JP6063868B2 - 通信システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線アクセスインタフェースを介してモバイル通信装置とデータを通信するように構成される通信システムに関する。本発明は、モバイル無線ネットワークとデータを通信する通信装置、モバイル無線ネットワークのためのインフラストラクチャ機器、及びモバイル無線ネットワークとデータを通信するための方法にも関する。

モバイル通信システムは、過去約１０年間にわたりＧＳＭシステム（Global System for Mobiles）から３Ｇシステムへと進化し、今や回線交換通信だけでなくパケットデータ通信も含む。第３世代プロジェクトパートナーシップ（３ＧＰＰ）は、より早期のモバイル無線ネットワークアーキテクチャのコンポーネントと、ダウンリンク上の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）及びアップリンク上のシングルキャリア周波数分割多元アクセス（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）に基づく無線アクセスインタフェースとの統合に基づいてコアネットワーク部分がより簡略化されたアーキテクチャを形成するように進化させられたＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれるモバイル通信システムを発展させることを開始した。

現在のモバイル通信サービスは、人対人（Ｈ２Ｈ：human to human）の通信、即ち、ある人により別の人へ送信されるデータ又は少なくとも人間への提示のために送信されるデータ、が優位を占めている。マシンタイプ通信（ＭＴＣ：machine type communications）、又はマシン対マシン（Ｍ２Ｍ：machine to machine）通信と一般に呼ばれるマシンへの通信及び／又はマシンからの通信に応じる（cater）ことへの要望が存在することが今や認識されている。ＭＴＣ通信は、例えばマシンの何らかの属性、又は何らかのモニタリングされるパラメータ、又はいわゆるスマートメータをレポートする何らかの他の刺激（stimulus）又はイベントに応答して、自動的にソースから生成されたデータを通信することと特徴付けられることができる。従って、音声などの人間の通信はデータが間に中断を挟む数ミリ秒のバーストで生成される数分の通信セッションを要求する通信であると特徴付けられ、又はビデオは実質的に一定のビットレートでデータをストリーミングすることであると特徴付けられることができる一方、ＭＴＣ通信は少量のデータを散発的に通信することと一般に特徴付けられることができる。ただし、多種多様なＭＴＣ通信の候補も存在することが認識されるであろう。

認識されるように、無線通信帯域幅及びコアネットワークリソースをできる限り効率的に用いるモバイル通信を提供することが一般に望ましく、これに関して、例えばＭＴＣ通信は、有意な課題を提供し得る。

本発明によれば、無線アクセスインタフェースを介してモバイル通信装置へ及びからデータを通信するように構成される複数の基地局を含むモバイル無線ネットワークと、グループを形成する複数の関連付けられた通信装置と、を備え、当該関連付けられた通信装置の各々は、基地局のうちの１つ以上からデータを受信し及び送信することが可能である、通信システムが提供される。グループの関連付けられた通信装置の各々は、同じ共通の識別子を含み、グループの前記関連付けられた通信装置のうちのいずれかへ及びからモバイル無線ネットワークを介してデータを通信するために、当該識別子について通信セッションが確立されることができる。

本発明の発明者は、複数の通信装置は互いに関連付けられ得、これは例えばＭＴＣ通信を通信する際に効率的であり得ることを認識した。例えば、複数の関連付けられた通信装置は、自動車などの車両全体にわたり空間的に配置されて、エンジン性能、温度、当該車両の速度、方向の向き及び実に当該車両の位置といった興味のあるパラメータ又はイベントをモニタリングしてもよい。これらのパラメータの各々は、関連付けられるセンサによって検出される当該パラメータについて定期的にレポートする別個の通信装置によって供給され（served）得る。別の例において、通信装置は、電車又はバスといった公共交通機関の車両全体にわたり配置されてもよく、当該車両において存在する乗客の数、売り上げられた金額、当該車両の位置及びエンジンの性能のような事柄についてレポートしてもよい。他の例は、本発明の実施形態の適用において予測されることができる。

本発明の実施形態は、例えば同じ加入者識別モジュール（ＳＩＭ）又はＬＴＥの場合は同じ汎用ＳＩＭ（Ｕ−ＳＩＭ）を複製すること（replicating）によって、グループにおける通信装置の各々に同じ識別子を提供する。そのため、通信装置は、例えばモバイル無線ネットワークの無線アクセス層又は物理層において個別に識別され得るが、より上位の層、例えばメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層又はアプリケーション層において、通信装置は、通信セッションを確立するための又はアドレス指定をするための単一の識別子を用いてアドレス指定され得る。１つの例において、識別子は、国際移動体装置識別番号（ＩＭＥＩ：International Mobile Equipment Identity）である。そのため、グループの通信装置に通信される全ての制御プレーンデータ及びシグナリングは、モバイル無線ネットワークが単一の装置と通信しているかのように通信されるであろう。制御プレーン又はシグナリングデータは、例えば、進化したパケットシステム内の移動性管理シグナリングであってもよい。そのため、通信装置の各々の空間的近接性が理由で、各々が制御プレーンシグナリングデータを受信することが可能であり、従って、シグナリングデータの通信は、通信装置のグループが配置されるローカルな環境へのブロードキャストのようである。従って、グループ中の装置の数に比例する通信帯域幅における節約が為される。

通信セッションを確立し又は通信デバイスをＥＣＭ（ＥＰＳ（Evolved Packet System） Connection Management）接続状態とアイドル状態との間でスイッチングするために、グループの通信装置のうちの第１の通信装置は、動作中は（in operation）通信装置のグループに共通の識別子を含むシグナリング情報を基地局のうちの１つ以上を介してモバイル無線ネットワークに送信することによって通信セッションを確立するように構成される。グループにおける関連付けられる通信装置の各々は、アップリンク上で第１の通信装置によって送信されるシグナリング情報に応答してダウンリンク上でモバイル無線ネットワークから通信されるシグナリング情報を受信するように構成される。

通信装置のうちの１つをシグナリング情報を送信して通信セッションを確立するように構成することにより、グループ内の関連付けられる通信装置の各々は、グループの関連付けられる通信装置の全てに共通の識別子を用いて第１の通信装置によって確立される通信ベアラを用いて、モバイル無線ネットワークにデータを送信し、及び／又は、モバイル無線ネットワークからデータを受信することができる。従って、グループの通信装置のうちの１つは、「マスタ」として動作して、ネットワークへの全ての非アクセスストラタム（ＮＡＳ：Non Access Stratum）通信を実行する一方、グループの関連付けられた通信装置の全ては、モバイル無線ネットワークからのＮＡＳデータに従ってシグナリング情報を受信するように構成される。従って、関連付けられた装置のグループは、これらの装置のうちの１つがアップリンクシグナリングデータをネットワークに送信するためのマスタとして動作するように構成され、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）は、国際移動体装置識別番号（ＩＭＥＩ）を用いて通信装置の各々を識別するデータを記憶し得る一方、メディアアクセス層（ＭＡＣ）層は、シグナリング及び制御プレーン情報に関する通信が単一の通信装置から来たかのように応答するであろう。従って、制御プレーン及びシグナリングデータの通信における効率が実現されることができる。

１つの例において、関連付けられる通信装置の認証及び登録（registration）に関して、情報の送信は、マスタ装置のみによって為される。

幾つかの実施形態において、モバイル無線ネットワークは、シグナリングデータのアップリンク送信のためのランダムアクセス通信チャネルを含む無線アクセスインタフェースを用いて通信装置へ及びからデータを通信するように構成され、関連付けられた通信装置のグループからの通信装置の各々は、装置のグループの間でランダムアクセス通信チャネルにアクセスするための予め定義される時間を割り当てられる。従って、通信装置は互いに関連付けられるため、当該通信装置間で、当該通信装置は、ランダムアクセス通信チャネルに時分割ベース（time divided basis）でアクセスして、ランダムアクセス通信チャネルにアクセスすることについての競合が少なくとも低減されるように構成されることができる。

