本発明は、M2M環境を支援する無線接続システムに係り、特に、媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)メッセージをブロードキャストする方法及び装置に関する。
以下では、本発明において機器間通信環境について簡略に説明する。
機器間通信(Machine to Machine;以下、M2M)は、言葉の通り、電子装置と電子装置間の通信を意味する。広義には、電子装置間の有線或いは無線通信や、人間が制御する装置と機械間の通信のことを意味する。しかし、最近では、人間が介入することなく行われる電子装置と電子装置間の無線通信のことを指すのが一般的である。
M2M通信は、その概念が初めて導入された1990年代初期には、遠隔調整やテレマティックス程度の概念として認識されたし、派生する市場自体も非常に限定されていたが、ここ数年間高速成長を重ねながら、全世界的に注目される市場へと成長してきた。特に、販売管理システム(POS:Point Of Sales)及び保安関連応用市場における物流管理(Fleet Management)と、機械及び設備の遠隔モニタリング、建設機械設備上の作動時間測定及び熱や電気使用量の自動測定を行う知能検針(Smart Meter)などの分野において大きな影響力を発揮してきた。将来のM2M通信は、既存の移動通信及び無線超高速インターネットやWi−Fi及びZigbee(登録商標)などの小出力通信ソリューションと連係してより多様な用途に活用され、これまでのB2B(Business to Business)市場に限らず、B2C(Business to Consumer)市場へとその領域が拡大する見込みである。
M2M通信時代において、SIM(Subscriber Identity Module)カードを装着した機械はいずれもデータ送受信が可能となり、遠隔管理及び統制をすることができる。例えば、自動車、トラック、電車、コンテナ、自動販売機、ガスタンクなどを含む数多くの機器や装備にM2M通信技術が利用されるなど、その適用範囲は非常に広範囲である。
従来では、端末を個別単位に管理するのが一般的であり、基地局と端末間の通信は一対一通信方式で行われていた。このような一対一通信方式で数多くのM2M機器が基地局と通信するとすれば、各M2M機器と基地局間に発生するシグナリングによるネットワーク過負荷が予想される。上述したように、M2M通信が急に拡散され広範囲化する場合、それらM2M機器同士間、又は各M2M機器と基地局間の通信によるオーバーヘッド(overhead)が問題になることがある。
また、M2M機器の使用が活性化するにつれて一般端末とM2M機器とが混在する環境が作られる。この環境で、既存の通信方法をそのまま利用すると、一般端末がM2M機器に関するメッセージも全てデコードしなければならないという問題が発生することがある。
例えば、ブロードキャストデータ又はマルチキャストデータは、基地局から一対多で送信されるメッセージであって、M2M機器と一般端末とを区別することなく送信されると、一般端末及びM2M機器は、送信される全てのブロードキャストデータをデコードしなければならず、電力消耗が急激に増加する他、本来受信すべきデータを受信できなくなる問題も発生することがある。
また、M2M機器に送信されるMAC制御メッセージはブロードキャスト形態で送信されるため、M2M機器は、MAC制御メッセージ(例えば、MOB−MTE−IND、MGMC)が当該M2M機器の属したM2Mグループに関するメッセージでない場合であっても、MOB−MTE−INDメッセージに対するバーストをデコードした後、MAC制御メッセージに含まれたM2MCIDを確認し、自身の属したM2Mグループに属したものであるか否かを確認する過程を行わなければならない。
そのため、基地局がMAC制御メッセージを送信する時点に、当該メッセージが一つのM2Mグループのみに関する情報を含んでいる場合、該グループに属していない他のM2M機器及び一般端末は不必要なMAC制御メッセージを受信しなければならないという問題があった。
本発明は、上記のような一般的な技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、M2M機器に対する効率的な通信方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、M2M機器専用のメッセージを定義し、それらのメッセージを送信する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、M2M機器が自身の属したM2Mグループに関するMAC制御メッセージのみを受信できる方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、一般端末の不必要なバーストデコーディングオーバーヘッドを減らし、M2M機器の不必要な動作を減らすためにMAC制御メッセージを放送形式で送信する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、既存技術との互換性を極力保障しながら、一般端末とM2M機器とを区別して效率よくM2M機器に対する専用メッセージを放送する方法を提供することにある。
本発明で達成しようとする技術的目的は、以上に言及した事項に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって考慮されるであろう。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、M2M環境を支援する無線接続システムに関するもので、媒体接続制御(MAC)制御メッセージをブロードキャストする方法及び装置を提供する。
本発明の一態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信することと、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信することと、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を放送することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいて放送される制御メッセージを受信するM2M機器は、受信器と、放送される制御メッセージの受信を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、M2M機器は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信器を介して受信し、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信器を介して受信してもよい。MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する基地局は、送信器と、制御メッセージの放送を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、基地局は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信器を介して送信し、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を送信器を介して放送してもよい。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
上記の本発明の各態様において、M2M管理CIDは、M2M機器に対する下りリンク放送情報の送信のためのバーストを表すために下りリンクマップ情報要素に用いられてもよい。
また、M2M管理CIDは、MAC PDUに含まれるMACヘッダーに含まれ、M2MCIDは、MAC PDUに含まれるペイロードに含まれてもよい。ここで、MACヘッダーには、ペイロードに含まれる制御メッセージが暗号化されるか否かを表す暗号化制御(EC)フィールドがさらに含まれてもよい。
また、制御メッセージは、M2Mマルチキャスト終了指示(MOB−MTE−IND)メッセージ又はM2MグループMAC制御(MGMC)メッセージのいずれか一つであってもよい。
上記本発明の諸態様は、本発明の好適な実施例の一部に過ぎず、本願発明の技術的特徴が反映された様々な実施例が、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとって、以下に詳述する本発明の詳細な説明から導出されて理解されるであろう。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、M2M環境を支援する無線接続システムに関するもので、媒体接続制御(MAC)制御メッセージをブロードキャストする方法及び装置を提供する。
本発明の一態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信することと、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信することと、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を放送することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいて放送される制御メッセージを受信するM2M機器は、受信器と、放送される制御メッセージの受信を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、M2M機器は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信器を介して受信し、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信器を介して受信してもよい。MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する基地局は、送信器と、制御メッセージの放送を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、基地局は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信器を介して送信し、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を送信器を介して放送してもよい。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
上記の本発明の各態様において、M2M管理CIDは、M2M機器に対する下りリンク放送情報の送信のためのバーストを表すために下りリンクマップ情報要素に用いられてもよい。
また、M2M管理CIDは、MAC PDUに含まれるMACヘッダーに含まれ、M2MCIDは、MAC PDUに含まれるペイロードに含まれてもよい。ここで、MACヘッダーには、ペイロードに含まれる制御メッセージが暗号化されるか否かを表す暗号化制御(EC)フィールドがさらに含まれてもよい。
また、制御メッセージは、M2Mマルチキャスト終了指示(MOB−MTE−IND)メッセージ又はM2MグループMAC制御(MGMC)メッセージのいずれか一つであってもよい。
上記本発明の諸態様は、本発明の好適な実施例の一部に過ぎず、本願発明の技術的特徴が反映された様々な実施例が、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとって、以下に詳述する本発明の詳細な説明から導出されて理解されるであろう。
添付の図面は、本発明に関する理解を助けるためのもので、詳細な説明と共に本発明の実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴が特定図面に限定されるものではなく、各図で開示する特徴を組み合わせて新しい実施例とすることもできる。
図1は、本発明の実施例として、M2M機器及び基地局などの装置構成を概略的に説明するための図である。
図2は、本発明に適用できる、遊休モードでのページング方法の一例を示すフローチャートである。
図3は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをマルチキャスト形式で送信する方法の一例を示す図である。
図4は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の他の例を示す図である。
図5は、本発明の実施例として、基地局がMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する過程を示すフローチャートである。
図6は、本発明の実施例として、ブロードキャスト形式で送信されるMAC制御メッセージをM2M機器で受信する過程を示すフローチャートである。
本発明の実施例は、M2M環境を支援する無線接続システムにおいて、媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)制御メッセージをブロードキャストする方法及び装置を提供する。
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、特別な明示的言及がない限り、選択的なものとして考慮すればよい。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施してもよく、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更してもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、又は他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。
図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせると判断される手順又は段階などは記述せず、また、当業者のレベルで理解できるような手順又は段階も記述しないものとする。
本明細書では本発明の実施例が基地局と移動局間のデータ送受信関係を中心に説明されている。ここで、基地局は移動局と直接通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)によって行われてもよい。
すなわち、基地局を含む複数のネットワークノードで構成されるネットワークにおいて、移動局との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われる。ここで、「基地局」は、固定局(fixed station)、Node B、eNode B(eNB)、発展した基地局(ABS:Advanced Base Station)、又はアクセスポイント(access point)などの用語に代替してもよい。
また、「移動局(MS:Mobile Station)」は、UE(User Equipment)、SS(Subscriber Station)、MSS(Mobile Subscriber Station)、移動端末(Mobile Terminal)、発展した移動端末(AMS:Advanced Mobile Station)、又は端末(Terminal)などの用語に代替してもよい。特に、本発明では、移動局をM2M機器と同じ意味で使うことができる。
また、送信端は、データサービス又は音声サービスを提供する固定及び/又は移動ノードのことを意味し、受信端は、データサービス又は音声サービスを受信する固定及び/又は移動ノードのことを意味する。したがって、上りリンクでは移動局を送信端、基地局を受信端とすることができる。同様に、下りリンクでは移動局を受信端、基地局を送信端とすることができる。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802.xxシステム、3GPPシステム、3GPP LTEシステム及び3GPP2システムの少なくとも一つに開示された標準文書によってサポートすることができる。すなわち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は上記の文書を参照して説明することができる。
また、本文書で開示している全ての用語は、上記標準文書によって説明することができる。特に、本発明の実施例は、IEEE 802.16システムの標準文書であるP802.16e−2004、P802.16e−2005、P802.16m、P802.16p及びP802.16.1bの一つ以上によってサポートすることができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのもので、本発明を実施できる唯一の実施の形態を示すためのものではない。
