。然而，熟習此項技術者將認識到，可使用其他網路協定(例如，藍牙、NFC等)或網路協定之組合。
圖1為根據一實施例之實例通訊網路100之方塊圖。實例通訊網路100包括多個基地台110、112及多個UE 113、114、116、118、120、122。如本文中所使用之「基地台」一詞為通用術語。如熟習此項技術者將瞭解，在演進型通用陸地無線電存取網路(EUTRAN)中(諸如用於LTE架構中之網路)，基地台110、112可各為演進型節點B(eNodeB)。然而，「eNodeB」一詞在一些意義上比習知基地台之意義廣泛，此係由於eNodeB大體而言是指邏輯節點。如本文中所使用之「基地台」一詞包括基地台、NodeB、eNodeB或特定針對其他架構之其他節點。
EUTRAN為使用由3GPP之LTE及LTE進階(LTE-A)標準定義之空中介面的無線通訊網路。在3GPP LTE規範之早期草案中，EUTRAN亦被稱作關於長期演進及演進型通用陸地無線電存取(EUTRA)之3GPP工作項目。EUTRAN為意欲替換3GPP第5版本及之後的版本中所指定之UMTS、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)及高速上行鏈路封包存取(HSUPA)技術的無線電存取網路標準。EUTRAN提供較高資料速率、較低潛時，且為了封包資料進行了最佳化。
在圖1中所展示之實例中，UE 113經由核心網路126與位於遠端之UE 114通訊。UE 113在基地台110之小區涵蓋區域內，且UE 114在基地台112之小區涵蓋區域內。UE 113使用專用頻道128與基地台110通訊，例如，藉由傳輸及/或接收無線電鏈路控制(RLC)協定資料單元(PDU)片段及服務資料單元(SDU)片段。類似地，UE 114使用專用頻道130與基地台112通訊。基地台110分別經由無線電網路控制器(未圖示)連接到核心網路126。在LTE架構中，核心網路126為演進型封包核心(EPC)。核心網路126可包括多個伺服器(例如，網路業者伺服器)及閘道器(例如，用於存取網際網路136)。
在圖1中，UE 116、118、120、122已與對應通訊鏈路建立特用WiFi直接網路。在此實施例中，UE 116、118、120、122中之兩者或兩者以上可直接彼此通訊，而不涉及中央存取點。然而，在圖1中所展示之實例中，UE 120、122亦在無線區域網路(WLAN)132內，WLAN 132包括經組配以使用WiFi協定通訊的無線存取點(WAP)124。WAP 124可(例如)使得UE 116、118、120、122中之一或多者能夠存取網際網路136。UE 116、118、120、122中之一或多者亦可與通訊網路100中之至少一基地台通訊。舉例而言，UE 116經展示為具有至基地台110之專用頻道134。
當處於範圍內時，UE 116、118、120、122經組配以使用特用的基於競爭之協定經由D2D鏈路彼此通訊。在圖1中，例如，可在UE 116與UE 118、120之間、在UE 118 與UE 120之間、在UE 120與UE 122之間及在WAP 124與UE 118、120、122之間啟動D2D鏈路。在某些實施例中，伺服器(展示於(例如)圖10中)基於成本/益處分析而選擇啟動或撤銷啟動D2D鏈路中之哪一者。伺服器可(例如)為核心網路126之部分且可輔助網路業者管理UE 116、118、120、122之間的通訊。在其他實施例中，伺服器可經組配以經由網際網路136提供基於雲端之服務以用於管理特用網路中的UE 116、118、120、122之間的通訊。在又其他實施例中，UE 116、118、120、122及/或WAP 124中之一者可經組配以管理特用網路中之通訊。
