KR101845574B1

KR101845574B1 - 통신 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101845574B1
Application number: KR1020137013209A
Authority: KR
Inventors: 로버트 자크제스키
Original assignee: 에스씨에이 아이피엘에이 홀딩스 인크.
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2018-04-04
Also published as: BR112013009988B1; US9232363B2; KR20140023873A; GB201017977D0; EP3107318A1; GB2484920B; WO2012056208A1; CN103210670A; EP3107318B1; JP2013544463A; BR112013009988A2; EP2633708A1; EP2633708B1; GB2484920A; US20130329654A1; CN103210670B; JP6063868B2

Abstract

통신 시스템은 무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 통신 장치와 데이터 통신을 하도록 구성되어 있는 복수의 기지국을 포함하는 이동 무선 네트워크를 포함한다. 이 시스템은 또한 복수의 연관된 통신 장치 - 각각의 연관된 통신 장치는 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신할 수 있음 -를 포함한다. 그룹의 연관된 통신 장치들 각각은 동일한 공통 식별자를 포함하며, 이 공통 식별자와 관련하여 이동 무선 네트워크를 통해 연관된 통신 장치들 중 임의의 통신 장치와 데이터 통신을 하기 위해 통신 세션이 설정될 수 있다. 통신 장치들의 그룹은, 예를 들어, 특정의 파라미터를 보고하기 위해 자동차 등의 차량에 배치되어 있는 특정의 응용 프로그램에 대한 MTC(machine type communications)를 전달하기 위한 것일 수 있다. 이들 파라미터 각각은 연관된 센서에 의해 검출되는 파라미터에 관해 주기적으로 보고하는 개별적인 통신 장치에 의해 서비스될 수 있다. 그에 따라, 각각의 통신 장치의 공간적 근접성으로 인해, 각각의 통신 장치는 제어 평면 시그널링 데이터를 수신할 수 있고, 그에 따라 시그널링 데이터의 통신은 한 그룹의 통신 장치들이 배치되어 있는 로컬 환경으로 브로드캐스트되는 것과 같다. 그에 따라, 그룹 내의 장치들의 수에 비례하는 통신 대역폭의 절감이 있다.

Description

통신 시스템 및 방법{COMMUNICATIONS SYSTEMS AND METHOD}

본 발명은 무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 통신 장치와 데이터 통신하도록 구성되어 있는 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이동 무선 네트워크와 데이터 통신하는 통신 장치, 이동 무선 네트워크에 대한 인프라 장비, 및 이동 무선 네트워크와 데이터 통신하는 방법에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 지난 십여년에 걸쳐 GSM(Global System for Mobiles) 시스템으로부터 3G 시스템으로 발전하였고, 현재는 패킷 데이터 통신은 물론 회선 교환 통신도 포함하고 있다. 3GPP(third generation project partnership)는 이제 코어 네트워크 부분이 이전의 이동 무선 네트워크 아키텍처의 구성요소들의 병합에 기초하여 보다 간략화된 아키텍처와 하향링크에서의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 및 상향링크에서의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)에 기초하고 있는 무선 액세스 인터페이스를 형성하도록 발전된 LTE(Long Term Evolution)라고 하는 이동 통신 시스템을 개발하기 시작하였다.

현재, 이동 통신 서비스는 H2H(human to human) 통신(즉, 한 사람에 의해 다른 사람으로 전송되는 데이터 또는 적어도 사람에게 제시하기 위해 전송되는 데이터)이 절대적 우위를 점하고 있다. 이제, 일반적으로 MTC(Machine Type Communication) 또는 M2M(machine to machine) 통신이라고 하는 기계로의 및/또는 기계로부터의 통신에 대한 요구에 부응하고자 하는 바램이 있다는 것을 잘 알 것이다. MTC 통신은 자동으로 소스로부터 발생된 데이터를 전달하는 것, 예를 들어, 어떤 다른 자극 또는 이벤트에 응답하여 기계 또는 어떤 모니터링되는 파라미터 또는 소위 스마트 계량(smart metering)의 어떤 속성을 보고하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같이, 음성 등의 사람의 통신이 몇분의 통신 세션을 필요로 하는 통신 - 데이터가 수밀리초의 버스트로 발생되고 그 버스트들 사이에 휴지(pause)가 있음 - 인 것으로 특징지워질 수 있거나 비디오가 실질적으로 일정한 비트 레이트로 데이터를 스트리밍하는 것으로 특징지워질 수 있는 반면, MTC 통신은 일반적으로 소량의 데이터를 간헐적으로 전달하는 것으로 특징지워질 수 있지만, 역시 매우 다양한 MTC 통신이 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

잘 알 것인 바와 같이, 무선 통신 대역폭 및 코어 네트워크 자원을 가능한 한 효율적으로 사용하는 이동 통신을 제공하는 것이 일반적으로 바람직하며, 이와 관련하여, MTC 통신은, 예를 들어, 상당한 과제를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 통신 시스템이 제공되고, 이 통신 시스템은 무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 통신 장치와 데이터 통신을 하도록 구성되어 있는 복수의 기지국을 포함하는 이동 무선 네트워크, 및 그룹을 형성하는 복수의 연관된 통신 장치 - 각각의 연관된 통신 장치는 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신할 수 있음 -를 포함한다. 그룹의 연관된 통신 장치 각각은 동일한 공통 식별자를 포함하며, 이 공통 식별자와 관련하여 이동 무선 네트워크를 통해 그룹의 연관된 통신 장치들 중 임의의 통신 장치와 데이터 통신을 하기 위해 통신 세션이 설정될 수 있다.

본 발명의 발명자는 복수의 통신 장치가 서로 연관되어 있을 수 있고, 예를 들어, MTC 통신을 할 때 이것이 효율적일 수 있다는 것을 알았다. 예를 들어, 엔진 성능, 온도, 차량의 속도, 배향의 방향 및 실제로 차량의 위치 등의 관심의 파라미터 또는 이벤트를 모니터링하기 위해, 복수의 연관된 통신 장치가 자동차 등의 차량 전체에 걸쳐 공간적으로 배치될 수 있다. 이들 파라미터 각각은 연관된 센서에 의해 검출되는 파라미터에 관해 주기적으로 보고하는 개별적인 통신 장치에 의해 서비스될 수 있다. 다른 예에서, 통신 장치가 열차 또는 버스 등의 대중 교통 차량 전체에 걸쳐 배치될 수 있고, 차량에 탑승한 승객의 수, 달성한 매출액, 차량의 위치 및 엔진의 성능 등에 관해 보고할 수 있다. 본 발명의 실시예의 적용에서 다른 예가 생각될 수 있다.

본 발명의 실시예는, 예를 들어, 동일한 SIM(Subscriber Identity Module) 또는 동일한 U-SIM(Universal-SIM)(LTE의 경우)을 복제함으로써, 그룹 내의 통신 장치들 각각에 동일한 식별자를 제공한다. 그에 따라, 통신 장치가, 예를 들어, 이동 무선 네트워크의 물리 계층 또는 무선 액세스 계층에서, 개별적으로 식별될 수 있지만, 상위 계층, 예를 들어, MAC(media access control) 계층 또는 응용 프로그램 계층에서, 통신 장치가 통신 세션의 설정 또는 어드레싱을 위해 단일 식별자를 사용하여 어드레싱될 수 있다. 한 예에서, 식별자는 IMEI(International Mobile Equipment Identity)이다. 그에 따라, 그룹의 통신 장치로 전달되는 모든 제어 평면 데이터 및 시그널링은 이동 무선 네트워크가 단일 장치와 통신하고 있는 것처럼 전달될 것이다. 제어 평면 또는 시그널링 데이터는, 예를 들어, EPS(evolved packet system) 내에서의 이동성 관리 시그널링일 수 있다. 그에 따라, 각각의 통신 장치의 공간적 근접성으로 인해, 각각의 통신 장치는 제어 평면 시그널링 데이터를 수신할 수 있고, 그에 따라 시그널링 데이터의 통신은 한 그룹의 통신 장치들이 배치되어 있는 로컬 환경으로 브로드캐스트되는 것과 같다. 그에 따라, 그룹 내의 장치들의 수에 비례하는 통신 대역폭의 절감이 있다.

통신 세션을 설정하거나 통신 장치를 ECM[EPS(Evolved Packet System) Connection Management] 연결됨 상태와 유휴 상태 사이에서 전환시키기 위해, 그룹의 통신 장치들 중 제1 통신 장치는 동작 중에 한 그룹의 통신 장치들에 공통인 식별자를 포함하는 시그널링 정보를 하나 이상의 기지국을 통해 이동 무선 네트워크로 전송함으로써 통신 세션을 설정하도록 구성되어 있다. 그룹 내의 연관된 통신 장치들 각각은 이어서, 상향링크를 통해 제1 통신 장치에 의해 전송되는 시그널링 정보에 응답하여, 하향링크를 통해 이동 무선 네트워크로부터 전달되는 시그널링 정보를 수신하도록 구성되어 있다.

통신 장치들 중 하나를 시그널링 정보를 전송하여 통신 세션을 설정하도록 구성함으로써, 그룹 내의 연관된 통신 장치들 각각은 그룹의 연관된 통신 장치들 모두에 공통인 식별자를 사용해 제1 통신 장치에 의해 설정된 통신 베어러를 사용하여 데이터를 이동 무선 네트워크로 전송하고 및/또는 데이터를 이동 무선 네트워크로부터 수신할 수 있다. 이와 같이, 그룹의 통신 장치들 중 하나는 네트워크로의 모든 NAS(Non Access Stratum) 통신을 수행하는 "마스터"로서 기능하는 반면, 그룹의 연관된 통신 장치들 모두는 이동 무선 네트워크로부터의 NAS 데이터에 따라 시그널링 정보를 수신하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 한 그룹의 연관된 장치들은 그 장치들 중 하나가 상향링크 시그널링 데이터를 네트워크로 전송하는 마스터로서 기능하도록 구성되어 있고, HSS(home subscriber server)는 IMEI(International Mobile Equipment Identifier)를 사용하여 각각의 통신 장치를 식별해주는 데이터를 저장할 수 있는 반면, MAC(Media Access Layer) 계층은 시그널링 및 제어 평면 정보와 관련한 통신이 단일 통신 장치로부터 오는 것처럼 응답할 것이다. 그에 따라, 제어 평면 및 시그널링 데이터의 통신에서의 효율이 실현될 수 있다.