以下では、添付の図面を参照しつつ本発明の実施例について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、他の様々な形態で具現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されるものではない。なお、図面中、本発明を明確に説明するために、説明と関係していない部分は省略し、明細書全体を通じて同一の部分には同一の図面符号を付するものとする。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」としたとき、これは、特別な記載がない限り、他の構成要素を除外するという意味ではなく、他の構成要素を更に含んでもよいという意味である。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」などの用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの結合によって具現することができる。
また、本発明の実施例で使用する特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更してもよい。
1.M2M機器一般
以下で、M2M機器間の通信は、基地局を経由した端末間、人間の介入無しで基地局と端末間で行う通信形態、又はM2M機器間の通信形態を意味する。したがって、M2M機器(Device)は、上記のようなM2M機器の通信をサポートできる端末を意味する。
M2Mサービスのための接続サービスネットワークは、M2M ASN(M2M Access Service Network)と定義し、M2M機器と通信するネットワークエンティティをM2Mサーバーという。M2Mサーバーは、M2Mアプリケーションを行い、一つ以上のM2M機器のためのM2M特定サービスを提供する。M2Mフィーチャ(feature)は、M2Mアプリケーションの特徴であり、アプリケーションを提供するために一つ以上の特徴を必要とすることがある。M2M機器グループは、共通の一つ以上の特徴を共有するM2M機器のグループを意味する。
M2M方式で通信する機器(すなわち、M2M機器、M2M通信機器、MTC(Machine Type Communication)機器などと様々に呼ぶことができる。)は、その機器アプリケーションタイプ(Machine Application Type)が増加するに伴い、一定のネットワークにおいてその数が次第に増加していくだろう。
機器アプリケーションタイプには、(1)保安(security)、(2)治安(public safety)、(3)トラッキング及びトレーシング(tracking and tracing)、(4)支払い(payment)、(5)健康管理(healthcare)、(6)遠隔維持及び制御(remote maintenance and control)、(7)検針(metering)、(8)消費者装置(consumer device)、(9)販売管理システム(POS:Point Of Sales)及び保安関連応用市場における物流管理(Fleet Management)、(10)自動販売機(Vending Machine)の機器間通信、(11)機械及び設備の遠隔モニタリング、建設機械設備上の作動時間の測定及び熱や電気使用量の自動測定を行う知能検針(Smart Meter)、(12)監視カメラの監視ビデオ(Surveillance Video)通信などがある。ただし、これらに機器アプリケーションタイプが限定されることはなく、その他の様々な機器アプリケーションタイプを適用してもよい。
M2M機器の他の特性には、低い移動性、又は一度設置されたら殆ど移動しないという特性がある。すなわち、M2M機器は相当長時間にわたって固定的(stationary)であるという意味である。M2M通信システムは、保安接続及び監視(secured access and surveillance)、治安(public safety)、支払い(payment)、遠隔維持及び制御(remote maintenance and control)、検針(metering)などのように固定した位置を有する特定M2Mアプリケーションのための移動性関連動作を単純化したり又は最適化すればよい。
このように機器アプリケーションタイプが増加すると、M2M通信機器の数は一般移動通信機器の数に比べて飛躍的に増加するだろう。そのため、これら機器の全てがそれぞれ個別に基地局と通信を行う場合、無線インターフェース及び/又はネットワークに深刻な負荷を与えることがある。
以下では、M2M通信が無線通信システム(例えば、P802.16e、P802.16m、P802.16.1b、P802.16pなど)に適用される場合を挙げて本発明の実施例を説明する。しかし、本発明はこれに限定されず、3GPP LTE/LTE−Aシステムなどの他の通信システムに適用することもできる。
図1は、本発明の実施例に係るM2M機器及び基地局などの装置構成を概略的に説明するための図である。
図1で、M2M機器100及び基地局150はそれぞれ、無線周波数ユニット(RFユニット)110,160、プロセッサ120,170、及び選択的にメモリー130,180を備えることができる。図1では、一つのM2M機器と一つの基地局の構成を示しているが、複数のM2M機器と基地局間にM2M通信環境を構築することもできる。
各RFユニット110,160はそれぞれ、送信器111,161及び受信器112,162を備えることができる。M2M機器100の送信器111及び受信器112は、基地局150及び他のM2M機器と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ120は、送信器111及び受信器112と機能的に接続し、送信器111及び受信器112が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ120は、送信する信号に対する各種処理を行って送信器111に送信し、受信器112が受信した信号の処理を行うことができる。
必要な場合、プロセッサ120は、交換したメッセージに含まれた情報をメモリー130に保存することができる。このような構造によって、M2M機器100は以下に説明する本発明の様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
一方、図1に示してはいないが、M2M機器100は、その機器アプリケーションタイプによって様々な追加構成を有することもできる。例えば、M2M機器100が知能型計量のためのものである場合、M2M機器100は電力測定などのための追加的な構成を有することができ、このような電力測定動作は、図1に示したプロセッサ120によって制御されてもよく、又は、別個に構成されたプロセッサ(図示せず)によって制御されてもよい。
図1は、M2M機器100と基地局150間に通信がなされる場合を例示しているが、本発明に係るM2M通信方法は、複数のM2M機器間に発生することもあり、それぞれの機器は、図1に示した各装置構成と同じ形態で後述の様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
基地局150の送信器161及び受信器162は、他の基地局、M2Mサーバー、M2M機器と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ170は、送信器161及び受信器162と機能的に接続し、送信器161及び受信器162が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ170は、送信する信号に対する各種処理を行って送信器161に送信し、受信器162が受信した信号に対する処理を行うことができる。必要な場合、プロセッサ170は、交換しメッセージに含まれた情報をメモリー180に保存することができる。このような構造によって基地局150は、後述する様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
M2M機器110及び基地局150の各プロセッサ120,170はそれぞれ、M2M機器110及び基地局150での動作を指示(例えば、制御、調整、管理など)する。それぞれのプロセッサ120,170は、プログラムコード及びデータを保存するメモリー130,180と接続することができる。メモリー130,180はプロセッサ120,170に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び一般ファイル(general files)を保存する。
本発明のプロセッサ120,170は、コントローラ(controller)、マイクロコントローラ(microcontroller)、マイクロプロセッサ(microprocessor)、マイクロコンピュータ(microcomputer)などと呼ぶこともできる。一方、プロセッサ120,170は、ハードウェア(hardware)、ファームウェア(firmware)、ソフトウェア、又はこれらの結合によって具現することができる。ハードウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明を実行ように構成されたASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、又はFPGAs(field programmable gate arrays)などをプロセッサ120,170に備えることができる。
一方、ファームウェアやソフトウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明の機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などを含むようにファームウェアやソフトウェアを構成することができ、本発明を実行できるように構成されたファームウェア又はソフトウェアは、プロセッサ120,170内に設けられたり又はメモリー130,180に格納され、プロセッサ120,170によって駆動されるようにすることができる。
2.遊休モード(Idle Mode)
以下では、本発明の実施例が実行されるM2M環境における遊休モード(Idle Mode)について説明する。
遊休モードとは、M2M機器(すなわち、端末)が基地局からトラフィック(traffic)を一定時間受信しないとき、電力を節約(Power saving)するよう、ページンググループ(Paging Group)、ページング周期(Paging Cycle)、ページングオフセット(Paging Offset)を運用するモードのことをいう。
例えば、遊休モードに遷移した端末は、ページング周期のページング利用可能区間(Available Interval、又はページング聴取区間)でのみ、基地局が放送する放送メッセージ(例えば、ページングメッセージ)を受信し、一般モード(normal mode)に遷移するか又は遊休状態を維持するかを判断することができる。
また、遊休モードは、端末が広範囲な地域にわたって複数の基地局が存在する無線リンク環境を歩き回る場合にも、特定基地局に登録することなく(すなわち、ハンドオーバーなどを行うことなく)周期的に下りリンクメッセージを受信できるメカニズムである。
遊休モードは、説明の便宜上、IEEE 802.16e、16m、16pシステムを基準にして記述する。しかし、本発明の技術的思想がこれに限定されることはない。端末は、遊休モードに進入する目的で、基地局との登録解除を要請するために基地局に登録解除要請(DREG−REQ:Deregistration Reqeust)メッセージを送信する。
以降、基地局はDREG−REQメッセージに対する応答として登録解除応答(DREG−RSP:Deregistration Response)メッセージを端末に送信する。この時、DREG−RSPメッセージはページング情報(Paging Information)を含む。ここで、端末の遊休モードへの進入は基地局の要請によって開始されることもある(unsolicited manner)。この場合、基地局は端末にDREG−RSPメッセージを送信する。
ページング情報(Paging Information)は、ページング周期(Paging Cycle)、ページングオフセット(Paging Offset)、ページンググループ識別子(PGID:Paging Group IDentifier)及びページング聴取区間(Paging Listening Interval)値などを含むことができる。
基地局からDREG−RSPメッセージを受信した端末は、当該ページング情報を参照して遊休モードに進入する。遊休モードは、ページング周期(Paging Cycle)を有し、一つのページング周期は、ページング聴取区間(Paging Listening Interval)及び利用不可区間(Unavailable Interval)で構成することができる。このとき、ページング聴取区間は、利用可能区間(Available Interval)又はページング区間(paging interval)と同じ概念で使うことができる。
ページングオフセットは、ページング周期内でページング聴取区間が始まる時点(例えば、フレーム又はサブフレーム)を表す。また、ページンググループ識別子は、端末に割り当てられたページンググループの識別子を表す。また、ページング情報は、ページングメッセージオフセット(paging message offset)情報を含むことができる。ここで、ページングメッセージオフセット情報は、基地局からページングメッセージが送信される時点を表す。
以降、端末はページング情報を用いてページング聴取区間で自身に伝達されるページングメッセージを受信することができる。ここで、ページングメッセージは基地局又はページング制御機から送信することができる。すなわち、端末は、ページングメッセージを受信するためにページング周期によって無線チャネルをモニタする。
図2は、本発明に適用できる、遊休モードでのページング方法の一例を示すフローチャートである。
基地局は、自身の属したページンググループ内に存在する遊休モードの端末に下りリンクデータが発生すると、当該端末にそれを知らせるためにページングメッセージを送信することができる。端末は、自身のページング聴取区間でページングメッセージを受信し、自身に伝達される下りリンク(DL)データがあるか否か確認する(S210)。
もし、下りリンクデータがあると(すなわち、positive indication)、端末は、レンジング(ranging)過程を含むネットワーク再進入(network reentry)過程を行う(S220)。以降、端末は基地局と動的サービス追加(DSA:Dynamic Service Addition)過程によって関連の下りリンクサービスフローに対する接続を設定する過程(Connection Setup)を行う(S230)。
サービスフローに対する接続が設定された後、基地局は端末に当該サービスに関する下りリンク制御情報及び下りリンクデータを送信する(S240)。
M2Mシナリオにおいて、大部分のM2M機器(device)は、携帯電話のような一般端末のようにユーザが持って歩く端末でないため、M2M機器に対する自動アプリケーション(automatic application)又はファームウェアアップデート(firmware update)過程はM2Mサービスシナリオにおいて主要なアプリケーション(application)となり得る。
例えば、各機器(device)のファームウェア(firmware)をアップデートするために、M2Mサーバーは、該当のアプリケーション(application)を有しているM2M機器にアップデートされた情報を送信することができる。遊休モードのM2M機器に共通に送信すべきこのようなマルチキャストデータ(multicast data)を送信するために、基地局は、図2で説明したページング過程を通じて当該M2M機器をページングすればよい。
ページングされた端末はランダムアクセスコード(random access code)の送信を開始してネットワーク再進入(network reentry)過程を行ってネットワークに接続し、基地局が送信した下りリンクトラフィック(DL traffic)を受信する。これらの過程はネットワーク(network)の不必要なリソース使用を増加させることがある。また、M2M機器及び一般端末が混在している状況で、互いに不必要なデータを受信することによって各端末の電力消耗が増加することもある。
3.本発明の実施例で用いられる識別子
(1)M2Mマルチキャスト接続識別子(M2MCID)
M2Mグループ領域(M2M Group Zone)は、複数のABSを含む論理的領域である。M2Mグループ領域は、M2Mグループ領域識別子(M2M GROUP ZONE ID)によって識別する。M2Mグループ領域識別子はDCDメッセージによってブロードキャスト(すなわち、放送)することができる。M2MCID(M2M Connection Identifier)は、M2Mグループ領域内でM2M機器のグループによって共有される下りリンクマルチキャストサービスフローを識別する16ビットの固有値である。
