BR112013009988B1

BR112013009988B1 - Sistema de comunicações, e, método de comunicação de dados por uma rede de rádio móvel

Info

Publication number: BR112013009988B1
Application number: BR112013009988-7A
Authority: BR
Inventors: Robert Zakrzewski
Original assignee: Sca Ipla Holdings Inc
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2022-03-15
Also published as: GB2484920B; GB2484920A; JP2013544463A; US20130329654A1; KR101845574B1; WO2012056208A1; BR112013009988A2; EP3107318A1; EP3107318B1; EP2633708B1; EP2633708A1; JP6063868B2; CN103210670B; CN103210670A; KR20140023873A; US9232363B2; GB201017977D0

Abstract

SISTEMA DE COMUNICAÇÕES, E, MÉTODO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS POR UMA REDE DE RÁDIO MÓVEL Um sistema de comunicações inclui uma rede de rádio móvel que inclui uma pluralidade de estações base que são arranjadas para comunicar dados para e de dispositivos de comunicações móveis por uma interface de acesso sem fio. O sistema também inclui uma pluralidade de dispositivos de comunicações associados, cada um dos dispositivos de comunicações associados sendo capaz de transmitir e receber dados de uma ou mais das estações base. Cada um dos dispositivos de comunicações associados do grupo inclui o mesmo identificador comum com relação ao qual sessões de comunicação podem ser estabelecidas para comunicar dados pela rede de rádio móvel de quaisquer dos dispositivos de comunicações associados. O grupo de dispositivos de comunicações pode ser para comunicar comunicações de tipo de máquina (MTC) para uma aplicação particular, tal como por exemplo, estando disposto em um veículo tal como um carro a fim de relatar certos parâmetros. cada um destes parâmetros pode ser servido por um dispositivo de comunicações separado que relata periodicamente sobre os parâmetros que são detectados por um sensor associado. Como tal, por causa da proximidade espacial de cada um dos dispositivos (...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se relaciona a sistemas de comunicações que são arranjados para comunicar dados com dispositivos de comunicações móveis por uma interface de acesso sem fio. A presente invenção também se relaciona a dispositivos de comunicações que comunicam dados com redes de rádio móveis, equipamento de infraestrutura para redes de rádio móveis e métodos para comunicar dados com redes de rádio móveis.

Fundamento da Invenção

[002] Sistemas de comunicação móveis evoluíram durante os últimos dez anos aproximadamente do Sistema de GSM (Sistema Global para Móveis) para o sistema 3G e agora incluem comunicações de dados de pacote como também comunicações comutadas por circuito. A sociedade de projeto terceira de geração (3GPP) começou agora a desenvolver um sistema de comunicações móvel chamado Evolução A Longo Prazo (LTE), no qual uma parte de rede de núcleo foi evoluída para formar uma arquitetura mais simplificada baseada em uma fusão de componentes de arquiteturas de rede de rádio móvel anteriores e uma interface de acesso de rádio que está baseada em Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) na ligação descendente e Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência de Portadora Única (SC-FDMA) na ligação ascendente.

[003] No momento, serviços de comunicações móveis são dominados por comunicações de humano para humano (H2H), quer dizer, dados que são transmitidos por um humano para outro humano ou pelo menos dados que são transmitidos para apresentação a um ser humano. É reconhecido agora que há um desejo para satisfazer comunicações para e/ou de máquinas que são referidas geralmente como comunicações do tipo de máquina (MTC) ou comunicações de máquina para máquina (M2M). Comunicações de MTC podem ser caracterizadas como comunicando dados que foram gerados de uma fonte automaticamente, por exemplo em resposta a algum outro estímulo ou evento informando algum atributo da máquina ou algum parâmetro monitorado ou denominada medição inteligente. Assim, enquanto comunicações humanas tais como voz podem ser caracterizadas como sendo comunicações requerendo uma sessão de comunicações de alguns minutos com dados sendo gerados em salvas de vários milissegundos com pausas entre ou vídeo pode ser caracterizado como dados em fluxo a uma taxa de bit substancialmente constante, comunicações de MTC podem ser caracterizadas geralmente como comunicando esporadicamente quantidades pequenas de dados embora seria apreciado que também há uma ampla variedade de possíveis comunicações de MTC.

[004] Como será apreciado, é geralmente desejável prover comunicações móveis que usam uma largura da banda de comunicações de rádio e recursos de rede de núcleo tão eficazmente quanto possível, com respeito a quais comunicações de MTC, por exemplo, podem prover um desafio significante.

Sumário da Invenção

[005] De acordo com a presente invenção, é provido um sistema de comunicações, incluindo uma rede de rádio móvel incluindo uma pluralidade de estações base arranjadas para comunicar dados para e de dispositivos de comunicações móveis por uma interface de acesso sem fio, e uma pluralidade de dispositivos de comunicações associados que formam um grupo, cada um dos dispositivos de comunicações associados sendo capaz de transmitir e receber dados de uma ou mais das estações base. Cada um dos dispositivos de comunicações associados do grupo inclui o mesmo identificador comum, com relação ao qual sessões de comunicações podem ser estabelecidas para comunicar dados pela rede de rádio móvel, para ou de quaisquer dos dispositivos de comunicações associados do grupo.

[006] O inventor da presente invenção reconheceu que uma pluralidade de dispositivos de comunicações podem ser associados entre si, que pode ser eficiente por exemplo ao comunicar comunicações de MTC. Por exemplo, uma pluralidade de dispositivos de comunicações associados pode ser disposta espacialmente ao longo de um veículo, tal como um carro, a fim de monitorar parâmetros ou eventos de interesse tais coisas como desempenho de motor, a temperatura, a velocidade do veículo, direção de orientação e realmente a localização do veículo. Cada um destes parâmetros pode ser servido por um dispositivo de comunicações separado que relata periodicamente sobre os parâmetros que são detectados por um sensor associado. Em outro exemplo, os dispositivos de comunicações podem ser dispostos ao longo de um veículo de transporte público tal como um trem ou um ônibus e podem relatar sobre coisas um número de passageiros presentes no veículo, a quantia de vendas que foram feitas, a posição do veículo e o desempenho do motor. Outros exemplos podem ser idealizados na aplicação de concretizações da invenção.

[007] Concretizações da presente invenção provêem cada um dos dispositivos de comunicações em um grupo com o mesmo identificador, por exemplo reproduzindo o mesmo Módulo de Identidade de Assinante (SIM) ou para LTE, o mesmo SIM Universal (U-SIM). Como tal, embora os dispositivos de comunicações possam ser identificados individualmente, por exemplo, na camada física ou na camada de acesso de rádio de uma rede de rádio móvel, a uma camada mais alta, por exemplo a camada de controle de acesso de mídia (MAC) ou a camada de aplicação, os dispositivos de comunicações podem ser endereçados usando um único identificador para estabelecer uma sessão de comunicações ou endereçamento. Em um exemplo, o identificador é uma Identidade de Equipamento Móvel Internacional (IMEI). Como tal, todos os dados de plano de controle e sinalização que é comunicada aos dispositivos de comunicações do grupo que será comunicada como se a rede de rádio móvel estivesse se comunicando com um único dispositivo. Os dados de plano de controle ou sinalização podem ser por exemplo sinalização de administração de mobilidade dentro do sistema de pacote evoluído. Como tal, por causa da proximidade espacial de cada um dos dispositivos de comunicações, cada um pode receber os dados de sinalização de plano de controle e, por conseguinte a comunicação dos dados de sinalização é como se radiodifusão para um ambiente local no qual o grupo de dispositivos de comunicações está disposto. Por conseguinte, há uma economia em largura da banda de comunicações que é proporcional ao número dos dispositivos no grupo.

[008] A fim de estabelecer uma sessão de comunicações ou trocar os dispositivos de comunicações entre um estado conectado e estado inativo de Administração de Conexão (ECM) de Sistema de Pacote Evoluído (EPS), um primeiro dos dispositivos de comunicações do grupo é arranjado em operação para estabelecer a sessão de comunicações transmitindo informação de sinalização incluindo um identificador que é comum ao grupo de dispositivos de comunicações para a rede de rádio móvel por uma ou mais das estações base. Cada um dos dispositivos de comunicações associados no grupo é então arranjado para receber informação de sinalização comunicada da rede de rádio móvel na ligação descendente em resposta à informação de sinalização transmitida pelo primeiro dispositivo de comunicações na ligação ascendente.

