用于向窄帶物聯網設備進行動態多載波分配的系統和方法與流程

用于向窄帶物聯網設備進行動態多載波分配的系統和方法
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1.本專利文件的部分公開內容包含受知識產權約束的材料，例如但不限于版權、設計、商標、ic布局設計和/或商業外觀保護，所述材料屬于jio平臺有限公司(jio platforms limited，jpl)或其附屬公司(以下簡稱持有者)。因為專利文件或專利公開存在專利商標局的專利文件或記錄中，因此，持有者不反對任何人傳真復制該專利文件或專利公開，但保留所有權利。持有者完全保留此類知識產權的所有權利。
技術領域
2.本公開的實施例總體上涉及無線通信。更具體地，本公開涉及一種用于向窄帶物聯網(narrow band internet of things,nb-iot)設備進行動態多載波分配的系統和方法。


背景技術：

3.相關技術的以下描述旨在提供與本公開領域相關的背景信息。本節可包括與本公開的各種特征相關的本領域的某些方面。然而，應該理解的是，本節僅用于加強讀者對本公開的理解，而不是作為對現有技術的承認。
4.一般來說，第三代合作伙伴計劃(3
rd generation partnership project,3gpp)可以包括新的無線接口，例如，窄帶物聯網(narrow band internet of things,nb-iot)。該nb-iot作為版本13的特征，其可以重復使用長期演進(long-term evolution,lte)的物理層和更高協議層的各種原理和構建塊，以實現快速標準化和產品開發。nb-iot可以是獨立的無線接口，其可以與lte緊密連接，因此可以包括在lte規范中。nb-iot可能不向后兼容lte。可以設計nb-iot技術以用于延長電池壽命，并且具有成本效益。與傳統的全球移動通信系統(mobile communications,gsm)網絡相比，nb-iot可以被設計為提供更大的覆蓋范圍。nb-iot可以通過單音傳輸(single tone transmission)提高網絡覆蓋較差區域用戶的上行鏈路(uplink,ul)容量。此外，可以設計新的物理層信號和信道，例如，同步信號和物理隨機接入信道(random-access channel,rach)，以滿足擴展覆蓋范圍和超低設備復雜度的苛刻要求。更高的協議、信令和物理層處理要求可以被大大簡化，以降低用戶設備(user equipment,ue)的功耗和復雜性。
5.此外，lte的許多特征，例如，載波聚合、用于監控信道質量的測量、雙重連接(dual connectivity)、服務質量(quality of service,qos)，可被排除，因為這些特征可能不能有效地提供更長的電池壽命，并且可能不具有成本效益。3gpp可以在nb-iot中提供多載波特征，這可以增加nb-iot小區的資源分配容量。啟用nb-iot的設備可以總是有一個180khz的錨定載波。然而，將另一個非錨定載波分配給啟用nb-iot的設備可能需要具有180khz帶寬的另一個頻率空間，從而增加了這種方法的空間和成本。nb-iot可以使用180khz的有效帶寬，并且總是可以具有該帶寬的一個錨定載波。此外，3gpp可以促進向啟用nb-iot的設備添加非錨定載波，這可以與向啟用nb-iot的設備提供用于數據傳輸的附加載波相同。當啟
frequency channel number,arfcn)或prb中的至少一者。此后，基于所述prb利用數據、所述累積nack百分比報告和針對arfcn或prb中的至少一者的預定義值，針對至少一個時隙和一組數據包中的至少一者，系統選擇與至少一個非錨定載波(114)相關聯的arfcn或prb中的至少一者。并且，在經由所述lte enb(104)向所述nb-iot enb(106)傳輸與針對所述至少一個時隙和一組數據包中的至少一者所選擇的arfcn或prb中的至少一者相關聯的信息時，系統在多個啟用nb-iot的設備(130)和所述nb-iot enb(106)之間建立連接。此外，該系統向lte enb(104)發通知，所述通知表示利用arfcn或prb中的至少一者作為非錨定載波(114)。最后，當從所述lte enb(104)接收到響應于所述通知的確認(ack)時，系統將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波(114)，以調度所述多個啟用nb-iot的設備(130)進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸。
17.在一個方面中，系統向lte enb指示在所分配的時隙結束時釋放arfcn或prb中的至少一者中的每一個。此外，資源分配系統經由nb-iot enb向移動性管理實體(mobility management entity,mme)發送針對累積nack百分比報告的請求。此外，系統經由nb-iot enb從響應于所發送的請求的mme接收所請求的累積nack百分比報告。
18.在另一方面，系統從arfcn或prb中的至少一者中確定出較少被利用且錯誤百分比較小的至少一者。基于在多個啟用nb-iot的設備和nb-iot enb之間建立連接，針對所述多個啟用nb-iot的設備中的每一個以及arfcn中的每一個，系統經由mme從nb-iot enb(106)請求對應于arfcn或prb中的至少一者的nack百分比報告。此外，基于所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個的nack百分比，該系統使用無線資源控制(radio resource control,rrc)重配置連接，選擇arfcn或prb中的至少一者并將所選擇的至少一者分配給所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個。此后，系統針對多個啟用nb-iot的設備中的每一個執行rrc釋放(130)。此外，在rrc釋放時，經由nb-iot enb向mme(110)傳輸nack百分比報告，所述nack百分比報告對應于多個啟用nb-iot的設備中的每一個的arfcn或prb中的至少一者。
19.在又一方面，在請求所述nack百分比報告時，如果所述nack百分比報告在所述mme中不可用，則所述資源分配系統經由所述nb-iot enb基于所述非錨定載波的可用arfcn的當前利用率來分配所述非錨定載波。