한 예에서, 한 그룹의 연관된 통신 장치의 인증 및 등록과 관련하여, 마스터 장치에 의해서만 정보의 전송이 행해진다.

일부 실시예에서, 이동 무선 네트워크는 시그널링 데이터의 상향링크 전송을 위한 랜덤 액세스 통신 채널을 포함하는 무선 액세스 인터페이스를 사용하여 통신 장치와 데이터 통신을 하도록 구성되어 있고, 연관된 통신 장치들의 그룹 중의 각각의 통신 장치는 랜덤 액세스 통신 채널에 액세스하기 위해 그 그룹의 장치들 중에서 소정의 시간을 할당받는다. 그에 따라, 통신 장치들이 서로 연관되어 있기 때문에, 랜덤 액세스 통신 채널에 액세스하기 위한 경쟁이 적어도 감소될 수 있도록, 통신 장치들은 그들 간에 시간 분할 방식으로 랜덤 액세스 통신 채널에 액세스하도록 구성되어 있을 수 있다.

어떤 예에서, 장치들의 그룹은 서브그룹으로 세분되고, 각각의 서브그룹은 소정의 시간들 중 하나의 시간에 할당된다. 이 예에서, 랜덤 액세스 채널에 액세스하기 위한 시간의 할당은 가능한 한 짧게 할 수 있으면서, 여전히 랜덤 액세스 채널에 액세스할 때 경쟁의 정도를 감소시킨다. 따라서, 어떤 예에서, 그룹의 통신 장치들 각각이 무선 액세스 채널에 액세스하기 위해 하나의 시간을 할당받을 수 있는 반면, 이 결과 장치들이 상향링크 자원에 대한 요청을 전송하기 위해 너무 오래 기다려야만 하는 일이 생길 수 있다. 따라서, 장치들의 그룹을 세분화하고 각각의 서브그룹에 랜덤 액세스 채널에 액세스하기 위한 동일한 시간을 할당함으로써, 어떤 경쟁 액세스의 확률과 통신 장치들이 랜덤 액세스 채널에 액세스하기 전에 기다려야만 하는 시간 사이의 균형이 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서, 연관된 통신 장치들의 그룹 내의 각각의 통신 장치는, 무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 무선 네트워크로 데이터 버스트를 전송할 때, 통신 장치를 식별하는 데 사용하기 위한 한 세트의 데이터 시퀀스 중 하나의 데이터 시퀀스를 제공받는다. 각각의 데이터 시퀀스는, 예를 들어, 경쟁 액세스를 해결할 때 전송의 발신지를 식별하기 위한 전송 내의 프리앰블(pre-amble), 미드앰블(mid-amble) 또는 포스트앰블(post-amble)로서 사용될 수 있다. 한 그룹의 데이터 시퀀스가 한 그룹의 통신 장치와 일의적으로 연관되어 있다. 다른 대안으로서, 데이터 시퀀스가 확산 코드일 수 있다. 이동 무선 네트워크는 연관된 그룹의 통신 장치들 중 어느 것이 데이터 버스트를 전송했는지를 판정하고, 그에 응답하여, 하향링크 통신 채널을 통해 상향링크 자원의 허가의 표시를 전송함으로써 상향링크 자원에의 액세스를 허가하도록 구성되어 있을 수 있다. 상향링크 자원을 허가받고 있는 장치를 식별하기 위해, 그 통신 장치에 할당된 데이터 시퀀스가 상향링크 자원을 허가하는 시그널링 데이터에 포함되고, 이 시그널링 데이터는 예를 들어, 프리앰블, 미드앰블 또는 포스트앰블 또는 확산 코드로서 하향링크를 통해 전송된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 한 그룹의 연관된 통신 장치들이, 예를 들어, 물리 계층(예를 들어, 랜덤 액세스 통신 채널)을 통해 데이터 버스트를 전송하기 위한 프리앰블로서 사용될 수 있는 소정의 시퀀스를 할당받는 구성을 제공한다. 그러면, 이동 무선 네트워크는 통신 장치들 중 어느 것이 랜덤 액세스 채널에서 데이터를 전송했는지를 식별할 수 있다. 그에 따라, 상향링크 자원을 허가할 때, 이동 무선 네트워크는 상향링크 자원에 대한 요청에서 수신한 동일한 프리앰블을 포함하는 허가 메시지를 전달한다. 모든 통신 장치는 상향링크 자원을 할당하는 제어 평면 메시지를 리스닝하도록 구성되어 있고, 할당받은 소정의 데이터 시퀀스에 대한 정보를 사용하여, 상향링크 자원을 요청한 통신 장치는 그 자원을 허가받았음을 입증할 수 있다. 그에 따라, 예를 들어, 동일한 서브그룹에 할당되어 있고 동일한 랜덤 액세스 채널에서 전송할 수 있는 이동 통신 장치들 사이의 경쟁이 해결될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 마스터 통신 장치는 그룹에 대한 모든 NAS 통신을 전달하도록 구성되어 있다. 그렇지만, 그룹의 슬레이브 통신 장치들 중 하나가 이동 무선 네트워크와 통신하고 있는 경우, 네트워크가 다른 기지국으로의 핸드오버가 행해져야만 하는 것으로 간주하거나[네트워크 지시 핸드오버(network directed handover)] 통신 장치 자체가 핸드오버가 행해져야만 하는 것으로 간주할 때[이동국 지시 핸드오버(mobile directed handover)], 그 슬레이브 장치는 그 그룹에 대한 핸드오버를 실행하기 위해 연관된 AS 시그널링 데이터를 전달한다. 그룹 내의 다른 장치들은, 대상 기지국에 접속하는 데 필요한 임의의 메시지를 수신할 수 있도록, 하향링크 및 상향링크 AS 통신이 있는지 리스닝한다. 그룹의 통신 장치들이 유휴 모드로 되돌아가는 경우, 마스터 장치는 이동성을 위해 요구되는 모든 NAS 시그널링을 전달한다.

본 발명의 추가의 측면 및 특징은 첨부된 특허청구범위에 한정되어 있으며, 연관된 통신 장치의 그룹을 형성하는 통신 장치 및 데이터 통신 방법을 포함한다.

이제부터, 동일한 부분이 동일한 참조 번호를 가지는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 1은 3GPP LTE(Long Term Evolution) 표준에 따라 동작하는 통신 시스템을 형성하는 이동 무선 네트워크 및 복수의 사용자 장비의 개략 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 무선 액세스 네트워크와 통신하고 있는 한 그룹의 장치의 개략도.
도 3은 자동차 전체에 걸쳐 배치된 센서들에 의해 발생된 데이터를 보고하는 복수의 통신 장치를 포함하는 자동차의 개략도.
도 4는 각각의 통신 장치와 연관된 센서들에 의해 발생된 정보에 관해 보고하는 버스 전체에 걸쳐 배치된 복수의 통신 장치를 포함하는 버스의 개략 블록도.
도 5는 연관된 그룹을 형성하는 3개의 통신 장치의 개략 블록도.
도 6은 한 그룹의 통신 장치들 사이에서 상향링크를 통해 가상 멀티플렉싱이 수행되는 프로세스의 개략도.
도 7은 이동 무선 네트워크에 연결할 시에 그룹의 제1 또는 마스터 통신 장치 및 그룹 내의 다른 장치들에 의해 수행되는 프로세스를 나타낸 흐름도.
도 8은 물리 랜덤 액세스 채널을 포함하는 물리 계층 채널의 개략도.
도 9는 통신 장치들의 서브그룹과 관련하여 도 7에 도시된 물리 랜덤 액세스 채널의 논리적 구성을 나타낸 개략도.
도 10은 도 8에 도시된 통신 장치에 의해 전송되는 데이터 버스트를 나타낸 도면.
도 11은 상향링크 통신 자원에 액세스하기 위한 그룹의 이동 통신 장치들 중 하나와 기지국 간의 메시지 교환을 나타낸 도면.
도 12는 상향링크 자원을 요청하기 위해 랜덤 액세스 채널에 액세스할 때의 마스터 통신 장치의 동작을 나타낸 흐름도.
도 13은 상향링크 통신 자원에의 비경쟁 액세스를 위한 그룹의 제1 또는 마스터 통신 장치와의 메시지 교환을 나타낸 도면.
도 14는 상향링크 자원을 요청하기 위해 랜덤 액세스 채널에 액세스할 때의 마스터 통신 장치의 동작을 나타낸 흐름도.

이제부터, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 표준에 따라 동작하는 이동 무선 네트워크를 사용하는 구현예를 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 기술할 것이다. 도 1은 LTE 네트워크의 예시적인 아키텍처를 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이 그리고 종래의 이동 무선 네트워크에서와 같이, 사용자 장비(UE)(1)라고 표시된 이동 통신 장치는 LTE에서 eNodeB(enhanced NodeB)라고 하는 기지국(2)과 데이터 통신을 하도록 구성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 이동 통신 장치(1)는 이동 통신 장치가 이동 무선 네트워크에 액세스할 수 있게 해주고 사용자가 가입한 서비스에 대해 인증될 수 있게 해주는 정보 및 파라미터를 포함하는 USIM(Universal Subscriber Identity Module)을 포함하고 있다.