[009] Arranjando para um dos dispositivos de comunicações transmitir a informação de sinalização para estabelecer uma sessão de comunicações, cada um dos dispositivos de comunicações associados dentro do grupo pode transmitir dados à rede de rádio móvel e/ou receber dados da rede de rádio móvel usando um portador de comunicações estabelecido pelo primeiro dispositivo de comunicações usando o identificador que é comum a todos os dispositivos de comunicações associados do grupo. Assim, um dos dispositivos de comunicações do grupo atua como um “mestre” para executar todas as comunicações de Estrato Sem Acesso (NAS) para a rede, enquanto todos dos dispositivos de comunicações associados do grupo são arranjados para receber informação de sinalização conforme dados de NAS da rede de rádio móvel. Assim, o grupo associado de dispositivos é configurado tal que um desses dispositivos atue como um mestre para transmitir dados de sinalização de ligação ascendente à rede e enquanto o servidor de assinante doméstico (HSS) pode armazenar dados que identificam cada um dos dispositivos de comunicações usando o Identificador de Equipamento Móvel Internacional (IMEI), a Camada de Acesso de Mídia (MAC) responderá como se a comunicação em relação à informação de sinalização e plano de controle veio de um único dispositivo de comunicações. Por conseguinte, uma eficiência na comunicação de dados de plano de controle e sinalização pode ser realizada.

[0010] Em um exemplo, em relação à autenticação e registro do grupo de dispositivos de comunicações associados, transmissão de informação é feita pelo dispositivo mestre somente.

[0011] Em algumas concretizações, a rede de rádio móvel é arranjada para comunicar dados para e dos dispositivos de comunicações usando uma interface de acesso sem fio que inclui um canal de comunicação de acesso aleatório para transmissão de ligação ascendente de dados de sinalização, e cada um dos dispositivos de comunicações do grupo de dispositivos de comunicações associados é alocado um tempo predefinido entre o grupo de dispositivos para acessar o canal de comunicação de acesso aleatório. Por conseguinte, desde que os dispositivos de comunicações estão associados entre si, entre eles, eles podem ser arranjados para acessar o canal de comunicação de acesso aleatório em uma base de tempo dividido para o efeito que contenção para acessar o canal de comunicações de acesso aleatório pode ser pelo menos reduzida.

[0012] Em alguns exemplos, o grupo de dispositivos é subdividido em subgrupos, cada subgrupo sendo alocado a um dos tempos predefinidos. Neste exemplo, a distribuição dos tempos para acessar o acesso aleatório pode ser feita tão curta quanto possível, enquanto ainda reduzindo uma quantidade de contenção ao acessar o canal de acesso aleatório. Portanto, enquanto em alguns exemplos, cada um dos dispositivos de comunicações do grupo poderia ser alocado um tempo para acessar o canal de acesso de rádio, isto poderia resultar nos dispositivos tendo que esperar muito tempo para transmitir um pedido para recursos de ligação ascendente. Portanto, subdividindo o grupo de dispositivos e alocando cada dos subgrupos o mesmo tempo para acessar o canal de acesso aleatório, um equilíbrio pode ser feito entre a probabilidade de algum acesso de contenção e um tempo que os dispositivos de comunicações têm que esperar antes de acessar o canal de acesso aleatório.

[0013] Em outras concretizações, cada um dos dispositivos de comunicações dentro do grupo de dispositivos de comunicações associados é provido com um de um conjunto de sequências de dados para uso em identificar o dispositivo de comunicações ao transmitir salvas de dados à rede de rádio móvel pela interface de acesso sem fio. Cada uma das sequências de dados pode ser usada, por exemplo, como um preâmbulo, meio ou sufixo em uma transmissão para identificar uma fonte da transmissão ao solucionar acesso de contenção. O grupo de sequências de dados está associado exclusivamente com o grupo de dispositivos de comunicações. Alternativamente, a sequência de dados pode ser um código de espalhamento. A rede de rádio móvel pode ser arranjada para determinar qual dos dispositivos de comunicações do grupo associado transmitiu uma salva de dados e em resposta conceder acesso a recursos de ligação ascendente transmitindo uma indicação da concessão de recursos de ligação ascendente em um canal de comunicações de ligação descendente. Para identificar o dispositivo que estão sendo concedidos os recursos de ligação ascendente, a sequência de dados que foi alocada àquele dispositivo de comunicações é incluída nos dados de sinalização concedendo os recursos de ligação ascendente, que são transmitidos na ligação descendente por exemplo como um preâmbulo, meio ou sufixo ou um código de espalhamento.

[0014] Assim, concretizações da presente invenção provêem um arranjo no qual o grupo de dispositivos de comunicações associados é alocado uma sequência predefinida que poderia ser por exemplo usada como um preâmbulo para transmitir salvas de dados pela camada física por exemplo o canal de comunicações de acesso aleatório. A rede de rádio móvel pode então identificar qual dos dispositivos de comunicação transmitiu os dados no canal de acesso aleatório. Por conseguinte, ao conceder recursos de ligação ascendente, a rede de rádio móvel comunica uma mensagem de concessão que inclui o mesmo preâmbulo que recebeu no pedido para recursos de ligação ascendente. Todos os dispositivos de comunicações são arranjados para escutar a mensagem de plano de controle alocando os recursos de ligação ascendente e usando conhecimento da sequência de dados predefinida alocada ao dispositivo de comunicações, que pediu recursos de ligação ascendente, pode se identificar como sendo concedido esses recursos. Por conseguinte, por exemplo, contenção pode ser solucionada entre dispositivos de comunicações móveis que são alocados ao mesmo subgrupo e que podem transmitir no mesmo canal de acesso aleatório.

[0015] De acordo com algumas concretizações, o dispositivo de comunicações mestre é arranjado para comunicar todas as comunicações de NAS para o grupo. Porém, se um dos dispositivos de comunicação escravos do grupo estiver se comunicando com a rede de rádio móvel, quando a rede considera que uma transferência de passagem para outra estação base deveria ser feita (transferência de passagem dirigida por rede) ou o próprio dispositivo de comunicações considera que uma transferência de passagem deveria ser feita (transferência de passagem dirigida por móvel), então esse dispositivo escravo comunica os dados de sinalização de AS associados para executar a transferência de passagem para o grupo. Os outros dispositivos dentro do grupo escutam as comunicações de AS de ligação descendente e ligação ascendente de forma que eles possam receber qualquer mensagem exigida para anexar à estação base visada. Se os dispositivos de comunicações do grupo retornarem a um modo inativo, então o dispositivo mestre comunica toda da sinalização de NAS que é requerida para mobilidade.

[0016] Aspectos e características adicionais da presente invenção estão definidas nas reivindicações anexas e incluem um dispositivo de comunicações para formar um grupo associado de dispositivos de comunicações e um método de comunicação de dados.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] Concretizações de exemplo da presente invenção serão descritas agora com referência aos desenhos acompanhantes, em que mesmas partes têm as mesmas referências designadas, e em que: A Figura 1 é um diagrama de bloco esquemático de uma rede de rádio móvel e uma pluralidade de equipamentos de usuário que formam um sistema de comunicações que opera conforme o padrão de 3GPP Evolução a Longo Prazo (LTE); a Figura 2 é uma representação esquemática de um grupo de dispositivos que está se comunicando com a rede de acesso sem fio mostrada na Figura 1; a Figura 3 é uma representação esquemática de um carro que inclui uma pluralidade de dispositivos de comunicações que estão relatando dados gerados por sensores dispostos ao longo do carro; a Figura 4 é um diagrama de bloco esquemático de um ônibus que inclui uma pluralidade de dispositivos de comunicações dispostos ao longo do ônibus que está relatando informação gerada por sensores associados com cada um dos dispositivos de comunicações; a Figura 5 é um diagrama de bloco esquemático de três dispositivos de comunicações formando um grupo associado; a Figura 6 é uma representação esquemática de processo pelo qual uma multiplexação virtual é executada na ligação ascendente entre o grupo de dispositivos de comunicações; a Figura 7 é um fluxograma ilustrando um processo executado por um primeiro ou dispositivo de comunicações mestre de um grupo e os outros dispositivos no grupo conectando à rede de rádio móvel; a Figura 8 é uma representação esquemática de um canal de camada física incluindo um canal de acesso aleatório físico; a Figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando o arranjo lógico do canal de acesso aleatório físico mostrado na Figura 7 com respeito a subgrupos dos dispositivos de comunicações; a Figura 10 é uma representação de uma salva de dados transmitida pelos dispositivos de comunicações mostrados na Figura 8; a Figura 11 é um diagrama ilustrando uma troca de mensagem entre um dos dispositivos de comunicações móveis de um grupo com uma estação base a fim de ganhar acesso a recursos de comunicações de ligação ascendente; a Figura 12 é um fluxograma ilustrando a operação de dispositivo de comunicações mestre ao acessar o canal de acesso aleatório para pedir recursos de ligação ascendente; a Figura 13 é um diagrama ilustrando uma troca de mensagem entre um primeiro ou dispositivo de comunicações mestre de um grupo para acesso sem contenção a recursos de comunicações de ligação ascendente; e a Figura 14 é um fluxograma ilustrando a operação de dispositivo de comunicações de mestre ao acessar o canal de acesso aleatório para pedir recursos de ligação ascendente.