在某些實施例中，在UE 116、118、120、122及/或WAP 124移動位置時，週期性地執行成本/益處分析。成本/益處分析可包括在網路圖形中將UE表示為節點。舉例而言，圖2說明根據實例實施例之網路圖形200。網路圖形200包括共頻道WiFi D2D節點210、212、214之集合以及其所要的D2D鏈路(以實線展示)及不合需要的干擾鏈路(以虛線展示)。兩個節點之間的任何線(不管為所要的抑或不合需要的)指示節點在WiFi D2D範圍內。因此，不具有共同端點(節點)或未經由另一線連接之任何兩條線表示可平行地延行之鏈路(亦即，其不會對彼此造成干擾或衝突)。
在圖2中，存在八個所要的WiFi D2D鏈路(以實線展示，表示被啟動及經撤銷啟動之鏈路)。在此實例中，可將被啟動之鏈路分群成兩個相異叢集216、218。來自給定叢集(例如，叢集216)之任何鏈路與來自另一叢集(例如，叢 集218)之鏈路相衝突的可能性為零。因此，為了在不引入任何競爭之情況下使作用中鏈路之數目最大化，將來自各叢集之除一個之外的其餘啟動鏈路撤銷啟動且非作用中鏈路保持非作用中。
然而，因為總的WiFi D2D網路輸送量最初隨著本端作用中D2D鏈路之數目而增加(在歸因於不利競爭而減小之前)，所以可能需要同時啟動所有作用中鏈路，而保留非作用中鏈路為非作用中的以使網路輸送量最大化。此情形可導致各叢集216、218內的可管理之競爭及最大輸送量。另外，因為叢集216、218不會阻擋彼此之傳輸，所以其輸送量可為相加的。另一方面，若經撤銷啟動之鏈路中之任一者被啟動，則其將最終阻擋來自兩個叢集之傳輸，此情形可導致減小之網路輸送量。本文中所描述之某些實施例分析此等輸送量增益及損失，且判定同時啟動哪些鏈路。
III. 實例D2D競爭管理方案
節點集合、其所要的D2D鏈路及其不合需要之干擾鏈路構成網路圖形G，其中頂點為節點且邊緣為鏈路(參見圖2)。在某些實施例中，網路圖形G可呈任何形狀。然而，在其他實施例中，網路圖形G之形狀或定義可包括一或多個限制。舉例而言，圖3為說明根據一實施例之用於定義網路圖形G之處理程序300的流程圖。處理程序300包括定義310任何兩個節點之間的單一可能鏈路(亦即，兩個頂點之間的邊緣可能僅具有多重性一)，將所有邊緣定義312為無方向性鏈路，判定314用於網路圖形G之有限數目個頂點，及移 除316孤立頂點(例如，自網路觀點來看，孤立頂點不具有搭配者且因此不受關注)。
圖4為說明根據一實施例之用於D2D競爭管理之處理程序400的流程圖。處理程序400增加D2D網路輸送量或使D2D網路輸送量最大化，同時遵照一預定義條件集合。預定義條件可包括(例如)抖動要求、延遲要求、UE能量消耗要求、輸送量要求、其他服務品質(QoS)要求，及前述各者之組合。在一實施例中，例如，可能的鏈路在被考慮用於啟動之前要被判定滿足最小臨限值。D2D網路輸送量為所有作用中D2D鏈路之總和輸送量，其中給定鏈路Li之輸送量經定義為Ti=1/Ni，且Ni=干擾該鏈路之作用中D2D鏈路之數目。
處理程序400判定410所要的D2D鏈路Li之一集合R，其由現有D2D鏈路(其可為繼續的或終止的)以及被請求的D2D鏈路兩者組成。在給定所要的D2D鏈路之集合R之情況下，處理程序400試圖啟動集合R中的一鏈路群組，在經同時啟動時，該鏈路群組導致最大總和輸送量。在許多狀況下，集合R為網路圖形G中之所有鏈路之子集。在某些實施例中，不允許啟動集合R外部之鏈路，且不需要啟動集合R內之鏈路。另外，如下文所論述，亦可指定不受管理之始終作用中惡意鏈路之一集合Z。不受管理之惡意鏈路之該集合Z可(例如)包括特用網路中之不具有與核心網路126通訊的能力的節點(例如，不與蜂巢式網路業者相關聯的節點)之間的鏈路。
