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CN109831933B - 可穿戴和iot设备的功率有效d2d通信的方法、设备和系统 - Google Patents

可穿戴和iot设备的功率有效d2d通信的方法、设备和系统 Download PDF

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CN109831933B CN201780058225.4A CN201780058225A CN109831933B CN 109831933 B CN109831933 B CN 109831933B CN 201780058225 A CN201780058225 A CN 201780058225A CN 109831933 B CN109831933 B CN 109831933B
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Abstract

用于在无线电网络中建立和进行设备到设备通信的方法、设备和系统。

Description

可穿戴和IOT设备的功率有效D2D通信的方法、设备和系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及用于在无线通信网络中实现设备到设备(D2D)通信的方法、设备和系统。
背景技术
随着诸如IEEE和3GPP的主要标准化主体已经被定义或正在定义支持设备到设备(D2D)通信的规范，D2D通信最近已经受到很多关注。在基于3GPP和LTE的无线电接入的情况下，正在引入对D2D通信的支持以允许使用LTE技术的成本有效且高性能的公共安全通信。这主要是出于协调跨辖区的无线电接入技术的愿望，以降低可用于公共安全(PS)类型应用的无线电接入技术的资本支出和运营费用。另一个重要的激励因素是LTE是一种可扩展的宽带无线电解决方案，其可以有效地复用诸如语音和视频等的不同的服务类型。
由于公共安全(PS)应用通常需要在不在LTE网络的无线电覆盖范围内的区域中进行无线电通信(例如，在隧道、深层地下室或灾难性系统中断之后)，在没有任何运营网络的情况下或在自组织(AdHoc)部署的无线电基础设施到来之前，需要支持D2D通信以用于PS。然而，即使在存在操作网络基础设施的情况下操作，PS通信通常仍然需要比商业服务更高的可靠性。
PS类型应用(例如，在第一响应者之间的PS类型应用)很可能包括使用多个通话群组的直接即按即说(push-to-talk)语音服务。另外，为了有效利用LTE宽带无线电提供的能力，PS类型应用可以包括诸如视频推送或下载之类的服务。
预期的是，一旦完成部署，D2D通信将不仅可用于PS类型应用，而且还可用于商业用途。一个示例可能是公用事业公司的情况，其通常还需要在网络基础设施未覆盖的区域中支持双向无线电通信。此外，诸如发现(Discovery)之类的D2D服务是合适的信令机制，以允许通过使用在商业用例中的基于LTE的无线电接入来进行基于邻近的服务和业务量卸载。
附图说明
通过以下结合附图的示例给出的详细描述，可以得到更详细的理解。与所述详细描述类似，这些附图中的图是示例。因此，所述附图和详细描述不应被视为限制性的，并且其他同等有效的示例也是可以及可能的。
此外，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1A是示出其中可以实现一个或多个公开的实施例的示例通信系统的系统图；
图1B是示出了根据一实施例的可在图1A中所示的通信系统内使用的示例无线发射/接收单元(WTRU)的系统图；
图1C是示出了根据一实施例的可在图1A中所示的通信系统内使用的示例无线电接入网络和另一示例核心网络的系统图；
图1D是示出了根据一实施例的可在图1A中所示的通信系统内使用的另一示例无线电接入网络和另一示例核心网络的系统图；
图1E是示出了根据一实施例的可在图1A中所示的通信系统内使用的再一示例无线电接入网络和再一示例核心网络的系统图；
图2是示出了无线电接入网络中的D2D通信的基本通信架构的框图。
图3A是示出根据一个基于MME的中继UE选择示例性实施例的用于在无线电网络中建立和执行D2D通信的信号流的图；
图3B是示出根据基于一个远程UE的中继UE选择示例性实施例的用于在无线电网络中建立和执行D2D通信的信号流的图；以及
图4示出了根据一个示例性实施例的NAS消息结构。
具体实施方式
现在可以参考附图描述说明性实施例的详细描述。然而，虽然可以结合代表性实施例描述本发明，但是本发明不限于此，并且应当理解，可以使用其他实施例，或者可以对所描述的实施例进行修改和添加，以不偏离本发明的情况下执行本发明的相同功能。
尽管下文中使用无线网络架构大体示出了代表性实施例，但是可以使用任何数量的不同网络架构，该网络架构包括例如具有有线组件和/或无线组件的网络。
I.用于实施的示例性网络
本公开致力于对下一代3GPP LTE无线电接入网络(RAN)(通常称为5G或新无线电(NR))中的D2D通信的改进。然而，这里公开的概念和发明具有更广泛的适用性。以下是对当前使用的一些更常见的RAN技术和相关设备的基本结构的描述，并且可以应用这些概念(包括当前3GPP LTE架构的描述)。
图1A是示出了可以实施所公开的一个或多个实施例的例示通信系统100的图示。该通信系统100可以是为多个无线用户提供语音、数据、视频、消息传递、广播等内容的多址接入系统。该通信系统100可以通过共享包括无线带宽在内的系统资源而使多个无线用户能够访问此类内容。举例来说，通信系统100可以使用一种或多种信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等等。
如图1A所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元(WTRU)102a、102b、102c、102d、无线电接入网络(RAN)103/104/105、核心网络106/107/109、公共交换电话网络(PSTN)108、因特网110以及其他网络112，然而应该了解，所公开的实施例设想了任意数量的WTRU、基站、网络和/或网络部件。每一个WTRU 102a、102b、102c、102d可以是被配置成在无线环境中工作和/或通信的任何类型的设备。举例来说，任一WTRU 102a、102b、102c、102d都可被称为“站”和/或“STA”，其可以被配置成发射和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备(UE)、移动站、固定或移动订户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、消费类电子设备等等。WTRU 102a、102b、102c、102d中的任意者可被可交换地称为UE。
通信系统100还可以包括基站114a和/或基站114b。每一个基站114a、114b可以是被配置成通过以无线方式与WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一个无线对接来促使其接入一个或多个通信网络(例如，核心网络106/107/109、因特网110、和/或其他网络112)的任何类型的设备。举例来说，基站114a、114b可以是基地收发信台(BTS)、节点B、e节点B、家庭节点B、家庭e节点B、站点控制器、接入点(AP)、以及无线路由器等等。虽然每一个基站114a、114b都被描述成了单个部件，然而应该了解。基站114a、114b可以包括任何数量的互连基站和/或网络部件。
基站114a可以是RAN 103/104/105的一部分，并且所述RAN还可以包括其他基站和/或网络部件(未显示)，例如基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、中继节点等等。基站114a和/或基站114b可被配置成在名为小区(未显示)的特定地理区域内发射和/或接收无线信号。小区可被进一步分成小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被分为三个扇区。由此，在一个实施例中，基站114a可以包括三个收发信机，也就是说，每一个收发信机都对应于小区的一个扇区。在另一个实施例中，基站114a可以使用多输入多输出(MIMO)技术，并且可以为小区的每一个扇区使用多个收发信机。
基站114a、114b可以通过空中接口115/116/117来与WTRU 102a、102b、102c、102d中的一个或多个进行通信，其中所述空中接口可以是任何适当的无线通信链路(例如射频(RF)、微波、红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光等等)。空中接口115/116/117可以使用任何适当的无线电接入技术(RAT)来建立。
更具体地说，如上所述，通信系统100可以是多址接入系统，并且可以使用一种或多种信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA以及SC-FDMA等等。例如，RAN 103/104/105中的基站114a与WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入(UTRA)，其中所述技术可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口115/116/117。WCDMA可以包括如高速分组接入(HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)之类的通信协议。HSPA可以包括高速下行链路(DL)分组接入(HSDPA)和/或高速UL分组接入(HSUPA)。