Descrição de Concretizações de Exemplo

[0018] Concretizações da presente invenção serão descritas agora com referência a uma implementação que usa uma rede de rádio móvel operando conforme o padrão de 3GPP Evolução a Longo Prazo (LTE). Figura 1 provê a arquitetura de exemplo de uma rede de LTE. Como mostrado na Figura 1 e como com uma rede de rádio móvel convencional, dispositivos de comunicações móveis designados como equipamento de usuário (UE) 1 estão arranjados para comunicar dados para e de estações base 2 que são referidas em LTE como NodeBs aprimorados (eNodeB). Como mostrado na Figura 1, cada um dos dispositivos de comunicações móveis 1 inclui um Módulo de Identidade de Assinante Universal (USIM) que inclui informação e parâmetros que permitem aos dispositivos de comunicações móveis acessarem a rede de rádio móvel e serem autenticados para serviços aos quais os usuários se subscreveram.

[0019] As estações base ou eNodeBs 2 estão conectados a um portal de serviço S-GW 6 que está arranjado para executar roteamento e administração de serviços de comunicações móveis para os dispositivos de comunicações 1 quando eles vagam ao longo da rede de rádio móvel. A fim de manter administração e conectividade de mobilidade, uma entidade de administração de mobilidade (MME) 8 administra as conexões de serviço de pacote aprimorado (EPS) com os dispositivos de comunicações 1 usando informação de assinante armazenada em um servidor de assinante doméstico (HSS) 10. Outros componentes de rede de núcleo incluem a função de política de carregamento e recurso (PCRF) 12, um portal de dados de pacote (P-GW) 14 que conecta a uma rede de Internet 16 e finalmente a um servidor externo 20. Mais informação pode ser colhida para a arquitetura de LTE do livro intitulado “LTE for UMTS OFDN and SC-FDMA based radio access”, Holma H. e Toskala A., página 25 ff. Comunicações com um Grupo de UEs

[0020] Concretizações da presente invenção provêem um arranjo no qual uma pluralidade de dispositivos de comunicações pode ser associada entre si e agrupada para comunicar dados de fontes diferentes. É idealizado que estas fontes de dados podem incluir dados gerados por máquinas de forma que os dados podem ser gerados automaticamente por leituras de sensor ou eventos que requerem registro ou outros dados que são gerados por máquinas em lugar de por uma interação humana. Concretizações da presente invenção, portanto acham aplicação com comunicações de MTC. Um exemplo do grupo de dispositivos é ilustrado na Figura 2, onde dispositivos de comunicações móveis 1 estão associados com um grupo 22 e cada um é capaz de se comunicar com a rede de acesso sem fio mostrada em 24.

[0021] Exemplos onde poderia ser apropriado agrupar dispositivos como mostrado na Figura 2 são providos nas Figuras 3 e 4. Figura 3 provê um exemplo de um carro que inclui uma pluralidade de sensores A1, A2, A3, A4 que estão recebendo estímulo de outros componentes dentro do carro tal como dentro do motor, monitorando a velocidade do carro ou a pressão de pneu, etc. Quaisquer dados gerados pelos sensores A1, A2, A3, A4 são alimentados aos dispositivos de comunicações móveis 32, que podem estar dispostos espacialmente ao longo do carro 30.

[0022] Outro exemplo é mostrado na Figura 4, que pode ser um ônibus, por exemplo um ônibus provendo transporte público. O ônibus também pode incluir uma pluralidade de sensores B1, B2, B3, B4 e por exemplo também pode incluir um dispositivo de GPS 45, que gera informação automaticamente para representar a localização do ônibus 40. Como para o exemplo mostrado na Figura 3, cada um dos sensores B1, B2, B3, B4, 45 mostrados na Figura 4 tem um dispositivo de comunicações associado 46 para transmitir os dados gerados por estes sensores B1, B2, B3, B4, 45 para um programa aplicativo correndo em um servidor que está conectado à Internet. Os dados são comunicados àquele programa aplicativo por uma rede de rádio móvel.

[0023] Para os exemplos mostrados nas Figuras 3 e Figura 4, desde que a pluralidade de dispositivos de comunicações está localizada geralmente, concretizações da presente invenção visam utilizar essa localização comum para reduzir uma quantidade de custo de sinalização que é exigida para estabelecer uma sessão de comunicações e comunicar dados desses dispositivos de comunicações pela rede de rádio móvel. Concretizações da presente invenção, portanto foram idealizadas para alcançar uma tal utilização e melhoria em eficiência.

[0024] A Figura 5 provê uma ilustração esquemática de três dispositivos de comunicações que estão adaptados para formar um grupo associado de dispositivos que podem ser usados por exemplo para as aplicações de exemplo ilustradas nas Figuras 3 e 4. Cada um dos três dispositivos 50 mostrados na Figura 5 inclui um transmissor e receptor que estão arranjados para comunicar dados para e de uma estação base da rede de rádio móvel 52. Cada um dos dispositivos de comunicações inclui um módulo de U-SIM 54 e um processador de aplicativo 56, que está arranjado para correr um programa aplicativo para comunicar dados a um servidor de aplicativo correspondente conectado à rede de rádio móvel.

[0025] Como será apreciado em algumas concretizações, o processador de aplicativo 56 pode ser um dispositivo muito simples ou pode não estar incluído nos dispositivos de comunicações 50, porque a função provida pelo dispositivo de comunicações 50 só é exigida para comunicar dados gerados pelos sensores por uma entrada receptora 58.

[0026] De acordo com concretizações da presente invenção, o U-SIM 54 para cada um dos dispositivos de comunicações 50 contém o mesmo identificador que identifica os dispositivos de comunicações à rede com o propósito de estabelecer um portador de comunicações. Assim, o U-SIM pode incluir o número de identidade de assinante móvel internacional (IMSI) ou o GUTI que é comum para o grupo de dispositivos de comunicações. Assim, como mostrado na tabela abaixo, o grupo de dispositivos de comunicações 50 mostrado na Figura 5 pode ser endereçado usando vários identificadores dependendo de se é uma comunicação de Estrato de Acesso ou uma comunicação de Estrato Sem Acesso (NAS/AS). Para uma comunicação de AS, o identificador temporário de rede de rádio celular (CRNTI) pode ser usado para estabelecer uma sessão de comunicações para todos os membros do grupo. Também mostrada abaixo é uma tabela provendo uma indicação de vários modos nos quais o grupo ou agrupamento de dispositivos de comunicações móveis podem ser endereçados incluindo como uma identificação de camada mais alta pode ser feita usando um URL/URI único ou endereço de IP para o grupo ou agrupamento.

Identificadores de Agrupamento

[0027] Os dispositivos de comunicações 50 mostrados na Figura 5 também podem incluir um receptor de ligação ascendente 60, que está arranjado para detectar e recuperar dados transmitidos por outros dispositivos de comunicações do grupo na ligação ascendente para a rede de rádio móvel usando os transceptores 52.

[0028] Como será apreciado da explicação seguinte em outras concretizações, o receptor de ligação ascendente 60 pode ser omitido.

[0029] Como será explicado nos parágrafos seguintes, a fim de realizar um ganho de eficiência reduzindo a sinalização de plano de controle, um dos dispositivos do grupo atua como um dispositivo mestre e executa a transmissão de sinalização e informação na ligação ascendente para a rede de rádio móvel para estabelecer uma sessão de comunicações e manter uma sessão de comunicação conforme uma função de mobilidade de sistema de pacote aprimorada e administração de conexão ECM/EMM), enquanto os outros dispositivos do grupo só escutam às comunicações de ligação descendente. Assim, parte da melhoria em utilização e eficiência de reduzir comunicações e informação de plano de controle é que só um dos dispositivos do grupo está transmitindo informação de plano de controle na ligação ascendente.

[0030] A Figura 6 provê uma organização de nível de sistema dos dispositivos no grupo. Como ilustrado por uma caixa 70, até onde funções de rede de camada mais alta estão preocupadas, tal como a camada de acesso de rádio, todos dos dispositivos de comunicações no grupo podem ser considerados como um único dispositivo de comunicações. Cada um dos dispositivos no grupo atua como dispositivo passivo ou “escravo” e um dos dispositivos do grupo atua como um dispositivo mestre. Quando nenhum dos dispositivos no grupo está transmitindo ou recebendo dados, então os dispositivos de comunicações entram em um estado inativo de ECM 72. Porém, em relação a comunicar tanto dados de AS ou NAS, quaisquer dos n dispositivos de comunicações do grupo pode entrar em um estado conectado de ECM 74, 76, 78, em qual caso um dos dispositivos está transmitindo na ligação ascendente e os outros dispositivos de comunicações estão recebendo. Assim, todos dos dispositivos de comunicações do grupo podem entrar em um estado conectado de ECM, mas só um dos dispositivos pode ser concedido recursos de ligação ascendente de cada vez. Porém, todos dos dispositivos no grupo entram no estado conectado de ECM a fim de que eles possam receber transmissões de ligação descendente como em efeito uma comunicação de ponto para multiponto. Geralmente, o dispositivo de comunicações mestre transmite todas as mensagens de ligação ascendente para estabelecer um portador de comunicações, que está associado com comunicações de NAS.

