JP2014506758A - オーバーヘッドを削減した短いメッセージ伝送のための方法 - Google Patents

Abstract

アプリケーションが極めて小規模なデータ活動を有する場合、そのような小規模なデータ・トラフィック増分を従来の接続設定プロセスを介して送信または受信するための、ワイヤレス・ネットワークへのＵＥの接続は、スペクトル資源の活用に関して非常に非効率である。本発明は、ＵＥとサービングｅＮＢとの間のそのような小規模なデータ増分を伝送するための新しいコネクションレス型手法を提供する。具体的には、本発明の手法は、プリアンブル・シーケンスのプールでＵＥからｅＮＢへのランダム・アクセス・チャネルを介したアクセス要求のために提供される１組のプリアンブル・シーケンスを、所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ増分を伝送するためのＵＥからのアクセス要求に対応するものとして、識別することを企図する。ＵＥが所定のしきい値サイズよりも小さいサイズの伝送すべきデータ・トラフィックを有すると、ＵＥは、識別された組におけるプリアンブル・シーケンスのうちの１つを選択し、アクセス要求を、選択されたプリアンブル・シーケンスを使用して、サービングｅＮＢにランダム・アクセス・チャネルを介して送信する。ｅＮＢは、アクセス要求をＵＥから受信すると、ＵＥが伝送しようとするデータ増分に対する適切なＲＦリソースを、ＵＥが送信した選択されたプリアンブル・シーケンスの使用に基づいて決定し、ＵＥによるそのデータ増分を伝送するためのアップリンク接続を予定する。

Description

本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムにおけるデータ伝送に関する。

ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）プロトコルおよび標準を適用するワイヤレス通信システムでは、モバイル装置、すなわちユーザ機器（ＵＥ）は、サービング基地局、すなわち拡張ノードＢ（ｅＮＢ）との間で維持される無線インターフェースに関する２つの状態のうちの１つで動作する。これらの状態は、ＲＲＣ＿ＣｏｎｎｅｃｔｅｄおよびＲＲＣ＿ｉｄｌｅ（ＲＲＣは「無線リソース制御」を示す）と指定されている。ＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態では、ＵＥはｅＮＢとの間のアクティブな接続を維持し、一方、ＲＲＣ＿ｉｄｌｅ状態では、ＵＥとｅＮＢとの間の接続は存在せず、ＵＥが、定義された間隔でウェイクアップして（その受信機の電源を入れて）ｅＮＢからの呼出し（ｐａｇｅ）を待ち受ける。明らかなように、ＵＥのバッテリ・リソースおよびＵＥが動作しているセル内のＲＦリソースは、ＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態では、ＲＲＣ＿ｉｄｌｅ状態においてよりもはるかに大量に消費される（また、同様に、ＵＥとｅＮＢとの間のアクティブな接続の維持に関連するセル内インターフェースおよびセル間インターフェースは、ＲＲＣ＿ｉｄｌｅ状態では大部分は存在しなくなる）。

前の段落で示唆したように、現在のＬＴＥフレームワークでは、ＵＥは、ＵＥがＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態のとき、（そのサービングｅＮＢを介して）唯一ユーザ・データをワイヤレス・ネットワークへ送信することができる。大規模なデータ通信トランザクションの場合、このことは問題ではない。しかし、例えば、ショート・メッセージ・サービスを介して送信されるテキスト・メッセージなどの極めて小規模なデータ・トランザクションの場合、接続の設定は、接続維持およびシグナリングの両方にかなりのオーバーヘッドを含み、その結果、データ伝送のために必要なシステム・リソースと比べ、しばしばより多くのシステム・リソースを消費する。この問題は、ワイヤレス接続を介したマシン・ツー・マシン（Ｍ−ｔｏ−Ｍ）通信の発展分野が引き続き勢いを増すにつれて、今後確実に悪化することになる。マシン・ツー・マシン通信の場合、個々のデータ・トランザクションは、大抵の場合、非常に小さくなるが、一方で、Ｍ−ｔｏ−Ｍ伝送の実施者数は潜在的に非常に多いため、極めて多数の非常に短いデータ・トランザクションによる、ワイヤレス・システムの負荷が発生する。

ＬＴＥ標準の下では、ｅＮＢは、小規模なトランザクションのそれぞれにＲＲＣ接続を設定し、次いでデータ・トランザクションが完了するとすぐにその接続を解放するか、多数の待機状態のＲＲＣ接続を維持するかのどちらかが必要である。どちらの選択肢も、ワイヤレス・システム・リソースの効率的な活用にはならない。

ある程度まで、ＲＲＣ接続に付随するシグナリング・オーバーヘッドは、ＭＡＣ−ＤＲＸとして知られる手順の作用によって軽減される。ＭＡＣ−ＤＲＸは、トラフィック活動がない場合、ＵＥが、接続状態を維持しつつ、定期的にスリープ状態になるようにする。しかし、ＭＡＣ−ＤＲＸはＵＥのバッテリ消費の節約にはなるが、ｅＮＢが依然としてＵＥのＲＲＣ接続を維持する必要があるので、ｅＮＢの処理は削減されない。さらに、この場合、ＵＥが常にＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態にあるので、ハンドオーバ活動が大幅に増加し、その結果、モビリティ管理にかかる労力が拡大する。

