移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择.pdf

在实施例中，提供了一种用于移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择的方法，所述内容位于被称为缓存节点的移动网络节点，所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由服务小区被递送，所述相邻小区的选择基于包括递送延迟参数的选择参数，所述递送延迟参数代表如果所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由所述相邻小区递送则将由所述用户所感知的延迟。

1.  一种用于移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择的方法，所述内容位于被称为缓存节点的移动网络节点，所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由服务小区被递送，所述相邻小区的选择基于包括递送延迟参数的选择参数，所述递送延迟参数代表如果所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由所述相邻小区被递送，则将由所述用户所感知的延迟。

2.  如权利要求1所述的方法，其中所述递送延迟参数包括递送时间，其代表用于通过所述缓存节点和所述用户设备之间的所述路径经由所述相邻小区的内容递送的时间。

3.  如权利要求1或2所述的方法，其中所述递送延迟参数包括检索时间，其代表用于从所述缓存节点检索所述内容的时间。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述递送延迟参数包括缓冲等级，其代表在所述用户设备中缓冲的内容的量。

5.  如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述递送延迟参数包括QoS延迟，其代表所述内容递送服务的QoS延迟要求。

6.  如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述选择参数包括由所述用户设备从所述相邻小区接收到的无线信号的质量。

7.  如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述相邻小区选择包括基于所述选择参数选择不同的相邻小区中最好的一个。