[0031] A Figura 6 provê um fluxograma que ilustra um processo pelo qual o dispositivo de comunicações mestre estabelece uma sessão de comunicação para o grupo de dispositivos de comunicações associados mostrados na Figura 5. O fluxograma é resumido como segue:

[0032] S1: Um dos dispositivos de comunicações do grupo atua como um dispositivo de comunicações mestre ou UE e estabelece uma sessão de comunicações comunicando informação de sinalização por exemplo pelo canal de acesso aleatório a fim de executar a comunicação necessária com a rede de rádio móvel. Por exemplo, o UE mestre pode executar um pedido de ativação de contexto de PDP, ou pedido de conexão de PDN para estabelecer portador de comunicações ou um protocolo de pedido de portador semelhante. O UE mestre usa o IMSI/GUTI ou outro identificador que é comum a todos os membros do grupo. O UE mestre pode ser por exemplo o primeiro UE do grupo que deseja comunicar dados pela rede de rádio móvel, em qual caso atua como o UE mestre para estabelecer a sessão de comunicações. Os outros UEs podem detectar os dados de plano de controle usando o receptor de ligação ascendente 60. Alternativamente, um dos membros de grupo dos dispositivos de comunicações do grupo pode ser pré-designado como o UE mestre e programado, por conseguinte, em qual caso o receptor de ligação ascendente 60 pode ser omitido para formar uma arquitetura mais simplificada.

[0033] S2: Os outros dispositivos de comunicações do grupo que estão associados juntos escutam a informação de sinalização de ligação descendente que é provida em resposta às transmissões de ligação ascendente do UE mestre. A informação de sinalização de ligação descendente incluirá dados requeridos para administração de mobilidade e toda a informação de Estrato Sem Acesso (NAS).

[0034] S4: Embora não parte do processo de estabelecimento de sessões de comunicações, o dispositivo de comunicações mestre continua executando autenticação e outras comunicações dos tipos de NAS para o grupo de dispositivos. Correspondentemente, todos os dispositivos no grupo monitoram as comunicações de ligação descendente para receber a informação necessária como se o próprio dispositivo de comunicações tivesse executado a comunicação de ligação ascendente.

[0035] S6: Todos os outros dispositivos de comunicações monitoram e decodificam a sinalização de plano de controle para detectar quando o grupo é movido de um estado de ECM_IDLE a um estado de ECM_CONNECTED.

[0036] De acordo com concretizações da presente invenção, as adaptações seguintes são aplicadas a um grupo de dispositivos de comunicações para funcionar como um grupo de forma que melhorias na eficiência em plano de controle/comunicações de NAS possam ser alcançadas: • O grupo/agrupamento é identificado por um único C-RNTI e GUTI/IMSI comum a todos os dispositivos de comunicações do grupo • Comunicações da rede de rádio móvel ao grupo na ligação descendente parecem como transmissão radiodifundida sem modulação e codificação adaptável • Para comunicações de ligação descendente para o grupo de dispositivos radiolocalização é suportada • Para comunicações de ligação ascendente, um dispositivo de comunicações deve reservar recursos de ligação ascendente para uma transmissão de unidifusão • Só o dispositivo de comunicações mestre pode ser reautenticado e executas outros procedimentos de NAS • Dispositivos escravos podem implementar um subconjunto de procedimentos que são obrigatórios para o dispositivo de grupo mestre Identificação dos Dispositivos de Comunicações Associados do Grupo

[0037] Em algumas concretizações, dispositivos formando um grupo/agrupamento são indexados ou identificáveis separadamente entre si. Como indicado acima para a explicação da Figura 6, isto pode ser realizado durante o procedimento de ligação quando o procedimento de autenticação explícito é invocado (pedindo IMEI) ou implicitamente quando esta informação é administrada através de informação de subscrição (dados de USIM). No caso anterior, um procedimento padrão é usado e C-RNTI por dispositivo é alocado durante a transição ao estado de ECM_CONNECTED (preâmbulos reservados são usados no procedimento de acesso aleatório (RA)). Depois de transição para ECM-IDLE, o seguinte se aplica: 1. Dispositivos que formam um grupo/agrupamento devem ser indexados. Isto pode ser realizado durante ligação quando o procedimento de autenticação explícito é invocado pela rede (a rede pede IMEI que identifica exclusivamente o dispositivo no agrupamento e o índice pode ser então alocado) ou implicitamente quando esta informação é administrada através de informação de subscrição (os dados de USIM). No caso anterior, o dispositivo mestre se liga à rede. No caso anterior, um procedimento de ligação padrão é usado por todos os dispositivos no agrupamento e um deles se torna o dispositivo mestre. Depois que o procedimento de ligação é completado, todos os dispositivos fazem transição ao estado ECM-IDLE, então o seguinte se aplica; 2. Depois de ter todos os dispositivos no grupo registrados, o sistema pode radiolocalizar o grupo inteiro (dispositivos estão em ECM_IDLE/EMM_REGISTERED); 3. Um dispositivo no grupo é marcado como um dispositivo mestre (por exemplo, o dispositivo que era primeiro ligado ou tem capacidades especiais no caso quando dispositivos escravos são simplificados). Este dispositivo responde à mensagem de radiolocalização e também é o dispositivo de âncora para procedimentos de NAS, isto é, reautenticação, o procedimento de TAU, etc; 4. O dispositivo que quer iniciar a transmissão de ligação ascendente usa seu preâmbulo único para invocar o procedimento de RA (a mensagem 1). Uma vez que seu preâmbulo é ecoado na mensagem 2 e possível contenção está resolvida na mensagem 4, o RNTI temporário é promovido como o C-RNTI de grupo; 5. Outros dispositivos escutam passivamente as mensagens de procedimento de RA a fim de obter parâmetros tais como o C-RNTI de grupo. Isto é realizado pesquisando a identidade de NAS de grupo (na mensagem 4) e opcionalmente preâmbulos de grupo (na mensagem 2). O parâmetro de avanço de temporização também poderia ser usado, porém, poderia não ser preciso para dispositivos espalhados. A correção de TA será obtida mais tarde quando o dispositivo de MTC invoca o procedimento de RA); 6. Para economizar energia, o dispositivo de MTC em ECM_IDLE é permitido invocar o procedimento de RA a intervalos de tempo predefinidos de acordo com uma função por exemplo f(número de dispositivo/índice, IMSI) = número de hiperquadro de rádio/subquadro/TTI, etc. Isto é exigido para prevenir dispositivos escravos de monitoração constante do PDCCH para obter C-RNTI. Dispositivos de LTE convencionais podem ativar o procedimento de RA a qualquer hora, outros dispositivos no agrupamento devem detectar isto a fim de obter o grupo C-RNTI. Isto seria ineficiente de um ponto de vista de economia de energia para exigir para todos os dispositivos monitorar o PDCCH constantemente. Este princípio é semelhante a escutar as ocasiões de radiolocalização. Como alternativa, regras predefinidas podem ser usadas para selecionar os recursos de PRACH a serem acessados pelo grupo e esta informação habilitará os dispositivos de MTC escolherem ocasiões de temporização quando o PDCCH precisa ser monitorado); 7. Depois que o dispositivo mestre é ativado pela mensagem de radiolocalização, outros dispositivos escravos decodificam passivamente qualquer transmissão de DL monitorando constantemente o PDCCH; 8. Uma função pseudoaleatória é definida: f_rand (número de hiperquadro, número de dispositivo/índice, grupo de preâmbulo) = índice de preâmbulo. A função é usada para assegurar que todos os dispositivos no grupo usem um preâmbulo diferente quando o procedimento de RA baseado em contenção é invocado. Como a mensagem de resposta de RA pode ser atrasada, a função pode não nomear os mesmos índices de preâmbulo para X quadros/TTIs. Isto é necessário para distinguir entre duas tentativas de RA de dispositivos pertencendo ao mesmo grupo/agrupamento (uma resolução de contenção não funcionará para estes dispositivos como eles têm o mesmo identificador de NAS). Por favor note que os dispositivos podem conflitar no grupo e isto é resolvido pelo uso de preâmbulos únicos. Qualquer contenção com UEs que não pertencem ao grupo é resolvida por meio de identificadores de NAS 9. Uma vez que ao dispositivo de MTC foi concedido os recursos de UL, a mensagem 3 é enviada (veja Anexo 1). Depois que qualquer contenção foi resolvida (com dispositivos que não pertencem ao grupo/agrupamento), o dispositivo de agrupamento começa transmitindo dados de UL; 10. Outros dispositivos no grupo/agrupamento não tentam iniciar a transmissão de UL até que não haja qualquer alocação no PDCCH para o C-RNTI de grupo (um temporizador de inatividade também deve expirar) ou o dispositivo transmissor e agrupamento são movidos para ECM_IDLE. O anterior requer os protocolos de L2 serem mantidos em sincronismo (por exemplo, números de sequência, etc.), o último requer decodificação passiva de sinalização de AS para detectar quando a mensagem de liberação de conexão de RRC é enviada. Esta abordagem bloqueia outros dispositivos contanto que o dispositivo transmissor tenha dados para enviar. Alternativamente, o dispositivo transmissor para depois de por exemplo Y TTIs/ms de forma que o dispositivo transmissor seja movido a ECM_IDLE permitindo a outros dispositivos pedirem recursos de UL (pelo acesso de RA) e começar transmitindo. Isto está efetivamente implícito (sem sinalização) intermediação de transmissão de UL entre dispositivos de agrupamento; 11. Sincronização de L2 pode ser alcançada explicitamente monitorando ou implicitamente reiniciando protocolos de L2 a um estado prefixado depois que não há qualquer alocação no PDCCH por algum tempo predefinido (isto é, o temporizador de inatividade expira); 12. Dispositivos de MTC também podem ser restringidos visto que quantos dados lhes são permitidos transmitir uma vez que eles se tornam o dispositivo transmissor indiferentemente se a sincronização de L2 ou transição para o estado ECM-IDLE é usada para indicar a outros dispositivos que eles estão permitidos a iniciar a transmissão de UL; 13. Só o dispositivo mestre pode ser reautenticado e executa outros procedimentos de NAS; 14. Dispositivos escravos podem implementar um subconjunto de procedimentos que são obrigatórios para o dispositivo de grupo mestre; 15. Dispositivos que se juntam ao grupo mais tarde podem precisar iniciar o procedimento de ligação que será operado pelo MME diferentemente apara primeira ligação, isto é, o IMEI é sempre pedido do dispositivo de MTC, o dispositivo é autenticado e funções de segurança são ativadas (novas credenciais de segurança são passadas para o grupo inteiro). Nenhum novo contexto de PDP é estabelecido, apenas a informação de contexto de PDP existente é passada; 16. O conceito de multiplexação virtual de UL que usa procedimento de acesso aleatório (preâmbulo e resoluções de contenção de NAS) usado para transferência de dados a terminais pertencendo ao grupo é ilustrado na Figura 6. Comunicação de Ligação ascendente por Dispositivo de Comunicações no Grupo

