JP7228748B2 - 専用アップリンクリソース送信を最適化する方法 - Google Patents

Description

本発明はセルラネットワークの基地局のための方法に関する。本発明は上記方法を用いる基地局にも関する。

本発明は更に上記基地局と動作するユーザ装置のための方法に関する。本発明は上記方法を用いるユーザ装置にも関する。

一般にセルラ無線通信の分野では、最近、実質的に一定量のデータを定期的に提出する単純なＩｏＴデバイスのデータ送信が改善されている。これは、具体的には、例えば消費した燃料や電力の量、測定した雨量などをデータパケットで１日に１回提出する計量デバイス、又は他のセンサとして知られている。このタイプの通信は、レガシーセルラネットワークでは、通信コンテキストを確立することやリソースなどを割り当てること、その一方で数バイトのデータパケットを送信するために膨大なシグナリングオーバーヘッドを必要としていた。これは非常に不利であり、特に、具体的にはエアインタフェースに関する利用可能なネットワークリソースの悪い使い方につながる。

この問題を解決するために、一度時間的サイクリック通信の設定が示されると、それ以上の通告なしにセルラネットワークが必要な量のリソースをそれぞれ予定された時間に割り当てるアプローチが議論された。これは事前設定された周期的アップリンク通信と呼ばれる。この提案は、４Ｇ規格において専用事前割当アップリンクリソース（Ｄ‐ＰＵＲ）という名称の下に採択された。

しかしながら、このアプローチは、特定の用途には依然としてデータ送信の最適な方法を提供していない。現在、Ｄ‐ＰＵＲアプローチは、データパケットの送信後にユーザ装置にとってのデータの利用可能性のチェックをもたらすＰＲＡＣＨメッセージフローによって実施されている。このチェックは、ｅＮｏｄｅＢと接続されたＭＭＥとの間で行われる一方、ＵＥはメッセージがｅＮｏｄｅＢから送信されない限り受信待機しなければならない。その場合、ＲＲＣ伝送が確立され、ダウンリンク送信に影響が及ぶ場合がある。そうでない場合、レイヤ１確認応答が提供され、ユーザ装置はアイドル状態に戻ることがある。レイヤ１確認応答は、ＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ機構の一部であり、データが無事に受信機に届いたことを送信機に確認する。

一部のタイプのユーザ装置では、このアプローチは依然として大き過ぎる。これは、データが無事に受信機に届いたかどうかを考慮するようには構成されていないような場合である。更に、ＲＲＣ伝送のためのデータが利用可能であるかどうかのフィードバックを待つことは不利である。

したがって、本発明の目的は、上述の欠点を克服し、そのようなユーザ装置により最適化された事前設定された周期的アップリンク通信のための解決策を提案することである。

これに伴い、別の代替的かつ有利な解決策も当技術分野において望ましい。

これに対して、本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載の基地局を動作させる方法が提案される。本発明の第２の態様によれば、請求項６に記載の基地局が更に提案される。本発明の第３の態様では、請求項１１に記載のユーザ装置のための方法が提案される。本発明の第４の態様によれば、請求項１４に記載のユーザ装置が更に提案される。

本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つのユーザ装置と事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを実行するように構成された、セルラネットワークの一部である基地局を動作させる方法であって、
方法が、基地局が事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するためにユーザ装置と交渉するステップを含み、ユーザ装置が少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを示すダウンリンクデータフラグを受信し、事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールの設定後に、事前設定された周期的アップリンク通信機会の一部であるデータ送信の事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールと同期した時間にネットワークリソースを割り当てることを更に含み、ユーザ装置にとってのダウンリンクデータの利用可能性のチェックが、ダウンリンクデータフラグがダウンリンクデータをチェックすることを示す場合にのみ、次の事前設定された周期的アップリンク通信機会に先立って評価され、方法が更に、基地局が上記事前設定された周期的アップリンク通信機会中に、
－アップリンクデータをユーザ装置からデータメッセージで受信し、
－ダウンリンクデータの利用可能性のチェックによってダウンリンクデータが利用可能であることが判明した場合にのみ、ダウンリンクデータ接続を確立する指示をユーザ装置に送信することを含む方法が提案される。

本発明はセルラネットワークの基地局に関する。無線通信のためのセルラネットワークは、好ましくはそれぞれがセルをカバーする複数の基地局を含む広いエリアをカバーしている。セルラネットワークすなわちその基地局は、具体的には２Ｇ（ＧＳＭ）、３Ｇ（ＵＭＴＳ）、４Ｇ（ＬＴＥ）、５Ｇ（新無線）以上の無線通信技術標準の１つ以上をサポートしている。

具体的には、より最近の技術標準は様々なユーザ装置、例えば携帯電話器、ＩｏＴ（モノのインターネット）デバイスとしても知られているマシンタイプ通信（ＭＴＣ）デバイスをサポートするように指定されている。

具体的には、後者のタイプのユーザ装置は、定期的なデータ交換スケジュールで動作し、例えば定められたデータセットを、１日又は１時間などに１回リモートサーバに送信している。したがって、リソースを要求すること、そのようなリソースを承認してもらい、可能な場合はデータパケットを送信すること、及び接続を終了させアイドルモード、あるいはスリープモードに入ることを含む、データ接続を毎回確立することがもともと必要であった。

