図1Aは、1または複数の開示される実施形態を実施できる例示的な通信システム100の図である。通信システム100は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数の無線ユーザに提供する、多元接続システムとすることができる。通信システム100は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用を通して、そのようなコンテンツにアクセスすることを可能にすることができる。例えば、通信システム100は、符号分割多元接続(CDMA)、時分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、およびシングルキャリアFDMA(SC−FDMA)など、1または複数のチャネルアクセス方法を利用することができる。
図1Aに示されるように、通信システム100は、無線送受信ユニット(WTRU)102a、102b、102c、102d、無線アクセスネットワーク(RAN)104、コアネットワーク106、公衆交換電話網(PSTN)108、インターネット110、および他のネットワーク112を含むことができるが、開示される実施形態は、任意の数のWTRU、基地局、ネットワーク、および/またはネットワーク要素を企図していることが理解されよう。WTRU102a、102b、102c、102dの各々は、無線環境において動作および/または通信するように構成された任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、WTRU102a、102b、102c、102dは、無線信号を送信および/または受信するように構成することができ、ユーザ機器(UE)、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、および家電製品などを含むことができる。
通信システム100は、基地局114aおよび基地局114bも含むことができる。基地局114a、114bの各々は、コアネットワーク106、インターネット110、および/またはネットワーク112などの1または複数の通信ネットワークへのアクセスを円滑化するために、WTRU102a、102b、102c、102dの少なくとも1つと無線でインタフェースを取るように構成された、任意のタイプのデバイスとすることができる。例を挙げると、基地局114a、114bは、基地トランシーバ局(BTS)、ノードB、eノードB、ホームノードB、ホームeノードB、サイトコントローラ、アクセスポイント(AP)、および無線ルータなどとすることができる。基地局114a、114bは各々、単一の要素として示されているが、基地局114a、114bは、任意の数の相互接続された基地局および/またはネットワーク要素を含むことができることが理解されよう。
基地局114aは、RAN104の部分とすることができ、RAN104は、他の基地局、および/または基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワークコントローラ(RNC)、中継ノードなどのネットワーク要素(図示されず)も含むことができる。基地局114aおよび/または基地局114bは、セル(図示されず)と呼ばれることがある特定の地理的領域内で、無線信号を送信および/または受信するように構成することができる。セルは、さらにセルセクタに分割することができる。例えば、基地局114aに関連付けられたセルは、3つのセクタに分割することができる。したがって、一実施形態では、基地局114aは、送受信機を3つ、すなわち、セルのセクタ毎に1つずつ含むことができる。別の実施形態では、基地局114aは、多入力多出力(MIMO)技術を利用することができ、したがって、セルのセクタ毎に複数の送受信機を利用することができる。
基地局114a、114bは、エアインタフェース116を介して、WTRU102a、102b、102c、102dの1または複数と通信することができ、エアインタフェース116は、任意の適切な無線通信リンク(例えば、無線周波(RF)、マイクロ波、赤外線(IR)、紫外線(UV)、可視光など)とすることができる。エアインタフェース116は、任意の適切な無線アクセス技術(RAT)を使用して確立することができる。
より具体的には、上で言及したように、通信システム100は、多元接続システムとすることができ、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、およびSC−FDMAなどの、1または複数のチャネルアクセス方式を利用することができる。例えば、RAN104内の基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))を使用してエアインタフェース116を確立できる、ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)地上無線アクセス(UTRA)などの無線技術を実施することができる。WCDMAは、高速パケットアクセス(HSPA)および/または進化型HSPA(HSPA+)などの通信プロトコルを含むことができる。HSPAは、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)および/または高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)を含むことができる。
別の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、ロングタームエボリューション(LTE)および/またはLTEアドバンスト(LTE−A)を使用してエアインタフェース116を確立できる、進化型UMTS地上無線アクセス(E−UTRA)などの無線技術を実施することができる。
他の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、IEEE802.16(すなわちマイクロ波アクセス用の世界的相互運用性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV−DO、暫定標準2000(IS−2000)、暫定標準95(IS−95)、暫定標準856(IS−856)、移動体通信用グローバルシステム(GSM(登録商標))、GSMエボリューション用の高速データレート(EDGE)、およびGSM EDGE(GERAN)などの無線技術を実施することができる。
図1Aの基地局114bは、例えば、無線ルータ、ホームノードB、ホームeノードB、またはアクセスポイントとすることができ、職場、家庭、乗物、およびキャンパスなどの局所的エリアにおける無線接続性を円滑化するために、任意の適切なRATを利用することができる。一実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、IEEE802.11などの無線技術を実施して、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を確立することができる。別の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、IEEE802.15などの無線技術を実施して、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を確立することができる。また別の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、セルラベースのRAT(例えば、WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE−Aなど)を利用して、ピコセルまたはフェムトセルを確立することができる。図1Aに示されるように、基地局114bは、インターネット110への直接的な接続を有することがある。したがって、基地局114bは、コアネットワーク106を介して、インターネット110にアクセスする必要がないことがある。
RAN104は、コアネットワーク106と通信することができ、コアネットワーク106は、音声、データ、アプリケーション、および/またはボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)サービスをWTRU102a、102b、102c、102dの1または複数に提供するように構成された、任意のタイプのネットワークとすることができる。例えば、コアネットワーク106は、呼制御、請求サービス、モバイルロケーションベースのサービス、プリペイド通話、インターネット接続、ビデオ配信などを提供することができ、および/またはユーザ認証など、高レベルのセキュリティ機能を実行することができる。図1Aには示されていないが、RAN104および/またはコアネットワーク106は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを利用する他のRANと直接的または間接的に通信できることが理解されよう。例えば、E−UTRA無線技術を利用できるRAN104に接続するのに加えて、コアネットワーク106は、GSM無線技術を利用する別のRAN(図示されず)と通信することもできる。
コアネットワーク106は、PSTN108、インターネット110、および/または他のネットワーク112にアクセスするための、WTRU102a、102b、102c、102dのためのゲートウェイとしてサービスすることもできる。PSTN108は、基本電話サービス(POTS)を提供する回路交換電話網を含むことができる。インターネット110は、TCP/IPインターネットプロトコルスイート内の伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザデータグラムプロトコル(UDP)、およびインターネットプロトコル(IP)など、共通の通信プロトコルを使用する、相互接続されたコンピュータネットワークとデバイスとからなるグローバルシステムを含むことができる。ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される有線または無線通信ネットワークを含むことができる。例えば、ネットワーク112は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを利用できる1または複数のRANに接続された、別のコアネットワークを含むことができる。
通信システム100内のWTRU102a、102b、102c、102dのいくつかまたはすべては、マルチモード機能を含むことができ、すなわち、WTRU102a、102b、102c、102dは、異なる無線リンクを介して異なる無線ネットワークと通信するための複数の送受信機を含むことができる。例えば、図1Aに示されたWTRU102cは、セルラベースの無線技術を利用できる基地局114aと通信するように、またIEEE802無線技術を利用できる基地局114bと通信するように構成することができる。
図1Bは、例示的なWTRU102のシステム図である。図1Bに示されるように、WTRU102は、プロセッサ118と、送受信機120と、送信/受信要素122と、スピーカ/マイクロフォン124と、キーパッド126と、ディスプレイ/タッチパッド128と、着脱不能メモリ130と、着脱可能メモリ132と、電源134と、全地球測位システム(GPS)チップセット136と、他の周辺機器138とを含むことができる。WTRU102は、一実施形態との整合性を保ちながら、上記の要素の任意のサブコンビネーションを含むことができることが理解されよう。
プロセッサ118は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1または複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)回路、他の任意のタイプの集積回路(IC)、および状態機械(状態マシーン)などとすることができる。プロセッサ118は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および/またはWTRU102が無線環境で動作することを可能にする他の任意の機能を実行することができる。プロセッサ118は、送受信機120に結合することができ、送受信機120は、送信/受信要素122に結合することができる。図1Bは、プロセッサ118と送受信機120を別々のコンポーネントとして示しているが、プロセッサ118と送受信機120は、電子パッケージまたはチップ内に一緒に統合できることが理解されよう。