[0038] Como será apreciado da explicação provida cima, só o dispositivo de comunicações mestre é arranjado para transmitir informação de sinalização para estabelecer uma sessão de comunicações. Porém, quaisquer dos dispositivos do grupo pode em algum momento transmitir dados na ligação ascendente e, portanto, requererá recursos de ligação ascendente. Convencionalmente isto é arranjado pelo dispositivo de comunicações móvel transmitindo um sinal de acesso aleatório em um canal de acesso aleatório tal como, por exemplo, o PRACH do sistema de LTE. A estação base recebendo o sinal de acesso aleatório inclui um arranjo para solucionar contenção entre dois dispositivos de comunicações móveis transmitindo um sinal de acesso aleatório no mesmo PRACH de ligação ascendente. Porém de acordo com a técnica presente, o grupo de dispositivos de comunicações é arranjado para reduzir uma probabilidade de contenção dividindo os dispositivos de comunicações do grupo em subgrupos de dispositivos e pré-alocando um tempo quando os dispositivos de comunicações do subgrupo podem acessar o PRACH. Como explicado acima, cada um dos dispositivos no grupo ou pelo menos o subgrupo é provido com uma sequência de dados única para usar como um preâmbulo, meio ou sufixo, que pode ser usado para solucionar contenção.

[0039] Como explicado acima em algumas concretizações, sequências predefinidas são alocadas ao grupo de dispositivos de comunicações associados, que são únicas a cada um dos dispositivos de comunicações nesse grupo ou pelo menos dentro de um subgrupo, que são alocados os mesmos tempos para alocar o canal de acesso aleatório de ligação ascendente. Por conseguinte, no evento de um acesso contencioso do canal de comunicação de acesso aleatório, a rede de rádio móvel pode responder identificando se possível qual dos dispositivos de comunicações acessou com êxito o canal de comunicação de acesso aleatório. Este arranjo é ilustrado nas Figuras 8, 9 e 10.

[0040] A Figura 8 provê uma representação ilustrativa do esquema de transmissão de ligação ascendente de SC-FDMA para a camada física que inclui uma pluralidade de intervalos de tempo que são divididos de um quadro de 10 milissegundos em intervalos de 0,5 milissegundos. Mais detalhe é provido de acordo com o padrão de LTE como explicado em capítulo 5 de “LTE for UMTS OFDMA and SC-FDMA based radio access” por Holma H. e Toskala A. na página 83 ff. Além disso, a banda de frequência é dividida de forma que um arranjo de matriz proveja os UEs com uma pluralidade de canais físicos de comunicações que são alocados pela rede de rádio móvel ao UE sob pedido. O pedido para uma alocação de recursos de ligação ascendente é provido transmitindo um sinal em um canal de acesso aleatório físico (PRACH). Um arranjo lógico do acesso ao canal de acesso aleatório PRACH é mostrado na Figura 9.

[0041] De acordo com a técnica presente, a fim de evitar contenção entre os dispositivos de comunicações do grupo, cada dispositivo é alocado um tempo quando pode, se precisar, acessar o PRACH de acordo com uma função (f_rand) do número de hiperquadro, o número de quadro de rádio, o número de dispositivo ou seu índice (o número de telefone celular sendo o mesmo para todos os dispositivos de comunicações do grupo) e o TTI, que foi explicado acima. Assim, cada um dos dispositivos de comunicações dentro do grupo é provido com um intervalo de tempo predefinido a fim de acessar o PRACH. Como mostrado na Figura 9, cada um de dois dispositivos de comunicações, UE1, UE3 é alocado o mesmo tempo 100 entre um primeiro subquadro 102 quando pode transmitir, se preciso, um sinal de acesso aleatório em um canal de PRACH. Um segundo subgrupo de dispositivo UE2, UE4 é alocado um segundo tempo 104 em um quadro subsequente 106 quando qualquer dispositivo pode transmitir um sinal de acesso aleatório. Subdividindo os dispositivos do grupo em subgrupos, uma probabilidade de contenção entre os dispositivos de comunicações do grupo é reduzida.

[0042] A fim de equilibrar uma probabilidade da sua contenção no PRACH e um tempo que cada um dos dispositivos de comunicações tem que esperar antes que eles possam pedir recursos de ligação ascendente, mais de um dispositivo de comunicações pode ser alocado ao mesmo PRACH. Quer dizer que o grupo de dispositivos é dividido em subgrupos e cada um destes grupos é alocado o mesmo PRACH, dentro de um compartilhamento de tempo programado de acesso ao PRACH. Portanto, não há nenhum limite no tamanho do grupo com relação a um tempo mínimo para acesso a um PRACH ou uma capacidade do PRACH. Porém, como resultado, acesso de contenção ocorrerá. Por conseguinte, resolução de contenção é requerida. Para este fim, cada um dos dispositivos de comunicações do grupo é provido com uma sequência de dados única que usa como um preâmbulo para transmitir no PRACH. Figura 10 ilustra uma salva de informação que pode ser transmitida no PRACH e inclui um campo de preâmbulo 90 e um identificador de Estrato Sem Acesso (NAS) 92. Cada um dos dispositivos de comunicações é provido com uma sequência de dados única de uma de 64 possíveis sequências de dados para uso como um preâmbulo. Como ilustrado na Figura 10, cada dos dispositivos do grupo é provido com um preâmbulo único enquanto outros dispositivos dentro da célula ligada à estação base são providos com um conjunto diferente de sequências de preâmbulo ou outro grupo de dispositivos de comunicações é provido com um conjunto diferente de sequências de preâmbulo dos 64 preâmbulos disponíveis.

[0043] Desde que cada um dos dispositivos dentro do grupo é provido com um preâmbulo único, quando um dos dispositivos de comunicações transmite uma salva no PRACH, então a rede de rádio móvel pode identificar que os recursos de ligação ascendente são requeridos pelo dispositivo de comunicações particular. Por conseguinte, ao conceder recursos de ligação ascendente, a rede de rádio móvel e mais particularmente a estação base/eNodeB talvez em combinação com o S-GW ou o MME responde com o preâmbulo único desse dispositivo de comunicação de forma que ao escutar a concessão de recursos de ligação ascendente, esse dispositivo de comunicações possa identificar que recursos de comunicações para a ligação ascendente foram concedidos a isto.