20.在一個方面，針對所述多個啟用nb-iot的設備中的每一個的可用arfcn，所述系統協商關于接收到的nack百分比報告的可用arfcn的數據。此外，針對所選擇的時隙，所述系統針對所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個生成配置。此外，所述系統將每個arfcn作為所述非錨定載波配置給所述多個啟用nb-iot的設備中的每一個。此后，當非錨定載波的nack百分比在數據傳輸期間的特定時長內超過預定義閾值時，所述系統針對所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個重配置所述非錨定載波。
21.本公開還提供了一種用于向啟用nb-iot的設備進行動態多載波分配的方法。該方法包括：在經由lte enb請求prb利用數據時，從性能管理系統接收所述prb利用數據，所述prb利用數據對應于至少一個時隙和一組數據包中的至少一者。此外，該方法包括將接收到的prb利用數據中的至少一個prb利用時長與預定義的閾值prb利用時長進行比較。此外，該方法包括：如果所述至少一個prb利用時長小于所述預定義的閾值prb利用時長，則經由nb-iot enb請求累積nack百分比報告，所述累積nack百分比報告對應于與至少一個非錨定載
波相關聯的arfcn或prb中的至少一者。此后，該方法包括：基于所述prb利用數據、所述累積nack百分比報告和針對arfcn或prb中的至少一者的預定義值，針對至少一個時隙和一組數據包中的至少一者，選擇與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb中的至少一者。此外，該方法包括：在經由所述lte enb向所述nb-iot enb傳輸與針對所述至少一個時隙所選擇的arfcn或prb中的至少一者相關聯的信息時，在多個啟用nb-iot的設備和所述nb-iot enb之間建立連接。此外，該方法包括：向lte enb發通知，所述通知表示利用arfcn或prb中的至少一者作為非錨定載波。最后，該方法包括：當從所述lte enb接收到響應于所述通知的ack時，將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波(114)，以調度所述多個啟用nb-iot的設備進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸。
附圖說明
22.結合于此并構成本發明一部分的附圖示出了所公開的方法和系統的示例性實施例。在不同的附圖中，相同的附圖標記指代相同的部分。附圖中的元件不一定是按比例的，而是強調清楚地示出本發明的原理。一些附圖可能使用框圖來指示元件，并且可能不代表每個元件的內部電路。本領域技術人員將理解，這種附圖的發明包括通常用于實現這種組件的電氣組件、電子元件或電路的發明。
23.圖1示出了根據本公開的實施例的示例性網絡架構，在該網絡架構中或利用該網絡架構，本公開的系統可以被實現為將動態多載波分配到啟用窄帶物聯網(nb-iot)的設備。
24.圖2示出了根據本公開的實施例的用于向啟用nb-iot的設備進行動態多載波分配的資源分配系統的示例性表示。
25.圖3示出了根據本公開的實施例的將動態多載波分配到啟用nb-iot的設備的示例性序列圖。
26.圖4示出了根據本公開的實施例的示例性方法流程圖，其描繪了用于向啟用nb-iot的設備進行動態多載波分配的方法。
27.通過本發明的以下更詳細的描述，前述內容將更加明顯。
具體實施方式
28.在下面的描述中，出于解釋的目的，闡述了各種具體細節，以便提供對本公開的實施例的透徹理解。然而，顯而易見的是，本公開的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實施。下文描述的若干特征可以彼此獨立地使用，或者與其他特征的任何組合一起使用。一個單獨的特性可能不能解決上述的所有問題，或者可能只能解決上述的一些問題。上述的的一些問題可能無法通過這里描述的任何特征完全解決。
29.隨后的描述僅提供示例性實施例，并且不旨在限制本公開的范圍、適用性或配置。相反，隨后對示例性實施例的描述將為本領域技術人員提供用于實現示例性實施例的使能描述。應當理解，在不脫離所闡述的本發明的精神和范圍的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。
30.在下面的描述中給出具體細節，以提供對實施例的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將理解，可以在沒有這些特定細節的情況下實施實施例。例如，為了不以不必要的細
節模糊實施例，電路、系統、網絡、過程和其他組件可以以框圖形式示出為組件。在其他情況下，為了避免模糊實施例，可以在不具有不必要細節的情況下示出公知的電路、過程、算法、結構和技術。
31.此外，應當注意，個別實施例可以被描述為被描繪為流程圖、流圖、數據流圖、結構圖或框圖的過程。盡管流程圖可以將操作描述為順序過程，但是許多操作可以并行或并發地執行。此外，可以重新安排操作的順序。流程在其操作完成時終止，但可能具有未包含在圖中的其他步驟。過程可以對應于方法、函數、工序、子程序、子程序等。當過程對應于函數時，其終止可以對應于該函數返回到調用函數或主函數。
32.在此使用單詞“示例性的”和/或“說明性的”表示用作示例、實例或說明。為了避免疑慮，本文公開的主題不限于這些示例。此外，在此描述為“示例性”和/或“示意性”的任何方面或設計不一定被解釋為優選于或優于其他方面或設計，也不意味著排除本領域普通技術人員已知的等效示例性結構和技術。此外，在詳細描述或權利要求書中使用術語“包括”、“具有”、“包含”和其他類似的詞語的范圍內，這些術語旨在以類似于作為開放過渡詞的術語“包含”的方式具有包含，而不排除任何附加或其他元素。
33.在整個說明書中，對“一個實施例”或“實施例”或“實例”或“一個實例”的引用意味著結合該實施例描述的特定特征、結構或特性包括在本發明的至少一個實施例中。因此，短語“在一個實施例中”或“在實施例中”在本說明書的各個地方的出現不一定都指同一實施例。此外，在一個或多個實施例中，特定特征、結構或特性可以以任何合適的方式組合。
34.這里使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而不旨在限制本發明。除非上下文清楚地另外指示，否則如本文所使用的，單數形式“一”、“一個”和“所述”也意在包括復數形式。還應理解的是，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包括”指定所述特征、整數、步驟、操作、元素和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元素、組件和/或其組的存在或添加。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關聯的所列項目的任何和所有組合。
