CN103250362A - 针对m2m通信的空闲模式操作方法和使用该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种针对M2M（机器对机器）通信的操作方法和利用该方法的装置。M2M装置接收包括用于指示针对上行分配的偏移的资源偏移的寻呼消息。M2M装置利用上行分配发送测距请求消息。

Description

针对M2M通信的空闲模式操作方法和使用该方法的装置
技术领域
本发明涉及无线通信，并且更具体地，涉及针对无线通信系统中的M2M（机器对机器）通信的空闲模式操作方法和使用该方法的装置。
背景技术
M2M（机器对机器）通信（或MTC（机器类型通信））是一种包括一个或更多个不需要人的互动的实体的一种数据通信。即，M2M通信是指利用无线通信网络由机械装置而非由人使用的终端执行的通信的概念。用于M2M通信的机械装置可以被称作M2M装置，并且M2M装置包括诸如自动售货机、用于测量大坝水位的机器等各种装置。
由于M2M装置的特性不同于一般终端的特性，所以针对M2M通信而优化的服务可能不同于针对人与人通信而优化的服务。与当前的移动网络通信服务相比，M2M通信的特点在于不同市场情况、数据通信、低费用和精力、潜在的大量M2M装置、宽阔的服务区域和针对每个M2M装置的低的业务量（traffic）。
空闲模式是终端在特定时段苏醒以发送和接收数据以便降低电池消耗的模式。网络再进入过程是指终端从空闲模式恢复至网络连接状态的过程。
需要考虑到M2M通信的特性的处于空闲模式下的M2M装置的操作。
发明内容
技术问题
本发明的方面提供了针对M2M（机器对机器）通信的空闲模式操作方法和使用该方法的装置。
技术方案
一方面，提供了一种针对机器对机器（M2M）通信的空闲模式中操作的方法。该方法包括：由处于所述空闲模式中的M2M装置从基站接收寻呼消息，所述寻呼消息包括动作代码、接入类型以及资源偏移，所述动作代码指示所述M2M装置执行用于网络再进入的测距，所述接入类型指示所述网络再进入的类型，所述资源偏移在所述接入类型指示专用测距信道分配的情况下指示用于上行指配的偏移；以及由所述M2M装置利用所述上行链路指配向所述基站发送测距请求消息。
该方法还可以包括以下步骤：由所述M2M装置基于所述资源偏移接收所述上行指配。
所述资源偏移可以指示所述M2M装置开始监测所述上行指配的偏移。
所述寻呼消息还可以包括标识所述M2M装置所属的组的组标识符。
所述M2M装置可以在接收到所述寻呼消息时终止所述空闲模式。
另一方面，提供了一种用于机器对机器（M2M）通信的装置。该装置包括：射频单元，其被配置成接收和发送无线电信号；以及处理器，其可操作地与所述射频单元连接，并且被配置为：当在空闲模式中操作时接收来自基站的寻呼消息，所述寻呼消息包括动作代码、接入类型以及资源偏移，所述动作代码指示所述装置执行用于网络再进入的测距，所述接入类型指示所述网络再进入的类型，所述资源偏移指示在所述接入类型指示专用测距信道分配的情况下用于上行指配的偏移；以及利用所述上行指配向所述基站发送测距请求消息。
有益效果
M2M装置可以在M2M通信中迅速再进入网络，并且可以降低因执行网络再进入而造成的电池消耗。
附图说明
图1是例示M2M（机器对机器）通信的示例的视图。
图2是例示IEEE 820.16m系统的帧结构的示例的视图。
图3是IEEE 802.16m的操作转变的图。
图4是例示IEEE 802.16m中的空闲模式下的操作的流程图。
图5是例示根据本发明实施方式的空闲模式向的操作的视图。
图6是例示利用寻呼消息的RNG-REQ的资源分配（或资源指配）的实施方式的视图。
图7是例示利用测距分配A-MAP的RNG-REQ的资源分配的实施方式的视图。
图8是实现本发明实施方式的无线通信系统的框图。
具体实施方式
图1是例示M2M（机器对机器）通信的示例的视图。
也被称为MTC（机器类型通信）的M2M通信是指不涉及人交互的、经由基站（BS）15在M2M装置11与12之间交换信息或在M2M装置11与M2M服务器18之间交换信息。
M2M服务器18是与M2M装置11通信的实体。M2M服务器18执行M2M应用，并且向M2M装置11提供M2M专用服务。
M2M装置11（一种提供M2M通信的无线装置）可以是固定的或移动的。M2M装置还可以被称为MTC装置。
通过M2M通信提供的服务不同于现有的涉及人的通信中的服务，并且包括诸如跟踪、计量、支付、医疗服务、远程控制等各种服务。
