JP6412880B2 - ショートデータ伝送用の通信プロトコル - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線通信ネットワークにおけるデータ伝送に関し、とりわけショートデータ伝送用の無線通信ネットワークにおける低オーバヘッドのショートデータ伝送のための方法および装置に関する。

マシン間（Machine-to-machine (M2M)）通信はマシンタイプ通信(MTC)とも呼ばれており、人間が関与せずにデバイス間で実行される通信のことである。無線通信ネットワークは、M2M通信での利用が拡大している。たとえば、無線デバイスは、今日、センサーからのデータを収集するためのセンサーネットワークにおいて、電力やガスなどのユーティリティ（公共施設）の使用量を報告するためのメータリングアプリケーション（測定用途）で利用されており、また、ロケーションフリートトラッキングアプリケーション（位置追跡用途）でも利用されている。近い将来、M2M通信の需要は一般的な人間間（human-to-human (H2H)）通信の需要を上回ることが予想される。

現在普及しているロングタームエボリューション（LTE）ネットワークや他のブロードバンドネットワークは、メディアストリーミングなどの高速レートのデータサービスをサポートするように設計されている。通信セッションを確立して維持するために必要となるシグナリングのオーバヘッドは多く存在するが、高速データレートのアプリケーションでのシグナリングオーバヘッドは、ネットワークを介して伝送されるトータルのデータのうちのほんの一部分にすぎない。典型的なM2Mアプリケーションでは、シグナリングオーバヘッドは禁止されてもよく、なぜなら典型的なM2M通信ではデータ伝送は頻繁に実行されるものではなく、データ量も非常に少ないからである。たとえば、メータリングアプリケーションでは、無線デバイスが一か月に一度だけ現在の測定値を読み出して送信するにすぎない。この場合、通信リンクを確立するためのシグナリングは、ユーザデータの送信量よりも多くなってしまう。M2Mデバイスの数が増えるにつれて、輻輳を回避するためにシグナリングオーバヘッドに割り当てるために必要となるリソースもますます増加し、これはユーザデータの送信に使用可能なリソースが少なくなってしまうことを意味する。

さらに、M2M用のサービスプロファイルは、周期的、非同期かつ信頼度の低いデータ伝送だけを要求するかもしれない。高速データレート伝送ための多くのプロトコルはM2M通信のためのサービス要件を必ずしも満たしていない。不必要なプロトコルは、M2M通信に使用される無線デバイスの複雑さとコストを増大させてしまう。

本発明は、無線デバイスから基地局へのショートデータ伝送のための軽量な通信プロトコルを提供する。無線デバイスは基地局にとって既知のデバイス識別情報を事前に設定される。事前に設定されるデバイス識別情報は、基地局とサービングゲートウェイとの間のスタティック（静的）なトンネルに対して関連付けられる。無線デバイスは、高位レイヤーのプロトコルを使用せずに、媒体アクセス制御パケットで基地局に対してアプリケーションデータを送信する。基地局が媒体アクセス制御パケットを受信すると、事前に設定されたデバイス識別情報に関連付けられているトンネルに対してアプリケーションデータをマッピングする。軽量の通信プロトコルは、一般にアップリンク伝送に必要とされるオーバヘッドの大部分を除去し、したがって、頻繁でなく、かつ、各伝送におけるデータ量が少ないデータ通信を行うM2M通信に適切なものとなる。

本発明の例示的な実施形態は、アップリンクを介した無線デバイスによるスモールデータ伝送をサポートする無線通信ネットワークにおいて基地局に実装される方法を含む。ある例示的な方法は、無線デバイスについての事前に設定されたデバイス識別情報を基地局とサービングゲートウェイとの間のトンネルに関連付けることと、無線通信チャネルを介して無線デバイスから媒体アクセス制御パケットを受信することと、なお、当該媒体アクセス制御パケット無線デバイスによって宛先デバイスへ送信されるアプリケーションデータを含んでおり、さらに、関連付けられているトンネルに対して、無線デバイスについて事前に設定されたデバイス識別情報をマッピングすることと、当該トンネルを介してサービングゲートウェイに対してアプリケーションデータを転送することを有する。

本発明の例示的な実施形態は、無線デバイスによるスモールデータ伝送をサポートする無線通信ネットワークにおける基地局を含む。例示的な基地局は、無線通信チャネルを介して信号を送信および受信するように構成された通信回路と、この通信回路に接続された処理回路とを有する。当該処理回路は、無線デバイスについての事前に設定されたデバイス識別情報を基地局とサービングゲートウェイとの間のトンネルに関連付け、無線通信チャネルを介して無線デバイスから媒体アクセス制御パケットであって、宛先のデバイスに搬送するため無線デバイスによって送信されたアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを受信し、無線デバイスについて事前に設定されたデバイス識別情報を関連付けられているトンネルに対してマッピングし、トンネルを介して前記サービングゲートウェイに対して前記アプリケーションデータを含むデータパケットを転送するように構成されている。

