KR20130121982A - 감소된 오버헤드 단문 메시지 송신을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

매우 작은 데이터 활동들을 갖는 애플리케이션들에 대해, 종래의 접속 셋업 프로세스들을 통한 이러한 작은 데이터 트래픽 증분들을 전송 또는 수신하기 위한 무선 네트워크로 UE의 접속은 스펙트럼 자원 활용 면에서 매우 비효율적이다. 본 발명은 UE와 서빙 eNB 사이의 이러한 작은 데이터 증분들의 송신을 위한 새로운 무접속 방법론을 제공한다. 특히, 본 발명의 방법론은 미리 결정된 문턱 값 데이터 사이즈보다 작은 데이터의 증분을 송신하기 위한 액세스에 대한 상기 UE로부터의 요청의 대응으로서 랜덤 액세스 채널을 통한 상기 UE로부터 eNB로의 액세스 요청들을 위해 제공된 프리앰블 시퀀스들의 풀(pool) 중에서 프리앰블 시퀀스들의 세트를 식별하는 단계를 고려한다. UE가 상기 미리 결정된 문턱 값 사이즈보다 작은 사이즈의 송신할 데이터 트래픽을 가질 때, 식별된 세트에서 프리앰블 시퀀스들 중 하나를 선택하고 상기 선택된 프리앰블 시퀀스를 사용하여 상기 랜덤 액세스 채널을 통해 서빙 eNB로 액세스 요청을 전송한다. 상기 UE로부터 액세스 요청을 수신하자마자, 상기 eNB는 상기 UE에 의해 전송된 상기 선택된 프리앰블 시퀀스의 사용에 기초하여, 상기 UE에 의해 송신되도록 검색된 데이터 증분에 대한 적절한 RF 자원을 결정하고, 상기 UE에 의해 상기 데이터 증분의 송신을 위한 업링크 접속을 스케줄링한다.

Description

감소된 오버헤드 단문 메시지 송신을 위한 방법{METHOD FOR REDUCED-OVERHEAD SHORT MESSAGE TRANSMISSION}

본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신에 관한 것이다.

LTE(Long Term Evolution) 프로토콜들 및 표준들을 적용하는 무선 통신 시스템들에서, 모바일 유닛 또는 UE(User Equipment)는 서빙 기지국 또는 eNB(enhanced Node B)로 유지된 무선 인터페이스에 대한 두 상태들 중 하나로 동작한다. 이들 상태들은 지정된 RRC_접속(RRC_Connected) 및 RRC_유휴(RRC_Idle)(RRC는 "Radio Resource Control"을 나타냄)이다. 상기 RRC_접속 상태에서, 상기 UE는 RRC_유휴 상태에서, 상기 UE와 상기 eNB 사이의 접속이 존재하지 않고, eNB로부터 페이지들을 청취하기 위해 규정된 간격들로 UE가 웨이크 업(wake up) 하면서(수신기를 턴 온), 상기 eNB와 활성 접속을 유지한다. 명백한 바와 같이, 상기 UE의 배터리 자원들 및 상기 UE가 동작하는 셀의 RF 자원들은 RRC_유휴 상태보다 RRC_접속 상태에서 훨씬 많이 소비될 것이다(그리고, 뿐만 아니라, 상기 UE와 eNB 간의 활성 접속의 유지와 연관된 셀-내(intra-cell) 및 셀-간(inter-cell) 간섭은 RRC_유휴 상태에서 대체로 없다).