在另一个实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如演进型UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)，其中所述技术可以使用长期演进(LTE)和/或先进LTE(LTE-A)来建立空中接口115/116/117。
在其他实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施以下的无线电技术，例如IEEE 802.11(即无线高保真(WiFi))、IEEE 802.16(全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、临时标准2000(IS-2000)、临时标准95(IS-95)、临时标准856(IS-856)、全球移动通信系统(GSM)、用于GSM演进的增强数据速率(EDGE)以及GSM EDGE(GERAN)等等。
图1A中的基站114b可以是无线路由器、家庭节点B、家庭e节点B或接入点，并且可以使用任何适当的无线电接入技术(RAT)来促成局部区域中的无线连接，例如营业场所、住宅、车辆、校园等等。在一个实施例中，基站114b与WTRU 102c、102d可以通过实施IEEE802.11之类的无线电技术来建立无线局域网(WLAN)。在另一个实施例中，基站114b与WTRU102c、102d可以通过实施IEEE 802.15之类的无线电技术来建立无线个人局域网(WPAN)。在再一个实施例中，基站114b和WTRU 102c、102d可通过使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示，基站114b可以直连到因特网110。由此，基站114b不需要经由核心网络106/107/109来接入因特网110。
RAN 103/104/105可以与核心网络106/107/109进行通信，其中所述核心网络可以是被配置成向一个或多个WTRU 102a、102b、102c、102d提供语音、数据、应用和/或借助网际协议语音(VoIP)服务的任何类型的网络。例如，所述核心网络106/107/109,可以提供呼叫控制、记账服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分发等等，和/或可以执行用户认证之类的高级安全功能。虽然在图1A中没有显示，然而应该了解，RAN 103/104/105和/或核心网络106/107/109可以直接或间接地和其他那些与RAN 103/104/105使用相同RAT或不同RAT的RAN进行通信。例如，除了与使用E-UTRA无线电技术的RAN 103/104/105相连之外，核心网络106/107/109还可以与使用GSM、UMTS、CDMA 2000、WiMAX、或WiFi无线电技术的别的RAN(未显示)通信。
核心网络106/107/109还可以充当供WTRU 102a、102b、102c、102d接入PSTN 108、因特网110和/或其他网络112的网关。PSTN 108可以包括提供简易老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用了公共通信协议(例如TCP/IP网际协议族中的传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和/或网际协议(IP))的全球性互联计算机网络设备系统。网络112可以包括由其他服务供应商拥有和/或运营的有线和/或无线通信网络。例如，网络112可以包括与一个或多个RAN相连的另一个核心网络，其中所述一个或多个RAN可以与RAN 103/104/105使用相同RAT或不同RAT。
通信系统100中一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模能力(例如，WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括在不同无线链路上与不同无线网络通信的多个收发信机)。例如，图1A所示的WTRU 102c可被配置成与可以使用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信，以及与可以使用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。
图1B是示出了例示WTRU 102的系统图示。如图1B所示，WTRU 102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收部件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示器/触摸板128、不可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统(GPS)芯片组136以及其他周边设备138。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102还可以包括前述部件的任何子组合。
处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、和/或其他任何能使WTRU102在无线环境中工作的功能。处理器118可以耦合至收发信机120，收发信机120可以耦合至发射/接收部件122。虽然图1B将处理器118和收发信机120描述成单独组件，然而应该了解，处理器118和收发信机120也可以集成在一个电子组件或芯片中。
发射/接收部件122可被配置成经由空中接口115/116/117来发射或接收去往或来自基站(例如基站114a)的信号。举个例子，在另一个实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收RF信号的天线。作为示例，在另一个实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收IR、UV或可见光信号的放射器/检测器。在再一个实施例中，发射/接收部件122可被配置成发射和/或接收RF和光信号。应该了解的是，发射/接收部件122可以被配置成发射和/或接收无线信号的任何组合。
虽然在图1B中将发射/接收部件122描述成是单个部件，但是WTRU 102可以包括任何数量的发射/接收部件122。更具体地说，WTRU 102可以使用MIMO技术。由此，在一个实施例中，WTRU 102可以包括两个或多个通过空中接口115/116/117来发射和接收无线电信号的发射/接收部件122(例如多个天线)。
收发信机120可被配置成对发射/接收部件122所要传送的信号进行调制，以及对发射/接收部件122接收的信号进行解调。如上所述，WTRU 102可以具有多模能力。因此，收发信机120可以包括允许WTRU 102借助多种RAT(例如UTRA和IEEE 802.11)来进行通信的多个收发信机。
WTRU 102的处理器118可以耦合到扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128(例如液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元)，并且可以接收来自这些部件的用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128输出用户数据。此外，处理器118可以从诸如不可移除存储器130和/或可移除存储器132之类的任何适当的存储器中存取信息，以及将信息存入这些存储器。不可移除存储器130可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器132可以包括订户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等等。在其他实施例中，处理器118可以从那些并非实际位于WTRU 102的存储器存取信息，以及将数据存入这些存储器，作为示例，此类存储器可以位于服务器或家庭计算机(未显示)。
处理器118可以接收来自电源134的电力，并且可被配置分发和/或控制用于WTRU102中的其他组件的电力。电源134可以是为WTRU 102供电的任何适当设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池组(如镍镉(Ni-Cd)、镍锌(Ni-Zn)、镍氢(NiMH)、锂离子(Li-ion)等等)、太阳能电池以及燃料电池等等。
处理器118还可以耦合到GPS芯片组136，该芯片组可被配置成提供与WTRU 102的当前位置相关的位置信息(例如经度和纬度)。作为来自GPS芯片组136的信息的补充或替换，WTRU 102可以经由空中接口115/116/117接收来自基站(例如基站114a、114b)的位置信息，和/或根据从两个或更多个附近基站接收的信号定时来确定其位置。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102可以借助任何适当的定位方法来获取位置信息。
处理器118还可以耦合到其他周边设备138，其中所述周边设备可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如，周边设备138可以包括加速度计、电子指南针、卫星收发信机、数码相机(用于照片和/或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、
Figure GDA0004166600070000091