本発明の他の実施形態は、基地局へのアップリンクチャネル上でデータを伝送する無線通信ネットワークにおける無線デバイスに実装される方法を含む。ある例示的な方法は、非同期のスモールデータ伝送のために予約されている事前に設定されたデバイス識別情報とアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを生成することと、サービング（在圏）基地局に対して無線通信チャネルを介して高位レイヤープロトコルヘッダーを使用せずに媒体アクセス制御パケットを送信することとを有する。

本発明の他の実施形態は、無線通信ネットワークにおける無線デバイスを含む。例示的な無線デバイスは、無線通信チャネルを介して信号を送信および受信するように構成された通信回路と、当該通信回路に接続された処理回路とを有する。処理回路は、非同期のスモールデータ伝送のために予約されている事前に設定されたデバイス識別情報とアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを生成し、サービング基地局に対して無線通信チャネルを介して高位レイヤープロトコルヘッダーを使用せずに媒体アクセス制御パケットを送信するように構成されている。

本発明は、ショートデータ伝送に必要とされるオーバヘッドの量を削減する。M2M通信にためのデータパスから不必要なプロトコルを取り除くことで、M2M通信用に設計された無電デバイスの複雑さとコストを削減することが可能となる。

例示的な無線通信ネットワークを示す図 本発明の実施形態にしたがった例示的な軽量な通信プロトコルを示す図 いくつかの実施形態において使用されている例示的な媒体アクセス制御パケットのデータユニットを示す図 本発明のある実施形態にしたがったアップリンク伝送のための例示的なシグナリングを示す図 本発明の他の実施形態にしたがったアップリンク伝送のための例示的なシグナリングを示す図 いくつかの実施形態で使用されるランダムバックオフプロシージャを示す図 アップリンク上でショートデータ伝送を受信する基地局において実装される例示的な方法を示す図 アップリンク上でショートデータ伝送を実行する無線デバイスにおいて実装される例示的な方法を示す図 例示的な無線デバイスと基地局に主要な構成部品を示す図

図１は以下で説明するように動作するように構成された例示的な無線通信ネットワーク１０を示している。無線通信ネットワーク１０は、たとえば、ロングタームエボリューション（LTE）ネットワークを含みうるものであるが、当業者であれば、ここで説明される技術思想が、ワイドバンド符号分割多元接続（WCDMA）ネットワーク、WiFiネットワークおよび他の無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）、マイクロウェーブアクセス用のワールドワイドインターオペラビリティ（WiMax）ネットワークなど、他のタイプのネットワークにも使用可能であることを理解するであろう。

無線通信ネットワーク１０は、一つ以上の無線基地局２０を含む無線アクセスネットワーク（RAN）１５を有する。LTEでは基地局２０が進化型ノードB（eNodeBまたはENB）と呼ばれる。ＲＡＮ１５内の各基地局２０は、コアネットワーク３５におけるサービングゲートウェイ（SGW）４０に接続しており、基地局２０に収容されるセル内の無線デバイス３０に対してサービスを提供する。SGW４０は、無線デバイス３０に対してモビリティアンカーとして動作し、無線デバイス３０に対してパケットをルーティングしたり、無線デバイス３０からのパケットをルーティングしたりする。LTEでは無線デバイス３０がユーザ装置（UE）と呼ばれる。

本発明の例示的な実施形態によれば、無線デバイス３０からサービング基地局２０へのショートデータ伝送のために軽量な通信プロトコルが使用される。軽量な通信プロトコルは、アップリンク伝送におけるシグナリングのオーバヘッドを削減し、不必要なプロトコルレイヤーを取り除く。軽量な通信プロトコルは、データ伝送が頻繁でなく、各伝送ごとのデータ量が少ないマシン間通信（M2M）に適切である。本発明の例示的なアプリケーションは次のものである。
●無線デバイス３０がセンサーデータを収集し、軽量な通信プロトコルを使用してセントラルサーバに対して定期的にセンサーデータを送信する、センサーネットワーク
●ユーティリティメーター内の無線デバイス３０がメータの読み値を定期的にセントラルサーバに送信する、メータリングアプリケーション（測定用途）
●無線デバイス３０が位置データを定期的にセントラルサーバに送信するために使用されるロケーショントラッキング（位置追跡）
これらのアプリケーションは、M2M通信のアプリケーションの種類を例示したものにすぎず、本発明を限定するものではない。