[0044] Uma representação do acesso contencioso para recursos de comunicações de ligação ascendente para o grupo de dispositivos de comunicações é provida pelo fluxo de mensagem mostrado na Figura 11, é reproduzida de TS 36.300 e é apresentada aqui é para ajudar a entender as concretizações da técnica presente. A troca de mensagem ilustrada na Figura 11 provê quatro mensagens, que são explicadas como segue:

[0045] 1) Preâmbulo de Acesso aleatório em RACH em ligação ascendente: Um dispositivo de comunicações do grupo de dispositivos de comunicações usa um preâmbulo que foi derivado da função f_rand. O preâmbulo identifica exclusivamente o dispositivo de comunicações dentro do grupo. Contenção ainda pode existir para acesso ao canal de acesso aleatório. Se outro dispositivo de comunicações do mesmo subgrupo também transmitir contemporaneamente no acesso canal de aleatório, então perda de trajeto pode ser usada para determinar de qual grupo um preâmbulo é selecionado. O grupo ao qual um preâmbulo pertence provê uma indicação do tamanho da mensagem 3 e as condições de rádio ao UE. A informação de grupo de preâmbulo junto com os limiares necessários são radiodifundidos em informação de sistema.

[0046] 2) Resposta de Acesso Aleatório gerada pela Camada de Acesso de Mídia (MAC) no canal compartilhado de ligação descendente (DL- SCH): O dispositivo de comunicações identifica que a concessão de recursos de ligação ascendente é para ele usando o identificador de preâmbulo de acesso aleatório único.

[0047] Esta comunicação é semissíncrona com a mensagem 1, porque está dentro de uma janela flexível da qual o tamanho é um ou mais intervalos de tempo de transmissão (TTI). Não há nenhum HARQ, a mensagem é endereçada ao RA-RNTI no PDCCH. Esta mensagem carrega pelo menos o identificador de preâmbulo de acesso aleatório, informação de Alinhamento de Temporização, concessão de ligação ascendente inicial e nomeação de C- RNTI Temporário, que pode ou não ser feita permanente na Resolução de Contenção. Isto é planejado para um número variável de UEs em uma mensagem de DL-SCH.

[0048] 3) Primeira transmissão de ligação ascendente programada no canal compartilhado de ligação ascendente:

[0049] Esta mensagem é enviada pelo dispositivo de comunicações que reconheceu seu preâmbulo único em mensagem 2. A mensagem tem as características seguintes: • Esta mensagem usa Pedido de Repetição Automática Híbrida (H- ARQ); • O tamanho dos blocos de transporte depende da concessão de ligação ascendente carregada na etapa 2 e é pelo menos 80 bits. • Esta mensagem carrega o Pedido de Conexão de conexão de recurso de rádio (RRC) gerado pela camada de RRC e transmitido por CCCH; • Esta mensagem carrega pelo menos um identificador de UE de NAS, mas nenhuma mensagem de NAS; • RLC TM: nenhuma segmentação; • Para procedimento de Restabelecimento de Conexão de RRC (só pelo dispositivo de comunicações mestre); • Esta mensagem carrega o Pedido de Restabelecimento de Conexão de RRC gerado pela camada de RRC e transmitido por Canal de Controle Comum (CCCH); • RLC TM: nenhuma segmentação; • Esta mensagem não contém nenhuma mensagem de NAS. • Esta mensagem é comunicada depois de transferência de passagem, da estação base na célula visada, mas só do dispositivo de comunicações mestre; • Esta mensagem carrega Confirme Transferência de Passagem de RRC cifrada e protegida em integridade gerada pela camada de RRC e transmitida por DCCH; • Esta mensagem carrega o C-RNTI do UE enviando isto como estabelecido ao pedir recursos de ligação ascendente ou seguir um Comando de Transferência de Passagem; • Inclui um Relatório de Estado de Memória Temporária de ligação ascendente quando possível. • Para outros eventos, esta mensagem é enviada pelo dispositivo de comunicações que reconheceu seu preâmbulo de acesso aleatório na mensagem 2.

[0050] 4) Resolução de Contenção na ligação descendente: Todos os dispositivos de comunicações no grupo escutam a mensagem 4 incluindo o dispositivo de comunicações que reconheceu seu identificador de preâmbulo de acesso aleatório comunicado em mensagem 2. Esta mensagem é caracterizada pelos atributos seguintes: • Resolução de contenção precoce é usada visto que o eNodeB não espera por uma resposta de NAS antes de solucionar contenção; • Esta mensagem não está sincronizada com mensagem 3; • Esta mensagem usa Pedido de Repetição Automática Híbrida (H- ARQ); • Esta mensagem é endereçada ao C-RNTI Temporário no PDCCH para acesso de inicial e depois de falha de ligação de rádio para o C- RNTI em PDCCH para UE em RRC_CONNECTED; • Realimentação de H-ARQ é transmitida só pelo UE que detecta seu próprio identificador de preâmbulo de UE, como provido em mensagem 3, que é provida em resposta à mensagem de Resolução de Contenção; • Para acesso inicial e procedimento de Restabelecimento de Conexão de RRC, nenhuma segmentação é usada (RLC-TM); • O C-RNTI Temporário é promovido a C-RNTI para um UE que detecta sucesso de acesso aleatório e já não tem um C-RNTI; é derrubado por outros. Um UE que detecta sucesso de acesso aleatório e já tem um C-RNTI, retoma usando seu C-RNTI.

[0051] Em resumo, Figura 12 provê um fluxograma indicando a operação do grupo de dispositivos de comunicações ao ganhar acesso aos recursos de ligação ascendente. As etapas ilustradas na Figura 12 são resumidas como segue: S20: O dispositivo de comunicações espera por sua vez para transmitir no PRACH de ligação ascendente conforme divisão de tempo pré- arranjada dos intervalos de tempo de PRACH disponíveis a respeito dos outros dispositivos de comunicações. O dispositivo de comunicações usa seu preâmbulo de acesso aleatório único para transmitir um pedido para ter recursos de ligação ascendente à rede de rádio móvel transmitindo uma salva de sinais usando o preâmbulo no PRACH. Porém, isto pode ser contemporâneo com outro dispositivo de comunicações do mesmo subgrupo ou realmente outro dispositivo de comunicações não dentro do grupo de dispositivos de comunicações associados. Isto é porque o procedimento de acesso aleatório é usado pelos dispositivos que pertencem ao subgrupo como também dispositivos que não pertencem ao grupo. Há dois níveis de contenção, que são resolvidos tanto por qualquer um usando os preâmbulos alocados pelo dispositivo do grupo e resolução final por um identificador de NAS. Os dispositivos no subgrupo usam preâmbulos que são únicos dentro do subgrupo. A primeira resolução de contenção é usada para discriminar entre dispositivos no subgrupo. Se eles não estiverem no subgrupo, mas pertencem ao grupo de dispositivos, a contenção não deveria ocorrer porque cada subgrupo está alocado um intervalo de tempo diferente a fim de evitar contenção no primeiro lugar. Porém em ambos os casos, é possível que dispositivos que não pertencem ao grupo de dispositivos tentarão o acesso de ligação ascendente e este é o caso quando a segunda contenção é resolvida com ajuda de identificadores de NAS.

[0052] S22: Se um eNodeB puder solucionar uma da transmissão de acesso aleatório no PRACH, o eNodeB pode responder provendo uma resposta do MAC ou canal compartilhado de ligação descendente do eNodeB e usa o identificador de preâmbulo de acesso aleatório do dispositivo de comunicações que transmitiu no PRACH. Assim, o eNodeB pode identificar exclusivamente o dispositivo de comunicações de dentro do subgrupo para qual está concedendo os recursos de ligação ascendente usando o preâmbulo nomeado a esse dispositivo de comunicações. Obviamente, se a transmissão de acesso aleatório fosse por um dispositivo de comunicações que está fora do grupo, então contenção é resolvida do modo habitual como mencionado acima.

[0053] S24: Tendo recebido uma resposta do eNodeB, o dispositivo de comunicações programa suas transmissões na ligação ascendente conforme os recursos de ligação ascendente alocados contanto que não houvesse nenhuma contenção para o PRACH de ligação ascendente quando transmitiu sua salva.