幾つかの例において、装置のグループは、サブグループにサブ分割され、各サブグループは、予め定義される時間のうちの１つを割り当てられる。この例においては、ランダムアクセスにアクセスするための時間の割当はできる限り短くされることができる一方、ランダムアクセスチャネルにアクセスする際の競合の量を依然として低減する。それ故に、幾つかの例において、グループの通信装置の各々は無線アクセスチャネルにアクセスするために１つの時間を割り当てられ得る一方、これは装置がアップリンクリソースについての要求を送信するためにあまりにも長く待たなければならないという結果になり得る。それ故に、装置のグループをサブ分割し、及びサブグループの各々にランダムアクセスチャネルにアクセスするために同じ時間を割り当てることによって、ある程度の競合アクセスの可能性とランダムアクセスチャネルにアクセスする前に通信装置が待たなければならない時間との間でバランスを取ることができる。

他の実施形態において、関連付けられた通信装置のグループ内の通信装置の各々は、無線アクセスインタフェースを介してモバイル無線ネットワークにデータのバーストを送信する場合において通信装置を識別する際に用いられるデータのシーケンスのセットのうちの１つを提供される。データシーケンスの各々は、例えば、競合アクセスを解決する際に送信のソースを識別するために送信におけるプリアンブル、ミッドアンブル、又はポスタンブルとして用いられ得る。データシーケンスのグループは、通信装置のグループに一意に関連付けられる。あるいは、データシーケンスは、拡散符号であってもよい。モバイル無線ネットワークは、関連付けられたグループの通信装置のうちのいずれがデータのバーストを送信したかを判定し、及び、応答して、ダウンリンク通信チャネル上でアップリンクリソースの許可（grant）の標識を送信することによってアップリンクリソースへのアクセスを許可するように構成され得る。アップリンクリソースを許可された装置を識別するために、当該通信装置に割り当てられたデータシーケンスは、アップリンクリソースを許可するシグナリングデータ中に含まれ、当該シグナリングデータは、例えば、プリアンブル、ミッドアンブル若しくはポスタンブル、又は拡散符号としてダウンリンク上で送信される。

従って、本発明の実施形態は、関連付けられる通信装置のグループに、予め定義されるシーケンスが割り当てられる構成を提供する。当該予め定義されるシーケンスは、例えば、ランダムアクセス通信チャネルを含む物理層を介してデータバーストを送信するためのプリアンブルとして用いられ得る。その結果、モバイル無線ネットワークは、通信装置のうちのいずれがランダムアクセスチャネルにおいてデータを送信したかを識別することができる。従って、アップリンクリソースを許可する際、モバイル無線ネットワークは、アップリンクリソースについての要求において当該モバイル無線ネットワークが受信した同じプリアンブルを含む許可メッセージを通信する。通信装置の全てがアップリンクリソースを割当て及び割り当てられた予め定義されるデータシーケンスの知識を用いる制御プレーンメッセージをリッスンするように構成されるため、アップリンクリソースを要求した通信装置は、当該通信装置自身に当該リソースが許可されたと識別することができる。従って、例えば、同じサブグループに割り当てられ及び同じランダムアクセスチャネルにおいて送信することができるモバイル通信装置間において競合が解決されることができる。

幾つかの実施形態によれば、マスタ通信装置は、グループについての全てのＮＡＳ通信を通信するように構成される。ただし、グループのスレーブ通信装置のうちの１つがモバイル無線ネットワークと通信している場合において、当該ネットワークが別の基地局へのハンドオーバが為されるべきであると認めるとき（ネットワーク主導の（network directed）ハンドオーバ）又は通信装置自体がハンドオーバが為されるべきであると認めるとき（モバイル主導の（mobile directed）ハンドオーバ）、当該スレーブ装置は、グループについてのハンドオーバを実行するために関連付けられるＡＳシグナリングデータを通信する。グループ内のその他の装置は、ターゲット基地局にアタッチする（attach）ために要求される如何なるメッセージも受信することができるように、ダウンリンクＡＳ通信及びアップリンクＡＳ通信をリッスンする。グループの通信装置がアイドルモードに戻る場合、マスタ装置は、移動性について要求されるＮＡＳシグナリングの全てを通信する。

本発明のさらなる観点及び特徴は、添付の特許請求の範囲において定義され、通信装置の関連付けられたグループを形成するための通信装置及びデータを通信する方法を含む。

本発明の例示的な実施形態は、同様の部分が同じ参照符号を有する添付の図面を参照しつつ、説明されるであろう：

３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）標準に従って動作する通信システムを形成するモバイル無線ネットワーク及び複数のユーザ機器の概略ブロック図である。 図１に示される無線アクセスネットワークと通信している装置のグループの概略図である。 自動車の全体にわたり配置されるセンサにより生成されるデータをレポートしている複数の通信装置を備える自動車の概略図である。 通信装置の各々に関連付けられるセンサにより生成される情報を報告しているバスの全体にわたり配置される複数の通信装置を備えるバスの概略ブロック図である。 関連付けられたグループを形成する３つの通信装置の概略ブロック図である。 バーチャルな多重化が通信装置のグループ間においてアップリンク上で実行される処理の概略図である。 モバイル無線ネットワークに接続する際に、グループの第１の通信装置又はマスタ通信装置と当該グループにおけるその他の装置とにより実行される処理を例示するフロー図である。 物理ランダムアクセスチャネルを含む物理層チャネルの概略図である。 通信装置のサブグループに対する、図７に示される物理ランダムアクセスチャネルの論理的な配置を例示する概略図である。 図８に示される通信装置により送信されるデータのバーストの図である。 アップリンク通信リソースへのアクセスを得るための、グループのモバイル通信装置のうちの１つと基地局との間のメッセージ交換を例示する図である。 ランダムアクセスチャネルにアクセスしてアップリンクリソースを要求する場合のマスタ通信装置の動作を例示するフロー図である。 アップリンク通信リソースへの非競合的なアクセスのための、グループの第１の通信装置又はマスタ通信装置との間のメッセージ交換を例示する図である。 ランダムアクセスチャネルにアクセスしてアップリンクリソースを要求する場合の、マスタ通信装置の動作を例示するフロー図である。

本発明の実施形態は、３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）標準に従って動作するモバイル無線ネットワークを用いる実装を参照しつつ、説明されるであろう。図１は、ＬＴＥネットワークの例示的なアーキテクチャを提供する。図１に示されるように、及び従来のモバイル無線ネットワークのように、ユーザ機器（ＵＥ：user equipment）１と示されるモバイル通信装置は、ＬＴＥにおいてエンハンストノードＢ（ｅＮｏｄｅＢ）と呼ばれる基地局２へ及びからデータを通信するように構成される。図１に示されるように、モバイル通信装置１の各々は、当該モバイル通信装置がモバイル無線ネットワークにアクセスすること及びユーザが加入しているサービスについて当該モバイル通信装置が認証されることを可能にする情報及びパラメータを含む汎用加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ：Universal Subscriber Identity Module）を備える。

基地局又はｅＮｏｄｅＢ２は、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）６に接続される。Ｓ−ＧＷ６は、通信装置１がモバイル無線ネットワークの全体にわたりローミングするにつれて当該通信装置１へのモバイル通信サービスのルーティング及び管理を実行するように構成される。移動性管理及び接続性を維持するために、移動性管理エンティティ（ＭＭＥ：mobility management entity）８は、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ：home subscriber server）１０に記憶される加入者情報を用いて通信装置１とのエンハンストパケットサービス（ＥＰＳ）接続を管理する。他のコアネットワークコンポーネントは、ポリシー課金及びリソース機能（ＰＣＲＦ：policy charging and resource function）１２と、インターネットネットワーク１６及び最終的に外部のサーバ２０に接続するパケットデータゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）１４と、を含む。ＬＴＥアーキテクチャについてのさらなる情報は、Holma H.及びToskala A.著 ”LTE for UMTS OFDN and SC-FDMA based radio access”と題された書物の２５頁以降から収集され得る。

ＵＥのグループとの通信
本発明の実施形態は、様々なソースからのデータを通信するために複数の通信装置が互いに関連付けられ及びグループ化される構成を提供する。これらのデータのソースはマシンによって生成されるデータを含み、当該データが自動的に生成されるセンサ信号又はロギングを要求するイベント又は人のインタラクションではなくマシンによって生成される他のデータであり得ることが予測される。それ故に、本発明の実施形態は、ＭＴＣ通信への適用を見出す。装置のグループの一例は図２に示されており、モバイル通信装置１はグループ２２に関連付けられ、各々が２４で示される無線アクセスネットワークと通信することが可能である。