例示的な実施形態において、M2M通信のために構成された無線デバイス３０は、デバイス識別情報を設定される。基地局２０は、基地局２０とSGW４０との間の固定的なトンネルに対してこのデバイス識別情報を関連付ける。たとえば、基地局２０は、デバイス識別情報に関連付けられているトンネルをルックアップ（検索）するためのマッピングテーブルを維持管理してもよい。無線デバイス３０からデータが受信されると、デバイス識別情報は、関連付けられているトンネルに対して受信したデータをマッピングするために使用される。いくつかの実施形態によれば、マッピングテーブルは、高位レイヤープロトコル用の事前に定義されたヘッダーをデバイス識別情報に対して関連付けてもよい。これらの事前に定義されたヘッダーは、高位レイヤープロトコルパケットを生成するためにアプリケーションデータに対して付加されてもよい。

ショートデータ伝送のためのネットワーク１０に対してアクセスするためには、無線デバイス３０は、予約された定期的なアップリンクグラントを使用してもよく、基地局２０は物理アップリンク共用チャネル（PUSCH）上で無線デバイス３０からのアップリンク送信を定期的にスケジュールするために事前に設定された非同期無線ネットワークテンポラリー識別情報（A-RNTI）を使用してもよい。A-RNTIはノーマルレンジから割り当てられる。２つ以上の無線デバイス３０が同一のA-RNTIを共用してもよい。予約された定期的なアップリンクグラントは、ショーデータ伝送のために使用される無線リソースを無線デバイス３０に対して割り当てるために使用される。無線デバイス３０が送信すべきデータを保持している場合、無線デバイス３０は、以下で説明する軽量な通信プロトコルを使用して、割り当てられた無線リソース上でデータを送信する。最初にA-RNTIが提供されるのであれば、A-RNTIが割り当てられて、無線デバイス３０に記憶されてもよい。あるいは、A-RNTIは基地局２０によって制御チャネルを介して無線デバイス３０に送信されてもよい。

代替案として、無線デバイス３０がネットワーク１０にアクセスするためにランダムアクセスプロシージャを使用してもよい。この場合、無線デバイス３０が送信すべきデータを持っているときに、ランダムプリアンブルを含むランダムアクセスリクエストを、ランダムアクセスチャネル（RACH）を介して、基地局２０に送信してもよい。無線デバイス３０は、レスポンスを受信すべく、アクセスグラントチャネル（AGCH）を監視する。基地局２０は、ランダムアクセスリクエストを許可してもよいし、不許可にしてもよい。基地局２０がランダムアクセスリクエストを受け入れると、基地局２０は無線デバイス３０にランダムアクセスレスポンスを送信する。ランダムアクセスレスポンスは、ランダムアクセスレスポンス内に無線デバイス３０から受信したランダムプリアンブルを含めることによって、無線端末３０を指定する。ランダムアクセスレスポンスは、さらに、無線リソースを割り当てるアップリンクグラントを含んでもよい。無線デバイス３０は、以下で説明する軽量な通信プロトコルを使用して、割り当てられた無線リソース上でデータを送信する。

図２は、ある例示的な実施形態にしたがって無線デバイス３０からサービング基地局２０へのショートデータ伝送のための例示的な軽量の通信プロトコルを示している。ショートデータ伝送に関しては、無線デバイス３０においてたった３つのプロトコルレイヤーが関与しており、これには、物理（PHY）レイヤー、媒体アクセス制御（MAC）レイヤー、アプリケーション（APP）レイヤーが含まれる。無線リンク制御（RLC）レイヤーおよびパケットデータコンバージェンスプロトコル（PDCP）は省略されている。ともにシグナリングオーバヘッドを増加させる原因となるインターネットプロトコルやユニフォームデータグラムプロトコル（UDP）は、無線デバイス３０から基地局２０へ少ない量のデータを送信するためには必要ではない。したがって、これらのプロトコルはショートデータ伝送のためには使用されない。

APPレイヤーは、基地局２０へ送信されるデータを生成する一つ以上のアプリケーションを有している。典型的には、M2Mによって必要とされるデータ伝送は頻繁でなく、かつ、少ない量のデータを含む。このような少ないデータの伝送については、データが直接的にMACレイヤーに受け渡され、APPレイヤーとMACレイヤーとの間にある他のプロトコルレイヤーはバイパスされる。MACレイヤーは、MACパケットデータユニット（PDU）を生成するが、これは媒体アクセス制御パケットと呼ばれ、ヘッダーとペイロードを有している。以下でより詳細に説明するように、MAC PDUのヘッダーは基地局２０にとって既知である無線デバイス３０のデバイス識別情報を含んでいてもよい。MAC PDUのペイロードはAPPレイヤーから受け渡されたアプリケーションデータを搬送する。MAC PDUはつぎにPHYレイヤーに受け渡され、無線チャネルを介して基地局２０へ送信される。

