JP2013542683A - 移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法に関する。ユーザ機器は、少なくとも非登録状態および登録状態を有し、非登録状態は、移動通信ネットワークへのユーザ機器の接続状態を規定する少なくとも２つの下位状態すなわち通常下位状態およびアタッチ試行中下位状態を含み、ユーザ機器は移動通信ネットワークに接続可能であり、ネットワーク装置は移動通信ネットワークに接続される。該方法は、ａ）ユーザ機器識別子、好ましくは一意的なユーザ機器識別子を用いたページング信号によりユーザ機器をページングするステップと、ｂ）ページング信号を受信した時に、ユーザ機器を非登録状態のアタッチ試行中下位状態に切り替えるステップと、ｃ）ユーザ機器を移動通信ネットワークにアタッチするステップと、ｄ）ステップｃ）によるアタッチの結果に応じて、ユーザ機器を登録状態に切り替えるステップとを備える。ユーザ機器は、接続状態として受動状態を提供するように構成される。受動状態にあるユーザ機器は、移動通信ネットワークのエンティティによって少なくともページング可能である。ユーザ機器が受動状態にある場合、ユーザ機器は、ステップａ）を実行した後にステップｂ）に従って切り替わり、少なくとも現在のトラッキングエリアの情報およびユーザ機器の好ましくは一意的な識別子が、移動通信ネットワークのエンティティおよび／またはネットワーク装置に保存され、該情報が少なくともステップａ）を実行するために使用される。また、本発明は、対応するシステムにも関する。

Description

本発明は、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法に関する。ユーザ機器は、少なくとも非登録状態および登録状態を有し、非登録状態は、移動通信ネットワークへのユーザ機器の接続状態を規定する少なくとも２つの下位状態すなわち通常下位状態およびアタッチ試行中下位状態を含み、ユーザ機器は移動通信ネットワークに接続可能であり、ネットワーク装置は移動通信ネットワークに接続される。該方法は、
ａ）ユーザ機器識別子、好ましくは一意的なユーザ機器識別子を用いたページング信号によりユーザ機器をページングするステップと、
ｂ）ページング信号を受信した時に、ユーザ機器を非登録状態のアタッチ試行中下位状態に切り替えるステップと、
ｃ）ユーザ機器を移動通信ネットワークにアタッチするステップと、
ｄ）ステップｃ）によるアタッチの結果に応じて、ユーザ機器を登録状態に切り替えるステップと
を備える。

また、本発明は、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続するシステムに関する。ユーザ機器は、少なくとも非登録状態および登録状態を提供するように構成され、非登録状態は、移動通信ネットワークへのユーザ機器の接続状態を規定する少なくとも２つの下位状態すなわち通常下位状態およびアタッチ試行中下位状態を含み、ユーザ機器は移動通信ネットワークに接続可能であり、ネットワーク装置は移動通信ネットワークに接続される。ユーザ機器は、ユーザ機器識別子、好ましくは一意的なユーザ機器識別子を用いたページングによるページング信号を受信した後、ユーザ機器の非登録状態のアタッチ試行中下位状態に切り替わり、移動通信ネットワークにアタッチし、ステップｃ）によるアタッチの結果に応じて、ユーザ機器の登録状態に切り替わるように構成される。

移動通信ネットワークにおける従来の接続技術、例えば、携帯電話がＵＭＴＳ移動通信ネットワークの基地局に接続し、さらに例えばＵＭＴＳ移動通信ネットワークおよびインターネット経由で電子メールサーバ等の専用サーバに接続する技術は、主として人間によって使用されるように設計されている。

したがって、ユーザ機器（移動端末あるいは移動局ともいう）の従来の状態は、一般的に２つの動作状態を含み、特に登録に関して、非登録状態と登録状態という２つの状態を含む。さらに、登録状態において、ユーザ機器は、その接続（コネクション）に関して２つの異なるモード、すなわちＥＭＭ接続状態またはＥＭＭアイドル状態にあることが可能である。シグナリングコネクションが確立されると、ユーザ機器は、登録状態の通常サービス下位状態に入り、さらに追加的なＥＭＭ接続下位状態に入ることが可能である。ＮＡＳシグナリングコネクションが確立されない場合、ユーザ機器は、ＥＭＭアイドル下位状態に入ることが可能である。ユーザ機器が登録状態にあるとき、ユーザ機器は、移動通信ネットワーク経由で、例えばインターネット内の専用サーバにデータを送信することが可能である。非登録状態において、ユーザ機器は、通常下位状態またはアタッチ試行中状態にあることが可能である。非登録通常下位状態において、ユーザ機器は、データを送受信することはできないが、アタッチ手順または複合アタッチ手順（combined attached procedure）を開始することが可能である。アタッチ手順または複合アタッチ手順を開始するため、ユーザ機器は、非登録状態において、アタッチを開始するアタッチ試行中下位状態に切り替わる。移動通信ネットワークへのアタッチが成功すると、ユーザ機器は、移動通信ネットワークに登録され、登録状態に切り替わることにより、ユーザ機器と専用サーバとの間のデータの転送が可能となる。この通常サービス登録状態において、ユーザ機器はデータを送信することが可能であり、ユーザ機器がＥＭＭアイドルである場合、これはサービス要求ＮＡＳシグナリングメッセージによって開始されることが可能である。