送信/受信要素(エレメント)122は、エアインタフェース116を介して、基地局(例えば基地局114a)に信号を送信し、または基地局から信号を受信するように構成することができる。例えば、一実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号を送信および/または受信するように構成されたアンテナとすることができる。別の実施形態では、送信/受信要素122は、例えば、IR、UV、または可視光信号を送信および/または受信するように構成された放射器/検出器とすることができる。また別の実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号と光信号の両方を送信および受信するように構成することができる。送信/受信要素122は、無線信号の任意の組み合わせを送信および/または受信するように構成できることが理解されよう。
加えて、図1Bでは、送信/受信要素122は単一の要素として示されているが、WTRU102は、任意の数の送信/受信要素122を含むことができる。より具体的には、WTRU102は、MIMO技術を利用することができる。したがって、一実施形態では、WTRU102は、エアインタフェース116を介して無線信号を送信および受信するための2つ以上の送信/受信要素122(例えば複数のアンテナ)を含むことができる。
送受信機120は、送信/受信要素122によって送信される信号を変調し、送信/受信要素122によって受信された信号を復調するように構成することができる。上で言及したように、WTRU102は、マルチモード機能を有することができる。したがって、送受信機120は、WTRU102が、例えばUTRAおよびIEEE802.11などの複数のRATを介して通信することを可能にするための、複数の送受信機を含むことができる。
WTRU102のプロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128(例えば、液晶表示(LCD)ディスプレイユニットもしくは有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイユニット)に結合することができ、それらからユーザ入力データを受け取ることができる。プロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128にユーザデータを出力することもできる。加えて、プロセッサ118は、着脱不能メモリ130および/または着脱可能メモリ132など、任意のタイプの適切なメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶することができる。着脱不能メモリ130は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、ハードディスク、または他の任意のタイプのメモリ記憶デバイスを含むことができる。着脱可能メモリ132は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、およびセキュアデジタル(SD)メモリカードなどを含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ118は、WTRU102上に物理的に配置されたメモリではなく、サーバまたはホームコンピュータ(図示されず)などの上に配置されたメモリから情報を入手することができ、それらにデータを記憶(ストア)することができる。
プロセッサ118は、電源134から電力を受け取ることができ、WTRU102内の他のコンポーネントへの電力の分配および/または制御を行うように構成することができる。電源134は、WTRU102に給電するための任意の適切なデバイスとすることができる。例えば、電源134は、1または複数の乾電池(例えば、ニッケル−カドミウム(NiCd)、ニッケル−亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)など)、太陽電池、および燃料電池などを含むことができる。
プロセッサ118は、GPSチップセット136に結合することもでき、GPSチップセット136は、WTRU102の現在位置に関する位置情報(例えば経度および緯度)を提供するように構成することができる。GPSチップセット136からの情報に加えて、またはその代わりに、WTRU102は、基地局(例えば基地局114a、114b)からエアインタフェース116を介して位置情報を受け取ることができ、および/または2つ以上の近くの基地局から受信した信号のタイミングに基づいて、自らの位置を決定することができる。WTRU102は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の適切な位置決定方法を用いて、位置情報を獲得できることが理解されよう。
プロセッサ118は、他の周辺機器138にさらに結合することができ、他の周辺機器138は、追加的な特徴、機能、および/または有線もしくは無線接続性を提供する、1または複数のソフトウェアモジュールおよび/またはハードウェアモジュールを含むことができる。例えば、周辺機器138は、加速度計、eコンパス、衛星送受信機、(写真またはビデオ用の)デジタルカメラ、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、バイブレーションデバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変調(FM)ラジオユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、およびインターネットブラウザなどを含むことができる。
図1Cは、一実施形態による、RAN104およびコアネットワーク106のシステム図である。上で言及したように、RAN104は、UTRA無線技術を利用して、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信することができる。RAN104は、コアネットワーク106とも通信することができる。図1Cに示されるように、RAN104は、ノードB140a、140b、140cを含むことができ、ノードB140a、140b、140cは各々、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信するための1または複数の送受信機を含むことができる。ノードB140a、140b、140cは各々、RAN104内の特定のセル(図示されず)に関連付けることができる。RAN104は、RNC142a、142bも含むことができる。RAN104は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の数のノードBおよびRNCを含むことができることが理解されよう。
図1Cに示されるように、ノードB140a、140bは、RNC142aと通信することができる。加えて、ノードB140cは、RNC142bと通信することができる。ノードB140a、140b、140cは、Iubインタフェースを介して、それぞれのRNC142a、142bと通信することができる。RNC142a、142bは、Iurインタフェースを介して、互いに通信することができる。RNC142a、142bの各々は、それが接続されたそれぞれのノードB140a、140b、140cを制御するように構成することができる。加えて、RNC142a、142bの各々は、アウタループ電力制御、負荷制御、アドミッションコントロール、パケットスケジューリング、ハンドオーバ制御、マクロダイバーシティ、セキュリティ機能、およびデータ暗号化など、他の機能を実施またはサポートするように構成することができる。
図1Cに示されるコアネットワーク106は、メディアゲートウェイ(MGW)144、モバイル交換センタ(MSC)146、サービングGPRSサポートノード(SGSN)148、および/またはゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)150を含むことができる。上記の要素の各々は、コアネットワーク106の部分として示されているが、これらの要素は、どの1つをとっても、コアネットワーク運営体とは異なる主体によって所有および/または運営できることが理解されよう。
RAN104内のRNC142aは、IuCSインタフェースを介して、コアネットワーク106内のMSC146に接続することができる。MSC146は、MGW144に接続することができる。MSC146とMGW144は、PSTN108などの回路交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cと従来の陸線通信デバイスの間の通信を円滑化することができる。
RAN104内のRNC142aは、IuPSインタフェースを介して、コアネットワーク106内のSGSN148にも接続することができる。SGSN148は、GGSN150に接続することができる。SGSN148とGGSN150は、インターネット110などのパケット交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスの間の通信を円滑化することができる。
上で言及したように、コアネットワーク106は、ネットワーク112にも接続することができ、ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。
図1Dは、別の実施形態による、RAN104およびコアネットワーク106のシステム図である。上で言及したように、RAN104は、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信するために、E−UTRA無線技術を利用することができる。RAN104は、コアネットワーク106と通信することもできる。
RAN104は、eノードB160a、160b、160cを含むことができるが、RAN104は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の数のeノードBを含むことができることが理解されよう。eノードB160a、160b、160cは、各々が、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信するための1または複数の送受信機を含むことができる。一実施形態では、eノードB160a、160b、160cは、MIMO技術を実施することができる。したがって、eノードB160aは、例えば、複数のアンテナを使用して、WTRU102aに無線信号を送信し、WTRU102aから無線信号を受信することができる。
eノードB160a、160b、160cの各々は、特定のセル(図示されず)に関連付けることができ、無線リソース管理決定、ハンドオーバ決定、ならびにアップリンクおよび/またはダウンリンクにおけるユーザのスケジューリングなどを処理するように構成することができる。図1Dに示されるように、eノードB160a、160b、160cは、X2インタフェースを介して互いに通信することができる。
図1Dに示されるコアネットワーク106は、モビリティ管理エンティティ(MME)162、サービングゲートウェイ164、およびパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ166を含むことができる。上記の要素の各々は、コアネットワーク106の部分として示されているが、これらの要素は、どの1つをとっても、コアネットワーク運営体とは異なる主体によって所有および/または運営できることが理解されよう。
MME162は、S1インタフェースを介して、RAN104内のeノードB160a、160b、160cの各々に接続することができ、制御ノードとしての役割を果たすことができる。例えば、MME162は、WTRU102a、102b、102cのユーザの認証、ベアラアクティブ化/非アクティブ化、WTRU102a、102b、102cの初期接続中における特定のサービングゲートウェイの選択などを担うことができる。MME162は、RAN104とGSMまたはWCDMAなどの他の無線技術を利用する他のRAN(図示されず)との間の交換のためのコントロールプレーン機能を提供することもできる。