8.  如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述缓存节点包括基站。

9.  如权利要求1至8中任一项所述的方法，包括步骤：
-例如用户设备和/或移动网络节点的实体执行所述相邻小区选择，以用于相邻小区列表建立。

10.  如权利要求1至9中任一项所述的方法，包括步骤：
-例如用户设备和/或移动网络节点的实体执行所述相邻小区选择，以 用于切换所用的目标小区选择。

11.  如权利要求2至10中任一项所述的方法，包括步骤：
-例如移动网络节点的实体传递所述递送时间至所述用户设备。

12.  如权利要求2至11中任一项所述的方法，包括步骤：
-例如移动网络节点的实体在公共信道上传递所述递送时间至用户设备。

13.  如权利要求2至12中任一项所述的方法，包括步骤：
-例如ALTO服务器的实体传递所述递送时间至所述用户设备中的例如ALTO客户端的实体。

14.  一种实体，其被配置用于执行如权利要求1至13中任一项所述的方法。

移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择
技术领域
本发明一般涉及移动网络和系统。
背景技术
移动网络和系统的详细描述可以在文献中找到，例如特别是在由标准化组织发布的技术规范，例如3GPP(第三代合作伙伴计划)。
在这种系统中，移动终端(也被称为用户设备)通过移动网络(诸如提供IP连接性的移动网络)访问各种服务或应用(例如基于IP的服务或应用)。这种服务或应用的例子包括内容递送，如流媒体(尤其是视频)内容递送。移动网络的例子包括LTE(长期演进)网络。移动网络通常具有蜂窝结构并且包括不同的网络节点，所述网络节点包括与不同小区关联的基站。移动终端经由被称为服务小区的小区访问网络，例如由于用户的移动性，所述小区可以根据时间改变。
与当前服务小区相邻的小区(通常是邻近或靠近该服务小区的小区)通常被称为相邻小区，并且其可被候选以变成新的服务小区，例如随着由当前服务小区服务的移动终端的移动。相邻小区(多个)选择机制或算法通常被提供用于各种用途，如：
-选择将被包括在相邻小区列表(NCL)的相邻小区，该列表通常对应于相邻小区的列表，对于其上的小区移动终端应当执行无线测量，例如以用于切换准备，
-选择将被移动终端包括在由移动终端发送到网络的报告(例如无线测量报告)中的相邻小区，例如以用于网络的切换目标选择。
-选择新的服务小区(例如选择用于切换的目标小区)，例如由移动 终端(在NCL的小区中)进行，或由移动网络(在被移动终端报告的小区中)进行，
…等等。
有必要改善在这样的移动网络上使用这样的内容递送服务的用户的体验质量(QoE)。详细地来说，有必要改善相邻小区选择机制，以使得能够在任何时间经由在用户的体验质量方面的最佳服务小区访问这样的内容递送服务。本发明的实施例特别地满足这样的需求。
发明内容
一方面，通过一种用于移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择的方法，这些和其它目标得以实现，所述内容位于被称为缓存节点的移动网络节点，所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由服务小区被递送，所述相邻小区的选择基于包括递送延迟参数的选择参数，所述递送延迟参数代表如果所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由所述相邻小区被递送则将由所述用户所感知的延迟。
在其他方面，通过被配置用于执行这样的方法的不同实体，这些和其它目标得以实现。这样的实体可以包括，特别是，用户设备、移动网络节点(例如基站)移动网络拓扑感知信息服务器TAIS(如ALTO服务器)。
附图说明
现在仅以举例的方式并参照附图描述根据本发明的实施例的装置和/或方法的一些实施例，其中：
-图1旨在以简化的方式示出内容位于其中的缓存节点和用户设备之间经由不同的相邻小区的不同路径，
-图2旨在示出根据本发明实施例的用于相邻小区选择的递送时间参数的成员函数(membership function)的示例，
-图3旨在示出根据本发明实施例的用于相邻小区选择的回放填充 (playback fullness)参数的成员函数的示例，
-图4旨在示出根据本发明实施例的用于相邻小区选择的三自由度(three liberty degree)的示例。
具体实施方式
本发明的实施例可以适用于任何移动网络拓扑：小小区(small cell)、宏小区，...等。本发明的实施例可以有利地适用于小小区拓扑。
移动蜂窝网络的数据业务正在迅速地增长。此外，预计在未来这种增长还会持续，并且移动数据业务的重要组成部分预计将会是视频。因此，有必要确保所提供的视频内容的服务和数据速率的高质量，同时保证尽可能低的成本。
为了应对这些不断增长的需求，小小区网络组成了一个感兴趣的备选方式来满足上述目标。事实上，小小区代表小尺寸(通常约100或200米)的小区。小小区的目标为在覆盖区域内一致地递送高的每用户(per-user)数据速率，并经由更高的空间再利用(spatial reuse)来提供更大的整体吞吐量。再加上，小小区网络可操作和可覆盖室内和室外环境两者。
小小区网络需要回程(backhauling)连接，可以根据小小区的位置以不同类型的回程(例如光纤、DSL链接、电力线通信、库珀线(cooper line))确保所述回程连接。小小区的网络中可能使用的回程的异质性会影响至用户的内容递送延迟。
为了应对该回程限制并改善用户所感知的延迟，贴近用户网络边缘——例如LTE网络的eNodeB——缓存内容而非在超出所述回程的中心位置中对内容进行缓存将改善性能。缓存主要是出于降低对等成本并改善用户所感知的延迟。对于其中大量用户可在“在路径中(in path)”被服务的固定网络来说，缓存是一种有吸引力的解决方案。由于用户的移动性，扩展这些解决方案到移动网络并不容易。
需要解决的一个问题涉及网络小区之间缓存和移动性的耦合，以使得能够实现移动流媒体内容递送网络(MSM-CDN)，其可以有助于在下一 代无线网络上的移动用户访问丰富的多媒体流。这种问题出现在任何网络拓扑结构：小小区，宏小区，...等。这种问题伴随着研究和工业界对小小区网络以及在基站中缓存的日益增长的兴趣而出现。
本发明的实施例可以适用于各种相邻小区选择机制或算法，例如上述的周边小区选择机制或算法。本发明的一些实施例可有利地(尽管不是唯一的)适用于由移动终端执行的相邻小区的选择。
在实施例中，在用于移动网络上的内容递送的架构中，提出了在相邻小区选择中考虑在网络边缘(例如ENodeB)中的缓存组件，所述架构诸如例如MSM-CDN架构。
在实施例中，提出了增强相邻小区选择以便考虑在给定的区域内的存储节点。