處理程序400基於在特定鏈路Li被啟動之情況下可能會受特定鏈路Li干擾的鏈路之可能數目而計算412集合R中之每個鏈路Li之成本Ci。接著以成本遞升之次序評估各鏈路以判定該鏈路是否遵照預定義條件及判定啟動該鏈路將增加抑或減小D2D網路輸送量。若該鏈路將增加輸送量，則啟動該鏈路，否則，不考慮將該鏈路用於啟動，直至演算法再次執行為止。
如圖4中所展示，處理程序400選擇414具有最低成本Ci之鏈路Li，且查詢416選定鏈路Li是否遵照預定義條件。若選定鏈路Li遵照預定義條件，則處理程序400查詢418選定鏈路Li是否增加輸送量。若選定鏈路Li增加輸送量，則處理程序400啟動420選定鏈路(或維持已在作用中鏈路處於作用中狀態)，且選擇422具有最低成本Ci之下一鏈路Li。另一方面，若選定鏈路Li不遵照預定義條件或不增加輸送量，則處理程序400在選擇具有最低成本Ci之下一鏈路Li之前撤銷啟動424選定鏈路Li(若已在作用中)。在選擇具有最低成本Ci之下一鏈路Li之後，處理程序400重複以下處理程序：查詢416、418及啟動420或撤銷啟動424具有最低成本之新近選定鏈路Li。
圖5為說明根據一實施例之用於D2D競爭管理之處理程序500的流程圖。如上文關於圖4所論述，處理程序500判定所要的D2D鏈路Li之一集合R。另外，處理程序500判定惡意D2D鏈路之一集合Z。對於各鏈路Li R(集合R中之各鏈路Li)，處理程序500計算510鏈路成本Ci=在啟動 Li之情況下R中的將受到干擾的鏈路之總數目。此等鏈路為來自集合R之鏈路，該等鏈路之至少一端點(亦即，頂點)與Li之端點中之任一者相同或鄰近於Li之端點中之任一者(其中鄰近性係藉由網路圖形G中之邊緣來定義)。若兩個端點之間存在邊緣，則該等兩個端點為「鄰近的」。
處理程序500亦包括以成本遞升之次序使所有鏈路Li進入512至清單P中，且初始化513以下狀態變數：作用中相鄰者臨限值H=0；被啟動之鏈路之集合A=不受管理之始終作用中惡意鏈路之集合Z；及所有被啟動之鏈路之總和輸送量t=0。作用中相鄰者臨限值H為可遞增變數以考慮到集合Z中之作用中惡意鏈路及集合A中之任何其他先前被啟動之鏈路。
處理程序500亦包括子處理程序，其包含：選擇514鏈路Li P，令516變數Wi為集合A中之在選定鏈路Li在作用中之情況下將受選定鏈路Li干擾的鏈路的數目，及判定516是否Wi>H。若Wi>H，則子處理程序包括查詢524是否選擇下一鏈路Li P。若存在尚未針對作用中相鄰者臨限值H之當前值經處理的下一鏈路Li P(例如，具有次最低鏈路成本Ci)，則子處理程序選擇下一鏈路Li P以用於使用子處理程序進行處理(例如，令516變數Wi為集合A中之在下一選定鏈路Li在作用中之情況下將受其干擾的鏈路的數目)。為了達成論述之目的，一旦選擇下一鏈路，則在處理程序500中對選定鏈路Li之參考便指當前或下一選定鏈路。
若變數Wi小於或等於作用中相鄰者臨限值H，則子處理程序包括查詢520選定鏈路Li是否遵照預定義條件，如上文所論述。若選定鏈路Li不遵照預定義條件，則子處理程序包括將選定鏈路Li自清單P中移除522，且在可適用之情況下，選擇下一鏈路Li P以用於使用子處理程序進行處理。然而，若選定鏈路Li遵照預定義條件，則子處理程序包括令526下一總和輸送量t'=選定鏈路Li及集合A中之所有鏈路(在其經同時啟動之情況下)的加總輸送量，且查詢528是否t't。
若下一總和輸送量t'小於先前總和輸送量t，則子處理程序包括在選擇下一鏈路Li P以用於使用子處理程序進行處理之前，將選定鏈路Li自清單P中移除522。然而，若t't，則子處理程序包括在將選定鏈路Li自清單P中移除522且選擇(在可適用之情況下)下一鏈路Li P以用於使用子處理程序進行處理之前，令530A=A∪Li且t=t'。