このレガシー手順は、各ステップを実行するのに多くのエネルギーを必要とする点でユーザ装置に不利であったが、極端な場合には、数バイト、例えば電力メーターの場合の測定された一世帯の電力消費量のみが送信される。また、ＩｏＴデバイスは、過負荷状態の場合にリソースが与えられる確証がない。

しかもこの手順は、ごくわずかなペイロードを送信するために、特定のセルにおいてセルラネットワークを混雑させるリスクを高める可能性がある多くのシグナリングを必要とする点でセルラネットワークにも不利である。

そのため、事前設定された周期的アップリンク通信（ＰＰＵＣ）を提供する新しい伝送スキームが導入された。４Ｇネットワークでは、このスキームは専用事前割当アップリンクリソースを意味するＤ－ＰＵＲの名称で知られている。このような伝送スキームの一般概念は、ユーザ装置、具体的にはＩｏＴデバイス、又は少なくともその通信ユニットが、セルラネットワーク、具体的には現在サービス中の基地局と一度交渉し、予め定められたスケジュール、例えば１時間に１回、一定量のデータを提出することになることである。基地局が同意した場合、データ伝送が予定される予定時間である各事前設定された周期的アップリンク通信機会に、必要なリソースがすでに割り当てられている。スケジュールは、最後のＰＰＵＣ機会、具体的には交渉時のような始まり若しくは終わり、又は任意の他のアンカーポイントと比べて、秒、システムフレームなどを単位とするオフセットによって定義される。

次いでユーザ装置は、第１のメッセージで、いわゆるＰＲＡＣＨ要求を送信する可能性があり、これに応答して、好ましくはＲＮＴＩ（無線ネットワーク一時識別子）のような一時ＵＥ ＩＤ及びタイミングアドバンス（ＴＡ）値を含む第２のメッセージを受信する。第３のメッセージで、ユーザ装置はＲＮＴＩ及びＴＡを考慮して、宛先リモートサーバに転送するためにペイロードデータを基地局に送信する。

現在知られているＰＰＵＣスキームは、ＰＰＵＣ機会中に、ダウンリンクデータが利用可能かどうかをチェックし、データ送信が成功したこと及びダウンリンクデータが利用可能かどうかの両方がレイヤ１確認応答メッセージでユーザ装置に示されることを更に含む。この場合、具体的にはＲＲＣ接続によるデータ伝送が確立され、ダウンリンクデータ送信に使用される。

このようなダウンリンクデータは、具体的には構成変更やソフトウェア更新を含み、１回のＰＰＵＣ機会における定期的なアップリンクデータ送信よりもはるかに多いリソースを必要とすることがある。

しかしながら、ダウンリンクデータが利用可能であることは比較的稀である。更にこのアプローチは、ダウンリンクデータをチェックした後、ダウンリンクデータが利用可能である旨の表示がある又はないレイヤ１（Ｌ１）確認応答メッセージを送信する追加の時間が必要であるという欠点を有する。また、多くの使用事例、例えば単純なセンサには、データ送信の確認応答を受信することさえも重要でない。これは温度を示す温度計や時刻を示す時計のようなものであり、いずれもリーダが時刻又は温度を読み取ることができるかどうかを知る必要がない。具体的には挙動が変化しないことになる。

ここで本発明の方法が役に立つ。具体的には、事前設定された周期的アップリンクスケジュール、具体的にはＤ‐ＰＵＲ通信の確立について交渉するステップ中に、基地局はユーザ装置からダウンリンクデータフラグを受信することが提案される。これは、ユーザ装置が１回以上のＰＰＵＣ機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができている、すなわち用意がある又は意思があるかどうかを基地局に知らせることになっていることを示している。

代替的に、ダウンリンクデータフラグは後に、具体的には第１のメッセージで提出される。

この場合には、基地局は、次のＰＰＵＣ機会に先立ってユーザ装置にとってのダウンリンクデータの利用可能性をチェックすることになっている次のＰＰＵＣ機会に既に備えている。これはＰＰＵＣ機会の時間を節約する点で有利である。更に、これはユーザ装置がＰＰＵＣ機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができている場合にのみ実行されることが好ましい。

ＰＰＵＣ機会が実際にＰＰＵＣスケジュールに従って開始される場合、方法は、好ましくは上述の第３のメッセージであるデータメッセージによるアップリンクデータのユーザ装置からの受信を含む。

ダウンリンクデータフラグに応じて、次のステップが実行される。ダウンリンクデータが利用可能であることをダウンリンクデータの利用可能性のチェックが示す場合、このことがユーザ装置に示される。これはＬ１確認応答メッセージで行われることが好ましい。

ただし、ダウンリンクデータの利用可能性のチェックは、実際に実行されたとしても、データが利用可能であることを示すことしかできない。これはダウンリンクデータフラグがこのチェックをトリガする場合に限られるため、ユーザ装置に表示を送信するステップは、ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができていることをダウンリンクデータフラグが示している場合にのみ実行される。

しかしまた、基地局がいかなる場合にもダウンリンクデータの利用可能性をチェックできることはあまり有利ではないが、利用可能なデータが見つかった場合に、ダウンリンクデータフラグに応じて表示を送信する決定をすることになる。これは基地局にとって追加の作業を意味することになるが、挙動を単純化する可能性がある。このオプションは本発明に包含される。

このステップが実行された後、ユーザ装置は、具体的には利用可能なダウンリンクデータが見つからない、すなわちダウンリンクデータフラグがダウンリンクデータをチェックしないことを示した場合に、アイドルモードに戻ることが好ましい。このステップは、アイドルモードへの切り替えを支援する基地局からの手順ステップを含むこともある。