PHYレイヤーおよびMACレイヤーは基地局２０で終端される。例示的な実施形態によれば、基地局２０の軽量なプロトコルスタックは、さらに、MACレイヤーの上位層としてIPレイヤー、UDPレイヤー、GPRSトンネリングプロトコル（GTP）レイヤーを有してもよい。RLCレイヤーおよびPDCPレイヤーは省略される。

PHYレイヤーはアップリンク送信をデコード（復号）し、デコードして得られたデータをMACレイヤーに受け渡す。MACレイヤーはMAC PDUからデバイス識別情報（デバイス識別情報が存在する場合）とアプリケーションデータを抽出し、IPレイヤーに受け渡す。IPレイヤーはIPパケットを生成して、UDPレイヤーに受け渡す。次に、UDPレイヤーはUDPパケットを生成する。IPパケットとUDPパケットは、無線デバイス３０についてのデバイス識別情報と関連付けられている事前に定義されたIPヘッダーやUDPヘッダー内にアプリケーションデータをカプセル化することで、生成されてもよい。いくつかの実施形態でデバイス識別情報はMAC PDUに含められてもよい。他の実施形態によれば、定期的なスケジューリンググラント内のA-RNTIが無線デバイス３０についてのデバイス識別情報として機能してもよい。いずれのケースでも、付可される適切なIPヘッダーやUDPヘッダーを決定するために使用される。予め決定されたIPヘッダーおよびUDPヘッダーは、典型的にはM2Mサーバである宛先デバイスの宛先ネットワークアドレスを含んでもよい。IP/UDPパケットはGTPレイヤーに受け渡され、そこでIP/UDPパケットはGTPパケットにカプセル化され、デバイス識別情報と関連付けられている事前に定義されたトンネルを介してGTPパケットがSGW４０に向けて送信される。基地局２０からSGW４０へのデータ伝送には従来のプロトコルが使用される。

図３は例示的なMAC PDU５０を示している。MAC PDUはMACヘッダー５５と、MACシグナリングデータユニット（SDU）６０と、パディング６５とを有している。いくつかの実施形態においてMACヘッダー５５はMAC制御エレメント（MCE）７０と呼ばれる新しい情報要素を有する。MCE７０は予め決定されたトンネルと、予め定義されたIP/UDPヘッダーとに関連付けられているデバイス識別情報を有している。MAC SDU６０は、ペイロードを有し、アプリケーションデータを搬送する。

図４は、第１の実施形態にしたがったショートデータ伝送方法１００を示している。無線デバイス３０は、基地局２０に既知であるデバイス識別情報を事前に設定されているものと仮定する。基地局２０は、デバイス識別情報を、（１）事前に定義されたヘッダー５５および／または事前に定義されたUDPヘッダー５５、および、（２）静的なGTPトンネルに対して関連付ける。無線デバイス３０が送信すべきデータを有しているときに、無線デバイス３０はランダムアクセスチャネル（RACH）を介して基地局２０に対してランダムアクセスリクエストを送信する（１０５）。ランダムアクセスリクエストは、無線デバイス３０によって選択されたランダムプリアンブルを含む。基地局２０はランダムアクセスリクエストを許可してもよいし、不許可にしてもよい。ランダムアクセスリクエストを許可すると、基地局２０は、無線デバイス３０に対してランダムアクセスレスポンスを送信する（１１０）。ランダムアクセスレスポンスは、ランダムアクセスリクエストから取得されたランダムプリアンブルと、ショートデータ伝送のための無線リソースを割り当てるアップリンクグラントを有している。ランダムアクセスレスポンスを受信すると、無線デバイス３０はMAC PDU５０を生成する。アプリケーションデータはMAC SDU６０に含まれている。MAC PDU５０のヘッダー５５はMCE７０内に無線デバイス３０のデバイス識別情報を含んでいる。MAC PDU５０は、物理チャネルを介して無線デバイス３０から基地局２０へ送信される（１１５）。基地局２０は、アプリケーションデータとデバイス識別情報をMAC PDU５０から抽出する。基地局２０はアプリケーションデータに事前に定義されたヘッダーをアペンド（付加）することで、IPパケットおよび／またはUDPパケットを生成する（１２０）。基地局２０は、IPパケット／UDPパケットを、デバイス識別情報と関連付けられている予め決定された静的なGTPトンネルに対してマッピングし（１２５）、当該IPパケット／UDPパケットを、選択されたGTPトンネルを介してSGW４０へ転送する（１３０）。