35.本發明提供了一種用于向啟用nb-iot的設備進行動態多載波分配的魯棒、有效且改進的系統和方法。此處的實施例允許運營商跨lte和nb-iot最大限度地利用可用的無線資源。此處的實施例增加了nb-iot小區吞吐量和用戶吞吐量。提供給服務能力開放功能(service capability exposure function,scef)的附加數據輸入可以用于nb-iot資源的最佳利用。此處的實施例將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波，以使得當從lte enb接收到ack時，調度多個啟用nb-iot的設備進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸，這不需要另一個頻率空間，因此，頻率空間和成本被最小化。針對至少一個時隙選擇與至少一個非錨定載波相關聯的最佳arfcn或prb，在非錨定載波未被利用但在非錨定載波的可用arfcn或prb中該非錨定載波針對特定的啟用nb-iot的設備具有更高的nack百分比的情況下，避免為該特定的啟用nb-iot的設備分配非錨定載波。針對每個啟用nb-iot的設備選擇與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb以用于至少一個時隙，這提供了足夠的帶寬，并且不會導致來自多個啟用nb-iot的設備的通信延遲，即使當不同的nb-iot設備用于不同的應用時也是如此。
36.無線通信服務的提供商可以管理包括大量網絡設備的無線接入網絡。例如，無線接入網絡可以為物聯網(internet of things,iot)應用中的設備提供通信服務。這樣的設
備可以使用機器對機器(machine-to-machinem m2m)通信進行通信，例如，機器類型通信(machine-type communication,mtc)、由3gpp標準化的一種m2m通信類型和/或另一種m2m通信類型。mtc設備的示例可以包括公用事業儀表(utility meters)、停車儀表(parking meters)、道路傳感器、環境傳感器、安全傳感器、交通和/或道路燈、交通攝像機、廣告顯示器、車輛遠程信息處理設備、銷售點終端、自動售貨機、健康監控設備、遠程診斷設備、訪問控制設備、制造控制器和/或其他類型的設備。預計mtc設備的使用將呈指數增長，并且可能導致大量這樣的設備由無線接入網絡服務。據估計，無線運營商網絡中的mtc設備數量可能會增加到數億臺，這些設備在很少人工干預或沒有人工干預的情況下自動相互通信。
37.基于由3gpp規定的lte標準的無線網絡，例如，lte接入網絡(例如，演進分組核心(evolved packet core,epc)網絡)，可以使用演進通用地面無線接入(evolved universal terrestrial radio access,e-utra)空中接口來與設備進行無線通信。lte頻帶中的e-utra信道的帶寬可以在大約1.4兆赫(mhz)到大約20兆赫(mhz)的范圍內。在許多應用中，與其他類型的設備(例如用于語音通信或流式內容的移動電話)相比，mtc設備的數據消耗可能很小。因此，使用諸如lte信道的大帶寬信道來與mtc設備進行無線通信可能是對無線鏈路資源的低效使用。
38.為不需要大量數據的iot應用開發的一項技術是窄帶(nb)iot(nb-iot)技術。nb-iot是一種低功耗廣域(low power wide area,lpwa)技術，使用200千赫(khz)信道，帶有自己的保護帶(guard band)，用于發送少量數據。使用nb-iot信道可能會在難以到達的區域(例如可能被mtc設備占用的區域)中實現更好的信號滲透，所述mtc設備例如是安裝在無線信號受遮擋或衰減的位置的公用事業儀表。此外，使用nb-iot信道可能會導致更低的能耗和/或更便宜的組件成本。
39.lte無線接入網絡可以利用多種技術類型，并且可以用作混合網絡。例如，lte無線接入網絡可以使用lte信道進行高數據速率通信，使用nb-iot信道(也稱為類別cat-m2)進行低數據速率通信。此外，一些lte無線網絡可以利用用于與mtc設備通信的附加技術，例如用于需要中等數據速率的mtc通信的1.4mhz寬的增強型mtc(enhanced mtc,emtc)信道(也稱為類別cat-m1)。
40.lte信道可以包括窄帶子載波，所述窄帶子載波可以承載使用正交頻分復用(orthogonal frequency division multiplexing,ofdm)調制的數據。所述子載波從中心直流(direct current,dc)子載波偏移，所述中心dc子載波可以不被調制以承載數據。可以為特定數量的時隙分配特定數量(例如12)的子載波作為prb。prb可以是由enode b調度器分配的資源分配的最小元素。對于180khz的帶寬，lte prb可以包括帶寬為15khz的12個子載波。因此，在沒有其保護帶的情況下，nb-iot信道可以適用于prb內部。因此，lte信道的有效使用可以是將特定prb專用于特定nb-iot信道。
41.參考圖1，圖1示出了示例性網絡架構，在該網絡架構中或利用該網絡架構可以實現本公開的系統該系統用于向啟用nb-iot的設備進行動態多載波分配。如圖所示，示例性架構(100)包括資源分配系統(102)、長期演進的演進基站(long term evolution evolved node b,lte-enb)(104)以及窄帶物聯網演進基站(nb-iot-enb)(106)。所述資源分配系統(102)用于促進對啟用窄帶物聯網(nb-iot)的設備(130-1、130-2至130-n)(以下統稱為“多個啟用nb-iot的設備(130)”并單獨稱為“啟用nb-iot的設備(130)”)進行動態多載波分配。
42.在一些實施方式中，啟用nb-iot的設備(130)可以對應于嵌入式無線設備，該嵌入式無線設備使用mtc和/或任何其他類型的m2m通信并且通過m2m接口與其他設備無線通信。作為示例，啟用nb-iot的設備(130)可以電連接到傳感器設備、致動器設備、控制一個或多個傳感器的微控制器、控制一個或多個致動器的微控制器、執行數據處理的微控制器和/或任何其他類型的mtc設備。啟用nb-iot的設備(130)的示例可以包括，但不限于，能量消耗監測設備(例如，公用電表，能量計)，健康監測設備(例如，血壓監測設備，血糖監測設備等)，資產跟蹤設備(例如，監控一組車輛的地理位置的系統等)，人/動物跟蹤設備(例如，監控人類/動物地理位置的系統等)，車輛鎖跟蹤設備(例如，鎖的狀態等)，交通管理設備(例如，紅綠燈，交通攝像頭，道路傳感器，道路照明燈等)，控制車輛一個或多個功能的設備(例如，氣候控制系統，發動機監控系統等)，控制電子標志(例如，電子廣告牌等)的設備，控制制造系統的設備(例如，機器人手臂、裝配線等)，控制安全系統的設備(例如，照相機、運動傳感器、窗口傳感器等)，控制電力系統的設備(例如，智能電網監控設備、公用事業儀表、故障診斷設備等)，控制金融交易系統的設備(例如，銷售點終端、自動售貨機、停車計時器等)，和/或任何其他類型的電子設備。