それ以外の場合、ＲＲＣ接続が確立され、ダウンリンクデータ送信がまさに行われようとする手順が、例えばＤ‐ＰＵＲについて最初に定義されたように継続することになる。その後、ユーザ装置はアイドルモード、あるいはある種のスリープモードに切り替わることが好ましい。

本発明の方法は、ユーザ装置がダウンリンクデータ送信に関心がない場合に、ユーザ装置だけではなく基地局も追加のステップから解放されることを示している。これによって、各ＰＰＵＣ機会の実行が速くなり、データ送信量が低減する。

有利な実施形態では、確認応答通信がユーザ装置に好まれているかどうか示す確認応答フラグを受信することを、交渉ステップの一部として更に含み、ユーザ装置からアップリンクデータを受信するステップの後に、確認応答通信が好まれていることを上記確認応答フラグが示す場合にのみレイヤ１確認応答メッセージを提出する方法が提案される。

この実施形態は、基地局がユーザ装置から確認応答フラグを追加的に受信することを提案する。これはＰＰＵＣスケジュールについての交渉ステップ中に実行されることが好ましい。確認応答フラグは、ユーザ装置がＰＰＵＣ機会におけるデータ送信メッセージの確認応答に関心があるかどうかを基地局に示すことに特化している。

したがって、基地局は、データメッセージの取得に成功したこと、又は基地局による取得が成功しなかったことを示すレイヤ１確認応答メッセージを、確認応答通信がユーザ装置に好まれていることを確認応答フラグが示す場合にのみデータメッセージに応答してユーザ装置に提出する。

この条件が満たされない、例えば確認応答フラグが「ｆａｌｓｅ」を示す場合は、レイヤ１確認応答メッセージは基地局によって省略される。

実際、この実施形態は各ＰＰＵＣ機会の別のメッセージを省き、これによって基地局には輻輳の点で、ユーザ装置には電力消費の点で有利になる。

この実施形態によって、ユーザ装置は、ダウンリンクデータが期待されない場合、アップリンクデータを基地局に送信した後にアイドルモードに直接切り替わることができる。本発明の方法のダウンリンクデータチェックの待ち時間を節約する時間の改善と共に、ＰＰＵＣ機会全体は、既に知られているものよりもはるかに迅速に処理される。このことはまた、電源の浪費が減り、無線シグナリングの発生が少なくなり、結果として無線リソースの使用が減ることを意味する。

好ましくは、レイヤ１確認応答メッセージはダウンリンクデータ接続を確立する上記指示を更に含む。

ユーザ装置は、ＰＰＵＣ機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができている場合、レイヤ１確認応答メッセージをリスンする可能性も最も高くなる。したがって、そのような情報を分けるよりも１つのメッセージに結合することは有利である。

別の好適な実施形態によれば、利用可能性チェックは、上記ユーザ装置に専用のデータがダウンリンク送信に利用可能であるかどうかを少なくとも１つのセルラネットワークコンポーネントに尋ねるステップを含むことが提案される。

この実施形態は、ダウンリンクデータの利用可能性チェックに関する。これが実行される場合、基地局は、上記ユーザ装置に専用のデータが利用可能であるかどうかを少なくとも１つのセルラネットワークコンポーネントに問い合わせる。

好ましくは、上記ユーザ装置は、上記尋問においてＲＮＴＩ／ＴＭＳＩによって示される。少なくとも１つのセルラネットワークコンポーネントは、具体的にはＨＬＲに直接リンクされたセルラネットワークコンポーネントを含む。そこから設定更新が利用可能である場合がある。

付加的又は代替的に、ＳＡＥ又はＰＤＮゲートウェイを介したリモートサーバへのアクセスが実行され、これを通じてリモートサーバ、例えば計量管理サービスのデータ収集サーバによりカバーされるいかなる更新もユーザ装置に利用可能となることが意図されている。

ある好適な実施形態によれば、ダウンリンクデータが利用可能で、ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができていないことを上記ダウンリンクデータフラグが示す場合に、ページングによってメッセージを事前設定された周期的アップリンク通信と非同期でユーザ装置に送信することが提案される。

この実施形態によれば、ＰＰＵＣ機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができていないことがダウンリンクデータフラグに示されていたとしても、ダウンリンクデータがユーザ装置にとって利用可能となることが保証される。

しかしながら、ユーザ装置が自発的に、例えば１週間に１回、セルラネットワークすなわちリモートサーバにダウンリンクデータを要求するか、又はデータが利用可能であることをページングによってユーザ装置に知らせる他の機会も利用可能である場合がある。

ただし、そのためにはユーザ装置がそのときにページングをリスンするように構成されていることが必要である。好ましくは、ここでもまたページングウィンドウが、このタイプのダウンリンクデータ送信を可能にするために、ユーザ装置とセルラネットワーク又はリモートサーバとの間で合意される場合がある。

密度が同様の場合にＰＰＵＣ機会及びページング機会を併設することは、ｅＮｏｄｅＢ及びページング機会を割り当てるＭＭＥによるＰＰＵＣ割当に関する情報交換も必要とする高度な方法である。