模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器等等。在所述周边设备138包括一个或多个传感器的情况下，所述传感器可以是以下的一个或多个：陀螺仪、加速度计、方位传感器、邻近传感器、温度传感器、时间传感器、地理位置传感器、高度计、光传感器、触摸传感器、磁力计、气压计、手势传感器和/或湿度传感器。
WTRU 102可以包括全双工无线电设备，其中对于该无线电设备来说，一些或所有信号(例如与用于UL(例如对传输而言)和下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的接收或传输可以是并发和/或同时的。全双工无线电设备可以包括借助于硬件(例如扼流线圈)或是凭借处理器(例如单独的处理器(未显示)或是凭借处理器118)的信号处理来减小和/或基本消除自干扰的干扰管理单元139。
图1C是根据另一实施例的RAN 103和核心网络106的系统示意图。如上所述，RAN103可以采用UTRA无线电技术并通过空中接口115来与WTRU 102a、102b、102c进行通信。RAN103还可以与核心网络106通信。如图1C所示，RAN 103可以包括节点B 140a、140b、140c，其中每一个节点B都可以包括通过空中接口115与WTRU 102a、102b、102c通信的一个或多个收发信机。节点B 140a、140b、140c中的每一个都可以关联于RAN 103内部的特定小区(未显示)。RAN 103还可以包括RNC 142a、142b。应该了解的是，在保持与实施例相符的同时，RAN103可以包括任何数量的节点B和RNC。
如图1C所示，节点B 140a、140b可以与RNC 142a进行通信。此外，节点B 140c还可以与RNC 142b进行通信。节点B 140a、140b、140c可以经由Iub接口来与相应的RNC 142a、142b进行通信。RNC 142a、142b彼此则可以经由Iur接口来进行通信。每一个RNC 142a、142b都可以被配置成控制与之相连的相应节点B 140a、140b、140c。另外，每一个RNC 142a、142b都可被配置成执行或支持其他功能，例如外环功率控制、负载控制、许可控制、分组调度、切换控制、宏分集、安全功能、数据加密等等。
图1C所示的核心网络106可以包括媒体网关(MGW)144、移动交换中心(MSC)146、服务GPRS支持节点(SGSN)148、和/或网关GPRS支持节点(GGSN)150。虽然前述每个部件都被描述成是核心网络106的一部分，但是应该了解，核心网络运营商之外的其他实体也可以拥有和/或运营这其中的任一部件。
RAN 103中的RNC 142a可以经由IuCS接口连接到核心网络106中的MSC 146。MSC146则可以连接到MGW 144。MSC 146和MGW 144可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对PSTN108之类的电路交换网络的接入，以促进WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备间的通信。
RAN 103中的RNC 142a还可以经由IuPS接口连接到核心网络106中的SGSN 148。所述SGSN 148则可以连接到GGSN 150。SGSN 148和GGSN 150可以为WTRU 102a、102b、102c提供至诸如因特网110之类的分组交换网络的接入，以促进WTRU 102a、102b、102c与IP使能设备之间的通信。
如上所述，核心网络106还可以连接到其他网络112，该网络可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。
图1D是示出了根据一实施例的RAN 104以及核心网络107的系统示意图。如上所述，RAN 104可以采用E-UTRA无线电技术并通过空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c进行通信。此外，RAN 104还可以与核心网络107通信。
RAN 104可以包括e节点B 160a、160b、160c，然而应该了解，在保持与实施例相符的同时，RAN 104可以包括任何数量的e节点B。每一个e节点B 160a、160b、160c可以包括一个或多个收发信机，以便通过空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c通信。在一个实施例中，e节点B 160a、160b、160c可以实施MIMO技术。由此，举例来说，e节点B 160a可以使用多个天线来向WTRU 102a发射无线信号，和/或接收来自WTRU 102a的无线信号。
每一个e节点B 160a、160b、160c可以关联于特定小区(未显示)，并且可以被配置成处理无线电资源管理决策、切换决策、UL和/或DL中的用户调度等等。如图1D所示，e节点B160a、160b、160c可以通过X2接口彼此通信。
图1D所示的核心网络107可以包括移动性管理实体(MME)162、服务网关(SGW)164以及分组数据网络(PDN)网关(或PGW)166。虽然上述每一个部件都被描述成是核心网络107的一部分，但是应该了解，核心网络运营商之外的其他实体同样可以拥有和/或运营这其中的任意部件。
MME 162可以经由S1接口来与RAN 104中的每一个e节点B 162a、162b、162c相连，并且可以充当控制节点。例如，MME 162可以负责认证WTRU 102a、102b、102c的用户，激活/去激活承载，在WTRU 102a、102b、102c的初始附着过程中选择特定服务网关等等。所述MME162可以提供控制平面功能，以便在RAN 104与采用了GSM和/或WCDMA之类的其他无线电技术的其他RAN(未显示)之间执行切换。
服务网关164可以经由S1接口连接到RAN 104中的每一个e节点B 160a、160b、160c。该服务网关164通常可以路由和转发去往/来自WTRU 102a、102b、102c的用户数据分组。服务网关164可以执行其他功能，例如在e节点B间的切换过程中锚定用户面，在DL数据可供WTRU 102a、102b、102c使用时触发寻呼，管理和存储WTRU 102a、102b、102c的上下文等等。
服务网关164可以连接到PDN网关166，该PDN网关可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对诸如因特网110之类的分组交换网络的接入，以便促进WTRU 102a、102b、102c与IP使能设备之间的通信。
核心网络107可以促进与其他网络的通信。例如，核心网络107可以为WTRU 102a、102b、102c提供至诸如PSTN 108之类的电路交换网络的接入，以促进WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备之间的通信。作为示例，核心网络107可以包括IP网关(例如IP多媒体子系统(IMS)服务器)或与之通信，其中所述IP网关充当了核心网络107与PSTN 108之间的接口。此外，核心网络107可以为WTRU 102a、102b、102c提供至其他网络112的接入，其中该网络可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。
图1E是示出了根据一个实施例的RAN 105和核心网络109的系统示意图。RAN 105可以是通过采用IEEE 802.16无线电技术而通过空中接口117与WTRU 102a、102b、102c通信的接入服务网络(ASN)。如以下进一步论述的那样，WTRU 102a、102b、102c，RAN 105以及核心网络109的不同功能实体之间的通信链路可被定义成参考点。
如图1E所示，RAN 105可以包括基站180a、180b、180c以及ASN网关182，但是应该了解，在保持与实施例相符的同时，RAN 105可以包括任何数量的基站及ASN网关。每一个基站180a、180b、180c都可以关联于RAN 105中的特定小区(未显示)，并且每个基站都可以包括一个或多个收发信机，以便通过空中接口117来与WTRU 102a、102b、102c进行通信。在一个实施例中，基站180a、180b、180c可以实施MIMO技术。由此，举例来说，基站180a可以使用多个天线来向WTRU 102a发射无线信号，以及接收来自WTRU 102a的无线信号。基站180a、180b、180c还可以提供移动性管理功能，例如切换触发、隧道建立、无线电资源管理、业务量分类、服务质量(QoS)策略实施等等。ASN网关182可以充当业务量聚集点，并且可以负责实施寻呼、订户简档缓存、至核心网络109的路由等等。
WTRU 102a、102b、102c与RAN 105之间的空中接口117可被定义成是实施IEEE802.16规范的R1参考点。另外，每一个WTRU 102a、102b、102c都可以与核心网络109建立逻辑接口(未显示)。WTRU 102a、102b、102c与核心网络109之间的逻辑接口可被定义成R2参考点，该参考点可以用于认证、许可、IP主机配置管理和/或移动性管理。
每一个基站180a、180b、180c之间的通信链路可被定义成R8参考点，该参考点包含了用于促进WTRU切换以及基站之间的数据传送的协议。基站180a、180b、180c与ASN网关182之间的通信链路可被定义成R6参考点。所述R6参考点可以包括用于促进基于与每一个WTRU102a、102b、100c相关联的移动性事件的移动性管理的协议。