若查詢524是否選擇下一鏈路Li P導致判定：不存在尚未針對作用中相鄰者臨限值H之當前值經處理的下一鏈路Li P，則子處理程序包括查詢532是否P≠，其中為空集(例如，清單P包括先前針對H之先前值經處理但尚未被自清單P中移除以便允許一或多個其他H值之後續處理的鏈路)。若P≠，則子處理程序包括令534H=H+1且針對清單P中剩餘之鏈路重複子處理程序。然而，若P=，則處理程序包括輸出536集合A作為要啟動之D2D鏈路之集合。
在某些實施例中，可將子處理程序概述為如下：對於各鏈路Li P：令Wi為集合A中之在Li被啟動之情況下將受Li干擾的鏈路的數目；若Wi>H，則轉向清單P中之下一鏈路Li；若不滿足任何預定義條件，則將Li自清單P中移除且轉向清單P中之下一鏈路Li；令t'=鏈路Li及集合A中之所有鏈路(在其經同時啟動之情況下)的加總輸送量；若t't，則令A=A∪Li，(其中∪表示並集)，且t=t'；將鏈路Li自清單P中移除且轉向清單P中之下一鏈路Li；令H=H+1；且若P≠(其中為空集)，則重複子處理程序。
集合A為被啟動之D2D鏈路之集合。其總和輸送量=t。方法為穩定的，且對於成本估計階段而言，該方法之總複雜性為O(L．頂點平均等級)且對於鏈路啟動階段而言，該方法之總複雜性為O(L．R)。
IV. 實例效能結果
借助於說明，在大小為500m×500m、具有高達六十(60)個D2D源節點之環繞式環境中測試實例實施例。源節點為具有待發送之訊務之節點。此實例中之傳播環境為 不具有視線之市區，且假定天線高度為1.5m。D2D源節點在環境中隨機地但均勻地部署。對此實例中之各源給出正好一個目的地節點，該目的地節點係自D2D範圍內之所有節點中隨機地拾取。為了確保所有源的配對，丟棄環境中的顯著大量之可能的目的地節點。應注意，亦可選擇其他源節點作為目的地。
用於此實例中之媒體存取控制(MAC)協定為IEEE 802.11-2012，其中請求發送/接受發送(RTS-CTS)經啟用。此實例實施例不使用多輸入及多輸出(MIMO)，且空閒頻道評估函數具有約-76dBm之臨限值。此實例中之系統雜訊底限經選擇為約-100dBm。訊務型樣為飽和佇列，其中最大傳輸機會大小為約1300ms。
此實例實施例之目標為使使用者MAC延遲及能量消耗最小化，同時使總的網路輸送量最大化。因此，可在以下預定義條件下執行演算法：無作用中鏈路可與另一作用中鏈路競爭(亦即，阻擋)。
圖6為說明根據實例實施例之延遲對鏈路數目之關係曲線的曲線圖。如圖6展示，平均使用者MAC延遲方面之效能改良隨著可能的鏈路之數目而增長，但在所有鏈路數目下皆為顯著的。舉例而言，當部署中存在六十(60)個D2D鏈路時，此實例實施例將平均使用者MAC延遲減小二分之一以上。但甚至在低D2D鏈路數目(例如，約10個鏈路)的情況下，平均MAC延遲亦減小三分之一以上。
圖7為說明根據實例實施例之能量消耗對鏈路數 目之關係曲線的曲線圖。圖7展示在部署中存在六十(60)個D2D鏈路之情況下，在所有鏈路為作用中時的平均使用者能量消耗差不多為0.2焦耳/兆位元。比較起來，當根據所揭示之實施例僅啟動選定鏈路時，此值減小至稍稍超過0.08焦耳/兆位元。此為差不多60%之平均能量消耗的減小。
此等延遲及能量改良為有用的，此至少部分地因為實例實施例同時維持(且改良)總的D2D網路輸送量。舉例而言，圖8為說明根據實例實施例之輸送量對鏈路數目之關係曲線的曲線圖。圖8展示：當在努力減小平均使用者MAC延遲及能量消耗時，實例實施例啟動D2D鏈路之子集時(而非啟動所有鏈路)，實例實施例實際上增加了總的D2D網路輸送量。因此，本文中所揭示之實施例可在不犧牲網路輸送量之情況下達成延遲及能量之顯著改良。