M2M機器は、放送メッセージ(例えば、DCDメッセージ)内のM2Mグループ領域識別子の順序に基づいて黙示的にM2Mグループ領域識別子に相応する領域インデックスを導出する。M2Mグループ領域識別子に最初に含まれた領域インデックスは0と割り当てられ、領域インデックスは、基地局によってサポートされるM2Mグループ領域の最大値が4と定義される場合、MAX_M2M_GROUP_ZONE−1まで連続して増加する。
ABSが一つのM2Mグループ領域のみの一部である場合には、基地局は一つのM2M GROUP ZONE_IDのみを放送し、M2M機器は、相応するM2Mグループ領域インデックス(0b00)を導出する。M2M機器グループは、M2MCID及び相応するM2Mグループ領域インデックスを用いて見つける。全てのM2MCIDは同一のM2Mグループ領域に属したM2M機器に割り当てられる。M2MCIDは、初期ネットワーク進入過程後にDSA過程によってM2M機器のマルチキャストサービスフローに割り当てられる。また、M2MCIDは、明示的にネットワークから出たりM2M機器がDCRモードに進入する場合に解除される。割り当てられたM2MCIDは、M2M機器が遊休モード状態にある場合にも維持されるが、M2M機器が当該ネットワークから出たり、ネットワークで割り当てられたM2MCIDに関連したサービスフローを明示的に削除する場合に解除される。
互いに異なるマルチキャストサービスフローに対して複数のM2MCIDをM2M機器に割り当てることができる。M2MCIDは接続状態及び遊休モード状態で再び割り当てることができる。接続状態でM2MCIDはDSC過程及びDSD過程によって変更したり、削除することができる。遊休モード状態でM2MCIDは位置更新(LU:Location Update)又はネットワーク再進入過程によって変更することができる。
基地局がマルチキャストグループ内における全てのM2M機器に対するM2MCIDを変更しようとするとき、基地局はページングメッセージを用いてグループ位置更新をトリガーすることができる。M2M機器がタイマーベースの位置更新を行う時、基地局が当該M2M機器に対するM2MCIDを更新する必要がある場合には、基地局は位置更新過程でレンジング要請(RNG−REQ)メッセージに対する応答として、新しいM2MCIDを含むレンジング応答(RNG−RSP)メッセージを送信することができる。
基地局はM2MCIDの更新及びグループ内における全てのM2M機器に対する新しい値を指示するためにページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)を送信することができる。M2MCIDによって識別されるM2Mグループに属した遊休モードのM2M機器が、該当のM2MCID、及び0b11に設定された動作コード(Action Code)を含むページングメッセージを受信すると、当該M2M機器は、指示された新しいM2MCID値に基づいてM2MCIDを更新しなければならない。
(2)M2M管理接続識別子
IEEE 802.16eシステムに本発明の実施例を適用することができる。IEEE 802.16e(Rev.3)システムでは、フロー識別子(FID:Flow Identifier)ではなく接続識別子(CID:Connection Identifier)を用いる。
また、マルチキャストデータを送信するためにマルチキャストCID(Multicast CID)が定義される。ただし、既存のマルチキャストCIDはマルチキャストデータのみを識別するだけであり、M2M機器へのマルチキャストであるか否かは識別しない。また、マルチキャストCIDはHARQ領域で用いられる縮小したCID形式を有する。
M2Mシステムの導入による既存の一般端末への影響を最小化するために、基地局はM2M特定放送MAC制御メッセージ(例えば、MOB−MTE−IND又はMGMC)をM2M機器にのみ送信する必要がある。そのために、本発明ではM2Mマルチキャスト接続識別子(M2M multicast CID)及びM2M管理CID(M2M Management CID)を定義し、M2M管理CIDは全てのM2M機器のみによって用いられると仮定する。
下記の表1には、本発明の実施例で使用できる接続識別子の一例を示す。
表1を参照すると、M2M機器だけでなく一般端末においても用いられるCIDとして、伝送CID(Transport CID)、第2管理CID(Secondary Management CID)、トンネル又は管理トンネルCID(Tunnel or Management Tunnel CID)、マルチキャスト管理CID(Multicast Management CID)がある。伝送CID及び第2管理CIDは上りリンク及び下りリンク接続に同時に割り当てられてもよい。トンネルCIDはトンネル送信接続に用いられる。マルチキャスト管理CIDは下りリンクマルチキャスト管理サービスのために用いられる。
また、表1を参照すると、M2M機器のためにM2MCID及びM2M管理CID(M2M Management CID)が定義される。M2MCIDはM2Mマルチキャスト接続を識別するために用いられる。M2M管理CIDはM2M機器に下りリンク放送情報の送信のためのバーストを表すためにDL−MAPに用いられる。
本発明の実施例において、M2M管理CIDは全てのM2M機器のためにのみ用いられる。したがって、基地局は、M2M機器のための特定MAC制御メッセージであるMOB_MTE−INDメッセージ又はMOB_MGMCメッセージを放送形態で送信するためのリソース領域を割り当てるために、リソース割当情報を含む下りリンクマップ情報要素(DL−MAP IE)をM2M機器に送信することができる。この時、基地局はDL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを含めて送信することができる。M2M管理CIDはM2M機器以外の一般端末には割り当てられず、一般端末はM2M管理CIDで送信されるDL−MAP IEを読み取らないか、又はDL−MAP IEで指示するリソース領域(すなわち、DLバースト)をデコードしない。表1でM2M管理CIDの値が0xFE9Fに設定される理由は、M2M管理CIDをシステムで固定して使用するからであり、こうする場合、基地局及びM2M機器はM2M管理CIDを割り当てるための追加過程を行う必要がない。
4.媒体接続制御(MAC)制御メッセージ
以下では、本発明の実施例で用いられる制御メッセージについて詳しく説明する。
(1)下りリンクMAP情報要素
下りリンクMAP情報要素(Downlink MAP information element)は、基地局が端末にリソース領域を割り当てるために送信する。特に、M2M機器のためのリソース領域を割り当てるために、基地局は、M2M管理CIDを含むDL−MAP IEを送信することができる。このとき、M2M管理CIDを持っているM2M機器のみが当該DL−MAP IEをデコードすることができる。下記の表2には、DL−MAP IEフォーマットの一例を示す。
表2を参照すると、DIUCはバーストを割り当てるために用いられる。CIDフィールドは、当該DL−MAP IEがブロードキャスト(Broadcast)、マルチキャスト(Multicast)又はユニキャスト(Unicast)送信のいずれのために用いられるかを表す。すなわち、表2のCIDフィールドに表1で開示したM2M管理CIDが挿入される場合に、当該DL−MAP IEは、M2M機器へのMAC制御メッセージが送信されるリソース領域を割り当てるために用いられる。
DL−MAP IEは、MAC制御メッセージが送信されるリソース領域を割り当てるためのリソース割当情報を含むことができる。このとき、リソース割当情報は、OFDMAシンボルオフセット(OFDMA Symbol Offset)フィールド、サブチャネルオフセット(Subchannel Offset)フィールド、ブースティング(Boosting)フィールド、OFDMAシンボル個数(No. OFDMA symbol)フィールド、サブチャネル個数(No. of Subchannels)フィールド、及び反復コーディング指示(Repetition Coding Indication)フィールドを含むことができる。
OFDMAシンボルオフセットフィールドは、当該リソース領域が割り当てられるバーストのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)シンボルのオフセットを示す。また、OFDMAシンボルオフセットは、プリアンブルが送信されるDLシンボルから計算される。
サブチャネルオフセットフィールドは、該当バーストを持ち運ぶために用いられるOFDMAサブチャネルの最下位インデックスを示す。サブチャネルオフセットはサブチャネル0から開始する。
ブースティングフィールドは、該当割り当てられたデータサブキャリアの電力増大に用いられる。ブースティングフィールドは、AMCパーミュテーションであるAAS領域、AMC領域、又は専用パイロットを用いるPUSH−ASCAパーミュテーション領域では「0」に設定される。
OFDMAシンボル個数フィールドは、下りリンク物理バースト(DL PHY burst)が運ばれるOFDMAシンボルの個数を示す。OFDMAシンボル個数フィールドの値はシンボルでスロット長の倍数で適用することができる。サブチャネル個数フィールドは、下りリンク物理バーストが運ばれる連続したサブチャネルの個数を表す連続したインデックスである。
反復コーディング指示フィールドは、割り当てられたリソース領域(すなわち、バースト)内で用いられる反復コードを示す。QPSK変調を表すDIUCのためには反復コーディングがただ1回のみ行われる。
(2)M2M機器グループMAC制御(MGMC)メッセージ
以下では、本発明の実施例で使用できるMGMC(M2M device Group MAC Control)メッセージについて説明する。
MGMCメッセージは、同一のM2M機器グループ(M2MCIDによって定義される)に属している端末(すなわち、M2M機器)のグループにパラメータ及び/又は指示をするために送信される。ABSは、遊休モードではなく接続状態にある端末にMGMCメッセージをブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で送信する。
下記の表3に、MAC制御メッセージの一例を示す。
下記の表4には、MGMC(M2M Group MAC control)メッセージフォーマットの一例を示す。
基地局は、複数の端末(M2M機器)に関する情報を送信するために、M2MCIDを含むMGMCメッセージを使用する。すなわち、MGMCメッセージは、M2MCIDによって指示されるM2M機器グループに属しているM2M機器に送信される。MGMCメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、M2M管理CIDがMGMCメッセージの送信のために用いられる。仮に、MGMCメッセージが一つのM2M機器グループに関する制御情報を持ち運び、マルチキャストSA(Security Association)が当該M2M機器グループに設定された場合、当該MGMCメッセージは設定されたマルチキャストSAを用いて暗号化される。
一つのM2M機器グループに対するMGMCメッセージを持ち運ぶ媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU:Medium Access Control Protocol Data Unit)を含む物理バースト(PHY burst)は、DL−MAP IEに含まれたM2MCIDによって指示される。このとき、MAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドは、当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDを除くいずれのM2MCIDに設定されてもよい。また、MACヘッダーのEC(Encryption Control)フィールドは、MGMCメッセージが暗号化されるか否かを表すために0又は1にそれぞれ設定される。MGMCメッセージが暗号化される場合に、M2MCIDによって識別されるM2M機器グループに相応するマルチキャストSAはMGMCメッセージを解読するために用いられる。
本発明の実施例において、MAC PDUは、MAC層で用いられる送信単位であり、物理(PHY)層で送信される場合にマルチキャストバーストの形態で送信される。
(3)マルチキャスト送信終了指示(MOB−MTE−IND)メッセージ
以下では、本発明の実施例で使用できるマルチキャスト送信終了指示(MOB−MTE−IND:Multicast Transmission End Indication)メッセージについて説明する。
基地局は、遊休モード状態の端末にマルチキャストメッセージを送信する途中に、端末(M2M機器)に送信するマルチキャストメッセージがない場合は、M2MCIDを用いてMOB−MTE−INDメッセージをブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で端末に送信する。遊休モード状態の端末がMOB−MTE−INDメッ セージを受信すると、当該端末はページング不可区間に再び進入する。
下記の表5に、本発明の実施例で用いられるMOB−MTE−INDメッセージフォーマットの一例を示す。
表5を参照すると、MOB−MTE−INDメッセージは、管理メッセージタイプを指示する管理メッセージタイプフィールド、及び当該マルチキャストトラフィックを指示するM2MCIDフィールドを含む。MOB−MTE−INDメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、MOB−MTE−INDメッセージを運ぶ物理層(PHY)バーストはDL−MAP IEに従って送信される。
基地局は、複数の端末(M2M機器)に関する情報を送信するために、M2MCIDを含むMOB−MTE−INDメッセージを使用する。すなわち、MOB−MTE−INDメッセージは、M2MCIDで指示されるM2M機器グループに属しているM2M機器に送信される。
MOB−MTE−INDメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、M2M管理CIDはMOB−MTE−INDメッセージの送信のために用いられる。仮に、MOB−MTE−INDメッセージが一つのM2M機器グループに関する制御情報を持ち運び、マルチキャストSA(Security Association)が当該M2M機器グループに設定された場合、当該MOB−MTE−INDメッセージは設定されたマルチキャストSAを用いて暗号化される。
一つのM2M機器グループに対するMOB−MTE−INDメッセージを持ち運ぶ媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を含む物理バースト(PHY burst)は、DL−MAP IEに含まれたM2MCIDで指示される。このとき、MAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドは、当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDを除くいずれのM2MCIDに設定されてもよい。また、MACヘッダーのEC(Encryption Control)フィールドは、MOB−MTE−INDメッセージが暗号化されるか否かを表すために0又は1にそれぞれ設定される。MOB−MTE−INDメッセージが暗号化される場合に、M2MCIDによって識別されるM2M機器グループに相応するマルチキャストSAは、MOB−MTE−INDメッセージを解読するために用いられる。
本発明の実施例において、MAC PDUは、MAC層で用いられる送信単位であり、物理(PHY)層で送信される場合にマルチキャストバーストの形態で送信される。
5.M2M機器に対するマルチキャスト動作
(1)マルチキャスト動作一般
基地局(ABS)からM2M機器へのマルチキャストサービスは、M2M機器グループに属したM2M機器に対するDLデータの同時送信をM2MCIDを用いて支援する。マルチキャストサービスはABSに関連し、下りリンクでのみ提供される。各マルチキャスト接続は当該サービスフローに対するQoS及びトラフィックパラメータと共に提供される。マルチキャストデータを持ち運ぶサービスフローは接続状態で当該サービスに参加する個別M2M機器に開始される。このとき、M2M機器はサービスに関連したサービスフローを識別するパラメータを獲得する。
M2MCIDは、同一のマルチキャストサービスに参加するM2M機器のグループに割り当てられ、動的サービス追加(DSA:Dynamic Service Addition)過程で割り当てられる。サービスフロー設定過程において、当該サービスフローは、マルチキャストサービスフローを識別するM2MCIDに割り当てられる。基地局は各M2M機器とマルチキャスト接続を形成することによって、当該サービスに関連したDLマルチキャストサービスを設定する。
M2M機器は一般モード及び遊休モードでM2MCIDを維持し、基地局はDSA過程でサービスフローとM2MCIDとのマッピングを提供する。また、基地局は、このようなマッピング関係をDSC過程又はネットワーク再進入過程でM2MCID更新TLVを用いて変更することができる。