図１は、現在の３ＧＰＰモデルにおけるユーザ機器の状態の従来の切替を示している。ユーザ機器がオンに切り替わると（参照符号７２）、ユーザ機器はまず非登録状態Ｂに入る。オン切替７２の後、ユーザ機器は、移動通信ネットワークにアタッチしたいので、できるだけ早く移動通信ネットワークに登録しようとする。アタッチ成功の後（参照符号７０ａ）、ユーザ機器は、非登録状態Ｂから登録状態Ｃに切り替わる。また、ユーザ機器は、エラー条件や移動通信ネットワークからの制限が生じない限り、登録された状態、すなわち、通常サービス下位状態にとどまる。登録は、ユーザ機器の到達可能性の前提条件であり、移動通信ネットワークエンティティ、好ましくはモビリティ管理エンティティに保存されたトラッキングエリア情報に基づくページングによって規定されることが可能である。トラッキングエリア情報は、ユーザ機器の位置登録に依存する。

しかし、新しいクラスの装置、特に機械型通信装置の場合、従来の登録技術にはいくつかの欠点がある。例えば、機械型通信装置が、ある位置に固定され、移動通信ネットワーク経由で毎月１回データを配信するようにスケジュールされている場合には、移動通信ネットワークに登録されたままとどまるためにユーザ機器のエネルギー消費が高くなりコストがかかってしまう。もう１つの欠点として、機械型通信装置の登録はシグナリングオーバーヘッドを生じ、移動通信ネットワークにおける他の、特に非機械型通信装置の帯域幅を狭める。登録状態において、ユーザ機器は、例えばセキュリティコンテキスト、位置コンテキスト、ベアラコンテキスト等の必要なコンテキスト状態に永続的にとどまらなければならない。

これらの欠点を克服するため、ユーザ機器は、適時にオン・オフを切り替えるようにしてもよい。ユーザ機器は、例えばアップリンク通信（すなわちユーザ機器から移動通信ネットワークへ）が必要なときにオンに切り替わってもよい。その場合、ユーザ機器は移動通信ネットワークにアタッチ・登録し、続いてすべての必要なコンテキストが作成される。オン・オフの切替は、ユーザ機器のローカル環境の装置によって処理されてもよい。例えば、ユーザ機器は、タイマ、カウンタしきい値、センサ等と交信あるいは接続してもよい。

上記の欠点を克服するための別の選択肢として、ユーザ機器と移動通信ネットワークとの通信、特に登録プロセスのために、適切に規定されたタイムスロットを使用することが挙げられる。このようなタイムスロットは、固定であり、ユーザ機器と、コネクションの確立を処理する移動通信ネットワークの所定のエンティティとには既知である。これは、例えば、ユーザ機器をタイマ装置に取り付けることによって実現可能である。タイマ装置は、所定のタイムスロットよりも十分に前および後にユーザ機器の電源スイッチをオンまたはオフにする。ユーザ機器と移動通信ネットワークとの間の確実な双方向コネクションを得るためには、移動通信ネットワークおよびユーザ機器のローカル時間が正しく同期されなければならない。

しかし、この解決法には、とりわけ次のような１つの主要な欠点がある。この解決法は、常時到達可能であることが必要な装置には適用できない。というのは、ユーザ機器をオフにすることによって、ユーザ機器は非登録となり、移動通信ネットワークから通信信号を受信できなくなるからである。

したがって、本発明の目的は、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法およびシステムにおいて、移動通信ネットワークの帯域幅を節約しながら、常時到達可能でなければならない装置に適用可能であるような方法およびシステムを提供することである。

また、本発明の目的は、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法およびシステムにおいて、安価であり、全体的なエネルギー消費を低減して実行および／または動作可能であり、従来の方法およびシステムにほとんど変更を必要としないような方法およびシステムを提供することである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法および請求項１３の構成を備えたシステムによって達成される。

請求項１に記載の通り、本方法は、以下のことを特徴とする。すなわち、ユーザ機器は、接続状態として受動状態を提供するように構成される。受動状態にあるユーザ機器は、移動通信ネットワークのエンティティによって少なくともページング可能である。ユーザ機器が受動状態にある場合、ユーザ機器は、ステップａ）を実行した後にステップｂ）に従って切り替わり、少なくとも現在のトラッキングエリアの情報およびユーザ機器の好ましくは一意的な識別子が、移動通信ネットワークのエンティティおよび／またはネットワーク装置に保存され、該情報が少なくともステップａ）を実行するために使用される。

請求項１３に記載の通り、本システムは、以下のことを特徴とする。すなわち、ユーザ機器は、接続状態として受動状態を提供するように構成される。受動状態にあるユーザ機器は、移動通信ネットワークのエンティティによって少なくともページング可能である。また、ユーザ機器は次のように構成される。すなわち、ユーザ機器が受動状態にある場合、ユーザ機器は、ステップａ）を実行した後にステップｂ）に従って切り替わり、少なくとも現在のトラッキングエリアの情報およびユーザ機器の好ましくは一意的な識別子が、移動通信ネットワークのエンティティおよび／またはネットワーク装置に保存され、該情報が少なくともステップａ）を実行するために使用される。