43.在其他實施方式中，啟用nb-iot的設備(130)可以包括但不限于手持式無線通信設備(例如，移動電話、智能手機、平板設備等)、可穿戴計算機設備(例如，頭戴式顯示計算機設備、頭戴式照相機設備、腕表計算機設備等)、全球定位系統(gps)設備、膝上型計算機、平板計算機或另一類型便攜式計算機、媒體播放設備、便攜式游戲系統、家用電器設備、家庭監控設備和/或具有無線通信能力的任何其他類型的計算設備。
44.此外，接入網絡(圖1中未示出)可以為無線設備(例如啟用nb-iot的設備(130))提供對核心網(圖1中未示出)的接入。接入網絡可以使啟用nb-iot的設備(130)能夠向啟用nb-iot的設備(130)提供移動電話服務和/或數據服務。接入網絡可以在啟用nb-iot的設備(130)和核心網之間建立分組數據網絡連接。例如，接入網絡可以在啟用nb-iot的設備(130)和核心網之間建立互聯網協議(ip)連接。在一些實施方式中，接入網絡可以包括基于由第三代合作伙伴項目(3gpp)指定的lte標準的長期演進(lte)接入網絡(例如，epc網絡)。在其他實施方式中，接入網可以包括基于例如cdma 2000標準的碼分多址(code division multiple access,cdma)接入網。例如，cdma接入網絡可以包括cdma增強型高速分組數據(enhanced high-rate packet data,ehrpd)網絡(其可以提供對lte接入網絡的接入)。此外，核心網可以包括但不限于局域網(local area network,lan)、廣域網(wide area network,wan)、城域網(metropolitan area network,man)、光網絡、有線電視網絡、衛星網絡、無線網絡(例如，cdma網絡、通用分組無線業務(general packet radio service,gprs)網絡和/或lte網絡)、自組織網絡、電話網絡(例如，公共交換電話網(public switched telephone network,pstn)或蜂窩網絡)、內部網、互聯網，或這些網絡的組合等。核心網可以允許將互聯網協議(internet protocol,ip)服務遞送到啟用nb-iot的設備(130)，并且可以與其他外部網絡連接。核心網可包括一個或多個服務器設備和/或網絡設備，或其他類型的計算設備或通信設備。在一個示例性實施方式中，核心網可以包括互聯網協議多媒體子系統(ims)網絡(圖1中未示出)。ims網絡可以包括用于遞送由3gpp或其他標準/協議指定的ip多媒體服務的網絡，并且可以在啟用nb-iot的設備(130)與外部ip網絡或外部電路交換網絡(圖1中未示出)之間提供媒體流。
45.接入網絡可以包括諸如lte-enb(104)和nb-iot enb(106)的基站，并且啟用nb-iot的設備(130)可以經由lte-enb(104)和/或nb-iot enb(106)與接入網絡進行無線通信。諸如lte-enb(104)和nb-iot enb(106)的基站可以為啟用nb-iot的設備(130-1到130-n)提供服務。換句話說，啟用nb-iot的設備(130-1到130-n)可以位于由基站(例如lte-enb(104)和nb-iot enb(106))服務的地理區域內。基站可以廣播與可用的nb-iot信道相關的信息，啟用nb-iot的設備(130)可以通過該信道與接入網絡進行無線通信。啟用nb-iot的設備(130)可以經由選擇的nb-iot信道與基站通信。基站可以是lte enodeb基站設備的一部分。enodeb基站設備可以包括一個或多個設備(例如，基站)以及允許啟用nb-iot的設備(130)進行無線連接以訪問網絡的其他組件和功能。enodeb基站設備可以包括一個或多個小區或與一個或多個小區相關聯。例如，每個小區可以包括面向特定方向的射頻(rf)收發器。enb可以執行無線信道調制或解調以及信道編碼或解碼和信道復用或解復用。在無線接口dl上的每個小區中廣播系統信息，以向啟用nb-iot的設備(130)提供基本信息，該基本信息作為接入網絡的先決條件。enb的其他功能包括傳輸專用網絡連接存儲(network attached storage,nas)信息和非3gpp專用信息，傳輸啟用nb-iot的設備(130)無線接入能力信息服務。enodeb基站設備可以經由被稱為s1接口的接口與接入網連接，該接口可以被分成用于與接入網中的mme設備(110)通信的控制平面s1-mme接口和用于經由服務網關(serving gateway,sgw)設備和/或分組數據網絡網關(packet data network gateway,pgw)設備(126)(在圖1中被稱為s/pgw)與核心網通信的數據平面s1-u接口。
46.此外，mme(110)可以是處理啟用nb-iot的設備(130)和核心網之間的信令的控制節點。在啟用nb-iot的設備(130)和核心網之間運行的協議可以被稱為非接入層(non-access stratum,nas)協議。mme的主要功能可以包括與承載管理相關的功能，其包括建立、維護和釋放承載，并且所述與承載管理相關的功能功能由nas協議中的會話管理層處理；與連接管理相關的功能，其包括在網絡和啟用nb-iot的設備(130)之間建立連接和安全性，并且所述與連接管理相關的功能由nas協議層中的連接或移動性管理層處理。
47.此外，架構(100)可以包括服務能力開放功能(scef)(124)，該scef可以是用于企業和核心網的運營商之間的小型數據傳輸和控制消息傳遞的接口。scef(124)可以向企業提供用于小型數據傳輸和控制消息的應用編程接口(api)，并且scef(124)在執行其功能的過程中可以使用3gpp定義的與核心網運營商中的網絡元件的接口，例如，用于各種服務(例如，延遲或調度的數據傳輸、非ip數據傳送(non-internet protocol(ip)data delivery,nidd)的api，從而開放新收益的能力。此外，架構(100)可以包括歸屬用戶服務器(home subscriber server,hss)(122)，其是包含用戶相關信息和訂閱戶相關信息的數據庫。hss(122)還可以提供用戶認證和訪問授權。此后，架構(100)可包括應用服務器(application server,as)(128)，其托管iot服務和附加特征。此外，體系結構(100)可以包括性能管理系統(pms)(108)，其可以收集無線接入網(radio access network,ran)關鍵性能指標(key performance indicator,kpi)以及繁忙或非繁忙調度或資源利用率(resource utilization)以及其他特征。