更に有利には、ＵＥはまたこれに応じて、すなわち、特にＳＩＢ‐２関連の一般的なページング密度情報に従ってＤ‐ＰＵＲ周期性を要求することがある。

本発明の第２の態様によれば、少なくとも１つのユーザ装置と事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを実行するように構成された、セルラネットワークの一部である基地局であって、基地局が事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するためにユーザ装置と交渉するように構成され、上記交渉が、ユーザ装置が少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを示すダウンリンクデータフラグを受信することを含み、事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールの設定後に、基地局が、
－事前設定された周期的アップリンク通信機会の一部であるデータ送信の事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールと同期した時間にネットワークリソースを割り当て、
－ユーザ装置にとってのダウンリンクデータの利用可能性のチェックを、ダウンリンクデータフラグがダウンリンクデータをチェックすることを示す場合にのみ、次の事前設定された周期的アップリンク通信機会に先立って評価するように構成され、基地局が更に、上記事前設定された周期的アップリンク通信機会中に、
－アップリンクデータをユーザ装置からデータメッセージで受信し、
－ダウンリンクデータの利用可能性のチェックによってダウンリンクデータが利用可能であることが判明した場合にのみ、ダウンリンクデータ接続を確立する指示をユーザ装置に送信するように構成された基地局が提案される。

本発明のこの態様に係る基地局は、セルエリアをカバーするセルラネットワークの複数の基地局の１つである。基地局は、具体的には処理回路、無線通信用の送受信回路、及び、進化したパケットコア、又はＮｅｘｔＧｅｎコアからのエンティティ、サーバ及びゲートウェイのような、セルラネットワークの他のコンポーネントに通信可能に結合するための、好ましくは有線の通信回路を含む。

基地局は、揮発性及び／又は永久メモリ回路並びに少なくとも１つのアンテナを更に含む。

この実施形態に係る基地局は、１つ以上のユーザ装置にサービスするように構成される。基地局は更に、事前設定された周期的アップリンク通信（ＰＰＵＣ）スケジュールをサポートするように構成される。

基地局は、ＰＰＵＣスケジュールについてサービスしているユーザ装置の少なくとも１つと交渉し、各ＰＰＵＣ機会に、ＰＰＵＣスケジュールについて合意がなされたユーザ装置からアップリンクデータメッセージを受信するのに十分な無線リソースを割り当てるように構成される。この交渉の一部として、基地局は更に、ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを示すダウンリンクデータフラグをユーザ装置から受信するように構成される。そうでない場合は、基地局はダウンリンクデータの利用可能性をチェックし、ダウンリンクデータの利用可能性についてユーザ装置に知らせる各ステップを踏むことを控える。

更に好ましくは、基地局は、確認応答通信がユーザ装置に好まれているかどうか示す確認応答フラグをユーザ装置から受信する。そうでない場合は、基地局は更に、ユーザ装置のデータ送信メッセージに応答してユーザ装置に確認応答メッセージを送信することを控えるように構成される。

基地局は更に、ＰＰＵＣ機会の終了後にアイドルモードに切り替わる際にユーザ装置をサポートするように構成されることが好ましい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の利点を共有する。

本発明の第３の態様によれば、セルラネットワークの基地局と事前設定された周期的アップリンク通信を行うように構成されたユーザ装置のための方法であって、方法が、ユーザ装置が事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために基地局と交渉するステップを含み、上記交渉ステップが、少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができていることを示すダウンリンクデータフラグを送信することを含み、方法が更に、上記事前設定された周期的アップリンク通信機会中に、
－アップリンクデータを基地局にデータメッセージで送信すること、
－ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができていることをダウンリンクデータフラグが示す場合にのみ、ダウンリンクデータ接続を確立する指示を基地局から受信すること、
－その後アイドルモードに戻ること、を含む方法が提案される。

本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様に係る基地局と動作しているユーザ装置のための方法に関する。キャンプオン及び登録のために、ユーザ装置はサブスクリプションクレデンシャルを基地局に提供する必要があり、例えば電源を入れた後に、セルラネットワークへの登録のためにキャンプオンすることになっている。

ユーザ装置が基地局にキャンプオンしているとき、一般に接続モードセッション、具体的にはインターネット上に位置し、セルラネットワークから到達可能なリモートサーバとのデータ交換セッションを開始することができる。

特殊なタイプのユーザ装置には、ＬＴＥネットワークのＤ‐ＰＵＲとして知られている事前設定された周期的アップリンク通信（ＰＰＵＣ）のコンセプトが導入された。

これは、ユーザ装置がサービング基地局と交渉してＰＰＵＣスケジュールを確立することを含む。これは、時間表示、例えば基地局がユーザ装置の合意したデータ送信に十分な無線リソースを独立して有する場合の、アンカーポイントへの時間的なオフセットを含む。本発明のこの態様によれば、具体的には交渉ステップの一部として、ダウンリンクデータフラグを基地局に送信することが更に提案される。また、これはＰＰＵＣ機会ごとに、具体的には第１のメッセージで送信される。

このダウンリンクデータフラグは、ユーザ装置がＰＰＵＣ機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを基地局に知らせることに特化している。そのためには、ＰＰＵＣ機会中の各データ送信後に、ダウンリンクデータ送信が具体的にはＲＲＣ接続によって確立されることになる旨の表示の受信を期待することが必要になる。

ユーザ装置は、この準備ができていない場合、好ましくは交渉ステップの一部として、ダウンリンクデータを受け入れないことをダウンリンクデータフラグで示す。

ＰＰＵＣ機会が発生しているとき、ユーザ装置は第１のメッセージでＰＲＡＣＨプリアンブルを基地局に送信する。これに応答して、ユーザ装置は、第２のメッセージでタイミングアドバンス値と、ＵＥ識別子、具体的にはＲＮＴＩとを受信する。