図２に示されるように装置をグループ化することが適当であり得る例は、図３及び図４において提供される。図３は、複数のセンサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を備える自動車の例を提供する。当該複数のセンサは、エンジン内など自動車内の他のコンポーネントから刺激を受け取り、当該自動車の速度又はタイヤ圧をモニタリングする等している。センサＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４によって生成される如何なるデータも、モバイル通信装置３２に供給され、当該モバイル通信装置３２は、自動車３０の全体にわたり空間的に配置され得る。

別の例は、図４に示され、これは、バス、例えば公共交通機関を提供するバスであり得る。当該バスも、複数のセンサＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、及び、例えば当該バス４０のロケーションを表すための情報を自動的に生成するＧＰＳ装置４５を含み得る。図３に示される例に関して、図４に示されるセンサＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、４５の各々は、これらのセンサＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、４５によって生成されるデータをインターネットに接続されるサーバ上で実行されるアプリケーションプログラムに送信するための関連付けられる通信装置４６を有する。当該データは、モバイル無線ネットワークを介して当該アプリケーションプログラムに通信される。

図３及び図４に示される例の場合、複数の通信装置が共通のロケーションに設けられているため、本発明の実施形態は、当該共通のロケーションを利用して、通信セッションを確立するため及びこれらの通信装置からモバイル無線ネットワークを介してデータを通信するために要求されるシグナリングオーバーヘッドの量を低減することを目指す。それ故に、本発明の実施形態は、そのような利用及び効率性における改善を達成するために考案された。

図５は、例えば図３及び図４に示される例示的な適用のために用いられ得る、装置の関連付けられたグループを形成するように適合される３つの通信装置の概略図を提供する。図５に示される３つの装置５０の各々は、モバイル無線ネットワークの基地局へ及びからデータを通信するように構成される送受信器５２を備える。通信装置の各々は、Ｕ−ＳＩＭモジュール５４と、モバイル無線ネットワークに接続される対応するアプリケーションサーバにデータを通信するためのアプリケーションプログラムを実行するように構成されるアプリケーションプロセッサ５６と、を備える。

幾つかの実施形態において認識されるように、アプリケーションプロセッサ５６は、非常に単純な装置であっても、又は通信装置５０に含まれなくてもよい。なぜなら、通信装置５０によって提供される機能は、受信側入力５８を介してセンサによって生成されるデータを通信するために要求されるにすぎないためである。

本発明の実施形態によれば、通信装置５０の各々についてのＵ−ＳＩＭ５４は、通信ベアラを確立するためにネットワークに対して通信装置を識別する同じ識別子を含む。従って、Ｕ−ＳＩＭは、通信装置のグループについて共通のＩＭＳＩ（international mobile subscriber identity number）又はＧＵＴＩを含み得る。従って、下記の表に示されるように、図５に示される通信装置５０のグループは、アクセスストラタム通信であるか又は非アクセスストラタム（ＮＡＳ／ＡＳ）通信であるかに応じて、種々の識別子を用いてアドレスを指定されることができる。ＡＳ通信の場合、グループの全てのメンバについて通信セッションを確立するためにＣＲＮＴＩ（cellular radio network temporary identifier：セルラ無線ネットワーク一時識別子）が用いられ得る。グループ又はクラスタについての１つの一意のＵＲＬ／ＵＲＩ又はＩＰアドレスを用いて、より高位の層の識別子がどのように作られるかを含めて、モバイル通信装置のグループ又はクラスタがアドレスを指定され得る様々な手法の標識を提供する表も下記に示される。

図５に示される通信装置５０は、モバイル無線ネットワークにアップリンク上でグループの他の通信装置によって送信されるデータを送受信器５２を用いて検出し及び復元するように構成されるアップリンク受信器６０も備え得る。

下記の説明から認識されるように、他の実施形態において、アップリンク受信器６０は省略されてもよい。

下記の段落において説明されるように、制御プレーンシグナリングを低減することによって効率向上を実現するために、グループの装置のうちの１つは、マスタ装置として動作し、ＥＣＭ／ＥＭＭ（enhanced packet system mobility and connection management）機能に従って通信セッションを確立し及び通信セッションを維持するためにモバイル無線ネットワークへのアップリンク上でのシグナリング及び情報の送信を実行する一方、当該グループのうちのその他の装置は、ダウンリンク通信をリッスンする（listen）のみである。従って、通信及び制御プレーン情報を低減することの効率及び利用における改善の一部は、グループの装置のうちの１つのみがアップリンクにおいて制御プレーン情報を送信しているということである。

図６は、グループにおける装置のシステムレベル構成（organisation）を提供する。ボックス７０によって示されるように、無線アクセス層など、より高位の層のネットワーク機能に関する限り、グループにおける全ての通信装置は単一の通信装置としてみなされることができる。グループにおける装置の各々は、受動装置又は「スレーブ（slave）」装置として動作し、当該グループの装置のうちの１つは、マスタ装置として動作する。グループにおけるいずれの装置もデータを送信し又は受信していない場合、通信装置は、ＥＣＭアイドル状態７２に入る。しかしながら、ＡＳデータ又はＮＡＳデータのいずれかを通信することについては、グループのｎ個の通信装置のうちのいずれもＥＣＭ接続状態７４、７６、７８に入ることができ、この場合、装置のうちの１つはアップリンク上で送信しており、その他の通信装置は受信している。従って、グループの全ての通信装置がＥＣＭ接続状態に入ることができるが、アップリンクリソースが許可されることができるのは一度に当該装置のうちの１つのみである。ただし、グループにおける全ての装置が、実際にはポイントツーマルチポイント通信としてダウンリンク送信を受信することができるように、ＥＣＭ接続状態に入る。一般に、マスタ通信装置は、ＮＡＳ通信と関連付けられる通信ベアラを確立するために全てのアップリンクメッセージを送信する。

図６は、図５に示される関連付けられる通信装置のグループについてマスタ通信装置が通信セッションを確立する処理を示すフロー図を提供する。当該フロー図は、下記のように要約される：

Ｓ１：グループの通信装置のうちの１つが、マスタ通信装置又はマスタＵＥとして動作し、モバイル無線ネットワークと必要な通信を実行するために、例えばランダムアクセスチャネルを介してシグナリング情報を通信することによって通信セッションを確立する。例えば、マスタＵＥは、ＰＤＰコンテキストアクティブ化要求、又は通信ベアラを確立するためのＰＤＮ接続要求若しくは同様のベアラ要求プロトコルを実行し得る。マスタＵＥは、ＩＭＳＩ／ＧＵＴＩ、又はグループの全てのメンバに共通の他の識別子を用いる。マスタＵＥは、例えば、モバイル無線ネットワークを介してデータを通信することを望む、グループのうちの最初のＵＥであってもよい。この場合、当該ＵＥは、通信セッションを確立するためのマスタＵＥとして動作する。その他のＵＥは、アップリンク受信器６０を用いて制御プレーンデータを検出し得る。あるいは、グループの通信装置のグループメンバのうちの１つがマスタＵＥとして予め指定され、それに応じてプログラミングされていてもよい。この場合、アップリンク受信器６０は省略されて、より簡略化されたアーキテクチャが形成されることができる。

Ｓ２：互いに関連付けられる、グループのその他の通信装置は、マスタＵＥからのアップリンク送信に応答して提供されるダウンリンクシグナリング情報をリッスンする。ダウンリンクシグナリング情報は、移動性管理のために要求されるデータ及び全ての非アクセスストラタム（ＮＡＳ）情報を含むであろう。

Ｓ４：通信セッションの確立処理の一部ではないが、マスタ通信装置は、装置のグループについて認証及び他のＮＡＳタイプの通信を実行し続ける。対応して、グループにおける全ての装置は、当該通信装置自体がアップリンク通信を実行したかのように、必要な情報を受信するためにダウンリンク通信をモニタリングする。

Ｓ６：他の通信装置全ては、制御プレーンシグナリングをモニタリングし及びデコードして、いつグループがＥＣＭ＿ＩＤＬＥ状態からＥＣＭ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態に移るのかを検出する。

本発明の実施形態によれば、下記の適合は、１つのグループとして機能するための通信装置のグループに適用され、それにより、制御プレーン／ＮＡＳ通信における効率の改善が達成されることができる：
・グループ／クラスタは、グループの全ての通信装置に共通の一意のＣ−ＲＮＴＩ及びＧＵＴＩ／ＩＭＳＩによって識別される。
・モバイル無線ネットワークからグループへのダウンリンク上の通信は、適応変調符号化無しのブロードキャスト送信に見える。
・装置のグループへのダウンリンク通信について、ページングがサポートされる。
・アップリンク通信について、通信装置は、ユニキャスト送信のためのアップリンクリソースを予約しなければならない。
・マスタ通信装置のみが、再認証されることができ、他のＮＡＳ手続きを実行する。
・スレーブ装置は、マスタグループ装置について必須の手続きのサブセットを実装することができる。

