JP2015084558A - マシン間通信におけるアクセス制御および輻輳制御 - Google Patents
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Abstract
Description
MTCシステムでは、多数の通信端末が狭い範囲内に配置される場合がある。それらの通信端末がモバイルネットワークへのアクセスを同時に試みると、アップリンク(UL)のアクセスに輻輳を生じさせる可能性がある。その輻輳の結果、ランダムアクセスチャネル(RACH)の衝突、および/または、全ての端末に同時に対応するためのリソースをネットワーク側から入手できなくなる、もしくはネットワーク上の干渉が増大する可能性がある。その結果、端末は、バックオフ機構および電力の増加を伴うRACHの再送を行うことになる。MTC装置は通例電力に制約があるため、これは望ましくない可能性がある。また、特定のシナリオではネットワークに対してダウンリンク(DL)のリソースにも制限がある場合がある。
WTRUは、セル内の現在の負荷が高すぎる、または現在のセルに輻輳が生じている、またはネットワークが自身へのアクセスを許可していないことを自律的に判断することができる。そして、WTRUは、DLを監視しながら所定の時間にわたりセルのULアクセスを自律的にブロックする、またはセルを使用禁止状態と見なす、または他のセルの測定を開始し、セルの変更を試みてリソースの負荷を分散することを決定することができる。
WTRUは、ネットワークからの明示的な通知を受信するまたは待機して、セルへのULおよび/またはDLのアクセスをブロックする、セルが使用禁止状態と見なす、セルを変更する、または下記の「WTRUの振る舞い」の項で説明する処置を行うことができる。
ネットワークは、WTRUのセルを明示的に使用禁止にすることができる。これは、全てのMTC装置に対してセルを使用禁止にする、またはMTC装置のグループに対してセルを使用禁止にする、または所定の期間にわたりセルを使用禁止にすることによって行うことができる。
ネットワークは、専用の負荷指標を同報通信して、明示的にネットワーク負荷を知らせることができる。負荷の指標は、総セル負荷の指標、ネットワーク負荷の指標、またはMTCグループの指示子とすることができ、セル固有または装置/グループ固有とすることができる。WTRUは負荷指標を読み取り、負荷指標が閾値を超えている場合、WTRUは、下記の「WTRUの振る舞い」の項で説明する処置の1つを行う。例えば、ネットワークがセルの現在の負荷値を同報通信し、WTRUが負荷値が所定の閾値(X)より大きいことを検出すると、WTRUは負荷分散を行うことができる。閾値Xは、ネットワークで設定し、システム情報、RRCシグナリング、または他の種の専用シグナリングを介してWTRUに提供することができる。
ネットワークは、とるべき処置をWTRUに明示的に指示することができる。例えば、ネットワークは、RA応答メッセージを使用して、以下の1つまたは組み合わせをWTRUに指示することができる。
上記基準のいずれかにより負荷分散を行う方がよいと判断すると、WTRUは、以下の処置の1つまたは組み合わせを行うことができる。
アクセスチャネルの競合は、ほぼ全ての種類のセルラシステムに存在する。この問題に対処する際には、アクセスチャネルの衝突の可能性を最小にすることと、衝突が発生した場合に衝突を解決することの2つの目標がある。
M2M通信では、データ送信が時間許容型、すなわち、装置からその宛先にデータを送信する際に情報が実時間でなく、いくらかの遅延が許容される使用事例がある。一例はスマートメータリングの場合であり、測定が行われ、ある周期(例えば1日1回)でサーバに転送することができるが、測定結果が特定の時に送信されることは必須でない。測定結果を送信する時間についてはいくらかの柔軟性がある。この要件を考慮してネットワーク動作を最適化するために、ネットワークは、例えばネットワーク負荷が非常に低い時に送信をスケジュールすることができる。
アクセスの制約は、使用禁止および予約を利用する技術に変更を加えた技術を使用して、MTC装置からネットワークへのアクセスを制約することを含む。アクセスの制約は、任意数のレベル、すなわち、コアネットワーク、無線アクセスネットワーク、またはMTC装置で実施することができる。これらの手法では、「立ち入り禁止(off−limit)」の指示を同報通信することにより、MTC装置に対してセルを「立ち入り禁止」に見せる。UTRANシステムの場合は、これは、セルが自身が使用禁止状態であることを同報通信することにより、または装置のグループを除外することにより、実現することができる。