下面是考虑到针对单个服务的需求的M2M特征的代表性示例：
1）时间受控特征：这表示M2M装置仅在预定义的特定时段内发送或接收数据。因此，可以防止可能在所述预定义的特定时段之外发生的不必要的信令。
2）时间容忍特征：这表示M2M装置可以延迟数据传输。在网络负载大于负载的预定阈值的情况下，网络运营商限制M2M装置接入网络或者限制向另一MTC装置发送数据，并且可以动态地限制在特定区域中可由MTC装置传送的数据的量。
3）离线指示特征：当M2M装置与网络之间不再有的信号时，请求M2M装置在恰当的时间进行相应的通知。
4）优先级警告消息（PAM）特征：当M2M装置受到需要立即关注的诸如盗窃行为、破坏行为、或紧急情况威胁时，优先地向网络发出警告声音。
考虑在单一小区（或基站）中部署数百至数千的M2M装置。由此，难于仅利用现有终端标识符来标识每一个M2M装置，从而考虑跟随标识符。
站标识符（STID）：其是在基站（BS）域中标识M2M装置的标识符。BS可以向多个M2M装置分配同一STID。
M2M组标识符（MGID）：其是被用于独特地标识分配MGID的网络实体的区域中的M2M装置组的标识符。
考虑在一个小区（或基站）中设置成百上千个M2M装置。因此，难以用现有的终端标识符来标识M2M装置，因此考虑下面的标识符：
站标识符（STID）：是用于在基站（BS）的域内标识M2M装置的标识符。基站可以向多个M2M装置分配相同的STID。
M2M组标识符（MGID）：是用于在分配MGID的网络实体的区域内对M2M装置组进行唯一地标识的标识符。
下面，将参照2010年11月24日发表的IEEE（电气和电子工程师协会）P802.16m/D10中的“Part 16:Air Interface for Broadband Wireless Access Systems:Advanced Air Interface”来描述基于IEEE 802.16m的系统中的空闲模式操作。然而，应用本发明的无线通信系统不限于基于IEEE 802.16m的系统，相反，本发明可以应用于多种无线通信系统，如3GPP（第三代合作伙伴计划）LTE（长期演进）。
图2是例示IEE 820.16m系统的帧结构的示例的视图。
超帧包括超帧报头和四个帧F0、F1、F2和F3。超帧内的各个帧的长度可以相等。超帧的大小是20ms，并且每一帧的大小是5ms。
帧包括多个子帧SF0、SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6和SF7。子帧可以被用于上行传输或下行传输。子帧在时域中包括多个OFDM（正交频分复用）符号。OFDM符号表示单个符号时段，但是多址（multi-access）方案不限于以上方案。
子帧包括六个OFDM符号。然而，这仅是例示性的，并且子帧可以包括五个、七个或九个OFDM符号，没有任何限制。
子帧类型可以根据子帧中包括的OFDMA符号的数量来限定。例如，类型1子帧可以被限定为包括六个OFDMA符号，类型2子帧可以被限定为包括七个OFDMA符号，类型3子帧可以被限定为包括五个OFDMA符号，而类型4子帧可以被限定为包括九个OFDMA符号。
时分双工（TDD）或频分双工（FDD）可以被应用至帧。TDD帧中包括的子帧可以分为上行子帧和下行子帧。
超帧（SF）的大小、SF中包括的帧的量、帧中包括的子帧的量以及子帧中的OFDM符号的量可以改变，没有受到限制。
超帧报头（SFH）可以携带基本系统参数和系统配置信息。SFH可以在超帧中的第一子帧的后五个OFDM符号中发送。
物理资源单元（PRU）是基本资源分配（或指配）单元，PRU包括同一子帧的连续的OFDM符号中的十八个子载波。
在IEEE802.16系统中，高级-MAP（A-MAP）携带服务控制信息。非用户专用的A-MAP携带不限于特定用户或特定用户组的信息。混合自动重传请求（HARQ）反馈A-MAP携带有关上行数据传输的HARQ ACK/NACK信息。功率控制A-MAP携带针对移动台（MS）的功率控制命令。
分配A-MAP携带资源分配信息。分配A-MAP包括几个类型，诸如下行（DL）基本分配A-MAP、上行（UL）基本分配A-MAP、码分多址（CDMA）分配A-MAP等。
CDMA分配A-MAP包括根据带宽请求的UL资源分配或根据测距请求的UL资源分配。
每个A-MAP共享被称为A-MAP区的物理资源区。A-MAP区存在于每个DL子帧中。
图3例示了IEEE 802.16m中的操作转变图。
