BR112012020135A2

BR112012020135A2 - método de acesso à rede e sistema para comunicações do tipo máquina.

Info

Publication number: BR112012020135A2
Application number: BR112012020135-2A
Authority: BR
Inventors: Qun Zhao; Wu Zheng; Jimin Liu
Original assignee: Alcatel Lucent
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2020-08-18
Also published as: US20120307774A1; CN102668683B; BR112012020135B1; JP5450838B2; CN102668683A; EP2536242A4; KR101382161B1; EP2536242B1; JP2013520041A; KR20120127643A; WO2011097767A1; US8953538B2; EP2536242A1

Abstract

MÉTODO DE ACESSO À REDE E SISTEMA PARA COMUNICAÇÕES DO TIPO MÁQUINA. A presente invenção refere-se a um método de acesso à rede e a um sistema para comunicação do Tipo Máquina (MTC), em que o método compreende as seguintes etapas: um dispositivo MTC envia um preâmbulo para uma estação de base, a estação de base envia uma Resposta de Acesso aleatório (RAR) para o dispositivo MTC; se a RAR não contém uma indicação de atribuição de recurso de acesso temporário, o dispositivo MTC envia uma mensagem de camada 2/ Camada 3 para a estação de base, caso contrário, o dispositivo MTC retenta realizar o acesso à rede, a estação de base envia uma mensagem de resolução de contenção para o dispositivo MTC, o acesso à rede é concluído; se a mensagem de resolução de contenção contém a indicação de atribuição de recurso de acesso originalmente usado novamente. De acordo com a presente invenção, é ativado para dinamicamente e rapidamente executar atribuição e liberar os recursos de acesso MTC baseados em colisões de recurso de acesso reais, o que, assim, evita o desperdício de recursos de uplink em uma configuração semiestática, reduz a possibilidade de colisão e protege acesso normal de dispositivo não MTC.

Description

7 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE | ACESSO À REDE E SISTEMA PARA COMUNICAÇÕES DO TIPO MÁ- QUINA". |

CAMPO DA INVENÇÃO Modalidades da presente invenção dizem respeito à tecnologia ! de comunicação, e especificamente referem-se a um método de acesso à ! rede e a um sistema para a Comunicação do Tipo Máquina MTC. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO | Comunicação máquina a máquina é uma forma de comunicação ' .- 10 de dados que envolve uma ou mais entidades que não necessariamente precisam de interação humana. Serviços de Comunicação Tipo Máquina 7 (MTC) introduziram uma pluralidade de novos recursos que são diferentes, | por exemplo, dos serviços prestados pela atual rede de comunicações mó- | veis. Por exemplo, o serviço MTC tem uma característica de explosão e pode | envolver um número potencialmente grande de terminais de comunicação, resultando em um aumento dramático das ligações de comunicação dentro de um curto período de tempo. No serviço MTC, o número potencialmente | grande de terminais de comunicação pode tentar quase que simultanea- mente se conectar a uma rede de acesso ou ativar uma conexão. Por exem- : 20 plo, considere uma aplicação típica - monitoramento de ponte com uma massa de sensores. Centenas ou até milhares de sensores podem, simulta- neamente, iniciar o acesso à rede, quando um veículo passa pela ponte. Ou, ' considere outra aplicação típica - de medição. Milhares de metros de edifícios : podem começar a relatar as suas medidas ou resultados de leitura em quase aomesmo tempo predeterminado, diz-se 12 horas (geralmente, um horário de relatório preciso não será programado por cada metro). Aparentemente, tal explosão de tentativas de acesso é altamente possível de colidir uns com : os outros nos canais de acesso da rede de acesso, e até mesmo colidir com as tentativas de acesso normais de outros dispositivos não MTC servidos —pelarede de acesso. Isso provoca congestionamento nos canais de acesso | (por exemplo, canais de acesso aleatório) da rede de acesso que é origi- | nalmente concebida para as tentativas de acesso de comunicação humano

: : 2/18 " para humano, e, portanto, repressão, por exemplo, das comunicações nor- mais entre equipamentos de usuários convencionais, que têm exigências mais rigorosas sobre a qualidade de transmissão garantida. A carga típica comum RACH (PRACH) em 3GPP LTE é de cerca de 128 tentativas por se- gundoa10MHz No entanto, a carga PRACH provocada por uma magnitude de dispositivos MTC pode ser muito além disso.

Além disso, o presente estudo sobre comunicações máquina a máquina salienta ainda a possibilidade de realizar MTC através de uma rede móvel. No entanto, a fim de prover a rede móvel com competitividade em .- 10 Aplicações do Tipo Máquina, existe uma necessidade para a otimização de modo a suportar as características de MTC.

] Em 3GPP LTE, uma variedade de configurações de recursos tempo-frequência RACH disponíveis são especificadas para diferentes sis- . temas de larguras de banda e diferentes números de células de cada estação de base (ou estação de base reforçada eNB). Deve ser entendido que mais recursos de tempo-frequência RACH podem ser configurados com antece- dência, para acomodar uma explosão potencial de acessos de dispositivos MTC, isto é, configurar de recursos de video RACH de um sistema com base no número de tentativas de acesso MTC durante uma explosão de atividade.

No entanto, a configuração de recursos semiestáticos pode desperdiçar muitos dos recursos de uplink, devido à característica de explosão do acesso de dispositivo MTC. Além disso, mesmo se a estação de base é configurada ' para fornecer mais recursos de tempo-frequência de acesso, considerando o : número considerável de dispositivos MTC e simultaneidade de suas opera- çõesde acesso, os recursos de uplink para acomodar a explosão de acessos de dispositivos MTC pode não ser suficiente, especialmente para um sistema com uma alta largura de banda do sistema ou no caso de múltiplas células sob cada estação de base. Porque para tal sistema e tal caso, o número de recursos de tempo-frequência de acesso para acesso de dispositivos não MTC tem sido considerável, seria difícil reservas recursos de tem- po-frequência suficientes para os dispositivos MTC sem afetar o acesso de dispositivos não MTC.