図５は、無線デバイス３０と基地局２０との間でのショートデータ伝送を実行する他の方法１５０を示している。本方法１５０は、予約された定期的スケジューリンググラントを採用する。無線デバイス３０は、無線デバイス３０へのスケジューリングアップリンクグラントのために基地局２０によって使用されるA-RNTIを事前に設定されているものと仮定する。無線デバイス３０はさらに、無線基地局２０にとって既知であるA-RNTIとは別にデバイス識別情報を有している。基地局２０は、このデバイス識別情報を、（１）事前に定義されたIPヘッダーおよび／または事前に定義されたUDPヘッダー、および、（２）静的なGTPトンネルに対して関連付ける。基地局２０は、予約された定期的なスケジューリンググラントを、ある所定のインターバルにおいて、無線デバイス３０へ送信する（１５５）。定期的なスケジューリンググラントは、スケジューリング済みの無線デバイス３０について事前に設定されたA-RNTIを有している。上述したように、A-RNTIは無線デバイス３０のグループに対して割り当てられてもよい。そのような無線デバイス３０のうちの一つが送信すべきデータを有している場合、その無線デバイス３０は、MAC PDU５０を生成し、基地局２０に対してMAC PDU５０を送信する（１６０）。MAC PDU５０は、MCE７０内にデバイス識別情報を格納して保持しており、アプリケーションデータをMAC SDU６０内に保持している。MAC PDU５０は物理チャネルを介して基地局２０へ送信される。MAC PDU５０を受信すると、基地局２０は、上述したようにIPパケットおよび／またはUDPパケットを生成し（１６５）、デバイス識別情報に基づき、当該パケットを事前に設定されたGTPトンネルにマッピングする（１７０）。当該パケットは、予め決定されたGTPトンネルを介して基地局２０からSGW４０へ送信される（１７５）。

予約された定期的なアップリンクグラントが使用される場合、MAC PDU５０内にデバイス識別情報を搭載する必要はない。この場合は、スケジューリンググラント内のA-RNTIがデバイス識別情報として機能することになる。この場合、基地局２０は、予約された定期的なアップリンクグラント内に含まれていた事前に設定されたA-RNTIを、トンネルと事前定義されたヘッダーに関連付けることができる。したがって、割り当てられたリソース上で媒体アクセス制御パケットが受信された場合、基地局２０は、アップリンクグラント内のA-RNTIを、関連付けられているトンネルにマッピングすることができる。

A-RNTIはショート同期伝送を指定してもよい。A-RNTIとは別のデバイス識別情報は大きな自由度を提供する。たとえば、別のデバイス識別情報は、無線デバイス３０のタイプやデータを送信するアプリケーションのタイプを特定するために使用されてもよい。

当業者であれば、A-RNTIがデバイス識別情報として使用されるときに、同一のA-RNTIを共用している複数の無線デバイス３０が同一のGTPトンネルにマッピングされる。同一のA-RNTIを共用している複数のデバイス３０に対してアップリンクグラントが送信されるときに、衝突が発生するかもしれない。衝突の回避は、同一のA-RNTIを共用している複数の無線デバイス３０からのデータ伝送の予測回数に対して、アップリンクグラントの数をスケーリング（調整）することによって管理可能であり、また、無線デバイス３０にランダムバックオフを適用させることによっても管理可能である。衝突が発生すると、無線デバイス３０は、最後の送信で送信されたデータを一時的に記憶しておき、次の送信機会にこのデータを再送してもよい。無線デバイス３０は、再送において同一の２つのデバイス間での第２の衝突が発生する確率を低下させるために、ランダムバックオフを適用してもよい。

図６は、衝突が発生するケースにおいて無線デバイス３０に実装される例示的なランダムバックオフプロシージャ３００を示す。当該プロシージャは、無線デバイス３０が送信すべきデータを保持すると開始される。無線デバイス３０は、次の送信機会を待って待機する（ブロック３１０）。次の送信機会において、無線デバイス３０は、MAC PDU５０を送信する（ブロック３１５）。送信後に無線デバイス３０はアクノレッジメントを受信するのを待つ（ブロック３２０）。MAC PDU５０の送信が成功したことがアクノレッジ（確認）されると、本プロセスは終了する（ブロック３３０）。一方で、無線デバイス３０が、MAC PDU５０の受信に成功しなかったことを示すNACKを受信すると、無線デバイス３０は、ランダムバックオフを適用する（ブロック３２５）。バックオフ期間が満了すると、本プロセスは、MAC PDU５０の送信に成功するか、または、送信回数が最大送信試行回数に達するまで、繰り返される。