如图1E所示，RAN 105可以连接到核心网络109。RAN 105与核心网络109之间的通信链路可以被定义成R3参考点，作为示例，该参考点包含了用于促进数据传送和移动性管理能力的协议。核心网络109可以包括移动IP家用代理(MIP-HA)184、认证许可记帐(AAA)服务器186以及网关188。虽然前述每个部件都被描述成是核心网络109的一部分，但是应该了解，核心网络运营商以外的实体也可以拥有和/或运营这其中的任一部件。
MIP-HA 184可以负责实施IP地址管理，并且可以允许WTRU 102a、102b、102c在不同的ASN和/或不同的核心网络之间漫游。MIP-HA 184可以为WTRU 102a、102b、102c提供至诸如因特网110之类的分组交换网络的接入，以便促进WTRU 102a、102b、102c与IP使能设备之间的通信。AAA服务器186可以负责用户认证以及支持用户服务。网关188可以促进与其他网络的互通。例如，网关188可以为WTRU 102a、102b、102c提供至诸如PSTN 108之类的电路交换网络的接入，以便促进WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备之间的通信。另外，所述网关188还可以为WTRU 102a、102b、102c提供至其他网络112的接入，其中该网络可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。
虽然在图1E中没有显示，但是应该了解，RAN 105可以连接到其他ASN，其他RAN(例如，RAN 103和/或104)和/或核心网络109可以连接到其他核心网络(例如，核心网络106和/或107)。RAN 105与其他ASN之间的通信链路可被定义成R4参考点，该参考点可以包括用于协调在RAN 105与其他ASN之间的WTRU 102a、102b、102c的移动性的协议。核心网络109与其他核心网络之间的通信链路可以被定义成R5参考点，该参考点可以包括用于促进归属核心网络与被访核心网络之间互通的协议。
虽然在图1A-1E中将WTRU描述成了无线终端，然而应该想到的是，在某些典型实施例中，此类终端与通信网络可以使用(例如临时或永久性)有线通信接口。
在典型的实施例中，所述其他网络112可以是WLAN。
采用基础架构基本服务集(BSS)模式的WLAN可以具有用于所述BSS的接入点(AP)以及与所述AP相关联的一个或多个站(STA)。所述AP可以接入或是对接到分布式系统(DS)或是将业务量送入和/或送出BSS的别的类型的有线/无线网络。源于BSS外部且去往STA的业务量可以通过AP到达并被递送至STA。源自STA且去往BSS外部的目的地的业务量可被发送至AP，以便递送到相应的目的地。处于BSS内部的STA之间的业务量可以通过AP来发送，例如源STA可以向AP发送业务量并且AP可以将业务量递送至目的地STA。处于BSS内部的STA之间的业务量可被认为和/或称为点到点业务量。所述点到点业务量可以在源与目的地STA之间(例如在其间直接)用直接链路建立(DLS)来发送。在某些典型实施例中，DLS可以使用802.11e DLS或802.11z通道化DLS(TDLS)。使用独立BSS(IBSS)模式的WLAN可不具有AP，并且处于所述IBSS内部或是使用所述IBSS的STA(例如所有STA)彼此可以直接通信。在这里，IBSS通信模式有时可被称为“自组织”通信模式。
在使用802.11ac基础设施工作模式或类似的工作模式时，AP可以在固定信道(例如主信道)上传送信标。所述主信道可以具有固定宽度(例如20MHz的带宽)或是借助信令动态设置的宽度。主信道可以是BSS的工作信道，并且可被STA用来与AP建立连接。在某些典型实施例中，所实施的可以是具有冲突避免的载波感测多址接入(CSMA/CA)(例如在802.11系统中)。对于CSMA/CA来说，包括AP在内的STA(例如每一个STA)可以感测主信道。如果特定STA感测到/检测到和/或确定主信道繁忙，那么所述特定STA可以回退。在指定的BSS中，在任何指定时间可有一个STA(例如只有一个站)进行传输。
高吞吐量(HT)STA可以使用宽度为40MHz的信道来进行通信(例如借助于将宽度为20MHz的主信道与宽度为20MHz的相邻信道相结合来形成宽度为40MHz的连续信道)。
甚高吞吐量(VHT)STA可以支持宽度为20MHz、40MHz、80MHz和/或160MHz的信道。40MHz和/或80MHz信道可以通过组合连续的20MHz信道来形成。160MHz信道可以通过组合8个连续的20MHz信道或者通过组合两个不连续的80MHz信道(这种组合可被称为80+80配置)来形成。对于80+80配置来说，在信道编码之后，数据可被传递并经过一个分段解析器，所述分段解析器可以将数据非成两个流。在每一个流上可以单独执行反向快速傅里叶变换(IFFT)处理以及时域处理。所述流可被映射在两个80MHz信道上，并且数据可以由执行传输的STA来传送。在执行接收的STA的接收机上，用于80+80配置的上述操作可以是相反的，并且组合数据可被发送至介质接入控制(MAC)。
802.11af和802.11ah支持次1GHz工作模式。与802.11n和802.11ac相比，在802.11af和802.11ah中使用信道工作带宽和载波有所缩减。802.11af在TV白空间(TVWS)频谱中支持5MHz、10MHz和20MHz带宽，并且802.11ah支持使用非TVWS频谱的1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz带宽。依照典型实施例，802.11ah可以支持仪表类型控制/机器类型通信(例如宏覆盖区域中的机器类通信(MTC)设备)。MTC可以具有某种能力，例如包含了支持(例如只支持)某些和/或有限带宽在内的受限能力。MTC设备可以包括电池，并且该电池的电池寿命高于阈值(例如用于保持很长的电池寿命)。
对于可以支持多个信道和信道带宽的WLAN系统(例如，802.11n、802.11ac、802.11af以及802.11ah)来说，所述WLAN系统包括一个可被指定成主信道的信道。所述主信道的带宽可以等于BSS中的所有STA所支持的最大公共工作带宽。主信道的带宽可以由某一个STA设置和/或限制，其中所述STA源自在支持最小带宽工作模式的BSS中工作的所有STA。在关于802.11ah的示例中，即使BSS中的AP和其他STA支持2MHz、4MHz、8MHz、16MHz和/或其他信道带宽工作模式，但对支持(例如只支持)1MHz模式的STA(例如MTC类型的设备)来说，主信道的宽度可以是1MHz。载波感测和/或网络分配矢量(NAV)设置可以取决于主信道的状态。如果主信道繁忙(例如因为STA(其只支持1MHz工作模式)对AP进行传输)，那么即使大多数的频带保持空间并且可供使用，也可以认为整个可用频带繁忙。
在美国，可供802.11ah使用的可用频带是902MHz到928MHz。在韩国，可用频带是917.5MHz到923.5MHz。在日本，可用频带是916.5MHz到927.5MHz。依照国家码，可用于802.11ah的总带宽是6MHz到26MHz。
II.D2D
使用基于LTE的无线电接入的D2D通信被设计为在网络控制模式或UE自主模式(以下分别称为模式1和模式2)下操作。模式1(网络控制)仅在中继D2D终端处于LTE基站的无线电范围内时才是可能的。如果D2D终端无法与LTE基站通信，则它将回退到模式2(UE自主)操作。在模式2中，UE将主要使用预先存储在UE中的信道接入参数。
对于模式1中的D2D通信，LTE基站将为D2D传输保留所选择的一组UL子帧。LTE基站还可以宣告一组UL子帧，这其中包括相关参数，在该组UL子帧中，可以接收用于相邻小区或模式2终端的D2D通信。不一定为D2D保留的子帧中的所有LTE系统带宽(BW)均可用于D2D传输。当在模式1中操作时，用于D2D通信的无线电资源由服务小区许可给D2D终端。来自网络的D2D许可之前是所述终端使用小区的正常UL信道(一个或多个)进行的UL传输，该UL传输向基站指示所述终端希望传输的D2D数据的量。所述D2D终端在小区的DL控制信道上从LTE基站接收的D2D许可将允许该D2D终端在某个调度周期内使用某些所选择的无线电资源，即某些子帧中的某些资源块(RB)。
在模式1中，D2D终端将在第一组一个或多个D2D子帧中发送调度指派(SA)请求消息，然后它在调度周期在第二组D2D子帧中发送所述D2D数据。除其他之外，所述调度指派将包含标识符字段、调制和编码方案(MCS)字段、以及资源指示符和跟踪区域(TA)字段。除其他之外，D2D数据分组包含具有源和目的地地址的媒体接入控制(MAC)报头。多个逻辑信道可以被复用并且由UE在给定D2D子帧中作为单个传输块(TB)的一部分发送。
对于模式2中的D2D通信，D2D终端自主选择时间/频率无线电资源。通常预先配置信道接入参数(例如，用于SA控制消息和对应的D2D数据的传输的子帧、调度周期或监视子帧)，并将其存储在D2D终端上。除了UL业务量指示和DL D2D许可阶段(均在上面结合模式1操作进行过讨论)之外，模式2终端基本上遵循与模式1终端相同的传输行为，即，它们还将发送SA请求消息，随后是调度周期内的D2D数据。
对于模式1和模式2中的D2D通信，D2D终端还可以发送辅助D2D信号，例如D2D同步信号和信道条件消息(例如，CQI)，以帮助接收机解调D2D终端的传输。
使用基于LTE的无线电接入的D2D通信可以携带语音信道或数据分组。D2D通信的一个特例是D2D发现服务。与语音信道不同，D2D发现通常仅需要小分组传输，该小分组传输通常能够被装配在一个、两个或几个子帧内。例如，这些分组可以包含宣布设备或软件应用程序的可用性的应用程序数据，以参与与附近的终端的D2D数据交换。