: . 3/18 7 Por conseguinte, existe uma necessidade de um método de a- cesso à rede para MTC, de tal modo que, mesmo quando um número con- siderável de dispositivos MTC tenta realizar acesso simultaneamente, pode ainda garantir que o acesso de dispositivos não MTC não é afetado.

En- quantoisso, o método pode suportar tais características dos serviços MTC como explosão, um número considerável de pedidos de acesso, etc., de ' modo a atribuir dinamicamente os recursos de tempo-frequência de acesso necessário, de acordo com os requisitos, para resolver o congestionamento nos canais RACH, e evitar desperdício de recursos de uplink. — 10 SUMÁRIO DAINVENÇÃO Tendo em vista os problemas acima, a presente invenção provê 7 um método de acesso à rede para a Comunicação Tipo Máquina (MTC), compreendendo as seguintes etapas: a. enviar um preâmbulo por um dispositivo MTC em uma célula para uma estação de base da célula, de modo a tentar realizar o acesso à rede; b. enviar uma resposta de acesso pela estação de base para o dispositivo MTC depois de receber o preâmbulo; c. depois de receber a resposta de acesso, se a resposta de a- cesso não contém uma indicação de atribuição de recursos de acesso tem- porário, enviar uma mensagem de camada 2 / camada 3 pelo dispositivo MTC para a estação de base, e se a resposta de acesso contém a indicação ' de atribuição de recursos de acesso temporário, voltar para a etapa a e en- | viar o preâmbulo pelo dispositivo MTC usando o recurso de acesso temporá- rio atribuído com base na indicação de modo a re-tentar realizar o acesso à rede; d. enviar uma mensagem de resolução de contenção pela esta- ção de base para o dispositivo MTC depois de receber a mensagem de ca- mada 2 / camada 3; e. depois de receber a mensagem de resolução de contenção, se a mensagem de resolução de contenção contém uma auto-identificação con- tida na mensagem de camada 2 / camada 3 enviada pelo dispositivo MTC na

| e ans | ' etapa c, completar o acesso à rede pelo dispositivo MTC; se a mensagem de resolução de contenção contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, voltar para a etapa a e enviar o preâmbulo pelo disposi- tivo MTC usando o recurso de acesso temporário atribuído com base na in- dicação, de modo a re-tentar realizar o acesso à rede, caso contrário, voltar para a etapa a e enviar o preâmbulo pelo dispositivo MTC usando novamente o recurso de acesso originalmente usado, de modo a re-tentar realizar o a- cesso à rede. | Desta forma, é ativada a atribuição de recursos de acesso tem- -— 10 poráriorapidamente para dispositivos MTC com base na severidade da coli- são real, evitando assim o congestionamento nos canais de acesso. - De preferência, as etapas que se seguem são ainda compreeên- dido entre a etapa a e passo b / entre passo d e passo e: f. executar a detecção de colisão pela estação de base com base namensagem de preâmbulo / Camada 2 / camada 3; g. se a colisão for detectada na etapa f, determinar a severidade da colisão pela estação de base; | h. se for determinado na etapa g que a severidade da colisão excede um primeiro limiar de colisão, atribuir um recurso de acesso tempo- rárioe incluir a indicação de atribuição de recurso de acesso temporário na mensagem de resolução de resposta / contenção de acesso enviada pela estação de base.

Preferivelmente, o método compreende ainda a etapa: i. após o recurso de acesso temporário ser atribuído, se a seve- ridadeda colisão cai abaixo de um segundo limiar de colisão, parar a atribu- ição de recurso de acesso temporário pela estação de base.

Na etapa i, a estação base libera ainda o recurso de acesso temporário atribuído ou uma parte do mesmo depois que o dispositivo MTC completa o acesso à rede | usando o recurso de acesso temporário. ' 30 Desta forma, é ativado liberar dinamicamente os recursos atri- buídos e evitar o desperdício dos recursos do uplink. i De preferência, quando o dispositivo MTC executa uma tentativa

: . 5/18 ' de acesso usando um recurso de acesso não temporário, na etapa a, o preâmbulo enviado pelo dispositivo MTC é selecionado de um subconjunto i de preâmbulos, o subconjunto de preâmbulos compreendendo uma parte de todos os preâmbulos disponíveis da célula.

O dispositivo MTC pode conhecer o subconjunto de preâmbulos ao escutar a informação de transmissão do sistema enviada pela estação de base.

Desta forma, a probabilidade de colisões entre dispositivos MTC e dispositivos não MTC será ainda mais reduzida, e o acesso normal dos dispositivos não MTC vai ser protegido. 2 10 A presente invenção provê ainda um sistema de acesso à rede para Comunicações do Tipo Máquina (MTC), compreendendo: 7 um ou mais dispositivos MTC em uma célula; uma estação de base da célula; em que o dispositivo MTC é adaptado para: enviar um preâmbulo para a estação de base de modo a tentar realizar o acesso à rede; depois de receber uma resposta de acesso da estação de base, se a resposta de acesso não contém uma indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, enviar uma mensagem de camada 2 / camada 3 para aestaçãode base, se a resposta de acesso contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, enviar o preâmbulo usando o recurso de acesso temporário atribuído com base na indicação de modo a re-tentar rea- " lizar o acesso à rede; . depois de receber uma mensagem de resolução de contenção da estação de base, se a mensagem de resolução de contenção contém uma auto-identificação contida na mensagem de camada 2 / camada 3 enviada pelo dispositivo MTC, completar o acesso à rede; se a mensagem de reso- lução de contenção contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, o dispositivo MTC envia o preâmbulo usando o recurso de a- cesso temporário atribuído com base na indicação de modo a re-tentar rea- lizar o acesso à rede, caso contrário, o dispositivo MTC envia o preâmbulo usando o recurso de acesso originalmente usado novamente, de modo a