一个主要的问题是如何保证服务的连续性，并做出到相邻小区的高效地切换。
在本领域的当前状态下，通过仅考虑无线连接的无线方面来执行相邻小区选择。该方案背后的想法是如果用户受益于从良好的信号干扰比，那么就认为用户可以有效率地解码和接收服务。
但在本领域的当前状态下，相邻小区选择不利用存储位置或存储位置的属性。然而，当优化多媒体递送时，物理信道上的良好接收是必要条件，但不是充分条件。其他参数应该被优化以为用户提供良好的体验质量。这种参数的示例将在后面给出。
在移动通信网络中，一组基站被部署以将用户终端连接到无线网络。每个用户终端由服务基站(例如，当其位于由该基站服务的小区区域内)服务。然而，由于例如移动性或当基站经历拥塞时，用户终端的通信可以被切换到不同的基站。用于这种切换的目标基站通常从相邻小区列表(NCL)中选择。
“相邻小区”一般代表邻近或靠近服务小区的小区。相邻小区列表中包含不同的小区，其可以被例如终端声明有资格用于切换(根据预先设定的标准，诸如最小接收电平)，并且从拥有的所述列表的小区切换到所述 不同的小区是可能的。终端应从NCL中选择为其提供最优可能的连接性的小区以确保及时和可靠的切换。
对于相邻小区选择，通常终端使用接收的信号质量(如，Eb/N0)来标识候选小区。
当用户所请求的内容被缓存在缓存节点例如基站时，用户设备UE可接收来自相邻小区的满意的信号质量(Eb/N0>Th_signal_power)，并且因此可以适当地将其标识为切换其通信的最佳候选。然而，如图1中的示例所示，UE可以通过至该缓存节点的不同路径(经由不同的基站)接收其请求的内容，这些经由不同基站的不同路径经历不同的特性(拥塞、带宽...等)。在这种情况下，选择提供类似的信号质量但提供较低的延迟的另一个小区来递送内容可能会更好。
很显然，仅利用空中接口信息不足以在一组提供不同内容递送延迟的基站中确定最佳的候选者。
例如，图1中的路径P2可以提供相比路径P1更低的延迟，因为延迟取决于回程拥塞和可用性。
在实施例中，为改善切换性能和提高目标切换小区能够在切换后继续支持用户设备的可能性，相邻小区选择涉及不同的重要因素，例如：
■接收的信号质量，
■其递送服务的要求(用于视频服务的回放填充，其为在显示帧/图像之前在视频播放器缓冲区中存储的帧/图像的数量)，...等等，.
■将视频内容从CDN节点传送到移动用户所花费的递送时间。
在实施例中，提出了相邻小区选择考虑的三参数计分函数，这里用S表示，来选择其应被切换至的最佳小区。
在实施例中，S取决于：
-接收的信号质量指示(信号电平)
-提供的服务质量(延迟、回放填充)
-被请求的内容的递送时间(其包括从缓存节点检索信息的时间以及从缓存节点移动到用户的时间)。
接收的信号质量指示可能是最重要的参数。出于该原因，计分函数可以被分成两部分，例如，如下所示：
分数(score)＝接收的信号质量指示×f(从内容位置到UE的检索和递送延迟、回放余裕(playback margin))
接收的信号质量指示函数可被视为逐间隔函数(per-interval function)，其返回：
0——如果接收到的目标小区的信号高于Th_signal_power，所述Th_signal_power表示附着至所述小区所需的最小接收电平；
1——如果目标小区的接收信号低于Th_signal_power。
函数f(.)的示例将随后给出。
可以为每个小区计算分数S并且可以根据这些值实现相邻小区列表的排序。
相邻小区选择机制应该选择具有最高分数的小区。
所提出的计分函数利用了缓存的特性(递送延迟和缓存节点负载)以及用户所要求的服务质量。
为了所示目的，让我们采用从一个小区移动到另一个的两个用户的示例：第一个请求视频内容，所述视频内容通过HTTP自适应流协议被递送并且用户的回放包含约5秒的视频；第二用户请求另一视频内容，其使用相同的协议并且其回放包含约1秒的视频。
两个用户具有在两个相邻小区之间的选择，所述相邻小区向他们提供低于Th_signal_power值的信噪比以继续他们的通信。然而，这两个相邻小区为他们所请求的内容提供不同的递送延迟。
由于第二个用户具有一个更紧急的回放情况，她/他必须连接到提供给他最低递送延迟的小区以以小的延迟内迅速填充其回放。这不是用于第一个用户的情况，其在任何视频冻结发生之前具有更充裕的回放余裕。
本发明的实施例使得能够具有相邻小区选择算法，其更公平，并且更适合于用户的业务。所有用户不选择相同的最佳小区(就无线方面而言)。新的自由度被引入算法以空间化地调度网络中的业务。
■在实施例中，缓存节点(基站)具有存储或缓存设施，其以其负载和到用户的递送延迟为特征(所述特征可被计算为缓存节点和用户设备之间的跳数)。
■在实施例中，向用户设备提供的递送时间信息(移动时间+信息检索时间)的可能方式包括使用：
-公共信道(例如，物理下行链路共享信道)
-或IETF ALTO(应用层业务优化)协议[http://tools.ietf.org/wg/alto/]，其设计了ALTO客户端-服务器协议。ALTO服务器为嵌入在移动(用户)的ALTO客户端提供了网络运营商关于网络基础设施的视角，构成了覆盖应用的基础。通过客户端-服务器ALTO交换，可用视频源上的更新的信息(递送时间，负荷占用)对移动用户是可用的。
■在实施例中，切换由用户设备发起。
■在实施例中，相邻小区选择的实现可以使用模糊逻辑框架，例如如下。
延迟(或递送时间)参数的成员函数可以被描述为如图2所描绘的，该函数根据所提供的延迟值和所要求的的延迟值采用集合{“低”，“中”，“高”}中的定性的值。
图2中，通过定义一些阈值(D_1..4)，根据服务的要求，延迟可以被描述为低，中，高。
回放填充的成员函数可以被描述为如图3所描绘的，并也采用定性的值。
图3中，通过定义一些阈值(P_1..4)，根据切换将被发起时的情况，可用的回放可以被描述为低，中，高。
该示例中，通过耦合这两个参数，用户设备可以选择适当的提供所需要的服务质量的目标小区。通过这种方式，小区之间的负载平衡将被隐式地确保。典型地，通过仅利用无线信息，一些用户设备将选择最佳的候选无线小区；作为结果，同一区域的所有用户将选择相同的目标小区。
本发明的实施例使得能够放松该约束，通过允许用户设备以选择适当的向他们提供所要求的服务质量的小区，所述服务质量对应于例如他们的回放填充以及他们的来自缓存节点的视频内容的递送时间。
图4描绘了这种示例中用于相邻小区选择的三自由度。在允许的区域中，对于低于阈值(Th_signal_power)的所接收的信号中的每个值，在同一计划上该对组合(递送延迟、回放余量)可能有多种组合。
本发明的实施例使得用户设备能够放松在接收信号上的约束，并查找另一个小区，该小区在冻结发生之前提供尽快地填充所述用户设备回放的可能性。用户设备可以利用下面的示例计分表：