V. 實例裝置
圖9提供行動裝置之實例說明，行動裝置諸如使用者裝備(UE)、行動台(MS)、行動無線裝置、行動通信裝置、平板電腦、手機，或其他類型之行動無線裝置。行動裝置可包括經組配以與傳輸台通訊之一或多個天線，傳輸台諸如基地台(BS)、演進型節點B(eNB)、基頻單元(BBU)、遠端無線電頭端(RRH)、遠端無線電裝備(RRE)、中繼台(RS)、無線電裝備(RE)，或其他類型之無線廣域網路(WWAN)存取點。行動裝置可經組配以使用至少一無線通信標準通訊，該至少一無線通信標準包括3GPP LTE、LTE-A、WiMAX、高速封包存取(HSPA)、藍牙及WiFi。行動裝置可使用用於 各無線通訊標準之分離天線或用於多個無線通訊標準之共用天線進行通訊。行動裝置可在無線區域網路(WLAN)、無線個人區域網路(WPAN)及/或WWAN中通訊。
圖9亦提供可用於行動裝置之音訊輸入及輸出的麥克風及一或多個揚聲器的說明。顯示螢幕可為液晶顯示器(LCD)螢幕，或其他類型之顯示螢幕，諸如有機發光二極體(OLED)顯示器。顯示螢幕可經組配為觸控式螢幕。觸控式螢幕可使用電容性、電阻性或另一類型之觸控式螢幕技術。應用處理器及圖形處理器可耦接至內部記憶體以提供處理及顯示能力。非依電性記憶體埠亦可用以為使用者提供資料輸入/輸出選項。非依電性記憶體埠亦可用以擴展行動裝置之記憶體能力。鍵盤可與行動裝置整合或無線地連接至行動裝置以提供額外使用者輸入。亦可使用觸控式螢幕提供虛擬鍵盤。
在一實施例中，圖1中所展示之行動裝置包括UE，該UE具有：第一無線電，其用以與第三代合作夥伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)或LTE進階(LTE-A)網路中之演進型節點B(eNB)通訊；第二無線電，其用以經由各別通訊路徑與特用網路中之無線裝置通訊，及處理器。該處理器經組配以量測通訊路徑中之各者對特用網路添加的干擾。處理器亦經組配以經由第一無線電將通訊路徑中之各者及其對應干擾的指示傳輸至業者系統。處理器亦經組配以基於經由第一網路自業者系統接收之指令而選擇性地使用通訊路徑與特用網路中之無線裝置通訊。
在某些此等實施例中，其中為了量測特定通訊路徑對特用網路添加之干擾，處理器經進一步組配以啟動該特定通訊路徑，且判定特用網路中之受該特定通訊路徑干擾的其他作用中通訊路徑之數目。處理器亦可將特定通訊路徑之輸送量判定為特用網路中之受特定通訊路徑干擾的其他作用中通訊路徑之數目的倒數。處理器亦可經由第一無線電將特定通訊路徑之輸送量傳輸至業者系統。
另外或在其他實施例中，處理器經進一步組配以量測選自包含以下各者之群組的預定義條件：抖動、延遲、UE能量消耗、輸送量，及服務品質(QoS)。此類實施例中之處理器亦可經由第一無線電將所量測之預定義條件傳輸至業者系統。
另外或在其他實施例中，UE包括經組配以經由第一無線電傳輸及接收第一無線信號之至少第一天線，及經組配以經由第二無線電傳輸及接收第二無線信號之至少第二天線。
圖10為根據一實施例之經組配以用於管理網路訊務之伺服器的簡化方塊圖。可(例如)將網路訊務自無線蜂巢式網路卸載至裝置對裝置(D2D)基於競爭之網路。伺服器包括處理器及D2D競爭管理器。D2D競爭管理器包括在由處理器執行時管理D2D基於競爭之網路中的使用者裝備(UE)之間的通訊的指令。UE中之至少兩者可經組配以選擇性地經由無線蜂巢式網路之核心網路及經由D2D基於競爭之網路彼此通訊。D2D競爭管理器經組配以定義D2D基於 競爭之網路中的第一集合鏈路，且對於第一集合中之各鏈路，計算對應於與第一集合中之一或多個其他鏈路之衝突的鏈路成本。D2D競爭管理器亦經組配以按鏈路成本遞升之次序評估第一集合中之各鏈路以自第一集合當中選擇第二集合鏈路，在被啟動時，該第二集合鏈路增加在UE之間傳達的資料封包之總和輸送量。D2D競爭管理器亦經組配以在卸載週期期間將訊息傳達至UE以啟動第二集合鏈路。