サービングゲートウェイ164は、S1インタフェースを介して、RAN104内のeノードB160a、160b、160cの各々に接続することができる。サービングゲートウェイ164は、一般に、ユーザデータパケットのWTRU102a、102b、102cへの/からの経路選択および転送を行うことができる。サービングゲートウェイ164は、eノードB間ハンドオーバ中におけるユーザプレーンのアンカリング(anchoring)、ダウンリンクデータがWTRU102a、102b、102cに利用可能な場合に行う一斉呼出のトリガ、ならびにWTRU102a、102b、102cのコンテキストの管理および記憶など、他の機能を実行することもできる。
サービングゲートウェイ164は、PDNゲートウェイ166に接続することもでき、PDNゲートウェイ166は、インターネット110などのパケット交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスの間の通信を円滑化することができる。
コアネットワーク106は、他のネットワークとの通信を円滑化することができる。例えば、コアネットワーク106は、PSTN108などの回路交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cと従来の陸線通信デバイスの間の通信を円滑化することができる。例えば、コアネットワーク106は、コアネットワーク106とPSTN108の間のインタフェースとしての役割を果たすIPゲートウェイ(例えばIPマルチメディアサブシステム(IMS)サーバ)を含むことができ、またはIPゲートウェイと通信することができる。加えて、コアネットワーク106は、ネットワーク112へのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供することができ、ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。
図1Eは、別の実施形態による、RAN104およびコアネットワーク106のシステム図である。RAN104は、IEEE802.16無線技術を利用して、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信する、アクセスサービスネットワーク(ASN)とすることができる。以下でさらに説明するように、WTRU102a、102b、102c、RAN104、およびコアネットワーク106の異なる機能エンティティ間の通信リンクは、参照点として定義することができる。
図1Eに示されるように、RAN104は、基地局170a、170b、170cと、ASNゲートウェイ172とを含むことができるが、RAN104は、一実施形態との整合性を保ちながら、任意の数の基地局とASNゲートウェイとを含むことができることが理解されよう。基地局170a、170b、170cは、各々が、RAN104内の特定のセル(図示されず)に関連付けることができ、各々が、エアインタフェース116を介してWTRU102a、102b、102cと通信するための1または複数の送受信機を含む。一実施形態では、基地局170a、170b、170cは、MIMO技術を実施することができる。したがって、基地局170aは、例えば、複数のアンテナを使用して、WTRU102aに無線信号を送信し、WTRU102aから無線信号を受信することができる。基地局170a、170b、170cは、ハンドオフトリガリング、トンネル確立、無線リソース管理、トラフィック分類、およびサービス品質(QoS)ポリシ実施などの、モビリティ管理機能も提供することができる。ASNゲートウェイ172は、トラフィック集約ポイントとしてサービスすることができ、ページング、加入者プロファイルのキャッシング、およびコアネットワーク106へのルーティングなどを担うことができる。
WTRU102a、102b、102cとRAN104の間のエアインタフェース116は、IEEE802.16仕様を実施する、R1参照点として定義することができる。加えて、WTRU102a、102b、102cの各々は、コアネットワーク106との論理インタフェース(図示されず)を確立することができる。WTRU102a、102b、102cとコアネットワーク106の間の論理インタフェースは、R2参照点として定義することができ、R2参照点は、認証、認可、IPホスト構成管理、および/またはモビリティ管理のために使用することができる。
基地局170a、170b、170cの各々の間の通信リンクは、WTRUハンドオーバおよび基地局間でのデータの転送を円滑化するためのプロトコルを含む、R8参照点として定義することができる。基地局170a、170b、170cとASNゲートウェイ172の間の通信リンクは、R6参照点として定義することができる。R6参照点は、WTRU102a、102b、100cの各々に関連するモビリティイベントに基づいたモビリティ管理を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
図1Eに示されるように、RAN104は、コアネットワーク106に接続することができる。RAN104とコアネットワーク106の間の通信リンクは、例えばデータ転送およびモビリティ管理機能を円滑化するためのプロトコルを含む、R3参照点として定義することができる。コアネットワーク106は、モバイルIPホームエージェント(MIP−HA)174と、認証認可課金(AAA)サーバ176と、ゲートウェイ178とを含むことができる。上記の要素の各々は、コアネットワーク106の部分として示されているが、これらの要素は、どの1つをとっても、コアネットワーク運営体とは異なる主体によって所有および/または運営できることが理解されよう。MIP−HA174は、IPアドレス管理を担うことができ、WTRU102a、102b、102cが、異なるASNの間で、および/または異なるコアネットワーク106の間でローミングを行うことを可能にすることができる。MIP−HA174は、インターネット110などのパケット交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスの間の通信を円滑化することができる。AAAサーバ176は、ユーザ認証、およびユーザサービスのサポートを担うことができる。ゲートウェイ178は、他のネットワークとの網間接続を円滑化することができる。例えば、ゲートウェイ178は、PSTN108などの回路交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cと従来の陸線通信デバイスの間の通信を円滑化することができる。加えて、ゲートウェイ178は、ネットワーク112へのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供し、ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される他の有線または無線ネットワークを含むことができる。図1Eには示されていないが、RAN104は、他のASNに接続でき、コアネットワーク106は、他のコアネットワークに接続できることが理解されよう。RAN104と他のASNの間の通信リンクは、R4参照点として定義することができ、R4参照点は、RAN104と他のASNの間で、WTRU102a、102b、102cのモビリティを調整するためのプロトコルを含むことができる。コアネットワーク106と他のコアネットワークの間の通信リンクは、R5参照として定義することができ、R5参照は、ホームコアネットワークと在圏コアネットワークの間の網間接続を円滑化するためのプロトコルを含むことができる。
一般に、マシンツーマシン(M2M)通信、または3GPPによってそう呼ばれることがあるマシンタイプコミュニケーション(MTC)は、必ずしも人間の介入を必要としない、エンティティ間のデータ通信の形態である。MTCデバイスおよびスマートサービスの提供は、ヘルスケア、製造業、公益事業、小売業、流通業、および消費者製品を含むが、これらに限定されない、多種多様な市場セグメントおよび用途にわたって行うことができる。MTCデバイスは、電力会社が、回路遮断器、変圧器、および他の変電所機器などの送電網資産に無線で接続することを可能にする、スマートグリッド技術を可能にすることができる。
MTCデバイスおよび関連するM2M通信が、そのような急速に拡大するセクタとなるのに伴って、消費されるネットワークリソースの増大が、解決すべき問題となっている。3GPPは、マシンタイプコミュニケーション(MTC)をサポートする3GPPネットワークシステム改良に必要な要件を確立する途上にある。3GPPシステムによって提供されるようなMTCのためのトランスポートサービス、および関連する最適化が、MTCデバイス、MTCサーバ、および/またはMTCアプリケーションがネットワーク輻輳またはシステム過負荷を引き起こさないことを保証するのに必要な態様とともに、検討されている。マスマーケットのマシンタイプサービスおよび用途に対する期待を満たすには、ネットワーク事業者が、低いコストレベルでMTCサービスを提供することを可能にすることも重要である。
MTCデバイスのために追求すべき1つの目標は、多数のMTCデバイスに対する接続性(Connectivity)を効率的に維持することである。MTCデバイスは、「高可用性(High availability)」用途向けに分類することができる。「高可用性」MTCデバイスのカテゴリは、データの送信が通常は緊急イベントに結び付けられているので、ネットワーク接続がほとんどの時間利用可能でなければならない用途を含むことができる。例えば、効率的に維持される接続性を必要とするMTCデバイスは、セキュリティモニタリング、火災報知器、洪水検出器など、公衆安全用途および/またはセキュリティ関連用途のために配備することができる。そのようなMTCデバイスの場合、アップリンク通信とダウンリンク通信の両方が、ネットワークシステムにおける高い接続性を必要とし得る。したがって、遅延を許容するようなシステム通信設定にすることはできない。この観点から、そのようなMTCデバイスは、ネットワークへのアクセスに関して、およびネットワークリソースの使用に関して、通常のMTCデバイスよりも「高いプライオリティ」を有すると見なすことができる。
汎用パケット無線サービス(GPRS)/進化型パケットシステム(EPS)では、UEがネットワークにアクセスし、IPアドレスを獲得した後、アプリケーションレイヤの観点からは、それを「常時接続(always on)」UEと見なすことができる。そのようなUEの場合、多数のMTCデバイスに対する接続性を効率的に維持するという目標は、アクセスされるいくつかのUEにできるだけ速やかにアクセスすることを含むことができる。そのようなMTCデバイスの場合、ネットワークにおける接続性を効率的に維持することが望まれることがある。言い換えると、そのようなMTCデバイスは、ネットワークにおいて「常時接続」デバイスとして、また「できるだけ速やかにアクセスされる」デバイスとして扱われることが期待されることがある。
多数のMTCデバイスに対する接続性を効率的に維持することを促進する機能は、MTCデバイスがMTCサーバへの接続をできるだけ速やかに設定するための能力、MTCサーバがMTCデバイスへの接続をできるだけ速やかに設定するための能力、多数のMTCデバイスに対する接続性を効率的に維持するための、ネットワークにおけるリソース消費を低減させる能力、およびモビリティ管理手順およびセッション管理手順を最適化する能力を含むことができる。さらに、ネットワークは、接続性を維持するために使用されるシグナリングリソースを削減する機構、および接続性イベント(例えば、接続性の設定、切断、喪失など)に効果的かつ迅速に応答できる機構を有することができる。ネットワークノード(例えば、MME/SGSN、S−GW、P−GW)は、MTC用に構成されたUEの接続性のための計算リソース(例えば、CPUサイクル、コンテキストのためのメモリなど)の使用を削減する機構を有することができる。
「常時接続」UEの場合、ネットワークは、ネットワークにおけるUEコンテキストを維持する必要がある。多数のMTCデバイスが「常時接続」状態にある場合、ネットワークは、多数のそのようなコンテキストを維持する必要があり得、これは、大量のネットワークリソース消費をもたらし得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、ネットワークリソース消費も考慮しながら、多数のMTCデバイスに対する接続性を効率的に維持するという目標に対処することができる。
モバイル発信(MO:mobile originated)通信とモバイル着信(MT:mobile terminated)通信の両方をできるだけ速やかに確立すべきことを考慮して、ネットワークは、輻輳状態または過負荷状態にある場合であっても、そのようなMTCデバイスに、通常のMTCデバイスと比較して、より高いプライオリティで、ネットワークリソースを割り当てることができるべきである。接続は、そのようなMTCデバイスに対しては、ほとんどの時間、利用可能であるべきであり、または迅速に確立できるべきである。