48.如圖1所示，prb利用數據(120)可以從pms(108)傳輸到lte enb(104)。lte enb(104)可以直接或經由通信網絡或上述一個或多個單元與mme(110)、s/pgw(126)、hhs(122)、scef(124)和as(128)通信。nack百分比報告(累積的或非累積的)可以在nb-iot enb
(106)和mme(110)之間傳送或者在nb-iot enb(106)與lte enb(104)之間傳送。lte enb(104)和nb-iot enb(106)可以是受控的nb-iot及lte(nb-iot-and-lte)enb。所分配的非錨定載波(112)可以經由非錨定載波(114)或錨定載波(116)傳輸到nb-iot載波(118)。整個通信可以經由啟用nb-iot的設備(130)發起。
49.盡管圖1示出了架構(100)的示例性組件，但在其它實施方式中，架構(100)可包括比圖1中描繪的更少的組件、不同的組件、不同布置的組件或附加的功能組件。另外地或替代性地，架構(100)的一個或多個組件可以執行被描述為由架構(100)的一個或多個其他組件執行的功能。
50.在一些實施方式中，資源分配系統(102)可以是獨立設備，并且可以通信地耦接到lte-enb(104)和nb-iot enb(106)。在另一實施方式中，資源分配系統(102)可以與lte-enb(104)和/或nb-iot enb(106)相關聯。資源分配系統(102)可以在電子設備、移動設備、服務器等中實現。所述服務器可以包括但不限于獨立服務器、遠程服務器、云服務器、專用服務器等。
51.在實施例中，資源分配系統(102)可以包括與存儲器耦接的一個或多個處理器。存儲器可以存儲指令，當所述指令由一個或多個處理器執行時，這些指令可以使得資源分配系統(102)執行針對多個nb-iot設備(130)的動態多載波分配。參照圖1，圖2示出了根據本公開的實施例的資源分配系統(102)的示例性表示，該資源分配系統用于促進針對多個nb-iot設備(130)的動態多載波分配。在一個方面中，資源分配系統(102)可以包括一個或多個處理器(202)。所述一個或多個處理器(202)可以實現為一個或多個微處理器、微型計算機、微控制器、數字信號處理器、中央處理單元、邏輯電路和/或基于操作指令處理數據的任何設備。除了其他能力之外，所述一個或多個處理器(202)可被配置為獲取并執行存儲在所述資源分配系統(102)的存儲器(204)中的計算機可讀指令。存儲器(204)可被配置成在非暫時性計算機可讀存儲介質中存儲一個或多個計算機可讀指令或例程，所述一個或多個計算機可讀指令或例程可以被提取和執行以通過網絡服務創建數據分組或共享數據分組。存儲器(204)可包括任何非暫時性存儲設備，所述非暫時性存儲設備包括：例如，諸如ram的易失性存儲器或諸如eprom、閃存等的非易失性存儲器。
52.在實施例中，資源分配系統(102)可以包括接口206。接口206可以包括各種接口，例如，用于數據輸入和輸出設備的接口，該設備稱為i/o設備、存儲設備等。接口206可以促進資源分配系統(102)的通信。接口206還可以為資源分配系統(102)的一個或多個組件提供通信路徑。這種組件的示例包括但不限于處理引擎208和數據庫210。
53.處理引擎(208)可以被實現為硬件和編程(例如，可編程指令)的組合，以實現處理引擎(208)的一個或多個功能。在這里描述的示例中，硬件和編程的這種組合可以以幾種不同的方式實現。例如，用于處理引擎(208)的編程可以是存儲在非暫時性機器可讀存儲介質上的處理器可執行指令，并且處理引擎(208)的硬件可以包括用于執行此類指令的處理資源(例如，一個或多個處理器)。在本示例中，機器可讀存儲介質可以存儲指令，當所述指令由處理資源執行時，使得所述處理資源實現處理引擎(208)。在該示例中，資源分配系統(102)可以包括存儲指令的機器可讀存儲介質和執行指令的處理資源，或者機器可讀存儲介質可以是分離的，但是可以被資源分配系統(102)和處理資源訪問。在其他示例中，處理引擎(208)可以由電子電路實現。
54.處理引擎(208)可以包括選自任何數據獲取引擎(212)、資源分配引擎(214)和其他引擎(216)的一個或多個引擎。在實施例中，資源分配系統(102)的數據獲取引擎(212)可以請求/接收物理資源塊(prb)利用率數據、累積nack百分比報告、各個啟用nb-iot的設備(130)的nack百分比報告等。資源分配引擎(214)可以將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波。
55.在實施例中，在經由長期演進的演進基站(lte enb)請求物理資源塊(prb)利用數據時，資源分配系統(102)可以從通信地耦接到lte-enb(104)的pms(108)接收prb利用率數據(120)，所述prb利用數據對應于至少一個時隙和/或一組數據包。prb利用數據可以指每單位時間內分配給用戶的多個下行鏈路prb。在另一實施例中，資源分配系統(102)可以將接收到的prb利用數據(120)中的至少一個prb利用時長與預定義的閾值prb利用時長進行比較。此外，如果所述至少一個prb利用時長小于所述預定義的閾值prb利用時長，則資源分配系統(102)可以經由窄帶物聯網演進基站(nb-iot enb)(106)請求累積nack百分比報告，所述累積nack百分比報告對應于與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb中的至少一者。為了請求對應于arfcn或prb中的至少一者的累積nack百分比報告，資源分配系統(102)可以經由nb-iot enb(106)向移動性管理實體(mme)(110)發送針對累積nack百分比報告的請求。此外，響應于所發送的請求，資源分配系統(102)可以經由nb-iot enb(106)從mme(110)接收所請求的累積nack百分比報告。如果nack百分比報告對于mme(110)不可用，則資源分配系統(102)可以經由nb-iot enb(106)基于所述非錨定載波的可用arfcn的當前利用率來分配非錨定載波(112)。
56.在實施例中，基于所述prb利用數據(120)、所述累積nack百分比報告和針對arfcn或prb中的至少一者的預定義值，針對至少一個時隙和/或一組數據包，資源分配系統(102)可以選擇與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb中的至少一者。累積nack可以指的是，接收器明確地向發送器通知哪些包、消息或片段在流中被不正確地接收，因此可能需要重傳。為了選擇arfcn或prb中的至少一者，資源分配系統(102)可以從arfcn或prb中的至少一者中確定出較少被利用且錯誤百分比較小的至少一者。