이전의 문단에서 암시된 바와 같이, 현재 LTE 프레임워크에서, UE는 상기 UE가 RRC_접속 상태에 있을 때, 무선 네트워크로(자신의 서빙 eNB를 통해) 사용자 데이터를 송신만 할 수 있다. 큰 데이터 통신 트랜잭션(transaction)에서, 이는 문제가 아니다. 그러나, 매우 작은 데이터 트랜잭션들에서 -예를 들어, 단문 메시지 서비스(Short Message Service)를 통해 전송된 텍스트 메시지- 접속을 위한 셋업은 접속 유지 및 시그널링 모두에서 상당한 오버헤드를 포함하고, 종종 상기 데이터 송신을 위해 필요한 것보다 많은 시스템 자원들을 소비한다. 이 문제는 무선 접속을 통해 머신-투-머신(Machine-to-Machine(M-to-M)) 통신의 발전하는 분야가 이득 견인을 계속함에 따라 명백히 악화될 것이다. 머신-투-머신 통신으로, 매우 많은 수의 매우 짧은 데이터 트랜잭션들의 무선 시스템 상에 부하를 생성하는- 머신-투-머신 송신기들의 수는 잠재적으로 매우 큰 반면, 개별 데이터 트랜잭션이 대부분의 경우들에서 매우 작아질 것이다.

LTE 표준 하에서, 상기 eNB는 작은 트랜잭션들 각각에 대해 RRC 접속을 셋업한 후 상기 데이터 트랜잭션이 완료되자마자 상기 접속을 해체하거나 많은 수의 유휴 RRC 접속들을 유지할 필요가 있다. 어느 것도 무선 시스템 자원들의 효율적인 활용을 허용하는 옵션은 아니다.

접속된 상태를 유지하면서, 트래픽 활동이 없다면 UE로 하여금 주기적으로 슬립(sleep)하도록 하는, MAC-DRX라고 공지된 절차의 동작을 통해 RRC 접속과 연관된 시그널링 오버헤드가 어느 정도 완화된다. 그러나, MAC-DRX가 UE 배터리 소비 절약에 영향을 주는 한편, eNB가 여전히 상기 UE의 RRC 접속을 유지해야 하기 때문에 eNB 프로세싱을 감소시키지 않는다. 또한, 이는 상기 UE가 항상 RRC_접속 상태에 있어서 이동성 관리 노력이 확대되기 때문에 핸드오버 활동들을 급격하게 증가시킨다.

씬-트래픽(thin-traffic) 애플리케이션들의 증가하는 인기와 함께, 상기 LTE 인프라스트럭처는 전체 eNB 수 및 발전된 패킷 코어에 대해 매우 도전적이 되는, DRX 모드의 셀 당 많은 수의 RRC 접속들을 지원하도록 큰 압력에 직면한다. 한편, 사용자 성능이 또한 최적보다 낮다. 예를 들어, 상기 eNB가 상기 DRX OFF 기간 동안 UE로 데이터를 전송할 필요가 있다면, 상기 eNB는 UE가 DRX OFF 밖으로 나오고 또한 중대한 지연을 초래하는, 활성화될 때까지 대기해야 한다.

상기된 바와 같이, 매우 작은 데이터 활동들을 갖는 애플리케이션들에 대해, 종래의 접속 셋업 프로세스들을 통한 이러한 작은 데이터 트래픽 증분(increment)들을 전송 또는 수신하기 위한 무선 네트워크로 UE의 접속은 스펙트럼 자원 활용 면에서 매우 비효율적이다. 본 발명은 UE와 서빙 eNB 사이의 이러한 작은 데이터 증분들의 송신을 위한 새로운 무접속 방법론(connectionless methodology)을 제공한다. 특히, 본 발명의 방법론은 미리 결정된 문턱 값 데이터 사이즈보다 작은 데이터의 증분을 송신하기 위한 액세스에 대한 상기 UE로부터의 요청의 대응으로서 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel)을 통한 상기 UE로부터 eNB로의 액세스 요청들을 위해 제공된 프리앰블 시퀀스들의 풀(pool) 중에서 프리앰블 시퀀스들의 세트를 식별하는 단계를 고려한다. UE가 상기 미리 결정된 문턱 값 사이즈보다 작은 사이즈의 송신을 위한 데이터 트래픽을 가질 때, 식별된 세트에서 프리앰블 시퀀스들 중 하나를 선택하고 상기 선택된 프리앰블 시퀀스를 사용하여 상기 랜덤 액세스 채널을 통해 서빙 eNB로 액세스 요청을 전송한다. 상기 UE로부터 액세스 요청을 수신하자마자, 상기 eNB는 상기 UE에 의해 전송된 상기 선택된 프리앰블 시퀀스의 사용에 기초하여, 상기 UE에 의해 송신되도록 검색된 데이터 증분에 대한 적절한 RF 자원을 결정하고, 상기 UE에 의해 상기 데이터 증분의 송신을 위한 업링크 접속을 스케줄링한다.