기지국 또는 eNodeB(2)는 통신 장치(1)가 이동 무선 네트워크에 걸쳐 로밍할 때 통신 장치(1)에 대한 이동 통신 서비스의 라우팅 및 관리를 수행하도록 구성되어 있는 S-GW(serving gateway)(6)에 연결되어 있다. 이동성 관리 및 연결을 유지하기 위해, MME(mobility management entity)(8)는 HSS(home subscriber server)(10)에 저장되어 있는 가입자 정보를 사용하여 통신 장치(1)와의 EPS(enhanced packet service) 연결을 관리한다. 다른 코어 네트워크 구성요소는 PCRF(policy charging and resource function)(12), 및 인터넷 네트워크(16)에 그리고 마지막으로 외부 서버(20)에 연결되어 있는 P-GW(packet data gateway)(14)를 포함한다. LTE 아키텍처에 대한 추가 정보가 Holma H. 및 Toskala A.의 저서 "LTE for UMTS OFDN and SC-FDMA based radio access"의 25 페이지 이후로부터 수집될 수 있다.

한 그룹의 UE 와의 통신

본 발명의 실시예는 복수의 통신 장치가 상이한 소스로부터의 데이터를 전달하기 위해 서로 연관되어 있을 수 있고 함께 그룹화되어 있는 구성을 제공한다. 이들 데이터 소스가 기계에 의해 발생된 포함할 수 있는 것이 생각되고 있고, 따라서 데이터가 자동으로 발생된 센서 표시값 또는 로깅을 필요로 하는 이벤트 또는 사람 상호작용에 의해서보다는 기계에 의해 발생되는 다른 데이터일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 MTC 통신에 적용할 수 있다. 장치들의 그룹의 한 예가 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 이동 통신 장치들(1)은 그룹(22)과 연관되어 있고, 각각은 도면 부호(24)로 나타낸 무선 액세스 네트워크와 통신할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 장치들을 그룹화하는 것이 적절할지도 모르는 예가 도 3 및 도 4에 제공되어 있다. 도 3은 엔진 내 등의 자동차 내의 다른 구성요소들로부터 자극을 수신하여 자동차의 속도 또는 타이어 압력 등을 모니터링하고 있는 복수의 센서(A1, A2, A3, A4)를 포함하는 자동차의 한 예를 제공하고 있다. 센서(A1, A2, A3, A4)에 의해 발생되는 임의의 데이터는 자동차(30) 전체에 걸쳐 공간적으로 배치되어 있을 수 있는 이동 통신 장치들(32)에 입력된다.

다른 예는 버스(예를 들어, 대중 교통을 제공하는 버스)일 수 있는 도 4에 도시되어 있다. 버스는 또한 복수의 센서(B1, B2, B3, B4)를 포함할 수 있고, 예를 들어, 버스(40)의 위치를 나타내기 위해 자동으로 정보를 발생하는 GPS 장치(45)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서와 같이, 도 4에 도시된 센서들(B1, B2, B3, B4, 45) 각각은 이들 센서(B1, B2, B3, B4, 45)에 의해 발생된 데이터를 인터넷에 연결되어 있는 서버 상에서 실행 중인 응용 프로그램으로 전송하기 위한 연관된 통신 장치(46)를 가진다. 데이터는 이동 무선 네트워크를 통해 그 응용 프로그램으로 전달된다.

도 3 및 도 4에 도시된 예에서, 복수의 통신 장치가 공통적으로 위치되어 있기 때문에, 본 발명의 실시예는 통신 세션을 설정하는 데 그리고 이동 무선 네트워크를 통해 그 통신 장치들과 데이터 통신을 하는 데 필요한 시그널링 오버헤드의 양을 감소시키기 위해 그 공통의 위치를 이용하는 것을 목표로 한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 이러한 이용률 및 효율의 향상을 달성하도록 고안되어 있다.

도 5는, 예를 들어, 도 3 및 도 4에 나타낸 예시적인 적용례에 대해 사용될 수 있는 연관된 장치들의 그룹을 형성하도록 구성되어 있는 3개의 통신 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 3개의 장치(50) 각각은 이동 무선 네트워크(52)의 기지국과 데이터 통신을 하도록 구성되어 있는 송신기 및 수신기를 포함하고 있다. 각각의 통신 장치는 U-SIM 모듈(54), 및 이동 무선 네트워크에 연결되어 있는 대응하는 응용 프로그램 서버와 데이터 통신을 하는 응용 프로그램을 실행하도록 구성되어 있는 응용 프로그램 프로세서(56)를 포함하고 있다.

잘 알 것인 바와 같이, 일부 실시예에서, 응용 프로그램 프로세서(56)는 아주 간단한 장치일 수 있거나, 통신 장치(50)에 포함되어 있지 않을 수 있는데, 그 이유는 통신 장치(50)에 의해 제공되는 기능이 수신 입력(58)을 통해 센서에 의해 발생되는 데이터를 전달하는 데만 필요하기 때문이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 통신 장치(50)에 대한 U-SIM(54)은 통신 베어러를 설정하기 위해 네트워크에 통신 장치를 식별해주는 동일한 식별자를 포함하고 있다. 이와 같이, U-SIM은 통신 장치들의 그룹에 공통인 IMSI(international mobile subscriber identity number) 또는 GUTI를 포함할 수 있다. 따라서, 이하의 표에 나타낸 바와 같이, 도 5에 도시된 통신 장치들(50)의 그룹은 AS(Access Stratum) 통신인지 NAS(Non Access Stratum) 통신인지에 따라 다양한 식별자를 사용하여 어드레싱될 수 있다. AS 통신의 경우, 그룹의 모든 멤버에 대해 통신 세션을 설정하기 위해 CRNTI(cellular radio network temporary identifier)가 사용될 수 있다. 또한, 그룹 또는 클러스터에 대해 하나의 고유 URL/URI 또는 IP 주소를 사용하여 상위 계층 식별이 어떻게 행해질 수 있는지를 비롯한 이동 통신 장치들의 그룹 또는 클러스터가 어드레싱될 수 있는 다양한 방식의 표시를 제공하는 표가 이하에 나타내어져 있다.

영역	식별자
AS	그룹/클러스터당 하나의 C-RNTI
NAS	그룹/클러스터당 하나의 IMSI/GUTI 장치당 하나의 IMEI
상위 계층	장치당 하나의 고유 식별자(예컨대, URL/URI 등) 그룹/클러스터당 하나의 IP 주소

클러스터 식별자

도 5에 도시된 통신 장치들(50)는 또한 송수신기(52)를 사용하여 그룹의 다른 통신 장치들에 의해 상향링크를 통해 이동 무선 네트워크로 전송된 데이터를 검출하고 복구하도록 구성되어 있는 상향링크 수신기(60)를 포함하고 있을 수 있다.

이하의 설명으로부터 잘 알 것인 바와 같이, 다른 실시예에서, 상향링크 수신기(60)가 생략될 수 있다.

이하의 단락들에서 설명될 것인 바와 같이, 제어 평면 시그널링을 감소시킴으로써 효율 이득을 실현하기 위해, 그룹의 장치들 중 하나는 마스터 장치로서 기능하고, 향상된 패킷 시스템 이동성 및 연결 관리(ECM/EMM) 기능에 따라 통신 세션을 설정하고 통신 세션을 유지하기 위해, 상향링크를 통해 이동 무선 네트워크로의 시그널링 및 정보의 전송을 수행하는 반면, 그룹의 다른 장치들은 하향링크 통신을 리스닝하고만 있다. 이와 같이, 통신 및 제어 평면 정보를 감소시키는 효율 및 이용률의 향상의 일부는 그룹의 장치들 중 단지 하나만이 상향링크에서 제어 평면 정보를 전송한다는 것이다.

도 6은 그룹 내의 장치들의 시스템 레벨 구성을 제공한다. 상자(70)에 나타낸 바와 같이, 무선 액세스 계층 등의 상위 계층 네트워크 기능에 관한 한, 그룹 내의 모든 통신 장치들이 단일 통신 장치로서 간주될 수 있다. 그룹 내의 장치들 각각은 수동 또는 "슬레이브" 장치로서 기능하고, 그룹의 장치들 중 하나는 마스터 장치로서 기능한다. 그룹 내의 어떤 장치도 데이터를 전송하거나 수신하지 않을 때, 통신 장치들은 ECM 유휴 상태(72)에 들어간다. 그렇지만, AS 또는 NAS 데이터를 전달하는 것과 관련하여, 그룹의 n개의 통신 장치 중 임의의 것이 ECM 연결됨 상태(74, 76, 78)에 들어갈 수 있고, 이 경우에 장치들 중 하나가 상향링크를 통해 전송하고 있고 다른 통신 장치들은 수신하고 있다. 이와 같이, 그룹의 모든 통신 장치들은 ECM 연결됨 상태에 들어갈 수 있지만, 한번에 장치들 중 단지 하나만이 상향링크 자원을 허가받을 수 있다. 그렇지만, 그룹 내의 모든 장치들은, 사실상 포인트 투 멀티포인트(point to multi-point) 통신처럼 하향링크 전송을 수신할 수 있도록, ECM 연결됨 상태에 들어간다. 일반적으로, 마스터 통신 장치는 NAS 통신과 연관되어 있는 통신 베어러를 설정하기 위해 모든 상향링크 메시지를 전송한다.