シン・トラフィック（ｔｈｉｎ−ｔｒａｆｆｉｃ）アプリケーションの支持が高まると共に、ＬＴＥインフラストラクチャは、ＤＲＸモードでセルごとに多数のＲＲＣ接続をサポートすることを求める巨大な圧力に直面し、これはｅＮＢ利用者全体および発展型パケット・コアにとって大変な課題となる。一方、ユーザ・パフォーマンスも同様に最善ではない。例えば、ｅＮＢがＤＲＸ ＯＦＦ期間の間にデータをＵＥに送信する必要がある場合、ｅＮＢは、ＵＥがＤＲＸ ＯＦＦから出てアクティブになるまで待たなければならず、このことは大きな遅延も引き起こす。

前述のように、アプリケーションが極めて小規模なデータ活動を有する場合、そのような小規模なデータ・トラフィック増分（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）を従来の接続設定プロセスを介して送信または受信するための、ワイヤレス・ネットワークへのＵＥの接続は、スペクトル資源の活用に関して非常に非効率である。本発明は、ＵＥとサービングｅＮＢとの間のそのような小規模なデータ増分を伝送するための新しいコネクションレス型手法を提供する。具体的には、本発明の手法は、プリアンブル・シーケンスのプール（ｐｏｏｌ）でＵＥからｅＮＢへのランダム・アクセス・チャネルを介したアクセス要求のために提供される１組のプリアンブル・シーケンスを、所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ増分を伝送するためのＵＥからのアクセス要求に対応するものとして、識別することを企図する。ＵＥが所定のしきい値サイズよりも小さいサイズの伝送すべきデータ・トラフィックを有すると、ＵＥは、識別された組におけるプリアンブル・シーケンスのうちの１つを選択し、アクセス要求を、選択されたプリアンブル・シーケンスを使用して、サービングｅＮＢにランダム・アクセス・チャネルを介して送信する。ｅＮＢは、アクセス要求をＵＥから受信すると、ＵＥが伝送しようとするデータ増分に対する適切なＲＦリソースを、ＵＥが送信した選択されたプリアンブル・シーケンスの使用に基づいて決定し、ＵＥによるそのデータ増分を伝送するためのアップリンク接続を予定する。

さらなる実施形態では、識別された１組のプリアンブル・シーケンスは、ＵＥでの特定のＲＦ状態、および所定のしきい値よりも小さいデータ増分範囲内のサブ増分に対応して、複数のサブグループに細分される。別のさらなる実施形態では、所定のしきい値よりも小さいサイズのダウンリンクのデータ増分を、対応する簡略化された接続設定プロセスを介して送信するための方法が提供される。また、この別のさらなる実施形態に関連して、所定のしきい値の発明よりも小さいサイズの使用できるダウンリンクのデータ増分を、ダウンリンクのデータ増分の宛先となるＵＥに送信される呼出しにおいて識別するために、ページング手順が提供される。

本発明の教示は、以下の「発明を実施するための形態」を添付図面と共に考慮することにより、容易に理解することができる。

本発明の方法が実施され得る、ワイヤレス・システム構成における、接続の設定および解放のための通常のメッセージ・コール・フローの概略図である。 本発明の方法による、コネクションレス・モードでの、ＵＥ発のデータ伝送のタイミング図である。 本発明の方法による、コネクションレス・モードでの、ＵＥ終端のデータ伝送のタイミング図である。

以下の説明では、本発明の例示的な実施形態の十分な理解を導くために、限定ではなく説明の目的で、特定のアーキテクチャ、インターフェース、技法などの特定の詳細について述べる。しかし、これらの特定の詳細から逸脱する他の例示的な実施形態においても本発明が実行され得ることは、当業者には明らかであろう。いくつかの例においては、記載されている実施形態に関する説明を不必要な細部に触れることで不明瞭にしないよう、よく知られた装置、回路、および方法についての詳細な説明は省略している。すべての原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の例は、その構造的均等物と機能的均等物の両方を包含することが意図される。またこのような均等物には、現在知られている均等物と将来開発される均等物との両方が含まれることが意図される。

以下、ＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態の同様の伝送に比べてオーバーヘッドおよびシグナリング・リソースを大幅に節減して、小規模データ・トランザクションのためのコネクションレス型伝送を実現する、ランダム・アクセス・チャネルのプリアンブル、すなわちシグネチャの適用に関して、本発明を説明する。開示される発明を、ＬＴＥ標準、およびそうしたＬＴＥワイヤレス・システムに関連するＥ−ＵＴＲＡＮ無線インターフェース標準に準拠するサービスを提供するワイヤレス・システムを用いて例示的に説明するが、複数の定義済みのアクセス・プリアンブルを有する競合ベースの共通電送チャネルを介してモバイル装置からワイヤレス・インフラストラクチャへのアクセスが開始される他のワイヤレス構成にも、本発明の概念が当てはまることは容易に明らかになるはずである。