다른 실시예에서, 상기 식별된 프리앰블 시퀀스들의 세트는 상기 UE에서 특정한 RF 조건들 및 미리 결정된 문턱 값보다 작은 데이터 증분의 부증분(sub-increment)들에 대응하는 다수의 서브그룹들로 세분화된다. 또 다른 실시예에서, 대응하는 간소화된 접속 셋업 프로세스를 통해 미리 결정된 문턱 값보다 작은 사이즈의 다운링크 데이터 증분들을 전송하는 방법이 제공된다. 그리고, 또 다른 실시예와 관련하여, 상기 다운링크 데이터 증분이 어드레스되는 상기 UE로 전송된 페이지의 미리 결정된 문턱 값 발명보다 작은 사이즈의 이용 가능한 다운링크 데이터 증분을 식별하기 위한 페이징 절차(paging procedure)가 제공된다.

도 1은 본 발명의 방법이 구현될 수 있는 무선 시스템 장치에서 접속을 셋업하고 해제하기 위한 종래의 메시지 호출 흐름의 개략도.
도 2는 본 발명의 방법에 따른 무접속 모드에서 UE-기원(originated) 데이터 송신을 위한 타이밍도.
도 3은 본 발명의 방법에 따른 무접속 모드에서 UE-종료(terminated) 데이터 송신의 타이밍도.

본 발명의 교훈들은 첨부된 도면들과 관련하여 이하의 상세한 설명을 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.

이하의 설명에서, 설명 및 제한하지 않을 목적으로, 본 발명의 예시적인 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해, 특정한 아키텍처들, 인터페이스들, 기술들, 등과 같이 구체적인 상세들이 언급된다. 그러나, 본 발명이 이들 구체적인 상세들로부터 벗어난 다른 예시적인 실시예들로 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 일부 예들에서, 공지된 디바이스들, 회로들, 및 방법들의 상세한 설명들이 불필요한 상세들로 설명된 실시예들의 설명을 모호하게 하지 않도록 생략된다. 구체적인 예들뿐만 아니라 모든 원리들, 양태들, 및 실시예들은 이들의 구조적인 등가물들 및 기능적인 등가물들을 모두 포함하도록 의도된다. 또한, 이러한 등가물들은 현재 공지된 등가물들뿐만 아니라 미래에 개발될 등가물들도 포함하도록 의도된다.

본 발명은 RRC_접속 상태에서 이러한 송신에 대한 오버헤드 및 시그널링 자원들의 상당한 절약들로 작은 데이터 트랜잭션을 위한 무접속 송신을 달성하기 위해, 랜덤 액세스 채널 프리앰블들 또는 시그니처들의 적응의 측면에서 이하에 설명된다. 개시된 발명이 LTE 표준들에 따른 서비스를 검증하는 무선 시스템 및 이러한 LTE 무선 시스템들과 연관된 E-UTRAN 무선 인터페이스 표준의 측면에서 예시적으로 설명되지만, 본 발명의 컨셉이 모바일 유닛으로부터 무선 인프라스트럭처로의 액세스가 논쟁 기반, 복수의 규정된 액세스 프리앰블들을 갖는 공통 수송 채널을 통해 개시되는 다른 무선 구성들에 적용가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다.