(2)遊休モードでM2Mマルチキャスト動作
M2M基地局は、遊休モードにあるM2M端末にネットワーク再進入を要請したり要請していない状態でマルチキャストサービスを提供することができる。基地局は、下りリンク(DL)マルチキャストデータを送信する前に、マルチキャストトラフィック指示を含むページングメッセージをページング聴取区間にM2M端末に送信することができる。仮に、M2M機器がネットワーク再進入無しでマルチキャストトラフィックを受信するように指示するページングメッセージを受信し、当該ページングメッセージがマルチキャスト送信開始時間(Multicast Transmission Start Time)に関する情報を含んでいないと、当該M2M機器は遊休モードを終了せず、DLマルチキャストデータの受信を始める。
ページングメッセージに含まれるマルチキャスト送信開始時間は、基地局が送信するDLマルチキャストデータが送信される時点を指示する。マルチキャスト送信開始時間(MTST:Muticast Transmission Start Time)値は、ページングメッセージ(例えば、MOB−PAG−ADV)を受信したM2M機器の次のページング聴取区間の開始時間よりも小さくなっていなければならない。M2M機器はページングメッセージに含まれたマルチキャスト送信開始時間によって指示されたフレームまで電力を消しておくことができる。マルチキャストデータ送信が終了すると、基地局はMOB−MTE−INDメッセージを当該M2M機器に送信する。M2M機器はMOB−MTE−INDメッセージを受信するとすぐにページング不可区間に進入することができる。
6.MAC制御メッセージ放送方法
上述したように、M2Mマルチキャストサービスにおいてマルチキャストトラフィックの終了を知らせるために送信するメッセージであるMOB−MTE−INDメッセージが定義され、同一のグループに属した端末に同時にM2MCIDをアップデートするためにMGMCメッセージが定義される。MAC制御メッセージとしてMOB−MTE−INDメッセージ及びMGMCメッセージを基地局からブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で送信することができる。
既存に送信されたMAC制御メッセージは、M2M機器と一般端末に対する区別はなく、マルチキャストとブロードキャストに対する区別しか存在していなかった。そのため、既存の方式でMOB−MTE−INDメッセージやMGMCメッセージを放送すると、M2M端末だけでなく既存の一般端末(AMSとMS/SS)もM2Mのための放送メッセージをデコードすることになり、既存端末の不必要なブロードキャストバーストデコーディングオーバーヘッドを増加させることがあった。
そこで、以下では、本発明の実施例として、一般端末の不必要なバーストデコーディングオーバーヘッドを軽減し、M2M機器の不必要なデコーディング過程を省くために、MAC制御メッセージをブロードキャスト方式で送信する様々な方法について詳しく説明する。
図3は、本発明の実施例としてMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の一例を示す図である。
M2M機器は基地局(ABS)と初期ネットワーク進入過程を行うことができる。初期ネットワーク進入過程として初期レンジング過程(MOB−RNG−REQ/RSP)、機器基本性能交渉過程(MOB−SBC−REQ/RSP)及びネットワーク登録過程(MOB−REG−REQ/RSP)を行うことができる(S301)。
初期ネットワーク進入過程を行ったM2M機器は特定サービスの提供を受けるために基地局とサービスフローを生成する過程を行うことができる。例えば、M2M機器は基地局と動的サービス追加過程(DSA process)を行うことができる。このとき、基地局はDSA過程を通じてM2M機器にマルチキャストデータを送信する必要がある場合、M2Mマルチキャスト接続識別子(M2MCID)を割り当てることができる(S303)。
以降、M2M機器は基地局に送信するデータや受信するデータがないと、遊休モードに進入するために登録解除要請(DREG−REQ)メッセージを送信する(S305)。
また、基地局は登録解除要請メッセージに対する応答としてページング周期、ページングオフセットなどのページング情報を含む登録解除応答(DREG−RSP)メッセージをM2M機器に送信することができる。詳細な遊休モード動作については第1節の遊休モードに関する説明及び図2を参照されたい(S307)。
M2M機器は、DREG−RSPメッセージを受信した後に遊休モードに進入し、ページング聴取区間(PLI:Paging Listening Interval)で基地局からページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)メッセージを受信することができる。このとき、ページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)は、マルチキャストトラフィック送信を指示するマルチキャストトラフィック指示子(例えば、Action code=0b10)、マルチキャストトラフィック(又は、マルチキャストデータ)を受信するM2Mグループに関する情報(例えば、M2MCID)、及びマルチキャストトラフィックが送信される開始時点に関する情報(MTST:Multicast Traffic Start Time)を含むことができる(S309)。
この時、M2M機器が受信したM2MCIDが当該M2M機器の属したM2Mグループを表し、ページングメッセージの動作コード(すなわち、マルチキャストトラフィック指示子)が0b10に設定された場合、M2M機器のプロセッサ120は、M2M機器がネットワーク再進入無しでマルチキャストデータ(トラフィック)を受信するために待機するように制御することができる。
したがって、M2M機器は、MTSTで指示した時点にマルチキャストデータが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報を含むDL−MAP IEを受信する。このとき、DL−MAP IEには、M2M機器に送信するマルチキャストデータに対するM2MCIDが含まれる(S311,S315)。
以降、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報で表すリソース領域を通じてマルチキャストデータを受信することができる。このとき、マルチキャストデータが送信されるMAC PDUのMACヘッダーには、当該マルチキャストデータの送信を表すM2MCIDが含まれる(S313,S317)。
基地局は最後のマルチキャストデータをM2M機器に送信した後、マルチキャストデータ送信終了指示をM2M機器に行うことが好ましい。そのために、基地局は、マルチキャストデータ送信終了を指示するためのMOB−MTE−INDメッセージを送信するためのリソース領域に関するリソース割当情報及びM2M管理CIDを含むDL−MAP IEを、M2M機器に送信することができる(S319)。
すなわち、DL−MAP IEは、MOB−MTE−INDメッセージを送信するためのリソース領域を表すリソース割当情報を含むことができる(表2参照)。また、DL−MAP IEにM2M管理CIDが含まれる場合、当該M2M管理CIDを持っているM2M機器のみが当該DL−MAP IEをデコードすることができる。したがって、基地局は、マルチキャストデータが送信されたM2Mグループに属したM2M機器にのみDL−MAP IEを送信するために、DL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを挿入することができる。
図3では一つのM2M機器のみが示されている。ただし、これは、実施例を容易に説明するためのものに過ぎず、基地局の領域には複数のM2M機器が属していてもよい。
図3のM2M機器がS319段階で送信されたDL−MAP IEを正常に受信すると、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が表すリソース領域を通じて、マルチキャストデータ送信終了を表すMAC制御メッセージ(すなわち、MOB−MTE−IND)を受信することができる(S321)。
S321段階でMOB−MTE−INDメッセージはMAC PDUによって持ち運ばれ、MAC PDUのMACヘッダー(例えば、AGMH)はM2M管理CIDを含むことができる。また、MOB−MTE−INDメッセージが放送形態で送信される場合、S319段階で用いられたM2M管理CIDを用いることができる。
また、MAC PDUの暗号化制御(EC)フィールドが当該MAC PDUが暗号化されることを表すと、当該MAC PDUのペイロードは暗号化されたMAC制御メッセージを含んでいると判断することができる。したがって、M2M機器は、M2M管理CIDから、当該MAC PDUがM2M機器のためのブロードキャストバーストであるか否かが確認でき、ECフィールドから、MAC PDUに含まれたMAC制御メッセージが暗号化されたか否かが確認できる。
勿論、MOB−MTE−INDメッセージを運ぶMAC PDUのMACヘッダーにM2M機器のグループを識別するM2MCIDが含まれ、MAC PDUのペイロードにM2M管理CIDが含まれてよい。
S321段階でM2M機器がマルチキャストデータ送信が終了したことを知らせるMOB−MTE−INDメッセージを受信すると、M2M機器のプロセッサ120は、M2M機器が利用不可能区間に進入するように制御する。
図4は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の他の例を示す図である。
S401段階乃至S411段階は、S301段階乃至S317段階と略同様である。そのため、図4のS401段階乃至S411段階についての説明は、図3の説明に代えるものとする。ただし、図4でM2M機器は現在一般モード状態であるため、図3のS305段階S307段階は行わない。すなわち、M2M機器は遊休モード動作を行わず、基地局に接続状態(Connected State)にある。
基地局がM2M機器にマルチキャストデータを送信した後に、マルチキャスト接続識別子(M2MCID)を更新する必要が発生することがある(S413)。
この場合、基地局は、更新されたM2MCIDを該当のマルチキャストグループに属したM2M機器に送信するために、更新された新しいM2MCIDを含むMGMCメッセージをM2M機器に送信しなければならない。そのために、基地局はM2M機器に対するマルチキャストMAC制御メッセージ(すなわち、MGMC)を送信するためのリソース領域を表すリソース割当情報を含むDL−MAP IEをM2M機器に送信することができる(S415)。
S415段階で、DL−MAP IEは、表2で説明したフォーマットを有することができる。接続状態においてS415段階のDL−MAP IEを受信したM2M端末は、CIDフィールドに含まれたM2MCID及び/又はM2M管理CIDを確認することによって当該DL−MAP IEがM2M機器に対するものであることが確認できる。したがって、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が指示するリソース領域を通じてMAC制御メッセージであるMGMCメッセージを受信することができる(S417)。
S417段階でMAC制御メッセージであるMGMCメッセージはMAC PDUを用いて送信することができる。このとき、MAC PDUのMACヘッダー(例、AGMH)に含まれるCIDフィールドは、当該MAC PDUがM2M機器に対するMAC制御メッセージを含んでいることを表すためのM2M管理CID又はM2MCIDを含むことができる。また、MACヘッダーのECフィールドは、当該MAC PDUのペイロードが暗号化されるか否かを表す。
仮に、一般端末がS417段階のDL−MAP IEを受信した場合、一般端末はM2MCID及び/又はM2M管理CIDを持っておらず、当該DL−MAP IEをデコードすることができない。したがって、一般端末はDL−MAP IE及びMGMCメッセージを受信しなくて済む。
勿論、MGMCメッセージを持ち運ぶMAC PDUのMACヘッダーはM2M機器のグループを識別するM2MCIDを含むことができ、MAC PDUのペイロードはM2M管理CIDを含むことができる。
図5は、本発明の実施例として、基地局でMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する過程を示すフローチャートである。
図5は図3及び図4で説明した本発明の実施例に適用することができる。すなわち、図3及び図4で説明した実施例の基地局が図5の過程を通じてMAC制御メッセージをM2M端末に送信することができる。
図5を参照すると、基地局でM2M特定MAC制御メッセージを構成する(S510)。
基地局は、当該MAC制御メッセージが一つ以上のM2MCID又はM2MCIDで特定される一つ以上のM2Mグループに対するMAC制御メッセージであるか否かを判断する(S520)。
仮に、S520段階で当該MAC制御メッセージが一つのM2Mグループに対するMAC制御メッセージと判断されると、基地局は、M2MCIDを用いてMAC制御メッセージをマルチキャスト形式で送信する(S550)。
仮に、S520段階で当該MAC制御メッセージが一つ以上のM2Mグループに対するMAC制御メッセージと判断されると、基地局は、当該MAC制御メッセージが含まれるMAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドにM2M管理CIDを設定してMAC PDUを構成する(S530)。
また、基地局は、MAC PDU(すなわち、MPDU)に対するPHYバーストを構成した後、DL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを設定する。以降、基地局は、当該PHYバーストが送信されるリソース領域を指示するリソース割当情報及び当該M2M管理CIDを含むDL−MAP IEをM2M機器に送信する。その後、基地局は、リソース割当情報で指示するリソース領域を通じてMAC制御メッセージ及びM2M管理CIDを含むMAC PDUをM2M機器に放送形態で送信する(S540)。
図6は、本発明の実施例として、ブロードキャスト形式で送信されるMAC制御メッセージをM2M機器で受信する過程を示すフローチャートである。
図6は、図3及び図4で説明した本発明の実施例に適用することができる。すなわち、図3及び図4で説明した実施例のM2M機器が、図6の過程を通じてMAC制御メッセージを受信することができる。図6は、図5で説明した基地局の観点に対応するM2M機器の観点から本発明の実施例を説明するものである。
図6を参照すると、M2M機器は、自身が保有しているM2M管理CIDを用いてDL−MAP IEを受信することができる。このとき、M2M管理CIDは、システム上で予め設定された値であり、M2M機器のみが有することができる(S610)。
したがって、全てのM2M機器は、M2M管理CIDを含むDL−MAP IEを受信することができる。また、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が指示するリソース領域を通じて放送されたMAC PDUを含んでいるDLバーストをデコードすることができる(S620)。
このとき、MAC PDUのヘッダーにはM2M管理CIDが含まれ、M2M機器のみが当該MAC PDUをデコードすることができる。また、M2M機器は、MAC PDUに含まれたMACメッセージタイプフィールドを確認し、当該MAC制御メッセージを分析する(S630)。
MAC PDUのペイロードに含まれたMAC制御メッセージは、M2M機器の属したM2Mグループを指示するM2MCIDを含むことができる。すなわち、M2M機器は、MAC制御メッセージに当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDが含まれているか否かを判断する(S640)。
M2M機器は、自身が持っているM2MCIDがMAC制御メッセージに含まれている場合、当該メッセージをデコードし、メッセージの指示する動作を行うことができる。例えば、MAC PDUに含まれたMAC制御メッセージがMOB−MTE−INDメッセージであると、M2M機器はマルチキャストデータの受信を中止し、ページング不可区間に進入する。また、MAC制御メッセージがMGMCメッセージであると、M2M機器は、MGMCメッセージに含まれた新しいM2MCIDを更新することができる。
本発明の実施例で説明したように、M2M管理CIDは、全てのM2M機器に割り当てられた識別子で、M2M機器のための制御メッセージ送信に用いられる。すなわち、M2M管理CIDを含むメッセージを全てのM2M機器が受信することができる。ただし、特定M2M機器の属したM2Mグループに対してはM2MCIDで識別され、特定M2M機器は、自身の持っているM2MCIDと一致するM2MCIDを含むMAC制御メッセージを受信することができる。