ＬＴＥ標準に準拠して実装されるワイヤレス・システムでは、電源オンの際にネットワーク・インフラストラクチャとの接続を確立しようとする、またはＲＲＣ＿ＩｄｌｅからＲＲＣ＿Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄへ移行しようとするＵＥは、サービングｅＮＢとの間で交換される一連のメッセージを通じてそれを行い、そのデータ伝送の完了の際には、ｅＮＢとの間で交換される別の一連のメッセージを通じて、その接続の解放を実施することができる。呼設定および呼解放のそのようなメッセージ交換の代表的なフローを図１に示す。この図に示すように、接続プロセスは、アクティブな接続の確立を求めるＵＥの要求を示す、ＬＴＥのランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）経由で送られるＵＥからｅＮＢへのシグナリング・メッセージから始まる。ｅＮＢは、物理ダウンリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ：ＰＤＳＣＨ）において、アップリンク（ＵＬ）のリソース許可およびＵＥのための一時的な識別子を含めて、ランダム・アクセス応答（ＲＡＲ）により応答する。

コール・フローは次いで、物理アップリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ：ＰＵＳＣＨ）を介するＵＥからの接続要求（ＣｎｘＲｅｑ）（Ｍｓｇ３）を経て、ＰＤＳＣＨを介するｅＮＢからの最初の接続設定メッセージ（ＣｎｘＳｅｔｕｐ）（Ｍｓｇ４）、ＰＵＳＣＨを介するＵＥからの接続設定完了メッセージ（ＣｎｘＳｅｔｕｐＣｍｐｔ）へと進み、その後、１対または複数の対の、ＰＤＳＣＨを介するｅＮＢからの接続再設定メッセージ（ＣｎｘＲｅｃｏｎｆｉｇ）およびＰＵＳＣＨを介するＵＥからの接続再設定完了メッセージ（ＣｎｘＲｅｃｏｎｆｉｇＣｍｐｔ）が続く。一方、ＲＬＣ−Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄモードで動作するこれらのＲＲＣメッセージの大半は、他の方向のトラフィック・チャネルを介するＲＬＣ状況レポート（ＲＬＣＳｔａｔｕｓＲｅｐｏｒｔ）を必要とする。また、前述のシグナリング・メッセージのそれぞれは、物理ダウンリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ：ＰＤＣＣＨ）を介するｅＮＢから発行されたリソース許可を伴わなければならない。ＲＲＣ接続が完全に設定された後、アプリケーション・データが動作を開始できる。ＵＥのペイロード・データ（Ｕｓｅｒ Ｍｓｇ）伝送の完了後、プロセスは、ｅＮＢによる接続の解放およびＵＥによる解放の確認に至る、別の一連のメッセージならびにリソース許可を継続する。

これらの接続設定および解放のステップはすべて、当技術分野でよく知られており、本明細書でさらに説明する必要はない。しかしながら、このプロセスにかかわるシグナリングおよびオーバーヘッドは、送信または受信するかなりの量のデータをＵＥが有している場合にもおそらく対応できるが、極めて小規模なデータ・トランザクションの状況に適用すると、システム・リソースを実質的に非効率に消費していることを意味することは、接続設定および解放のプロセスのこの簡単な説明から容易に明らかになるはずである。

したがって、アプリケーションが極めて小規模なデータ・トランザクションの活動を有する場合、ＵＥとｅＮＢとの間の大幅に簡略化された相互作用が非常に好ましいであろうと理解することができる。本発明者らは、以下で説明するように、そのような簡略化された、彼らがコネクションレス型データ伝送と位置付けるＵＥ／ｅＮＢ相互作用を開発し、このコネクションレス型データ伝送により、小規模なデータ伝送の場合のオーバーヘッドおよびシグナリングの負荷の大幅な低減が実現される。

本発明の手法は、ＬＴＥ標準の枠の中でコネクションレス型データ伝送を提供し、そのデータ伝送はＬＴＥ標準に指定された既存のコネクション型データ伝送フレームワークと統合される。本発明のコネクションレス型データ伝送とＲＲＣ接続アプローチの両方が現在利用されると、ＬＴＥネットワークは、効率と費用効果の両方に優れたデータ伝送を様々なデータ・アプリケーションに提供することができる。一般に、本発明は、データ伝送のしきい値サイズの確立を企図し、このしきい値は、ローカルの条件によって変わり得る。これにより、しきい値サイズよりも小さいデータ・トランザクションが提供されれば、本発明の手法に従って伝送され、またしきい値サイズよりも大きいデータ・トランザクションであれば、ＲＲＣ接続の従来の手法に従って伝送される。

再び簡単に、前述の、ＵＥからｅＮＢへの最初のＲＡＣＨ要求を参照すると、数百のＵＥ（またはそれ以上）にサービス提供しているセルにおいて、セル内のいくつかのＵＥが、ｅＮＢに対し、ＲＡＣＨチャネルを介して、所与の時間にアクセスを試みる可能性がある。ＲＡＣＨへのほぼ同時のアクセスを試みるこれらのＵＥ間のＲＦ衝突問題を軽減するために、ＬＴＥ標準は、ＲＡＣＨ上で使用される複数のアクセス・プリアンブル・シーケンス（「シグネチャ」とも呼ばれる）を提供する。すなわち、ＲＡＣＨにアクセスしている各ＵＥは、要求をｅＮＢに送信するために、このプリアンブル・シーケンスのうちの１つを無作為に選択する。（２つのＵＥが同じプリアンブルを選択している場合、現在の標準において定義された競合解決プロセスが適用される。）