グループの関連付けられる通信装置の識別
幾つかの実施形態において、グループ／クラスタを形成する装置は、インデックスを付され、又は互いに別個に識別可能である。図６の説明のために上述したように、これは、（ＩＭＥＩを要求する）明示的な認証手続きが呼び出される場合に、又はこの情報が加入情報（ＵＳＩＭデータ）によって管理される場合に暗黙的に、アタッチメント（attachment）手続きの期間中に実現されることができる。前者の場合、標準的な手続きが用いられ、ＥＣＭ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態への移行の期間中に装置ごとのＣ−ＲＮＴＩが割り当てられる（ランダムアクセス（ＲＡ）手続きにおいて予約されたプリアンブルが用いられる）。ＥＣＭ−ＩＤＬＥへの移行後、下記が適用される：

１．グループ／クラスタを形成する装置は、インデックスを付されなければならない。これは、ネットワークによって明示的な認証手続きが呼び出される（ネットワークはクラスタにおける装置を一意に識別するＩＭＥＩを要求し、その結果インデックスが割り当てられることができる）場合に、又はこの情報が加入情報（ＵＳＩＭデータ）によって管理される場合に暗黙的に、アタッチメントの期間中に達成されることができる。後者の場合、マスタ装置は、ネットワークにアタッチする。前者の場合、標準的なアタッチ手続きは、クラスタにおける全ての装置によって用いられ、当該装置のうちの１つがマスタ装置となる。アタッチ手続きが完了した後、全ての装置は、ＥＣＭ−ＩＤＬＥ状態へ移行し、下記が適用される。

２．グループにおける全ての装置が登録された後、システムは、グループ全体をページングすることができる（装置は、ＥＣＭ＿ＩＤＬＥ／ＥＭＭ＿ＲＥＧＩＳＴＥＲＥＤにある）。

３．グループにおける１つの装置が、マスタ装置として示される（marked）（例えば、最初にアタッチされた装置、又はスレーブ装置が簡略化される場合には特別なケイパビリティを有する装置）。この装置は、ページングメッセージに応答し、ＮＡＳ手続き、即ち再認証、ＴＡＵ手続き等についてのアンカー装置でもある。

４．アップリンク送信を開始することを望む装置は、その一意のプリアンブルを用いてＲＡ手続きを呼び出す（メッセージ１）。一旦、メッセージ２においてそのプリアンブルがエコーされ、及びメッセージ４において起こり得る競合が解決されると、一時的なＲＮＴＩは、グループのＣ−ＲＮＴＩとして起用される（promoted）。

５．他の装置は、グループのＣ−ＲＮＴＩなどのパラメータを取得するために、ＲＡ手続きメッセージを受動的にリッスンする。これは、（メッセージ４における）グループのＮＡＳ ＩＤ（identity）及び随意的に（メッセージ２における）グループのプリアンブルを探索することによって達成される。タイミングアドバンスパラメータも用いられ得るが、分散された装置については正確ではないことがあり得る。ＴＡの訂正は、後にＭＴＣ装置がＲＡ手続きを呼び出す際に取得されるであろう。）

６．電力を節約するために、ＥＣＭ＿ＩＤＬＥにあるＭＴＣ装置は、例えば、ｆ（装置番号／インデックス，ＩＭＳＩ）＝ハイパー／無線フレーム番号／サブフレーム／ＴＴＩ等の関数によって予め定義されるタイムスロットにおいてＲＡ手続きを呼び出すことが可能とされる。これは、スレーブ装置がＣ−ＲＮＴＩを取得するためにＰＤＣＣＨを絶えずモニタリングすることを防止するために要求される（従来のＬＴＥ装置は、いつでもＲＡ手続きをトリガすることができ、クラスタにおける他の装置は、グループのＣ−ＲＮＴＩを取得するために、これを検出しなければならない。これは、全ての装置がＰＤＣＣＨを絶えずモニタリングすることを要求するため、電力節約の観点から非効率的であろう。この原理は、ページング機会をリッスンすることと同様である。代替案として、グループによってアクセスされるべきＰＲＡＣＨリソースを選択するために、予め定義されるルールが用いられることができ、この情報は、ＰＤＣＣＨがモニタリングされる必要があるタイミング機会（timing occasions）をＭＴＣ装置が選択することを可能にした）。

７．マスタ装置がページングメッセージによってトリガされた後、他のスレーブ装置は、ＰＤＣＣＨを絶えずモニタリングして如何なるＤＬ送信も受動的にデコードする。

８．疑似ランダム関数が定義される：ｆ＿ｒａｎｄ(ハイパーフレーム番号，装置番号／インデックス，プリアンブルグループ)＝プリアンブルインデックス。当該関数は、競合ベースのＲＡ手続きが呼び出される場合に、グループにおける全ての装置が異なるプリアンブルを用いることを確実にするために用いられる。ＲＡ応答メッセージは遅延され得るため、上記関数は、Ｘ個のフレーム／ＴＴＩについて同じプリアンブルインデックスを割り当てることができない。これは、同じグループ／クラスタに属する装置（これらの装置は同じＮＡＳ識別子を有するため、これらの装置について競合解決（contention resolution）は機能しないであろう）からの２つのＲＡ試行を区別するために必要である。装置はグループにおいて衝突する（clash）ことがあり、これは一意のプリアンブルの使用によって解決されることに留意されたい。グループに所属しないＵＥとの如何なる競合も、ＮＡＳ識別子を用いることによって解決される。

９．一旦、ＭＴＣ装置にＵＬリソースが許可されると、メッセージ３が送られる（付属書類１を参照）。（グループ／クラスタに所属しない装置との）任意の競合が解決された後、クラスタ装置は、ＵＬデータを送信することを開始する。

１０．グループ／クラスタにおける他の装置は、グループのＣ−ＲＮＴＩについてＰＤＣＣＨ上に如何なる割当ても存在しなくなるまで（非アクティビティタイマも満了しなければならない）、又は送信中の装置及びクラスタがＥＣＭ＿ＩＤＬＥに移行するまで、ＵＬ送信を開始することを試みない。前者は、Ｌ２プロトコルが同期されること（例えば、シーケンス番号等）を要求し、後者は、いつＲＲＣ接続リリースメッセージが送られるのかを検出するためにＡＳシグナリングの受動的なデコーディングを要求する。このアプローチは、送信中の装置が送るべきデータを有する限り、他の装置を阻止する（blocks）。あるいは、送信中の装置がＥＣＭ＿ＩＤＬＥに移行して他の装置がＵＬリソースを（ＲＡアクセスを介して）要求し及び送信を開始することを可能にするように、当該送信中の装置は、例えばＹ ＴＴＩ／ｍｓ後に停止する。これは、事実上、クラスタ装置間における暗黙的な（シグナリング無しの）ＵＬ送信のブローカリング（brokering）である。

１１．Ｌ２同期は、モニタリングすることによって明示的に、又は幾らかの予め定義される時間についてＰＤＣＣＨ上に如何なる割当ても存在しなかった（即ち、非アクティビティタイマが満了した）後にＬ２プロトコルをデフォルト状態に再設定することによって暗黙的に、達成され得る。

１２．ＭＴＣ装置は、他の装置がＵＬ送信を開始することを許可されることを当該他の装置に示すためにＬ２同期が用いられるか又はＥＣＭ−ＩＤＬＥ状態への移行が用いられるかに関わらず、一旦当該ＭＴＣ装置が送信中の装置になると、当該ＭＴＣ装置がどのくらいのデータを送信することが可能であるかという点においても制約が課され得る。

１３．マスタ装置のみが、再認証されることができ、他のＮＡＳ手続きを実行する。

１４．スレーブ装置は、マスタグループ装置について必須である手続きのサブセットを実装することができる。

１５．後にグループに加わる装置は、最初のアタッチとは異なる手法でＭＭＥによって扱われるであろうアタッチ手続きを開始することを必要とし得る。即ち、ＩＭＥＩが常にＭＴＣ装置から要求され、当該装置が認証され、及びセキュリティ機能がトリガされる（新たなセキュリティ証明書がグループ全体について渡される（passed））。新たなＰＤＰコンテキストは確立されず、既存のＰＤＰコンテキスト情報が渡されるにすぎない。