: : 6/18 : tentar realizar o acesso à rede. - A presente invenção tem as seguintes vantagens: primeiro, ela considera a característica de explosão do dispositivo de acesso MTC, atribui dinamicamente (e libera) os recursos de acesso temporário e economiza um número considerável de recursos de uplink, em segundo lugar, ela protege muito bem o acesso à rede de dispositivos não MTC e impede de influenciar a explosão de acesso de dispositivo MTC, em terceiro lugar, ela rapidamente atribui recursos de acessos novos e resolve o congestionamento nos canais de acesso originais, enquanto que na técnica anterior não é possível atribuir -— 10 maisrecursos a partir da configuração mais alta.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 7 Os objetivos acima e outros, características e vantagens da presente invenção se tornarão mais evidentes através da descrição a seguir ' das modalidades preferidas da presente invenção com referência aos dese- —nhos anexos, em que: a figura 1 ilustra um exemplo de um ambiente de aplicação da presente invenção, em que os dispositivos MTC, dispositivos não MTC, e uma estação de base em uma célula estão esquematicamente ilustrados; a figura 2 ilustra esquematicamente um procedimento de acesso àredeparaMTC na presente invenção, e a figura 3 ilustra esquematicamente a atribuição de recursos de acesso temporários na presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES A presente invenção adota um esquema de atribuição dinâmica de recursos de acesso temporários que com respeito às características de uma rede MTC, tais como explosão e uma quantidade considerável de a- cessos, de tal modo que quando a severidade de uma colisão causada pelo acesso à rede de dispositivos MTC em uma célula é severa, por exemplo, resultar em congestionamento no canal de acesso (por exemplo, RACH) de um dispositivo não MTC e afeta a sua operação normal de acesso, os re- cursos de acesso temporários que podem ser utilizados para os dispositivos MTC são atribuídos, e quando a severidade da colisão cai abaixo de um nível

' aceitável, a totalidade ou uma parte dos recursos de acesso temporários são liberados. Além disso, em uma modalidade da presente invenção, um sub- ] conjunto de preâmbulos utilizados pelo dispositivo MTC é também fornecida, | em que o subconjunto é composto por uma parte de todos os preâmbulos | 5 disponíveis da célula. Os dispositivos MTC só podem selecionar o preâmbulo do subconjunto para enviar tentativas de acesso à rede. Desta forma, as co- lisões entre o acesso à rede de dispositivos MTC e o acesso à rede de dis- positivos não MTC serão ainda mais reduzidas.

Na presente invenção, dispositivos não MTC podem incluir .- 10 quaisquer outros dispositivos que não dispositivos MTC, por exemplo, um equipamento de usuário convencional (UE), um dispositivo terminal operado ' . por um usuário para executar acesso e comunicação. Uma comunicação do tipo não MTC ou acesso pode ser qualquer comunicação ou acesso, exceto para a comunicação ou acesso do tipo MTC, por exemplo, pode ser a comu- nicação entre equipamentos de usuário como terminais ou a comunicação entre um terminal e uma estação de base. Na descrição a seguir, um ambi- ente de aplicação de comunicação sem fio 3GPP LTE é tomado como um exemplo. Deve notar-se que as modalidades da presente invenção não estão limitadas a estas aplicações, mas adaptadas para outros ambientes de apli- caçãode comunicação mais relevantes, por exemplo, um ambiente de apli- cação compreendendo dispositivos MTC.

Os inventores do presente pedido notaram que as funções de serviços de rede atuais, serviços de rede móveis em particular, são projeta- das principalmente para serviços não MTC, sem considerar as características deserviços MTC, como explosão, uma quantidade considerável de acesso, e assim por diante. Assim, com base nos serviços de rede atuais, se um ser- viço MTC é diretamente adicionado, é muito provável de causar o congesti- onamento do canal e afetar a comunicação normal, por exemplo, entre os equipamentos de usuário convencionais. A fim de acomodar tal Aplicação TipoMáquina, é necessário a otimização para suportar as características de MTC.

Nas modalidades da presente invenção, pequenas modificações

' são feitas para a resposta de acesso e mensagem de resolução de conten- ção nos padrões existentes, de modo a acomodar as ações de acesso de ' dispositivos MTC.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, depois que um dispositivo MTC recebe uma resposta acesso de uma estação debase, sea resposta de acesso não contém uma indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, o dispositivo MTC envia uma mensagem de camada 2 / camada 3 para a estação de base; se a resposta de acesso contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, o dis- positivo MTC reenvia o preâmbulo usando o recurso de acesso temporário . 10 atribuídocom base na indicação, de modo a retentar realizar o acesso à rede.

Além disso, depois que o dispositivo MTC recebe uma mensagem de reso- - lução de contenção da estação de base, se a mensagem de resolução de | contenção contém uma auto-identificação contida na mensagem de camada 2 / camada 3 enviada pelo dispositivo MTC, o acesso à rede é completado, seamensagem de resolução de contenção contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, o dispositivo MTC reenvia o preâmbulo usando o recurso de acesso temporário atribuído com base nessa indicação, de modo a re-tentar realizar o acesso à rede, caso contrário, o preâmbulo é reenviado usando o recurso de acesso originalmente utilizado novamente parare-tentar realizar o acesso à rede.

Para a estação de base, além da re- alização de detecção de colisão com respeito aos recursos de acesso, ela : ainda determina a severidade de uma colisão e determina se deve atribuir o recurso acesso temporário assim.

Se for determinado para fazer a atribuição, a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário é incluído na | 25 mensagem de resolução de resposta / contenção de acesso enviada de modo que o dispositivo MTC pode executar o acesso à rede usando o re- curso de acesso temporário atribuído com base na indicação.