도 6은 마스터 통신 장치가 도 5에 도시된 연관된 통신 장치들의 그룹에 대한 통신 세션을 설정하는 프로세스를 나타내는 흐름도를 제공한다. 이 흐름도는 다음과 같이 요약된다:

S1: 그룹의 통신 장치들 중 하나는 마스터 통신 장치 또는 UE로서 기능하고, 이동 무선 네트워크와 필요한 통신을 수행하기 위해, 예를 들어, 랜덤 액세스 채널을 통해 시그널링 정보를 전달함으로써 통신 세션을 설정한다. 예를 들어, 마스터 UE는 통신 베어러 또는 유사한 베어러 요청 프로토콜을 설정하기 위해 PDP 컨텍스트 활성화 요청 또는 PDN 연결 요청을 수행할 수 있다. 마스터 UE는 그룹의 모든 멤버에 공통인 IMSI/GUTI 또는 다른 식별자를 사용한다. 마스터 UE는, 예를 들어, 이동 무선 네트워크를 통해 데이터 통신을 하고자 하는 그룹의 제1 UE일 수 있고, 이 경우에 그 UE는 통신 세션을 설정하기 위한 마스터 UE로서 기능한다. 다른 UE들은 상향링크 수신기(60)를 사용하여 제어 평면 데이터를 검출할 수 있다. 다른 대안으로서, 그룹의 통신 장치들의 그룹 멤버들 중 하나가 마스터 UE로서 사전 지정되고 그에 따라 프로그램되어 있을 수 있으며, 이 경우에 보다 단순화된 아키텍처를 형성하기 위해 상향링크 수신기(60)가 생략될 수 있다.

S2: 그룹의 서로 연관된 다른 통신 장치들은 마스터 UE로부터의 상향링크 전송에 응답하여 제공되는 하향링크 시그널링 정보가 있는지 리스닝한다. 하향링크 시그널링 정보는 이동성 관리를 위해 필요한 데이터 및 모든 NAS(Non Access Stratum) 정보를 포함할 것이다.

S4: 통신 세션 설정 프로세스의 일부는 아니지만, 마스터 통신 장치는 장치들의 그룹에 대한 인증 및 다른 NAS 유형 통신을 계속 수행한다. 그에 대응하여, 그룹의 모든 장치들은, 통신 장치 자체가 상향링크 통신을 수행한 것처럼, 필요한 정보를 수신하기 위해 하향링크 통신을 모니터링한다.

S6: 모든 다른 통신 장치들은, 그룹이 ECM_IDLE 상태로부터 ECM_CONNECTED 상태로 이동될 때를 검출하기 위해, 제어 평면 시그널링을 모니터링하고 디코딩한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이하의 구성이 제어 평면/NAS 통신의 효율의 향상이 달성될 수 있도록 그룹으로서 기능하는 통신 장치들의 그룹에 적용된다:

그룹/클러스터가 그룹의 모든 통신 장치들에 공통인 고유의 C-RNTI 및 GUTI/IMSI에 의해 식별된다.

하향링크를 통한 이동 무선 네트워크와 그룹 간의 통신은 적응적 변조 및 코딩이 없는 브로드캐스트 전송처럼 보인다.

장치들의 그룹에 대한 하향링크 통신에 대해, 페이징이 지원된다.

상향링크 통신에 대해, 통신 장치는 유니캐스트 전송을 위해 상향링크 자원을 예비해 두어야만 한다.

마스터 통신 장치만이 재인증될 수 있고, 다른 NAS 절차를 수행한다.

슬레이브 장치는 마스터 그룹 장치에 필수적인 절차들의 서브세트를 구현할 수 있다.

그룹의 연관된 통신 장치의 식별

일부 실시예에서, 그룹/클러스터를 형성하는 장치들은 서로 분리되어 인덱싱되거나 식별가능하다. 도 6의 설명을 위해 앞서 살펴본 바와 같이, 이것은 (IMEI를 요청하는) 명시적인 인증 절차가 호출될 때 또는 암시적으로 이 정보가 가입 정보(USIM 데이터)에 의해 관리될 때 접속 절차 동안 실현될 수 있다. 전자의 경우에, 표준의 절차가 사용되고, ECM_CONNECTED 상태로의 천이 동안 장치당 C-RNTI가 할당된다[예비된 프리앰블이 RA(random access) 절차에서 사용된다]. ECM_IDLE로의 천이 후에, 이하의 것이 적용된다:

1. 그룹/클러스터를 형성하는 장치들이 인덱싱되어야만 한다. 이것은 명시적인 인증 절차가 네트워크에 의해 호출될 때(네트워크가 클러스터 내의 장치를 일의적으로 식별해주는 IMEI를 요청하고 인덱스가 이어서 할당될 수 있음) 또는 암시적으로 이 정보가 가입 정보(USIM 데이터)에 의해 관리될 때 접속 동안 실현될 수 있다. 후자의 경우에, 마스터 장치가 네트워크에 접속된다. 전자의 경우에, 클러스터 내의 모든 장치에 의해 표준의 접속 절차가 사용되고, 그 장치들 중 하나가 마스터 장치로 된다. 접속 절차가 완료된 후에, 모든 장치는 ECM_IDLE 상태로 천이하고, 이어서 이하의 것이 적용된다.

2. 그룹 내의 모든 장치가 등록된 후에, 시스템은 전체 그룹에 페이징할 수 있다(장치들이 ECM_IDLE/EMM_REGISTERED에 있음).

3. 그룹 내의 하나의 장치는 마스터 장치(예컨대, 처음으로 접속된 또는 슬레이브 장치가 단순화되어 있는 경우에 특수 기능을 갖는 장치)로 표시되어 있다. 이 장치는 페이징 메시지에 응답하고, 또한 NAS 절차(즉, 재인증), TAU 절차 등에 대한 앵커 장치이다.

4. 상향링크 전송을 개시하고자 하는 장치는 그의 고유 프리앰블을 사용하여 RA 절차를 호출한다(메시지 1). 그의 프리앰블이 메시지 2에서 에코되고 가능한 경쟁이 메시지 4에서 해결되면, 임시 RNTI가 그룹 C-RNTI로서 승격된다.

5. 다른 장치들은 그룹 C-RNTI 등의 파라미터를 획득하기 위해 수동적으로 RA 절차 메시지를 리스닝한다. 이것은 그룹 NAS 식별자(메시지 4에서) 및 선택적으로 그룹 프리앰블(메시지 2에서)을 탐색함으로써 달성된다. 타이밍 조절(timing advance) 파라미터가 또한 사용될 수 있지만, 분산된 장치들에 대해 정확하지 않을 수 있다. TA 정정이 나중에 MTC 장치가 RA 절차를 호출할 때 달성될 수 있다.

6. 전력을 절감하기 위해, ECM_IDLE에 있는 MTC 장치는 함수, 예컨대 f(장치 번호/인덱스, IMSI) = 하이퍼/무선 프레임 번호/서브프레임/TTI 등에 따라 소정의 시간 슬롯에서 RA 절차를 호출할 수 있다. 슬레이브 장치가 C-RNTI를 획득하기 위해 PDCCH를 계속 모니터링하는 것을 방지하기 위해 이것이 필요하다. (종래의 LTE 장치는 언제라도 RA 절차를 트리거할 수 있고, 클러스터 내의 다른 장치들은 그룹 C-RNTI를 획득하기 위해 이것을 검출해야만 한다. 모든 장치들이 PDCCH를 상시 모니터링해야만 하기 때문에, 이것은 전력 절감 관점에서 볼 때 비효율적일 것이다. 이 원리는 페이징 기회(paging occasion)가 있는지 리스닝하는 것과 유사하다. 다른 대안으로서, 그룹에 의해 액세스될 PRACH 자원을 선택하기 위해 소정의 규칙이 사용될 수 있고, 이 정보는 PDCCH가 모니터링될 필요가 있을 때 MTC 장치가 타이밍 기회(timing occasion)를 선택할 수 있게 해준다.)

7. 마스터 장치가 페이징 메시지에 의해 트리거된 후에, 다른 슬레이브 장치들은 PDCCH를 상시 모니터링하면서 임의의 DL 전송을 수동적으로 디코딩한다.

8. 의사 랜덤 함수가 정의된다:f_rand(하이퍼 프레임 번호, 장치 번호/인덱스, 프리앰블 그룹) = 프리앰블 인덱스. 경쟁 기반 RA 절차가 호출될 때 그룹 내의 모든 장치가 상이한 프리앰블을 사용하도록 해주기 위해 이 함수가 사용된다. RA 응답 메시지가 지연될 수 있기 때문에, 이 함수는 X 프레임/TTI에 대해 동일한 프리앰블 인덱스를 할당할 수 없다. 동일한 그룹/클러스터에 속하는 장치로부터의 2개의 RA 시도를 구별하기 위해 이것이 필요하다(이들 장치에 대해서는 경쟁 해결이 효과가 없을 것인데, 그 이유는 이들이 동일한 NAS 식별자를 가지기 때문이다). 유의할 점은, 그룹 내에서 장치들이 충돌할 수 있고 이것이 고유의 프리앰블의 사용에 의해 해결된다는 것이다. 그룹에 속하지 않는 UE와의 임의의 경쟁이 NAS 식별자에 의해 해결된다.

9. MTC 장치가 UL 자원을 허가받은 경우, 메시지 3이 송신된다(부록 1 참조). (그룹/클러스터에 속하지 않는 장치와의) 임의의 경쟁이 해결된 후에, 클러스터 장치는 UL 데이터를 전송하기 시작한다.

10. 그룹/클러스터 내의 다른 장치들은 그룹 C-RNTI에 대해 PDCCH를 통한 어떤 할당도 없을 때까지(비활동 타이머가 또한 만료되어야 함) 또는 전송 장치 및 클러스터가 ECM_IDLE로 이동될 때까지 UL 전송을 개시하려고 시도하지 않는다. 전자는 L2 프로토콜이 동기된 채로 있을 것을 필요로 하고(예컨대, 순서 번호 등), 후자는 RRC 연결 해제 메시지가 송신될 때를 검출하기 위해 AS 시그널링의 수동적 디코딩을 필요로 한다. 이 방식은, 전송 장치가 송신할 데이터를 가지고 있는 한, 다른 장치들을 차단한다. 다른 대안으로서, 전송 장치는, 예컨대, Y TTI/ms 후에 중단되고, 따라서 전송 장치는 ECM_IDLE로 이동되어 다른 장치들이 (RA 액세스를 통해) UL 자원을 요청하고 전송을 시작할 수 있게 해준다. 이것은 사실상 클러스터 장치들 사이의 암시적인(시그널링이 없음) UL 전송 중개(transmission brokering)이다.