本発明は、本発明の精神及び必須特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付する請求項の合理的解釈によって決定しなければならず、よって、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成することもでき、出願後の補正によって新しい請求項として含めることもできる。
本発明の実施例は、様々な無線接続システムに適用することができる。様々な無線接続システムの一例として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)、3GPP2及び/又はIEEE 802.xx(Institute of Electrical and Electronic Engineers 802)システムなどがある。本発明の実施例は、これらの様々な無線接続システムの他、これら様々な無線接続システムを応用した如何なる技術分野にも適用することができる。
本発明は、M2M環境を支援する無線接続システムに係り、特に、媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)メッセージをブロードキャストする方法及び装置に関する。
以下では、本発明において機器間通信環境について簡略に説明する。
機器間通信(Machine to Machine;以下、M2M)は、言葉の通り、電子装置と電子装置間の通信を意味する。広義には、電子装置間の有線或いは無線通信や、人間が制御する装置と機械間の通信のことを意味する。しかし、最近では、人間が介入することなく行われる電子装置と電子装置間の無線通信のことを指すのが一般的である。
M2M通信は、その概念が初めて導入された1990年代初期には、遠隔調整やテレマティックス程度の概念として認識されたし、派生する市場自体も非常に限定されていたが、ここ数年間高速成長を重ねながら、全世界的に注目される市場へと成長してきた。特に、販売管理システム(POS:Point Of Sales)及び保安関連応用市場における物流管理(Fleet Management)と、機械及び設備の遠隔モニタリング、建設機械設備上の作動時間測定及び熱や電気使用量の自動測定を行う知能検針(Smart Meter)などの分野において大きな影響力を発揮してきた。将来のM2M通信は、既存の移動通信及び無線超高速インターネットやWi−Fi及びZigbee(登録商標)などの小出力通信ソリューションと連係してより多様な用途に活用され、これまでのB2B(Business to Business)市場に限らず、B2C(Business to Consumer)市場へとその領域が拡大する見込みである。
M2M通信時代において、SIM(Subscriber Identity Module)カードを装着した機械はいずれもデータ送受信が可能となり、遠隔管理及び統制をすることができる。例えば、自動車、トラック、電車、コンテナ、自動販売機、ガスタンクなどを含む数多くの機器や装備にM2M通信技術が利用されるなど、その適用範囲は非常に広範囲である。
従来では、端末を個別単位に管理するのが一般的であり、基地局と端末間の通信は一対一通信方式で行われていた。このような一対一通信方式で数多くのM2M機器が基地局と通信するとすれば、各M2M機器と基地局間に発生するシグナリングによるネットワーク過負荷が予想される。上述したように、M2M通信が急に拡散され広範囲化する場合、それらM2M機器同士間、又は各M2M機器と基地局間の通信によるオーバーヘッド(overhead)が問題になることがある。
また、M2M機器の使用が活性化するにつれて一般端末とM2M機器とが混在する環境が作られる。この環境で、既存の通信方法をそのまま利用すると、一般端末がM2M機器に関するメッセージも全てデコードしなければならないという問題が発生することがある。
例えば、ブロードキャストデータ又はマルチキャストデータは、基地局から一対多で送信されるメッセージであって、M2M機器と一般端末とを区別することなく送信されると、一般端末及びM2M機器は、送信される全てのブロードキャストデータをデコードしな
ければならず、電力消耗が急激に増加する他、本来受信すべきデータを受信できなくなる問題も発生することがある。
また、M2M機器に送信されるMAC制御メッセージはブロードキャスト形態で送信されるため、M2M機器は、MAC制御メッセージ(例えば、MOB−MTE−IND、MGMC)が当該M2M機器の属したM2Mグループに関するメッセージでない場合であっても、MOB−MTE−INDメッセージに対するバーストをデコードした後、MAC制御メッセージに含まれたM2MCIDを確認し、自身の属したM2Mグループに属したものであるか否かを確認する過程を行わなければならない。
そのため、基地局がMAC制御メッセージを送信する時点に、当該メッセージが一つのM2Mグループのみに関する情報を含んでいる場合、該グループに属していない他のM2M機器及び一般端末は不必要なMAC制御メッセージを受信しなければならないという問題があった。
本発明は、上記のような一般的な技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、M2M機器に対する効率的な通信方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、M2M機器専用のメッセージを定義し、それらのメッセージを送信する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、M2M機器が自身の属したM2Mグループに関するMAC制御メッセージのみを受信できる方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、一般端末の不必要なバーストデコーディングオーバーヘッドを減らし、M2M機器の不必要な動作を減らすためにMAC制御メッセージを放送形式で送信する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、既存技術との互換性を極力保障しながら、一般端末とM2M機器とを区別して效率よくM2M機器に対する専用メッセージを放送する方法を提供することにある。
本発明で達成しようとする技術的目的は、以上に言及した事項に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって考慮されるであろう。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、M2M環境を支援する無線接続システムに関するもので、媒体接続制御(MAC)制御メッセージをブロードキャストする方法及び装置を提供する。
本発明の一態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信することと、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する方法は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信することと、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を放送することと、を含むことができる。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいて放送される制御メッセージを受信するM2M機器は、受信器と、放送される制御メッセージの受信を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、M2M機器は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を受信器を介して受信し、リソース領域で放送される制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を受信器を介して受信してもよい。MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
本発明の更に他の態様として、無線接続システムにおいてM2M機器に制御メッセージを放送する基地局は、送信器と、制御メッセージの放送を制御するプロセッサと、を備えることができる。
ここで、基地局は、制御メッセージが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報及びM2M管理接続識別子(M2M management CID)を含む下りリンクマップ情報要素(IE)を送信器を介して送信し、リソース領域を通じて制御メッセージを含む媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を送信器を介して放送してもよい。ここで、MAC PDUには、M2M管理CID、及びM2M機器の属したM2Mグループを識別するM2M接続識別子(M2MCID)が含まれてもよい。
上記の本発明の各態様において、M2M管理CIDは、M2M機器に対する下りリンク放送情報の送信のためのバーストを表すために下りリンクマップ情報要素に用いられてもよい。
また、M2M管理CIDは、MAC PDUに含まれるMACヘッダーに含まれ、M2MCIDは、MAC PDUに含まれるペイロードに含まれてもよい。ここで、MACヘッダーには、ペイロードに含まれる制御メッセージが暗号化されるか否かを表す暗号化制御(EC)フィールドがさらに含まれてもよい。
また、制御メッセージは、M2Mマルチキャスト終了指示(MOB−MTE−IND)メッセージ又はM2MグループMAC制御(MGMC)メッセージのいずれか一つであってもよい。
上記本発明の諸態様は、本発明の好適な実施例の一部に過ぎず、本願発明の技術的特徴が反映された様々な実施例が、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとって、以下に詳述する本発明の詳細な説明から導出されて理解されるであろう。
本発明の実施例によれば、下記のような効果が得られる。
第一に、M2M機器に対して效率的にブロードキャストデータを送信することが可能になる。
第二に、M2M機器にとっても、自身の属したM2Mグループに関するMAC制御メッセージのみを受信し、他のM2Mグループに関するMAC制御メッセージは受信しなくて済むため、不必要なデータ受信過程を省くことが可能になる。
第三に、MAC制御メッセージをM2M機器のみが受信できるブロードキャスト形式で送信することによって、一般端末の不必要なバーストデコーディングオーバーヘッドを減らし、M2M機器の不必要な動作を省くことが可能になる。
第四に、既存技術との互換性を極力保障しながら、一般端末とM2M機器とを区別して效率的にM2M機器に対する専用メッセージをブロードキャストすることが可能になる。
本発明の付加的な利点、目的、特徴は、以下の説明から、又は当業者が以下の説明に基づいて本発明を実施することから容易に理解されるであろう。また、当業者にとって以下の説明に基づいて本発明を実施する上で本発明の予測できない長所を導出することも可能であろう。
添付の図面は、本発明に関する理解を助けるためのもので、詳細な説明と共に本発明の実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴が特定図面に限定されるものではなく、各図で開示する特徴を組み合わせて新しい実施例とすることもできる。
図1は、本発明の実施例として、M2M機器及び基地局などの装置構成を概略的に説明するための図である。
図2は、本発明に適用できる、遊休モードでのページング方法の一例を示すフローチャートである。
図3は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをマルチキャスト形式で送信する方法の一例を示す図である。
図4は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の他の例を示す図である。
図5は、本発明の実施例として、基地局がMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する過程を示すフローチャートである。
図6は、本発明の実施例として、ブロードキャスト形式で送信されるMAC制御メッセージをM2M機器で受信する過程を示すフローチャートである。
本発明の実施例は、M2M環境を支援する無線接続システムにおいて、媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)制御メッセージをブロードキャストする方法及び装置を提供する。
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、特別な明示的言及がない限り、選択的なものとして考慮すればよい。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施してもよく、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更してもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、又は他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。
図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせると判断される手順又は段階な
どは記述せず、また、当業者のレベルで理解できるような手順又は段階も記述しないものとする。
本明細書では本発明の実施例が基地局と移動局間のデータ送受信関係を中心に説明されている。ここで、基地局は移動局と直接通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)によって行われてもよい。
すなわち、基地局を含む複数のネットワークノードで構成されるネットワークにおいて、移動局との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われる。ここで、「基地局」は、固定局(fixed station)、Node B、eNode B(eNB)、発展した基地局(ABS:Advanced Base Station)、又はアクセスポイント(access point)などの用語に代替してもよい。
また、「移動局(MS:Mobile Station)」は、UE(User Equipment)、SS(Subscriber Station)、MSS(Mobile Subscriber Station)、移動端末(Mobile Terminal)、発展した移動端末(AMS:Advanced Mobile Station)、又は端末(Terminal)などの用語に代替してもよい。特に、本発明では、移動局をM2M機器と同じ意味で使うことができる。
また、送信端は、データサービス又は音声サービスを提供する固定及び/又は移動ノードのことを意味し、受信端は、データサービス又は音声サービスを受信する固定及び/又は移動ノードのことを意味する。したがって、上りリンクでは移動局を送信端、基地局を受信端とすることができる。同様に、下りリンクでは移動局を受信端、基地局を送信端とすることができる。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802.xxシステム、3GPPシステム、3GPP LTEシステム及び3GPP2システムの少なくとも一つに開示された標準文書によってサポートすることができる。すなわち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は上記の文書を参照して説明することができる。
また、本文書で開示している全ての用語は、上記標準文書によって説明することができる。特に、本発明の実施例は、IEEE 802.16システムの標準文書であるP802.16e−2004、P802.16e−2005、P802.16m、P802.16p及びP802.16.1bの一つ以上によってサポートすることができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのもので、本発明を実施できる唯一の実施の形態を示すためのものではない。
以下では、添付の図面を参照しつつ本発明の実施例について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、他の様々な形態で具現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されるものではない。なお、図面中、本発明を明確に説明するために、説明と関係していない部分は省略し、明細書全体を通じて同一の部分には同一の図面符号を付するものとする。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」としたとき、これは、特別な