１６．グループに所属する端末へのデータ転送のために用いられるランダムアクセス手続き（プリアンブル及びＮＡＳ競合解決）を用いるＵＬバーチャル多重化コンセプトは、図６に示される。

グループにおける通信装置によるアップリンク通信
上記に提供される説明から認識されるように、マスタ通信装置のみが、通信セッションを確立するためのシグナリング情報を送信するように構成される。しかしながら、グループの装置のうちのいずれかは、あるときにアップリンクにおいてデータを送信することがあり、それ故に、アップリンクリソースを要求するであろう。従来、これは、例えばＬＴＥシステムのＰＲＡＣＨなどのランダムアクセスチャネルにおいてランダムアクセス信号を送信するモバイル通信装置によってアレンジされる。ランダムアクセス信号を受信する基地局は、同じアップリンクＰＲＡＣＨにおいてランダムアクセス信号を送信する２つのモバイル通信装置間の競合を解決するための構成（arrangement）を備える。しかしながら、本技法によれば、通信装置のグループは、当該グループの通信装置を装置のサブグループに分割し及びサブグループの通信装置がＰＲＡＣＨにアクセスすることができる時間を予め割り当てることによって、競合の可能性（likelihood）を低減するように構成される。上記に説明されるように、グループにおける装置の各々又は少なくともサブグループには、プリアンブル、ミッドアンブル、又はポストアンブルとして用いるための一意のデータシーケンスが提供され、これは競合を解決するために用いられることができる。

上記に説明されるように、幾つかの実施形態において、予め定義されるシーケンスが、関連付けられる通信装置のグループに割り当てられる。当該シーケンスは、アップリンクランダムアクセスチャネルを割当てるために同じ時間が割り当てられる上記グループ又は少なくともサブグループ内における通信装置の各々に一意である。従って、万一ランダムアクセス通信チャネルの競合的なアクセスが発生した場合、モバイル無線ネットワークは、通信装置のうちのいずれがランダムアクセス通信チャネルに成功裏にアクセスしたのかを可能であれば識別することによって、対応することができる。この構成は、図８、図９、及び図１０に示される。

図８は、１０ミリ秒のフレームを０．５ミリ秒のスロットに分割することによって得られる複数のタイムスロットを含む物理層についてのＳＣ−ＦＤＭＡアップリンク送信スキームの説明図を提供する。より詳細は、Holma H及びToskala A著の”LTE for UMTS OFDMA and SC-FDMA based radio access”の第５章、８３頁以降において説明されるように、ＬＴＥ標準によって提供される。また、周波数帯域は分割され、それにより、マトリクス状の構成がＵＥに複数の通信物理チャネルを提供する。当該複数の通信物理チャネルは、モバイル無線ネットワークによって、要求に応じてＵＥに割り当てられる。アップリンクリソースの割当てについての要求は、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：physical random access channel）において信号を送信することによって提供される。ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨへのアクセスの論理的な構成は、図９に示される。

本技法によれば、グループの通信装置間の競合を回避するために、上記に説明されたハイパーフレーム番号、無線フレーム番号、装置番号又はそのインデックス（携帯電話番号は、グループの通信装置の全てについて同じである）及びＴＴＩの関数（ｆ＿ｒａｎｄ）に従って、各装置にその必要があればＰＲＡＣＨにアクセスすることができる時間が当該装置に割り当てられる。従って、グループ内の通信装置の各々に、ＰＲＡＣＨにアクセスするために、予め定義されるタイムスロットが提供される。図９に示されるように、２つの通信装置ＵＥ１、ＵＥ３の各々に、当該装置にその必要があればＰＲＡＣＨチャネルにおいてランダムアクセス信号を送信することができる、第１のサブフレーム１０２における同じ時間１００が割り当てられる。装置の第２のサブグループＵＥ２、ＵＥ４には、どちらの装置もランダムアクセス信号を送信することができる、後続のフレーム１０６における第２の時間１０４が割り当てられる。グループの装置をサブグループにサブ分割することによって、当該グループの通信装置間の競合の可能性が低減される。

ＰＲＡＣＨ上に競合が存在する可能性と通信装置の各々がアップリンクリソースを要求することができる前に待たなければならない時間とのバランスを取るために、１つよりも多くの通信装置に同じＰＲＡＣＨが割り当てられ得る。即ち、装置のグループはサブグループに分割され、これらのグループの各々に、ＰＲＡＣＨへのアクセスのスケジューリングされたタイムシェアリング内で、同じＰＲＡＣＨが割り当てられる。それ故に、ＰＲＡＣＨにアクセスする最小限の時間又はＰＲＡＣＨの容量に対してグループのサイズには制限が無い。しかしながら、結果として、競合アクセスが発生するであろう。従って、競合解決が要求される。このため、グループの通信装置の各々に、一意のデータシーケンスが提供され、当該装置は、当該データシーケンスをＰＲＡＣＨにおける送信のためのプリアンブルとして用いる。図１０は、ＰＲＡＣＨにおいて送信され得る情報のバーストを示し、プリアンブルフィールド９０と、非アクセスストラタム（ＮＡＳ）識別子９２と、を含む。通信装置の各々は、プリアンブルとしての使用のための６４個のデータシーケンスの候補のうちの１つから、一意のデータシーケンスを提供される。図１０に示されるように、グループの装置の各々は、一意のプリアンブルを提供される一方、基地局にアタッチされるセル内の他の装置は、プリアンブルシーケンスの異なるセットを提供され、又は通信装置の別のグループは、６４個の利用可能なプリアンブルからプリアンブルシーケンスの異なるセットを提供される。

グループ内の装置の各々は一意のプリアンブルを提供されるため、通信装置のうちの１つがＰＲＡＣＨにおいてバーストを送信する場合、モバイル無線ネットワークは、特定の通信装置によってアップリンクリソースが要求されるということを識別することが可能である。従って、アップリンクリソースを許可する場合、モバイル無線ネットワーク及びより具体的には基地局／ｅＮｏｄｅＢとおそらくはＳＧＷ又はＭＭＥとの組み合わせは、当該通信装置の一意のプリアンブルに応答し、それにより、アップリンクリソースの許可をリッスンする場合、当該通信装置は、アップリンクについての通信リソースが当該通信装置に許可されたことを識別することが可能である。

通信装置のグループのためのアップリンク通信リソースについての競合的なアクセスの図は、図１１に示されるメッセージフローによって提供され、ＴＳ３６．３００から複製され、ここに提示されるのは、本技法の実施形態の理解を支援するためである。図１１に示されるメッセージ交換は、４つのメッセージを提供し、当該メッセージは、下記のように説明される：

１）アップリンクにおけるＲＡＣＨ上のランダムアクセスプリアンブル：
通信装置のグループのうちの１つの通信装置は、ｆ＿ｒａｎｄ関数から導かれたプリアンブルを用いる。当該プリアンブルは、グループ内の通信装置を一意に識別する。競合は、ランダムアクセスチャネルへのアクセスについて依然として存在し得る。同じサブグループからの別の通信装置もランダムアクセスチャネルにおいて同時期に（contemporaneously）送信する場合、プリアンブルがどのグループから選択されるかを判定するためにパスロスが用いられ得る。プリアンブルが所属するグループは、メッセージ３のサイズの標識及びＵＥにおける無線状況を提供する。プリアンブルグループ情報は、必要な閾値と共に、システム情報上でブロードキャストされる。

２）ダウンリンク共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ：downlink shared channel）上でメディアアクセス層（ＭＡＣ）によって生成されるランダムアクセス応答：
通信装置は、アップリンクリソースの許可が一意のランダムアクセスプリアンブル識別子を用いる通信装置についてのものであることを識別する。
この通信は、メッセージ１と準同期する（semi-synchronous）。なぜなら、当該通信は、フレキシブルなウィンドウ内にあり、当該ウィンドウのサイズは、１つ以上の送信時間間隔（ＴＴＩ：transmission time interval）であるためである。ＨＡＲＱは無く、メッセージはＰＤＣＣＨ上のＲＡ−ＲＮＴＩにアドレス指定される。このメッセージは、少なくともランダムアクセスプリアンブル識別子、タイミングアラインメント情報、最初の（initial）アップリンク許可、及び一時的なＣ−ＲＮＴＩの割当てを伝達し、これらは競合解決時に不変とされても又は不変とされなくてもよい。これは１つのＤＬ−ＳＣＨメッセージにおける可変数のＵＥを対象とする。