図７は、無線デバイス３０によるショートデータ伝送をサポートするために基地局２０に実装される例示的な方法２００を示している。基地局２０は、基地局２０とSGW４０との間のトンネルに対して、無線デバイス３０についてのデバイス識別情報を関連付ける（ブロック２０５）。その後、基地局２０は、無線デバイス３０からMAC PDU５０を受信する（ブロック２１０）。MAC PDU５０は、ペイロード内にアプリケーションデータを有している。基地局２０は、無線デバイス３０についてのデバイス識別情報を、基地局２０とSGW４０との間の対応するトンネルに対してマッピングする（ブロック２１５）。いくつかの実施形態によれば、デバイス識別情報は、MAC PDU５０に含まれている。他の実施形態によれば、基地局２０は、例えば、A-RNTIなど、基地局２０によって無線デバイス３０に送信されるアップリンクグラントに含まれている無線デバイス３０について事前設定されたデバイス識別情報をマッピングしてもよい。基地局２０は、特定されたトンネルを介してアプリケーションデータをSGW４０に対して転送する（ブロック２２０）。いくつかの例示的な実施形態によれば、MAC PDU５０から抽出されたアプリケーションデータは、SGW４０に送信するためにIPパケットおよび／またはUDPパケット内にカプセル化されてもよく、これはデバイス識別情報に関連付けられている事前定義されたヘッダーをアプリケーションデータにアペンド（付加）することによって実行される。

図８は、基地局２０に対してショートデータ送信信号を送信するために無線デバイス２０に実装される例示的な方法２５０を示している。無線デバイス３０は、基地局２０にとって既知であるデバイス識別情報を事前に設定される。無線デバイス３０は、デバイス識別情報をMAC PDU５０のヘッダー５５内に搭載し、アプリケーションデータMAC PDU５０のペイロードに搭載してMAC PDU５０を生成する（ブロック２５５）。予約された定期的なスケジューリンググラントを使用するケースでは、事前に設定されたデバイス識別情報はMAC PDU５０から省略可能である。この場合、基地局２０は、アップリンクグラント内のA-RNTIを、マッピングを実行するためのデバイス識別情報として使用する。無線デバイス３０は、高位レイヤープロトコルヘッダーを使用することなく、MAC PDU５０を基地局２０に送信する（ブロック２６０）。

図９は、無線デバイス３０と基地局２０の主要な機能部品を示している。無線デバイス３０は、無線チャネルを介して基地局２０と通信するための無線通信部３２と、無線デバイス３０によって送信されるデータや受信されたデータを処理する処理回路３４とを有している。無線通信部は、LTE、WiMax、WiFiまたは他の無線通信規格など、既知の規格に従って動作するセルラー通信部を含む。処理回路３４は、無線デバイス３０の動作を制御し、無線デバイス３０によって送信されるデータや受信されたデータを処理する。処理回路３４は、プロセッサ、マイクロコントローラ、ハードウエア、ファームウエアまたはこれらの組み合わせなどの一つ以上を含んでもよい。

基地局２０は、無線チャネルを介して無線デバイス３０と通信するための無線通信部２２と、SGW４０と通信するためのネットワークインタフェース２６と、処理回路２４とを有する。無線通信部２２は、上述したようなセルラー通信部を有していてもよい。ネットワークインタフェース２６は、イーサネットインタフェースなど、スタンダードなIPネットワークインタフェースを有していてもよい。処理回路２４は、上述したように基地局２０の動作を制御し、無線デバイス３０から送信されたデータや無線デバイス３０へ送信するデータを処理する。処理回路２４は、上述したように、MAC PDU５０またはアップリンクスケジューリンググラント内のどちらかに格納されていたデバイス識別情報を、基地局２０とSGW４０との間に設けられた対応するトンネルに関連付ける、マッピングテーブル２８を記憶している。このマッピングテーブル２８は、内部メモリまたは外部メモリに記憶されていてもよい。マッピングテーブル２８は、関連付けられているトンネルと、デバイス識別情報に関連付けられている事前定義されているヘッダーとをルックアップする（探し出す）ために利用される。処理回路２４は、プロセッサ、マイクロコントローラ、ハードウエア、ファームウエアまたはこれらの組み合わせなどの一つ以上を含んでもよい。

本発明は、ショートデータ伝送に必要とされるオーバヘッドの量を削減する。また、M2M通信についてのデータパスから不必要なプロトコルレイヤーを除去することによって、M2M通信のために設計された無線デバイスの複雑さとコストを低減することが可能となる。