Daqui em di- ante, um procedimento de acesso à rede exemplar é descrito com referência à figura 1 e à figura 2. A figura 1 ilustra um exemplo do ambiente de aplicação da pre- sente invenção, em que os dispositivos MTC, dispositivos não MTC e uma estação de base (que é uma estação de base reforçada eNB no ambiente de

' aplicação de comunicação sem fio 3GPP LTE) em uma célula estão esque- maticamente ilustradas. A figura 1 ilustra meramente uma célula sob a co- ] bertura de eNB, que é apenas por uma questão de clareza, e a presente in- venção é também aplicável a uma circunstância em que cada estação de basetem uma pluralidade de células. A célula pode ter um ou mais disposi- tivos não MTC e um ou mais dispositivos MTC. Daqui em diante, o procedi- mento de acesso à rede de dispositivos MTC é descrito principalmente, en- quanto que o procedimento de acesso à rede de dispositivos não MTC pode adotar o procedimento ou abordagem bem conhecidos dos versados na téc- -— 10 nica Além disso, durante a descrição, detalhes desnecessários e funções para a presente invenção e aqueles detalhes e funções bem conhecidos | . daqueles versados na técnica são omiítidos de modo a evitar de obscurecer a compreensão da presente invenção. A figura 2 ilustra esquematicamente um procedimento de acesso à rede para MTC de acordo com uma modalidade dapresente invenção, em que uma abordagem de acesso aleatório é tomada como um exemplo. Os versados na técnica perceberão que a presente in- venção não está limitada à abordagem de acesso aleatório em particular, mas é aplicável a uma pluralidade de abordagens de acesso à rede. Daqui por diante, as modalidades preferidas da presente invenção serão descritas comreferência às figuras 1 e 2.

Na figura 1, quando um ou mais dispositivos MTC 20 preparam para realizar o acesso à rede através de um procedimento de acesso aleató- rio, o dispositivo MTC 20 recebe a informação do sistema da célula de modo a obter a sincronização com a célula. Na etapa 201, o disposítivo MTC 20 enviaum preâmbulo de modo a iniciar uma tentativa de acesso aleatório. Na etapa 203, eNB 10 envia uma resposta de acesso aleatório (RAR) para o dispositivo MTC 20 depois de receber o preâmbulo. Na etapa 205, o disposi- tivo MTC 20 envia uma mensagem de camada 2 / camada 3 para o eNB 10 após receber a Resposta de Acesso Aleatório. Na etapa 207, o eNB 10 envia uma mensagem de resolução de contenção para o dispositivo MTC 20 de- pois de receber a mensagem de camada 2 / camada 3. Antes da eNB 10 enviar a RAR, e antes da eNB 10 enviar o CRM, a ENB 10 iria realizar a de-

: : 10/18 i | ' tecção de colisão.

Se nenhuma colisão é detectada, o procedimento de a- Í cesso aleatório do dispositivo MTC 20 é substancialmente o mesmo que as etapas do procedimento de acesso aleatório para um dispositivo não MTC nos padrões existentes (por exemplo, 3GPP LTE), em que a RAR, a men- sagem de camada 2 /camada 3 e CRM podem também adotar as mensa- ; gens correspondentes nos padrões existentes.

O acesso do dispositivo MTC | 20 é bem sucedido após a etapa 207 e, em seguida o procedimento de a- | cesso termina. j Se a eNB 10 detecta uma colisão antes da etapa 203, especifi- ! — 10 camente,detectando que o dispositivo MTC 20 e um ou mais outros disposi- tivos MTCs ou não MTC enviam um mesmo preâmbulo simultaneamente no ' mesmo recurso de tempo-frequência, o procedimento acima seria um pouco diferente.

Em um método existente para dispositivos não MTC, se o eNB 10 detecta uma colisão antes da etapa 203, a RAR não será enviada, de modo queosdispositivos não MTC podem saber da ocorrência da colisão e esperar por um determinado período de tempo, por exemplo, uma janela de tempo, antes de tentar o acesso aleatório.

De acordo com uma modalidade da pre- . sente invenção, quando a eNB 10 detecta uma colisão com base no preâm- bulo, neste ponto, a ENB 10 detecta ainda a severidade da colisão, por e- xemplo, determinando se a severidade da colisão excede um limiar de coli- são.

Aqui, a severidade de uma colisão e o limiar de colisão podem ser de- terminados em função de frequência, probabilidade de colisões incorridas pelo acesso aleatório de dispositivos MTC ou o número de dispositivos que fazem com que as colisões dentro de um período de tempo predeterminado (por exemplo, dentro de um certo número de quadros), ou também pode ser configurado para atender às necessidades do sistema ou aplicação.

O limiar de colisão pode ser um valor predeterminado que representa a severidade de uma colisão.

De preferência, o valor do limiar de colisão é variável.

Por e- xemplo, o valor do limiar de colisão pode variar com a atribuição do recurso de acessotemporário.

Por exemplo, quando o recurso de acesso temporário ainda não tenha sido atribuído, no entanto, o limiar de colisão pode ser um valor maior de modo a reduzir a probabilidade de determinação de erro para

Ns : 11/18 | : 7 uma explosão de acesso, enquanto que quando a ocorrência de uma explo- ! são de acesso foi determinada e o recurso de acesso temporário tenha sido | atribuído, o limiar de colisão pode ser um valor menor, de modo a efetiva- | mente reduzir a probabilidade de colisão no canal de acesso original.

Se a severidade da colisão excede o limiar de colisão, isso indica que o acesso do dispositivo MTC 20 pode causar congestionamento no canal ! ascendente (uplink) e tem uma maior possibilidade de afetar o acesso de ! dispositivos não MTC e, portanto, é necessário atribuir um recurso de acesso ; temporário para o acesso aleatório do dispositivo MTC 20. Portanto, a eNB | -— 10 10 atribuiorecurso de acesso aleatório temporário e inclui uma indicação de atribuição de recursos de acesso temporário aleatório na RAR a ser envi- | : ada posteriormente.

A indicação de atribuição de recursos de acesso aleató- | rio temporário pode conter indicações sobre o tamanho e a localização do | recurso de acesso aleatório.

Uma pluralidade de soluções pode ser adotada | para ajustar o tamanho e localização.

De preferência, o tamanho do recurso : de acesso aleatório temporário pode ser determinado com base na severi- : , dade da colisão.

Por exemplo, o tamanho pode ser um múltiplo inteiro de i uma unidade de recurso do recurso de acesso aleatório na configuração da célula.

De preferência, o recurso de acesso aleatório temporário atribuido não | se sobrepõe o recurso de acesso aleatório original da célula, e sua localiza- ção pode ser ao lado do recurso de acesso aleatório original em cada quadro | ou dentro de um subquadro em cada quadro que originalmente não contém o | recurso de acesso aleatório, como mostrado na figura 3. Quando a eNB 10 atribuiu o recurso de acesso aleatório temporário, o recurso de acesso tem- —porário aleatório aparece em cada quadro seguinte, até ser liberado.