[0054] S26: Se houvesse contenção quando o dispositivo de comunicações transmitiu a transmissão de acesso aleatório na etapa S20 no PRACH, porque outro dispositivo de comunicações no subgrupo ou um dispositivo fora do grupo de dispositivos transmitia uma transmissão de acesso aleatório no PRACH e o eNodeB não pode solucionar as transmissões, então o eNodeB responderá imediatamente para indicar que havia contenção no canal de acesso aleatório. Assim, a estação base indica que a transmissão de pedido da comunicação de acesso aleatório no PRACH foi malsucedida. Por conseguinte, o dispositivo de comunicações identifica que sua tentativa para ganhar recursos de ligação ascendente foi malsucedida e, portanto, retransmite uma salva de acesso aleatório no PRACH quando sua volta programada chega novamente. Acesso Sem Contenção de Recursos de Ligação ascendente Usados por UE Mestre

[0055] Um procedimento de acesso aleatório não baseado em contenção só é usado pelo dispositivo de comunicações transmissor durante transferência de passagem ou pelo dispositivo mestre quando dados de posicionamento são pedidos. Como com os outros dispositivos de comunicações do grupo, o dispositivo de comunicações mestre é provido com um preâmbulo que é único àquele dispositivo. Além disso, acesso aleatório não é contencioso porque o dispositivo de comunicações mestre ou o dispositivo de comunicações responsável por efetuar transferência de passagem é alocado um tempo para acessar o PRACH que não é compartilhado com outros dispositivos de comunicações. Por conseguinte, não há nenhuma resolução de acesso de contenção requerida para os dispositivos de comunicações mestres, e assim o pedido para recursos de ligação ascendente explicado acima é modificado para o dispositivo de comunicações mestre como explicado abaixo: As três etapas do procedimento de acesso aleatório não baseado em contenção são representadas pelo fluxograma de mensagem da Figura 13, e resumidas como segue: 0) Nomeação de Preâmbulo de Acesso Aleatório por sinalização dedicada em DL:

[0056] O eNodeB nomeia ao UE um Preâmbulo de Acesso Aleatório sem contenção. Este é um Preâmbulo de Acesso Aleatório que não está dentro do conjunto de preâmbulos que são enviados aos outros UEs de dentro do grupo para uso sinalização radiodifundida. Este Preâmbulo de Acesso Aleatório sem contenção é sinalizado ao UE mestre usando tanto: • Um comando de Transferência de Passagem gerado por eNodeB visado e enviado do eNodeB de fonte para transferência de passagem, que é operada pelo UE mestre; ou • Usando o PDCCH no caso de chegada de dados de ligação descendente ou posicionamento, que está sendo operado novamente pelo UE mestre no grupo, embora os outros dispositivos no grupo também detectem a mensagem;

[0057] 1) Preâmbulo de Acesso Aleatório no RACH em ligação ascendente, que é transmitido pelo dispositivo de comunicações mestre do grupo. Esta mensagem é transmitida pelo UE mestre usando o Preâmbulo de Acesso Aleatório sem contenção.

[0058] 2) Resposta de Acesso Aleatório no canal compartilhado de ligação descendente (DL-SCH):

[0059] Esta mensagem é transmitida de uma maneira semissíncrona à mensagem 1 dentro de uma janela flexível da qual o tamanho é dois ou mais TTIs. A mensagem tem os atributos seguintes: • Esta mensagem não usa Pedido de Repetição Automática Híbrida (H-ARQ); • A mensagem é endereçada para RA-RNTI em PDCCH; • Esta mensagem carrega pelo menos informação de alinhamento de temporização e concessão de ligação ascendente inicial para transferência de passagem, informação de alinhamento de temporização para chegada de dados de ligação descendente; o identificador de preâmbulo de acesso aleatório. • Esta mensagem é planejada para um ou múltiplos UEs em uma mensagem compartilhada de ligação descendente (DL-SCH).

[0060] Como ilustrado na Figura 14, as etapas seguintes são levadas para o dispositivo mestre para assegurar recursos de ligação ascendente: S30: O dispositivo mestre recebe um preâmbulo de acesso aleatório para uso ao pedir recursos de ligação ascendente desta estação base de serviço.

[0061] S32: O dispositivo de comunicações mestre transmite um pedido para recursos de ligação ascendente usando o preâmbulo de acesso aleatório não contencioso.

[0062] S34: A estação base de serviço responde com a concessão de recursos de ligação ascendente no canal compartilhado de ligação descendente.

[0063] Como será apreciado das concretizações de exemplo descritas acima, algumas ou todas das concretizações podem prover as vantagens seguintes: - Um agrupamento de dispositivos de comunicações pode ser endereçado por um C-RNTI/IMSI. Um agrupamento de dispositivos de comunicações pode receber dados simultaneamente pela ligação descendente. Técnicas de transmissão radiodifundidas são aplicadas em uma célula para entrega localizada para um agrupamento de dispositivos de comunicações. O procedimento de radiolocalização de unidifusão é usado para ativar recepção de ligação descendente em um agrupamento de dispositivos; - Em sistemas conhecidos, o UE seleciona um identificador de preâmbulo ao acaso. De acordo com concretizações, preâmbulos de acesso aleatório são usados para discriminar entre dispositivos de comunicações em um agrupamento; - Qualquer dispositivo no agrupamento pode pedir recursos de ligação ascendente para enviar dados apesar de ter o mesmo identificador de NAS (também C-RNTI). Isto é habilitado definindo uma função de intermediação implícita que previne outros dispositivos de interferir por transmissão de ligação ascendente não coordenada. A E-UTRAN não pode distinguir qual dispositivo de agrupamento está transmitindo; - Um meio de economia de energia é definido para outros dispositivos de comunicações no agrupamento de dispositivos para limitar monitoração de PDCCH em ECM_IDLE. Operação dos Dispositivos de Comunicações Associados

[0064] Como pode ser entendido da explicação das concretizações de exemplo apresentadas acima, as vantagens seguintes são providas: - Autorização e carregamento podem ser estabelecidos para um grupo/agrupamento de dispositivos de comunicações em lugar de para cada dispositivo individualmente; - Comunicações e procedimentos de NAS por grupo/agrupamento são operados por um dispositivo mestre nomeado provendo uma redução em comunicações de sinalização; - Implementação dos dispositivos de comunicações do grupo à parte do dispositivo mestre pode ser simplificada (dispositivos escravos de peso leve); - O grupo de dispositivos de comunicações pode usar um C- RNTI/IMSI; - Comunicações de dados de ligação ascendente do grupo de dispositivos será agregada pelo grupo fazendo comunicações para a sessão mais eficiente.

[0065] A fim de alcançar estas vantagens, será necessário para todos os dispositivos de comunicações do grupo monitorar e decodificar sinalização de plano de controle e consequentemente os dispositivos de comunicações podem incluir um receptor de ligação ascendente 60. Por exemplo, os dispositivos de comunicações do grupo são arranjados em uma concretização para detectar quando o grupo é movido a EMC_IDLE (nenhuma necessidade por manter Camada 2 em sincronismo como a L2 é reinstanciada na retransição para ECM_CONNECTED) e/ou Camada 2 precisa ser sincronizada a fim de poder iniciar a transmissão de ligação ascendente por outros dispositivos de agrupamento enquanto em ECM_CONNECTED. Isto requer monitoração de transmissão para o C-RNTI de grupo. Além disso, modulação e codificação adaptável não podem ser usadas para comunicações de ligação descendente, todos os dispositivos no grupo/agrupamento têm que ter as mesmas capacidades de hardware incluindo funções de segurança, etc. Além disso, em algumas concretizações, as modificações seguintes são feitas à infraestrutura de rede de rádio móvel: - Uma função de programação no eNodeB é modificada a fim de habilitar a transmissão “como radiodifusão” para C-RNTIs selecionados; - O eNodeB deve ser pré-provido com informação que um grupo de dispositivos de comunicações formam um agrupamento. O eNodeB marca o C-RNTI alocado como o usado para comunicação de grupo com o agrupamento; - Se o procedimento de ligação for usado através de dispositivos escravos, o MME é provido com uma identificação que ligações subsequentes são ativadas por dispositivos formando um grupo/agrupamento; - Se protocolos orientados para conexão a camadas mais altas forem usados, algumas restrições e limitações poderiam aplicar no cenário quando um endereço de IP é alocado a um agrupamento.

[0066] Várias modificações podem ser feitas às concretizações descritas acima sem partir da extensão da presente invenção como definida nas reivindicações anexas. Em particular, embora concretizações da invenção tenham sido descritas com referência a uma rede de rádio móvel de LTE, será apreciado que a presente invenção pode ser aplicada a outras formas de rede tais como 3G, GSM, UMTS, CDMA2000, etc. O termo dispositivo de comunicações como usado aqui pode ser substituído com equipamento de usuário (UE), dispositivo de comunicações móvel, terminal móvel, etc. Além disso, embora o termo estação base tenha sido usado intercambiavelmente com eNodeB, deveria ser entendido que não há nenhuma diferença em funcionalidade entre estas entidades de rede e que em outras arquiteturas, a estação base combinará com controlador de rede de rádio para executar algumas das funções que foram executadas pela Estação Base/eNodeB na descrição anterior e portanto mudanças correspondentes poderiam ser feitas ao aplicar a invenção anterior a GPRS, 3G ou outras arquiteturas.