時間許容機能の要件の1つは、装置が送信可能なデータ量をネットワークが制限できることである。装置がULアクセスに要求/承認機構(例えばHSUPAまたはLTE)を使用する場合、ネットワークは、時間許容に分類される装置に与えられる承認を制限することができる。ネットワークは自身の負荷を判定し、装置からの要求と現在のネットワーク負荷に基づいてULの承認が定義される。装置が時間許容である場合、ネットワークは、所与の時間にわたりその装置には承認を与えない場合がある。あるいは、ネットワークは、少量のリソースを装置に割り振ることもできる。
時間許容および時間規制装置に対するネットワークトリガの使用は、新しいアクセスウィンドウまたは負荷の閾値をシグナリングするようにネットワークをトリガすることを含む。時間許容および時間規制機能の稼働を可能にするために、ネットワークは、いつMTC装置のアクセス期間を変更するか、いつアクセス制約を有効化または無効化するか、いつデータ接続の制限を有効化もしくは無効化するか、またはいつ負荷閾値(時間許容機能の場合)を変更するかを決定する必要がある。
時間許容および時間規制機能はどちらも、ネットワークがMTC装置に新しい設定の詳細、すなわち、変更後のアクセス期間と負荷の閾値を伝えるための機構を必要とする。これらの情報は、以下の手法の1つまたは組み合わせを使用してコアネットワークからシグナリングすることができる。
時間許容機能では、MTC装置が、アクセス期間ウィンドウおよび/または負荷閾値の変更のシグナリングを含むネットワーク負荷を判定できることが必要とされる。装置がネットワーク負荷を判定するための方法が3つ提案される。
MTCに関連するシグナリングによる輻輳は、MTCアプリケーションおよび/またはMTCサーバ内の誤動作、多数のMTC装置が同時にアタッチまたは接続する外部イベント、または正確な時間間隔(例えば15分、30分、または60分ごと)に同期する反復性のアプリケーションが原因で生じる可能性がある。
既存の解決法は、MTC装置がネットワークへの接続(アタッチ)を試みる際に、アタッチメッセージを拒否する方法を提供する。しかし、それらの解決法は、すでにネットワークに接続されている装置がデータ送信を望む時に結果として生じうる追加分のシグナリングに対処しない。輻輳が高い期間中の追加的なシグナリングを回避するために、ネットワークは、特定の期間、例えば輻輳の期間中、または輻輳が発生している可能性のある時には送信を行わないようにMTC装置に通知することができる。
非アクセス層(non−access stratum)(NAS)メッセージは、すでにネットワークに接続した装置に送信され、特定の期間送信を行わないようにそれらの装置に通知する。一実施形態では、SGSN/MME/VLRが、バックオフ時間を含むNASメッセージを所与のMTCグループのMTC装置に送信する。このメッセージは、そのMTCグループの装置に特定の期間(バックオフ期間)にわたり送信を行わないように通知する。このメッセージは、SGSN/MME/VLRが特定のMTCグループを対象とする接続要求またはアタッチ要求を拒否する時、またはSGSN/MME/VLRが輻輳の可能性がある状況を検出した後に送信することができる。このメッセージは、グループに基づくメッセージとして、グループ内の全ての接続された装置に送信することができる。
ネットワークが負荷をシグナリングし、いつ送信すべきかを装置が判断する。任意で、ネットワークは、装置による送信を許可または禁止するフラグをシグナリングする。送信の決定は、装置が属するMTCグループおよび/または送信データの優先度に基づくことができる。負荷のシグナリングは、同報通信チャネルまたは各MTC装置もしくは装置のグループへの専用のシグナリングを介することができる。シグナリングによる輻輳を回避するために、装置は、各自の送信の開始を遅らせるために使用されるバックオフ時間を計算する。あるいは、バックオフ時間を負荷と共にシグナリングしてもよい。バックオフタイマが満了した時のネットワークの過負荷を回避するために、同じMTCグループの異なる装置にランダムなバックオフタイマを割り当てることができる。
この種のバックオフを使用する場合、装置は、ページングチャネルでバックオフを通知される。GERANでは、装置のモードとネットワーク動作モード(NMO)に基づいて、MTC装置が以下の要領で1つまたは複数のページングチャネルを復号することができる。