それに対する接続性を効率的に維持することが望ましいMTCデバイスをサポートするために、本明細書で説明される詳細なネットワーク能力および機能は、接続性共有(connectivity sharing)および維持効率とともに、ネットワークリソース消費を低減させるという目的と、可能なMTCデバイスモビリティ管理およびセッション管理を容易にするという目的とに対処する。コアネットワークリソースとLTE無線アクセスネットワークリソースの両方における、MTC接続性エンティティ生成、共有、および維持のための機構も、本明細書で説明される。
さらに、MTCデバイスがネットワーク接続性共有構成を受け取るための機構、および異なるMTCデバイスを異なる共有可能接続性エンティティに分類するための方法が、本明細書で説明される。MTCデバイス共有可能データ形式および関連するルーティング方法も、本明細書で説明される。
本開示において使用される場合、「トラフィック」という用語は、アプリケーションデータトラフィック、アプリケーションシグナリングトラフィック、またはアプリケーションレイヤよりも下でWTRUとネットワークとの間で生成および交換されるシグナリング、もしくはネットワークノード間で生成および交換されるシグナリングトラフィックを広く指すことができる。さらに、eノードBは、ノードB、RNC、ホームeノードB、ホームノードB、またはホームノードBゲートウェイも指すことができる。同様に、MMEは、サービングGPRSサポートノード(SGSN)、またはMSC/VLRも指すことができる。したがって、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、いずれか特定のタイプのアクセスネットワークに限定されず、代わりに、多種多様なアクセスネットワーク技術に適用することができる。アクセスネットワークは、例えば、(i)デジタル加入者回線技術(一括して「xDSL」と呼ばれる)、(ii)ハイブリッド光ファイバ同軸ケーブル(HFC)ネットワーク、(iii)プログラマブルロジックコントローラ(PLC)、(iv)衛星通信およびネットワーク、(v)移動体通信用グローバルシステム(GSM)/拡張データGSM環境(EDGE)無線アクセスネットワーク(GERAN)、(vi)ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)、(vii)進化型UTRAN(eUTRAN)、(viii)無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)およびマイクロ波アクセス用の世界的相互運用性(WiMAX)などのための1または複数のプロトコルに従った通信のために構成されたネットワークとすることができる。
本明細書で説明されるシステムおよび方法は、MTCデータ経路共有または接続性共有を提供する。様々な実施形態によれば、MTCデバイスがデバイスから終点のMTCサーバもしくは宛先にデータを送信するときに、または逆方向にデータが送信されるときに、複数のMTCデバイスは、ネットワークにおいて、同じ論理および/または物理データ経路と、経路が通過するネットワークノード/エンティティとを共有する。データ経路または接続性は、以下でより詳細に説明するように、トラフィックエンドツーエンドの全行程または2つのノード間のセグメントにわたることができる。一般に、本明細書で説明されるMTCデータ接続性共有は、多数のMTCデバイスによって消費されるネットワークリソースを低減させることができ、シグナリング過負荷およびネットワーク管理オーバヘッドも低減させることができる。
図2は、非限定的な一実施形態による、様々なMTCトラフィック経路を示すシステム図である。図2に示されるように、ネットワーク200におけるノード間の様々な可能なルート(例えば、ネットワークセグメントまたは接続性セグメント)は、共有することができる。eノードB202、204から出発する共有可能ルートは、MME206へのルート、サービングゲートウェイ(S−GW)208へのルート、およびローカルIPアドレスもしくはIPオフロードが使用される場合、またはこれらのデバイスによる使用が可能なLGWが配備されている場合は、ローカルGW(LGW)210へのルートを含むことができる。S−GW208から出発する共有可能ルートは、特定のMTCサーバ216、218がそれを介して接続される、特定のP−GW212、214またはLGW(APN)210へのルート、すべてのMTCサーバがその1つのP−GW212、214を介してこのコアネットワーク(CN)に接続される場合は、汎用のP−GW212、214またはLGW210へのルート、そのMTCデバイスのためのIPポイントオブプレゼンス(Point of Presence)であるP−GW212、214またはLGW210へのルート、およびCNとMTCサーバとの間のすべてのMTC関連トラフィックを処理する、MTC−GWまたはMTC−IWFまたはMTC−SMSなどの、CN内の可能なMTC固有ノードへのルートを含むことができる。理解されるように、MTC固有ノードは、eノードB、MME、SGW、もしくはPDN GW、またはそのようなノードの任意の組み合わせに接続することができる。MME206から出発する共有可能ルートは、後で続いてP−GW212、214に、または上で説明されたようなMTC−GWなどのMTC固有ノードに接続される、S−GW208へのルート、およびCNとMTCサーバとの間のすべてのMTC関連トラフィックを処理する、上で説明されたようなMTC−GWもしくはMTC−IWFもしくはMTC−SMSなどの、CN内の可能なMTC固有ノードへのルートを含むことができる。
図2の共有可能ルートは、LTE/E−UTRANに関連して説明されているが、本開示は、そのようには限定されない。類似のシステムおよび方法は、eノードBがノードBによって表される、UTRANまたはGREANなどの、他のアクセスネットワークにも適用することができる。加えて、RNCが、ノードBとCNノードとの間に存在することができる。したがって、UTRAN/GERANの場合、上で列挙されたものと同じ接続性経路も当てはまる。さらに、RNC/HNodeB/HNodeB GWは、経路の中間に存在することができ、または経路の終点となることもできる。共有される経路は、CSドメインリソースにおいても利用することができ、例えば、MSC/VLRがSGSN/MMEに取って代わり得るなど、最小限の変更を施すだけで、本明細書におけるのと同じ提案が当てはまる。
さらに、図2に示される1または複数のMTCデバイスは、MTCデバイスアグリゲーションノードまたはMTCデバイス集中ノード(すなわち、MTCデバイスのネットワーク)とすることができる。したがって、各個別MTCデバイスは、RANまたはコアネットワークから直接的に見えることもあり、または見えないこともある。例えば、MTCアグリゲーションノードは、RANまたはコアネットワークから見え、一方、個々のMTCデバイスは、MTCサーバから見える。さらに、個々のMTCデバイスとMTCデバイスアグリゲーションノードとの間の接続は、MTCデバイスアグリゲーションノードとセルラネットワークとの間の接続と同じアクセス技術を使用しても良いし、または使用しなくても良い。例えば、個々のMTCデバイスとMTCデバイスアグリゲーションノードとの間の接続は、Bluetooth技術を使用することができ、一方、MTCデバイスアグリゲーションノードとリモートMTCサーバとの間の接続は、セルラネットワーク接続を使用することができる。MTCデバイスアグリゲーションノードは、UE、通常のeノードB、中継ノード、またはホームeノードBなどの形態を取ることができる。
いくつかの実施形態では、MTCデバイスは、経路共有について最初から知っていても良いし、もしくは知らなくても良いし、または共有を最初から許可されても良いし、もしくは許可されなくても良い。いくつかの実施形態では、デバイスが、そのアプリケーションまたはトラフィックに対して、定められた期間にわたることができる、または他のメトリックを条件とすることができる共有が許可されることを明示的に示した後にだけ、共有を行うことができる。
一般に、MTCデータ経路共有は、eノードB、ノードB、またはRNC/HNodeB/HNodeB GWなどの、しかしこれらに限定されない、基地局から開始することができる。そこから、最終的な宛先、例えば、MTCサーバに到るまでの、途中のいずれか2つのノード間の、接続性経路の複数のセグメントを、トラフィックのために使用することができる。各セグメントは、異なる共有属性についての1または複数のインスタンスを有することができる。特に3G UTRANアクセスネットワークに関しては、接続性経路は、ノードBとRNCとの間のセグメントを含むことができる。
システムアクティビティとしては、MTC接続性共有は、ネットワークノードに電源が入り、ネットワークノードが初期化されたときに、有効にする(例えば、アクティブ化する)ことができる。いくつかの実施形態では、1または複数のセグメントについてのMTC接続性共有(または共有経路)は、以下の条件のうちの1または複数からなる任意の組み合わせが満たされた後にだけ、有効にする、または開始することができる。
(1)Nを事前定義(例えば、通信事業者によって設定)され得る整数とした場合に、接続を共有するのに利用可能な、または接続を共有する用意があるN個のデバイスが存在する。
(2)接続性は、知られた/事前設定された時間内だけ共有することができる。
(3)接続性は、特定のモード(例えば、遅延を許容できる、時間制御される、MOトラフィックを実行するデバイスなど)またはモードの組み合わせで動作しているデバイスのグループによってだけ共有することができる。
(4)接続性共有は、UEからの、またはCNノード、例えば、MMEもしくはホーム加入者サーバ(HSS)からの明示的な指示の結果として行うことができる。および/あるいは
(5)接続性共有は、特定のタイプのアプリケーションが必要とされるとき、またはトラフィックが特定のQoSを必要とするとき、またはトラフィックが特定の形態(例えば、SMSなど)を取るときに開始することができる。
他の実施形態では、他の条件を定義することができる。限定することなく、例を挙げると、パケット交換(PS)ドメイン上でだけ、または回路交換(CS)ドメイン上でだけ、接続性共有を行うことができるという条件を定義することができる。別の例として、トラフィックがCSベースまたはPSベースであるときだけ、接続性共有を行うことができるという条件を定義することができる。
いくつかの実施形態では、MTC接続性共有は、以下の条件のうちの1または複数からなる任意の組み合わせが満たされた後に、終了することができる。
(1)Nを、例えば、通信事業者によって定義され得る整数とした場合に、共有デバイスの数がNを下回った。
(2)共有時間間隔が終了したとき。
(3)デバイスの動作モードがあるモードから別のモードに変化したとき(いくつかの実施形態では、MTC接続性共有の終了をトリガする実際のモード変化は、ネットワーク通信事業者によって定義することができる)。
(4)UEが(例えば、ネットワークから)、またはネットワークが(例えば、UE、もしくは、HSS、もしくはMTCサーバ、もしくはMTCピアから)明示的な指示を受け取った。および/あるいは
(5)リソースを共有できないような、特定のQoSが必要とされたとき。
接続性共有を開始および/または終了するために、あるノードが明示的な指示を必要とする場合、指示は、様々なネットワークインタフェースを介する、NAS、RRC、または他の制御メッセージ(例えば、OMA DM、OTA、SMSなど)の形態を取ることができる。
ネットワークおよび/またはUEは、様々な要因に基づいて、共有される特定の経路を選択することができる。限定することなく、例を挙げると、特定の経路上または特定の1組の経路上のネットワーク負荷を考慮することができる。特定の経路が輻輳しており、その経路上の接続を必要とするデバイスが複数存在する場合、デバイス毎にリソースを確保するせいで、その経路上でネットワーク負荷が増加しないように、ネットワークは、これらのデバイスに接続/リソースを共有させることを決定することができる。ネットワークおよび/またはUEによって考慮される別の要因は、デバイス加入情報とすることができる。デバイス加入情報は、エンドツーエンドまたは特定のセグメントなど、どの経路を、どのタイプのトラフィックの場合に、どの時間に、または上述の基準および他の基準のいずれの場合に、共有すべきかを定義することができる。いくつかの実施形態では、加入情報は、デバイスと共有されないことが明示されたリソースを使用することがUEに許可されているかどうかも定義することができる。