記載がない限り、他の構成要素を除外するという意味ではなく、他の構成要素を更に含んでもよいという意味である。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」などの用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの結合によって具現することができる。
また、本発明の実施例で使用する特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更してもよい。
1.M2M機器一般
以下で、M2M機器間の通信は、基地局を経由した端末間、人間の介入無しで基地局と端末間で行う通信形態、又はM2M機器間の通信形態を意味する。したがって、M2M機器(Device)は、上記のようなM2M機器の通信をサポートできる端末を意味する。
M2Mサービスのための接続サービスネットワークは、M2M ASN(M2M Access Service Network)と定義し、M2M機器と通信するネットワークエンティティをM2Mサーバーという。M2Mサーバーは、M2Mアプリケーションを行い、一つ以上のM2M機器のためのM2M特定サービスを提供する。M2Mフィーチャ(feature)は、M2Mアプリケーションの特徴であり、アプリケーションを提供するために一つ以上の特徴を必要とすることがある。M2M機器グループは、共通の一つ以上の特徴を共有するM2M機器のグループを意味する。
M2M方式で通信する機器(すなわち、M2M機器、M2M通信機器、MTC(Machine Type Communication)機器などと様々に呼ぶことができる。)は、その機器アプリケーションタイプ(Machine Application Type)が増加するに伴い、一定のネットワークにおいてその数が次第に増加していくだろう。
機器アプリケーションタイプには、(1)保安(security)、(2)治安(public safety)、(3)トラッキング及びトレーシング(tracking
and tracing)、(4)支払い(payment)、(5)健康管理(healthcare)、(6)遠隔維持及び制御(remote maintenance
and control)、(7)検針(metering)、(8)消費者装置(consumer device)、(9)販売管理システム(POS:Point Of
Sales)及び保安関連応用市場における物流管理(Fleet Management)、(10)自動販売機(Vending Machine)の機器間通信、(11)機械及び設備の遠隔モニタリング、建設機械設備上の作動時間の測定及び熱や電気使用量の自動測定を行う知能検針(Smart Meter)、(12)監視カメラの監視ビデオ(Surveillance Video)通信などがある。ただし、これらに機器アプリケーションタイプが限定されることはなく、その他の様々な機器アプリケーションタイプを適用してもよい。
M2M機器の他の特性には、低い移動性、又は一度設置されたら殆ど移動しないという特性がある。すなわち、M2M機器は相当長時間にわたって固定的(stationary)であるという意味である。M2M通信システムは、保安接続及び監視(secured access and surveillance)、治安(public safety)、支払い(payment)、遠隔維持及び制御(remote maintenance and control)、検針(metering)などのように固定し
た位置を有する特定M2Mアプリケーションのための移動性関連動作を単純化したり又は最適化すればよい。
このように機器アプリケーションタイプが増加すると、M2M通信機器の数は一般移動通信機器の数に比べて飛躍的に増加するだろう。そのため、これら機器の全てがそれぞれ個別に基地局と通信を行う場合、無線インターフェース及び/又はネットワークに深刻な負荷を与えることがある。
以下では、M2M通信が無線通信システム(例えば、P802.16e、P802.16m、P802.16.1b、P802.16pなど)に適用される場合を挙げて本発明の実施例を説明する。しかし、本発明はこれに限定されず、3GPP LTE/LTE−Aシステムなどの他の通信システムに適用することもできる。
図1は、本発明の実施例に係るM2M機器及び基地局などの装置構成を概略的に説明するための図である。
図1で、M2M機器100及び基地局150はそれぞれ、無線周波数ユニット(RFユニット)110,160、プロセッサ120,170、及び選択的にメモリー130,180を備えることができる。図1では、一つのM2M機器と一つの基地局の構成を示しているが、複数のM2M機器と基地局間にM2M通信環境を構築することもできる。
各RFユニット110,160はそれぞれ、送信器111,161及び受信器112,162を備えることができる。M2M機器100の送信器111及び受信器112は、基地局150及び他のM2M機器と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ120は、送信器111及び受信器112と機能的に接続し、送信器111及び受信器112が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ120は、送信する信号に対する各種処理を行って送信器111に送信し、受信器112が受信した信号の処理を行うことができる。
必要な場合、プロセッサ120は、交換したメッセージに含まれた情報をメモリー130に保存することができる。このような構造によって、M2M機器100は以下に説明する本発明の様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
一方、図1に示してはいないが、M2M機器100は、その機器アプリケーションタイプによって様々な追加構成を有することもできる。例えば、M2M機器100が知能型計量のためのものである場合、M2M機器100は電力測定などのための追加的な構成を有することができ、このような電力測定動作は、図1に示したプロセッサ120によって制御されてもよく、又は、別個に構成されたプロセッサ(図示せず)によって制御されてもよい。
図1は、M2M機器100と基地局150間に通信がなされる場合を例示しているが、本発明に係るM2M通信方法は、複数のM2M機器間に発生することもあり、それぞれの機器は、図1に示した各装置構成と同じ形態で後述の様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
基地局150の送信器161及び受信器162は、他の基地局、M2Mサーバー、M2M機器と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ170は、送信器161及び受信器162と機能的に接続し、送信器161及び受信器162が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ170は、送信する信号に対する各種処理を行って送信器161に送信し、受信器162が受信した信号に
対する処理を行うことができる。必要な場合、プロセッサ170は、交換しメッセージに含まれた情報をメモリー180に保存することができる。このような構造によって基地局150は、後述する様々な実施の形態に係る方法を実行することができる。
M2M機器110及び基地局150の各プロセッサ120,170はそれぞれ、M2M機器110及び基地局150での動作を指示(例えば、制御、調整、管理など)する。それぞれのプロセッサ120,170は、プログラムコード及びデータを保存するメモリー130,180と接続することができる。メモリー130,180はプロセッサ120,170に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び一般ファイル(general files)を保存する。
本発明のプロセッサ120,170は、コントローラ(controller)、マイクロコントローラ(microcontroller)、マイクロプロセッサ(microprocessor)、マイクロコンピュータ(microcomputer)などと呼ぶこともできる。一方、プロセッサ120,170は、ハードウェア(hardware)、ファームウェア(firmware)、ソフトウェア、又はこれらの結合によって具現することができる。ハードウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明を実行ように構成されたASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、又はFPGAs(field programmable gate arrays)などをプロセッサ120,170に備えることができる。
一方、ファームウェアやソフトウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明の機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などを含むようにファームウェアやソフトウェアを構成することができ、本発明を実行できるように構成されたファームウェア又はソフトウェアは、プロセッサ120,170内に設けられたり又はメモリー130,180に格納され、プロセッサ120,170によって駆動されるようにすることができる。
2.遊休モード(Idle Mode)
以下では、本発明の実施例が実行されるM2M環境における遊休モード(Idle Mode)について説明する。
遊休モードとは、M2M機器(すなわち、端末)が基地局からトラフィック(traffic)を一定時間受信しないとき、電力を節約(Power saving)するよう、ページンググループ(Paging Group)、ページング周期(Paging Cycle)、ページングオフセット(Paging Offset)を運用するモードのことをいう。
例えば、遊休モードに遷移した端末は、ページング周期のページング利用可能区間(Available Interval、又はページング聴取区間)でのみ、基地局が放送する放送メッセージ(例えば、ページングメッセージ)を受信し、一般モード(normal mode)に遷移するか又は遊休状態を維持するかを判断することができる。
また、遊休モードは、端末が広範囲な地域にわたって複数の基地局が存在する無線リンク環境を歩き回る場合にも、特定基地局に登録することなく(すなわち、ハンドオーバーなどを行うことなく)周期的に下りリンクメッセージを受信できるメカニズムである。
遊休モードは、説明の便宜上、IEEE 802.16e、16m、16pシステムを基準にして記述する。しかし、本発明の技術的思想がこれに限定されることはない。端末は、遊休モードに進入する目的で、基地局との登録解除を要請するために基地局に登録解除要請(DREG−REQ:Deregistration Reqeust)メッセージを送信する。
以降、基地局はDREG−REQメッセージに対する応答として登録解除応答(DREG−RSP:Deregistration Response)メッセージを端末に送信する。この時、DREG−RSPメッセージはページング情報(Paging Information)を含む。ここで、端末の遊休モードへの進入は基地局の要請によって開始されることもある(unsolicited manner)。この場合、基地局は端末にDREG−RSPメッセージを送信する。
ページング情報(Paging Information)は、ページング周期(Paging Cycle)、ページングオフセット(Paging Offset)、ページンググループ識別子(PGID:Paging Group IDentifier)及びページング聴取区間(Paging Listening Interval)値などを含むことができる。
基地局からDREG−RSPメッセージを受信した端末は、当該ページング情報を参照して遊休モードに進入する。遊休モードは、ページング周期(Paging Cycle)を有し、一つのページング周期は、ページング聴取区間(Paging Listening Interval)及び利用不可区間(Unavailable Interval)で構成することができる。このとき、ページング聴取区間は、利用可能区間(Available Interval)又はページング区間(paging interval)と同じ概念で使うことができる。
ページングオフセットは、ページング周期内でページング聴取区間が始まる時点(例えば、フレーム又はサブフレーム)を表す。また、ページンググループ識別子は、端末に割り当てられたページンググループの識別子を表す。また、ページング情報は、ページングメッセージオフセット(paging message offset)情報を含むことができる。ここで、ページングメッセージオフセット情報は、基地局からページングメッセージが送信される時点を表す。
以降、端末はページング情報を用いてページング聴取区間で自身に伝達されるページングメッセージを受信することができる。ここで、ページングメッセージは基地局又はページング制御機から送信することができる。すなわち、端末は、ページングメッセージを受信するためにページング周期によって無線チャネルをモニタする。
図2は、本発明に適用できる、遊休モードでのページング方法の一例を示すフローチャートである。
基地局は、自身の属したページンググループ内に存在する遊休モードの端末に下りリンクデータが発生すると、当該端末にそれを知らせるためにページングメッセージを送信することができる。端末は、自身のページング聴取区間でページングメッセージを受信し、自身に伝達される下りリンク(DL)データがあるか否か確認する(S210)。
もし、下りリンクデータがあると(すなわち、positive indication)、端末は、レンジング(ranging)過程を含むネットワーク再進入(network reentry)過程を行う(S220)。以降、端末は基地局と動的サービス
追加(DSA:Dynamic Service Addition)過程によって関連の下りリンクサービスフローに対する接続を設定する過程(Connection Setup)を行う(S230)。
サービスフローに対する接続が設定された後、基地局は端末に当該サービスに関する下りリンク制御情報及び下りリンクデータを送信する(S240)。
M2Mシナリオにおいて、大部分のM2M機器(device)は、携帯電話のような一般端末のようにユーザが持って歩く端末でないため、M2M機器に対する自動アプリケーション(automatic application)又はファームウェアアップデート(firmware update)過程はM2Mサービスシナリオにおいて主要なアプリケーション(application)となり得る。
例えば、各機器(device)のファームウェア(firmware)をアップデートするために、M2Mサーバーは、該当のアプリケーション(application)を有しているM2M機器にアップデートされた情報を送信することができる。遊休モードのM2M機器に共通に送信すべきこのようなマルチキャストデータ(multicast
data)を送信するために、基地局は、図2で説明したページング過程を通じて当該M2M機器をページングすればよい。
ページングされた端末はランダムアクセスコード(random access code)の送信を開始してネットワーク再進入(network reentry)過程を行ってネットワークに接続し、基地局が送信した下りリンクトラフィック(DL traffic)を受信する。これらの過程はネットワーク(network)の不必要なリソース使用を増加させることがある。また、M2M機器及び一般端末が混在している状況で、互いに不必要なデータを受信することによって各端末の電力消耗が増加することもある。
3.本発明の実施例で用いられる識別子
(1)M2Mマルチキャスト接続識別子(M2MCID)
M2Mグループ領域(M2M Group Zone)は、複数のABSを含む論理的領域である。M2Mグループ領域は、M2Mグループ領域識別子(M2M GROUP ZONE ID)によって識別する。M2Mグループ領域識別子はDCDメッセージによってブロードキャスト(すなわち、放送)することができる。M2MCID(M2M Connection Identifier)は、M2Mグループ領域内でM2M機器のグループによって共有される下りリンクマルチキャストサービスフローを識別する16ビットの固有値である。
M2M機器は、放送メッセージ(例えば、DCDメッセージ)内のM2Mグループ領域識別子の順序に基づいて黙示的にM2Mグループ領域識別子に相応する領域インデックスを導出する。M2Mグループ領域識別子に最初に含まれた領域インデックスは0と割り当てられ、領域インデックスは、基地局によってサポートされるM2Mグループ領域の最大値が4と定義される場合、MAX_M2M_GROUP_ZONE−1まで連続して増加する。
ABSが一つのM2Mグループ領域のみの一部である場合には、基地局は一つのM2M