57.在實施例中，在經由所述lte enb(104)向所述nb-iot enb(106)傳輸與針對所述至少一個時隙和一組數據包中的至少一者所選擇的arfcn或prb中的至少一者相關聯的信息時，資源分配系統(102)可以在多個啟用nb-iot的設備(130)和所述nb-iot enb(106)之間建立連接。為了建立所述多個啟用nb-iot的設備(130)與所述nb-iot enb(106)之間的連接，針對所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個的可用arfcn，資源分配系統(102)可以協商關于接收到的nack百分比報告的可用arfcn的數據。此外，針對所選擇的時隙，資源分配系統(102)可以針對多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個生成配置，并且，資源分配系統(102)將每個arfcn作為所述非錨定載波(114)配置給所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個。此外，當非錨定載波的nack百分比在數據傳輸期間的特定時長內超過預定義閾值時，資源分配系統(102)針對所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個重配置所述非錨定載波。
58.基于在多個啟用nb-iot的設備(130)和nb-iot enb(106)之間建立連接，針對所述多個啟用nb-iot的設備中的每一個以及arfcn中的每一個，資源分配系統(102)可以經由mme(110)向nb-iot enb(106)請求對應于arfcn或prb中的至少一者的nack百分比報告。此
外，基于所述多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個的nack百分比，資源分配系統(102)可以使用無線資源控制(rrc)重配置連接，選擇arfcn或prb中的至少一者并將所選擇的至少一者分配給多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個。此外，資源分配系統(102)可以針對多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個執行rrc釋放。在rrc釋放時，資源分配系統(102)可以經由nb-iot enb向mme(110)傳輸nack百分比報告，所述nack百分比報告對應于多個啟用nb-iot的設備(130)中的每一個的arfcn或prb中的至少一者。
59.此外，資源分配系統(102)可以向lte enb(104)發通知，所述通知表示利用arfcn或prb中的至少一者作為非錨定載波。在實施例中，當從所述lte enb(104)接收到響應于所述通知的ack時，資源分配系統(102)可以將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波(112)，以調度所述多個啟用nb-iot的設備(130)進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸。此外，資源分配系統(102)可以在所分配的時隙結束時向lte enb(104)指示釋放arfcn或prb中的至少一者中的每一個。
60.在實施例中，啟用nb-iot的設備(130)可以經由駐留在任何操作系統上的一組可執行指令與資源分配系統(102)通信，所述操作系統包括但不限于android
tm
、ios
tm
、kai os
tm
等。在實施例中，啟用nb-iot的設備(130)可以包括，但不限于，任何電氣、電子、機電設備，或一個或多個上述設備的組合，上述設備例如移動電話，智能手機、虛擬現實(virtual reality,vr)設備、增強現實(augmented reality,ar)設備、膝上型計算機、通用計算機、臺式機、個人數字助理、平板計算機、大型計算機或任何其他計算設備，其中，計算設備可以包括一個或多個內置的附件或外部耦接的附件，所述附件包括但不限于視覺輔助設備，例如照相機、音頻輔助設備、麥克風、鍵盤、用于接收來自用戶的輸入的輸入設備(例如觸摸板、可觸摸的屏幕、電子筆)等。可以理解的是，啟用nb-iot的設備(130)可以不限于所提到的設備，并且可以使用各種其他設備。智能計算設備可以是用于存儲數據和其他私人/敏感信息的合適系統之一。
61.圖3示出了根據本公開的實施例的向nb-iot設備進行動態多載波分配的示例性序列圖。
62.開始時，pms(108)可以包括在預定義時間段(例如，15分鐘)粒度內每個小區的prb利用率。pms(108)可以分析每個小區的同一天的最后可配置天數和最后可配置周數的數據，并識別每個小區對于即將到來的可配置時隙的prb利用率。
63.在步驟310處，針對即將到來的時隙，lte enb(104)可以從pms(108)請求prb利用數據(120)。例如，為了啟動多載波分配的過程，可以針對至少一個prb生成請求。在步驟312處，pms(108)可以向lte enb(104)傳輸即將到來的時隙的prb利用數據(120)。pms(108)可以將將接收到的prb利用數據(120)中的至少一個prb利用時長與預定義的閾值prb利用時長進行比較。例如，針對預定義的時間間隔粒度(可配置的)，pms(108)可以包括對多個小區中的每一個小區的prb利用率。pms(108)可以分析多個小區中的每一個小區的同一天的最后可配置天數和最后可配置周數的數據，并識別每個小區對于即將到來的可配置時隙的prb利用率。例如，預定義的時間間隔可以是但不限于15分鐘、20分鐘、30分鐘等之一。在實例中，對于每個prb利用率，為了用作非錨定載波的目的，可以利用多個180khz頻率空間。此外，基于預定義時間間隔的prb利用率，pms(108)可以通過lte enb(104)評估非錨定載波的可用數量以及arfcn號(arfcn number)。
64.在步驟314處，所述lte enb(104)可以向所述nb-iot enb(106)請求arfcn或prb的累積nack百分比報告。在步驟316處，所述nb-iot enb(106)進一步向mme(110)傳輸累積nack百分比報告的請求。在步驟(318)處，mme(110)可以傳輸所請求的累積nack百分比報告作為對nb-iot enb(106)的響應。基于nb-iot enb(106)共享的nack百分比報告，特定arfcn或prb的累積nack百分比報告可在mme(110)處獲得。在步驟320處，nb-iot enb(106)可以向lte enb(104)傳輸累積nack百分比報告。