本明細書で使用される場合、MTC共有可能データトラフィックは、別のMTCデバイスからの/への別の共有可能データトラフィックと一緒に論理経路および/または物理経路において送信できる、MTCデバイスからの、またはMTCデバイスへの指定されたMTCトラフィック(例えば、すべてのMTCトラフィックまたは定められた1組のMTCトラフィック)を含む。一般に、MTC接続性共有は、以下の原理を利用することができる。開始地点から終了地点までのMTCトラフィック経路が、その経路上に2つ以上の(終点のMTCサーバを含むが、MTCデバイス自体は除外される、N個の)ネットワークノードを有すると仮定すると、ネットワークを通過する経路の全行程は、(N−1)個のセグメントを含む。例えば、図2を参照すると、MTC−1とMTCサーバ1との間の1つの可能な経路は、4つのノード(eノードB1、MME、MTC−GW、MTCサーバ1)と、3つのセグメント(S1−MME−1、C−MTC、MTC−GWとMTCサーバ1との間のセグメント)とから成る。接続性共有の下では、各ネットワークノードは、異なるノードから入って来る、1または複数のMTC接続性共有経路を有することができ、または異なるノードに出て行く、1または複数のMTC接続性共有経路を有することができる。2つのノード間の接続性共有経路は、異なるMTCデバイスから発信されたものであるが、2つの同じノードを含む経路上を伝わる、MTC共有可能トラフィックによって共有することができる。
いくつかの実施形態では、ネットワークセグメント上に構築または確立されるMTC共有接続性は、論理エンティティである。論理エンティティの使用は、最小量のリソースおよび最小量のシグナリングオーバヘッドだけで、接続性を効率的に維持することを促進することができる。論理接続性エンティティは、物理接続の上に、例えば、非同期転送モード(ATM)レイヤのデータリンクレイヤの上に、直接的に構築することができる。あるいは、論理接続性エンティティは、GTP−Uに基づいて、構築することができる。別の代替として、論理エンティティは、S1またはS5など、3GPP EPSベアラと同様に構築することができる。
論理接続性エンティティの1または複数は、2つのコアネットワークエンドポイント間に確立することができる。図7は、様々な3GPPコアネットワークノードと、それらの間に確立され得る論理接続性エンティティとを有する、3GPPネットワーク700を示すネットワーク図である。論理接続性エンティティは、3GPPコアネットワークノードのいずれか2つのポイントにおいて、例えば、eNB702とS−GW704との間、MME706とS−GW704もしくはP−GWとの間、またはMME706とP−GWとの間、またはMTC−IWF708とS−GW704もしくはP−GWとの間などに存在することができる。理論的に、ネットワークにおける共有接続性は、MTCトラフィックを処理する3GPPコアネットワークにおけるマシンツーマシン状況において構成される。
いくつかの実施形態では、1または複数のMTC接続性共有経路が、ネットワークセグメントの各々に存在することができる。例えば、セグメントは、MTC共有可能データトラフィックのすべての種類に適合するように定義された、1つのMTC接続性共有経路を有することができる。あるいは、セグメントに対して複数の接続性共有経路を定義することができ、複数の接続性共有経路の各々は、特定の種類のMTC共有可能データトラフィックに適合する。
いくつかの実施形態では、1つのネットワークセグメントにおいて、(例えば、特定のMTCデバイスから発信された、特定のeノードBから開始して、特定のMTCサーバに到る)第1のMTC共有可能データトラフィックは、第2のMTC共有可能データトラフィックと共有を行うことができる。しかし、また別の、または次のネットワークセグメントでは、トラフィックルートの起点および終点に応じて、第1のMTC共有可能データトラフィックは、第3のMTC共有可能データトラフィックと共有を行うことができる。したがって、特定のネットワークセグメント(例えば、MTC接続性共有経路)は、異なる無線アクセス技術に基づいたデバイスによって共有することができる。例えば、WLANを介して接続されるMTCデバイスは、SGW/PDN GWにおいて、CNリソースを共有することができる。したがって、共有EPSリソースは、これらのデバイスの無線アクセスを必ずしも3GPPアクセスに限定しない。
図3は、非限定的な一実施形態による、共有されるネットワークセグメントを示すブロック図である。示されるように、共有可能トラフィック1は、MTC−Aから、ノード302、308、314、316、318を介してルーティングされる。共有可能トラフィック2は、MTC−Bから、ノード304、310、308、314、316、320、322を介してルーティングされる。共有可能トラフィック3は、MTC−Cから、ノード306、312、314、316、320、324を介してルーティングされる。共有可能トラフィック1と共有可能トラフィック2は、ノード308、314、316の間のセグメントを共有する。示されるように、共有可能トラフィック1と共有可能トラフィック2は、ノード308とノード314の間のMTC接続性共有経路326を共有する。共有可能トラフィック1、共有可能トラフィック2、および共有可能トラフィック3はどれも、ノード314とノード316の間の同じ経路を共有するので、トラフィックのすべては、MTC接続性共有経路330を共有する。示されるように、共有可能トラフィック2と共有可能トラフィック3は、MTC接続性共有経路328を共有する。
いくつかの実施形態では、2つのノード間のネットワークセグメント上において、(アップリンク/ダウンリンク両方の)MTC共有トラフィックのためのMTC接続性共有経路は、MTCトラフィックのための固定された共有経路として、またはMTCトラフィックのための半動的な経路として確立することができる。例えば、MTCトラフィックのための固定された共有経路の場合、セグメントは、「常時接続」と見なすことができる。経路は、所定の時間の間などあるMTCトラフィック共有に対して「半動的」とすることができ、そうでない場合にはイベントベースとなるように構成され、または他のアクティブ化および非アクティブ化時間もしくはイベント、そうでない場合には「必要ベース」とすることができる。「半動的」経路の場合、共有される接続性経路の構成/アクティブ化は、以下のうちの1または複数を含む様々なイベントまたは条件によって、すなわち、事前決定または事前設定された時間によって、特定の種類の共有経路を使用するように定義および/または割り当てられたMTC共有可能トラフィックのうちの最初の1つまたはN個によって、定義されたイベント(例えば、ある量の共有可能トラフィック負荷、またはある種のトラフィックルーティング決定、またはネットワークノードアップ/ダウン状況)によって、MTCサーバ、またはMTC−GW/MTC−IWFもしくは同等物、または特定のMTCトラフィック統御および管理エンティティを代理する、ネットワーク制御ノード(例えば、MME、S−GW、もしくはP−GW)からの明示的なコマンドによって、ならびに/あるいは運用および保守(OAM)構成によってトリガすることができる。
いくつかの実施形態では、解放または共有経路の非アクティブ化をトリガすることができる。解放または非アクティブ化をトリガできるいくつかの条件は、以下のもの、すなわち、事前決定または事前設定された時間、MTC共有可能トラフィックが経路内を通過するたびに始動またはリセットされる(事前決定または事前設定された時間に設定され得る)非アクティブ化タイマの満了、定義されたイベント(例えば、ある量の共有可能トラフィック負荷、またはある種のトラフィックルーティング決定、またはネットワークノードアップ/ダウン状況)、および/あるいはネットワーク制御ノード、またはMTCサーバもしくは特定のMTCトラフィック統御および管理エンティティを代理するノードが用いる特定のコマンド
を含むことができるが、これらに限定されない。
様々な実施形態によれば、固定された経路および半動的な経路はともに、以下のうちの1または複数を用いて、すなわち、QoSの再構成もしくは経路の様々なレベルのネットワークリソースの再構成、および/または経路に対してより多数もしくは少数のMTC共有可能トラフィックを許可することを用いて再構成することによって再構成することができる。あるいは、または加えて、MTC共有可能トラフィックは、サービス別、またはカテゴリ別、またはMTCユーザ/加入者別などとすることができる。いくつかの実施形態では、カウント手順が、経路を共有する資格のあるMTCデバイスの数を追跡することができる。デバイスの数が一定の閾値を超えた場合、経路を専用経路から共有経路に再構成することができる。
UEから宛先、例えば、MTCサーバへのMTCデータ経路は、途中の物理ネットワークノードの個々のペア間において定義される共有経路にマッピングする必要があり得る。ネットワークセグメントにおいて、すべてのMTC共有可能データトラフィックに適合する共通のMTC接続性共有経路を定義することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、ネットワークセグメントにおいて、ある指定されたMTC共有可能データトラフィックに適合するMTC接続性共有経路を複数定義することができる。セグメント内の複数の共有経路は、以下でより詳細に説明するように、トラフィック、デバイス、および/または接続性経路特性に基づいて形成することができる。したがって、共有される経路のマッピングが、MTC共有可能データトラフィックと特定のMTC接続性共有経路との間で必要とされ得る。
いくつかの実施形態では、MTC共有可能データトラフィックには、ネットワークによって、共有トラフィックインジケータ(例えば、英数字コード)を明示的に割り当てることができ、またはMTC共有可能データトラフィックは、MTCデバイスカテゴリに基づいて、もしくは(例えば、USIMパラメータからの)MTCデータトラフィックカテゴリ/プライオリティ/QoSに基づいて、所定の共有トラフィックインジケータを暗黙的に継承することができる。MTC接続性共有経路は、共有経路インジケータを用いて構成/再構成または事前決定することもできる。事前決定または実行時構成もしくは再構成によって、共有トラフィックインジケータの1または複数を、経路全体の、またはセグメント毎の、共有マッピングルールとして、共有経路インジケータに割り当てることができる。いくつかの実施形態では、ネットワークノード内のマッピングエンティティが、異なる共有経路へのマッピングを、例えば、それ自体のトラフィック、QoS、または他のネットワークもしくはMTC通信事業者ルールに基づいて可能にする柔軟性を有することができるように、1つの共有トラフィックインジケータを複数の共有経路インジケータに割り当てることができる。共有トラフィックインジケータが指すMTC共有可能データトラフィックと共有経路インジケータが指すMTC接続性共有経路との間のマッピングアクションは、MTC接続性が共有されるMTCトラフィック経路全体上の各ネットワークノードにおいて、共有マッピングルールに従って実行されることを必要とし得る。共有トラフィックインジケータおよび共有経路インジケータを使用することによって、共有マッピングルールを動的に再構成することができ、ネットワークがトラフィック経路共有を柔軟に調整することを可能にする。
いくつかの実施形態では、ネットワークノードは、どのトラフィックがどの論理接続性エンティティまたはベアラに割り当てられるかに関する情報を含むように動的または半静的に構成され得る、マッピングテーブルを記憶(ストア)することができる。例えば、図7では、eNB702は、共有トラフィックインジケータ10、15、20を共有経路インジケータ3、3、6にそれぞれマッピングする、マッピングテーブル710を記憶(ストア)することができる。同様に、MME706は、共有トラフィックインジケータ10、15、20を共有経路インジケータ14、13、14にそれぞれマッピングする、マッピングテーブル712を記憶(ストア)することができる。したがって、共有トラフィックインジケータは、各トラフィックに固有であるが、異なるトラフィックが、同じ共有経路識別子を有することができ、それによって、それらが共有経路識別子に関連付けられた論理接続性エンティティまたはベアラを共有することが示される。