ユーザ装置は、これらの受信した値を考慮した後、第３のメッセージいわゆるデータメッセージで、基地局により十分な無線リソースが割り当てられる、交渉に基づいたデータパケットサイズに適合するサイズのデータパケットを送信する。

ユーザ装置は、ダウンリンクデータフラグでダウンリンクデータを受信する準備ができていないことを示す場合に、具体的にはデータメッセージに応答したレイヤ１確認応答メッセージ内に、ダウンリンクデータの利用可能性に関する表示を期待する必要がない。したがって、ユーザ装置はその後、好ましくはアイドルモード、あるいはスリープモードなどに切り替わることができる。

これは各ＰＰＵＣ機会で電力消費を節約できる点でユーザ装置に有利である。更にＰＰＵＣ機会を単純化する。基地局がダウンリンクデータをチェックする必要がない場合、このことは手順を更に迅速化し、ユーザ装置がアイドルモードに切り替わることを可能にする。

一方、ユーザ装置がダウンリンクデータに対する準備ができていることを示した場合、利用可能なダウンリンクデータの表示についてレイヤ１確認応答メッセージを評価する必要があることになる。その場合、ＲＲＣ接続がその後に確立され、ダウンリンクデータ送信が偶然実行されることになる。

本発明のこの態様の別の実施形態によれば、交渉ステップの一部として、確認応答通信がユーザ装置によって好まれているかどうかを示す確認応答フラグを送信し、ユーザ装置からアップリンクデータを送信するステップの後に、確認応答通信が好まれていることを上記確認応答フラグが示す場合にのみレイヤ１確認応答メッセージを受信することが提案される。

この実施形態によって、ユーザ装置は、具体的にはＰＰＵＣ機会の持続時間を更に減らし、電力消費を更にもっと減らすことができる。

このため、ユーザ装置は、好ましくは交渉中に、データメッセージに対するレイヤ１確認応答メッセージを受け取ることを期待しているかどうかを確認応答フラグで基地局に知らせる。

そうでない場合は、基地局は、データメッセージの送信が成功したか否かにかかわらず、この確認応答フラグによってレイヤ１確認応答メッセージをユーザ装置に送信しないように導かれる。

この実施形態によって、ユーザ装置は、データメッセージを提出した直後の理想的な状態にあるアイドルモードにさらに早く切り替わることができる。

ユーザ装置は、必ずしもアクションをトリガしない、ユーザ装置にとって関心のある現在の測定値又はステータス情報を、さらなるコンテキストなしにデータメッセージで送信する場合、レイヤ１確認応答メッセージに特に関心がない。

好ましくは、レイヤ１確認応答メッセージはダウンリンクデータ接続を確立する上記指示を更に含む。

この実施形態は、確認応答及びダウンリンクデータ利用可能性チェックを全体として非アクティブ化及びアクティブ化することを好むユーザ装置に好ましい。

これは、ユーザ装置がダウンリンクデータ利用可能性について情報を得ることを望み、かつレイヤ１確認応答を許可する場合に有利であり、逆の場合も同じである。

本発明の第４の態様によれば、セルラネットワークの基地局と事前設定された周期的アップリンク通信を行うように構成されたユーザ装置であって、ユーザ装置が事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために基地局と交渉するように構成され、上記交渉が、少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができていることを示すダウンリンクデータフラグを送信することを含み、ユーザ装置が更に、上記事前設定された周期的アップリンク通信機会中に、
－アップリンクデータを基地局にデータメッセージで送信し、
－ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができていることをダウンリンクデータフラグが示す場合にのみ、ダウンリンクデータ接続を確立する指示を基地局から受信し、
－その後アイドルモードに戻るように構成されたユーザ装置が提案される。

具体的には、本発明のこの態様におけるユーザ装置は、送受信回路、具体的にはトランシーバを制御し、プロトコルスタックソフトウェアを処理するためのトランシーバ処理回路、メモリ回路及びアンテナを含む。更に、ユーザ装置は、セルラネットワークでの認証のためのサブスクリプションクレデンシャルを安全に格納するためのセキュアな記憶回路を提供することが好ましい。これは具体的にはＵＩＣＣ又はｅＵＩＣＣで実行される。

ユーザ装置はまた、電源、好ましくは再充電及び／又は交換可能であり得る電池を含む。特殊なタイプのユーザ装置、具体的にはＩｏＴデバイスのグループに属するユーザ装置では、そのような電池は著しく長期間、例えば計算上数年持つものとする。具体的にはそのようなデバイスでは、事前設定された周期的アップリンク通信（ＰＰＵＣ）スケジュールを動作させることが好ましい。

好ましくは、ＰＰＵＣ機会に合わせたダウンリンクデータ送信に対する準備ができていないことを示しているユーザ装置は、ＰＰＵＣスケジュールと独立に、他のチャネルを介してダウンリンクデータを受信する準備ができている。これは、具体的にはダウンリンクデータの利用可能性が、本発明の第２の態様の実施形態に従って、サービング基地局によって非同期的にチェックされる必要がある場合にページングされることを含む。

また、ユーザ装置は定期的に（ただし、ＰＰＵＣ機会の頻度と比べてはるかに稀に）、ダウンリンクデータが利用可能であるかどうかを、要求メッセージを通して基地局を介してチェックする。