Para o dispositivo MTC 20 que executa o acesso aleatório utilizando o recurso de acesso aleatório temporário, a eNB 10 irá gerar um Identificador temporário de Rede de Rádio de Acesso Aleatório temporário (temp-RA-RNTI) corres- pondente ao recurso de acesso aleatório temporário, e inclui o temp-RA-RNTI gerado na RAR que será enviada posteriormente.

O | temp-RA-RNTI é usado em combinação com o preâmbulo de acesso aleató- | rio tal como utilizado no acesso para identificar o dispositivo de destino da

: 12/18 ' mensagem RAR.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, como não há sobreposição entre o recurso de acesso aleatório temporário e Ú o recurso de acesso aleatório original, o Identificador Temporário de Rede de Rádio de Acesso Aleatório pode ser gerado com o mesmo método que o método de geração de RA-RNTI nos padrões existentes, isto é, Oo temp-RA-RNTI!I corresponde ao recurso de acesso aleatório temporário atri- buido.

Por exemplo, se o quadro corrente inclui 10 subframes, o temp-RA-RNTI pode ser gerado de acordo com a seguinte equação: temp-RA-RNTI =t t id +10 *t f id +1, 2 1o em que, t t id é o índice do primeiro subquadro do recurso de acesso aleatório temporário atribuido, O < t t id <10, t fidé o índice do - recurso de acesso aleatório temporário atribuido no primeiro subquadro, e eles são dispostos por ordem crescente no domínio de frequência.

Depois de receber a RAR, incluindo a indicação de atribuição de recurso de acesso temporário, o dispositivo MTC 20 inicia, na etapa 209, uma nova tentativa de acesso aleatório usando o recurso de acesso aleatório temporário atribuido com base nas indicações para a atribuição de recursos de acesso aleatório temporário nele.

O procedimento de acesso aleatório utilizando o recurso de acesso aleatório temporário pode ser similar ao pro- —cedimento de acesso dos dispositivos não MTC usando o recurso de acesso aleatório original.

Por exemplo, o dispositivo MTC 20 envia um preâmbulo de modo a iniciar uma tentativa de acesso aleatório.

Após a eNB 10 receber o preâmbulo, a ENB 10 envia a RAR para o dispositivo MTC 20. O dispositivo i MTC 20 envia uma mensagem de camada 2 / camada 3 para a eNB 10 após receber a resposta de acesso aleatório.

A eENB 10 envia uma mensagem de resolução de contenção para o dispositivo MTC 20 depois de receber a mensagem de camada 2 / Camada 3. O dispositivo MTC 20 recebe a men- sagem de resolução de contenção.

Se uma colisão ocorre, o dispositivo MTC 20 resseleciona o preâmbulo e envia o preâmbulo resselecionado com o re- curso de acesso aleatório temporário para iniciar uma nova tentativa de a- cesso aleatório.

Por outro lado, se a severidade da colisão é determinada ser in-

: : 13/18 : ferior ao limiar de colisão, a eNB 10 não atribui o recurso de acesso aleatório temporário. Ao contrário do dispositivo não MTC, o dispositivo MTC 20 realiza i o acesso aleatório usando o recurso de acesso como originalmente usado para enviar o preâmbulo na etapa 201 novamente. Semelhante à detecção de colisão nos padrões existentes, após a eNB 10 recebe a mensagem de camada de 2/ camada 3 enviada pelo dispositivo MTC 20, ela também irá executar a detecção de colisão. Seme- lhante à descrição acima, quando a eNB 10 detecta uma colisão com base na mensagem de camada 2/ camada 3 neste ponto, a eNB 10 continuará ainda — 10 adetectara severidade da colisão; se for determinado que a severidade da colisão excede o limiar de colisão, a ENB 10 atribui um recurso de acesso : aleatório temporário e inclui uma indicação de atribuição de recursos de a- cesso aleatório temporário na mensagem de resolução de contenção (CRM) que será enviada posteriormente. Como acima mencionado, após o recebi- mento a CMR, o dispositivo MTC 20 inicia uma nova tentativa de acesso a- leatório usando o recurso de acesso temporário aleatório atribuido baseado na indicação de atribuição de recursos de acesso aleatório temporário na etapa 209.

O procedimento de acesso de dispositivos MTC que executa o acesso àrede com a abordagem de acesso aleatório foi descrito com refe- rência à figura 2. No entanto, a presente invenção não está limitada ao fluxo específico do exemplo acima específico, e os versados na técnica notarão que a ideia básica da presente invenção pode ser aplicada a outro acesso de rede que envolve MTC.

295 Com base na severidade da colisão causada pelo acesso à rede do dispositivo MTC 20 e / ou o congestionamento do uplink, a eNB 10 pode continuar a atribuir o recurso de acesso temporário para uma nova tentativa de acesso à rede do dispositivo MTC. Para dois preâmbulos diferentes ou unidades de recurso de tempo-frequência que se chocam, os mesmos ou diferentes recursos de acesso temporário podem ser alocados. Como men- cionado acima, uma vez que um recurso de acesso temporário é atribuído, o recurso de acesso temporário aparecerá em cada quadro seguinte até serem

| 14/18

' liberados.

Por exemplo, a eNB 10 pode manter uma lista de todos os recur- sos de acesso temporário alocados e atribuir esses recursos para novas

: tentativas de acesso à rede e dispositivos MTC que causam colisões.

Considerando-se a característica de explosão do MTC, tal nú- mero considerável de tentativas de acesso à rede de dispositivos MTC só pode ser mantido durante um período de tempo.

Depois que a explosão de acesso à rede de dispositivos MTC passa, ou quando a severidade da colisão provocada pelo dispositivo MTC cai abaixo de um certo nível, por exemplo, torna-se menos do que um certo limiar, a eENB 10 pode parar de transmitir a — 10 indicaçãode recurso de acesso temporário na RAR ou CRM, e, assim, parar de atribuir o recurso de acesso temporário para uma nova tentativa de a- ' cesso à rede MTC.