ネットワークは、どの装置グループが時間許容で、どの装置グループが時間許容でないのかを把握している。ネットワークが時間許容でない装置から要求を受信すると、ネットワークは特定期間送信を行わないように時間許容装置に通知することができ、輻輳を回避し、即時の接続を必要としている装置(すなわち優先度が最も高い装置)にアクセス権を提供することができる。
SGSN/MME/VLRは、特定のMTC装置のアタッチ要求を受け付けることができるが、送信にバックオフを課す。ネットワークは、登録用のAcceptメッセージ(すなわち、アタッチ受け付け、RAU受け付け、TAU受け付け、またはLU受け付けメッセージ)でその旨を指示することにより、装置の登録の試みが条件付きで受け付けられることを装置に通知する。これは、既存の情報要素、例えばAttach Type、Update Type、またはEPS Update Typeで利用可能なコードポイントを使用するか、この条件を伝える新しい情報要素を導入することによって実現することができる。バックオフは、ネットワークによって選択および送信される値であっても、ネットワークから送信され、装置がバックオフ値を計算するために使用するパラメータであってもよい。任意で、装置は、事前に設定されたバックオフ値を有することもできる。
MTC装置の大きなグループに対してバックオフ期間が満了した後の輻輳を回避するために、追加的なランダムなバックオフ期間をWTRUで生成することができる。この追加的なランダムなバックオフ期間の範囲は、バックオフパラメータの一部として送信することができる。
1.無線送信/受信ユニット(WTRU)により負荷分散を行う方法は、現在のセルの負荷値を評価するステップと、現在のセルの負荷値が所定の閾値より大きいという条件において、現在のセルを使用禁止にすることにより負荷分散を行うステップとを含む。
Claims (8)
- 装置によってセルにアクセスするための方法であって、前記装置は、アクセスクラスのメンバーであり、前記方法は、
前記装置によって、少なくとも1つのアクセスクラスが前記セルにアクセスすることを禁止される第1の指示のために、前記セルのシステム情報を監視するステップと、
前記指示が前記装置のアクセスクラスを含むかどうかを決定するステップと、
前記第1の指示が前記装置のアクセスクラスを含まないという条件で、前記セルにアクセスするステップと、
前記セルが輻輳しているという条件で、前記装置が前記セルにアクセスすることを禁止される第2の指示を、前記セルのシステム情報において前記セルから受信するステップと
を備えることを特徴とする方法。 - 前記装置は、マシンタイプ通信装置を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記装置が前記第2の指示を受信することに応答して、前記装置は、前記セル上にキャンプしようと試みないであろうことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記装置は、前記セルに対して許可されたアクセス期間を有しおよび前記許可されたアクセス期間中に前記セルにアクセスしようと試みる、時間制御された装置であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記装置は、非リアルタイムのやり方にて前記セルと通信しおよび前記セルにアクセスしようと試みる、時間耐性装置であり、前記セルは、前記装置に送信を遅らせることを望む、請求項1に記載の方法。
- 前記セルは、複数の指示を使用して、一部の装置が前記セルにアクセスすることを制限することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記一部の装置は、前記セルにアクセスするために同一のアクセス期間を有することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記装置が前記第2の指示を受信することに応答して、前記装置が、
アクセス期間情報を前記セルから読み出すステップと、
試みが許可されたアクセス期間中であるという条件で、送信しようと試みるステップと、
前記送信しようとする試みが前記許可されたアクセス期間中ではないという条件で、前記送信を延期するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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