65.在步驟322處，基于prb利用數據(120)和nack百分比報告，可以為nb-iot決定最佳可能的arfcn或prb。arfcn或prb中的至少一者的預定義值基于最佳可能arfcn或prb。例如，nb-iot enb(106)可以從mme(110)獲取累積nack百分比報告，其可以包括針對所有可用的啟用nb-iot的設備(130)的所有可用非錨定載波的累積報告，因此，lte enb(104)可以為最佳可能arfcn或至少一個prb中的一者提供可用性，并將可用性共享給nb-iot enb(106)。例如，如果考慮到prb利用率，lte enb(104)可以僅分配3個prb或arfcn，則lte enb(104)可以使最佳性能的arfcn或prb可作為非錨定載波來進行利用，如下面的表1所示：表1
66.如上表1所示，arfcn也可以是、并且被稱為演進通用移動電信系統(evolved universal mobile telecommunications system,umts)地面無線接入(umts terrestrial radio access,e-utra)arfcn(即，earfcn)。
67.此外，在nb-iot enb(106)處可以獲得最佳可能的earfcn或prb。例如，每當具有多載波支持的任何啟用nb-iot的設備(130)發起ul或dl數據傳輸時，在將特定earfcn作為非錨定載波配置給啟用nb-iot的設備(130)的之前，nb-iot enb(106)可以首先根據該啟用nb-iot的設備(130)的可用arfcn的nack百分比報告來協商可用earfcn的數據，如下面的表2所示：
表2
68.例如，在沒有從mme(110)獲得累積nack百分比報告的情況下，那么nb-iot enb(106)可以基于針對非錨定載波的可用arfcn的當前利用率來分配非錨定載波。例如，如果3個arfcn或prb可用于非錨定載波，則nb-iot enb(106)可根據公平調度將較少被利用的prb分配為非錨定載波。生成的累積nack百分比報告可以類似于表2中所示。對于特定的啟用nb-iot的設備(130)，只有針對非錨定載波的先前的nack百分比報告可以被分配給該特定的啟用nb-iot的設備(130)，所述先前的nack百分比報告可以由mme(110)提供給nb-iot enb(106)。
69.在步驟324處，與即將到來的時隙的最佳可能arfcn或prb相關聯的信息可以由lte enb(104)傳輸到nb-iot enb(106)。nb-iot enb(106)可以從至少一個共同定位的lte enb(104)為對應的至少一個啟用nb-iot的設備(130)生成針對預定義的時長的配置。在步驟326處，具有多載波支持的啟用nb-iot的設備(130)可以發起上行鏈路(ul)數據傳輸或下行鏈路(dl)數據傳輸。例如，在開啟針對對應的至少一個啟用nb-iot的設備(130)的電源時，可以通過將至少一個啟用nb-iot的設備(130)連接到nb-iot enb(106)的相應的至少一個nb-iot網絡，來發起ul數據或dl數據中的一者的連接長達預定義的時長。
70.因此，在步驟328處，針對啟用nb-iot的設備(130)的prb的nack百分比報告的請求從nb-iot enb(106)傳輸至mme(110)。在步驟330處，在nb-iot enb(106)處接收來自從mme(110)的對應于啟用nb-iot的設備(130)的nack百分比的響應。針對對應的啟用nb-iot的設備(130)，nb-iot enb(106)可以分析分配的prb的一個或多個nack百分比報告。基于一個或多個nack百分比報告的分析結果，nb-iot enb(106)可以針對相應的啟用nb-iot的設備
(130)選擇最佳可用prb，以用于將prb分配為非錨定載波。例如，nb-iot enb(106)可以基于nack百分比報告將最佳非錨定載波配置到啟用nb-iot的設備(130)。例如，參考上面的表2，如果在特定時隙中c1、c2、c3和c4載波可用于非錨定點分配，并且針對特定的啟用nb-iot的設備(130)接收的nack百分比報告具有c1 nack百分比為8％(dl)和9％(ul)，c3 nack百分比為4％(dl)和5％(ul)，并且對于啟用nb-iot的設備(130)的c2報告、c4報告為未知，則nb-iot enb(106)可以分配較少被利用的arfcn或prb作為非錨定點載波。此外，如果所有可用的arfcn或prb的報告均可用于特定的啟用nb-iot的設備(130)，則nb-iot enb(106)可以基于具有較小誤差百分比的arfcn或prb來決定非錨定點載波。此外，可以選擇nack百分比閾值，以避免在非錨定載波未被利用但在非錨定載波的可用arfcn或prb中針對特定的啟用nb-iot的設備具有更高的nack百分比的情況下為特定的啟用nb-iot的設備(130)分配非錨定載波。此外，在正在進行的數據傳輸/會話中的某個時間段內，用于分配的非錨定載波的nack百分比超過閾值的情況下，可以設置用于ul和dl的nack百分比閾值以重新配置用于特定的啟用nb-iot的設備(130)的非錨定載波。因此，nb-iot enb(106)可以為特定的啟用nb-iot的設備(130)選擇潛在的arfcn或prb，以用作非錨定載波。
71.在步驟332處，nb-iot enb(106)生成通知，并將所述通知傳輸到lte enb(104)。所述通知表示使用arfcn或prb作為非錨定載波。在步驟334處，nb-iot enb(106)接收針對所生成的通知(由lte enb(104)傳輸的)的確認。例如，在接收到表示使用arfcn或prb作為非錨定載波的通知時，lte enb(104)可以向nb-iot enb(106)傳輸回ack或否定確認(nack)消息。如果接收到ack，則nb-iot enb(106)可以利用這些arfcn或prb作為非錨定載波，來為預定義時隙的ul數據傳輸或dl數據傳輸調度啟用nb-iot的設備(130)。lte enb(104)可以利用這些prb在預定義時隙期間將任何數據調度到啟用lte的設備(圖3中未示出)。例如，預定義的時隙可能是15分鐘，這可能是可配置的時長。如果接收到nack，則nb-iot enb(106)可能無法利用這些prb來作為非錨定載波調度到啟用nb-iot的設備(130)。