GROUP ZONE_IDのみを放送し、M2M機器は、相応するM2Mグループ領域インデックス(0b00)を導出する。M2M機器グループは、M2MCID及び相応するM2Mグループ領域インデックスを用いて見つける。全てのM2MCIDは同一のM2Mグループ領域に属したM2M機器に割り当てられる。M2MCIDは、初期ネットワ
ーク進入過程後にDSA過程によってM2M機器のマルチキャストサービスフローに割り当てられる。また、M2MCIDは、明示的にネットワークから出たりM2M機器がDCRモードに進入する場合に解除される。割り当てられたM2MCIDは、M2M機器が遊休モード状態にある場合にも維持されるが、M2M機器が当該ネットワークから出たり、ネットワークで割り当てられたM2MCIDに関連したサービスフローを明示的に削除する場合に解除される。
互いに異なるマルチキャストサービスフローに対して複数のM2MCIDをM2M機器に割り当てることができる。M2MCIDは接続状態及び遊休モード状態で再び割り当てることができる。接続状態でM2MCIDはDSC過程及びDSD過程によって変更したり、削除することができる。遊休モード状態でM2MCIDは位置更新(LU:Location Update)又はネットワーク再進入過程によって変更することができる。
基地局がマルチキャストグループ内における全てのM2M機器に対するM2MCIDを変更しようとするとき、基地局はページングメッセージを用いてグループ位置更新をトリガーすることができる。M2M機器がタイマーベースの位置更新を行う時、基地局が当該M2M機器に対するM2MCIDを更新する必要がある場合には、基地局は位置更新過程でレンジング要請(RNG−REQ)メッセージに対する応答として、新しいM2MCIDを含むレンジング応答(RNG−RSP)メッセージを送信することができる。
基地局はM2MCIDの更新及びグループ内における全てのM2M機器に対する新しい値を指示するためにページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)を送信することができる。M2MCIDによって識別されるM2Mグループに属した遊休モードのM2M機器が、該当のM2MCID、及び0b11に設定された動作コード(Action Code)を含むページングメッセージを受信すると、当該M2M機器は、指示された新しいM2MCID値に基づいてM2MCIDを更新しなければならない。
(2)M2M管理接続識別子
IEEE 802.16eシステムに本発明の実施例を適用することができる。IEEE 802.16e(Rev.3)システムでは、フロー識別子(FID:Flow Identifier)ではなく接続識別子(CID:Connection Identifier)を用いる。
また、マルチキャストデータを送信するためにマルチキャストCID(Multicast CID)が定義される。ただし、既存のマルチキャストCIDはマルチキャストデータのみを識別するだけであり、M2M機器へのマルチキャストであるか否かは識別しない。また、マルチキャストCIDはHARQ領域で用いられる縮小したCID形式を有する。
M2Mシステムの導入による既存の一般端末への影響を最小化するために、基地局はM2M特定放送MAC制御メッセージ(例えば、MOB−MTE−IND又はMGMC)をM2M機器にのみ送信する必要がある。そのために、本発明ではM2Mマルチキャスト接続識別子(M2M multicast CID)及びM2M管理CID(M2M Management CID)を定義し、M2M管理CIDは全てのM2M機器のみによって用いられると仮定する。
下記の表1には、本発明の実施例で使用できる接続識別子の一例を示す。
表1を参照すると、M2M機器だけでなく一般端末においても用いられるCIDとして、伝送CID(Transport CID)、第2管理CID(Secondary Management CID)、トンネル又は管理トンネルCID(Tunnel or Management Tunnel CID)、マルチキャスト管理CID(Multicast Management CID)がある。伝送CID及び第2管理CIDは上りリンク及び下りリンク接続に同時に割り当てられてもよい。トンネルCIDはトンネル送信接続に用いられる。マルチキャスト管理CIDは下りリンクマルチキャスト管理サービスのために用いられる。
また、表1を参照すると、M2M機器のためにM2MCID及びM2M管理CID(M2M Management CID)が定義される。M2MCIDはM2Mマルチキャスト接続を識別するために用いられる。M2M管理CIDはM2M機器に下りリンク放送情報の送信のためのバーストを表すためにDL−MAPに用いられる。
本発明の実施例において、M2M管理CIDは全てのM2M機器のためにのみ用いられる。したがって、基地局は、M2M機器のための特定MAC制御メッセージであるMOB_MTE−INDメッセージ又はMOB_MGMCメッセージを放送形態で送信するためのリソース領域を割り当てるために、リソース割当情報を含む下りリンクマップ情報要素(DL−MAP IE)をM2M機器に送信することができる。この時、基地局はDL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを含めて送信することができる。M2M管理CIDはM2M機器以外の一般端末には割り当てられず、一般端末はM2M管理CIDで送信されるDL−MAP IEを読み取らないか、又はDL−MAP IEで指示するリソース領域(すなわち、DLバースト)をデコードしない。表1でM2M管理CIDの値が0xFE9Fに設定される理由は、M2M管理CIDをシステムで固定して使用するからであり、こうする場合、基地局及びM2M機器はM2M管理CIDを割り当てるための追加過程を行う必要がない。
4.媒体接続制御(MAC)制御メッセージ
以下では、本発明の実施例で用いられる制御メッセージについて詳しく説明する。
(1)下りリンクMAP情報要素
下りリンクMAP情報要素(Downlink MAP information element)は、基地局が端末にリソース領域を割り当てるために送信する。特に、M2M機器のためのリソース領域を割り当てるために、基地局は、M2M管理CIDを含む
DL−MAP IEを送信することができる。このとき、M2M管理CIDを持っているM2M機器のみが当該DL−MAP IEをデコードすることができる。下記の表2には、DL−MAP IEフォーマットの一例を示す。
表2を参照すると、DIUCはバーストを割り当てるために用いられる。CIDフィールドは、当該DL−MAP IEがブロードキャスト(Broadcast)、マルチキャスト(Multicast)又はユニキャスト(Unicast)送信のいずれのために用いられるかを表す。すなわち、表2のCIDフィールドに表1で開示したM2M管理CIDが挿入される場合に、当該DL−MAP IEは、M2M機器へのMAC制御メッセージが送信されるリソース領域を割り当てるために用いられる。
DL−MAP IEは、MAC制御メッセージが送信されるリソース領域を割り当てるためのリソース割当情報を含むことができる。このとき、リソース割当情報は、OFDM
Aシンボルオフセット(OFDMA Symbol Offset)フィールド、サブチャネルオフセット(Subchannel Offset)フィールド、ブースティング(Boosting)フィールド、OFDMAシンボル個数(No. OFDMA symbol)フィールド、サブチャネル個数(No. of Subchannels)フィールド、及び反復コーディング指示(Repetition Coding Indication)フィールドを含むことができる。
OFDMAシンボルオフセットフィールドは、当該リソース領域が割り当てられるバーストのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)シンボルのオフセットを示す。また、OFDMAシンボルオフセットは、プリアンブルが送信されるDLシンボルから計算される。
サブチャネルオフセットフィールドは、該当バーストを持ち運ぶために用いられるOFDMAサブチャネルの最下位インデックスを示す。サブチャネルオフセットはサブチャネル0から開始する。
ブースティングフィールドは、該当割り当てられたデータサブキャリアの電力増大に用いられる。ブースティングフィールドは、AMCパーミュテーションであるAAS領域、AMC領域、又は専用パイロットを用いるPUSH−ASCAパーミュテーション領域では「0」に設定される。
OFDMAシンボル個数フィールドは、下りリンク物理バースト(DL PHY burst)が運ばれるOFDMAシンボルの個数を示す。OFDMAシンボル個数フィールドの値はシンボルでスロット長の倍数で適用することができる。サブチャネル個数フィールドは、下りリンク物理バーストが運ばれる連続したサブチャネルの個数を表す連続したインデックスである。
反復コーディング指示フィールドは、割り当てられたリソース領域(すなわち、バースト)内で用いられる反復コードを示す。QPSK変調を表すDIUCのためには反復コーディングがただ1回のみ行われる。
(2)M2M機器グループMAC制御(MGMC)メッセージ
以下では、本発明の実施例で使用できるMGMC(M2M device Group
MAC Control)メッセージについて説明する。
MGMCメッセージは、同一のM2M機器グループ(M2MCIDによって定義される)に属している端末(すなわち、M2M機器)のグループにパラメータ及び/又は指示をするために送信される。ABSは、遊休モードではなく接続状態にある端末にMGMCメッセージをブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で送信する。
下記の表3に、MAC制御メッセージの一例を示す。
下記の表4には、MGMC(M2M Group MAC control)メッセージフォーマットの一例を示す。
基地局は、複数の端末(M2M機器)に関する情報を送信するために、M2MCIDを含むMGMCメッセージを使用する。すなわち、MGMCメッセージは、M2MCIDによって指示されるM2M機器グループに属しているM2M機器に送信される。MGMCメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、M2M管理CIDがMGMCメッセージの送信のために用いられる。仮に、MGMCメッセージが一つのM2M機器グループに関する制御情報を持ち運び、マルチキャストSA(Security Association)が当該M2M機器グループに設定された場合、当該MGMCメッセージは設定されたマルチキャストSAを用いて暗号化される。
一つのM2M機器グループに対するMGMCメッセージを持ち運ぶ媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU:Medium Access Control Protocol Data Unit)を含む物理バースト(PHY burst)は、DL−MAP IEに含まれたM2MCIDによって指示される。このとき、MAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドは、当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDを除くいずれのM2MCIDに設定されてもよい。また、MACヘッダーのEC(Encryption Control)フィールドは、MGMCメッセージが暗号化されるか否かを表すために0又は1にそれぞれ設定される。MGMCメッセージが暗号化される場合に、M2MCIDによって識別されるM2M機器グループに相応するマルチキャストSAはMGMCメッセージを解読するために用いられる。
本発明の実施例において、MAC PDUは、MAC層で用いられる送信単位であり、物理(PHY)層で送信される場合にマルチキャストバーストの形態で送信される。
(3)マルチキャスト送信終了指示(MOB−MTE−IND)メッセージ
以下では、本発明の実施例で使用できるマルチキャスト送信終了指示(MOB−MTE−IND:Multicast Transmission End Indication)メッセージについて説明する。
基地局は、遊休モード状態の端末にマルチキャストメッセージを送信する途中に、端末(M2M機器)に送信するマルチキャストメッセージがない場合は、M2MCIDを用い
てMOB−MTE−INDメッセージをブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で端末に送信する。遊休モード状態の端末がMOB−MTE−INDメッ セージを受信すると、当該端末はページング不可区間に再び進入する。
下記の表5に、本発明の実施例で用いられるMOB−MTE−INDメッセージフォーマットの一例を示す。
表5を参照すると、MOB−MTE−INDメッセージは、管理メッセージタイプを指示する管理メッセージタイプフィールド、及び当該マルチキャストトラフィックを指示するM2MCIDフィールドを含む。MOB−MTE−INDメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、MOB−MTE−INDメッセージを運ぶ物理層(PHY)バーストはDL−MAP IEに従って送信される。
基地局は、複数の端末(M2M機器)に関する情報を送信するために、M2MCIDを含むMOB−MTE−INDメッセージを使用する。すなわち、MOB−MTE−INDメッセージは、M2MCIDで指示されるM2M機器グループに属しているM2M機器に送信される。
MOB−MTE−INDメッセージがブロードキャスト方式で送信される場合、M2M管理CIDはMOB−MTE−INDメッセージの送信のために用いられる。仮に、MOB−MTE−INDメッセージが一つのM2M機器グループに関する制御情報を持ち運び、マルチキャストSA(Security Association)が当該M2M機器グループに設定された場合、当該MOB−MTE−INDメッセージは設定されたマルチキャストSAを用いて暗号化される。
一つのM2M機器グループに対するMOB−MTE−INDメッセージを持ち運ぶ媒体接続制御プロトコルデータユニット(MAC PDU)を含む物理バースト(PHY burst)は、DL−MAP IEに含まれたM2MCIDで指示される。このとき、MAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドは、当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDを除くいずれのM2MCIDに設定されてもよい。また、MACヘッダーのEC(Encryption Control)フィールドは、MOB−MTE−INDメッセージが暗号化されるか否かを表すために0又は1にそれぞれ設定される。MOB−MTE−INDメッセージが暗号化される場合に、M2MCIDによって識別されるM2M機器グループに相応するマルチキャストSAは、MOB−MTE−INDメッセージを解読するために用いられる。
本発明の実施例において、MAC PDUは、MAC層で用いられる送信単位であり、
物理(PHY)層で送信される場合にマルチキャストバーストの形態で送信される。
5.M2M機器に対するマルチキャスト動作
(1)マルチキャスト動作一般
基地局(ABS)からM2M機器へのマルチキャストサービスは、M2M機器グループに属したM2M機器に対するDLデータの同時送信をM2MCIDを用いて支援する。マルチキャストサービスはABSに関連し、下りリンクでのみ提供される。各マルチキャスト接続は当該サービスフローに対するQoS及びトラフィックパラメータと共に提供される。マルチキャストデータを持ち運ぶサービスフローは接続状態で当該サービスに参加する個別M2M機器に開始される。このとき、M2M機器はサービスに関連したサービスフローを識別するパラメータを獲得する。
M2MCIDは、同一のマルチキャストサービスに参加するM2M機器のグループに割り当てられ、動的サービス追加(DSA:Dynamic Service Addition)過程で割り当てられる。サービスフロー設定過程において、当該サービスフローは、マルチキャストサービスフローを識別するM2MCIDに割り当てられる。基地局は各M2M機器とマルチキャスト接続を形成することによって、当該サービスに関連したDLマルチキャストサービスを設定する。
M2M機器は一般モード及び遊休モードでM2MCIDを維持し、基地局はDSA過程でサービスフローとM2MCIDとのマッピングを提供する。また、基地局は、このようなマッピング関係をDSC過程又はネットワーク再進入過程でM2MCID更新TLVを用いて変更することができる。
(2)遊休モードでM2Mマルチキャスト動作
M2M基地局は、遊休モードにあるM2M端末にネットワーク再進入を要請したり要請していない状態でマルチキャストサービスを提供することができる。基地局は、下りリンク(DL)マルチキャストデータを送信する前に、マルチキャストトラフィック指示を含むページングメッセージをページング聴取区間にM2M端末に送信することができる。仮に、M2M機器がネットワーク再進入無しでマルチキャストトラフィックを受信するように指示するページングメッセージを受信し、当該ページングメッセージがマルチキャスト送信開始時間(Multicast Transmission Start Time)に関する情報を含んでいないと、当該M2M機器は遊休モードを終了せず、DLマルチキャストデータの受信を始める。