３）アップリンク共有チャネル上の最初にスケジューリングされたアップリンク送信：
このメッセージは、メッセージ２において通信装置の一意のプリアンブルを認識した当該通信装置によって送られる。当該メッセージは、下記の特性を有する：
・このメッセージは、ハイブリッド自動再送要求（Ｈ−ＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）を用いる；
・トランスポートブロックのサイズは、ステップ２において伝達されるアップリンク許可に依存し、少なくとも８０ビットである。
・このメッセージは、ＲＲＣ層によって生成され及びＣＣＣＨを介して送信される無線リソース接続（ＲＲＣ：radio resource connection）接続要求を伝達する；
・このメッセージは、少なくともＮＡＳ ＵＥ識別子を伝達するが、ＮＡＳメッセージは伝達しない；
・ＲＬＣ ＴＭ：セグメント化無し；
・（マスタ通信装置のみによる）ＲＲＣ接続再確立手続きのため；
・このメッセージは、ＲＲＣ層によって生成され及び共通制御チャネル（ＣＣＣＨ：Common Control Channel）を介して送信されるＲＲＣ接続再確立要求を伝達する；
・ＲＬＣ ＴＭ：セグメント化無し；
・このメッセージは、如何なるＮＡＳメッセージも含まない。
・このメッセージは、ターゲットセル中の基地局から、ただしマスタ通信装置からのみ、ハンドオーバ後に通信される；
・このメッセージは、ＲＲＣ層によって生成され及びＤＣＣＨを介して送信される、暗号化され及びインテグリティが保護されたＲＲＣハンドオーバコンファームを伝達する；
・このメッセージは、ＵＥのＣ−ＲＮＴＩを伝達し、アップリンクリソースを要求する場合又はハンドオーバコマンドに従う場合、それを確立されたものとして送る；
・可能な場合、アップリンクバッファステータスレポートを含む。
・他のイベントについて、このメッセージは、メッセージ２において通信装置のランダムアクセスプリアンブルを認識した当該通信装置によって送られる。

４）ダウンリンク上の競合解決：
メッセージ２において通信される通信装置のランダムアクセスプリアンブル識別子を認識した当該通信装置を含む、グループにおける全ての通信装置は、メッセージ４をリッスンする。このメッセージは、下記の属性によって特徴付けられる：
・競合を解決する前にｅＮｏｄｅＢはＮＡＳ応答を待たないという点において、早期の競合解決が用いられる；
・このメッセージは、メッセージ３と同期されない；
・このメッセージは、ハイブリッド自動再送要求（Ｈ−ＡＲＱ）を用いる；
・このメッセージは、最初のアクセスについてはＰＤＣＣＨ上の一時的なＣ−ＲＮＴＩにアドレス指定され、無線リンク障害後は、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤにあるＵＥについてのＰＤＣＣＨ上のＣ−ＲＮＴＩにアドレス指定される；
・Ｈ−ＡＲＱフィードバックは、メッセージ３において提供されるような、それ自身のＵＥプリアンブル識別子を検出するＵＥによってのみ送信され、これは競合解決メッセージに応答して提供される；
・最初のアクセス及びＲＲＣ接続再確立手続きについて、セグメント化は用いられない（ＲＬＣ−ＴＭ）；
・一時的なＣ−ＲＮＴＩは、ランダムアクセスの成功を検出し且つＣ−ＲＮＴＩをまだ有しないＵＥについてのＣ−ＲＮＴＩに起用される；それは、他のＵＥによって破棄される（dropped）。ランダムアクセスの成功を検出し且つ既にＣ−ＲＮＴＩを有するＵＥは、そのＣ−ＲＮＴＩの使用を再開する。

要約すれば、図１２は、アップリンクリソースへのアクセスを得る際の通信装置のグループの動作を示すフロー図を提供する。図１２に示されるステップは、下記のように要約される：

Ｓ２０：通信装置は、その他の通信装置に関して利用可能なＰＲＡＣＨのタイムスロットの予め決められた時間区分に従ってアップリンクＰＲＡＣＨにおいて送信するための自身の順番を待つ。通信装置は、ＰＲＡＣＨにおいて当該通信装置の一意のランダムアクセスプリアンブル用いて信号のバーストを送信することによって、アップリンクリソースを有するための要求をモバイル無線ネットワークに送信するために、当該プリアンブルを用いる。しかしながら、これは、同じサブグループからの別の通信装置、又は関連付けられた通信装置のグループ内ではない全く別の通信装置と同時期に起こり得る。これは、ランダムアクセス手続きがサブグループに所属する装置及びグループに所属しない装置によって用いられるためである。２つのレベルの競合が存在し、これらはグループの装置によって割り当てられるプリアンブル、又はＮＡＳ識別子による最終的な解決を用いることによって解決される。サブグループにおける装置は、当該サブグループ内で一意のプリアンブルを用いる。第１の競合解決は、サブグループにおける装置を区別するために用いられる。これらがサブグループに存在しないが、装置のグループに所属する場合、そもそも競合を回避するために各サブグループは異なるタイムスロットを割り当てられるため、競合は発生しないはずである。ただし、両方の場合において、装置のグループに所属しない装置がアップリンクアクセスを試みることがあり得、これは第２の競合がＮＡＳ識別子を活用して解決される場合に当てはまる。

Ｓ２２：ｅＮｏｄｅＢがＰＲＡＣＨにおけるランダムアクセス送信のうちの１つを解決することができる場合、当該ｅＮｏｄｅＢは、ｅＮｏｄｅＢからのダウンリンク共有チャネル又はＭＡＣからの応答を提供することによって応答することができ、ＰＲＡＣＨにおいて送信した通信装置のランダムアクセスプリアンブル識別子を用いる。従って、ｅＮｏｄｅＢは、当該ｅＮｏｄｅＢが通信装置に割り当てられるプリアンブルを用いてアップリンクリソースを許可しているサブグループ内から当該通信装置を一意に識別することが可能である。明らかにランダムアクセス送信がグループ外の通信装置によるものであった場合、競合は、上述したような通常の手法において解決される。

Ｓ２４：ｅＮｏｄｅＢからの応答を受信すると、通信装置は、当該通信装置がそのバーストを送信した際にアップリンクＰＲＡＣＨについて競合が存在しなかったならば、割り当てられたアップリンクリソースに従ってアップリンク上のその送信をスケジューリングする。

Ｓ２６：通信装置がステップ２０においてＰＲＡＣＨ上でランダムアクセス送信を送信した際に競合が存在した場合、サブグループにおける別の通信装置又は装置のグループ外の装置がＰＲＡＣＨにおいてランダムアクセス送信を送信し、ｅＮｏｄｅＢが送信を解決することができないため、ｅＮｏｄｅＢは、ランダムアクセスチャネル上に競合が存在したことを示すために直ちに応答するであろう。従って、基地局は、ＰＲＡＣＨにおけるランダムアクセス通信の要求された送信が成功しなかったことを示す。従って、通信装置は、アップリンクリソースを獲得するための当該通信装置の試みが成功しなかったことを識別し、それ故に、当該通信装置のスケジューリングされた順番が再度来た際に、ＰＲＡＣＨにおいてランダムアクセスバーストを再送信する。

マスタＵＥによって用いられるアップリンクリソースの非競合アクセス
非競合ベースのランダムアクセス手続きは、ハンドオーバの期間中に送信中の通信装置によって、又は測位データが要求される場合にはマスタ装置によってのみ用いられる。グループのその他の通信装置と同様に、マスタ通信装置には、当該装置に一意のプリアンブルが提供される。さらに、ランダムアクセスは、競合的ではない。なぜなら、マスタ通信装置又はハンドオーバを生じさせる（effecting）責任を負う通信装置は、他の通信装置と共有されない、ＰＲＡＣＨにアクセスするための時間を割り当てられるためである。従って、マスタ通信装置については競合アクセス解決が要求されず、そのため、上記に説明されたアップリンクリソースについての要求は、下記に説明されるようにマスタ通信装置について変更される：