在某些此類實施例中，第二集合鏈路在被啟動時滿足與經由核心網路通訊之UE相關聯的一或多個預定義效能條件。
在一實施例中，伺服器經組配以在無線蜂巢式網路之核心網路中操作。伺服器(例如)可進一步包括網路業者介面以輔助網路業者建立第二集合中之鏈路中之至少一者。在另一實施例中，伺服器經組配以提供基於雲端之服務以用於管理D2D基於競爭之網路中的UE之間的通訊。
在某些實施例中，D2D競爭管理器經組配以藉由在網路圖形中將D2D基於競爭之網路中的UE模型化而定義第一集合鏈路，其中在UE中之任何兩者之間存在單一可能鏈路。網路圖形中之頂點表示UE。D2D競爭管理器可經組配以將網路圖形中之邊緣定義為無方向性鏈路，判定用於網路圖形之有限數目個頂點，及將孤立頂點自網路圖形中移除。
在伺服器之某些實施例中，第一集合中之第一鏈 路「Li」之鏈路成本包含在第一鏈路Li被啟動之情況下第一集合中之受干擾的鏈路的總數目。為了評估第一集合中之各鏈路以選擇第二集合，D2D競爭管理器經組配以按鏈路成本遞升之次序使第一集合中之鏈路進入至清單「P」中，且將來自第一集合鏈路之子集「Z」添加至被啟動之鏈路之集合「A」。子集Z包括D2D基於競爭之網路中的不受管理之節點之間的作用中惡意鏈路。D2D競爭管理器經進一步組配以將作用中相鄰者臨限值「H」初始化至第一預設值。作用中相鄰者臨限值H包括可遞增變數以考慮到子集Z中之作用中惡意鏈路及集合A中之任何其他先前被啟動之鏈路。D2D競爭管理器經進一步組配以將初始總和輸送量「t」設定至第二預設值。
上文所引入之技術可由藉由軟體及/或韌體程式化或組配之可程式化電路來實施，或該等技術可完全由專用固線式電路來實施，或該等技術可以此等形式之組合來實施。此專用電路(若存在的話)可呈(例如)一或多個特殊應用積體電路(ASIC)、可程式化邏輯裝置(PLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)等形式。
用於實施本文中所引入之技術之軟體或韌體可儲存於機器可讀儲存媒體上且可由一或多個通用或專用可程式化微處理器來執行。「機器可讀媒體」一詞在用於本文中時包括可儲存呈可由機器(機器可為(例如)電腦、網路裝置、蜂巢式電話、PDA、製造工具、具有一或多個處理器之任何裝置等)存取之形式之資訊的任何媒體。舉例而言，機器可存取媒體包括可記錄/不可記錄媒體(例如，唯讀記憶 體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；等)等。
「邏輯」一詞在用於本文中時可包括(例如)專用固線式電路、結合可程式化電路之軟體及/或韌體，或其組合。
熟習此項技術者應理解，可在不脫離本發明之基本原理的情況下對上文所描述之實施例之細節作出許多改變。本發明之範疇因此應僅藉由以下申請專利範圍來判定。
400‧‧‧處理程序
410、412、414、416、418、420、422、424‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種用以管理自一無線蜂巢式網路卸載網路訊務至一裝置對裝置(D2D)基於競爭之網路的伺服器，該伺服器包含：一處理器；以及儲存指令之記憶體，該等指令在由該處理器執行時會致使該伺服器去管理在該D2D基於競爭之網路中的多個使用者裝備(UEs)之間的通訊，該等UE中之至少兩者經組配以選擇性地透過該無線蜂巢式網路之一核心網路及透過該D2D基於競爭之網路彼此通訊，其中該等指令致使該伺服器去：定義於該D2D基於競爭之網路中之一第一集合鏈路；針對該第一集合中之各鏈路，計算對應於與該第一集合中之一或多個其他鏈路之一衝突的一鏈路成本，其中針對各鏈路之該鏈路成本係基於被啟動時會受各鏈路干擾之該第一集合中之鏈路的一總數；按鏈路成本遞升之次序評估該第一集合中之各鏈路，以自該第一集合當中選擇一第二集合鏈路，在啟動時，該第二集合鏈路增加在該等UE之間傳達的資料封包之一總和輸送量；以及在一卸載週期期間將一訊息傳達至該等UE以啟動該第二集合鏈路。