LTE 표준들에 따라 구현된 무선 시스템에서, 파워-온 시 상기 네트워크 인프라스트럭처와의 접속을 확립하거나 RRC_유휴로부터 RRC_접속으로 이동하려고 검색하는 UE는 서빙 eNB와 교환된 일련의 메시지들을 통해, 데이터 송신의 완료 시, 상기 eNB와 교환된 다른 일련의 메시지들을 통해 상기 접속의 해제에 영향을 줄 수 있다. 호출 셋업 및 해제를 위한 전형적인 이러한 메시지 교환 흐름이 도 1에 도시된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 접속 프로세스는 활성 접속을 확립하기 위한 UE의 바람을 나타내는 LTE 랜덤 액세스 채널(RACH; Random Access Channel)을 통해 상기 UE로부터 상기 eNB로의 시그널링 메시지로 시작한다. 상기 eNB는 상기 UE에 대한 업링크(UL) 자원 승인 및 임시 식별자를 포함하는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상의 RAR(Random Access Response)로 응답한다.

그 후 상기 호출 흐름은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 상의 UE(Msg.3)로부터의 접속 요청(CnxReq), 상기 PDSCH 상의 eNB(Msg.4)로부터 초기 접속 셋업 메시지(CnxSetup), 상기 PUSCH 상의 UE로부터 접속 셋업 완료 메시지(CnxSetupCmpt) 및 이에 이어지는 PDSCH 상의 상기 eNB로부터의 접속 재구성 메시지들(CnxReconfig) 및 상기 PUSCH 상의 UE로부터의 접속 재구성 완료 메시지들(CnxReconfigCmpt)의 하나 또는 다수의 쌍들을 통해 진행할 수 있다. 한편, RLC-수신확인 모드로 동작하는, 대부분의 이들 RRC 메시지들은 다른 방향의 트래픽 채널의 RLC 상태 보고(RLCStatusReport)를 요구한다. 마지막으로, 상기 설명된 시그널링 메시지들 각각은 상기 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 상의 eNB로부터 발행된 자원 승인들을 동반해야 한다. 상기 RRC 접속의 셋업 완료 후에, 상기 애플리케이션 데이터가 시작할 수 있다. UE의 페이로드 데이터(User Msg) 송신의 완료에 이어, 상기 프로세스는 다른 일련의 메시지들 및 상기 eNB에 의한 접속의 해제 및 상기 UE에 의한 해제의 확인을 유도하는 자원 승인들로 계속한다.

모든 이들 접속 셋업 및 해제 단계들은 당업계에 공지되었고, 여기서 더 설명될 필요가 없다. 그러나, 상기 프로세스에 수반된 시그널링 및 오버헤드가 상기 UE가 송신 또는 수신할 상당한 양의 데이터를 갖는 경우 수용가능한 반면, 매우 작은 데이터 트랜잭션들의 문맥에 적용될 때 시스템 리소스들의 상당히 비효율적인 소비를 나타내는 이러한 접속 셋업 및 해제 프로세스의 간략한 설명으로부터 쉽게 이해될 것이다.

따라서 매우 작은 데이터 트랜잭션 활동들을 갖는 애플리케이션들에 대해 상기 UE와 상기 eNB 사이의 상당히 간소화된 상호작용이 매우 바람직할 것이라는 것을 알 수 있다. 발명자들은 이하에 설명된 무접속 데이터 송신을 특징으로 하고, 작은 데이터 송신들에 대한 오버헤드 및 시그널링 부하의 상당한 감소를 달성하는 이러한 간소화된 UE/eNB 상호작용을 개발하였다.