在初始状态中，移动台（MS）接收同步和系统配置并执行小区选择。
在接入状态中，MS执行网络进入。网络进入是包括测距、基本能力协商以及认证的过程。
在连接状态中，MS在休眠模式、活动模式及扫描模式中的一个模式中操作。在连接状态中，MS维持在接入状态中建立起的连接。在休眠模式中，无线帧被分成休眠窗口和监听窗口。在休眠模式中，MS可以在监听窗口中接收来自基站的数据。在扫描模式中，MS可以执行由BS指示的测量。
在空闲状态中，MS在空闲模式中操作。在空闲模式中，存在寻呼可用间隔和寻呼不可用间隔。BS在寻呼不可用间隔中不发送如寻呼消息等的下行业务。
图4是例示IEEE 802.16m中的空闲模式中的操作的流程图。
在操作S410中，在空闲模式中，MS在寻呼可用间隔期间监测寻呼消息的接收，并且接收寻呼通告（PAG-ADV）消息。寻呼消息是一种通知消息，其用于指示是否存在等待的针对特定MS的下行消息。
BS可以通过PAG-ADV消息指示每一个MS执行用于网络再进入或位置更新的测距。
在操作S420中，当PAG-ADV消息请求网络再进入时，MS终止空闲模式并且向BS发送测距码。
在操作S430中，MS从BS接收响应于所述测距码的测距响应（RNG-RSP）消息。RNG-RSP消息包括状态码。状态码指示“继续”、“成功”和“放弃”中的一个。
当接收到包括指示“继续的”状态码的RNG-RSP消息时，MS再次发送测距码。
当状态码指示“成功”时，在操作S440中，MS接收分配A-MAP。该分配A-MAP包括CDMA分配A-MAP。
在操作S450中，MS利用由CDMA分配A-MAP所指示的UL资源分配向BS发送RNG-REQ（测距请求）消息。
在操作S460中，MS接收响应于该RNG-REQ消息的RNG-RSP消息。
在空闲模式中，MS首先发送用于网络再进入的测距码。该测距码是由MS从一组多个代码中任意选择的，这被称为基于竞争的测距。
在一般的移动通信系统中，MS具有移动性，因而不保证在空闲模式中一直保持BS与MS之间的UL同步。因此，已经在空闲模式中接收到寻呼的MS首先执行用于网络再进入的测距，以执行UL同步。
然而，在M2M通信中，M2M装置几乎不移动。或者，具有时间受控特征的M2M装置一直保持UL同步，这消除了分离UL同步的必要性。
因此，需要一种考虑到M2M通信特征的网络再进入过程。
图5例示了根据本发明实施方式的空闲模式中的操作。首先，在网络再进入的情况下，M2M装置和BS就移动性或UL同步进行协商。下面，将对几乎不移动或保持UL同步的M2M装置的操作进行描述。
在操作S510中，M2M装置进入空闲模式。可以基于来自M2M装置的请求或来自BS的命令来进入空闲模式。
为了使M2M装置进入空闲模式，在操作S511，M2M装置向BS发送请求进入空闲模式的注销请求（DREG-REG）消息。在操作S512中，M2M装置从BS接收到指示开始空闲模式的注销响应（DREG-RSP）消息。
另选地，BS可以发送指示M2M装置进入空闲模式的注销命令（DREG-CMD）消息。
在操作S520中，在空闲模式中，M2M装置在寻呼可用间隔期间监测寻呼消息的接收，并且接收PAG-ADV消息。该PAG-ADV消息指示M2M装置执行网络再进入。
所提出PAG-ADV消息包括有关携带用于发送RNG-REQ消息的资源分配的分配A-MAP的资源偏移信息。
当接收到PAG-ADV消息时，M2M装置终止空闲模式并且开始网络再进入过程。
在操作S530中，M2M装置基于PAG-ADV消息中包括的资源偏移信息而接收到分配A-MAP。分配A-MAP包括用于发送RNG-REQ消息的UL分配。用于RNG-REQ的分配A-MAP可以使用现有的CDMA分配A-MAP或用于M2M装置的测距分配A-MAP。M2M装置的专用标识符可以在测距分配A-MAP的循环冗余校验（CRC）上掩码。
在操作S540中，M2M装置利用分配A-MAP中的UL分配向BS发送RNG-REQ消息。
在操作S550中，M2M装置接收关于RNG-REQ消息的RNG-RSP消息。
下面，将对用于通过PAG-ADV消息指示用于RNG-REQ消息的专用资源的方法进行描述。
在下表中，字段名称、大小和字段值仅是例示性的，本领域技术人员具有很容易地修改成不同的名称或值。
表1示出了根据本发明实施方式的PAG-ADV消息中包括的字段的示例。
【表1】
Figure BDA00003310991700071