  2. 如請求項1之伺服器，其中該第二集合鏈路在啟動時滿足與透過該核心網路通訊之該等UE相關聯的一或多個預定義效能條件。
  3. 如請求項2之伺服器，其中該一或多個預定義效能條件包含選自包含以下各者之一群組的至少一參數：抖動、延遲、UE能量消耗、輸送量，及服務品質(QoS)。
  4. 如請求項1之伺服器，其中該伺服器係經組配以在該無線蜂巢式網路之該核心網路中操作，該伺服器進一步包含一網路業者介面以輔助網路業者建立該第二集合中之該等鏈路中之至少一者。
  5. 如請求項1之伺服器，其中該伺服器係經組配以提供一基於雲端之服務以用於管理在該D2D基於競爭網路中之該等UE之間的通訊。
  6. 如請求項1之伺服器，其中該等指令致使該伺服器去將該第一集合鏈路表示為一網路圖形，其中該網路圖形之頂點表示在該D2D基於競爭之網路中之該第一集合鏈路的該UE端點，且該網路圖形之邊表示鏈路，其中在任何兩個UE之間僅有一單一可能鏈路，且其中該等指令致使該伺服器去：將該網路圖形中之邊定義為無方向性鏈路；判定用於該網路圖形之有限數目個頂點；以及將孤立的頂點自該網路圖形中移除。
  7. 如請求項1之伺服器，其中關於該第一集合中之一第一鏈路「Li」之該鏈路成本包含若在該第一鏈路Li被啟動 之情況下，該第一集合中之受干擾的鏈路的一總數目。
  8. 如請求項7之伺服器，其中為了評估該第一集合中之各鏈路以選擇該第二集合，該等指令致使該伺服器去：按鏈路成本遞升之次序使在該第一集合中之該等鏈路進入至一清單「P」中；將被啟動之鏈路之一集合「A」初始化至一集合「Z」，該集合Z包含在該D2D基於競爭之網路中不受管理之節點之間的作用中惡意鏈路；將一作用中相鄰者臨限值「H」初始化至一第一預設值，該作用中相鄰者臨限值H包含一可遞增變數以考慮到該子集Z中之該等作用中惡意鏈路及該集合A中之任何其他先前被啟動之鏈路；以及將一初始總和輸送量「t」設定至一第二預設值。
  9. 如請求項8之伺服器，其中該等指令進一步致使該伺服器去執行包含以下各者之一子處理程序：判定來自該集合A在該第一鏈路Li被啟動時，受該第一鏈路Li干擾的鏈路之一數目「Wi」；若在鏈路之該數目Wi小於該作用中相鄰者臨限值H之情況下，且在當該第一鏈路Li為作用中時滿足與該等UE相關聯之一預定義效能條件之情況下，則：設定下一加總輸送量「t'」等於該第一鏈路Li之該輸送量與該集合A中的該等被啟動之鏈路之一輸送量的一總和；若在該下一加總輸送量t'大於或等於該初始加 總輸送量t之情況下，則將該第一鏈路Li添加至被啟動之鏈路之該集合A且設定t=t'；以及將該第一鏈路Li自該清單P中移除且選擇該清單P中之一第二鏈路Li+1，以根據該子處理程序進行評估；若在鏈路之該數目Wi大於該作用中相鄰者臨限值H之情況下，則選擇該清單P中之該第二鏈路Li+1以根據該子處理程序進行評估；以及若在當該第一鏈路Li為作用中時不滿足與該等UE相關聯之該預定義效能條件之情況下，則將該第一鏈路Li自該清單P中移除且選擇該清單P中之該第二鏈路Li+1以根據該子處理程序進行評估。
  10. 如請求項9之伺服器，其中該等指令進一步致使該伺服器去：遞增該作用中相鄰者臨限值H，以使得H=H+1；若在該清單P≠之情況下，其中為一空集，則針對該清單P中之一剩餘鏈路重複該子處理程序；以及若在該清單P=之情況下，則在該卸載週期期間選擇該集合A作為該第二集合鏈路以啟動。