본 발명의 방법론은 LTE 표준들의 문맥에서 무접속 데이터 송신을 제공하고, 상기 표준에서 구체화된 기존의 접속-기원 데이터 송신 프레임워크와 통합된다. 본 발명의 무접속 데이터 송신 및 RRC 접속 접근 방식이 현재 적용되어, 상기 LTE 네트워크는 다각화된 데이터 애플리케이션들에 대해 효율적이고 비용-효율적인 데이터 송신들을 제공할 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 종래의 RRC 접속 방법론에 따라 송신된 더 많은 데이터 트랜잭션과 함께 문턱 값 사이즈보다 작은 제공된 데이터 트랜잭션이 본 발명의 방법론에 따라 송신되도록 문턱 값이 로컬 조건들과 함께 변할 수 있는 문턱 값 데이터 송신 사이즈의 확립을 고려한다.

상기에 설명된 바와 같이 UE로부터 eNB로의 최초 RACH 요청으로 잠시 돌아가면, 셀의 다수의 UE들일 수 있는 셀에서 서빙하는 수백 개(또는 그 이상)의 UE들이 주어진 시간에 상기 RACH 채널을 통해 상기 eNB에 액세스하려고 시도할 것이다. 상기 RACH에 대해 거의 동시 액세스를 시도하는 이들 UE 사이의 RF 충돌 문제를 감소시키기 위해, 상기 LTE 표준들은 상기 RACH 상에서 사용될 다수의 액세스 프리앰블 시퀀스들("시그니처들"이라고도 하는)을 제공한다-즉, 상기 RACH를 액세스하는 각각의 UE는 상기 eNB로 자신의 요청을 전송하기 위해 상기 프리앰블 시퀀스들 중 하나를 랜덤하게 선택한다. (두 UE들이 동일한 프리앰블을 선택할 때, 논쟁 해결 프로세스가 현재 표준을 적용하여 규정된다.)

종래 기술의 무선 시스템들의 상기 UE에 의해 송신된 프리앰블 시퀀스의 유일한 목적은 상기 네트워크와 상기 UE 간의 접속을 확립하는 것과 같이 시그널링 프로세스를 개시하도록 eNB의 주의를 끄는 것이다. 상기 시그널링 프로세스의 목적은 상기 RRC 접속이 셋업된 후에만 명확해진다. 본 발명의 방법에 따라, 특정한 RACH 프리앰블 시퀀스들은 상기 요청된 액세스가 상기 접속 셋업 절차들의 상당한 절단을 유도하는, RRC 접속 프로세스가 필요하지 않은 작은 데이터 트랜잭션을 위한 것이라는 것을 직접적으로 나타내도록 적응된다.

현재 LTE 표준에서, 64개의 프리앰블 시퀀스들이 제공된다. 이들 64개의 프리앰블 시퀀스들 중 상당한 부분이 상기 UE들에 의한 "정상" 논쟁 액세스를 위해 할당되고, 나머지 부분은 무논쟁 핸드오버(contention-free handover)와 같은 특별한 경우들을 처리하기 위해 무논쟁 액세스를 위해 할당된다. 논쟁 및 무논쟁 액세스 간의 상기 프리앰블 시퀀스들의 할당이 셀마다 변할 수 있기 때문에, 각각의 셀의 eNB는 상기 셀의 액세스 사용에 기초하여 논쟁 및 무논쟁에 대해 이용 가능한 프리앰블들을 브로드캐스팅한다.

상기된 바와 같이, 발명자들은 상기 eNB에 대한 단순한 "경고" 대신 상기 eNB에 부가적인 정보를 제공하기 위한 상기 RACH 프리앰블 시퀀스들의 적응을 개발하였다. 구체적으로, 본 발명의 방법론은 작은 데이터 트랜잭션을 요청하는 상기 eNB에 대한 시그널링을 제공한다. 이를 위해, 논쟁-기반 액세스 사용을 위한 RACH 프리앰블 시퀀스들의 세트는 두 부분들: (1) 기존의 액세스 목적을 위해 할당된 제 1 부분(즉, 상기 현재 LTE 표준에 의해 고려된 상기 RACH "경고" 기능) 및 (2) 본 발명의 방법에 따라 작은 데이터 트랜잭션을 위해 필요한 "무접속 통신"을 식별하기 위해 할당된 제 2 부분으로 분할된다. 이하의 표는 RACH 프리앰블 시퀀스들의 총 풀의 예시적인 이러한 할당을 도시한다.