ページングメッセージに含まれるマルチキャスト送信開始時間は、基地局が送信するDLマルチキャストデータが送信される時点を指示する。マルチキャスト送信開始時間(MTST:Muticast Transmission Start Time)値は、ページングメッセージ(例えば、MOB−PAG−ADV)を受信したM2M機器の次のページング聴取区間の開始時間よりも小さくなっていなければならない。M2M機器はページングメッセージに含まれたマルチキャスト送信開始時間によって指示されたフレームまで電力を消しておくことができる。マルチキャストデータ送信が終了すると、基地局はMOB−MTE−INDメッセージを当該M2M機器に送信する。M2M機器はMOB−MTE−INDメッセージを受信するとすぐにページング不可区間に進入することができる。
6.MAC制御メッセージ放送方法
上述したように、M2Mマルチキャストサービスにおいてマルチキャストトラフィックの終了を知らせるために送信するメッセージであるMOB−MTE−INDメッセージが定義され、同一のグループに属した端末に同時にM2MCIDをアップデートするために
MGMCメッセージが定義される。MAC制御メッセージとしてMOB−MTE−INDメッセージ及びMGMCメッセージを基地局からブロードキャスト方式又はマルチキャスト方式で送信することができる。
既存に送信されたMAC制御メッセージは、M2M機器と一般端末に対する区別はなく、マルチキャストとブロードキャストに対する区別しか存在していなかった。そのため、既存の方式でMOB−MTE−INDメッセージやMGMCメッセージを放送すると、M2M端末だけでなく既存の一般端末(AMSとMS/SS)もM2Mのための放送メッセージをデコードすることになり、既存端末の不必要なブロードキャストバーストデコーディングオーバーヘッドを増加させることがあった。
そこで、以下では、本発明の実施例として、一般端末の不必要なバーストデコーディングオーバーヘッドを軽減し、M2M機器の不必要なデコーディング過程を省くために、MAC制御メッセージをブロードキャスト方式で送信する様々な方法について詳しく説明する。
図3は、本発明の実施例としてMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の一例を示す図である。
M2M機器は基地局(ABS)と初期ネットワーク進入過程を行うことができる。初期ネットワーク進入過程として初期レンジング過程(MOB−RNG−REQ/RSP)、機器基本性能交渉過程(MOB−SBC−REQ/RSP)及びネットワーク登録過程(MOB−REG−REQ/RSP)を行うことができる(S301)。
初期ネットワーク進入過程を行ったM2M機器は特定サービスの提供を受けるために基地局とサービスフローを生成する過程を行うことができる。例えば、M2M機器は基地局と動的サービス追加過程(DSA process)を行うことができる。このとき、基地局はDSA過程を通じてM2M機器にマルチキャストデータを送信する必要がある場合、M2Mマルチキャスト接続識別子(M2MCID)を割り当てることができる(S303)。
以降、M2M機器は基地局に送信するデータや受信するデータがないと、遊休モードに進入するために登録解除要請(DREG−REQ)メッセージを送信する(S305)。
また、基地局は登録解除要請メッセージに対する応答としてページング周期、ページングオフセットなどのページング情報を含む登録解除応答(DREG−RSP)メッセージをM2M機器に送信することができる。詳細な遊休モード動作については第1節の遊休モードに関する説明及び図2を参照されたい(S307)。
M2M機器は、DREG−RSPメッセージを受信した後に遊休モードに進入し、ページング聴取区間(PLI:Paging Listening Interval)で基地局からページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)メッセージを受信することができる。このとき、ページングメッセージ(例、MOB−PAG−ADV)は、マルチキャストトラフィック送信を指示するマルチキャストトラフィック指示子(例えば、Action code=0b10)、マルチキャストトラフィック(又は、マルチキャストデータ)を受信するM2Mグループに関する情報(例えば、M2MCID)、及びマルチキャストトラフィックが送信される開始時点に関する情報(MTST:Multicast Traffic Start Time)を含むことができる(S309)。
この時、M2M機器が受信したM2MCIDが当該M2M機器の属したM2Mグループ
を表し、ページングメッセージの動作コード(すなわち、マルチキャストトラフィック指示子)が0b10に設定された場合、M2M機器のプロセッサ120は、M2M機器がネットワーク再進入無しでマルチキャストデータ(トラフィック)を受信するために待機するように制御することができる。
したがって、M2M機器は、MTSTで指示した時点にマルチキャストデータが送信されるリソース領域を表すリソース割当情報を含むDL−MAP IEを受信する。このとき、DL−MAP IEには、M2M機器に送信するマルチキャストデータに対するM2MCIDが含まれる(S311,S315)。
以降、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報で表すリソース領域を通じてマルチキャストデータを受信することができる。このとき、マルチキャストデータが送信されるMAC PDUのMACヘッダーには、当該マルチキャストデータの送信を表すM2MCIDが含まれる(S313,S317)。
基地局は最後のマルチキャストデータをM2M機器に送信した後、マルチキャストデータ送信終了指示をM2M機器に行うことが好ましい。そのために、基地局は、マルチキャストデータ送信終了を指示するためのMOB−MTE−INDメッセージを送信するためのリソース領域に関するリソース割当情報及びM2M管理CIDを含むDL−MAP IEを、M2M機器に送信することができる(S319)。
すなわち、DL−MAP IEは、MOB−MTE−INDメッセージを送信するためのリソース領域を表すリソース割当情報を含むことができる(表2参照)。また、DL−MAP IEにM2M管理CIDが含まれる場合、当該M2M管理CIDを持っているM2M機器のみが当該DL−MAP IEをデコードすることができる。したがって、基地局は、マルチキャストデータが送信されたM2Mグループに属したM2M機器にのみDL−MAP IEを送信するために、DL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを挿入することができる。
図3では一つのM2M機器のみが示されている。ただし、これは、実施例を容易に説明するためのものに過ぎず、基地局の領域には複数のM2M機器が属していてもよい。
図3のM2M機器がS319段階で送信されたDL−MAP IEを正常に受信すると、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が表すリソース領域を通じて、マルチキャストデータ送信終了を表すMAC制御メッセージ(すなわち、MOB−MTE−IND)を受信することができる(S321)。
S321段階でMOB−MTE−INDメッセージはMAC PDUによって持ち運ばれ、MAC PDUのMACヘッダー(例えば、AGMH)はM2M管理CIDを含むことができる。また、MOB−MTE−INDメッセージが放送形態で送信される場合、S319段階で用いられたM2M管理CIDを用いることができる。
また、MAC PDUの暗号化制御(EC)フィールドが当該MAC PDUが暗号化されることを表すと、当該MAC PDUのペイロードは暗号化されたMAC制御メッセージを含んでいると判断することができる。したがって、M2M機器は、M2M管理CIDから、当該MAC PDUがM2M機器のためのブロードキャストバーストであるか否かが確認でき、ECフィールドから、MAC PDUに含まれたMAC制御メッセージが暗号化されたか否かが確認できる。
勿論、MOB−MTE−INDメッセージを運ぶMAC PDUのMACヘッダーにM
2M機器のグループを識別するM2MCIDが含まれ、MAC PDUのペイロードにM2M管理CIDが含まれてよい。
S321段階でM2M機器がマルチキャストデータ送信が終了したことを知らせるMOB−MTE−INDメッセージを受信すると、M2M機器のプロセッサ120は、M2M機器が利用不可能区間に進入するように制御する。
図4は、本発明の実施例として、MAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する方法の他の例を示す図である。
S401段階乃至S411段階は、S301段階乃至S317段階と略同様である。そのため、図4のS401段階乃至S411段階についての説明は、図3の説明に代えるものとする。ただし、図4でM2M機器は現在一般モード状態であるため、図3のS305段階S307段階は行わない。すなわち、M2M機器は遊休モード動作を行わず、基地局に接続状態(Connected State)にある。
基地局がM2M機器にマルチキャストデータを送信した後に、マルチキャスト接続識別子(M2MCID)を更新する必要が発生することがある(S413)。
この場合、基地局は、更新されたM2MCIDを該当のマルチキャストグループに属したM2M機器に送信するために、更新された新しいM2MCIDを含むMGMCメッセージをM2M機器に送信しなければならない。そのために、基地局はM2M機器に対するマルチキャストMAC制御メッセージ(すなわち、MGMC)を送信するためのリソース領域を表すリソース割当情報を含むDL−MAP IEをM2M機器に送信することができる(S415)。
S415段階で、DL−MAP IEは、表2で説明したフォーマットを有することができる。接続状態においてS415段階のDL−MAP IEを受信したM2M端末は、CIDフィールドに含まれたM2MCID及び/又はM2M管理CIDを確認することによって当該DL−MAP IEがM2M機器に対するものであることが確認できる。したがって、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が指示するリソース領域を通じてMAC制御メッセージであるMGMCメッセージを受信することができる(S417)。
S417段階でMAC制御メッセージであるMGMCメッセージはMAC PDUを用いて送信することができる。このとき、MAC PDUのMACヘッダー(例、AGMH)に含まれるCIDフィールドは、当該MAC PDUがM2M機器に対するMAC制御メッセージを含んでいることを表すためのM2M管理CID又はM2MCIDを含むことができる。また、MACヘッダーのECフィールドは、当該MAC PDUのペイロードが暗号化されるか否かを表す。
仮に、一般端末がS417段階のDL−MAP IEを受信した場合、一般端末はM2MCID及び/又はM2M管理CIDを持っておらず、当該DL−MAP IEをデコードすることができない。したがって、一般端末はDL−MAP IE及びMGMCメッセージを受信しなくて済む。
勿論、MGMCメッセージを持ち運ぶMAC PDUのMACヘッダーはM2M機器のグループを識別するM2MCIDを含むことができ、MAC PDUのペイロードはM2M管理CIDを含むことができる。
図5は、本発明の実施例として、基地局でMAC制御メッセージをブロードキャスト形式で送信する過程を示すフローチャートである。
図5は図3及び図4で説明した本発明の実施例に適用することができる。すなわち、図3及び図4で説明した実施例の基地局が図5の過程を通じてMAC制御メッセージをM2M端末に送信することができる。
図5を参照すると、基地局でM2M特定MAC制御メッセージを構成する(S510)。
基地局は、当該MAC制御メッセージが一つ以上のM2MCID又はM2MCIDで特定される一つ以上のM2Mグループに対するMAC制御メッセージであるか否かを判断する(S520)。
仮に、S520段階で当該MAC制御メッセージが一つのM2Mグループに対するMAC制御メッセージと判断されると、基地局は、M2MCIDを用いてMAC制御メッセージをマルチキャスト形式で送信する(S550)。
仮に、S520段階で当該MAC制御メッセージが一つ以上のM2Mグループに対するMAC制御メッセージと判断されると、基地局は、当該MAC制御メッセージが含まれるMAC PDUのMACヘッダーのCIDフィールドにM2M管理CIDを設定してMAC PDUを構成する(S530)。
また、基地局は、MAC PDU(すなわち、MPDU)に対するPHYバーストを構成した後、DL−MAP IEのCIDフィールドにM2M管理CIDを設定する。以降、基地局は、当該PHYバーストが送信されるリソース領域を指示するリソース割当情報及び当該M2M管理CIDを含むDL−MAP IEをM2M機器に送信する。その後、基地局は、リソース割当情報で指示するリソース領域を通じてMAC制御メッセージ及びM2M管理CIDを含むMAC PDUをM2M機器に放送形態で送信する(S540)。
図6は、本発明の実施例として、ブロードキャスト形式で送信されるMAC制御メッセージをM2M機器で受信する過程を示すフローチャートである。
図6は、図3及び図4で説明した本発明の実施例に適用することができる。すなわち、図3及び図4で説明した実施例のM2M機器が、図6の過程を通じてMAC制御メッセージを受信することができる。図6は、図5で説明した基地局の観点に対応するM2M機器の観点から本発明の実施例を説明するものである。
図6を参照すると、M2M機器は、自身が保有しているM2M管理CIDを用いてDL−MAP IEを受信することができる。このとき、M2M管理CIDは、システム上で予め設定された値であり、M2M機器のみが有することができる(S610)。
したがって、全てのM2M機器は、M2M管理CIDを含むDL−MAP IEを受信することができる。また、M2M機器は、DL−MAP IEに含まれたリソース割当情報が指示するリソース領域を通じて放送されたMAC PDUを含んでいるDLバーストをデコードすることができる(S620)。
このとき、MAC PDUのヘッダーにはM2M管理CIDが含まれ、M2M機器のみが当該MAC PDUをデコードすることができる。また、M2M機器は、MAC PD
Uに含まれたMACメッセージタイプフィールドを確認し、当該MAC制御メッセージを分析する(S630)。
MAC PDUのペイロードに含まれたMAC制御メッセージは、M2M機器の属したM2Mグループを指示するM2MCIDを含むことができる。すなわち、M2M機器は、MAC制御メッセージに当該M2M機器に割り当てられたM2MCIDが含まれているか否かを判断する(S640)。
M2M機器は、自身が持っているM2MCIDがMAC制御メッセージに含まれている場合、当該メッセージをデコードし、メッセージの指示する動作を行うことができる。例えば、MAC PDUに含まれたMAC制御メッセージがMOB−MTE−INDメッセージであると、M2M機器はマルチキャストデータの受信を中止し、ページング不可区間に進入する。また、MAC制御メッセージがMGMCメッセージであると、M2M機器は、MGMCメッセージに含まれた新しいM2MCIDを更新することができる。
本発明の実施例で説明したように、M2M管理CIDは、全てのM2M機器に割り当てられた識別子で、M2M機器のための制御メッセージ送信に用いられる。すなわち、M2M管理CIDを含むメッセージを全てのM2M機器が受信することができる。ただし、特定M2M機器の属したM2Mグループに対してはM2MCIDで識別され、特定M2M機器は、自身の持っているM2MCIDと一致するM2MCIDを含むMAC制御メッセージを受信することができる。
本発明は、本発明の精神及び必須特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付する請求項の合理的解釈によって決定しなければならず、よって、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成することもでき、出願後の補正によって新しい請求項として含めることもできる。
本発明の実施例は、様々な無線接続システムに適用することができる。様々な無線接続システムの一例として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)、3GPP2及び/又はIEEE 802.xx(Institute of Electrical and Electronic Engineers 802)システムなどがある。本発明の実施例は、これらの様々な無線接続システムの他、これら様々な無線接続システムを応用した如何なる技術分野にも適用することができる。