本発明によって初めて認識されたこととして、ユーザ機器に接続状態として受動状態を提供することによって、受動状態において提供される到達可能性により、複数の異なるタイプのユーザ機器を使用することが可能となる。

また、本発明によって初めて認識されたこととして、ユーザ機器および移動通信ネットワークのエンティティの全体的なエネルギー消費が低減されるので、コストおよび移動通信ネットワークにおける移動通信ネットワークリソースが節約される。というのは、例えば移動通信ネットワークによるユーザ機器のデータ送信のための周波数、チャネル、およびコンテキスト状態等の永続的割り振りが不要となるからである。

好ましい実施形態によれば、好ましくは一意的な識別子は、ＩＭＳＩ識別子、ＩＭＥＩ識別子またはＩＰアドレスの少なくとも１つである。利点の１つとして、ＩＭＳＩ識別子（国際移動加入者識別（international mobile subscriber identity）を意味する）の形態の一意的識別子は、ユーザ機器のユーザが、例えば国、使用ネットワークおよびユーザに対応する移動加入者識別番号によって確実に識別可能であることである。ＩＭＳＩ識別子である識別子によるページングは、移動通信ネットワーク全体における追加的負荷を生じることなく、ユーザ機器への到達可能性を向上させる可能性がある。というのは、ページングエリアは、移動体ネットワークにとって利用可能な位置情報によって限定されることが可能だからである。

別の好ましい実施形態によれば、少なくともステップａ）は、移動通信ネットワークに接続されたネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置によって開始される。１つの利点として、機械型通信サーバは、ユーザ機器に対してデータ受信装置として作用するので、ネットワーク装置による少なくともステップａ）の開始は、協調的ページングのために交換されるデータトラフィックを低減する。

別の好ましい実施形態によれば、ユーザ機器は、移動通信ネットワークからのデタッチ手順の後に受動状態に切り替わる。これは、ユーザ機器のエネルギー消費をさらに低減しながら、ユーザ機器への到達可能性は依然として提供される。別の利点として、ユーザ機器に割り振られた移動通信ネットワークリソースは、ユーザ機器がその所定のデータをネットワーク装置に転送した後に解放されることが可能である。

別の好ましい実施形態によれば、ユーザ機器は、所定期間の間、受動状態にとどまる。これにより、後続のページングが受動状態から非登録状態への切替を開始し、さらに移動通信ネットワークに対するアタッチ手順を開始することを回避して、ユーザ機器によって消費されるエネルギーが有効利用される。このため、ユーザ機器のさらにアクティブな動作状態への不要な切替が回避される。また、移動通信ネットワークリソースの不要な割り振りも回避される。

別の好ましい実施形態によれば、ユーザ機器は、静止しているか、または移動性が低い。これは、ユーザ機器が静止しているか、または、少なくともきわめて局在していることを意味する。例えば、ユーザ機器は、住居またはあるローカルなエリアに局限されている。一般的に言えば、ユーザ機器は、例えば移動通信ネットワークの基地局のカバレジエリアの外部に移動しないように位置している。これは、ユーザ機器から移動通信ネットワークへの確実なコネクションを提供する。

別の好ましい実施形態によれば、ユーザおよび／または制御プレーンコネクションが、ネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置によって開始される。これにより、必要なとき、例えばネットワーク装置上で実行中のアプリケーションがユーザ機器からデータを取得することを必要としているときに、ユーザおよび／または制御プレーンコネクションが簡単に開始される。特に、コネクションが機械型通信サーバによって開始される場合、機械型通信サーバは、例えば機械型通信装置の位置を知っている正式な情報源として作用する。この位置は、正確に既知であるか、または少なくとも所定の精度で推定可能であり、ユーザ機器との高速なコネクション確立を提供する。

別の好ましい実施形態によれば、ユーザおよび／または制御プレーンコネクションを確立するため、移動通信ネットワークの少なくとも１つのモビリティ管理エンティティとネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置との間の新規インタフェース経由の新たなコネクションが提供される。これは、移動通信ネットワーク内の少なくとも１つのモビリティ管理エンティティとネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置との間に、直接の、したがって高速なコネクション確立を提供する。この新規インタフェース経由の新たなコネクションのもう１つの利点として、ユーザおよび／または制御プレーンコネクションを確立するための移動通信ネットワーク内のトラフィックが低減される。

別の好ましい実施形態によれば、新たなコネクションは、少なくともステップａ）を開始するために使用される。例えば、２０１０年９月２９日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１におけるネットワーク主導サービス要求手順によれば、移動通信ネットワークのモビリティ管理エンティティがページングのために使用されるので、ページングを開始するエンティティとページングを実行するエンティティとの間のコネクションを可能にすることにより、異なる移動通信ネットワークのエンティティまたは装置を用いた他のページング技術への複雑な適応は不要である。

別の好ましい実施形態によれば、ステップａ）を開始するために、トラッキングエリア情報が含められ、新たなコネクション経由で送信される。これは、ページングプロセスを改善する。というのは、ページングされるユーザ機器のトラッキングエリアが、対応するページング信号に含められるので、未知のトラッキングエリア内のユーザ機器に対する時間のかかるページングが不要となるからである。