상기 표에 도시된 분류들 중에서 프리앰블 시퀀스들의 구체적인 숫자의 할당은 예시적이고 본 발명의 원리를 단지 예시할 의도라는 것을 이해해야 한다. 이러한 프리앰블 시퀀스들의 구체적인 할당은 주어진 셀(또는 아마도 셀들의 클러스터)의 환경을 특징으로 하는 상이한 동작 조건들로 변한다고 예상되고, 종래의 접근 방법으로, 주어진 셀의 특정한 목적을 위해 이용 가능한 프리앰블 시퀀스들이 상기 셀에 대해 상기 eNB에 의해 브로드캐스팅될 것이다. 부가적으로, 부가적인 RACH 시퀀스들(현재 64개 외의)이 미래에 이용 가능해질 것이고, 본원에 제공된 할당이 이용 가능한 시퀀스들의 수의 이러한 증가에 기초하여 물론 조정된다는 것이 예상된다. 마지막으로, 작은 데이터 트랜잭션을 식별하기 위해 할당된 프리앰블 시퀀스들의 그룹이 상기 논쟁-기반 시퀀스들의 풀(현재 실제의 이러한 시퀀스들의 더 큰 풀을 나타내는)로부터 도출되는 바와 같이 도시되지만, 본 발명의 원리는 이러한 시퀀스들의 무논쟁 풀 내의 작은-데이터-트랜잭션 시퀀스들의 할당에 동일하게 적용될 것이다.

상기에 설명된 분류가 상기 UE가 작은 데이터 트랜잭션을 개시해야 하는 상기 eNB에 대한 총 인디시아(indicia)를 제공하지만, 상기 프로세스는 본 발명의 방법론에 의해 또한 최적화된다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 본 발명의 방법에서, 상기 eNB는 상기 RACH를 통한 작은-데이터-트랜잭션 시퀀스의 수신에 기초하여 자신의 작은 데이터 트랜잭션을 송신하기 위해 상기 UE에 업링크 트래픽 승인을 할당한다. 그러나, 최적하게, 상기 UE(예를 들어, PRB들(Physical Resource Blocks) 및 MCS(modulation coding scheme))에 대해 할당될 상기 업링크 송신을 위해 적절한 RF 자원들을 할당하기 위해, 상기 eNB는 상기 UE와 연관된 RF 채널의 상태에 관한 부가적인 정보(현재 기술의 방법들에 따라 상기 UE에 의해 측정됨) 및 송신을 위해 제공된 작은 데이터 트랜잭션의 사이즈의 근사치를 필요로 한다. 상기 데이터 트랜잭션의 사이즈를 준수하는 총 문턱 값은 본 발명의 방법이 적용될 수 있고 "큰" 데이터 트랜잭션들이 종래의 방법으로 프로세스될 수 있는 작은 데이터 트랜잭션들 간의 분할 라인을 제공하도록 확립되지만, 여전히 주어진 작은 데이터 트랜잭션을 위한 송신 자원들의 최적의 할당에 영향을 주는 작은 데이터 트랜잭션을 포함하는 데이터 사이즈들의 범위 내의 입도일 수 있다.