本発明の第４の態様は、本発明の第３の態様の利点を共有する。

示されているように、この発明は、有利には示された課題を解決し、ニーズが異なる基地局及びユーザ装置の両方が、定期的な機能性又は柔軟性の制約なしにサポートされる解決策を提案する。

以下の説明及び添付図面はいくつかの例示的な態様を詳細に示しているが、実施形態の原理を使用することができる種々の方法のほんの一部しか示していない。本発明の特徴及び利点は、限定的ではなく例示的な例として与えられる有利な実施形態の以下の説明及び添付図面を読むときに現れるだろう。

従来技術に係るタイプの方法のフローチャート。 本発明が実施形態として適用されるタイプの第１の例示的な方法のフローチャート。 本発明が実施形態として適用されるタイプの第２の例示的な方法のフローチャート。

図１は、セルラネットワーク３、具体的には４Ｇコアの基地局２（ここではｅＮＢ）と動作しているユーザ装置１についての事前設定された周期的アップリンク通信（ＰＰＵＣ）（ここではＤ‐ＰＵＲ通信）の手順を模式的に示している。

この図は、１回のＰＰＵＣ機会における、すなわちその識別子により識別される上記ＵＥに対してＰＰＵＣの密度、周期性及びＴＢＳサイズについての交渉が行われたＤ‐ＰＵＲ設定後のフローを正確に示している。

これを確立するために、ユーザ装置及び基地局は、ステップＳ１においてＤ‐ＰＵＲスケジュールについての交渉を行う。この交渉は、例えば秒、分、システムフレーム数を単位とする周期性、及び１回のＰＰＵＣ機会４中に送信され得るデータ量を少なくとも定義する。これは、具体的にはユーザ装置１がネットワークへの登録に成功し、上記基地局にキャンプオンすることを決定した後に起こっており、これにより基地局はサービング基地局になる。

好ましくは、ユーザ装置１及び基地局２はどちらも周期性を有するタイマを起動する。タイマが次のＰＰＵＣ機会４までの期間が経過したことを示した後に、ＰＰＵＣ機会４におけるデータ送信の準備がステップＳ２で行われる。

ユーザ装置１は、少なくともアイドルモード、場合によりサービング基地局２と再度同期する必要があり得るスリープモードで動作しており、具体的にはサービング基地局が依然として適切に受信可能である場合に測定を実行し、基地局からのさらなるシステム情報が読み出されたりすることがある。

これが起こったとき、ユーザ装置１は、ステップＳ３においてＰＲＡＣＨプリアンブルを含む第１のメッセージを基地局２に送信することができる。ステップＳ４で、基地局２はタイミングアドバンス値及び一時的なＵＥ識別子を示して回答する。

この情報によってユーザ装置は、ステップＳ５において、ステップＳ１で交渉したサイズのアップリンクデータパケットを第３のメッセージ、つまりデータメッセージで基地局に送信することがある。アップリンクデータは通常、ステップＳ６に示されるようにＰＤＮゲートウェイを介してリモートサーバに転送される。

また、次に基地局は、一時的なＵＥ識別子、具体的にはＲＮＴＩに基づいて、ダウンリンクデータがこのユーザ装置にとって利用可能であるかどうかをチェックし始める。セルラネットワークの場合、又はリモートサーバに要求した後がこれに該当する場合がある。

この結果に応じて次のステップが実行される。具体的にはダウンリンクデータが利用可能でない場合、レイヤ１確認応答においてデータが正しく届いたことがユーザ装置に示されるステップＳ８が実行される。そうでない場合、再送信、すなわちリソース要求によって専用チャネルを開設し、送信を行うことがユーザ装置によって開始される可能性がある。

しかしながら、他の適用例では、冗長性を持って行われる場合にいくつかの送信のうちの１つがサーバに到達する必要だけがある場合があり、したがって、ＵＥ挙動は実装形態に委ねられるべきである。

一般に、とにかく再送信が考慮されない場合は、ユーザ装置は、具体的には節電の見地からできるだけ早くアイドルモードに戻ることが重要である。

後者は、ステップＳ７において、実際にダウンリンクデータがこのユーザ装置にとって利用可能であることが検出された場合には該当しない。この場合はステップＳ９においてＲＲＣデータ接続７が開始される。

ｅＮＢ２からのフィードバックを待つことは、特に複数のユーザ装置、具体的にはＩｏＴデバイスにおいて例外的な場合に過ぎない、利用可能なダウンリンクデータを検索する作業についてその都度実行される場合に著しい時間がかかることが知られている。

したがって、図２は、本発明の例示的な実施形態におけるより有利なワークフローを示している。第１の違いは、確認応答フラグ５（ｎｏＡＣＫ）がユーザ装置によって基地局に提出される交渉フェーズＳ１０に現れてくる。これによって、ユーザ装置はデータメッセージのレイヤ１確認応答を期待していないことを基地局に知らせる機会を得る。図示された例では、フラグｎｏＡＣＫはｔｒｕｅに設定され、確認応答が期待されない。

次いで、ＰＰＵＣ機会４の開始前に行われることもあり得るステップＳ１３において、基地局２及びコアネットワーク３は、ダウンリンクデータがユーザ装置にとって利用可能であるかどうかをチェックする。ＰＰＵＣ機会に先立って、ＰＰＵＣスケジューリング、すなわち、いわゆるＤ‐ＰＵＲ設定についての交渉がｅＮｏｄｅＢと行われ、この事前設定によってｅＮｏｄｅＢは、すなわちここではＲＮＴＩが例として使用されるＵＥ識別子で表されるどのＵＥがいつＰＰＵＣ機会の候補になるかを知る。