11. L2 동기화가 모니터링에 의해 명시적으로 또는 어떤 소정의 시간 동안 PDCCH를 통한 어떤 할당도 없는(즉, 비활동 타이머가 만료된) 후에 L2 프로토콜을 기본 상태로 재설정함으로써 암시적으로 달성될 수 있다.

12. MTC 장치는 또한, UL 전송을 개시하도록 허용되어 있음을 다른 장치들에 알려주기 위해 L2 동기화가 사용되는지 ECM_IDLE 상태로의 천이가 사용되는지에 상관없이, 전송 장치로 된 경우 얼마의 데이터를 전송할 수 있는지의 점에서 제한될 수 있다.

13. 마스터 장치만이 재인증될 수 있고, 다른 NAS 절차를 수행한다.

14. 슬레이브 장치는 마스터 그룹 장치에 필수적인 절차들의 서브세트를 구현할 수 있다.

15. 나중에 그룹에 가입하는 장치들은 제1 접속과 상이하게 MME에 의해 처리될 접속 절차를 개시할 필요가 있을 수 있다 - 즉, MTC 장치로부터 항상 IMEI가 요청되고, 장치가 인증되며, 보안 기능이 트리거된다(전체 그룹에 대해 새로운 보안 자격 증명이 전달된다). 새로운 PDP 컨텍스트가 설정되지 않고, 기존의 PDP 컨텍스트 정보만이 전달된다.

16. 그룹에 속하는 단말로의 데이터 전송을 위해 사용되는 랜덤 액세스 절차(프리앰블 및 NAS 경쟁 해결)를 사용하는 UL 가상 멀티플렉싱 개념이 도 6에 나타내어져 있다.

그룹 내의 통신 장치에 의한 상향링크 통신

이상에서 제공된 설명으로부터 잘 알 것인 바와 같이, 마스터 통신 장치만이 통신 세션을 설정하기 위해 시그널링 정보를 전송하도록 구성되어 있다. 그렇지만, 그룹의 임의의 장치가 언젠가는 상향링크에서 데이터를 전송할 수 있고, 따라서 상향링크 자원을 필요로 할 것이다. 종래에는, 이것이 이동 통신 장치가, 예를 들어, LTE 시스템의 PRACH 등의 랜덤 액세스 채널에서 랜덤 액세스 신호를 전송하는 것에 의해 구성된다. 랜덤 액세스 신호를 수신하는 기지국은 동일한 상향링크 PRACH에서 랜덤 액세스 신호를 전송하는 2개의 이동 통신 장치 사이의 경쟁을 해결하는 구성을 포함한다. 그렇지만, 본 기법에 따르면, 통신 장치들의 그룹은 그룹의 통신 장치들을 장치들의 서브그룹으로 분할하고 서브그룹의 통신 장치들이 PRACH에 액세스할 수 있는 시간을 사전 할당함으로써 경쟁의 가능성을 감소시키도록 구성되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 그룹 또는 적어도 서브그룹 내의 각각의 장치는 경쟁을 해결하는 데 사용될 수 있는 프리앰블, 미드앰블 또는 포스트앰블로서 사용할 고유의 데이터 시퀀스를 제공받는다.

앞서 설명한 바와 같이, 일부 실시예에서, 소정의 시퀀스가 연관된 통신 장치들의 그룹에 할당되고, 이 시퀀스는 상향링크 랜덤 액세스 채널을 할당하기 위한 동일한 시간을 할당받은 그 그룹 내의 또는 적어도 서브그룹 내의 각각의 통신 장치에 고유하다. 그에 따라, 랜덤 액세스 통신 채널의 경쟁 액세스의 경우에, 이동 무선 네트워크는, 가능한 경우, 통신 장치들 중 어느 것이 랜덤 액세스 통신 채널에 성공적으로 액세스했는지를 확인해주는 것으로 응답할 수 있다. 이 구성은 도 8, 도 9 및 도 10에 나타내어져 있다.

도 8은 10 밀리초 프레임으로부터 0.5 밀리초의 슬롯으로 분할되어 있는 복수의 시간 슬롯을 포함하는 물리 계층에 대한 SC-FDMA 상향링크 전송 방식의 예시적인 표현을 제공한다. Holma H 및 Toskala A의 "LTE for UMTS OFDMA and SC-FDMA based radio access"의 페이지 83 이후의 제5장에 설명된 바와 같은 LTE 표준에 따른 추가의 상세가 제공된다. 그에 부가하여, 매트릭스 구성이 요청 시에 이동 무선 네트워크에 의해 UE에 할당되는 UE의 복수의 통신 물리 채널을 제공하도록, 주파수 대역이 분할된다. 상향링크 자원의 할당에 대한 요청이 PRACH(physical random access channel)에서 신호를 전송하는 것에 의해 제공된다. 랜덤 액세스 채널 PRACH에 대한 액세스의 논리적 구성이 도 9에 도시되어 있다.

본 기법에 따르면, 그룹의 통신 장치들 간의 경쟁을 피하기 위해, 각각의 장치는, 필요한 경우, 하이퍼 프레임 번호, 무선 프레임 번호, 장치 번호 또는 그의 인덱스(휴대폰 번호는 그룹의 모든 통신 장치에 대해 동일함) 및 TTI의 함수(f_rand)에 따라 PRACH에 액세스할 수 있는 시간을 할당받으며, 이에 대해서는 이상에서 설명하였다. 이와 같이, 그룹 내의 각각의 통신 장치는 PRACH에 액세스하기 위해 소정의 시간 슬롯을 제공받는다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2개의 통신 장치(UE1, UE3) 각각은, 필요한 경우, PRACH 채널에서 랜덤 액세스 신호를 전송할 수 있을 때, 제1 서브프레임(102)에서의 동일한 시간(100)을 할당받는다. 장치(UE2, UE4)의 제2 서브그룹은, 어느 한 장치가 랜덤 액세스 신호를 전송할 수 있을 때, 후속 프레임(106)에서의 제2 시간(104)을 할당받는다. 그룹의 장치들을 서브그룹으로 세분함으로써, 그룹의 통신 장치들 간의 경쟁의 가능성이 감소된다.

PRACH에 경쟁이 있을 가능성과 각각의 통신 장치가 상향링크 자원을 요청할 수 있기 전에 기다려야만 하는 시간 사이의 균형을 이루기 위해, 2개 이상의 통신 장치가 동일한 PRACH에 할당될 수 있다. 즉, 장치들의 그룹이 서브그룹으로 분할되고, 이들 그룹 각각이 동일한 PRACH를 할당받아, PRACH에 대한 액세스의 스케줄링된 시분할 공유(time sharing) 내에 있다. 따라서, PRACH에 액세스하기 위한 최소 시간 또는 PRACH의 용량과 관련하여 그룹의 크기에 대한 제한이 없다. 그렇지만, 그 결과, 경쟁 액세스가 일어날 것이다. 그에 따라, 경쟁 해결이 필요하다. 이를 위해, 그룹의 각각의 통신 장치는 PRACH에서 전송하기 위한 프리앰블로서 사용하는 고유의 데이터 시퀀스를 제공받는다. 도 10은 PRACH에서 전송될 수 있고 프리앰블 필드(90) 및 NAS(Non Access Stratum) 식별자(92)를 포함하는 정보 버스트를 나타낸 것이다. 각각의 통신 장치는 프리앰블로서 사용하기 위한 64개의 가능한 데이터 시퀀스 중의 하나로부터의 고유의 데이터 시퀀스를 제공받는다. 도 10에 예시된 바와 같이, 그룹의 장치들 각각은 고유의 프리앰블을 제공받는 반면, 기지국에 접속된 셀 내의 다른 장치들은 상이한 일련의 프리앰블 시퀀스를 제공받거나 통신 장치들의 다른 그룹은 64개의 이용가능한 프리앰블 중에서 상이한 일련의 프리앰블 시퀀스를 제공받는다.

그룹 내의 장치들 각각이 고유의 프리앰블을 제공받기 때문에, 통신 장치들 중 하나가 PRACH에서 버스트를 전송할 때, 이동 무선 네트워크는 특정의 통신 장치가 상향링크 자원을 필요로 한다는 것을 식별할 수 있다. 그에 따라, 상향링크 자원을 허가할 때, 이동 무선 네트워크, 보다 상세하게는 기지국/eNodeB는, 어쩌면 S-GW 또는 MME와 결합하여, 그 통신 장치의 고유 프리앰블로 응답하고, 따라서 상향링크 자원의 허가가 있는지 리스닝할 때, 그 통신 장치는 상향링크에 대한 통신 자원이 그에게 허가되었는지를 식별할 수 있다.

통신 장치들의 그룹에 대한 상향링크 통신 자원에 대한 경쟁 액세스의 표현은 도 11에 도시된 메시지 흐름에 의해 제공되고, TS 36.300로부터 재현되며, 본 기법의 실시예를 이해하는 데 도움을 주기 위해 여기에 제시되어 있다. 도 11에 나타낸 메시지 교환은 이하에서 설명되는 4개의 메시지를 제공한다:

1) 상향링크에서 RACH를 통한 랜덤 액세스 프리앰블:

통신 장치들의 그룹의 통신 장치는 f_rand 함수로부터 도출된 프리앰블을 사용한다. 이 프리앰블은 그룹 내의 통신 장치를 일의적으로 식별해준다. 랜덤 액세스 채널에 액세스하기 위한 경쟁이 여전히 존재할 수 있다. 동일한 서브그룹으로부터의 다른 통신 장치가 또한 랜덤 액세스 채널에서 동시에 전송하는 경우, 프리앰블이 어느 그룹으로부터 선택되는지를 결정하기 위해 경로 손실이 사용될 수 있다. 프리앰블이 속하는 그룹은 메시지 3의 크기 및 UE에서의 무선 상태의 표시를 제공한다. 프리앰블 그룹 정보는, 필요한 임계값과 함께, 시스템 정보를 통해 브로드캐스트된다.