72.在步驟336處，基于啟用nb-iot的設備(130)的nack百分比，可以經由無線資源控制(rrc)重新配置連接來選擇prb并將其分配給啟用nb-iot的設備(130)。在步驟338處，nb-iot enb(106)可以將特定的啟用nb-iot的設備(130)的每次rrc釋放，、每個啟用nb-iot的設備的arfcn或prb的nack百分比報告傳輸到mme(110)。nb-iot enb(106)可以分配非錨定載波，以使得啟用nb-iot的設備(130)完成數據傳輸。在實例中，在特定lte頻帶中可以總是存在固定數量的arfcn，所述固定數量的arfcn可以被分配給非錨定載波。
73.在步驟340處，所分配的prb時隙結束。在步驟342處，在所分配的prb時隙結束之后，nb-iot enb(106)可以向lte enb(104)傳輸釋放指示。例如，針對每個rrc釋放上的每個數據傳輸/會話，nb-iot enb(106)可以向mme(110)傳輸每個啟用nb-iot的設備(130)的非錨定載波的nack百分比報告。針對可配置數量中的每個非錨定arfcn，mme(110)可以收集每個啟用nb-iot的設備(130)的nack百分比的數據。nb-iot enb(106)將釋放指示傳輸到lte enb(104)，使得lte enb(104)可以利用這些arfcn將數據調度到啟用lte的設備(圖3中未示出)。如果在下一個預定義的時間間隔內通知相同的earfcn，則nb-iot enb(106)可能不會向lte enb(104)通知該earfcn的釋放指示。因此，如果earfcn在時隙的結束時正在被使用，那么只要針對正在使用earfcn的啟用nb-iot的設備(130)釋放非錨定載波，就可以發送該earfcn的釋放指示。lte enb(104)可以不調度prb或earfcn上的數據，直到nb-iot enb
(106)向lte enb(104)發關于釋放指示的通知。
74.此外，如果分配了prb，則在完成預定義的時間間隔時，nb-iot enb(106)可以針對每個prb向lte enb(104)傳輸prb釋放通知。例如，當lte enb(104)提供最佳可用arfcn或prb作為非錨定載波時，則可以將nb-iot enb(106)處的資源可用性提供給scef(124)(如圖1所示)。scef(124)可以使用在nb-iot enb(106)處提供的資源的可用性來向服務能力服務器(scs)(圖3中未示出)或應用服務器(as)(128)(圖1中示出)提供一組策略，該組策略可以指示執行超過特定閾值周期的數據傳輸的最佳時間，以及用于數據傳輸的數據傳輸量和啟用nb-iot的設備(130)的數量。
75.圖4示出了根據本公開的實施例的示例性方法流程圖，其描繪了用于向啟用nb-iot的設備(130)進行動態多載波分配的方法(400)。
76.如圖4所示，該方法(400)包括一個或多個塊，所述一個或多個塊示出了向啟用nb-iot的設備(130)進行動態多載波分配的方法。可以在計算機可執行指令的一般上下文中描述方法(400)。通常，計算機可執行指令可以包括執行功能或實現抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構、過程、模塊和函數。
77.描述方法(400)的順序不應被解釋為限制，并且可以以任何順序組合任何數量的所描述的方法塊以實現方法(400)。另外，在不脫離本文所述主題的范圍的情況下，可以從方法中刪除單個塊。此外，可以以任何合適的硬件、軟件、固件或其組合來實現該方法(400)。
78.在框(402)處，所述方法(400)可包括：在經由lte enb請求prb利用數據(120)時，處理器(202)從pms(108)接收所述prb利用數據，所述prb利用數據對應于至少一個時隙和一組數據包中的至少一者。方法(400)可以包括：處理器(202)將接收到的prb利用數據中的至少一個prb利用時長與預定義的閾值prb利用時長進行比較。在框(406)處，所述方法(400)可以包括：如果所述至少一個prb利用時長小于所述預定義的閾值prb利用時長，則處理器(202)經由nb-iot enb(106)請求累積nack百分比報告，所述累積nack百分比報告對應于與至少一個非錨定載波相關聯的絕對射頻信道號(arfcn)或prb中的至少一者。
79.在框(408)處，方法(400)可以包括：基于所述prb利用數據、所述累積nack百分比報告和針對arfcn或prb中的至少一者的預定義值，針對至少一個時隙和一組數據包中的至少一者，處理器(202)選擇與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb中的至少一者。在框(410)，該方法(400)可以包括：在經由所述lte enb向所述nb-iot enb傳輸與針對所述至少一個時隙所選擇的arfcn或prb中的至少一者相關聯的信息時，處理器(202)在多個啟用nb-iot的設備和所述nb-iot enb之間建立連接。
80.在框(412)處，方法(400)可以包括：資源處理器(202)向lte enb發通知，所述通知表示利用arfcn或prb中的至少一者作為非錨定載波。在框(414)處，方法(400)可以包括：當從所述lte enb接收到響應于所述通知的ack時，處理器(202)將arfcn或prb中的至少一者分配為非錨定載波(114)，以調度所述多個啟用nb-iot的設備進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸。
81.本公開的各種實施例使得使運營商能夠最大限度地利用lte和nb-iot可用的無線資源。本公開的實施例增加了nb-iot小區吞吐量和用戶吞吐量。提供給scef的附加數據輸入可以用于nb-iot資源的最佳利用。本公開的實施例將arfcn或prb中的至少一者分配為非
錨定載波，當從lte enb接收到ack時，使得調度多個啟用nb-iot的設備進行對應于所選擇的時隙的數據傳輸，這以操作不需要另一個頻率空間，從而最小化頻率空間和成本。針對至少一個時隙選擇與至少一個非錨定載波相關聯的最佳arfcn或prb，使得在非錨定載波未被利用但在非錨定載波的可用arfcn或prb中針對特定的啟用nb-iot的設備具有更高的nack百分比的情況下，避免為該特定的啟用nb-iot的設備分配非錨定載波。針對每一個啟用nb-iot的設備，選擇與至少一個非錨定載波相關聯的arfcn或prb用于至少一個時隙，這提供了足夠的帶寬，并且不會導致來自多個啟用nb-iot的設備的通信延遲，即使當不同的nb-iot設備用于不同的應用時也是如此。
82.盡管本公開相當重視優選實施例，但是應當理解，在不脫離本發明的原理的情況下，可以在優選實施例中得出許多實施例，并且可以在優選實施例中做出許多改變。本發明的優選實施例中的這些變化和其他變化對于受本公開啟發的本領域技術人員來說是顯而易見的，由此可以清楚地理解，將被實現的前述描述性內容僅僅是作為本發明的說明而不是作為限制。