いくつかの状況では、MTCデバイスおよび/またはMTC共有可能データトラフィックは、割り当てられた、または別の方法で継承された、複数の共有トラフィックインジケータを有することができる。マッピングアクションは、対応する共有される接続性経路にマッピングするために、最高のプライオリティまたは最高のクラスのトラフィックに関連付けられた、1つの共有トラフィックインジケータを取得することができる。マッピングを見つけることができない場合、次に高いプライオリティに関連付けられた共有トラフィックインジケータを、マッピングアクションのために使用することができる。
いくつかの実施形態では、ネットワークは、ネットワークトラフィック負荷およびMTCトラフィック量、ならびに他のネットワーク保守作業に適応するために、共有トラフィックインジケータから共有経路インジケータへのマッピングルールをときどき調整することができる。例えば、時刻T1において、特定のMTC共有可能データトラフィックコンテキスト(すなわち、共有トラフィックインジケータN1)は、共有経路インジケータM1を有する特定の共有経路にマッピングすることができる。時刻T2において、MTCトラフィックが減少すると、ノードは、共有経路インジケータM1を有する共有経路を非アクティブ化することができ、一方、共有コンテキストM0はそのまま残しておくことができる。したがって、その後、N1は、M0にマッピングすることができる。後で、時刻T3において、ノードは、共有経路インジケータM1を有する共有経路を再アクティブ化することができ、N1は、再び、やはり共有経路インジケータM1を有する共有経路にマッピングすることができる。
いくつかの実施形態では、共有経路マッピングルールは、異なるノード毎に様々であることができる。例えば、各ノードは、負荷によって、全体的なQoS要件が満たされるかによって、またはネットワーク方針もしくはMTC−OAMルールによってマッピング決定を行うことができる。
MTC接続性共有経路は、バッファリング能力を有することができる。その場合、全体的なMTCトラフィックを調整して、割り当てられた共有リソースを順番に使用し、帯域幅割り当ておよびQoS要件を円滑に満たすようにすることができる。
2つのネットワークノード間に構成されたMTC接続性共有経路をただ1つ有する実施形態では、各共有MTCデータトラフィックのための共有トラフィックインジケータは、優先順位付けされたスケジュールのための基礎として使用することができる。いくつかの実施形態では、トークンバケット(token−bucket)アルゴリズムまたは他の制御機構を、データトラフィックの公平性のために使用することができる。
デバイスからMTCサーバまでのMTCデータトラフィック経路のあらゆるセグメント上に経路が存在し、トラフィックから経路へのマッピングのルールが設定される、上で説明されたセグメントベースのMTC接続性共有方式を用いれば、長くオーバヘッドの大きいUプレーン経路を確立および維持する必要なしに、MTC共有可能データトラフィックを送信することができる。したがって、ネットワークシグナリングおよび接続性維持コストを低減させることができる。同様に、個々のセッション確立時に、またはデータ転送セッション開始時に、少なくとも、MTCサーバへの経路を含むRANおよびコアネットワーク内では、Cプレーン経路確立の労力を必要としなくてよい。
同じ経路を共有するMTCデバイスは、それらがネットワークにアクセスできるようになる前に、ネットワークによって認証され得る。いくつかの実施形態では、ネットワークは、共有される経路毎に同じ1組のセキュリティ鍵をMTCデバイスに割り当てる。
セグメントベースのMTC接続性共有方式は、MTCデバイスのモビリティに適合するように、柔軟な接続性共有も可能にする。例えば、MTCデバイス共有可能データトラフィックは、新しい基地局(ノードBもしくはeノードB)、基地局コントローラ(RNC)、および/またはMME/SGSNもしくはS−GWからの接続性共有経路にマッピングすることができる。
データ経路QoSおよび/または他の課題を考慮して、1または複数の共通属性を有するMTCデバイスの間で、MTCデータ接続性共有を有効にすることができる。1つの例示的な属性は、MTCデータ接続性共有をサポートする能力とすることができる。この能力は、すべてのMTCデバイスに存在することができ、またはMTCデバイスのいくつかが有する特別な能力とすることができる。別の例示的な属性は、MTCユーザ/加入者が同じであること、または特定のMTCサービス用であること、またはMTCサービス/使用カテゴリもしくは特定のMTCユーザグループに属することとすることができる。また別の例示的な属性は、MTCデバイスがあるCSGまたは特定のローカルホームネットワーク(LHN)に属することとすることができる。さらに別の例示的な属性は、データ送信または受信が、加入契約、またはトラフィック緊急性の性質、またはMTCデータ量に基づくことができる、特定の割り当てられたトラフィック/ルーティングプライオリティまたは共有/ルーティングカテゴリのためのものであることとすることができる。1つの例示的な属性は、データ送信または受信が、特定の割り当てられたQoS(またはQCI値、またはGBR値、またはAMBR値)を有することとすることができる。別の例示的な属性は、MTCデバイスが、ネットワークにおいて、同じまたは共通のネットワーク接続ポイント(例えば、同じeノードB、もしくは同じノードB、もしくは同じホームeノードB)、または同じシグナリングエンドポイントを有することとすることができる。さらに別の例示的な属性は、MTCデバイスのUE−ID属性、IMSI属性、HPLMN番号もしくはそれらのグループID属性、または他の割り当てられた共有識別情報属性に基づくことができる。また別の例示的な属性は、MTCデバイスが、同じMTC集中ノードまたはMTCアグリゲーションノードを共有することとすることができる。1つの例示的な属性は、MTCデバイスが、同じマルチキャストIPアドレスを共有することとすることができる。
いくつかの実施形態では、MTCデバイスのトラフィックのすべては、共通属性の考慮にも係わらず、単一の共通経路/ベアラに、または少数の共通経路/ベアラにマッピングされることがある。例えば、利用可能な共有可能経路上における負荷条件は、与えられたMTCトラフィックがマッピングされる経路を左右することがある。
特定の共有能力および共有割り当てコンテキストは、1つのMTCデバイスと別のMTCデバイスとでは異なることができる。いくつかの実施形態では、そのような共有能力またはコンテキストをMTCデバイスに対して定めるために、MTCサービスプロバイダまたはネットワークプロバイダは、USIMパラメータを使用することができる。ネットワークは、例えば、特定のセグメントについての、その共有能力を、RRCおよび/またはNASメッセージを介して示すこともできる。UEは、例えば、共有を要求するために、この情報も同じく使用することができる。
MTCデータ接続性共有は、無線インタフェースの後または前の、MTCトラフィックのための収束または発散ポイントである、eノードBまたはノードBなどの基地局から開始することができる。MTC接続性共有をサポートするeノードBから、次のネットワークノード、例えば、MMEまたはS−GWに向かって、設定されると、ノードの電源が落とされない限り、意図的には切断されない、1または複数の固定された共有経路、および/または1または複数の動的な共有経路、あるいはその両方が存在することができる。eノードB/ノードBに対して2つ以上の次のネットワークノードが存在することがある。
固定された共有接続性の場合、接続性経路は、eノードB/ノードBに電源が入れられたときに、またはeノードB/ノードBがリセットされたときに、確立することができる。eノードB/ノードBとMME/RNC(またはSGSN)との間に共有経路が存在する場合、eノードB/ノードBおよびMME/RNC(またはSGSN)は、eノードBに電源が入れられたときに、または「S1設定」もしくは「ENodeB構成更新」もしくは「ENodeB構成転送」もしくは「MME構成転送」などの手順中にeノードBがリセットされたときに、そのような共有経路の設定を開始することができる。eノードBは、2つ以上のMMEを、各々に少なくとも1つが向かう、それらとのMTC共有経路のためのターゲットとして有することができる。あるいは、共有経路は、最初のトラフィックパケットを送信するときに、または最初のセッション管理手順のときに、またはCNノード(MME/SGSN/MSC_VLR)が、サービス要求メッセージなど、最初のUEメッセージをRANから受信したときに、確立することもできる。eノードBとS−GWとの間に共有経路が存在する場合、eノードBのためのS−GWを見つけるように、上記の手順の1つにおいて、MMEに要求することができ、その後、それは、eノードBに応答を返して、eノードBに、そのような共有経路を確立するためにS−GWと交信させることができ、またはそれは、eノードBとの共有経路を確立するようにS−GWに命じるコマンドをS−GWに送信することができる。eノードBは、MTC共有経路のためのターゲットとして2つ以上のS−GWを有することができる。
様々な実施形態によれば、eノードBは、受信したパケットを共有経路に多重化することができ、または共有経路から逆多重化することができる。多重化機能は、パケットデータ収束プロトコル(PDCP)レイヤまたはPDCPレイヤの上位のレイヤにおいて実施することができる。多重化/逆多重化をサポートするために、eノードB/ノードB/RNCは、その対応するIPアドレスとともにUEを、またはアドレス可能なWTRUを、または宛先MTCサーバ識別情報を動作中に記憶(ストア)しておく、テーブルを設定することができる。受信した各パケットに対して、eノードB/ノードB/RNCは、パケットの宛先であるターゲットUEを決定するために、IPヘッダまたはWTRU−Idを検査する必要があり得る。
eノードB/RNCとP−GW/GGSNとの間に共有経路が存在する場合、最初のセッション開始のために、P−GWを見つけるように、eノードBからMMEに要求することができ、その後、それは、接続性共有コンテキストが同じすべての後続のセッションに対して、同じP−GWを用いて応答することができる。eノードBとP−GWとの間でS1ベアラおよびS5ベアラを共有することができる。
いくつかの実施形態では、eノードBは、受信したパケットを共有されるS1 GWに多重化することができ、または共有されるS1 GWから逆多重化することができる。多重化は、例えば、ディープパケットインスペクション(Deep Packet Inspection)を使用すること、特定のルックアップテーブルを維持すること、またはネットワークアドレス変換機能を実行することなど、任意の適切な技法を使用して、eノードBによって実行することができる。P−GWは、例えば、ディープパケットインスペクションを実行すること、ルックアップテーブルを検査すること、ネットワークアドレス変換機能を実行すること、または他の適切な技法を使用することによって、多重化または逆多重化をサポートすることができる。
S−GWとP−GWとの間に共有経路が存在する場合、eノードBのためのP−GWを見つけるように、MMEに要求することができ、その後、それは、S−GWに応答を返して、S−GWに、そのような共有経路を確立するためにP−GWと交信させることができる。いくつかの実施形態では、MMEは、S−GWとの共有経路を確立するようにP−GWに命じるコマンドをP−GWに送信することができる。S−GWは、受信したパケットを共有経路に多重化することができ、または共有経路から逆多重化することができる。いくつかの実施形態では、S−GWは、GTPレイヤまたはGTPレイヤの上位のレイヤにおいて、多重化機能を実施することができる。多重化/逆多重化をサポートするために、S−GWは、その対応するIPアドレスとともにUEを、またはアドレス可能なWTRUを、または宛先MTCサーバ識別情報を動作中にセーブしておく、テーブルを設定することができる。受信した各パケットに対して、S−GWは、パケットの宛先であるターゲットUEを見出すために、IPヘッダまたはアドレス可能WTRU−Idを検査することができる。
様々な実施形態では、モビリティをサポートするために、eノードB間にも共有可能経路が存在することができる。そのような実施形態では、上で説明されたeノードBとMMEの共有可能経路確立の場合と同様に、eノードBに電源が入れられたときに、手順(例えば、X2設定手順、X2リセット手順、および/もしくはX2 ENodeB構成更新手順)を使用してeノードBがリセットされたときに、または他の適切なときに、そのような経路を確立することができる。