したがって、上記の説明や添付の図面はここで説明された方法と装置の非限定的な例示を提供するものである。また、本発明は、上記の説明や添付の図面によっては限定されない。代わりに、本発明は添付の特許請求の範囲やその均等物によってのみ限定される。

Claims (18)

1. 無線デバイスによるスモールデータ伝送をサポートするための無線通信ネットワークにおける基地局に実装される方法であって、前記方法は、
   前記無線デバイスについての事前に設定されたデバイス識別情報を前記基地局とサービングゲートウェイとの間のトンネルに関連付けることと、
   前記基地局において、無線通信チャネルを介して前記無線デバイスから、宛先デバイスへの搬送のための前記無線デバイスによって送信されるアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを、アプリケーションレイヤー、媒体アクセス制御レイヤーおよび物理レイヤーから成るプロトコルスタックを有する軽量な通信プロトコルで、受信することと、
   前記無線デバイスについての前記事前に設定されたデバイス識別情報を前記関連付けられているトンネルに対してマッピングすることと、
   前記トンネルを介して前記サービングゲートウェイに対して前記アプリケーションデータを含むデータパケットを転送することと
   を有し、
   前記方法は、さらに、
   前記デバイス識別情報を含む定期的なスケジューリンググラントを前記無線デバイスに送信することを有し、
   前記媒体アクセス制御パケットは前記定期的なスケジューリンググラントの一つに応じて受信されることを特徴とする方法。
2. 前記サービングゲートウェイに対して前記アプリケーションデータを転送することは、
   前記デバイス識別情報に基づき前記データパケットを生成するために前記アプリケーションデータに対して宛先のネットワークアドレスを含む所定のヘッダーを付加することと、
   前記トンネルを介して前記サービングゲートウェイに対して前記データパケットを転送することと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記デバイス識別情報を前記関連付けられているトンネルに対してマッピングすることは、
   前記基地局と前記サービングゲートウェイとの間の対応するトンネルに対して異なる無線デバイスについての一つ以上のデバイス識別情報を関連付けるマッピングテーブル内に前記デバイス識別情報を格納することと、
   前記マッピングテーブル内で前記関連付けられているトンネルを探し出すために前記デバイス識別情報を使用することと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記データパケットはインターネットプロトコルパケットを含み、前記宛先のネットワークアドレスはインターネットプロトコルアドレスを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記媒体アクセス制御パケットは前記無線デバイスの前記事前に設定されたデバイス識別情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記定期的なスケジューリンググラントにおける前記事前に設定されたデバイス識別情報は、前記受信された媒体アクセス制御パケットを前記関連付けられているトンネルに対してマッピングするために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記無線デバイスからランダムアクセスリクエストを受信することと、
   前記ランダムアクセスリクエストに応じて、前記スモールデータ伝送のためのアップリンクグラントを含むランダムアクセスレスポンスを前記無線デバイスに送信することと
   をさらに有し、
   前記媒体アクセス制御パケットは、前記アップリンクグラントに応じて前記無線デバイスから受信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 無線デバイスによるスモールデータ伝送をサポートする無線通信ネットワークにおける基地局であって、前記基地局は、無線通信チャネルを介して信号を送信および受信するように構成された通信回路と、前記通信回路に接続された処理回路とを有し、前記処理回路は、
   前記無線デバイスについての事前に設定されたデバイス識別情報を前記基地局とサービングゲートウェイとの間のトンネルに関連付け、
   宛先のデバイスへの搬送のために前記無線デバイスによって送信されるアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを、アプリケーションレイヤー、媒体アクセス制御レイヤーおよび物理レイヤーから成るプロトコルスタックを有する軽量な通信プロトコルで、無線通信チャネルを介して前記無線デバイスから受信し、
   前記無線デバイスについて前記事前に設定されたデバイス識別情報を前記関連付けられているトンネルに対してマッピングし、
   前記トンネルを介して前記サービングゲートウェイに対して前記アプリケーションデータを含むデータパケットを転送する
   ように構成されており、
   前記処理回路は、さらに、
   前記事前に設定されたデバイス識別情報を含む定期的なスケジューリンググラントを前記無線デバイスに送信するように構成されており、
   前記媒体アクセス制御パケットは前記定期的なスケジューリンググラントの一つに応じて受信されることを特徴とする基地局。
9. 前記処理回路は、
   前記事前に設定されたデバイス識別情報に基づき前記データパケットを生成するために前記アプリケーションデータに対して宛先のネットワークアドレスを含む所定のヘッダーを付加し、