2) DL-SCH(downlink shared channel)를 통해 MAC(Media Access Layer)에 의해 발생되는 랜덤 액세스 응답:

통신 장치는 그에 대한 상향링크 자원의 허가가 고유의 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 사용한다는 것을 식별한다.

이 통신은 메시지 1과 준동기적(semi-synchronous)인데, 그 이유는 크기가 하나 이상의 TTI(transmission time interval)인 유연한 창(flexible window) 내에 있기 때문이다. HARQ가 없고, 메시지가 PDCCH를 통해 RA-RNTI로 어드레싱된다. 이 메시지는 적어도 랜덤 액세스 프리앰블 식별자, 타이밍 정렬(Timing Alignment) 정보, 초기 상향링크 허가, 및 경쟁 해결 시에 영구적인 것으로 될 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 임시 C-RNTI의 할당을 전달한다. 이것은 하나의 DL-SCH 메시지에서 가변 수의 UE를 위한 것이다.

3) 상향링크 공유 채널을 통한 첫번째 스케줄링된 상향링크 전송:

이 메시지는 메시지 2에서 그의 고유 프리앰블을 인식한 통신 장치에 의해 송신된다. 이 메시지는 다음과 같은 특성을 가진다:

이 메시지는 H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 사용한다;

전송 블록의 크기는 단계 2에서 전달된 상향링크 허가에 의존하고 적어도 80 비트이다.

이 메시지는 RRC(radio resource connection) 계층에 의해 발생되고 CCCH를 통해 전송된 RRC 연결 요청을 전달한다;

이 메시지는 적어도 NAS UE 식별자를 전달하지만 NAS 메시지를 전달하지는 않는다;

RLC TM: 세그먼트화 없음;

(마스터 통신 장치에만 의한) RRC 연결 재설정 절차에 대해;

이 메시지는 RRC 계층에 의해 발생되고 CCCH(Common Control Channel)를 통해 전송된 RRC 연결 재설정 요청을 전달한다;

RLC TM: 세그먼트화 없음;

이 메시지는 NAS 메시지를 포함하지 않는다.

이 메시지는 핸드오버 후에 대상 셀 내의 기지국으로부터, 그렇지만 마스터 통신 장치로부터만 전달된다.

이 메시지는 RRC 계층에 의해 발생되고 DCCH를 통해 전송된 암호화되고 무결성 보호된 RRC 핸드오버 확인을 전달한다;

이 메시지는 상향링크 자원을 요청할 때 또는 핸드오버 명령 이후에 설정되는 바와 같은 그를 송신하는 UE의 C-RNTI를 전달한다;

가능한 경우, 상향링크 버퍼 상태 보고를 포함한다.

다른 이벤트에 대해, 이 메시지는 메시지 2에서 그의 랜덤 액세스 프리앰블을 인식한 통신 장치에 의해 송신된다.

4) 하향링크 상에서의 경쟁 해결:

메시지 2에서 전달된 그의 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 인식한 통신 장치를 비롯한 그룹 내의 모든 통신 장치들은 메시지 4를 리스닝한다. 이 메시지는 이하의 속성들에 의해 특징지워진다:

eNodeB가 경쟁을 해결하기 전에 NAS 답신을 기다리지 않는다는 점에서 조기 경쟁 해결이 사용된다.

이 메시지는 메시지 3과 동기화되어 있지 않다;

이 메시지는 H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 사용한다;

이 메시지는 초기 액세스를 위해 PDCCH를 통해 임시 C-RNTI로 어드레싱되고, 무선 링크 장애 후에는 RRC_CONNECTED에 있는 UE에 대한 PDCCH를 통해 C-RNTI로 어드레싱된다;

H-ARQ 피드백이 경쟁 해결 메시지에 응답하여 제공되는, 메시지 3에서 제공된 바와 같은, 그 자신의 UE 프리앰블 식별자를 검출한 UE에 의해서만 전송된다;

초기 액세스 및 RRC 연결 재설정 절차에 대해, 세그먼트화가 사용되지 않는다(RLC-TM);

랜덤 액세스 성공을 검출하고 아직 C-RNTI를 갖지 않는 UE에 대해 임시 C-RNTI가 C-RNTI로 승격되고, 다른 UE들에 의해 드롭된다. 랜덤 액세스 성공을 검출하고 이미 C-RNTI를 가지는 UE는 그의 C-RNTI를 다시 사용하기 시작한다.

요약하면, 도 12는 상향링크 자원에 액세스할 때 통신 장치들의 그룹의 동작을 나타내는 흐름도를 제공한다. 도 12에 나타낸 단계들은 다음과 같이 요약된다:

S20: 통신 장치가 다른 통신 장치들과 관련하여 이용가능한 PRACH 시간 슬롯의 사전 구성된 시분할에 따라 상향링크 PRACH에서 전송하기 위해 그의 차례를 기다린다. 통신 장치는 PRACH에서 프리앰블을 사용하여 신호들의 버스트를 전송함으로써 상향링크 자원을 갖기 위한 요청을 이동 무선 네트워크로 전송하기 위해 그의 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 사용한다. 그렇지만, 이것이 동일한 서브그룹으로부터의 다른 통신 장치 또는 실제로 연관된 통신 장치들의 그룹 내에 있지 않은 다른 통신 장치와 동시적일 수 있다. 이러한 이유는 랜덤 액세스 절차가 서브그룹에 속하는 장치들은 물론 그룹에 속하지 않는 장치들에 의해서도 사용되기 때문이다. 그룹의 장치에 의해 할당된 프리앰블을 사용하는 것에 의해 해결되고 NAS 식별자에 의해 최종적으로 해결되는 2 레벨의 경쟁이 있다. 서브그룹 내의 장치들은 서브그룹 내에서 고유한 프리앰블을 사용한다. 제1 경쟁 해결은 서브그룹 내의 장치들을 구별하기 위해 사용된다. 장치들이 서브그룹에 있지 않고 장치들의 그룹에 속하는 경우, 경쟁이 일어나서는 안되는데, 그 이유는 첫째로 경쟁을 피하기 위해 각각의 서브그룹이 상이한 시간 슬롯을 할당받기 때문이다. 그렇지만, 양쪽 경우에, 장치들의 그룹에 속하지 않는 장치들이 상향링크 액세스를 시도하는 것이 가능하고, NAS 식별자의 도움을 받아 제2 경쟁이 해결될 때 이러하다.

S22: eNodeB가 PRACH에서 랜덤 액세스 전송 중 하나를 해결할 수 있는 경우, eNodeB는 MAC으로부터의 응답 또는 eNodeB로부터의 하향링크 공유 채널을 제공하는 것으로 응답할 수 있고, PRACH에서 전송한 통신 장치의 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 사용한다. 이와 같이, eNodeB는 그 통신 장치에 할당된 프리앰블을 사용하여 상향링크 자원을 허가하는 서브그룹 내의 통신 장치를 일의적으로 식별할 수 있다. 명백하게도, 랜덤 액세스 전송이 그룹 밖에 있는 통신 장치에 의한 것인 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 보통의 방식으로 경쟁이 해결된다.

S24: eNodeB로부터 응답을 수신하면, 통신 장치는, 그의 버스트를 전송할 때 상향링크 PRACH에 대한 경쟁이 없기만 하다면, 할당된 상향링크 자원에 따라 상향링크를 통해 그의 전송을 스케줄링한다.

S26: 통신 장치가 단계(S20)에서 PRACH를 통해 랜덤 액세스 전송을 전송할 때 경쟁이 있는 경우, 서브그룹 내의 다른 통신 장치 또는 장치들의 그룹 밖의 장치가 PRACH에서 랜덤 액세스 전송을 전송하고 eNodeB가 전송을 해결할 수 없기 때문에, eNodeB는 랜덤 액세스 채널에 경쟁이 있다는 것을 알려주기 위해 즉각 응답할 것이다. 이와 같이, 기지국은 PRACH에서의 랜덤 액세스 통신의 요청 전송이 성공하지 못했다는 것을 알려준다. 그에 따라, 통신 장치는 상향링크 자원을 획득하려는 그의 시도가 성공하지 못했다는 것을 확인하고, 따라서 그의 스케줄링된 차례가 다시 돌아올 때 PRACH에서 랜덤 액세스 버스트를 재전송한다.