別の好ましい実施形態によれば、ネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置は、受動状態にあるユーザ機器のＩＰアドレスを割り振る。これは、移動通信ネットワーク経由でユーザ機器とネットワーク装置との高速で確実な再接続を提供する。というのは、移動通信ネットワークエンティティによるユーザ機器へのＩＰアドレスの時間のかかる新規割当が不要となるからである。割り振られたＩＰアドレスは、データ通信のために登録状態に入るときに、ユーザ機器に容易に割り当てられることが可能である。

別の好ましい実施形態によれば、移動通信ネットワークはセルラ方式であり、ユーザ機器はセルにキャンプオンする。したがって、利点の１つとして、移動通信ネットワークのある特定のセルにキャンプオンしているユーザ機器の位置情報は、（自己プロビジョニングプロセス等で）最初に移動通信ネットワークにユーザ機器を登録するときに１度だけ送信されればよい。将来、この情報があらかじめ保存されれば、移動通信ネットワークで利用可能となる。これにより、移動通信ネットワークに対するユーザ機器のアタッチおよび登録のプロセスがさらに改善される。

本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１および１３に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

移動通信ネットワークに登録するユーザ機器の従来の状態切替を例示する図である。 本発明の第１実施形態による方法によって移動通信ネットワークに登録するユーザ機器の状態切替を例示する図である。 本発明の第２実施形態によるシステムを例示する図である。 本発明の第３実施形態による方法による機械型通信サーバの状態切替を例示する図である。 本発明の第４実施形態による方法によるユーザ機器の登録および登録解除を例示する図である。

図１は、移動通信ネットワークに登録するユーザ機器の従来の状態切替を例示している。

図１には、ユーザ機器の現在の３ＧＰＰモデルにおける従来の状態遷移が示されている。ユーザ機器がオンに切り替わると（参照符号７２）、ユーザ機器はまず非登録状態Ｂに入る。ユーザ機器が非登録状態Ｂにあるとき、移動通信ネットワークにユーザ機器を登録するアタッチ手順が開始される（参照符号７０ａ）。移動通信ネットワークへのアタッチ手順が成功した場合、ユーザ機器は、非登録状態Ｂから登録状態Ｃに切り替わる。登録状態Ｃ（これは、データ送信に適したいわゆる通常の状態である）において、ユーザ機器は、移動通信ネットワーク経由でトラッキングエリア更新、サービス要求等のメッセージ送信を実行可能である。例えばトラッキングエリア更新が失敗した場合、ユーザ機器は、移動通信ネットワークからデタッチされ、登録状態Ｃから非登録状態Ｂに切り替わることが可能である。

図２は、本発明の第１実施形態による方法によって移動通信ネットワークに登録するユーザ機器の状態切替を例示している。

図１とは異なり、ユーザ機器の非登録状態Ｂは、２つの下位状態、すなわち、受動状態Ｂ１と、従来の通常の非登録状態Ｂ２とを含む。また、ユーザ機器はセルにキャンプオンしていると仮定される。ユーザ機器がオンに切り替わると（参照符号７２）、ユーザ機器はまず受動下位状態Ｂ１に入る。ページングおよび／または接続要求がユーザ機器によって受信されるか、または例えばタイマ等によりユーザ機器自身によって開始されると、ユーザ機器は、受動下位状態Ｂ１から非登録下位状態に切り替わる（参照符号７１ａ）。その後、非登録状態Ｂの非登録下位状態Ｂ２において、ユーザ機器は移動通信ネットワークにアタッチしようとする（参照符号７０ａ）。ユーザ機器のアタッチが成功した場合、ユーザ機器は、非登録下位状態Ｂ２における非登録状態Ｂから登録状態Ｃに切り替わる。登録状態Ｃにおいて、トラッキングエリア更新、サービス要求メッセージ等のメッセージが、移動通信ネットワークへ、および／または移動通信ネットワーク経由で対応する宛先、例えばネットワーク装置へ、送信可能である。

例えば、トラッキングエリア更新が失敗した場合、ユーザ機器は、移動通信ネットワークから自動的にデタッチされることにより（参照符号７０ｂ）、非登録状態Ｂの非登録下位状態Ｂ２に入ることが可能である。非登録下位状態Ｂ２において、ユーザ機器は、さらに、特に例えば省エネルギーのために、受動下位状態Ｂ１に切り替わることが可能である。これは、接続の確立ならびにすべての必要な状態処理および状態切替が、ユーザ機器自身によってまたは外部トリガによって、特に着信トラフィック主導方式の場合には移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置からのページング要求によって、必要なときにのみ行われる。そして、ユーザ機器は、通常のアタッチ手順を開始してユーザ機器を移動通信ネットワークにアタッチするために、受動下位状態Ｂ１から非登録下位状態Ｂ２に動作状態を切り替える。ここで明示的に説明したような受動状態Ｂ１は、非登録状態Ｂに拡張として含まれることも可能である。