動的な共有接続性の場合、アクティブ化および非アクティブ化手順(およびロジック)は、対応するMMEに配置することができ、または例えば、それは、他の任意のCNノードもしくはRANに配置することができる。トリガ時に、MMEは、eノードBとMME経路との間の経路については、eノードBに対して、またはeノードBとS−GW経路との間の経路については、eノードBおよび/もしくはS−GWに対して、共有経路アクティブ化または非アクティブ化コマンドを発行することができる。いくつかの実施形態では、MMEは、MTCデバイス、eノードB、またはS−GWによる通知を受けて、共有経路アクティブ化または非アクティブ化コマンドを発行することができる。
MTCデバイスまたはMTCデバイスアグリゲーションノードは、そのデータ通信のために、動的な共有接続性経路、または静的もしくは半静的に構成可能な共有可能経路を使用できるかどうかを示すことができる。いくつかの実施形態では、HLR/HSSに記憶されたMTC IMSIを用いて、情報を問い合わせること、または他の方法で獲得することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明される共有されるMTC接続性は、中継ノードとともに使用することができる。中継ノードを含む、いくつかの実施形態では、MTCトラフィック共有のために、(例えば、事前定義されたQoS属性を有する)ベアラを、バックホールリンク上に、例えば、中継ノードとドナーeノードB(Donor eNodeB)との間のUnインタフェース上に確立することができる。中継バックホール上でのMTCデバイス無線ベアラの多重化は、上で説明されたものと同様のルールに従うことができる。さらに、ネットワークから見えるデバイスがMTCアグリゲーションノードである実施形態では、MTCデバイスアグリゲーションノード(UE)側および/またはネットワーク側において、MACレベルでの多重化または逆多重化を提供するために、セル無線ネットワーク一時識別子(CRNTI)に類似した特別のMTCアグリゲーションノード識別情報、例えば、特別のMTCアグリゲーションノードLCID、または2つの組み合わせを使用することができる。さらに、すべてのMTCトラフィックは、共有ベアラULおよびDLを介してルーティングすることができ、そのため、頻繁なUnインタフェースベアラの確立または変更を回避することができる。いくつかの実施形態では、共有経路に割り当てられたスループット能力を超え得るピークトラフィック負荷を平坦化するのに役立つように、例えば、ULの場合は、中継ノードに、または例えば、DLの場合は、ドナーノードBに、MTCトラフィックをバッファリングすることができる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明される共有されるMTC接続性は、ホームeノードBとともに使用することができる。ホームeノードBから開始するMTCデータ共有接続性は、上で説明されたeノードB実施形態のものと概ね同様とすることができる。ローカルGWを使用して、SIPTOに類似したトラフィックとなるように、MTC共有可能経路を構成することができる。いくつかの実施形態では、LGWは、MTCサーバまたはMTC GWに直接的に接続することができる。
ホームeノードBは、例えば、特別のMTCデバイス識別情報を用いて、MTCデバイスアグリゲーションポイントのパーソナリティ(personality)を取得することができる。ホームeノードBの制御下のMTCデバイスからのトラフィックは、ホームeノードBにおいて多重化することができる。この多重化は、RANおよびコアネットワークからは透過的とすることができるが、MTCサーバからは非透過的である。MTCデバイスアグリゲーションポイントとしてのホームeノードBは、ネットワークには、MTCデバイスシグナリングおよびデータトラフィックのために確保された、関連する特別のユーザプレーンベアラを用いる、通常のUEとも見え得る。さらに、ホームeノードBサブシステム内のMTCデバイスによって取られる経路は、デバイスのCSGプロファイルに依存し得る。例えば、ハイブリッドCSGセルにおいて、限定加入者グループ(CSG)のメンバは、非メンバとは異なる経路を取ることができる。
いくつかの実施形態では、CSGセルには、MTCデバイスだけがアクセスすることができる。本明細書で使用する場合、MTCデバイスは、プライオリティが低いデバイス、遅延を許容できるデバイス、または他の任意のタイプのデバイスとして動作するように構成された、デバイスを含むことができる。したがって、MTCデバイスは、「MTCデバイス」と呼ばれるUEに限定されない。CSGセルがMTCデバイスのみによって使用される実施形態では、CSGセルは、MTCデバイスのみがセルにアクセスできることをUEに通知する特定の表示をブロードキャストすることができる。この表示は、任意のブロードキャストメッセージ内に収めることができる。
いくつかの実施形態では、UEは、どのセルにMTCデバイスとしてアクセスできるかをUEに通知する情報を、RRC、NAS、OMA DM、OTAなどの専用メッセージングを介して受信することができる。これらの実施形態では、UEは、CSGがMTCデバイスのみによってアクセスされるべきかどうかを示す、CSG識別情報毎の表示を(例えば、CSGホワイトリスト内に、通信事業者CSGリスト内に、許可CSGリスト内に、USIM内に、またはそれらの任意の組み合わせで)有することができる。依然として、通常のアクセスチェックも適用可能とすることができる。
いくつかの実施形態では、CSGセルに非MTCデバイスはアクセスすることができない。さらに、これらのUEは、例えば、緊急通報を行うため、または特定の時間の間だけ、セルにアクセスすることができる。非MTCデバイスがMTC−CSGセルにアクセスを許可される特定の時間またはイベントはいずれも、上で説明されたような専用メッセージングを介して、すべてのUEまたは非MTC UEにブロードキャストまたは提供することができる。
様々な実施形態によれば、特定の期間内だけ、特定のイベントが発生したとき(例えば、緊急セッションがあるとき、もしくは一定のQoSのトラフィックが必要とされたとき)だけ、または他の条件が存在する間だけ、既存のCSGセルへのアクセスをMTCデバイスに通知または許可することができる。この情報は、ブロードキャストもしくは専用RRC/NASメッセージを介して、または上で説明されたメッセージングなど、他の適切なメッセージを介して、MTCデバイスに提供することができる。MTCデバイスは、この制限されたアクセスが適用される、(例えば、ホワイトリスト、通信事業者CSGリスト、または許可CSGリスト内の)各CSG IDの隣に表示を有することができる。
ネットワークは、MTCデバイスだけが使用できる、または一定の時間間隔の間、もしくは一定のイベントが発生したときに、MTCデバイスがそれらを入手して使用することが可能な、特定の1組のCSG IDを確保することもできる。ネットワークは、専用メッセージング(RRC、NASなど)を介して、MTCデバイスにこれらのCSG IDを提供することができ、またはMTCデバイスは、(例えば、USIM内の)これらの情報を用いて構成することができる。
一般に、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、多くのMTCデバイスがネットワークへのアクセスを試みて、非MTCデバイスがシステムにアクセスできなくなるような輻輳を引き起こすことがある、RANベースの輻輳制御を回避するためにも使用することができる。
MTC接続性共有をサポートするネットワークは、可能なMTCデバイスがプロビジョン(provision)を利用することを公開する必要があり得る。いくつかの実施形態では、サポート可能性およびMTC接続性共有構成に関する通知を公開または他の方法で提供するために、以下のシステムおよび方法のうちの1または複数を使用することができる。
いくつかの実施形態では、RAN SIBブロードキャストを利用することができる。例えば、eノードBまたはセルは、MTC接続性共有を含むMTCの特別な動作に対する、そのサポート、またはネットワークサポートおよび構成を、システム情報ブロードキャストによって公表することができる。情報は、既存のSIB内に、または別のもしくは新しいSIB内に含むことができ、そのため、MTC動作についての、この新しいSIBの存在によって、MTCサポートを認識することができる。
いくつかの実施形態では、MTC接続性共有構成またはコンテキストは、以下の情報要素のうちの1または複数を含むことができる。
(1)RANもしくはCNのための、またはPLMN全体のための、MTC接続性共有インジケータ、および/あるいは
(2)1または複数のMTC接続性共有トラフィックインジケータまたは識別子。
各情報要素は、1または複数の異なるMTCデバイスのための、あるいは(例えば、特定のMTCユーザ/加入者別の、特定のMTCサービス別の、またはMTCサーバ、P−GW、もしくはAPNなどの、特定のネットワークエンドポイント別の)トラフィックカテゴリのための、共有トラフィックインジケータを表すことができる。
MTC共有可能データトラフィックは、従来のUプレーンベアラ/コンテキスト設定を使用できないので、Uuトラフィック経路は、セグメントベースのMTC接続性共有をサポートする必要があり得る。システム情報は、MTC接続性共有設定をサポートするための特別な構成をブロードキャストする必要があり得る。いくつかの実施形態では、MTCヘッダパラメータに対する(ルーティングおよび共有を決定する)eノードBにおける特別な処理が必要であり得ることを示すために、MTCトラフィックのための、またはMTCデバイスからのMTC共有可能データトラフィックのための、1または複数の特別なMTCベアラIDが必要とされ得る。1または複数のMTCベアラIDは、MAC LCIDドメインにおけるシグニフィカンス(significance)およびID値範囲を有することができる。MTC共有可能データトラフィックに適合するように、特別なアップリンクリソースおよびスケジューリングを割り当て、公開することができる。
いくつかの実施形態では、MTC接続性共有ブロードキャスト情報は、システム情報内に暗号化することができ、鍵は、ネットワークによって、共有される経路の使用を望む個々のMTCデバイスに、専用の1または複数のメッセージによって送信することができる。
いくつかの実施形態では、サポート可能性およびMTC接続性共有構成に関する通知を公開または他の方法で提供するために、専用の1または複数のメッセージを利用することができる。共有トラフィックインジケータ値を、NAS、RRC、OMA DM、OTA、および/またはL1/L2メッセージなどの、専用シグナリングメッセージを介して、ネットワークから、特定のMTCデバイスに、および/または特定のMTC共有可能トラフィックに割り当てることができる。接続性共有パラメータも、以下のうちの1または複数を介して、MTCデバイスにもたらすことができる。
(1)(例えば、ページングメッセージを介する、またはMTCデバイストリガもしくはリーチ(reaching)のためのMTC−RNTIシグナリングを介する)MTCダウンリンクデバイストリガまたはリーチ時間において、
(2)「デフォルトEPSベアラコンテキストアクティブ化要求(Activate Default EPS Bearer Context Request)」メッセージ、または「専用EPSベアラコンテキストアクティブ化要求(Activate Dedicated EPS Bearer Context Request)」メッセージ、または「EPSベアラコンテキスト変更要求(Modify EPS Bearer Context Request)」メッセージ、またはNAS「通知」メッセージ、または新しいNASメッセージなどの、アタッチアクセプト(Attach Accept)もしくはTAUアクセプトメッセージ、または他のNASレベルダウンリンクメッセージ、
(3)(例えば、LTE「RRC接続再構成要求」またはUMTS「無線ベアラ再構成要求」を介する)UE/MTCデバイス「サービス要求」または「拡張サービス要求」に対するネットワークからの肯定的な応答、および/あるいは
(4)例えば、LTE RRC接続設定要求メッセージ、またはUMTS RRC接続設定要求もしくは無線ベアラ設定要求など、RRC接続確立時におけるダウンリンクメッセージ。