非競合ベースのランダムアクセス手続きの３つのステップは、図１３のメッセージフロー図によって表され、下記のように要約される：

０）ＤＬにおける専用シグナリングを介したランダムアクセスプリアンブルの割当て：
ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに非競合ランダムアクセスプリアンブルを割り当てる。これは、ブロードキャストシグナリングにおいて用いられるグループ内からのその他のＵＥに送られるプリアンブルのセット内にはないランダムアクセスプリアンブルである。この非競合ランダムアクセスプリアンブルは、下記のいずれかを用いてマスタＵＥにシグナリングされる：
・ターゲットｅＮｏｄｅＢによって生成され、マスタＵＥによって扱われるハンドオーバのためにソースｅＮｏｄｅＢから送られるハンドオーバコマンド；又は、
・グループにおけるマスタＵＥによって扱われる（ただし、当該グループにおけるその他の装置もメッセージを検出する）、ダウンリンクデータ到来又は測位の場合にＰＤＣＣＨを用いること；

１）グループのマスタ通信装置によって送信される、アップリンクにおけるＲＡＣＨ上のランダムアクセスプリアンブル。このメッセージは、非競合ランダムアクセスプリアンブルを用いてマスタ装置によって送信される。

２）ダウンリンク共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）上のランダムアクセス応答：
このメッセージは、そのサイズが２つ以上のＴＴＩであるフレキシブルなウィンドウ内のメッセージ１と準同期して送信される。当該メッセージは、下記の属性を有する；
・このメッセージは、ハイブリッド自動再送要求（Ｈ−ＡＲＱ）を用いない；
・上記メッセージは、ＰＤＣＣＨ上のＲＡ−ＲＮＴＩにアドレス指定される；
・このメッセージは、少なくとも、ハンドオーバについての最初のアップリンク許可及びタイミングアラインメント情報、ダウンリンクデータ到来についてのタイミングアラインメント情報；ランダムアクセスプリアンブル識別子を伝達する。
・このメッセージは、１つのダウンリンク共有（ＤＬ−ＳＣＨ）メッセージにおいて１つ又は複数のＵＥを対象とする。

図１４に示されるように、下記のステップは、マスタ装置がアップリンクリソースを確保するために遂行される：

Ｓ３０：マスタ装置は、このサービング基地局からのアップリンクリソースを要求する際に使用するためのランダムアクセスプリアンブルを受信する。

Ｓ３２：マスタ通信装置は、非競合ランダムアクセスプリアンブルを用いてアップリンクリソースについての要求を送信する。

Ｓ３４：サービング基地局は、ダウンリンク共有チャネル上でアップリンクリソースの許可により応答する。

上述された例示的な実施形態から認識されるように、当該実施形態のうちの幾つか又は全ては、下記の利点を提供することができる：

−通信装置のクラスタは、１つのＣ−ＲＮＴＩ／ＩＭＳＩによってアドレス指定されることができる。通信装置のクラスタは、ダウンリンクを介してデータを同時に受信することができる。ブロードキャスト送信技法は、通信装置のクラスタへのローカライズされた配信のためにセルにおいて適用される。ユニキャストページング手続は、装置のクラスタにおけるダウンリンク受信をアクティブ化するために用いられる。

−既知のシステムにおいて、ＵＥは、ランダムにプリアンブル識別子を選択する。幾つかの実施形態によれば、ランダムなアクセスプリアンブルは、クラスタにおける通信装置を区別するために用いられる。

−同じＮＡＳ識別子（及びＣ−ＲＮＴＩ）を有するにも関わらず、クラスタにおける如何なる装置も、データを送るためのアップリンクリソースを要求することができる。これは、他の装置が未調整の（uncoordinated）アップリンク送信によって干渉することを回避する黙示的なブローカリング機能を定義することによって、可能とされる。Ｅ−ＵＴＲＡＮは、どのクラスタ装置が送信しているかを見分けることができない。

−ＥＣＭ＿ＩＤＬＥにおいてＰＤＣＣＨモニタリングを制限するために装置のクラスタにおける他の通信装置について省電力手段が定義される。

関連付けられる通信装置の動作
上記に提示された例示的な実施形態の説明から理解され得るように、下記の利点が提供される：

−承認（Authorization）及び課金は、各装置について個別にではなく通信装置のグループ／クラスタについて確立されることができる；

−グループ／クラスタごとのＮＡＳ通信及び手続きは、指定された（nominated）マスタ装置によって扱われ、シグナリング通信における低減を提供する；

−マスタ装置以外のグループの通信装置の実装は、簡略化されることができる（軽量なスレーブ装置）；

−通信装置のグループは、１つのＣ−ＲＮＴＩ／ＩＭＳＩを用いることができる；

−装置のグループからのアップリンクデータ通信は、当該グループにわたって集約され、セッションのための通信をより効率的にする。

これらの利点を達成するために、グループの通信装置の全てが制御プレーンシグナリングをモニタリングし及びデコードすることが必要であり、それ故に、通信装置は、アップリンク受信器６０を備え得る。例えば、グループの通信装置は、１つの実施形態において、いつ当該グループがＥＭＣ＿ＩＤＬＥに移行するのか（レイヤ２はＥＣＭ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤへの再移行時にインスタンスが再生成される（re-instantiated）ので、Ｌ２を同期させておく必要はない）を検出するように構成され、及び／又は、ＥＣＭ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤにある間に他のクラスタ装置によってアップリンク送信を開始することを可能とするために、レイヤ２は同期される必要がある。これは、グループのＣ−ＲＮＴＩについての送信モニタリングを要求する。さらに、適応変調符号化は、ダウンリンク通信については用いられることができず、グループ／クラスタにおける全ての装置は、セキュリティ機能等を含む同じハードウェアケイパビリティを有しなければならない。また、幾つかの実施形態において、下記の変更がモバイル無線ネットワークインフラストラクチャに為される：

−ｅＮｏｄｅＢにおけるスケジューリング機能は、選択されるＣ−ＲＮＴＩについて「ブロードキャストのような（broadcast like）」送信を可能にするように変更される；

−ｅＮｏｄｅＢは、通信装置のグループがクラスタを形成するという情報を予め供給されなければならない。ｅＮｏｄｅＢは、割り当てられるＣ−ＲＮＴＩを当該クラスタとのグループ通信について用いられるものとして示す。

−アタッチ手続きがスレーブ装置によって用いられる場合、ＭＭＥは、後続のアタッチメントがグループ／クラスタを形成する装置によってトリガされるという識別を提供される。

−より上位の層における接続指向のプロトコルが用いられる場合、１つのＩＰアドレスがクラスタに割り当てられるシナリオにおいては、幾つかの制約及び限定が適用され得る。

上述された実施形態には、添付の特許請求の範囲において定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が為されることができる。特に、本発明の実施形態はＬＴＥモバイル無線ネットワークに関連して説明されたが、本発明が３Ｇ、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ２０００等といった他の形態のネットワークに適用されることができることが認識されるであろう。本明細書において用いられる通信装置という用語は、ユーザ機器（ＵＥ）、モバイル通信装置、モバイル端末等と置換されることができる。さらに、基地局という用語はｅＮｏｄｅＢと互換的に用いられているが、これらのネットワークエンティティ間には機能性において差異が存在しないこと、及び他のアーキテクチャにおいて基地局は無線ネットワークコントローラとの組み合わせにおいて上記説明においてｅＮｏｄｅＢ／基地局によって実行される機能のうちの幾つかを実行し、それ故に、上記発明をＧＰＲＳ、３Ｇ又は他のアーキテクチャに適用する場合は対応する変更が加えられ得ることが理解されるべきである。

Claims (17)