図３は、本発明の第２実施形態によるシステムを例示している。

図３には、機械型通信ユーザ機器１および移動通信ネットワークを含むシステムが示されている。移動通信ネットワークは、無線アクセスネットワーク２、サービングゲートウェイ３、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４、パケットデータネットワークゲートウェイ５、およびホーム加入者サーバ７を含む。機械型通信ユーザ機器１は、ワイヤレスコネクション５０経由で無線アクセスネットワーク２に接続される。無線アクセスネットワーク２は、コネクション５１経由でサービングゲートウェイ３に接続される。サービングゲートウェイ３は、Ｓ５／Ｓ８インタフェース経由でパケットデータネットワークゲートウェイ５に接続される。サービングゲートウェイ３は、さらに、コネクション５５とのインタフェースＳ１１経由で、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４に接続される。機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、コネクション５６経由でホーム加入者サーバ７に接続される。パケットデータネットワークゲートウェイ５は、さらに、移動通信ネットワークと、機械型通信サーバ６を含む外部ネットワークとの間のデータゲートウェイとして作用する機械型通信サーバ６に機械型通信インタフェースＭＴＣｉ経由で接続される。機械型通信サーバ６は、コネクション５４経由で、対応するインタフェースＭＴＣ＿Ｃにより、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４に接続される。機械型通信ユーザ機器１が受動下位状態Ｂ１にある場合、現在のトラッキングエリアが、機械型通信サーバ６またはホーム加入者サーバ７に保存される。機械型通信ユーザ機器１のトラッキングエリアがホーム加入者サーバ７のエントリに保存される場合、トラッキングエリア情報を有する機械型通信ユーザ機器１は加入者プロパティと同様に保存されることが可能である。

トラッキングエリアと、トラッキングエリア内の機械型通信ユーザ機器１または装置とのバインディングは、機械型通信ユーザ機器１の最初のページングによって決定されてもよい。これは、自動的に実行されてもよい。サービングゲートウェイ３とパケットデータネットワークゲートウェイ５および機械型通信用に拡張されたモビリティ管理エンティティ４との間のインタフェースＳ５／Ｓ８によるコネクション５２およびインタフェースＳ１１によるコネクション５５はそれぞれ、利用可能である必要はない。というのは、例えばＬＴＥ／ＥＰＳ移動通信ネットワークでは、本発明によれば、ＥＰＳベアラコンテキストは用いられないので、ユーザおよび／または制御プレーン接続が提供または準備される必要がないからである。

従来技術とは異なり、インタフェースＳ５、Ｓ８およびＳ１１経由のユーザおよび／または制御プレーン接続は、機械型通信サーバ６によってオンデマンドで確立されてもよい。機械型通信サーバ６は、移動通信ネットワーク内に位置する機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４に接続する。もちろん、機械型通信サーバ６は、移動通信ネットワーク内に位置する機械型通信用に拡張または設計された複数のモビリティ管理エンティティ４に接続してもよい。機械型通信サーバ６は、サービングゲートウェイ３のインタフェースＳ１１経由のコネクション５５やパケットデータネットワーク５からのインタフェースＳ５／Ｓ８経由のコネクション５２の代わりに、インタフェースＭＴＣ＿Ｃ経由のコネクション５４を通じてモビリティ管理エンティティ４へトリガ信号を送信する。機械型通信サーバ６は、機械型通信ユーザ機器１の位置を指定する機械型通信ユーザ機器１のトラッキングエリアに関する情報を含めてもよい。移動通信において機械型通信ユーザ機器１を識別するため、一意的識別子、好ましくは国際移動加入者識別ＩＭＳＩが使用されてもよい。ＭＴＣ−Ｃ経由のコネクション５４は、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ−Ｃ）に基づき、サービングゲートウェイ３とモビリティ管理エンティティ４との間でページングのための制御プレーンコネクションを開始するために使用可能である。しかし、上記のように、モビリティ管理エンティティ４ではコンテキストが準備されないので、機械型通信サーバ６は、例えば機械型通信ユーザ機器１のトラッキングエリア情報を含めなければならない。ＧＰＲＳトンネリングプロトコルを使用する際には、この情報を含むとともに、モビリティ管理エンティティ４がこの情報を抽出するように変更されなければならない。また、機械型通信サーバ６は、機械型通信ユーザ機器１に対してＩＰアドレスを割り振ってもよい。ただし、機械型通信ユーザ機器は受動下位状態Ｂ１においてＩＰアドレスを持たない。

図４は、本発明の第３実施形態による方法による機械型通信サーバの状態切替を例示している。

機械型通信サーバ６がデータを送受信しない場合、機械型通信サーバ６はスリープモードＡ１にある。機械型通信サーバ６に機械型通信ユーザ機器１をアタッチ、登録またはリンクするため、プロビジョニング手順が実行される。これにより、機械型通信サーバ６は、後のデータ送信のために機械型通信ユーザ機器１の存在について知る。

例えば、スリープモードＡ１にある機械型通信サーバ６上で実行中のアプリケーションが、リンクされている機械型通信ユーザ機器１からのデータを必要とする場合、そのアプリケーションはデータ送信のためのクエリ６１ａを発行し、機械型通信サーバ６は、クエリ処理中を規定する状態Ａ２に入る。機械型通信サーバ６は、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４によって提供される、移動通信ネットワークへの機械型通信ユーザ機器１の登録成功の通知を待機する。状態Ａ２でタイムアウトおよび／または明示的エラーが生じた場合、機械型通信サーバは、スリープモードＡ１に戻る（参照符号６１ｂ）。クエリが成功した場合（参照符号６２）、機械型通信サーバ６は、データ転送状態Ａ３に切り替わり、機械型通信ユーザ機器１と機械型通信サーバ６との間のデータ転送が可能となる。データ転送が完了した場合、機械型通信サーバ６からの機械型通信ユーザ機器１の解放あるいはデタッチが開始され（参照符号６４）、機械型通信サーバ６は解放処理中状態Ａ４に切り替わる。機械型通信サーバ６は、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４からの機械型通信ユーザ機器１のデタッチ成功の通知を待機する。