一方この例では、メッセージＳ１４でユーザ装置は、ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができているか否かを示すダウンリンクデータフラグ６も基地局に提出する。この例では、これは第１のメッセージＳ１４で提出され、交渉フェーズ中に提出される可能性もある。ただし、これは例えば１日に１回ダウンリンクデータをチェックすることを可能にすることから、メッセージＳ１４で行うことが有利である。

ここで、ダウンリンクデータフラグ＝１で、ユーザ装置がダウンリンクデータを受信する準備ができていないことが示されている。

したがって、ユーザ装置１は、ステップＳ１６においてメッセージ３でアップリンクデータを提出した直後にアイドルモードに切り替わることができる。ユーザ装置は、確認応答フラグ５でレイヤ１確認応答メッセージを受け取っていないことを、そしてダウンリンクデータフラグ６でダウンリンクデータを受信する準備ができていないことを示しているため、ステップＳ１６における提出の直後にＰＰＵＣ機会４を停止し、アイドルモードに戻ることができる。

ａ）ダウンリンクデータが利用可能であるかのチェック、及びｂ）データ送信が成功したかどうかを待つ時間の短縮は明らかである。そしてこの時間の節約によって、ユーザ装置の節電及び基地局のシグナリングの削減もまた同時に生じる。

図３には、提案される解決策の適応性を明らかにする、本発明の例示的な実施形態の変形例が示されている。

ここで、同じ手順は図２に示されたように実行される。同じメッセージは同じ参照番号を有する。

違いは、ユーザ装置にとってのダウンリンクデータのチェックが、データが実際に利用可能であること示すステップＳ１３における検出から始まる。

また、ステップＳ１４において、ユーザ装置は、今度は第１のメッセージで、ユーザ装置１がダウンリンクデータを受信する準備ができていることを示すダウンリンクデータフラグ６を提出する。

その結果、データパケットをステップＳ１６において第３のメッセージで提出した後、ステップＳ１８におけるＭＳＧ４で、ＲＲＣ接続７が開始され、基地局２を通じたユーザ装置１へのダウンリンクデータ送信が行われる可能性がある。

しかし、今やダウンリンクデータ送信が可能であるが、ＰＰＵＣ機会４はこの変化を通じて依然として時間的に拡張されない。このことは、提案した解決策が一般的な提案の利点を損なうことなく適応性も提供することを示している。

以上の詳細な説明において、例示により、本発明が実施され得る特定の実施形態を示す添付図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分詳細に記載される。異なっていたとしても、本発明の様々な実施形態は必ずしも互いに排他的ではないことは理解されるべきである。例えば、一実施形態と関連して本明細書に記載される特定の特徴、構造、又は特性は、本発明の範囲を逸脱することなく、別の実施形態において実現されることがある。加えて、開示される各実施形態の範囲内の個別要素の位置又は配置は、本発明の範囲を逸脱することなく変更されることがあることは理解されるべきである。したがって、以上の詳細な説明は、限定的な意味で受け取られるべきではなく、本発明の範囲は、請求項が権利を得ることができる全範囲の同等物とともに、適切に解釈された、添付の請求項によってのみ定義される。

Claims (16)