Além disso, quando a severidade da colisão provocada pelo dispositivo MTC torna-se menos do que o limiar de colisão e depois de o ' dispositivo MTC 20 completar o acesso à rede usando o recurso de acesso . 15 temporário atribuido, a eENB 10 pode liberar de forma flexível a totalidade ou uma parte dos recursos de acesso temporário atribuídos.

Portanto, é possível atribuir dinamicamente e liberar os recursos de acesso dedicados para os dispositivos MTC e evitar o desperdício dos recursos de uplink.

O limiar aqui pode empregar o limiar de colisão acima, e o seu valor varia com o número dos dispositivos MTC iniciadores das tentativas de acesso à rede e a atribu- ição de recursos de acesso temporário e outros fatores.

Por exemplo, após a interrupção de atribuir o recurso de acesso temporário para uma nova tenta- tiva de acesso à rede MTC, um temporizador pode ser ajustado na eNB 10 com base nas características de um dispositivo MTC específico; se o tempo- : 25 rizador expira, pode ser determinado que todas as tentativas de acesso uti- : lizando os recursos de acesso temporários concluírem os seus procedimen- : tos de acesso à rede.

Neste ponto, a eNB 10 pode liberar os recursos de acesso temporários, de modo a poupar os recursos de uplink.

A eNB 10 pode : também apenas liberar uma parte dos recursos de acesso temporários.

Quando é determinado para liberar uma parte dos recursos de acesso tem- porários, a eENB 10 pode continuar a atribuir a parte restante dos recursos de acesso temporários para novas tentativas de acesso à rede de dispositivo

1 MTC causando uma colisão.

O procedimento de acesso à rede do dispositivo MTC 20 foi Ú descrito acima principalmente considerando a colisão provocada pelo dispo- sitivo MTC 20. Para os dispositivos não MTC, eles podem utilizar o procedi- mentode acesso à rede existente para realizar o acesso à rede. Como des- crito acima, de acordo com uma modalidade da presente invenção, se a eNB10 detecta uma colisão antes da etapa 203, a RAR é ainda para ser en- viada, em que uma indicação de um recurso de acesso temporário pode ser incluída. Se um dispositivo não MTC recebe esta RAR, ele pode ignorar esta — 10 indicação diretamente e se preparar para a próxima tentativa de acesso. Ou- tra solução é que o dispositivo não MTC também pode usar os recursos de - acesso temporário para desempenhar as tentativas de acesso subsequentes. Qual a solução será selecionada pode depender da capacidade e da prefe- rência do dispositivo não MTC. De acordo com as modalidades preferidas da presente invenção, a fim de reduzir ainda mais o impacto do acesso do dispositivo MTC 20 sobre o acesso dos dispositivos não MTC, um subconjunto dedicado de preâmbu- los pode ser criado para o dispositivo MTC 20, em que o subconjunto pode incluir uma parte de todos os preâmbulos disponíveis da célula. Por exemplo, um subconjunto de preâmbulos dedicados para o dispositivo MTC 20 pode ser constituído, selecionando um certo número de preâmbulos (por exemplo, 10) a partir de todos os preâmbulos disponíveis (por exemplo, 64) da célula com base na carga dos dispositivos não MTC na célula. Para a carga mais pesada de dispositivos não MTC, um subconjunto incluindo menos preâm- —bulos pode ser configurado para reduzir a possibilidade de colisão. O sub- conjunto de preâmbulos pode ser transferido para o dispositivo MTC 20 a- través da informação do sistema. Por exemplo, o dispositivo MTC pode co- nhecer o subconjunto de preâmbulos ao ouvir a informação de transmissão . de sistema transmitida pela estação de base. Deste modo, o dispositivo MTC 20 pode meramente adotar o preâmbulo naquele subconjunto para iniciar uma tentativa de acesso à rede, na etapa 201. De preferência, quando o dispositivo MTC 20 executa a tentativa de acesso usando um recurso de

: 16/18 ' acesso não temporário (isto é, o recurso de acesso original), o dispositivo MTC 20 pode selecionar um preâmbulo a partir do subconjunto de preâm- ' bulos para a transmissão, de modo a reduzir a possibilidade de colisão. No entanto, quando o dispositivo MTC 20 executa a tentativa de acesso usando orecursode acesso temporário, o preâmbulo, que pode ser selecionado não é limitado ao subconjunto de preâmbulos, mas pode ser selecionado a partir de todos os preâmbulos disponíveis da célula, porque a realização da tenta- tiva de acesso usando o recurso de acesso temporário já pode reduzir a possibilidade de colisão.

2 1o As modalidades exemplares da presente invenção foram descri- tos acima. De acordo com as modalidades da presente invenção, quando a - colisão de recurso de acesso provocada pelo dispositivo MTC for suficien- temente grave, um recurso de acesso dedicado temporário para o dispositivo MTC é atribuído, e quando a severidade da colisão cai para um determinado nível, orecurso de acesso temporário alocado é liberado, sendo assim capaz de dinamicamente realizar a atribuição e liberação de recursos de acesso MTC com base na colisão de recursos de acesso real, o que evita o desper- dício dos recursos de uplink em uma configuração semiestática, e quando o dispositivo MTC provoca congestionamento no canal de acesso, um novo recurso de acesso pode ser rapidamente atribuído. Além disso, definindo um subconjunto dedicado de preâmbulos para o dispositivo MTC limita os pre- âmbulos disponíveis para o dispositivo MTC, o que reduz ainda mais a pos- sibilidade de colisão e protege o acesso normal de dispositivos não MTC.

Enquanto isso, boa compatibilidade para trás é fornecida simplesmente fa- zendo modificações menores ao procedimento de acesso existente, por exemplo, modificando ligeiramente as mensagens de RAR e de CRM, e para um dispositivo não MTC, não é sequer necessário para alterar o seu proce- dimento de acesso à rede.