解放が成功した場合（参照符号６５）、機械型通信サーバ６は、再びスリープ状態Ａ１に切り替わる。解放が成功しなかった場合、データ転送状態Ａ３から再試行が開始されてもよい。データ転送は、モビリティ管理エンティティ４が機械型通信サーバ６の状態をデータ転送状態Ａ３からスリープ状態Ａ１に直接に切り替えることによって無効化されてもよい（参照符号６３）。モビリティ管理エンティティ主導の無効化の理由として、ホーム加入者サーバ７による機械型通信ユーザ機器１の契約解除、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４による過負荷手順処理、および／または、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４での保守作業が挙げられる。

図５は、本発明の第４実施形態による方法によるユーザ機器の登録および登録解除を例示している。

図５には、移動通信ネットワーク経由で機械型通信ユーザ機器と機械型通信サーバ６との間の接続を確立する方法が示されている。機械型通信ユーザ機器１は最初は受動下位状態Ｂ１にある。位置情報、好ましくはページングのためのトラッキングエリア情報と、ユーザ機器識別が、機械型通信サーバ６に保存されている。第１ステップＳ１で、機械型通信サーバ６は、接続の確立とユーザ機器の現在の状態を要求する有効化信号を、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４へ送信する。この有効化信号は、ユーザ機器識別およびトラッキングエリア情報を含む。例えばＩＭＳＩ、ＩＭＥＩまたはＩＰアドレス等の機械型通信ユーザ機器識別は、静的にプロビジョニングされている場合には、要求に含めてもよい。機械型通信ユーザ機器１は登録されていない、すなわち、下位状態Ｂ１で移動通信ネットワークのセルにキャンプオンしているので、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、第２ステップＳ２で、機械型通信ユーザ機器１の契約機能を含む機械型通信契約を示す加入者プロファイルをダウンロードする。例えばＩＭＳＩの代わりに他のユーザ機器識別がホーム加入者サーバ７から加入者プロファイルを取得するために使用される場合、モビリティ管理エンティティとホーム加入者サーバとのシグナリングにおいてさらに拡張が必要である。また、例えばグループ識別等の他の識別が、機械型通信に関連する場合もある。

ホーム加入者サーバ７から契約情報をダウンロードした後、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、第３ステップＳ３で、ダウンロードされた契約情報をチェックし、ページングのために対応するトラッキングエリアを判定する。機械型通信装置の形態の機械型通信ユーザ機器が存在するトラッキングエリアの情報は、ダウンロードされた契約情報の加入者プロファイルにおいて入手可能であるか、または、機械型通信サーバ６からの有効化信号において上記のように指示もしくは包含される。そして、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、第４ステップＳ４で、従来のステップに従って、好ましくは２０１０年９月２９日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１による、好ましくはその図５．３．４．３−１によるネットワーク主導サービス要求手順に従って、機械型通信ユーザ機器１をページングする。機械型通信ユーザ機器１は、送信されたページング信号を受信し、ページング信号によってトリガされて、受動下位状態Ｂ１から非登録状態Ｂ２切り替わる。これにより、第５ステップＳ５で、好ましくは２０１０年９月２９日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１の、好ましくは特にその図５．３．２．１−１によるアタッチ手順に従って、初期アタッチ手順を開始する。アタッチ手順が成功した場合、機械型通信ユーザ機器１は、登録状態Ｃに切り替わる。第６ステップＳ６で、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、機械型通信ユーザ機器１のページング要求の確認応答を、機械型通信ユーザ機器識別および対応する成功報告を含めて、機械型通信サーバ６へ送信する。第７ステップＳ７で、機械型通信ユーザ機器１は、ｅノードＢ（evolved node B）２ａならびにサービングゲートウェイ３およびパケットデータネットワークゲートウェイ５経由で機械型通信サーバ６へデータを転送する。機械型通信ユーザ機器１はアタッチされた登録状態であるので、さらにデータ転送が行われることも可能であり、および／または、第８ステップＳ８で、機械型通信ユーザ機器１はアイドル状態に入ることも可能である。

データ送信の完了後、機械型通信サーバ６は、第９ステップＳ９で、機械型通信サーバ６に対して、機械型通信ユーザ機器１の無効化あるいはデタッチ要求を開始する。無効化要求は、特に機械型通信ユーザ機器識別および無効化の理由（例えばデータ転送の完了）を含んでもよい。この無効化要求は、機械型通信サーバ６によって、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４へ送信される。機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、第１０ステップＳ１０で、２０１０年９月２９日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１による、好ましくはその図５．３．８．３−１によるモビリティ管理エンティティ主導デタッチ手順を実行する。