当技術分野のワイヤレス・システムにおける、ＵＥによって伝送されるプリアンブル・シーケンスの唯一の目的は、ネットワークとＵＥとの間の接続の確立などのシグナリング・プロセスが開始されるようにｅＮＢの注意を得ることである。シグナリング・プロセスの目的は、ＲＲＣ接続が設定されてからでないと明らかにならない。本発明の方法によれば、要求されるアクセスが、ＲＲＣ接続プロセスは必要ない小規模データ・トランザクション向けのものであることを直接示すために一定のＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスが適用され、それにより、接続設定手順のかなりの省略につながる。

現在のＬＴＥ標準では、６４のプリアンブル・シーケンスが提供されている。これら６４のプリアンブル・シーケンスのかなりの部分は、ＵＥによって「標準的な」競合アクセスに割り当てられ、残りの部分は、競合のないハンドオーバなどの特別な場合に対処するために非競合アクセスに割り当てられる。プリアンブル・シーケンスの競合アクセスと非競合アクセスとの間の割当てはセルによって変わり得るので、各セルのｅＮＢは、そのセルにおいて競合ベース・アクセス用途および非競合ベース・アクセス用途に使用できるプリアンブルをブロードキャストする。

前述したように、本発明者らは、単にｅＮＢへの「警告」だけでなくｅＮＢに追加の情報を提供する、ＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスの適用を開発した。具体的には、本発明の手法は、小規模データ・トランザクションを要求する、ｅＮＢへのシグナリングを提供する。これを受けて、競合ベース・アクセス用途向けの１組のＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスは、２つの部分に区分される。すなわち、（１）既存のアクセス目的に割り当てられる第１の部分（つまり、現在のＬＴＥ標準によって企図されるＲＡＣＨ「警告」機能）、および（２）本発明の方法による、小規模データ・トランザクションに必要な「コネクションレス型通信」を識別するために割り当てられる第２の部分である。次の表は、ＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスの合計プールに対するこうした割当ての例を示す。

この表に示した分類内での、プリアンブル・シーケンスの特定の数値的な割当ては、例示であり、本発明の原理の説明のみを意図していることを理解されたい。こうしたプリアンブル・シーケンスの特定の割当ては、所与のセル（または、おそらくセル群）の環境の特徴になっている様々な動作条件によって異なることが予想され、従来のアプローチと同様に、所与のセルにおいて特定の目的に使用できるプリアンブル・シーケンスが、そのセルを対象にｅＮＢによってブロードキャストされることになる。さらに、（現在の６４を上回る）追加のＲＡＣＨシーケンスが、将来、使用可能になる可能性があり、その場合、本明細書で提示される割当てはもちろん、使用可能なシーケンス数のそうした増加に基づいて調整されるであろうことが予想される。また、小規模データ・トランザクションを識別するために割り当てられる１群のプリアンブル・シーケンスは、競合ベース・シーケンスのプール（現在のやり方でのそうしたシーケンスのより大きなプールを表している）から生じるものとして示されており、本発明の原理は、そのようなシーケンスの非競合プール内における小規模データ・トランザクション・シーケンスの割当てに、同様に当てはまるであろう。

前述の分類は、ＵＥが小規模データ・トランザクションを開始するために必要な全体的な印（ｉｎｄｉｃｉａ）をｅＮＢに提供するが、そのプロセスは、本発明の手法によってさらに最適化される。以下でさらに説明するように、本発明の方法では、小規模データ・トランザクションを、ＲＡＣＨでの小規模データ・トランザクション・シーケンスの受信に従って伝送するために、ｅＮＢが、アップリンク・トラフィック許可をＵＥに割り当てる。しかしながら、好ましくは、割り当てられるべきアップリンク伝送の適切なＲＦリソースをＵＥに割り当てる（例えば、物理リソース・ブロック（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ：ＰＲＢ）および変調符号化方式（ＭＣＳ））ためには、ｅＮＢは、ＵＥに関連するＲＦチャネルの状態（現在の当技術分野の方法に従ってＵＥによって測定される）についての追加の情報、および伝送に提供される小規模データ・トランザクションの概算のサイズを必要とする。データ・トランザクションのサイズについての全体的しきい値は、本発明の方法が適用されるであろう小規模データ・トランザクションと従来の方法で処理されるであろう「大規模な」データ・トランザクションとの間の境界線を提供するように設定できるが、小規模データ・トランザクションを構成している、データ・サイズの範囲には、所与の小規模データ・トランザクションのための伝送リソースの最適な割当てに影響するとみられる粒度（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）が依然として存在する場合がある。

この必要に対処するために、本発明の手法はさらに、小規模データ・トランザクション・プリアンブル・シーケンスのプール（前出の表のタイプ２）を、チャネルのＲＦ状態およびデータ・トランザクション・サイズに基づいてプリアンブル・シーケンスのサブセットに分類する。このように、タイプ２のプリアンブル・シーケンスは、次の２つの基準に基づいて分類される：
（ａ）ＵＥのＲＦ状態。適切な測定基準（参照信号受信電力（ＲＳＲＰ）、参照信号受信品質（ＲＳＲＱ）、ダウンリンクＥｃ／Ｉｏなど）によって示される
（ｂ）送信／受信が必要なデータ量