Claims

1. Sistema de comunicações, caracterizado pelo fato de compreender: uma rede de rádio móvel incluindo uma pluralidade de estações base (2) arranjadas para comunicar dados para e de dispositivos de comunicações móveis (50) por uma interface de acesso sem fio, e uma pluralidade de dispositivos de comunicações associados (50) que formam um grupo (22), cada um dos dispositivos de comunicações associados sendo capaz de transmitir e receber dados de uma ou mais das estações base (2), em que cada um dos dispositivos de comunicações associados (50) do grupo (22) inclui um identificador comum, com relação ao qual sessões de comunicações podem ser estabelecidas para comunicar dados pela rede de rádio móvel, para ou de quaisquer dos dispositivos de comunicações associados (50) do grupo (22); em que um primeiro da pluralidade de dispositivos de comunicações associados (50) está arranjado para ser um dispositivo de comunicações mestre e em operação para estabelecer uma sessão de comunicação transmitindo informação de sinalização incluindo o identificador para a rede móvel pela uma ou mais estações base (2), e cada um dos dispositivos de comunicações associados (50) no grupo (22) está arranjado para entrar em um modo de escuta no qual informação de sinalização comunicada da rede de rádio móvel pode ser recebida em resposta à informação de sinalização transmitida pelo dispositivo de comunicações mestre, com o efeito que cada um dos dispositivos de comunicações associados (50) pode transmitir dados à rede de rádio móvel e receber dados da rede de rádio móvel usando a seção de comunicações estabelecida pelo dispositivo de comunicações mestre usando o identificador comum para todos dos dispositivos de comunicações associados (50) do grupo (22), e a informação de sinalização recebida da rede de rádio móvel em resposta ao primeiro dispositivo de comunicações (50) inclui informação requerida para administração e conexão de mobilidade, o dispositivo de comunicação mestre comunicando sinalização de estrato sem acesso quando os dispositivos de comunicação associados estão em modo inativo.

2. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos dispositivos de comunicações (50) inclui um módulo de identidade de assinante e o identificador comum, que é usado para estabelecer a sessão de comunicações é provido usando o módulo de identificador de assinante, que inclui o mesmo identificador comum para cada um dos dispositivos de comunicações do grupo (22).

3. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o identificador é um identificador temporário de rede ou é usado para gerar um local de recurso único ou identificador de recurso único.

4. Sistema de comunicações de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que cada um dos dispositivos (50) é provido com um número de identificação de equipamento, o número de identificação de equipamento sendo usado por uma camada de ligação de rádio para identificar cada um dos dispositivos de comunicações dentro do grupo (22) de dispositivos de comunicações (50).

5. Sistema de comunicações de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a rede de rádio móvel provê uma interface de acesso sem fio que inclui um canal de comunicação de acesso aleatório para transmissão de ligação ascendente de uma salva de sinais, e cada um dos dispositivos de comunicações (50) do grupo (22) de dispositivos de comunicações associados está arranjado para transmitir uma salva de acesso aleatório no canal de comunicação de acesso aleatório conforme um arranjo predeterminado.

6. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o arranjo predeterminado inclui alocar um tempo a cada um dos dispositivos de comunicações (50) do grupo (22), quando um ou mais dos dispositivos de comunicação pode transmitir a salva de acesso aleatório no canal de comunicação de acesso aleatório.

7. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada um dos dispositivos de comunicações (50) dentro do grupo (22) de dispositivos de comunicações associados está provido com uma de um conjunto de sequências predefinidas de dados para uso em formar a salva de acesso aleatório para transmissão no canal de acesso aleatório da interface de acesso sem fio, o grupo de sequências predefinidas estando associado exclusivamente com o grupo (22), em que a rede de rádio móvel está arranjada para transmitir uma mensagem de sinalização em resposta à salva de acesso aleatório, usando a sequência de dados única que foi usada para formar a salva de acesso aleatório transmitida por um dispositivo de comunicações (50).

8. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a salva de acesso aleatório de sinais inclui dados representando um pedido para recursos de ligação ascendente e em resposta à salva transmitida, a rede de rádio móvel comunica uma concessão de recursos de ligação ascendente aos dispositivos de comunicações, que é identificada usando a mesma sequência predefinida alocada ao dispositivo de comunicações (50).

9. Sistema de comunicações de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que em resposta a uma transmissão de uma salva de acesso aleatório no canal de acesso aleatório de ligação ascendente por um dos dispositivos de comunicações do grupo, os outros dispositivos de comunicações (50) do grupo (22) são arranjados para entrarem em um estado de escuta para detectar dados transmitidos ao grupo de dispositivos por um canal de comunicações de dados de pacote da interface de acesso de rádio, e os outros dispositivos de comunicações do grupo esperam um tempo predeterminado depois de não detectar dados transmitidos pelo canal de comunicações de dados de pacote antes de tentar transmitir uma salva de acesso aleatório no canal de acesso aleatório de ligação ascendente.

10. Método de comunicação de dados por uma rede de rádio móvel, caracterizado pelo fato de incluir: prover uma rede de rádio móvel incluindo uma pluralidade de estações base (2) arranjadas para comunicar dados para e de dispositivos de comunicações móveis (50) por uma interface de acesso sem fio, arranjar para uma pluralidade dos dispositivos de comunicações móveis (50) ser associada junta como um grupo (22), cada um dos dispositivos de comunicações associados (50) sendo capaz de transmitir e receber dados de uma ou mais das estações base (2), em que cada um dos dispositivos de comunicações associados (50) do grupo (22) inclui um identificador comum, e estabelecer uma sessão de comunicações para comunicar dados pela rede de rádio móvel, usando o identificador comum, em que estabelecer uma sessão de comunicações para comunicar dados pela rede de rádio móvel, usando o identificador comum inclui: arranjar para um primeiro da pluralidade de dispositivos de comunicações associados (50) ser um dispositivo de comunicações mestre, estabelecer a sessão de comunicação transmitindo informação de sinalização incluindo o identificador para a rede de rádio móvel pela uma ou mais estações base (2), e arranjar para cada um dos dispositivos de comunicações associados no grupo (22) entrar em um modo de escuta no qual informação de sinalização comunicada da rede de rádio móvel pode ser recebida em resposta à informação de sinalização transmitida pelo dispositivo de comunicações mestre, com o efeito que cada um dos dispositivos de comunicações associados pode transmitir dados à rede de rádio móvel e receber dados da rede de rádio móvel usando a sessão de comunicações estabelecida pelo dispositivo de comunicações mestre usando o identificador que é comum para todos dos dispositivos de comunicações associados do grupo, em que a informação de sinalização recebida da rede de rádio móvel em resposta ao dispositivo de comunicações mestre inclui informação requerida para administração e conexão de mobilidade, e transmitir sinalização de estrato sem acesso para o grupo de dispositivos de comunicação associados a partir do dispositivo de comunicação mestre (50) para a rede de rádio móvel, quando os dispositivos de comunicação associados estão em modo inativo.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender: prover o identificador comum, que é usado para estabelecer a sessão de comunicações, usando um módulo de identificador de assinante ou módulo de identidade de assinante universal, que inclui o identificador comum para cada um dos dispositivos de comunicações móveis associados (50).

12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o identificador é um identificador temporário de rede ou é usado para gerar um local de recurso único ou identificador de recurso único.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a rede de rádio móvel provê uma interface de acesso sem fio que inclui um canal de comunicação de acesso aleatório para transmissão de ligação ascendente de uma salva de sinais, e o método inclui: arranjar para cada um dos dispositivos de comunicações (50) do grupo (22) de dispositivos de comunicações associados ser alocado um tempo para transmitir uma salva de acesso aleatório no canal de comunicação de acesso aleatório conforme um arranjo predeterminado.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o arranjo predeterminado inclui alocar um tempo a cada um dos dispositivos de comunicações do grupo, quando um ou mais dos dispositivos de comunicação pode transmitir a salva de acesso aleatório no canal de comunicação de acesso aleatório.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de incluir: prover cada um dos dispositivos de comunicações (50) dentro do grupo (22) de dispositivos de comunicações associados (50) com uma de um conjunto de sequências predefinidas de dados, o grupo de sequências predefinidas estando associado exclusivamente com o grupo, formar a salva de acesso aleatório para transmissão no canal de acesso aleatório da interface de acesso sem fio usando uma das sequências predefinidas alocadas a um dos dispositivos de comunicações, transmitir a salva de acesso aleatório de um dos dispositivos de comunicações para a rede de rádio móvel, e transmitir uma mensagem de sinalização em resposta à salva de acesso aleatório, usando a sequência de dados única que foi usada para formar a salva de acesso aleatório transmitida pelo dispositivo de comunicações.