마스터 UE 에 의해 사용되는 상향링크 자원의 비경쟁 액세스

비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는 핸드오버 동안 전송 통신 장치에 의해 또는 위치 확인 데이터가 요청될 때 마스터 장치에 의해서만 사용된다. 그룹의 다른 통신 장치에서와 같이, 마스터 통신 장치는 그 장치에 고유한 프리앰블을 제공받는다. 게다가, 랜덤 액세스가 경쟁적이 아닌데, 그 이유는 마스터 통신 장치 또는 핸드오버를 수행하는 일을 맡고 있는 통신 장치가 다른 통신 장치와 공유되지 않는 PRACH에 액세스할 시간을 할당받기 때문이다. 그에 따라, 마스터 통신 장치에 대해 요구되는 경쟁 액세스 해결이 없고, 따라서 마스터 통신 장치에 대해 앞서 설명한 상향링크 자원에 대한 요청이 수정되며, 이에 대해서는 이하에서 설명한다:

비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 3개의 단계가 도 13의 메시지 흐름도에 의해 표현되고 다음과 같이 요약된다:

0) DL에서의 전용 시그널링을 통한 랜덤 액세스 프리앰블 할당:

eNodeB는 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블을 UE에 할당한다. 이것은 브로드캐스트 시그널링에서 사용하기 위한 그룹 내의 다른 UE로 송신되는 프리앰블들의 세트 내에 있지 않은 랜덤 액세스 프리앰블이다. 이 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블이 이하의 것을 사용하여 마스터 UE로 시그널링된다:

마스터 UE에 의해 처리되는, 대상 eNodeB에 의해 발생되고 핸드오버를 위해 소스 eNodeB로부터 송신되는 핸드오버 명령; 또는

다시 말하지만 그룹 내의 마스터 UE에 의해 처리되는, 하향링크 데이터 도착 또는 위치 확인의 경우에 PDCCH를 사용하는 것(그렇지만, 그룹 내의 다른 장치들도 역시 메시지를 검출함);

1) 그룹의 마스터 통신 장치에 의해 전송되는, 상향링크에서 RACH를 통한 랜덤 액세스 프리앰블. 이 메시지는 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하여 마스터 UE에 의해 전송된다.

2) 하향링크 공유 채널(DL-SCH)을 통한 랜덤 액세스 응답:

이 메시지는 크기가 2 이상의 TTI인 유연한 창 내에서 메시지 1과 준동기적 방식으로 전송된다. 이 메시지는 다음과 같은 속성을 가진다:

이 메시지는 H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 사용하지 않는다;

메시지가 PDCCH를 통해 RA-RNTI로 어드레싱된다;

이 메시지는 적어도 핸드오버를 위한 타이밍 정렬 정보 및 초기 상향링크 허가, 하향링크 데이터 도착을 위한 타이밍 정렬 정보, 및 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 전달한다;

이 메시지는 하나의 하향링크 공유 채널(DL-SCH) 메시지에서 하나 또는 다수의 UE를 위한 것이다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 마스터 장치가 상향링크 자원을 보호하기 위해 이하의 단계들이 취해진다.

S30: 마스터 장치는 이 서비스 제공 기지국에 상향링크 자원을 요청하는 데 사용하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한다.

S32: 마스터 통신 장치는 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하여 상향링크 자원에 대한 요청을 전송한다.

S34: 송신 기지국은 하향링크 공유 채널을 통해 상향링크 자원의 허가로 응답한다.

이상에서 기술한 예시적인 실시예로부터 잘 알 것인 바와 같이, 실시예들의 일부 또는 전부는 이하의 이점을 제공할 수 있다:

- 통신 장치들의 클러스터가 하나의 C-RNTI/IMSI에 의해 어드레싱될 수 있다. 통신 장치들의 클러스터가 하향링크를 통해 동시에 데이터를 수신할 수 있다. 통신 장치들의 클러스터로의 로컬화된 전달을 위해 셀에서 브로드캐스트 전송 기법이 적용된다. 장치들의 클러스터에서 하향링크 수신을 활성화시키기 위해 유니캐스트 페이징 절차가 사용된다.

- 공지된 시스템에서, UE는 프리앰블 식별자를 랜덤하게 선택한다. 일부 실시예에 따르면, 클러스터 내의 통신 장치들을 구별하기 위해 랜덤 액세스 프리앰블이 사용된다.

- 클러스터 내의 임의의 장치는 동일한 NAS 식별자(또한 C-RNTI)를 가짐에도 불구하고 데이터를 송신하기 위해 상향링크 자원을 요청할 수 있다. 이것은 다른 장치들이 미조정된 상향링크 전송을 간섭하는 것을 방지하는 암시적인 중개 함수를 정의함으로써 가능하게 된다. E-UTRAN은 어느 클러스터 장치가 전송하고 있는지를 구별할 수 없다.

- ECM_IDLE에서 PDCCH 모니터링을 제한하기 위해 장치들의 클러스터 내의 다른 통신 장치들에 대해 전력 절감 수단이 정의된다.

연관된 통신 장치의 동작

앞서 제시된 예시적인 실시예의 설명으로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 이하의 이점이 제공된다:

- 개별적으로 각각의 장치에 대해서보다 통신 장치들의 그룹/클러스터에 대해 허가 및 과금이 설정될 수 있다;

- 그룹/클러스터마다의 NAS 통신 및 절차가 지명된 마스터 장치에 의해 처리되어, 시그널링 통신의 감소를 제공한다;

- 마스터 장치 이외의 그룹의 통신 장치의 구현은 단순화될 수 있다(경량 슬레이브 장치);

- 통신 장치의 그룹은 하나의 C-RNTI/IMSI를 사용할 수 있다;

- 장치들의 그룹으로부터의 상향링크 데이터 통신이 그룹에 걸쳐 통합되어, 세션에 대한 통신을 더 효율적으로 만든다.

이들 이점을 달성하기 위해, 그룹의 모든 통신 장치가 제어 평면 시그널링을 모니터링 및 디코딩하는 것이 필요할 것이고, 따라서 통신 장치는 상향링크 수신기(60)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그룹의 통신 장치들은, 일 실시예에서, 그룹이 ECM_IDLE로 이동될 때를 검출하도록 구성되어 있고(ECM_CONNECTED로의 재천이 시에 L2가 재인스턴스화되기 때문에 계층 2를 동기된 채로 유지할 필요가 없음), 및/또는 ECM_CONNECTED에 있는 동안 다른 클러스터 장치에 의한 상향링크 전송을 개시할 수 있기 위해 계층 2가 동기화될 필요가 있다. 이것은 그룹 C-RNTI에 대한 전송 모니터링을 필요로 한다. 게다가, 하향링크 통신을 위해 적응적 변조 및 코딩이 사용될 수 없고, 그룹/클러스터 내의 모든 장치가 보안 기능 등을 비롯하여 동일한 하드웨어 능력을 가져야만 한다. 그에 부가하여, 일부 실시예에서, 이동 무선 네트워크 인프라에 대해 이하의 수정이 행해진다:

- 선택된 C-RNTI에 대한 "브로드캐스트와 유사한" 전송을 가능하게 해주기 위해 eNodeB에서의 스케줄링 기능이 수정된다.

- eNodeB가 통신 장치들의 그룹이 클러스터를 형성한다는 정보로 사전-프로비저닝되어야만 한다. eNodeB는 할당된 C-RNTI를 클러스터와의 그룹 통신을 위해 사용되는 것으로 표시한다.

- 접속 절차가 슬레이브 장치에 의해 사용되는 경우, MME는 후속하는 접속이 그룹/클러스터를 형성하는 장치들에 의해 트리거된다는 식별을 제공받는다.

- 상위 계층에서 연결 지향 프로토콜이 사용되는 경우, 클러스터에 하나의 IP 주소가 할당되는 시나리오에서 어떤 제약 및 제한이 적용될 수 있다.

첨부된 특허청구범위에 한정되어 있는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 앞서 기술한 실시예에 다양한 수정이 행해질 수 있다. 상세하게는, 본 발명의 실시예가 LTE 이동 무선 네트워크를 참조하여 기술되어 있지만, 본 발명이 3G, GSM, UMTS, CDMA2000 등과 같은 다른 형태의 네트워크에 적용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 통신 장치라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 사용자 장비(UE), 이동 통신 장치, 이동 단말기 등으로 대체될 수 있다. 게다가, 기지국이라는 용어가 eNodeB와 서로 바꾸어 사용될 수 있지만, 이들 네트워크 엔터티 간에 기능상 차이가 없다는 것과, 다른 아키텍처에서, 기지국이 이상의 설명에서 eNodeB/기지국에 의해 수행된 기능들 중 일부를 수행하기 위해 무선 네트워크 제어기와 결합될 것이고 따라서 상기 발명을 GPRS, 3G 또는 다른 아키텍처에 적용할 때 대응하는 변경이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