本発明の例示的な実施形態として、本発明者らは、タイプ２の小規模データ・トランザクション・プリアンブル・シーケンスのプールを、３つのＲＦ状態レベルおよび３つのデータ・サイズ範囲で割り当てた。次の表にこの例示的な割当てを示す。この表に示すように、選択されたＲＦ測定基準のＲＦ状態は、ＲＦ測定基準の３つの範囲、すなわち、（１）しきい値Ｒ_０未満、（２）しきい値Ｒ_０からしきい値Ｒ_１の間、および（３）しきい値Ｒ_１超で区分される。同様に、この例示的なケースの場合、小規模データ・トランザクションにおける、送信（または受信）しようとするデータの量は、データ・サイズの３つの範囲、すなわち、（１）しきい値Ｄ_０未満、（２）しきい値Ｄ_０からしきい値Ｄ_１の間、および（３）しきい値Ｄ_１からしきい値Ｄ_２の間で区分され、しきい値Ｄ_２は小規模データ・トランザクションと「大規模な」データ・トランザクションを区分するしきい値である。

この表によって示される例示的なケースについて、２つの点が強調されるべきである。第１に、この表によって示されるＲＦ＿Ｍｅｔｒｉｃ／Ｄａｔａ＿Ｓｉｚｅマトリックスの様々なセルに示した、小規模データ・トランザクション・プリアンブル・シーケンスの特定の数値的な割当ては、単に本発明の手法を示すために選ばれており、またこれらのセル内で使用可能な小規模データ・トランザクション・プリアンブル・シーケンス合計に対する他の何らかの割当ては、本発明の範囲内にあると意図される。実際、データ・サイズおよびＲＦ状態のカテゴリ内での、これらのシーケンスの特定の割当ては、セルの特徴になっている特定の動作条件および環境条件に応じて、セルごとに変わるであろうことが予想される。第２に、小規模データ・トランザクション・プリアンブル・シーケンスを３つのＲＦ状態範囲および３つのデータ・サイズ範囲で区分する例示的な選択は、現在のところ使用可能な、そうしたシーケンスの総数を考慮すれば、有用な粒度レベルであると考えられるが、決して本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。実際、ＲＦ状態パラメータとデータ・サイズ・パラメータのどちらかの粒度について唯一実際に限定されることは、使用可能な組合せの総数が、使用可能なＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスの総数を超過できないことである。同様に、ＲＦ状態およびデータ・サイズ範囲を定義する特定のしきい値の選択は、様々なシステム・オペレータによって変わることが予想され、同様に、セルまたはセル群の特徴になっている特定の条件に応じて、セルごとに変わるものと考えられるが、そのようなすべての変形形態は、本発明の範囲内にあると意図される。

この表に同様に示すように、ＲＦ測定基準の範囲ごとの特定のシーケンスはまた、小規模データ・トランザクションがネットワークからＵＥへの送信に使用できることを示す、呼出しへの応答をＵＥに送信するために、割り当てられてもよい。ネットワークからＵＥへの小規模なデータ伝送の場合に適用されるべき特定の手順に関する以下の解説から明らかになるはずであるが、ＵＥは、呼出しを受信するときに、入ってくる小規模データ・トランザクションのサイズに関して何も情報をもたない（呼出しメッセージはデータ・サイズが小規模なトランザクションのクラスに属していることを示すのみである）が、伝送データ・サイズを認識しているか、認識することになるｅＮＢは、ダウンリンクの伝送リソースを、小規模データ・トランザクションをＵＥに伝送するダウンリンクの接続の確立に適切に割り当てるために、ＵＥのＲＦ状態に関する情報が必要である。

前述したように、ｅＮＢが、非競合、従来の競合、および小規模データ・トランザクション競合シーケンス内での、ＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスの割当てを、そのセル内で動作しているＵＥにブロードキャストするであろうことが予想される。ｅＮＢによってブロードキャストされる１つまたは複数のシステム情報ブロック（ＳＩＢ）メッセージの適用は、追加の情報を伝達するために使用することができ、その追加の情報とは、ＵＥがそのためにコネクションレス型伝送チャネルを探すことになる所与の小規模データ・トランザクションに適切なプリアンブル・シーケンスを識別するのに必要なものである。あるいは、本発明者らは、本発明の手法の一部となる好ましい経路は、以下の情報を含むであろう、ｅＮＢによるブロードキャスト向けの新しいＳＩＢを確立することであると考える：
１． 当該セルのＲＦ状態範囲を定義するしきい値
２． 当該セルに適用可能なデータ・サイズ範囲を定義するデータ・サイズしきい値
３． ＵＥが（ＲＦ状態、データ量の）それぞれのビン（ｂｉｎ）に使用できるアクセス・プリアンブル・シーケンスの特定の割当て

以下、（ＵＥからｅＮＢへの）アップリンク方向に、また（ネットワークからｅＮＢを経てＵＥに進む）ダウンリンク方向に、本発明の方法による、小規模データ・トランザクションのコネクションレス型伝送をサポートするために、特定の手順について説明する。いずれの場合にも、ＵＥは、最初にＲＲＣ＿Ｉｄｌｅ状態にあると仮定する。