機械型通信ユーザ機器１のデタッチ成功後、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４は、第１１ステップＳ１１で、機械型通信ユーザ機器１のデタッチ成功の確認応答を、機械型通信ユーザ機器識別および対応する成功報告を含めて、機械型通信サーバ６へ送信する。無効化は、機械型通信用に拡張または設計されたモビリティ管理エンティティ４自身によって開始されてもよい。

図１〜図５の１つによる機械型通信ユーザ機器１はページング可能でなければならない。２０１０年９月２８日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．１２２のサブクローズ４．７では、以下の条件がすべて満たされる場合、ユーザ機器１あるいは移動局は、２０１０年１０月１日現在の３ＧＰＰ ＴＳ４５．０２２に従ってそれをアドレスすることが可能なすべてのページングメッセージをリスンすることが要求されている。条件は、ＳＩＭが挿入され、移動局がセルにキャンプオンし、移動局が状態「idle, no IMSI」になく、移動局が、利用可能な公衆陸上移動体ネットワークを探索するタスクを実行していないことである。

２０１０年９月２８日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２３．１２２のサブクローズ４．７によれば、ユーザ機器の非登録状態Ｂにはいくつかの条件が該当する。２０１０年９月２８日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２４．３０１から、ページング信号を受信したときには、初期アタッチ手順が開始されなければならないことを導き出すことができる。したがって、これに関するユーザ機器のページング信号は、ＩＭＳＩ識別子に基づかなければならない。というのは、定義により、Ｓ−ＴＭＳＩ（S-temporary mobile subscriber identity）を有するコンテキストは利用可能でないからである。しかし、ＩＭＳＩページングはエラー回復メカニズムとして考慮されているので、旧式のユーザ機器は、この状態にとどまる時間がほとんどない。２０１０年９月２８日現在の３ＧＰＰ ＴＳ２４．３０１により要求される動作によれば、いずれにしてもアタッチ手順が実行されなければならない。しかし、機械型通信ユーザ機器１は、長時間の間、受動状態Ｂ１にとどまることを選択してもよく、機械型通信ユーザ機器１は、定期的に、すなわちエラー回復のためでなく、ＩＭＳＩ識別子によってページングされてもよい。ただし、ＩＭＳＩ識別子によるページングは好ましくはネットワーク全体には適用されないので、これは、移動通信ネットワークにおける負荷の問題を引き起こさない。

好ましくは、機械型通信ユーザ機器はセルにキャンプオンすることが可能である。このため、残るのは初期アタッチ手順のレイテンシのみとなり、移動通信ネットワークに機械型通信ユーザ機器を登録する際の通信に対する数秒程度のわずかな遅延は許容される。

要約すると、本発明は、「常時オン／常時アタッチ」の代わりに、「ほとんどオンしない／アタッチしない」パラダイムを提供して、移動通信ネットワークリソースおよび少なくとも機械型通信ユーザ機器の電力消費を節約する。また、本発明は、機械型通信ユーザ機器に受動状態という中間状態を提供して、機械型通信ユーザ機器がページング可能であるが移動通信ネットワークにアタッチしていないことを可能にする。

また、移動通信ネットワークと機械型通信ユーザ機器との間の制御プレーンインタフェースが提供される。さらに、機械型通信ユーザ機器の受動状態において、相異なるトラッキングエリアを区別する粒度で機械型通信ユーザ機器識別子に関連する位置の保存が提供される。

好ましくは、機械型通信ユーザ機器は、ほとんどの時間、デタッチ状態あるいは受動状態に保持される。この状態において、機械型通信ユーザ機器は、発信または着信トラフィックが処理されなければならなくなるまで受動状態にとどまる。しかし、受動状態にある機械型通信ユーザ機器は、好ましくはブロードキャストメッセージ中の移動通信ネットワーク情報を読み出す。好ましくはホーム加入者サーバ内の加入契約プロパティに保存されている位置情報を除き、機械型通信ユーザ機器のアクティブあるいは動的な状態は、移動通信ネットワークのエンティティに保存される必要がない。これにより、登録状態および／またはアイドル登録状態にある機械型通信ユーザ機器とは異なり、移動通信ネットワークとの間およびその内部でのシグナリングが低減される。移動通信ネットワークに対して制御プレーンインタフェースを示すことにより、機械型通信ユーザ機器に対する外部主導ページングが可能となるため、機械型通信装置の最適化、ならびに、機械型通信ユーザ機器と移動通信ネットワークおよび／またはネットワーク装置との間のデータトラフィックの最適化がなされる。

本発明の他の利点として、機械型通信ユーザ機器と移動通信ネットワークおよび／またはネットワーク装置との間の不要なアイドルモードシグナリングが回避される。また、移動通信ネットワーク内の、および／または、機械型通信ユーザ機器および／またはネットワーク装置との間の動的状態情報トラフィックが大幅に低減される。さらに、機械型通信ユーザ機器および対応する移動通信ネットワーク装置の電力消費が低減される。また、本発明は、例えば消費量計測、非リアルタイムデータ取得、カウンタ、在庫報告等の、機械型通信に関するユーザ機器、すなわち、データ送受信を行うのが（好ましくは数日おきの通信間隔で）稀な装置で、容易に実施・使用されることも可能である。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (13)