D2D发现可以使用或不使用与用于语音或数据的D2D通信相同的信道接入协议。对于在处于LTE基站的覆盖范围内的D2D发现服务的情况，可以与用于具有语音或通用D2D数据的D2D通信的D2D发现资源分开地分配D2D发现资源。用于D2D发现消息的无线电资源可以由D2D终端从eNB保留的并且在某些UL子帧中作为时间-频率无线电资源定期重复出现的一组资源中自主选择(类型1发现)，或者它们可以由LTE服务小区显性地分配给所述D2D终端(类型2发现)。后一种情况类似于D2D通信模式1，因为所述资源是由网络分配的。另一方面，不同之处在于，在发送D2D发现消息时，关于调度指派的传输并非是必须的。然而，在一些情况下，甚至可能仍然需要发送仅D2D发现消息的D2D终端来发送辅助D2D同步信号以辅助D2D接收器。
使用LTE技术来连接和管理低成本MTC设备具有重要意义。这种低成本设备的一个重要示例是可穿戴设备，其还具有几乎总是靠近可用作中继的智能电话的益处。
在3GPP RAN中已经讨论了关于可穿戴设备和物联网(IoT)设备的D2D的增强的研究项目(SI)(参见RP-160677，针对IoT和可穿戴设备的LTE设备到设备、UE到网络中继的进一步增强(Further Enhancements to LTE Device to Device,UE to Network Relaysfor IoT and Wearables))。在该SI中，目的是研究D2D(包括非3GPP短程技术)在这些设备中的应用。具体而言，在LTE技术中有两个主要方面需要进一步增强以实现D2D辅助可穿戴设备和MTC应用，即，UE到网络中继功能的增强和关于实现可靠的单播PC5链路以至少支持低功率、低速率、低复杂性/低成本设备的增强。关于UE到网络中继功能的增强，ProSe(邻近服务)中的UE到网络中继架构不区分远程UE的业务量与接入层中的中继UE的业务量。该模型限制了网络和运营商例如针对计费或安全性而将远程UE视为单独设备的能力。特别地，3GPP安全关联并未在网络和远程UE之间进行端到端地扩展。因此，中继UE可以不受限制地接入远程UE的通信。在某些情况下，这可能会对远程UE造成安全风险。
应该增强UE到网络中继以支持(1)通过中继链路的端到端安全性，(2)服务连续性，(3)E2E QoS(端到端服务质量)(在可能的情况下)，(4)利用多个远程UE进行有效操作，以及(5)Uu和D2D空中接口之间的有效路径切换。使用D2D进行中继还可以基于非3GPP技术，例如蓝牙和Wi-Fi。诸如服务连续性之类的一些增强可以使中继在商业用例中对这些技术更具吸引力。这对于可穿戴设备尤其有用，因为它们的接近用户的智能手机的使用模式以及可能使直接Uu连接不太实用的形状因素限制(例如，由于电池尺寸的限制)。中继可以为远程UE(正在使得他们的业务量得到中继)实现显著的功率节省。对于深度覆盖场景尤其如此。引入中继的一种经济有效的方法是在远程设备和中继设备之间使用单向D2D链路。在这种情况下，可以利用中继UE来仅中继来自远程UE的上行链路数据。这种方法的优点是不会向远程UE添加用于D2D接收的附加RF能力。
关于实现可靠的单播PC5链路以至少支持低功率、低速率和低复杂度/低成本设备的增强，可以通过重用在NB-IoT(窄带-IoT)和eMTC研究期间开发的想法来实现低成本D2D设备，例如NB-IoT/eMTC上行链路波形可以重复用于D2D。这些设备可能使用单个调制解调器与因特网/云通信并与近端设备通信。从由公共安全用例驱动的面向广播的设计得到的当前PC5链路设计存在一瓶颈，即，由于缺乏任何链路自适应和反馈机制而阻止了低功率和可靠的D2D通信。这些缺点无法在功耗、频谱效率和设备复杂性方面实现可穿戴设备和MTC用例的目标性能指标。低功耗和低复杂性是可穿戴和MTC使用情况(其通常具有小外形尺寸和长电池寿命的特征)的关键属性。
图2示出了远程UE 205和中继UE 203的基本架构，该基本架构包括它们与eNB 201的连接。3GPP中当前SI的上下文中的基本假设(参见RP-160677，针对IoT和可穿戴设备的LTE设备到设备、UE到网络中继的进一步增强)如下：(1)接口(IF)1是UE和eNB之间的Uu接口；(2)IF2是D2D链路(其可以是PC5)，但也可以是非3GPP链路，例如蓝牙，WiFi或其他非3GPP链路；(3)IF3是Uu接口，其可以被假设为NB-IoT(即，远程UE可以通过NB-IoT重复而处于eNB的扩展覆盖范围内)。
关于如何通过不同接口向/从远程UE路由数据和控制信息的以下选项是可能的。
首先，可以通过IF2发送去往/来自远程UE 205的所有控制和数据。在这种情况下，远程UE 205在连接到中继UE 203时可能仍然可以通过IF3监听广播信令，但是也可以从中继UE 203接收广播信令。该方案导致远程UE的最大功率节省。
可替换地，可以分割控制和数据通信。在这种情况下，控制信息和过程在IF3上执行，但数据(UL和DL)都通过IF2传输。在这种情况下，远程UE 205可以节省与通过IF2进行数据的发送和接收相关联的功率，而不能节省关于控制信息的功率。
在第三选项中，分割上行链路通信和下行链路通信。在这种情况下，所有上行链路数据(控制和数据)都通过IF2发送，所有DL数据(控制和数据)都通过IF3发送。在这种情况下，UE可以通过不必在上行链路中进行发送来节省功率。
在第四选项中，远程UE 205仅通过IF2发送UL用户平面(UP)数据。所有其他业务量(DL UP以及所有控制平面)均通过IF3而被传输。
LTE版本13中针对D2D的UE到网络中继所描述的技术具有若干缺点，这使得它们对于IoT和可穿戴设备而言不太理想。例如，所述可穿戴设备和物联网用例主要用于商业用途。目前，ProSe功能与eNB之间没有交互。因为对于诸如可穿戴设备和IoT的商业使用，期望eNB对D2D通信具有实质控制(例如，确定用于D2D通信的资源)，ProSe功能可能需要被完全替换，或者至少可能必须进行大量修改以与eNB或网络更紧密地关联。为了实现更好的QoS和资源利用(以解决潜在的大量中继)，与LTE版本13中继相比，应该给予网络更大的控制，该控制包括但不限于能够触发建立和拆除中继链路和/或发现。此外，大多数可穿戴设备可能是个人小配件(gadget)。因此，典型的可穿戴设备和/或IoT设备应该能够仅连接到被授权连接的一个或几个中继设备(例如，小配件所有者的手机和/或平板电脑)。也就是说，在这种情况下，所述可穿戴设备或IoT设备应该仅能够接入其被配置为连接到的中继设备，而不是尝试连接到邻近的所有可用中继UE。需要澄清和概述此类过程。更进一步，版本13中的中继方案是针对远程设备不直接连接到网络的情况而设计的。然而，所述可穿戴设备用例通常将呈现非常不同的场景，在该场景中，所述可穿戴设备位于eNB的覆盖区域中，但是D2D主要用于省电目的的。因此，用于可穿戴和物联网中继的连接和覆盖假设是非常不同的，这导致需要进行与连接和接入相关的不同假设。
例如，不必假设所述远程设备与网络没有任何直接连接。因此，解决方案可以利用D2D中继进行某些通信，但不利用其进行其他通信。期望新的控制信令和传输，对于该新的控制信令和传输而言，在远程UE和网络(例如，NAS)之间用于这种控制信令的新的控制信令及传输可使得远程UE可以在某些方面直接与网络通信并且在其他方面通过中继进行通信。而且，期望新的接入机制和发现机制以提供对D2D通信的更大的eNB和网络控制。
下面讨论的大多数实施例是针对UE在LTE网络的控制下使用D2D进行通信的情况而描述的。但是，此类解决方案也适用于未来的5G RAT。因此，仅作为一个示例，虽然下面主要将eNB描述作为网络控制点，但是应当理解，eNB仅仅是一个示例，并且网络控制点可以是小区、传输点(TRP)或5G中的等同网络控制点。
另外，在本公开中主要使用PC5(即，传统的LTE D2D链路)描述了D2D链路和相关联的过程。然而，需要再次说明，这仅仅是示例性的，并且可以使用其他技术，该其他技术包括作为LTE研究项目的一部分的非3GPP技术(上述RP-160677，针对IoT和可穿戴设备的LTE设备到设备、UE到网络中继的进一步增强)以及用于5G的未来设备到设备通信技术(包括基于3GPP和基于非3GPP的技术)。
II.A.基于MME的中继选择
本节中概述的过程基于以下前提：远程设备(例如，可穿戴设备)的订阅信息被链接到中继设备(例如，蜂窝电话或其他UE)的订阅。特别地，所述可穿戴设备和所述中继UE(例如，智能电话)通常将由同一订户拥有，因此，当可穿戴设备(远程UE)附着到网络时，网络上的订阅数据库(例如，归属订户服务(HSS))可能已经将所述中继节点链接到所述可穿戴设备的信息。
图3A是示出了根据采用基于MME的中继选择的示例性实施例的示例性过程的信号流程图。如图所示，在附着过程301期间，可穿戴UE 313可以向网络(MME 317)指示其能够作为远程UE。基于这样的指示，MME 317可以查询HSS 319(参见图3A中的查询302)以请求关于向HSS注册为与所述可穿戴UE 313关联于相同用户且可用作该可穿戴UE 313的中继UE的任何一个或多个UE(例如，UE 311)的信息(例如，中继UE ID)。这可以作为订阅请求过程的一部分来完成。作为从HSS 319接收的响应消息303的一部分，MME 317可以接收特定于远程UE-中继UE连接的安全信息。当然，相关领域的技术人员将理解，MME和UE之间的NAS信令可以经由eNB 315传输。
可以由MME 317从HSS 319获得的与所述中继UE(一个或多个)的标识相关的信息可以包括例如一个或多个中继UE ID(由中继UE针对PC5发现而广播的ID)和安全信息，例如，可以由远程UE用于认证中继UE的一个或多个特殊签名(下面结合PC5发现过程306更详细地描述)且反之亦然(即，中继UE可以使用相同的签名来认证远程UE)。MME 317可以在附着响应消息304中将该信息转发到远程UE 313(例如，可穿戴设备)。此外，还可以在附着响应消息304中发送用于加密通过PC5链路发送的数据的安全密钥。