1. 少なくとも１つのユーザ装置（１）と事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを実行するように構成された、セルラネットワーク（３）の一部である基地局（２）を動作させる方法であって、
   前記方法が、前記基地局（２）が前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために前記ユーザ装置（１）と交渉するステップを含み、
   前記ユーザ装置（１）が少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを示すダウンリンクデータフラグ（６）を受信し、
   前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールの設定後に、事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）の一部であるデータ送信の前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールと同期した時刻にネットワークリソースを割り当てることを更に含み、
   前記ユーザ装置（１）にとってのダウンリンクデータの利用可能性のチェックが、前記ダウンリンクデータフラグ（６）がダウンリンクデータをチェックすることを示す場合にのみ、次の事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）に先立って評価され、
   前記方法が更に、前記基地局（２）が前記事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）中に、
   －アップリンクデータを前記ユーザ装置（１）からデータメッセージで受信し、
   －前記ダウンリンクデータの利用可能性のチェックによってダウンリンクデータが利用可能であることが判明した場合にのみ、ダウンリンクデータ接続（７）を確立する指示を前記ユーザ装置（１）に送信することを含む方法。
2. 前記交渉ステップの一部として、前記ユーザ装置（１）に確認応答通信が好まれているかどうかを示す確認応答フラグ（５）を受信すること、
   前記ユーザ装置（１）からアップリンクデータを受信する前記ステップの後に、確認応答通信が好まれていることを前記確認応答フラグ（５）が示す場合にのみ、レイヤ１確認応答メッセージを提出することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記レイヤ１確認応答メッセージが前記ダウンリンクデータ接続（７）を確立する前記指示を更に含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記利用可能性チェックが、前記ユーザ装置（１）に専用のデータがダウンリンク送信に利用可能であるかどうかを少なくとも１つのセルラネットワークコンポーネントに尋ねるステップを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. ダウンリンクデータが利用可能で、前記ユーザ装置（１）がダウンリンクデータを受信する準備ができていないことを前記ダウンリンクデータフラグ（６）が示す場合に、メッセージを前記事前設定された周期的アップリンク通信と非同期でページングによって前記ユーザ装置（１）に送信する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 少なくとも１つのユーザ装置（１）と事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを実行するように構成された、セルラネットワーク（３）の一部である基地局（２）であって、
   前記基地局（２）が、前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために前記ユーザ装置（１）と交渉するように構成され、
   前記ユーザ装置（１）が少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができているかどうかを示すダウンリンクデータフラグ（６）を更に受信し、
   前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールの設定後に、前記基地局（２）が、
   －事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）であるデータ送信の前記事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールと同期した時刻にネットワークリソースを割り当て、
   －前記ユーザ装置（１）にとってのダウンリンクデータの利用可能性のチェックを、前記ダウンリンクデータフラグ（６）がダウンリンクデータをチェックすることを示す場合にのみ、次の事前設定された周期的アップリンク通信機会に先立って評価するように構成され、
   前記基地局（２）が更に、前記事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）中に、
   －アップリンクデータを前記ユーザ装置（１）からデータメッセージで受信し、
   －ダウンリンクデータの利用可能性の前記チェックによってダウンリンクデータが利用可能であることが判明した場合にのみ、ダウンリンクデータ接続（７）を確立する指示を前記ユーザ装置（１）に送信するように構成された基地局（２）。
7. 前記交渉ステップの一部として、前記ユーザ装置（１）に確認応答通信が好まれているかどうかを示す確認応答フラグ（５）を受信するように更に構成され、
   前記基地局（２）が、前記ユーザ装置（１）からアップリンクデータを受信した後に、確認応答通信が好まれていることを前記確認応答フラグ（５）が示す場合にのみ、レイヤ１確認応答メッセージを提出するように構成された、請求項６に記載の基地局（２）。
8. 前記レイヤ１確認応答メッセージが前記ダウンリンクデータ接続（７）を確立する前記指示を更に含む、請求項７に記載の基地局（２）。
9. 前記利用可能性チェックが、前記ユーザ装置（１）に専用のデータがダウンリンク送信に利用可能であるかどうかを少なくとも１つのセルラネットワークコンポーネントに尋ねることを含む、請求項６乃至８のいずれかに記載の基地局（２）。
10. ダウンリンクデータが利用可能で、前記ユーザ装置（１）がダウンリンクデータを受信する準備ができていないことを前記ダウンリンクデータフラグ（６）が示す場合に、メッセージを前記事前設定された周期的アップリンク通信と非同期でページングによって前記ユーザ装置（１）に送信するように更に構成された、請求項６乃至９のいずれかに記載の基地局（２）。
11. セルラネットワーク（３）の基地局（２）と事前設定された周期的アップリンク通信を行うように構成されたユーザ装置（１）のための方法であって、
    前記方法が、前記ユーザ装置（１）が事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために前記基地局（２）と交渉するステップを含み、
    少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができていることを示すダウンリンクデータフラグ（６）を送信することを更に含み、
    前記方法が、前記事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）中に、
    －アップリンクデータを前記基地局（２）にデータメッセージで送信すること、
    －前記ユーザ装置（１）がダウンリンクデータを受信する準備ができていることを前記ダウンリンクデータフラグ（６）が示す場合にのみ、ダウンリンクデータ接続（７）を確立する指示を前記基地局（２）から受信すること、
    －その後アイドルモードに戻ること、を更に含む方法。
12. 前記交渉ステップの一部として、前記ユーザ装置（１）に確認応答通信が好まれているかどうかを示す確認応答フラグ（５）を送信すること、
    前記ユーザ装置（１）からアップリンクデータを送信する前記ステップの後に、確認応答通信が好まれていることを前記確認応答フラグが示す場合にのみ、レイヤ１確認応答メッセージを受信することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記レイヤ１確認応答メッセージが前記ダウンリンクデータ接続（７）を確立する前記指示を更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. セルラネットワーク（３）の基地局（２）と事前設定された周期的アップリンク通信を行うように構成されたユーザ装置（１）であって、
    前記ユーザ装置（１）が、事前設定された周期的アップリンク通信スケジュールを設定するために前記基地局（２）と交渉し、少なくとも１回の事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）に合わせてダウンリンクデータを受信する準備ができていることを示すダウンリンクデータフラグ（６）を送信するように構成され、
    前記ユーザ装置（１）が更に、前記事前設定された周期的アップリンク通信機会（４）中に、
    －アップリンクデータを前記基地局（２）にデータメッセージで送信し、
    －前記ユーザ装置（１）がダウンリンクデータを受信する準備ができていることを前記ダウンリンクデータフラグ（６）が示す場合にのみ、ダウンリンクデータ接続（７）を確立する指示を前記基地局（２）から受信し、
    －その後アイドルモードに戻るように構成されたユーザ装置（１）。
15. 前記交渉ステップの一部として、前記ユーザ装置（１）に確認応答通信が好まれているかどうかを示す確認応答フラグ（５）を送信するように更に構成され、
    前記ユーザ装置（１）が、アップリンクデータを送信した後に、確認応答通信が好まれていることを前記確認応答フラグが示す場合にのみレイヤ１確認応答メッセージを受信するように更に構成された、請求項１４に記載のユーザ装置（１）。
16. 前記レイヤ１確認応答メッセージが前記ダウンリンクデータ接続（７）を確立する前記指示を更に含む、請求項１５に記載のユーザ装置。

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