Na descrição acima, uma pluralidade de modalidades é enume- rada para etapas respectivos. Embora os inventores tivessem tentado o seu melhor para elencar instâncias associadas umas com as outras, isso não significa que estas instâncias devem ter uma relação de correspondência de

. 17/18 ' acordo com números de referência correspondentes.

Enquanto não existe contradição entre as condições dadas pelos exemplos selecionados, solu- ] ções técnicas correspondentes podem ser constituídas selecionando instân- cias sem números correspondentes em diferentes passos, e tais soluções técnicas devem ser consideradas como sendo incluídas no âmbito da pre- sente invenção. | Os versados na técnica devem reconhecer facilmente que os di- ferentes passos do método acima podem ser implementados através de um computador programado.

Aqui, algumas modalidades compreendem, igual- ! -— 10 mente, um dispositivo de armazenamento de programa legível por máquina ou legível pelo computador (por exemplo, um meio de armazenamento de | ' dados digitais) e codificação de instruções de programa executável por má- quina ou executável por computador, em que as instruções executam algu- mas ou todas as etapas do método acima.

Por exemplo, o dispositivo de armazenamento de programa pode ser uma memória digital, um meio de armazenamento magnético (por exemplo, disco magnético ou fita), hardware ou um meio de armazenamento de dados digitais legível óticamente.

As modalidades compreendem, igualmente, o computador programado reali- zando as etapas do método acima referido.

Deve notar-se que a descrição acima meramente ilustra a solu- ção técnica da presente invenção por meio de um exemplo, mas isso não significa que a presente invenção está limitada as etapas acima e estrutura unitária.

Em cenários possíveis, as etapas e a estrutura unitária podem ser ajustadas, selecionadas ou abandonadas conforme requerido.

Assim, alguns passoseas unidades não são elementos necessários para implementar o conceito inventivo geral da presente invenção.

Assim, as características téc- nicas necessárias para a presente invenção são meramente limitadas aos requisitos mínimos para implementar o conceito inventivo geral da presente invenção, mas não limitadas pelos exemplos acima específicos.

De longe, a presente invenção foi descrita em combinação com as modalidades preferidas.

Deve ser entendido que os versados na técnica podem fazer várias outras alterações, substituições, e adições sem se afastar o 1818 ' do espírito e do escopo da presente invenção.

Assim, o escopo da presente invenção não está limitado às modalidades particulares acima, mas deve ser ' limitado pelas reivindicações anexas.

Claims

í 7 : 114 7 to - REIVINDICAÇÕES : ' 71. Método de acesso à rede para Comunicações Tipo Máquina ' MTC, compreendendo as seguintes etapas: a. enviar um preâmbulo através de um dispositivo MTC em uma célulapara uma estação de base da célula, de modo a tentar realizar o a- cesso à rede; : b. enviar uma resposta de acesso pela estação de base para o | ' dispositivo MTC depois de receber o preâmbulo; ç c. depois de receber a resposta de acesso, se a resposta de a- : -— 10 cessonão contiver uma indicação da atribuição de recursos de acesso tem- - porário, enviar uma mensagem Camada 2/ Camada 3 pelo dispositivo MTC | ” para a estação de base, e se a resposta de acesso contiver a indicação de | atribuição de recurso de acesso temporário, voltar para a etapa a e reenviar o preâmbulo pelo dispositivo MTC usando um recurso de acesso temporário atribuído com base na indicação de modo a retentar realizar o acesso à rede; d. enviar uma mensagem de resolução de contenção pela esta- ção de base para o dispositivo MTC depois de receber a mensagem Ca- mada 2/ Camada 3, e e. depois de receber a mensagem de resolução de contenção, se amensagem de resolução de contenção contém uma autoidentificação con- tida na mensagem Camada 2/ Camada 3 enviada pelo dispositivo MTC na | etapa c, completar o acesso à rede pelo dispositivo MTC, e se a mensagem de resolução de contenção contém a indicação de atribuição de recursos de acesso temporário, voltar para a etapa a e enviar o preâmbulo pelo disposi- tivo MTC usando o recurso de acesso temporário atribuído com base na in- dicação de modo a retentar realizar o acesso à rede, caso contrário, voltar : para a etapa a e enviar o preâmbulo pelo dispositivo MTC usando um recurso de acesso originalmente usado novamente, de modo a retentar realizar o acesso à rede.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda as seguintes etapas entre a etapa a e a etapa b / entre a etapa dea etapa e:
CU a. 2/4 . . f. realizar a detecção de colisão pela estação de base com base 7 : na mensagem de preâmbulo / Camada 2/ Camada 3; Ú g. se a colisão for detectada na etapa f, determinar a severidade | da colisão pela estação de base, e h. se for determinado na etapa g que a gravidade da colisão ex- ' cede um primeiro limiar de colisão, atribuir um recurso de acesso temporário e incluir a indicação de atribuição de recurso de acesso temporário na men- | sagem de resolução de resposta / contenção de acesso enviada pela estação ç de base. 2 10 3. Método, de acordo com a reivindicação 2, compreendendo . ainda a seguinte etapa: e i. após o recurso de acesso temporário ser atribuído, se a gravi- dade da colisão cai abaixo de um segundo limiar de colisão, parar a atribui- ção do recurso de acesso temporário pela estação de base.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que na etapa |, após o dispositivo MTC completar o acesso à rede usando o recurso de a- cesso temporário, liberar ainda o recurso de acesso temporário atribuído ou uma parte do mesmo pela estação de base.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a estação de base mantém uma lista de recursos de acesso temporário atribuídos de modo a atribuí-los para novos dispositivos MTC tentando realizar o acesso à rede.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o recurso de acesso temporário atribuído não está sobrepondo um recurso de acesso a- : 25 leatório original da célula. |
7. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a gravidade da colisão e os primeiro e segundo limiares de: colisão são determinados : dependendo da probabilidade de colisões incorridas pelo acesso à rede do dispositivo MTC dentro de um período de tempo predeterminado ou um nú- merode dispositivos na célula.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que na etapa a, se o dispositivo MTC inicia uma tentativa de acesso à rede u-