该资源偏移指示发送用于RNG-REQ消息的分配A-MAP的位置。该资源偏移可以指示发送用于RNG-REQ消息的A-MAP的子帧偏移。
图6是例示利用测距消息的RNG-REQ的资源分配的实施方式的视图。
M2M装置接收PAG-ADV消息610的资源偏移，并且基于该资源偏移接收分配A-MAP 620。M2M装置利用分配A-MAP 620内的UL资源分配来发送RNG-REQ消息630。
针对M2M通信的情况，用于指示一组M2M装置的MGID可以被包括在寻呼消息中。当利用MGID寻呼多个M2M装置时，可以针对该组中的每一个M2M装置指定资源偏移。
下表2示出了利用MGID的PAG-ADV消息中包括的字段的示例。
【表2】
字段 大小 描述
MGID M2M组标识符
Num_M2M_Devices 一组中的M2M装置的量
for(i=0;i<Num_M2M_Devices;i++){
动作代码 参见表1
接入类型 参见表1
标识符 参见表1
资源偏移 参见表1
}
当MGID被给出时，可以指示属于对应的M2M组的M2M装置可以监测分配A-MAP的位置，而表示针对每一个M2M装置单个地给出资源偏移的位置。
表3示出了在利用MGID的PAG-ADV消息中包括的字段的另一示例。
【表3】
根据表3，资源偏移指示M2M装置开始监测UL资源分配的位置。M2M装置检查是否在该资源偏移所指示的位置（例如，子帧）中接收到UL资源分配。在接收到具有UL资源分配的分配A-MAP时，M2M装置利用UL资源分配发送RNG-REQ消息。如果未接收到具有UL资源分配的分配A-MAP，则M2M装置不执行网络再进入。即，在未接收到具有UL资源分配的分配A-MAP时，对应M2M装置被认为不被寻呼。
寻呼消息可以直接包括用于RNG-REQ的资源分配，而不是资源偏移。下表4示出了包括资源分配的PAG-ADV消息的示例。
【表4】
Figure BDA00003310991700091
资源索引指示用于RNG-REQ的UL资源分配，M2M装置可以利用UL资源分配发送RNG-REQ消息，而不必接收A-MAP。
可以在不改变现有分配A-MAP的结构的情况下应用以上表1至表4。
下面，将对限定用于RNG-REQ分配的专用A-MAP（被称作测距分配A-MAP）的情况进行描述。
图7是例示利用测距分配A-MAP的RNG-REQ的资源分配的实施方式的视图。测距分配A-MAP 720包括用于多个RNG-REQ的UL资源分配。表1至表3中的资源偏移可以指示测距分配A-MAP 720的偏移。
M2M装置接收PAG-ADV消息710的测距分配A-MAP 720的资源偏移，并且基于该资源偏移接收测距分配A-MAP 720。假定测距分配A-MAP 720包括用于三个RNG-REQ 731、732及733的UL资源分配。每一个M2M装置都发送相应的RNG-REQ消息。
需要一种用于指示已接收到测距分配A-MAP的M2M装置的方法。即，一种用于在十个M2M装置属于一个M2M组时指示要接收测距分配A-MAP 720的三个M2M装置的方法。
根据“MGID模N”而具有同一值的M2M装置可以接收相同的分配A-MAP。这里，可以预先给出N的值，或者BS可以指定N的值并且将其通知给M2M装置。
表5示出了指示测距分配A-MAP的PAG-ADV消息的示例。
【表5】
Figure BDA00003310991700101
表6示出了携带关于每一个M2M装置的UL资源分配的测距分配A-MAP的示例。
【表6】
字段 大小 描述
起始偏移 是用于发送RNG-REQ消息的资源分配的起始偏移
资源大小 是用于发送RNG-REQ消息的资源分配的大小
表7示出了如图4中所示的携带多个RNG-REQ的UL资源分配的测距分配A-MAP的示例。
【表7】
Figure BDA00003310991700102
在M2M装置不具有移动性并且定期向BS进行UL传输的假定下，提出了无需测距的网络再进入过程。然而，UL同步可能因信道状态改变而不被维持。
因此，在由于UL同步未被维持而需要具有测距的网络再进入时，BS在寻呼消息中不包括资源偏移。尽管接入类型指示了用于RNG-REQ的信道分配，但是如果没有资源偏移，M2M装置通过向BS发送测距码而开始测距过程。
图8是实现本发明实施方式的无线通信系统的框图。
MTC装置50包括处理器51、存储器52和射频（RF）单元53。连接至处理器51的存储器52存储用于驱动处理器51的各类信息。RF单元53连接至处理器51，并且发送和/或接收无线电信号。处理器51实现所提出功能、处理和/或方法。在前述实施方式中，MTC装置的操作可以通过处理器51来实现。