1. 無線アクセスインタフェースを介して通信装置へ及びからデータを通信するように構成される複数の基地局を含むモバイル無線ネットワークと、
   グループを形成する複数の関連付けられた通信装置と、
   を備え、
   前記関連付けられた通信装置の各々は、前記基地局のうちの１つ以上からデータを受信し及び送信することが可能であり、
   前記グループの前記関連付けられた通信装置の各々は、共通の識別子を含み、
   前記グループの前記関連付けられた通信装置のうちのいずれかへ又はから前記モバイル無線ネットワークを介してデータを通信するために、前記共通の識別子について通信セッションが確立されることができ、
   前記グループの関連付けられた通信装置は、アクセスストラタム通信であるか又は非アクセスストラタム通信であるかに応じて、異なる共通の識別子を使用し、
   前記複数の関連付けられた通信装置のうちの第１の通信装置は、マスタ通信装置となり
   、及び動作中は、前記識別子を含むシグナリング情報を前記基地局のうちの１つ以上を介して前記モバイル無線ネットワークに送信することによって通信セッションを確立するように構成され、
   前記グループにおける前記関連付けられた通信装置の各々は、前記第１の通信装置によって送信されるシグナリング情報に応答して前記モバイル無線ネットワークから通信される前記シグナリング情報が受信されることができるリスニングモードに入るように構成さ
   れ、
   前記マスタ通信装置として動作する前記第１の通信装置は、前記通信セッションを確立するための前記シグナリング情報を前記通信セッションのそれぞれに対して最初に前記基地局に送信しようとする前記通信装置である、
   通信システム。
2. 前記通信装置の各々は、加入者識別モジュール及び前記共通の識別子を含み、
   当該共通の識別子は、当該加入者識別モジュールを用いて通信セッションを確立するために用いられ、
   当該通信セッションは、前記グループの前記通信装置の各々について同じ共通の識別子を含む、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信装置の各々は、機器識別番号を提供され、当該機器識別番号は、前記通信装置のグループ内の前記通信装置の各々を識別するために無線リンク層によって用いられる、請求項１〜２のいずれか１項に記載の通信システム。
4. 前記第１の通信装置に応答して前記モバイル無線ネットワークから受信される前記シグナリング情報は、移動性管理及び接続のために要求される情報を含む、請求項１に記載の通信システム。
5. 前記モバイル無線ネットワークは、信号のバーストのアップリンク送信のためのランダムアクセス通信チャネルを含む無線アクセスインタフェースを提供し、
   前記関連付けられた通信装置のグループからの前記通信装置の各々は、所定の構成に従って前記ランダムアクセス通信チャネルにおいてランダムアクセスバーストを送信するように構成される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記所定の構成は、前記通信装置のうちの１つ以上が前記ランダムアクセス通信チャネルにおいて前記ランダムアクセスバーストを送信することができる場合、前記グループの前記通信装置の各々に時間を割り当てることを含む、請求項５に記載の通信システム。
7. 前記関連付けられた通信装置のグループ内の前記通信装置の各々は、前記無線アクセスインタフェースの前記ランダムアクセス通信チャネルにおける送信のために前記ランダムアクセスバーストを形成する際に用いられる予め定義されるデータのシーケンスのセットのうちの１つを提供され、
   前記予め定義されるシーケンスのセットは、前記グループに一意に関連付けられ、
   前記モバイル無線ネットワークは、通信装置によって送信される前記ランダムアクセスバーストを形成するために用いられた一意のデータのシーケンスを用いて当該ランダムアクセスバーストに応答してシグナリングメッセージを送信するように構成される、
   請求項５に記載の通信システム。
8. 信号の前記ランダムアクセスバーストは、アップリンクリソースについての要求を表すデータを含み、
   前記モバイル無線ネットワークは、送信される前記バーストに応答して、前記通信装置にアップリンクリソースの許可を通信し、
   当該許可は、前記通信装置に割り当てられる同じ予め定義されるシーケンスを用いて識別される、
   請求項７に記載の通信システム。
9. 前記グループの前記通信装置のうちの１つによるアップリンクランダムアクセスチャネルにおけるランダムアクセスバーストの送信に応答して、前記グループのうちのその他の通信装置は、前記無線アクセスインタフェースのパケットデータ通信チャネルを介して前記通信装置のグループに送信されるデータを検出するためにリスニング状態に入るように構成され、
   前記グループのうちの当該その他の通信装置は、前記パケットデータ通信チャネルを介して送信されるデータを検出しなかった後、前記アップリンクランダムアクセスチャネル上でランダムアクセスバーストを送信することを試みる前に、所定の時間待つ、
   請求項８に記載の通信システム。
10. モバイル無線ネットワークを介してデータを通信する方法であって、
    無線アクセスインタフェースを介して通信装置へ及びからデータを通信するように構成される複数の基地局を含むモバイル無線ネットワークを提供することと、
    複数の前記通信装置がグループとして互いに関連付けられるように構成することと、
    関連付けられる前記通信装置の各々は、前記基地局のうちの１つ以上からデータを受信し及び送信することが可能であることと、
    前記グループの関連付けられる前記通信装置の各々は、共通の識別子を含むことと、
    前記共通の識別子を用いて、前記モバイル無線ネットワークを介してデータを通信するための通信セッションを確立することと、
    前記グループの関連付けられる通信装置は、アクセスストラタム通信であるか又は非アクセスストラタム通信であるかに応じて、異なる共通の識別子を使用することと、
    複数の関連付けられた前記通信装置のうちの第１の通信装置がマスタ通信装置となることと、
    前記基地局のうちの１つ以上を介して前記モバイル無線ネットワークに前記識別子を含むシグナリング情報を送信することによって前記通信セッションを確立することと、
    前記グループにおける関連付けられた前記通信装置の各々が、前記第１の通信装置によって送信されるシグナリング情報に応答して前記モバイル無線ネットワークから通信される前記シグナリング情報が受信されることができるリスニングモードに入ることと、を含み、
    前記マスタ通信装置として動作する前記第１の通信装置は、前記通信セッションを確立するための前記シグナリング情報を前記通信セッションのそれぞれに対して最初に前記基地局に送信しようとする前記通信装置である、
    方法。
11. 前記通信装置の各々への前記共通の識別子を含む加入者識別モジュール又は汎用加入者識別モジュールを用いて、通信セッションを確立するために用いられる前記共通の識別子を提供すること、
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の通信装置に応答して前記モバイル無線ネットワークから受信される前記シグナリング情報は、移動性管理及び接続のために要求される情報を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記モバイル無線ネットワークは、信号のバーストのアップリンク送信のためのランダムアクセス通信チャネルを含む無線アクセスインタフェースを提供し、
    前記方法は、関連付けられた前記通信装置のグループからの前記通信装置の各々に、所定の構成に従って前記ランダムアクセス通信チャネルにおいてランダムアクセスバーストを送信するための時間が割り当てられることを含む、
    請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記所定の構成は、前記通信装置のうちの１つ以上が前記ランダムアクセス通信チャネルにおいて前記ランダムアクセスバーストを送信することができる場合、前記グループの前記通信装置の各々に時間を割り当てることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記方法は、
    関連付けられた前記通信装置のグループ内の前記通信装置の各々に予め定義されるデータのシーケンスのセットのうちの１つを提供することと、
    前記予め定義されるシーケンスのセットは、前記グループに一意に関連付けられることと、
    前記通信装置のうちの１つに割り当てられる前記予め定義されるシーケンスのうちの１つを用いて前記無線アクセスインタフェースの前記ランダムアクセス通信チャネルにおける送信のために前記ランダムアクセスバーストを形成することと、
    前記通信装置のうちの１つから前記モバイル無線ネットワークに前記ランダムアクセスバーストを送信することと、
    前記通信装置によって送信される前記ランダムアクセスバーストを形成するために用いられた一意のデータシーケンスを用いて、前記ランダムアクセスバーストに応答してシグナリングメッセージを送信することと、
    を含む、請求項１３に記載の方法。
16. 信号の前記ランダムアクセスバーストは、アップリンクリソースについての要求を表すデータを含み、
    前記方法は、送信される前記バーストに応答して、前記モバイル無線ネットワークから前記通信装置のグループにアップリンクリソースの許可を通信することを含み、
    当該許可は、前記通信装置に割り当てられる同じ予め定義されるシーケンスを用いて識別される、
    請求項１５記載の方法。
17. 前記方法は、
    前記グループの前記通信装置のうちの１つによるアップリンクランダムアクセスチャネルにおけるランダムアクセスバーストの送信に応答して、前記グループのうちのその他の通信装置が、前記無線アクセスインタフェースのパケットデータ通信チャネルを介して前記通信装置のグループに送信されるデータを検出するためにリスニング状態に入るように構成することと、
    前記グループのうちの当該その他の通信装置が、前記パケットデータ通信チャネルを介して送信されるデータを検出しなかった後、前記アップリンクランダムアクセスチャネル上でランダムアクセスバーストを送信することを試みる前に、所定の時間待つように構成することと、
    を含む、請求項１６に記載の方法。

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