いくつかの実施形態では、サポート可能性およびMTC接続性共有構成に関する通知を提供するために、USIMパラメータを利用することができる。例えば、ネットワークおよび/またはMTC通信事業者は、以下のUSIMまたはUICCデバイスパラメータのうちの1または複数を用いて、MTCタスクを実施するMTCデバイスまたはUEを構成することができる。
(1)MTCデバイスID、
(2)UE能力に関連し得るMTCデバイスクラス、
(3)MTCデバイスカテゴリ(例えば、MTCのみ、MTCを用いるUE、固定、低モビリティ、通常のモビリティ)、
(4)実行するように申し込まれたMTCサービス(例えば、測定、セキュリティモニタリング、イベントモニタリング、地震モニタリング、洪水モニタリング、濃度モニタリングなど)、および/または
(5)MTCデバイスウェイクアップスケジューリング。
MTCデバイスウェイクアップスケジューリングは、1または複数の延長された長いMTC不連続受信(DRX)サイクル、異なる長さのDRXサイクルの混合について定義されたルール、および/または特別なウェイクアップ時間を含むことができる。さらに、MTC接続性共有の場合、MTCデバイスが生成する、デバイスクラス/カテゴリ/サービスに対応する異なるデータトラフィックに対して、1または複数の共有トラフィックインジケータ値を、USIM内に構成または再構成することもできる。
いくつかの実施形態では、サポート可能性およびMTC接続性共有構成に関する通知または表示を、コアネットワークエンティティからダウンロードすることができる。MTC共有コンテキストおよび他のMTC共有パラメータ(例えば、MTC共有インジケータ、トラフィックインジケータ、ベアラID、および/または他のパラメータ)は、例えば、ANDSFまたはDNSサーバなどの、CNエンティティからダウンロードすることができる。MTCデバイスは、これらのCNエンティティに問い合わせを行うことができ、応答として、これらの構成およびパラメータを受け取ることができる。このシナリオをサポートするために、拡張ANDSF機能またはDNS機能を利用することができる。
様々な実施形態によれば、ヘッダパラメータは、送信されるMTCデータの上にフォーマットすることができ、そのため、ネットワークは、データトラフィックを正しくルーティングし、指定されたMTCサーバまでの接続性経路を共有することができる。ヘッダ内には以下のパラメータのうちの1または複数を含むことができる。
(1)宛先MTCサーバ識別情報もしくはFQDNもしくはIPアドレス、
(2)永続的もしくは一時的に割り当てることができるMTCデバイス識別情報、
(3)MTCデバイスクラス/サービスカテゴリに関連付けることができる、例えば、トラフィックのサービスもしくはプライオリティを表す、MTCデータのタイプ、
(4)MTCトラフィックの共有トラフィックインジケータ値、および/または
(5)再送もしくは肯定応答必要インジケータ。
MTCトラフィックパラメータは、MTCデータブロックレベルにおいてセグメントベースのルーティングを実施するために、UE PDCPプロトコルデータユニット(PDU)の上の(または内に配置される)MTC共有可能データの隣に配置することができる。eノードBは、MTCトラフィックの宛先ID/アドレスを検査してルーティングを決定するために、また共有トラフィックインジケータを検査して共有を決定するために、PDCPの上のMTCデータブロックレベルにおいて、MTCパラメータを復号することができる。S−GWなどの、後続のネットワークノードも、MTC共有可能データトラフィックブロックのルーティングおよび共有に関して類似のアクションを実行することができる。
MTCトラフィックパラメータは、NAS汎用メッセージコンテナ(例えば、CプレーンNAS「アップリンク汎用NASトランスポート」メッセージがMTCデータトラフィックのために使用される)の上の(または内に配置される)MTC共有可能データの隣に配置することができる。いくつかの実施形態では、MMEは、MTCトラフィックの宛先ID/アドレスを検査してルーティングを決定するために、また共有トラフィックインジケータを検査して共有を決定するために、MTCパラメータを復号することができる。後続のネットワークノードも、MTC共有可能データトラフィックブロックをルーティングおよび共有するために、類似のアクションを実行することができる。
MTCトラフィックパラメータは、CプレーンRRC「ULInformationTransfer」メッセージなど、RRC信号メッセージの上の(または内に配置される)MTC共有可能データの隣に配置することができる。eノードBは、MTCトラフィックの宛先ID/アドレスを検査してルーティングを決定するために、また共有トラフィックインジケータを検査して共有を決定するために、(RRCの上の)MTCデータブロックレベルにおいて、パラメータを復号することができる。例えば、S−GWなど、後続のネットワークノードも、MTC共有可能データトラフィックブロックをルーティングおよび共有するために、類似のアクションを実行する必要があり得る。
様々な実施形態では、MTCデバイスは、MTCパラメータをデータPDUのアップリンクにフォーマットすることを担当することができ、MTCサーバは、MTCパラメータをデータPDUのダウンリンクにフォーマットすることを担当することができる。
通常のMTCデータトラフィック送信、および/またはネットワークにおける接続性共有のためのMTC共有可能データトラフィック送信を支援するために、以下でより詳細に説明される以下のシステムおよび装置のうちの1または複数を用いて、MTC共有可能データブロックを送信することができる。
いくつかの実施形態では、MTC固有の論理チャネルID(LCID)を使用することができる。例えば、デバイスからのMTC共有可能データトラフィックを識別するための1または複数の特別のベアラIDまたはインジケータは、MTCヘッダパラメータに対する(例えば、ルーティングおよび共有を決定するための)eノードBにおける特別な処理の必要性を示す。MTCトラフィックまたはMTC共有可能データトラフィックは、MTCのために所定の、あるいはシステム情報ブロードキャストから、または1つもしくは複数の専用メッセージから受け取った、1または複数の特別な値を有する、MTCベアラIDまたはMTC共有可能データベアラIDを、LCIDとして有することができる。MTCのためのLCID値は、デバイスからのMACトランスポートブロック内において、MTCトラフィックまたはMTC共有可能データトラフィックのためのデータブロックを識別するために、例えば、MACヘッダ「R/R/E/LCID/F/L」内に符号化することができる。
MTCトラフィックの場合、またはUE/MTCデバイスからMTCサーバへのPLMN(例えば、ANおよびCN)を介するMTC共有可能データトラフィック送信の場合、必要とされる特定のPDPコンテキストまたはEPSベアラがないことがある。アクセスネットワーク(例えば、RAN)のノードは、UE/MTCデバイスから送信されたMTCデータ内のMTCパラメータに従って、MTCデータまたは共有可能データを宛先に配送することができる。
接続されたモードでは、MTCデータトラフィックおよび/またはMTC共有可能データトラフィックは、新しいL3メッセージを介して、またはMMEへのMTCトラフィックまたはMTC共有可能データブロックトラフィックを識別するために、メッセージ内に特別なインジケータを有する、アップリンク汎用NASトランスポートメッセージなどの既存のNASアップリンクメッセージを介して、コントロールプレーンを通過してMMEに達することができる。アイドルモードでは、ネットワークは、UE/MTCデバイスが、RRC接続設定完了メッセージ上で搬送されるNASメッセージを使用することを可能にすることができる。メッセージは、MTCデータまたはMTC共有可能データを搬送するために、通常のEPSベアラ/PDPコンテキストを確立し、使用し、または後で維持する必要がないことを、例えば、新しいパラメータを介して明示的に指示することができる。メッセージは、例えば、MTCデータまたはMTC共有可能データを直接的に搬送することができ、または後続のL3データが、MTCデータまたは共有可能データを搬送する。メッセージ構造は、図4に示されるメッセージ400と同様とすることができる。図4に示されるように、メッセージ400は、MAC部402と、RLC部404と、PDCP部406と、RRCヘッダ408と、NASメッセージヘッダ410と、MTCパラメータ412と、MTC共有可能データ部414とを含むことができる。
MTCトラフィックまたはMTC共有可能トラフィックが、L3/NASシグナリングメッセージを使用しない場合、様々な適切なフォーマットで、それを送信することができる。例えば、上で説明したように、RRCシグナリングメッセージ(例えば、MTCインジケータを有する新しいものまたは既存のもの)と一緒に、SRBの1つの上およびRRC接続上のペイロードとして、それを送信することができる。いくつかの実施形態では、メッセージ構造は、図5に示されるメッセージ500と同様とすることができる。図5に示されるように、メッセージ500は、MAC部502と、RLC部504と、PDCP部506と、RRCヘッダ508と、MTCパラメータ510と、MTC共有可能データ部512とを含むことができる。
いくつかの実施形態では、メッセージは、MTC固有のUプレーンベアラを介する、純粋なUプレーンパケットとすることができる。Uプレーンベアラは、UE/MTCデバイスとRANとの間にあることができ、UE/MTCデバイスが、RRCConnectionRequestメッセージで、そのようなMTC固有のUプレーン設定を要求でき、RANが、図6のメッセージ600によって示されるようなRRCConnectionSetupRequestメッセージで、MTC LCIDまたは同等物を有する、そのようなUプレーンベアラを構成できる、RRC接続確立手順を用いて確立することができる。図6に示されるように、メッセージ600は、MAC LCIDを含むMAC部602と、RLC部604と、PDCP部606と、MTCパラメータ608と、MTC共有可能データ部610とを含むことができる。
いくつかの実施形態では、MTC LCIDの代わりに、C−RNTI範囲に類似した範囲内の特別なMTC識別情報を使用することができる。例えば、各経路が与えられたQoS要件にマッピングされる、複数の共有可能経路が確立されると仮定すると、異なるMTCデバイスからの同じQoS要件を有するMTCトラフィックは、同じQoSレベルにある同じ共有可能経路にマッピングすることができる。そのような場合、異なるMTCデバイスに属するトラフィックを、MTCアグリゲーションノードのために、多重化/逆多重化する方法として、MACプロトコルデータユニット(PDU)において、特別なMTC識別情報を使用することができる。
いくつかの実施形態では、1組のMTCデバイスのための共有可能な特定のコンテキストのためのUプレーンデータは、事前構成または専用に構成されたMBMSセッションを使用して、マルチキャストブロードグループ(multicast broad group)にマッピングすることができる。セッション生成は、MTCデバイスの数が事前定義された閾値を超えた場合に、MBMSカウント手順によってトリガすることができる。いくつかの実施形態では、セッション生成は、MTCデバイス能力情報で示すことができる、MBMS動作が可能なように構成されたMTCデバイスのためにトリガすることができる。
上では特徴および要素を特定の組み合わせで説明したが、各特徴または要素は、単独で使用でき、または他の特徴および要素との任意の組み合わせで使用できることを当業者は理解されよう。加えて、本明細書で説明された方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行される、コンピュータ可読媒体内に包含された、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ可読媒体の例は、(有線接続または無線接続を介して送信される)電子信号と、コンピュータ可読記憶媒体とを含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、リードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにCD−ROMディスクおよびデジタル多用途ディスク(DVD)などの光媒体を含むが、それらに限定されない。ソフトウェアと連携するプロセッサは、WTRU、UE、端末、基地局、RNC、または任意のホストコンピュータのための無線周波送受信機を実施するために使用することができる。