Mat . sando um recurso de acesso original, o preâmbulo enviado pelo dispositivo ' ? MTC é selecionado de um subconjunto de preâmbulos, o subconjunto de 7 ] preâmbulos compreendendo uma parte de todos os preâmbultos disponíveis ' da célula; e se o dispositivo MTC inicia a tentativa de acesso à rede usando : um recurso de acesso temporário, o preâmbulo enviado pelo dispositivo MTC . é selecionado a partir de todos os preâmbulos disponíveis da célula. '
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que o subcon- ' junto de preâmbulos é indicado para o dispositivo MTC através de uma - 10 mensagemde sistema da célula. ,
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que o tamanho : do subconjunto de preâmbulos é definido de acordo com a carga de acesso de dispositivos não MTC na célula.
11. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que ao atribuir orecurso de acesso temporário, a estação de base determina o tamanho do recurso de acesso temporário com base na severidade da colisão.
12. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que, quando a : estação de base atribui o recurso de acesso temporário na etapa h, ele gera ainda um identificador temporário de rede de rádio de acesso temporário (temp-RA-RNTI) correspondente ao recurso de acesso temporário atribuído, . e inclui o temp-RA-RNTI gerado na mensagem de resolução de respos- ta/contenção de acesso a ser enviada.
13. Sistema de acesso à rede para Comunicações Tipo Máquina, compreendendo: um ou mais dispositivos MTC em uma célula; uma estação de base da célula; em que o dispositivo MTC é adaptado para: enviar um preâmbulo para a estação de base de modo a tentar realizar o acesso à rede; depois de receber uma resposta de acesso da estação de base, se a resposta de acesso não contém uma indicação de atribuição de recurso de acesso temporário, enviar uma mensagem Camada 2/ Camada 3 para a

La ca. 4/4 7 estação de base, e se a resposta de acesso contém a indicação de atribuição ' de recurso de acesso temporário, reenviar o preâmbulo usando um recurso ' de acesso temporário atribuído com base na indicação de modo a retentar realizar o acesso à rede, e depois de receber uma mensagem de resolução de contenção da estação de base, se a mensagem de resolução de contenção contiver uma autoidentificação contida na mensagem Camada 2/ Camada 3 enviada pelo Ú dispositivo MTC, completar o acesso à rede, e se a mensagem de resolução . de contenção contiver a indicação de atribuição de recurso de acesso tem- . 10 porário, o dispositivo MTC envia o preâmbulo usando o recurso de acesso H temporário atribuído com base na indicação de modo a retentar realizar o ” acesso à rede, caso contrário, o dispositivo MTC envia o preâmbulo usando um recurso de acesso originalmente usado novamente, de modo a retentar realizar o acesso à rede, . 15 em que a estação de base está adaptada para: enviar a resposta de acesso para o dispositivo MTC depois de receber o preâmbulo do dispositivo MTC; e enviar a mensagem de resolução de contenção para o dispositivo MTC depois de receber a mensagem de Camada 2/ Camada 3 do dispositivo MTC.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, em que a esta- ção de base está adaptada ainda para: realizar a detecção de colisão com base na mensagem de pre- âmbulo / Camada 2/ Camada 3 do disposítivo MTC; determinar a gravidade de uma colisão se a colisão for detectada, e se for determinado que a gravidade da colisão excede um pri- meiro limiar de colisão, atribuir um recurso de acesso temporário, e incluir a indicação de atribuição de recurso de acesso temporário na mensagem de resolução de resposta / contenção de acesso enviada.

Pa ne Pr. : / eNB 10 a Í topo ENA ; Wi ; i Dispositivo = À i MTC 20 E À í ' oe fu, ' Í x oo ij ; Dispositivo Ao :i j não-MTC : % ; a Dispositivo i À O Dispositivo O não-mTC H * Dispositivo É *. oe vc» - Célula Fig.1

Dispositivo MTC 20 eNB 10 Informação de Sistema . Preparo para 7 realizar acesso à rede - S201 Enviar um preâmbulo S203 Enviar um RAR (indicação de N Tecurso de acesso temporário NX NTITTnTA y S205 Enviar uma mensagem de Camada 2 Noeteeção de colisão 1 l camada 3 ———=.—-= —— -- KR 7 S207 Enviar um CMR (indicação de recurso de acesso temporário) S$209 Executar acesso aleatório usando o * recurso de acesso temporário atribuído Fig.2

= 3/3 JE E E E e | — — -=) — - | CO: Recurso de acesso aleatório original Recurso de acesso aleatório temporário 8 Fig.3

: 11 ! ' to 7 RESUMO : Patente de Invenção: "MÉTODO DE ACESSO À REDE E SISTEMA PARA i ' COMUNICAÇÕES DO TIPO MÁQUINA". A presente invenção refere-se a um método de acesso à rede e a ' 5 um sistema para Comunicações do Tipo Máquina (MTC), em que o método SG compreende as seguintes etapas: um dispositivo MTC envia um preâmbulo ' para uma estação de base, a estação de base envia uma Resposta de A- cesso Aleatório (RAR) para o dispositivo MTC; se a RAR não contém uma indicação de atribuição de recurso de acesso temporário, o dispositivo MTC .— 10 enviauma mensagem de Camada 2/ Camada 3 para a estação de base, caso contrário, o dispositivo MTC retenta realizar o acesso à rede, a estação . de base envia uma mensagem de resolução de contenção para o dispositivo ; MTC; se a mensagem de resolução de contenção contém uma au- toidentificação contida na mensagem de Camada 2/ Camada 3 enviada pelo dispositivo MTC, o acesso à rede é concluído; se a mensagem de resolução ' de contenção contém a indicação de atribuição de recurso de acesso tem- porário, o dispositivo MTC retenta realizar o acesso à rede, caso contrário, o dispositivo MTC tenta executar o acesso à rede usando o recurso de acesso originalmente usado novamente.

De acordo com a presente invenção, é ati- vado para dinamicamente e rapidamente executar atribuição e liberar os re- cursos de acesso MTC baseados em colisões de recurso de acesso reais, o que, assim, evita o desperdício de recursos de uplink em uma configuração | semiestática, reduz a possibilidade de colisão e protege acesso normal de dispositivos não MTC.