ＵＥによって開始されるアップリンクのケースの場合、ＵＥ、ｅＮＢ、および他のネットワーク要素間でのメッセージ・フローは、図２に概略的に示される。この場合、ＵＥは、ｅＮＢによってブロードキャストされるＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスＳＩＢから、最初に、ＵＥで体験されるＲＦ状態およびＵＥが伝送を望むデータ・トランザクションのサイズに適切なＲＦ＿ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ／ｄａｔａ＿ｓｉｚｅビン内のプリアンブル・シーケンスのうちの１つを選択し、図に示すように、選択されたシーケンスをｅＮＢにＲＡＣＨを介して送信する。ｅＮＢは、シーケンスを検出すると、小規模データ・トランザクションを送信するために必要なアップリンク・トラフィック・チャネルに関して、ＲＦリソースを割り当てるために必要な情報の大部分を獲得する。これは、本質的に、従来のアップリンクの接続設定プロセスの第１のステップ（図１に示す）に対応しているが、現時点では、以下のステップが実行される。
・ｅＮＢが、ＵＥに対する、ＭＣＳおよびＰＲＢの適切な割当てを、受信したＲＡＣＨプリアンブル・シーケンスに基づいて決定する。
・ｅＮＢが、割り当てられた、ＭＣＳおよびＵＬ ＰＲＢのリソース割当てを含めて、ランダム・アクセス応答（ＲＡＲ）をＵＥに送信する。
・ＵＥが、Ｍｓｇ３内にカプセル化されたデータを送信することで応答する。すなわち、Ｍｓｇ３ペイロードは、もはや正規のＲＲＣシグナリング・メッセージではなく、代わりに、アプリケーションのＩＰパケットを含む。ＩＰソース・アドレスが、一意にＵＥを識別するためにネットワークによって使用される。ＵＥはまた、メッセージ内に、ＵＥ競合解決識別情報（ＵＥ ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を含む。
・ｅＮＢは、ＵＥからＭｓｇ３を受信すると、ＵＥの競合解決識別情報を含めて、その受信を通知するＭｓｇ４を送信する。
・ＵＥは、ｅＮＢから通知Ｍｓｇ４を受信すると、小規模データ・トランザクションの開始元の上位プロトコル・レイヤに、トランザクションの成功を通知する。ＵＥは次いで、待機状態に戻る。
・ＵＥは、構成可能なタイマのタイムアウトによって、ｅＮＢからの通知Ｍｓｇ４の受信に失敗した場合、上位レイヤに、明白な伝送の失敗を通知し、その結果、上位レイヤは、必要に応じてアクセス・プロセスの別のラウンドを再び開始することができる。
・一方、ｅＮＢは、カプセル化されたアプリケーション・データをＵＥ識別情報と共に受け取った後、小規模データ・トランザクションを、共有ＧＴＰチャネルを通じてＳ−ＧＷに伝送する。ｅＮＢはまた、サービング・ゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）がデータを適切なＧＴＰトンネルを介して正しいＰＤＮゲートウェイに送達できるようにする通信チャネル情報を、識別されたＵＥが呼び出すことができるよう、モビリティ管理エンティティ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ：ＭＭＥ）と通信する。インターネットへのＥＰＳを介したデータ伝送を可能にする、ｅＮＢ、Ｓ−ＧＷ、およびＭＭＥ間の詳細なプロトコル設計は、本発明の範囲外である。

ネットワーク側からの小規模データ・トランザクションを、ｅＮＢからＵＥへのダウンリンク接続を介してＵＥに送信するプロセスを説明する前に、ＵＥへの伝送のためネットワークの待ち行列にあるデータ・トラフィックが小規模データの特性を有していることをＵＥに警告するのに必要な、ページング・プロセスの変更について説明しなければならない。現在の標準の呼出しレコードは、ＰＳ（パケット交換を示す）とＣＳ（回線交換へのフォールバックを示す）のどちらかに向けて設定可能なＣＮドメイン・フィールドを有する。本発明の手法は、ＣＮドメイン・フィールドの「ＰＳ」設定を条件とする新しいフィールド、具体的には、ｃｎｘまたはｃｎｘｌｅｓｓというＰＳタイプを追加する。この新しいフィールド値は、本発明の手法に従って、ＵＥに、通信の特性、すなわち、標準的なＲＦ接続設定を使用する従来のデータ伝送（「Ｃｎｘ」と指定）とコネクションレス型ＲＦ伝送経路を使用する小規模なデータ伝送（「ｃｎｘｌｅｓｓ」と指定）のどちらであるかを通知し、その結果、ＵＥは、呼出しに応答するのに適切なＲＡＣＨリソースを選択できる。

ダウンリンクの小規模データ・トランザクションのケースの場合、Ｓ−ＧＷ、ＭＭＥ、ｅＮＢ、およびＵＥ間でのメッセージ・フローは、図３に概略的に示される。ＲＲＣ＿ＩＤＬＥの所与のユーザ向けの小規模データ・トランザクションをＳ−ＧＷで受信すると、ＭＭＥは、ユーザがコネクションレス型ＲＦ伝送に適格であると、宛先のＵＥを呼び出すために、データ・サイズを含めて、ページング通知を適切なｅＮＢまたはｅＮＢ群に送信する。ページング通知においてデータ・サイズの表示がないと（デフォルト・ケース）、その呼出しが従来のコネクション型のデータ伝送向けのものであることを意味すると考えられ、したがって、レガシＵＥ機器とのページング・プロセスの下位互換を維持し、コネクションレス型プロセスで動作するようには構成されないことに留意されたい。