1. 移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）経由でネットワーク装置（６）にユーザ機器（１）を接続する方法において、ユーザ機器（１）は、少なくとも非登録状態（Ｂ）および登録状態（Ｃ）を有し、非登録状態（Ｂ）は、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）へのユーザ機器（１）の接続状態を規定する少なくとも２つの下位状態すなわち通常下位状態およびアタッチ試行中下位状態を含み、ユーザ機器（１）は移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）に接続可能であり、ネットワーク装置（６）は移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）に接続され、該方法は、
   ａ）ユーザ機器識別子、好ましくは一意的なユーザ機器識別子を用いたページング信号によりユーザ機器（１）をページングするステップと、
   ｂ）ページング信号を受信した時に、ユーザ機器（１）を非登録状態（Ｂ）のアタッチ試行中下位状態に切り替えるステップと、
   ｃ）ユーザ機器（１）を移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）にアタッチするステップと、
   ｄ）ステップｃ）によるアタッチの結果に応じて、ユーザ機器（１）を登録状態（Ｃ）に切り替えるステップと
   を備え、
   ユーザ機器（１）は、接続状態として受動状態（Ｂ１）を提供するように構成され、受動状態（Ｂ１）にあるユーザ機器（１）は、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）のエンティティ（４）によって少なくともページング可能であり、ユーザ機器（１）が受動状態（Ｂ１）にある場合、ユーザ機器（１）は、ステップａ）を実行した後にステップｂ）に従って切り替わり、少なくとも現在のトラッキングエリアの情報およびユーザ機器（１）の好ましくは一意的な識別子が、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）のエンティティ（７）および／またはネットワーク装置（６）に保存され、該情報が少なくともステップａ）を実行するために使用されることを特徴とする、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続する方法。
2. 前記好ましくは一意的な識別子が、ＩＭＳＩ識別子、ＩＭＥＩ識別子またはＩＰアドレスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくともステップａ）が、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）に接続されたネットワーク装置（６）、好ましくは機械型通信サーバ（６）の形態のネットワーク装置（６）によって開始されることを特徴とする請求項１および２のいずれか１項に記載の方法。
4. ユーザ機器（１）が、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）からのデタッチ手順（７０ｂ，７１ｂ）の後に受動状態（Ｂ１）に切り替わることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. ユーザ機器（１）が、所定期間の間、受動状態（Ｂ１）にとどまることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. ユーザ機器（１）が、静止しているか、または移動性が低いことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
7. ユーザおよび／または制御プレーンコネクションが、ネットワーク装置（６）、好ましくは機械型通信サーバの形態のネットワーク装置（６）によって開始されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. ユーザおよび／または制御プレーンコネクションを確立するため、少なくとも１つのモビリティ管理エンティティ（４）とネットワーク装置（６）、好ましくは機械型通信サーバ（６）の形態のネットワーク装置（６）との間の新規インタフェース（ＭＴＣ＿Ｃ）経由の新たなコネクション（５４）が提供されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記新たなコネクションが、少なくともステップａ）を開始するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. ステップａ）を開始するために、トラッキングエリア情報が含められ、前記新たなコネクション（５４）経由で送信されることを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の方法。
11. ネットワーク装置（６）、好ましくは機械型通信サーバ（６）の形態のネットワーク装置（６）が、受動状態（Ｂ１）にあるユーザ機器（１）のＩＰアドレスを割り振ることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）がセルラ方式であり、ユーザ機器（１）がセルにキャンプオンすることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）経由でネットワーク装置（６）にユーザ機器を接続するシステムにおいて、
    ユーザ機器（１）は、少なくとも非登録状態（Ｂ）および登録状態（Ｃ）を提供するように構成され、非登録状態（Ｂ）は、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）へのユーザ機器（１）の接続状態を規定する少なくとも２つの下位状態すなわち通常下位状態およびアタッチ試行中下位状態を含み、ユーザ機器（１）は移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）に接続可能であり、ネットワーク装置（６）は移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）に接続され、ユーザ機器（１）は、ユーザ機器識別子、好ましくは一意的なユーザ機器識別子を用いたページングによるページング信号を受信した後、ユーザ機器（１）の非登録状態（Ｂ）のアタッチ試行中下位状態に切り替わり、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）にアタッチし、ステップｃ）によるアタッチの結果に応じて、ユーザ機器（１）の登録状態（Ｃ）に切り替わるように構成され、
    ユーザ機器（１）は、接続状態として受動状態（Ｂ１）を提供するように構成され、受動状態（Ｂ１）にあるユーザ機器（１）は、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）のエンティティ（４）によって少なくともページング可能であり、ユーザ機器（１）は、ユーザ機器（１）が受動状態（Ｂ１）にある場合、ステップａ）を実行した後にステップｂ）に従って切り替わり、少なくとも現在のトラッキングエリアの情報およびユーザ機器（１）の好ましくは一意的な識別子が、移動通信ネットワーク（２，３，４，５，７）のエンティティ（７）および／またはネットワーク装置（６）に保存され、該情報が少なくともステップａ）を実行するために使用されるように構成されることを特徴とする、移動通信ネットワーク経由でネットワーク装置にユーザ機器を接続するシステム。

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