   前記トンネルを介して前記サービングゲートウェイに対して前記データパケットを転送することによって、
   前記アプリケーションデータを前記サービングゲートウェイに転送するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の基地局。
10. 前記処理回路は、
    前記基地局と前記サービングゲートウェイとの間の対応するトンネルに対して異なる無線デバイスについての一つ以上の事前に設定されたデバイス識別情報を関連付けるマッピングテーブル内に前記デバイス識別情報を格納し、
    前記マッピングテーブル内で前記関連付けられているトンネルを探し出すために前記デバイス識別情報を使用することによって、
    前記事前に設定されたデバイス識別情報を前記関連付けられているトンネルに対してマッピングするように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の基地局。
11. 前記データパケットはインターネットプロトコルパケットを含み、前記宛先のネットワークアドレスはインターネットプロトコルアドレスを含むことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
12. 前記媒体アクセス制御パケットは前記事前に設定されたデバイス識別情報を含むことを特徴とする請求項８に記載の基地局。
13. 前記定期的なスケジューリンググラントにおける前記事前に設定されたデバイス識別情報は、前記受信された媒体アクセス制御パケットを前記関連付けられているトンネルに対してマッピングするために使用されることを特徴とする請求項８に記載の基地局。
14. 前記処理回路は、さらに、
    前記無線デバイスからランダムアクセスリクエストを受信し、
    前記ランダムアクセスリクエストに応じて、前記スモールデータ伝送のためのアップリンクグラントを含むランダムアクセスレスポンスを前記無線デバイスに送信する
    ように構成されており、
    前記媒体アクセス制御パケットは、前記アップリンクグラントに応じて前記無線デバイスから受信されることを特徴とする請求項８に記載の基地局。
15. 無線通信ネットワークにおける無線デバイスに実装される非同期のスモールデータ伝送の方法であって、
    非同期のスモールデータ伝送のために予約されている事前に設定されたデバイス識別情報とアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを生成することと、
    サービング基地局に対して無線通信チャネルを介して高位レイヤープロトコルヘッダーを使用せずに、アプリケーションレイヤー、媒体アクセス制御レイヤーおよび物理レイヤーから成るプロトコルスタックを有する軽量な通信プロトコルで、前記媒体アクセス制御パケットを送信することと
    を有し、
    前記方法は、さらに、
    前記デバイス識別情報を含む前記無線デバイスに対する定期的なスケジューリンググラントを受信することを有し、
    前記媒体アクセス制御パケットは前記定期的なスケジューリンググラントのうちの一つに応じて送信されることを特徴とする方法。
16. ランダムアクセスチャネルを介して前記サービング基地局に対してランダムアクセスリクエストメッセージを送信することと、
    前記ランダムアクセスリクエストメッセージに応じて、前記非同期のスモールデータ伝送のためのリソースを割り当てるアップリンクグラントを含むランダムアクセスレスポンスメッセージを受信することと
    をさらに有し、
    前記媒体アクセス制御パケットは前記割り当てられたリソースを介して送信されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 非同期のスモールデータ伝送を実行するように構成された無線デバイスであって、
    無線通信チャネルを介して信号を送信および受信するように構成された通信回路と、
    前記通信回路に接続された処理回路と
    を有し、前記処理回路は、
    非同期のスモールデータ伝送のために予約されている事前に設定されたデバイス識別情報とアプリケーションデータを含む媒体アクセス制御パケットを生成し、
    サービング基地局に対して無線通信チャネルを介して高位レイヤープロトコルヘッダーを使用せずに、アプリケーションレイヤー、媒体アクセス制御レイヤーおよび物理レイヤーから成るプロトコルスタックを有する軽量な通信プロトコルで、前記媒体アクセス制御パケットを送信するように構成されており、
    前記処理回路は、さらに、
    前記デバイス識別情報を含む定期的なスケジューリンググラントをサービング基地局から受信するようにさらに構成されており、
    前記媒体アクセス制御パケットは前記定期的なスケジューリンググラントのうちの一つに応じて送信されることを特徴とする無線デバイス。
18. 前記処理回路は、
    ランダムアクセスチャネルを介して前記サービング基地局に対してランダムアクセスリクエストメッセージを送信し、
    前記ランダムアクセスリクエストメッセージに応じて、前記非同期のスモールデータ伝送のためのリソースを割り当てるアップリンクグラントを含むランダムアクセスレスポンスメッセージを受信するようにさらに構成されており、
    前記媒体アクセス制御パケットは前記割り当てられたリソースを介して送信されることを特徴とする請求項１７に記載の無線デバイス。

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