ＭＭＥからｅＮＢへのページング通知の送信時には、以下のステップが実行される。
・ｅＮＢは、コネクションレス資格の呼出し要求のページング通知を受信すると、そのセル内に、ローカルのしき値およびデータのバックログ・サイズに基づいて、コネクションレス型呼出しを送信すべきかどうかを判定する。呼出しが適格である場合、ｅＮＢは、呼出しメッセージを、「ｃｎｘｌｅｓｓ」に設定されたＰＳタイプと共に送信する。
・呼び出されたＵＥがｅＮＢの受信可能範囲に存在し、そうした呼出しを受信している場合、ＵＥは、適切に選択されたコネクションレス型アクセス・プリアンブルに、ＲＡＣＨを介して、観測されたＲＦ状態に基づいて応答する（前述したプリアンブル選択）。
・ｅＮＢは、ＵＥのＲＡＣＨ呼出し応答を受信すると、ＵＥの識別表示、およびＵＥの同期向けのタイミング・オフセットを求める要求を含む、ランダム・アクセス応答（ＲＡＲ）を送信する。
・ＵＥは次いで、Ｍｓｇ３を、要求されたＵＥの識別表示（ＩＤ）と共に送信することで応答する。
・そのＩＤがｅＮＢページングのＵＥ ＩＤと一致した場合、ｅＮＢは、ＭＭＥに、呼出しプロセスを停止するように通知する。ｅＮＢはまた、共有ＧＴＰトンネルを介してＳ−ＧＷからＩＰパケット・データを呼び出し、結果をＭｓｇ４でＵＥに送信する。
・ｅＮＢは、ＵＥからＨＡＲＱ ＡＣＫを受信した場合、メッセージが無事ＵＥに送達されたとみなす。
・ｅＮＢは、最大数のＨＡＲＱ伝送の後、ＵＥからＨＡＲＱ ＮＡＫを受信した場合、Ｓ−ＧＷに、伝送が失敗したことを通知し、その結果、Ｓ−ＧＷは、必要に応じて呼出しプロセスの別のラウンドを再び開始することができる。
・関連して、ＵＥからの呼出し応答の結果として、ＭＭＥは、ＵＥへの将来的に可能性のある呼出しに役立つよう、ＵＥに関連するロケーション情報を更新することができる。

本発明のさらなる実施形態では、コネクションレス型ＲＦプロセスを介して送信されるデータのために、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）から発展型パケット・コア（ＥＰＣ）にかけてバックホールが提供される。この実施形態では、それぞれのｅＮＢは、各Ｓ−ＧＷとの共有データ・トンネルを、ｅＮＢがそのＳ−ＧＷとの間であらゆるコネクションレス型データ伝送向けの通信を行う手段であるトラッキング・エリア・コード（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ Ｃｏｄｅ：ＴＡＣ）で確立する。このトンネルは同じＧＴＰプロトコルを実行するが、アドレスはコネクションレス型伝送向けに確保された特別な値である。ｅＮＢは、ＧＴＰトンネルを、ＵＥが接続されているＳ−ＧＷに基づいて選択する。データがＳ−ＧＷによって受信されると、ユーザＩＰパケットが呼び出され、そのＩＰソース・アドレスが使用されてＵＥ ＩＤおよび対応するパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）が決定され、またパケットは、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間の対応するコネクションレス資格のＥＰＳベアラでＵＥに送信される。

本発明の別のさらなる実施形態では、ＥＰＣ／ＩＭＳが、宛先のＵＥへのダウンリンク伝送のためにＥＰＣ／ＩＭＳに到達するデータ・トラフィックを、コネクションレス型ＲＦ伝送に適格な小規模データ・トランザクションとして識別できるようにするための方法が提供される。この方法の場合、新しいフィールドが、トラフィック・フロー・テンプレート（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｆｌｏｗ Ｔｅｍｐｌａｔｅ：ＴＦＴ）に追加されることになり、これにより、オペレータは、コネクションレス型データ伝送に適格なユーザのＥＰＳベアラを構成できるようになる。最大で１つのＥＰＳベアラが、ＩＰアドレスごとにコネクションレス資格として構成可能である。そのようなＥＰＳベアラは、「ＵＥが接続されている限り、ＵＥを追って確立を維持している」ものとして構成されるべきである。そうしたＥＰＳベアラの分かりやすい例は、ユーザのデフォルトのＥＰＳベアラである。拡張型ＴＦＴ（前述）は、Ｐ−ＧＷおよびＳ−ＧＷが既存の標準インターフェースを介して使用できるように作られる。Ｓ−ＧＷは、待機状態にあると判定されたＵＥ向けのダウンリンク・データを受信すると、ダウンリンク・データが、ＴＦＴに基づいて、コネクションレス資格のベアラで送信されるべきかどうかを判定する。次いで、ページング要求をベアラ・タイプ（ｃｎｘｌｅｓｓまたはｃｎｘ）およびデータ量（ベアラ・タイプがｃｎｘｌｅｓｓの場合）と共にＭＭＥに通知する。ＭＭＥは、呼出しがコネクションレス資格のベアラ向けのものである場合、その情報をｅＮＢに中継する。