Claims

통신 시스템으로서,
무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 통신 장치와 데이터 통신을 하도록 구성되어 있는 복수의 기지국을 포함하는 이동 무선 네트워크, 및
그룹을 형성하는 복수의 연관된 통신 장치 - 각각의 상기 연관된 통신 장치는 상기 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신할 수 있음 -를 포함하고, 상기 그룹의 상기 연관된 통신 장치 각각은 공통 식별자를 포함하며, 이 공통 식별자와 관련하여 상기 이동 무선 네트워크를 통해 상기 그룹의 상기 연관된 통신 장치들 중 임의의 통신 장치와 데이터 통신을 하기 위해 통신 세션이 설정될 수 있고,
상기 복수의 연관된 통신 장치들 중 제1 통신 장치는 마스터 통신 장치로 구성되어 있고, 상기 식별자를 포함하는 시그널링 정보를 상기 하나 이상의 기지국을 통해 상기 이동 무선 네트워크로 전송함으로써 상기 통신 세션을 설정하는 동작을 하도록 구성되어 있고,
상기 그룹 내의 상기 연관된 통신 장치들 각각은, 상기 마스터 통신 장치에 의해 전송된 상기 시그널링 정보에 응답하여, 상기 이동 무선 네트워크로부터 전달된 시그널링 정보가 수신될 수 있는 리스닝 모드(listening mode)에 들어가도록 구성되어 있고, 그에 따라 상기 연관된 통신 장치들 각각이 상기 그룹의 상기 연관된 통신 장치들 모두에 대해 상기 공통 식별자를 사용해 상기 마스터 통신 장치에 의해 설정된 상기 통신 세션을 사용하여 상기 이동 무선 네트워크로 데이터를 전송하고 상기 이동 무선 네트워크로부터 데이터를 수신할 수 있고,
상기 제1 통신 장치에 응답하여 상기 이동 무선 네트워크로부터 수신된 상기 시그널링 정보가 이동성 관리 및 연결을 위해 필요한 정보를 포함하고,
상기 마스터 통신 장치는, 상기 연관된 통신 장치들이 유휴 모드(idle mode)에 있을 때, NAS(Non Access Stratum) 시그널링을 전달하는, 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 연관된 통신 장치들 각각은 가입자 식별 모듈 및 상기 공통 식별자를 포함하고, 상기 통신 세션을 설정하는 데 사용되는 상기 공통 식별자는 상기 그룹의 상기 통신 장치들 각각에 대한 동일한 공통 식별자를 포함하는 상기 가입자 식별 모듈을 사용하여 제공되는, 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자는 네트워크 임시 식별자이거나 고유 자원 위치 또는 고유 자원 식별자를 발생하는 데 사용되는, 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치들 각각은 상기 통신 장치들의 그룹 내의 각각의 통신 장치를 식별해주기 위해 무선 링크 계층에 의해 사용되는 장비 식별 번호를 제공받는, 통신 시스템.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동 무선 네트워크가 신호들의 버스트의 상향링크 전송을 위한 랜덤 액세스 통신 채널을 포함하는 무선 액세스 인터페이스를 제공하고, 상기 연관된 통신 장치들의 그룹 중의 각각의 통신 장치는 소정의 구성에 따라 상기 랜덤 액세스 통신 채널에서 랜덤 액세스 버스트를 전송하도록 구성되어 있는, 통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 소정의 구성은, 상기 통신 장치들 중 하나 이상의 통신 장치가 상기 랜덤 액세스 통신 채널에서 상기 랜덤 액세스 버스트를 전송할 수 있을 때, 상기 그룹의 각각의 통신 장치에 시간을 할당하는 것을 포함하는, 통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연관된 통신 장치들의 그룹 내의 각각의 통신 장치는 상기 무선 액세스 인터페이스의 상기 랜덤 액세스 채널에서 전송하기 위한 상기 랜덤 액세스 버스트를 형성할 시에 사용하기 위한 한 세트의 소정의 데이터 시퀀스 중의 하나의 데이터 시퀀스를 제공받고, 상기 소정의 데이터 시퀀스의 그룹은 상기 그룹과 일의적으로 연관되어 있으며, 상기 이동 무선 네트워크는, 통신 장치에 의해 전송되는 상기 랜덤 액세스 버스트를 형성하는 데 사용된 고유의 데이터 시퀀스를 사용하여, 상기 랜덤 액세스 버스트에 응답하여 시그널링 메시지를 전송하도록 구성되어 있는, 통신 시스템.
제9항에 있어서, 신호들의 상기 랜덤 액세스 버스트는 상향링크 자원에 대한 요청을 나타내는 데이터를 포함하고, 상기 전송된 버스트에 응답하여, 상기 이동 무선 네트워크는 상향링크 자원의 허가를 상기 통신 장치에 할당된 동일한 소정의 데이터 시퀀스를 사용하여 식별되는 상기 통신 장치로 전달하는, 통신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 그룹의 통신 장치들 중 하나의 통신 장치에 의한 상기 상향링크 랜덤 액세스 채널에서의 랜덤 액세스 버스트의 전송에 응답하여, 상기 그룹의 다른 통신 장치들은 상기 무선 액세스 인터페이스의 패킷 데이터 통신 채널을 통해 상기 장치들의 그룹으로 전송된 데이터를 검출하기 위해 리스닝 상태에 들어가도록 구성되어 있고, 상기 그룹의 상기 다른 통신 장치들은 상기 패킷 데이터 통신 채널을 통해 전송된 데이터를 검출하지 않은 후 상기 상향링크 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스 버스트를 전송하려고 시도하기 전 소정의 기간을 기다리는, 통신 시스템.
이동 무선 네트워크를 통해 데이터 통신을 하는 방법으로서,
무선 액세스 인터페이스를 통해 이동 통신 장치와 데이터 통신을 하도록 구성되어 있는 복수의 기지국을 포함하는 이동 무선 네트워크를 제공하는 단계,
복수의 상기 이동 통신 장치가 그룹으로서 함께 연관되도록 구성하는 단계 - 각각의 상기 연관된 통신 장치는 상기 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신할 수 있고, 상기 그룹의 각각의 상기 연관된 통신 장치는 공통 식별자를 포함함 -, 및
상기 공통 식별자를 사용하여, 상기 이동 무선 네트워크를 통해 데이터 통신을 하기 위해 통신 세션을 설정하는 단계
를 포함하고, 상기 공통 식별자를 사용하여, 상기 이동 무선 네트워크를 통해 데이터 통신을 하기 위해 통신 세션을 설정하는 단계는,
복수의 상기 연관된 통신 장치들 중 제1 통신 장치가 마스터 통신 장치이도록 구성하는 단계,
상기 식별자를 포함하는 시그널링 정보를 상기 하나 이상의 기지국을 통해 상기 이동 무선 네트워크로 전송함으로써 상기 통신 세션을 설정하는 단계,
상기 그룹 내의 상기 연관된 통신 장치들 각각이, 상기 마스터 통신 장치에 의해 전송된 상기 시그널링 정보에 응답하여, 상기 이동 무선 네트워크로부터 전달된 시그널링 정보가 수신될 수 있는 리스닝 모드에 들어가도록 구성하는 단계 - 그에 따라 상기 연관된 통신 장치들 각각이 상기 그룹의 상기 연관된 통신 장치들 모두에 대해 공통인 상기 식별자를 사용해 상기 마스터 통신 장치에 의해 설정된 상기 통신 세션을 사용하여 상기 이동 무선 네트워크로 데이터를 전송하고 상기 이동 무선 네트워크로부터 데이터를 수신할 수 있고, 상기 마스터 통신 장치에 응답하여 상기 이동 무선 네트워크로부터 수신된 상기 시그널링 정보가 이동성 관리 및 연결을 위해 필요한 정보를 포함함 - , 및
상기 연관된 통신 장치들이 유휴 모드에 있을 때, 상기 마스터 통신 장치로부터 상기 이동 무선 네트워크로, 상기 연관된 통신 장치들의 그룹에 대한 NAS(Non Access Stratum) 시그널링을 전송하는 단계
를 포함하는, 데이터 통신 방법.
제12항에 있어서, 상기 연관된 이동 통신 장치들 각각에 대한 상기 공통 식별자를 포함하는 SIM(subscriber identifier module) 또는 USIM(universal subscriber identity module)을 사용하여 통신 세션을 설정하는 데 사용되는 상기 공통 식별자를 제공하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 식별자는 네트워크 임시 식별자이거나 고유 자원 위치 또는 고유 자원 식별자를 발생하는 데 사용되는, 데이터 통신 방법.
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제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이동 무선 네트워크는 신호들의 버스트의 상향링크 전송을 위한 랜덤 액세스 통신 채널을 포함하는 무선 액세스 인터페이스를 제공하고, 상기 방법은,
상기 연관된 통신 장치들의 그룹 중의 각각의 통신 장치가 소정의 구성에 따라 상기 랜덤 액세스 통신 채널에서 랜덤 액세스 버스트를 전송하기 위한 시간을 할당받도록 구성하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 방법.
제17항에 있어서, 상기 소정의 구성은, 상기 통신 장치들 중 하나 이상의 통신 장치가 상기 랜덤 액세스 통신 채널에서 상기 랜덤 액세스 버스트를 전송할 수 있을 때, 상기 그룹의 각각의 통신 장치에 시간을 할당하는 것을 포함하는, 데이터 통신 방법.
제17항에 있어서, 상기 연관된 통신 장치들의 그룹 내의 각각의 통신 장치에 한 세트의 소정의 데이터 시퀀스 중 하나의 데이터 시퀀스를 제공하는 단계 - 상기 소정의 데이터 시퀀스의 그룹은 상기 그룹과 일의적으로 연관되어 있음 -,
상기 통신 장치들 중 하나의 통신 장치에 할당된 상기 소정의 데이터 시퀀스들 중 하나의 시퀀스를 사용하여 상기 무선 액세스 인터페이스의 상기 랜덤 액세스 채널에서 전송하기 위한 상기 랜덤 액세스 버스트를 형성하는 단계,
상기 랜덤 액세스 버스트를 상기 통신 장치들 중 하나의 통신 장치로부터 상기 이동 무선 네트워크로 전송하는 단계, 및
상기 통신 장치에 의해 전송되는 상기 랜덤 액세스 버스트를 형성하는 데 사용된 고유의 데이터 시퀀스를 사용하여, 상기 랜덤 액세스 버스트에 응답하여 시그널링 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 방법.
제19항에 있어서, 신호들의 상기 랜덤 액세스 버스트는 상향링크 자원에 대한 요청을 나타내는 데이터를 포함하고, 상기 방법은,
상기 전송된 버스트에 응답하여, 상향링크 자원의 허가를 상기 이동 무선 네트워크로부터 상기 통신 장치에 할당된 동일한 소정의 데이터 시퀀스를 사용하여 식별되는 상기 통신 장치들의 그룹으로 전달하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 방법.
제20항에 있어서, 상기 그룹의 통신 장치들 중 하나의 통신 장치에 의한 상기 상향링크 랜덤 액세스 채널에서의 랜덤 액세스 버스트의 전송에 응답하여, 상기 그룹의 다른 통신 장치들이 상기 무선 액세스 인터페이스의 패킷 데이터 통신 채널을 통해 상기 장치들의 그룹으로 전송된 데이터를 검출하기 위해 리스닝 상태에 들어가도록 구성하는 단계, 및
상기 그룹의 상기 다른 통신 장치들이 상기 패킷 데이터 통신 채널을 통해 전송된 데이터를 검출하지 않은 후 상기 상향링크 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스 버스트를 전송하려고 시도하기 전 소정의 기간을 기다리도록 구성하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 방법.
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