在完成所述附着过程后，所述可穿戴UE 313可以发起PC5发现过程并基于所接收的中继UE ID(一个或多个)来寻找中继UE(一个或多个)311。为了不使附图混淆，该过程主要仅在图3A中的305和306处表示。然而，应该理解，PC5发现过程涉及网络节点之间的各种信令。例如，中继UE 311可以作为发现消息的一部分(PC5发现)而广播其安全签名。远程UE313通过将在PC5发现信道上接收的安全签名与在附着响应消息304中接收的安全签名进行比较来认证所述中继UE。如果签名匹配，则可以认为所述中继UE被认证。
在某些示例性实施例中，MME 317可以在附着响应消息304中向远程UE提供多于一个中继UE。根据存储在HSS 319处的的订户信息，如果可穿戴UE与多个中继UE相关联，则可能是这种情况。然后，远程UE 313可以基于某些标准，适应性地选择列表中的多个潜在中继UE中的一个特定中继来连接，所述标准例如为以下中的任何一个或多个或组合：(1)在发现过程期间确定的PC5上的测量(例如，远程UE可以简单地选择具有最佳质量测量的中继UE或者列表中具有高于特定阈值的测量的第一中继UE)；(2)在发现期间所通告的中继UE的当前负载(例如，连接的远程UE的数量)(选择具有最少数量的连接的远程UE的中继UE)；(3)应用层中的预定义或可配置的偏好。
所述发现过程之后可以是远程UE 313和中继UE 311之间的连接建立或关联。远程UE 313发送到中继UE 311的连接建立消息307可以包括中继UE 311认证远程UE 313所需的安全签名。中继UE 311可以基于该签名认证远程UE 313(图3A中的步骤8)，这里假设当它连接到网络时或者当远程UE 313连接到网络时，它从网络接收了一些安全信息，例如用于认证的签名上下文和加密密钥(一个或多个)。可替换地，中继UE 311可以在从远程UE 313接收到连接请求307时从网络请求这样的安全信息。中继UE 311基于所接收的安全签名来认证远程UE 313(308)并发送连接响应309到远程UE 313。该连接响应消息309可以包括中继UE的安全签名。
数据传递310可以在完成连接建立时开始。这种数据传递可以由远程UE和中继UE先前从网络接收的密钥加密。
注意，在上述过程中，附着请求消息304仅仅是示例性的。在该过程中，可替代地或另外地使用其他NAS消息(移动性管理、会话管理或新的NAS消息)用于此目的。
II.B.基于远程UE的中继选择
在基于远程UE的示例性实施例中，诸如如图3B所示，远程UE 313'可以在与网络323、324、325、326(与图3A中的301、302、303、304相比)的附着过程之前执行PC5发现321、322(与图3A中的305、306相比)。通过执行PC5发现321、322，远程UE 313'变得认识到其附近的一个或多个可用中继UE 311'。通过该发现过程，远程UE 313'可以生成关于所有可用中继UE(或周围中继UE的子集)的标识的列表。
例如，可以基于诸如潜在中继UE所属的公共陆地移动网络(PLMN)之类的一个或多个预定标准来确定所述子集。例如，仅属于特定PLMN的中继UE可以被远程UE存储。PLMN信息可以由中继UE作为PC5发现消息的一部分来广播，或者可以是所广播的中继UE ID的一部分。可替换地或另外地，可以仅选择满足信号水平阈值的潜在中继UE。注意，由于远程UE的低传输功率特性，远程UE可能能够监听来自一些中继UE的发现信号，但是不能够向它们进行发送。
可替换地或另外地，所广播的发现消息可以包括关于所述潜在中继UE是否支持针对可穿戴设备或IoT设备进行中继的指示。这些信息可以由中继UE作为PC5发现消息的一部分来广播。
可替换地或另外地，所述远程UE可考虑关于中继UE支持的服务类型(例如，健康监测服务)的信息。所述中继UE可以在PC5发现消息中广播所支持的服务。
可替换地或另外地，所述远程UE可考虑所述中继UE的当前负载(例如，就已经连接到该中继UE的远程UE的数量而言)。
在发现过程321、322之后，所述过程的其余部分可以基本上如图3A中那样进行。
例如，远程UE 313然后可以执行与网络的附着过程(与图3A中的301、302、303、304相比)。本实施例中的附着消息323与结合基于网络的实施例(图3A)所描述的附着消息可能不同之处在于：它可以包含基于上述发现过程和如上所述的用于选择具有可能的一个或多个中继UE的更小子集的标准的可能中继候选者的列表(中继UE ID)。一旦接收到该信息，MME 317'可以检查(消息324)HSS 319'以获得远程UE 313'的订阅简档以及可能的每个中继UE(其作为包括从远程UE接收的附着消息301内的所述列表的一部分)的订阅信息。HSS319'应该响应(消息325)，然后MME 317'可以使用在消息325中从HSS 319'接收的所述信息以及所述附着消息323中的参数来选择远程UE 313'应该尝试连接的中继UE 311'。可以在附着接受消息326中将这样的中继UE信息传送回所述远程UE。
MME 317'可能选择多于一个可能的中继UE。如果是这种情况，则MME 317'可以在附着接受消息326中发送每个中继UE的相关联的优先级。远程UE 313'可以通过尝试与具有最高优先级的中继UE相关联来开始(消息327)。中继UE 311'基于所接收的安全签名来认证远程UE 313'(328)，并将连接响应329发送到远程UE 313'。该连接响应消息329可以包括所述中继UE的安全签名。数据传递330可以在完成连接建立后开始。这种数据传递可以由远程UE和中继UE先前从网络接收的密钥加密。
如果所述远程UE不能连接到所述中继UE，则它可以尝试与所述优先级列表中的下一个排名最高的中继UE相关联，一次类推。如前所述，所述安全参数(认证签名、加密密钥等)也可以由MME发送，以用于认证目的以及加密用户数据。
MME 317'可以考虑除了订阅信息之外的一个或多个附加因素来为所述远程UE决定中继UE的列表以及它们的相关联的优先级。例如，它可以考虑中继UE的PLMN ID。例如，考虑到与各种PLMN的网络共享协议，MME可以仅允许远程UE连接到来自特定PLMN的中继UE。可替换地或另外地，MME可以考虑远程UE的类型(例如，可穿戴UE或IoT UE)和/或已经连接到中继UE的远程UE的数量。MME可以基于当远程UE连接到中继UE时中继UE或远程UE与MME之间的消息交换来了解远程UE的类型和连接到特定中继UE的远程UE的数量。
可替代地或另外地，所述MME可以考虑服务类型(例如，智能手表、诸如远程UE正在请求的健康监测的优先服务)。所述服务信息可以是所述附着消息的一部分或UE与核心网络之间的不同NAS消息交换。
II.C.针对远程UE的核心网络程序
该部分涉及在远程UE和核心网络之间的通过中继UE的NAS信令。换句话说，它涉及控制消息(例如，NAS消息)，该控制消息由远程UE发送到中继UE，中继UE然后代表远程UE转发到核心网络(其所对应的是在远程UE和网络之间直接传输的控制消息，例如图3A中的消息1和4)。
下面讨论的过程可以在远程UE第一次发现中继UE时或者在远程UE从eNB或网络接收到将业务量移动到中继节点的指示或触发(或者更具体，控制信令)时被执行。
II.C.1.NAS消息传输
所述远程UE可以通过PC5-S或侧链路信道将所述NAS消息发送到所述中继UE。假设存在用于控制信令的侧链路信道。参考图4，新的消息类型(例如，PDCP SDU类型)401或L2协议ID(例如，ProSe目的地L2 ID)可以被定义用于通过侧链路从远程UE到中继UE的NAS消息，使得接收到该控制消息的中继UE理解该控制消息是NAS消息，因此将其转发到中继UE的NAS层。可替换地，远程UE和中继UE之间的NAS消息可以通过PC5上的单独资源池发送，或者可以通过按照分组优先级的专用ProSe(PPPP)或侧链路逻辑信道而被标识。
图4示出了根据示例性实施例的用于中继UE使用以将从远程UE接收的NAS消息(例如，经由前述PC5-S信道或侧链路信道)转发到MME(或其他网络节点)的NAS消息结构。可以在NAS层添加新的EPS移动性管理(EMM)消息容器405。这种容器的目的是通过中继UE和MME之间的NAS信令连接来在该容器中将远程UE NAS消息传送到MME。新的EMM 405容器在EMMNAS消息(新的或现有的)中被发送到MME。可以定义协议鉴别器信息元素(IE)409的新值，使得MME理解所接收的消息是来自远程UE的NAS消息。MME基于消息容器405的有效载荷采取进一步的动作。注意，类似的方法可以用于会话管理(SM)消息。
在下行链路中，MME可以在类似的至中继UE的NAS消息内的EMM消息容器405中封装针对远程UE的NAS消息。基于到来的NAS消息的协议鉴别器409，中继UE可推断该消息是去往远程UE的。中继UE的NAS层将进一步检查EMM消息容器405有效载荷，以确定该NAS消息所针对的远程UE的ID，例如，全球唯一临时UE ID(GUTI)。在所述NAS层可能存在远程UE GUTI(在CN处已知的标识)和侧链路ID(例如，ProSe ID)之间的映射。然后，中继UE将所述NAS消息传递到具有所述ProSe ID的接入层(AS)，由此AS将使用这种标识通过侧链路将该消息发送到远程UE。在接收到该侧链路消息时，基于先前描述的消息类型或L2协议ID，该消息将被转发到远程UE中的NAS层。
除了协议鉴别器之外，在中继UE和MME之间交换的NAS消息还可以包含消息类型，尽管这样的信息也可以在具有远程UE NAS有效载荷的远程UE EMM容器中。将这样的信息作为所述消息的一部分可以帮助MME在高拥塞期间对各种请求进行优先级排序。
II.C.2.跟踪区域更新