  11. 一種使用者裝備(UE)，其包含：一第一無線電，其用以與一第三代合作夥伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)或LTE進階(LTE-A)網路中之一演進型節點B(eNB)通訊；一第二無線電，其用以透過各別通訊路徑與一特用 (ad-hoc)網路中之無線裝置通訊；一處理器；以及儲存指令之記憶體，當被該處理器執行時會致使該UE去：啟動一特定之通訊路徑；回應於啟動該特定之通訊路徑，判定該特用網路中之受該特定通訊路徑干擾的其他作用中通訊路徑之一數目；基於在該特用網路中之受該特定通訊路徑干擾的其他作用中通訊路徑之被判定的數目，來量測該等通訊路徑中之各者對該特用網路添加的干擾；透過該第一無線電將該等通訊路徑中之各者及其對應干擾的一指示傳輸至一業者系統；以及基於透過該第一網路自該業者系統接收之指令而選擇性地使用該等通訊路徑與該特用網路中之該等無線裝置通訊。
  12. 如請求項11之UE，其中該記憶體進一步儲存指令，其進一步致使該UE去：將該特定通訊路徑之一輸送量判定為該特用網路中之受該特定通訊路徑干擾的其他作用中通訊路徑之該數目的一倒數。
  13. 如請求項12之UE，其中該記憶體進一步儲存指令，其進一步致使該UE去：透過該第一無線電將該特定通訊路徑之該輸送量 傳輸至該業者系統。
  14. 如請求項11之UE，其中該記憶體進一步儲存指令，其進一步致使該UE去：量測選自包含以下各者之一群組的一預定義條件：抖動、延遲、UE能量消耗、輸送量，及服務品質(QoS)；以及透過該第一無線電將該所量測之預定義條件傳輸至該業者系統。
  15. 如請求項11之UE，其進一步包含：多個天線，該等多個天線中之至少一第一天線經組配以經由該第一無線電傳輸及接收第一無線信號，且該等多個天線中之至少一第二天線經組配以經由該第二無線電傳輸及接收第二無線信號；以及一或多個組件，其選自包含以下各者之一群組：一觸控式顯示螢幕、一揚聲器、一麥克風、一圖形處理器、一應用處理器、一內部記憶體及一非依電性記憶體埠。
  16. 一種用於無線通訊之方法，該方法包含以下步驟：判定在一第一無線網路中之一第一節點與一第二節點之間建立一第一無線連接，會干擾該第一無線網路內的一數目之第二無線連接，其中該第一無線連接及該等第二無線連接包含在對應節點之間的直接無線連接，且其中一或多個該等第二無線連接包含在該第一無線連接中之不受管理節點之間的作用中連接；判定受該第一無線連接干擾的第二無線連接之該 數目低於一臨限值；判定直接建立該第一無線連接會增加每單位時間經由該第一無線網路傳輸的一資料量；以及回應於該等判定，經由該第一無線連接提供對一第二無線網路中之一通訊頻道之存取。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含：在提供對該通訊頻道之該存取之前，判定經由該第一無線連接之通訊滿足一預定義條件。
  18. 如請求項17之方法，其中該預定義條件選自包含以下各者之一群組：抖動、延遲、UE能量消耗、輸送量，及服務品質(QoS)。
  19. 如請求項16之方法，其中該第一無線網路包含一基於競爭之網路，且其中該第二無線網路包含一蜂巢式通訊網路。
  20. 如請求項19之方法，其中該蜂巢式網路包含一第三代合作夥伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)或LTE進階(LTE-A)網路。
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