BS60包括处理器61、存储器62以及射频（RF）单元63。连接至处理器61的存储器62存储用于驱动处理器61的各类信息。RF单元63连接至处理器61，并且发送和/或接收无线电信号。处理器61实现所提出功能、处理和/或方法。在前述实施方式中，BS的操作可以通过处理器61来实现。
处理器可以包括专用集成电路（ASIC）、其它芯片集、逻辑电路和/或数据处理器。存储器可以包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、闪速存储器、存储卡、存储介质和/或其它存储装置。RF单元可以包括用于处理无线电信号的基带电路。当上述实施方式以软件来实现时，上述方案可以利用执行上述功能的模块（处理或功能）来实现。可以将模块存储在存储器中并且由处理器执行。可以将存储器置于处理器的内部或外部，并且利用各种已知手段连接到处理器。
在以上示例性系统中，尽管基于利用了一系列步骤或框的流程图描述了所述方法，但本发明不限于这些步骤的顺序，并且一些步骤可以按与其余步骤不同的顺序执行，或者与其余步骤同时执行。此外，本领域技术人员将理解，流程图中示出的步骤不是排它的，在不影响本发明的范围的情况下，可以包括其它步骤，或者可以删除流程图中的一个或更多个步骤。

Claims (12)

1.一种针对机器对机器M2M通信的空闲模式操作方法，该方法包括：
由处于所述空闲模式的M2M装置从基站接收寻呼消息，所述寻呼消息包括动作代码、接入类型和资源偏移，所述动作代码指示所述M2M装置执行用于网络再进入的测距，所述接入类型指示所述网络再进入的类型，所述资源偏移在所述接入类型指示专用测距信道分配的情况下指示针对上行指配的偏移；以及
由所述M2M装置利用所述上行指配向所述基站发送测距请求消息。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：
由所述M2M装置基于所述资源偏移接收所述上行指配。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述资源偏移指示所述M2M装置开始监测所述上行指配的偏移。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述寻呼消息还包括标识所述M2M装置所属的组的组标识符。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述M2M装置在接收到所述寻呼消息时终止所述空闲模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行指配是码分多址CDMA分配高级MAP A-MAP。
7.一种用于机器对机器M2M通信的装置，该装置包括：
射频单元，该射频单元被配置为接收和发送无线电信号；以及
处理器，该处理器可操作地与所述射频单元连接，并且所述处理器被配置为：
当在空闲模式中操作时从基站接收寻呼消息，所述寻呼消息包括动作代码、接入类型和资源偏移，所述动作代码指示所述装置执行用于网络再进入的测距，所述接入类型指示所述网络再进入的类型，所述资源偏移在所述接入类型指示专用测距信道分配的情况下指示针对上行指配的偏移；以及
利用所述上行指配向所述基站发送测距请求消息。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述资源偏移接收所述上行指配。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述资源偏移指示所述M2M装置开始监测所述上行指配的偏移。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述寻呼消息还包括标识所述装置所属的组的组标识符。
11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理器被配置为在接收到所述寻呼消息时终止所述空闲模式。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述上行指配是码分多址CDMA分配高级MAP A-MAP。
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