所述中继UE可以代表与其连接的一个或多个远程UE执行跟踪区域更新(TAU)过程。假设所述中继具有关于与该中继UE通信的远程UE的最新知识。鉴于此，所述远程UE可以不必直接与MME执行跟踪区域更新。相反，中继UE可以在执行周期性TAU或正常TAU过程时包括远程UE的标识。由于TAU过程在中继UE和MME之间执行，因此TAU接受消息的接收可能不被传送到远程UE(一个或多个)。然而，在某些场景中，远程UE可能需要来自MME的TAU响应中的信息。例如，如果MME拒绝了TAU过程，则远程UE可能希望被通知该事实，因为TAU拒绝的接收可能意味着远程UE可能必须采取某些动作，例如，重新附着到网络。具有新消息类型的PC5-S信令可用于将这种拒绝场景传送到远程UE。该PC5-S消息还可以包含指示拒绝原因的原因码/值。
此外，中继UE可以使用先前描述的NAS传输方法来发送针对个体远程UE的正常TAU消息。例如，当特定UE需要发送正常TAU以重新配置网络参数(例如，省电模式(PSM)定时器或UE能力改变等)时，这可能发生。
如果发生了以下场景：远程UE移出其一直使用的中继UE的覆盖范围并且该远程UE处于空闲模式，则TAU可以由该远程UE触发。该TAU将直接从远程UE发送到MME(例如，使用小区的Uu)，因为根据定义，“远程”UE将不再连接到中继UE。这种TAU消息的目的是通知网络：远程UE现在不在先前连接的中继UE的覆盖范围内。然后，网络可以直接(通过Uu接口)将所有控制信令发送到远程UE。此行为可以继续，直到远程UE连接到相同或不同的中继节点。当远程UE重新连接到相同或不同的中继节点时，网络然后可以恢复到经由中继节点发送控制消息。网络经由中继节点接收TAU消息可以被认为是关于网络经由所述中继UE发送移动终止(MT)业务量(数据和信令)的指示。
III.结论
尽管上述按照特定组合描述了特征和元素，但是本领域技术人员将理解的是每个特征或元素可以被单独使用或以与其它特征和元素的任何组合来使用。此外，于此描述的方法可以在嵌入在计算机可读介质中由计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施。非暂态计算机可读介质的示例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移除磁盘之类的磁介质、磁光介质、以及诸如CD-ROM碟片和数字多用途碟片(DVD)之类的光介质。与软件相关联的处理器可以用于实施在WTRU 102、UE、终端、基站、RNC或任意主计算机中使用的射频收发信机。
此外，在上述的实施方式中，提及了处理平台、计算系统、控制器以及包含处理器的其他设备。这些设备可以包含至少一个中央处理单元(“CPU”)和存储器。根据计算机编程领域的技术人员的实践，对动作和操作或指令的符号描述的引用可以由各种CPU和存储器执行。这些动作和操作或指令可以称为“被执行”、“计算机执行”或“CPU执行”。
本领域技术人员可以理解动作和符号描述的操作或指令包括CPU对电信号的操纵。电气系统表示可以标识数据比特，其使得电信号产生变换或还原以及数据比特在存储系统中的存储位置的维持由此以重新配置或其他方式改变CPU的操作以及信号的其他处理。维持数据比特的存储位置是具有对应于或代表数据比特的特定电、磁、光或有机属性。应当理解，示例性实施方式不限于上述的平台或CPU且其他平台和CPU可以支持提供的方法。
数据比特也可以被维持在计算机可读介质上，其包括磁盘、光盘以及任意其他易失性(例如随机存取存储器(“RAM”))或非易失性(例如只读存储器(“ROM”))CPU可读的大存储系统。计算机可读介质可以包括协作或互连的计算机可读介质，其专门存在于处理器系统上或分布在可以是处理系统本地的或远程的多个互连处理系统间。可以理解代表性实施方式不限于上述的存储器且其他平台和存储器可以支持所描述的方法。
在示出的实施方式中，这里描述的操作、处理等的任意可以被实施为存储在计算机可读介质上的计算机可读指令。该计算机可读指令可以由移动单元、网络元件和/或任意其他计算设备的处理器执行。
系统方面的硬件和软件实施之间有一点区别。硬件或软件的使用一般(但不总是，因为在某些环境中硬件与软件之间的选择可以是很重要的)是考虑成本与效率折中的设计选择。可以有影响这里描述的过程和/或系统和/或其他技术的各种工具(例如，硬件、软件、和/或固件)，且优选的工具可以随着部署的过程和/或系统和/或其他技术的上下文而改变。例如，如果实施方确定速度和精度是最重要的，则实施方可以选择主要是硬件和/或固件工具。如果灵活性是最重要的，则实施方可以选择主要是软件实施。可替换地，实施方可以选择硬件、软件和/或固件的某种组合。
上述详细描述通过使用框图、流程图和/或示例已经提出了设备和/或过程的各种实施方式。在这些框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的范围内，本领域技术人员可以理解这些框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作可以被宽范围的硬件、软件或固件或实质上的其任意组合方式单独实施和/或一起实施。合适的处理器包括例如通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)；场可编程门阵列(FPGA)电路、任意其他类型的集成电路(IC)和/或状态机。
虽然以上以特定的组合提供了特征和元素，但是本领域技术任意可以理解每个特征或元素可以单独使用或与其他特征和元素任意组合使用。本公开不限于本申请描述的特定实施方式，这些实施方式旨在作为各种方面的示例。在不背离其实质和范围的情况下可以进行许多修改和变形，这些对本领域技术任意是所知的。本申请的描述中使用的元素、动作或指令不应被理解为对本发明是关键或必要的除非明确说明。除了本文中列举的这些方法和装置本领域技术人员根据以上描述还可以知道在本公开范围内的功能上等同的方法和装置。这些修改和变形也应落入所附权利要求书的范围。本公开仅由所附权利要求书限定，包括其等同的全面的范围。应当理解本公开不限于特定的方法或系统。
还应该理解，这里使用的术语仅用于描述特定的实施方式，且不是限制性的。这里使用的术语“站”及其缩写“STA”、“用户设备”及其缩写“UE”可以表示(i)无线发射和/或接收单元(WTRU)，例如下文所述；(ii)任意数量的WTRU的实施方式，例如下文所述；(iii)具有无线能力和/或有线能力(例如可接线的)设备，被配置(尤其)WTRU(例如上述的)的一些或所有结构和功能；(iii)具有无线能力和/或有线能力的设备，被配置少于WTRU的所有结构和功能，例如下文所述；和/或(iv)其他。可以表示这里描述的任意UE的示例WTRU的细节已在上面参考图1A至1E被提供。
在某些代表性实施方式中，这里描述的主题的一些部分可以经由专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)和/或其他集成格式来实施。但是，本领域技术人员可以理解这里公开的实施方式的一些方面，其整体或部分，可以同等地由集成电路实施，作为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)、在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)、固件、或实质上地这些的任意组合，以及根据本公开针对该软件和/或固件设计电路和/或写代码是本领域技术人员所知的。此外，本领域技术人员可以理解这里描述的主题的机制可以被分布为各种形式的程序产品，以及这里描述的主题的示例性实施方式适用，不管用于实际执行该分布的信号承载介质的特定类型如何。信号承载介质的示例包括但不限于以下：可记录类型的介质，例如软盘、硬盘、CD、DVD、数字带、计算机存储器等，以及传输类型的介质，例如数字和/或模拟通信介质(例如光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
这里描述的主题有时示出了不同组件，其包含在或连接到不同的其他组件。可以理解这些描绘的架构仅是示例，且实际中实现相同的功能的许多其他架构可以被实施。在概念上，实现相同功能更的组件的任何安排有效地“相关联”由此可以实现期望的功能。因此，这里组合以实现特定功能的任意两个组件可以视为彼此“相关联”由此实现期望的功能，不管架构或中间组件如何。同样地，相关联的任意两个组件也可以被视为彼此“操作上连接”或“操作上耦合”以实现期望的功能，以及任意两个能够这样相关联的组件也可以被视为彼此“操作上可耦合”以实现期望的功能。操作上可耦合的特定示例包括但不限于物理上可配对和/或物理上交互的组件和/或无线可交互的和/或无线交互的组件和/或逻辑上交互和/或逻辑上可交互的组件。
关于这里使用基本上任何复数和/或单数术语，本领域技术人员可以在适合上下文和/或应用时从复数转义到单数和/或从单数转义到复数。为了清晰，这里可以明确提出各种单数/复数置换。