本明細書において、本発明者らは、小規模データ・トランザクションの伝送のための、ＵＥとｅＮＢとの間の接続における、ＲＦリソースのより効率的な活用を実現する、システムおよび方法を開示している。本発明の多数の修正および代替実施形態は、以上の説明を考えれば、当業者には明らかであろう。

したがって、本明細書の説明は、例示としてのみ考えられるべきであり、当業者に本発明を実行する最良の形態を教示することを目的とし、また本発明の考え得るすべての形態の説明を意図するものではない。併せて、使用される語彙は、限定ではなく、説明上の語彙であり、また構造の詳細は、実質的に、本発明の趣旨から逸脱することなく変わる可能性があり、また添付の特許請求の範囲に入るあらゆる修正形態の排他的使用は留保されることも理解される。

Claims (10)

1. ワイヤレス通信システムにおける方法であって、
   ワイヤレス・アクセス・チャネルで要求を伝送するために使用される１組の印を、所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ増分を伝送するためのアクセス要求に対応するものとして、識別するステップと、
   前記所定のしきい値サイズよりも小さいサイズの伝送すべきデータを有するモバイル端末に、前記データの伝送のためのアクセス要求をサービング基地局にアクセス・チャネルを介して送信するために、前記識別された組における前記印のうちの１つを選択させるようにするステップと、
   前記サービング・アクセス・ノードに、前記データの伝送のための伝送リソースを、前記モバイル端末から送信された前記選択された印に基づいて、割り当てさせるステップと
   を含む、方法。
2. 前記割り当てられた伝送リソースを識別して、かつそのリソースを前記モバイル端末によって使用する伝送を許可して、メッセージを前記サービング・アクセス・ノードから前記モバイル端末に送信するステップと、
   前記割り当てられた伝送リソースを使用する、前記モバイル端末による前記データの伝送と
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記識別された印が、前記モバイル端末による伝送のために提供された前記データの伝送特性における定義済みの粒度に対応する複数のサブグループに細分される、請求項１に記載の方法。
4. 前記サブグループの１つにおける印が、伝送のための前記データを提供する前記モバイル端末に存在する特定のＲＦ状態に対応し、
   前記ＲＦ状態の印が、ＲＦ状態パラメータの増加値または減少値に基づいて、別個のいくつかの帯域で区分される、請求項３に記載の方法。
5. 前記サブグループの１つにおける印が、伝送のために提供された前記データの特定のサブ増分に対応する、請求項３に記載の方法。
6. 前記識別された印が、ロング・ターム・エボリューションのワイヤレス・システム用に確立された標準の下で前記ワイヤレス通信システムのアクセス・ノードへのモバイル端末の最初のアクセス向けに定義された、１組のアクセス・プリアンブル・シーケンスのサブセットとして設けられる、請求項１に記載の方法。
7. 前記識別された組の印が、前記ワイヤレス・システム内のアクセス・ノードによって、前記アクセス・ノードに地理的に近接したモバイル端末にブロードキャストされ、
   前記識別された印の前記ブロードキャストが、専用のシステム情報ブロック（ＳＩＢ）を介して実施される、請求項１に記載の方法。
8. 前記専用のＳＩＢが、
   アクセス・ノード・サービング・エリアのＲＦ状態範囲を定義するしきい値、およびサービング・エリアに適用可能なデータ・サイズ範囲を定義するデータ・サイズしきい値と、
   モバイル端末がＲＦ状態およびデータ量のそれぞれのビンに使用することができるアクセス・プリアンブル・シーケンスの特定の割当てと
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. ワイヤレス通信システムにおける方法であって、
   ワイヤレス・アクセス・チャネルで要求を伝送するために使用される１組の印を、所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ増分を伝送するためのアクセス要求に対応するものとして、識別するステップと、
   前記識別された印の組内に、所与のモバイル端末に存在する特定のＲＦ状態に対応するサブグループを設けるステップと、
   前記ワイヤレス・システム内のアクセス・ノードによる、前記アクセス・ノードによってサービス提供されるモバイル端末へのページング通知を受信するステップであって、前記ページング通知が、前記所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ・サイズのメッセージが、前記ページング通知で識別されたモバイル端末への伝送に利用可能であることを示す、ステップと、
   ページング・メッセージを前記アクセス・ノードから前記識別されたモバイル機器に送信するステップであって、前記ページング・メッセージが、前記所定のしきい値データ・サイズよりも小さいデータ・サイズのメッセージが、前記モバイル端末への伝送に利用可能であることを示す、ステップと、
   前記モバイル機器でのＲＦ状態を示すために選択された前記識別された組の印のうちの１つを含む、前記モバイル端末からのページング応答を受信するステップと、
   データ・メッセージのサイズ、および前記モバイル端末によって報告される前記ＲＦ状態に基づいて前記ページング・メッセージで識別された前記データ・メッセージの伝送のための伝送リソースを割り当てるステップと
   を含む、方法。
10. 前記割り当てられた伝送リソースを使用する、前記アクセス・ノードから前記モバイル端末への前記データ・メッセージの伝送と、前記モバイル端末による、前記伝送されたデータ・メッセージの受信の通知とをさらに含む、請求項９に記載の方法。

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