·具有充裕的回放余裕(高状态)的用户设备可以选择三个可能的小区(1和3之间的分数)。很明显，高分数被提供给延迟上的约束不是非常严格的小区(分数＝3)；
·具有贫乏的回放余裕(低状态)的用户设备应只选择向他们提供尽可能高的分数的小区。
在计算不同小区(其通过将它们接收到的信号与已定义的Th_signal_power相比较已声明合格，指示函数)的分数后，用户设备选择具有分数不同于0的小区。
一方面，提供了一种用于移动网络中使用内容递送服务的用户设备的相邻小区选择的方法。
提供了各种实施例，其可以根据各种组合单独或组合使用。
在实施例中，所述内容位于被称为缓存节点的移动网络节点，所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由服务小区被递送，所述相邻小区的选择基于包括递送延迟参数的选择参数，所述递送延迟参数代表如果所述内容通过所述缓存节点和所述用户设备之间的路径经由所述 相邻小区被递送则将由所述用户感知的延迟。
在实施例中，所述递送延迟参数包括递送时间，所述递送时间代表用于通过所述缓存节点和所述用户设备之间的所述路径经由所述相邻小区递送内容的时间。
在实施例中，所述递送延迟参数包括检索时间，所述检索时间代表用于从所述缓存节点检索所述内容的时间。
在实施例中，所述递送延迟参数包括缓冲等级，所述缓冲等级代表在所述用户设备中缓冲的内容的量。
在实施例中，所述递送延迟参数包括QoS延迟，所述QoS延迟代表用于所述内容递送服务的QoS延迟要求。
在实施例中，所述选择参数包括一些由所述用户设备从所述相邻小区接收的无线信号。
在实施例中，所述相邻小区选择包括基于所述选择参数选择不同的相邻小区中最好的一个。
在实施例中，所述缓存节点包括基站。
在实施例中，所述方法包括步骤：
-例如用户设备和/或移动网络节点的实体执行所述相邻小区选择，以用于相邻小区列表建立。
在实施例中，所述方法包括步骤：
-例如用户设备和/或移动网络节点的实体执行所述相邻小区选择，以用于用于切换的目标小区选择。
在实施例中，所述方法包括步骤：
-例如移动网络节点的实体传递所述递送时间至所述用户设备。
在实施例中，所述方法包括步骤：
-例如移动网络节点的实体在公共信道上传递所述递送时间至用户设备。
在实施例中，所述方法包括步骤：
-例如ALTO服务器的实体传递所述递送时间至所述用户设备中的例如ALTO客户端的实体。
其他方面涉及被配置以执行这种方法的不同实体。这种实体可以包括，尤其是，用户设备、移动网络节点(例如基站)、移动网络拓扑感知信息服务器TAIS(如ALTO服务器)。
对于本领域技术人员，这些实体的详细实现不引起任何特殊的问题，并且因此不需要对本领域技术人员进行更充分地公开。
本领域技术人员将容易地认识到，上述方法的各种步骤可以由编程的计算机来执行。在此，一些实施例也旨在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其为机器或计算机可读并编码机器可执行或计算机可执行的指令程序，其中，所述指令执行所述上述方法的一些或全部步骤。程序存储设备可以是，例如，数字存储器、磁存储介质，诸如磁盘和磁带、硬盘驱动器，或光学可读数字数据存储介质。实施例还旨在涵盖编程以执行上述方法的所述步骤的计算机。