本领域技术人员可以理解一般地这里使用的术语以及尤其在权利要求书中使用的术语(例如权利要求书的主体部分)一般是“开放性”术语(例如术语“包括”应当理解为“包括但不限于”，术语“具有”应当理解为“至少具有”，术语“包括”应当理解为“包括但不限于”等)。本领域技术人员还可以理解如果权利要求要描述特定数量，则在权利要求中会显式描述，且在没有这种描述的情况下不存在这种意思。例如，如果要表示仅一个项，则可以使用术语“单个”或类似的语言。为帮助理解，以下的权利要求书和/或这里的描述可以包含前置短语“至少一个”或“一个或多个”的使用以引出权利要求描述。但是，这些短语的使用不应当理解为暗示被不定冠词“一”引出的权利要求描述将包含这样的被引出的权利要求描述的任意特定权利要求限定到包含仅一个这样的描述的实施方式，即使在同一个权利要求包括前置短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词(例如“一”)(例如“一”应当被理解为表示“至少一个”或“一个或多个”)。对于用于引出权利要求描述的定冠词的使用也是如此。此外，即使引出的权利要求描述的特定数量被明确描述，但是本领域技术人员可以理解这种描述应当被理解为表示至少被描述的数量(例如光描述“两个描述”没有其他修改符，表示至少两个描述，或两个或更多个描述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一者”的惯例的这些实例中，一般来说这种惯例是本领域技术人员理解的惯例(例如“系统具有A、B和C中的至少一者”可以包括但不限于系统具有仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C等)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一者”的惯例的这些实例中，一般来说这种惯例是本领域技术人员理解的惯例(例如“系统具有A、B或C中的至少一者”可以包括但不限于系统具有仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C等)。本领域技术人员还可以理解表示两个或更多个可替换项的实质上任何分隔的字和/或短语，不管是在说明书中、权利要求书还是附图中，应当被理解为包括包含两个项之一、任意一个或两个项的可能性。例如，短语“A或B”被理解为包括“A”或“B”或“A”和“B”的可能性。此外，这里使用的术语“任意”之后接列举的多个项和/或多种项旨在包括该多个项和/或多种项的“任意”、“任意组合”、“任意多个”和/或“多个的任意组合”，单独或与其他项和/或其他种项结合。此外，这里使用的术语“集合”或“群组”旨在包括任意数量的项，包括零。此外，这里使用的术语“数量”旨在包括任意数量，包括零。
此外，如果按照马库什组描述本公开的特征或方面，本领域技术人员可以理解也按照马库什组的任意单独成员或成员子组来描述本公开。
本领域技术人员可以理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面描述，这里公开的所有范围还包括任意和所有可能的子范围以及其子范围的组合。任意列出的范围可以容易被理解为足以描述和实现被分成至少相等的两半、三份、四份、五份、十份等的相同范围。作为非限制性示例，这里描述的每个范围可以容易被分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员还可以理解诸如“多至”、“至少”、“大于”、“小于”等的所有语言包括描述的数字并至可以随之被分成上述的子范围的范围。最后，本领域技术人员可以理解，范围包括每个单独的成员。因此，例如具有1-3个小区的群组和/或集合指具有1、2、或3个小区的群组/集合。类似地，具有1-5个小区的群组/集合指具有1、2、3、4或5个小区的群组/集合，等等。
此外，权利要求书不应当理解为限制到提供的顺序或元素除非描述有这种效果。此外，在任意权利要求中术语“用于…的装置”的使用旨在援引35U.S.C.§112,
Figure GDA0004166600070000361
6或装置+功能的权利要求格式，没有术语“用于…的装置”的任意权利要求不具有此种意图。
与软件相关联的处理器可以用于实施在无线发射/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、终端、基站、移动管理实体(MME)或演进分组核(EPC)或任何主机计算机中使用的射频收发信机。WTRU可以结合以硬件和/或软件实施的模块(包括软件定义无线电(SDR))和其他组件，该组件例如是相机、视频相机模块、视频电话、对讲电话、振动设备、扬声器、麦克风、电视收发信机、免提耳机、键盘、
Figure GDA0004166600070000371
模块、调频(FM)无线电单元、近场通信(NFC)模块、液晶显示(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器和/或任意无线局域网(WLAN)或超宽带(UWB)模块。
虽然在通信系统方面描述了本发明，但是可以理解系统可以在微处理器/通用计算机(未示出)上以软件实施。在某些实施方式中，各种组件的功能中的一个或多个可以以控制通用计算机的软件来实施。
此外，虽然参考特定实施方式示出和描述了本发明，但是本发明无意于限于示出的细节。而是，在权利要求书的等同范围内且不背离本发明的情况下可以在细节上进行各种修改。

Claims (17)

1.一种在第一无线发送/接收单元(WTRU)中实现的用于在所述第一WTRU和第二WTRU之间建立设备到设备(D2D)通信的方法，该方法包括：
向网络节点发送附着请求，该附着请求包含信息，该信息指示所述第一WTRU为了D2D通信的目的而能够作为远程WTRU，并标识由所述第一WTRU在由该第一WTRU执行的中继WTRU发现过程期间识别的至少一个第二WTRU；以及
响应于所述附着请求，从所述网络节点接收附着响应，该附着响应包含标识所述至少一个第二WTRU的信息、以及关于所述至少一个第二WTRU被授权在D2D通信中充当所述第一WTRU的中继节点的信息指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络节点为移动性管理实体(MME)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述附着响应包括用于所述第一WTRU与所述至少一个第二WTRU之间的通信的安全信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述安全信息包括与所述至少一个第二WTRU相关联的签名。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述安全信息包括供所述第一WTRU在与所述第二WTRU的通信中使用的加密密钥。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
执行发现过程以发现所述至少一个第二WTRU。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个第二WTRU包括多个WTRU，所述方法还包括：
选择所述多个第二WTRU中的一个以用作D2D通信的中继节点。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述选择包括基于在所述发现过程期间通过PC5连接进行的至少一个测量来进行选择。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述选择还基于所述多个第二WTRU中的每个WTRU的当前负载。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述当前负载是当前使用所述至少一个第二WTRU作为D2D通信的中继节点的WTRU的数量的函数。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述选择还基于应用层中的偏好。
12.一种第一无线发射/接收单元(WTRU)，包括：
发射机；
接收机；以及
处理器，被配置为控制所述发射机向网络节点发送附着请求，该附着请求包含信息，该信息指示所述第一WTRU能够作为远程WTRU、以及由所述第一WTRU在由该第一WTRU执行的中继WTRU发现过程期间识别的至少一个第二WTRU；
在与所述第一WTRU和所述至少一个第二WTRU中的任意者相关联的订阅信息指示所述至少一个第二WTRU被授权用作所述第一WTRU的中继的情况下，从所述网络节点接收响应于所述附着请求的附着响应，该附着响应包含标识所述至少一个第二WTRU的信息、以及关于所述至少一个第二WTRU被授权在D2D通信连接中充当所述第一WTRU的中继节点的信息。
13.根据权利要求12所述的第一WTRU，其中所述附着响应包括用于所述第一WTRU与所述至少一个第二WTRU之间的通信的安全信息。
14.一种在第一无线发射/接收单元(WTRU)中实现的用于在所述第一WTRU和第二WTRU之间建立设备到设备(D2D)通信的方法，该方法包括：
执行D2D发现过程以发现所述第一WTRU附近的作为所述第一WTRU用于D2D通信的潜在中继节点的其他WTRU；
向网络节点发送附着请求，该附着请求包含指示以下的信息：所述第一WTRU能够作为远程WTRU、以及由所述第一WTRU在由该第一WTRU执行的D2D发现过程期间识别的至少一个第二WTRU；以及
在与所述第一WTRU和所述至少一个第二WTRU中的任意者相关联的订阅信息指示所述至少一个第二WTRU被授权用作所述第一WTRU的中继的情况下，响应于所述附着请求，从所述网络节点接收附着响应，该附着响应包括标识所述至少一个第二WTRU的信息、以及指示所述至少一个第二WTRU被授权在D2D通信中充当所述第一WTRU的中继节点的信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述网络节点是移动性管理实体(MME)。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述附着响应包括用于所述第一WTRU与所述至少一个第二WTRU之间的通信的安全信息。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个第二WTRU包括多个WTRU，并且其中来自所述网络节点的所述附着响应包括所述多个第二WTRU的排名。
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