이러한 필요를 해결하기 위해, 본 발명의 방법론은 또한 채널 RF 조건 및 데이터 트랜잭션 사이즈에 기초하여 작은-데이터-트랜잭션 프리앰블 시퀀스들의 풀(상기 표에서 유형 2)을 프리앰블 시퀀스들의 서브세트들로 분류한다. 따라서, 상기 유형 2 프리앰블 시퀀스들은 2개의 기준들에 기초하여 그룹화된다:

(a) 적절한 메트릭(metric)(RSRP(Reference Signal Received Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality), DL Ec/Io 등과 같은)으로 표현된 UE의 RF 조건;

(b) 송신/수신되어야 할 데이터 량.

본 발명의 예시적인 실시예로서, 발명자들은 예시적인 할당이 이하의 표에 도시된, 3개의 RF-조건 레벨들 및 3개의 데이터 사이즈 범위들 중에서 유형 2 작은-데이터-트랜잭션 프리앰블 시퀀스들의 풀을 할당하였다. 이 표에서 알 수 있는 바와 같이, 선택된 RF 메트릭에 대한 상기 RF 조건은 (1) 문턱 값 R₀보다 작고, (2) 문턱 값 R₀과 문턱 값 R₁ 사이와 (3) 문턱 값 R₁ 이상의 3개의 RF 메트릭 범위들 중에서 분할된다. 유사하게, 이러한 예시적인 경우에 대해, 송신(또는 수신)되도록 검색된 작은 데이터 트랜잭션의 데이터 양이 (1) 문턱 값 D₀보다 작고, (2) 문턱 값 D₀과 문턱 값 D₁ 사이와 (3) 문턱 값 D₁과 문턱 값 D₂ 사이의 데이터 사이즈의 3개의 범위들 중에서 분할되고, 여기서 문턱 값 D₂는 작고 "큰" 데이터 트랜잭션들을 분할하는 문턱 값이다.

두 점들이 이 표로 나타낸 예시적인 경우를 준수하게 된다. 먼저, 상기 표에 의해 나타낸 RF_메트릭/데이터_사이즈 매트릭스의 다양한 셀들에서 도시된 작은-데이터-트랜잭션 프리앰블 시퀀스들의 특정한 숫자의 할당이 본 발명의 방법론을 예시하기 위해 간단히 선택되고, 이들 셀들 중에서 총 이용 가능한 작은-데이터-트랜잭션 프리앰블 시퀀스들의 임의의 다른 할당이 본 발명의 범위 내에 있도록 의도된다. 실제로, 데이터 사이즈 및 RF 조건 카테고리들 간의 이들 시퀀스들의 구체적인 할당은 셀을 특징화하는 특정한 동작 및 환경적 조건들에 의존하여, 셀마다 변할 것이라고 예상된다. 둘째로, 3개의 RF 조건 범위들 및 3개의 데이터 사이즈 범위들 사이에 상기 작은-데이터-트랜잭션 프리앰블 시퀀스들의 분할의 예시적인 선택은 현재 이용 가능한 이러한 시퀀스들의 총 수의 주어진 입도의 유용한 레벨로 믿어지지만, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하는 것을 해석되지 않아야 한다. 실제로, 상기 RF 조건 파라미터 또는 상기 데이터 사이즈 파라미터의 입도에 대한 유일한 실제 제한은 이용 가능한 조합들의 총 수가 이용 가능한 RACH 프리앰블 시퀀스들의 총 수를 넘지 않는다는 것이다. 유사하게, RF-조건 및 데이터-사이즈 범위들을 규정하는 구체적인 문턱 값들의 선택은 상이한 시스템 오퍼레이터들 사이에서, 뿐만 아니라 셀 또는 셀 클러스터를 특징으로 하는 구체적인 조건들에 의존하여 셀들 사이에서 변하는 것으로 기대되고, 모든 이러한 변화들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

또한 상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, RF 메트릭 범위 당 구체적인 시퀀스가 상기 네트워크로부터 상기 UE로 전송하는데 이용 가능한 작은 데이터 트랜잭션을 나타내는 상기 UE에 대한 페이지로 응답을 전송하기 위해 또한 할당될 수 있다. 상기 네트워크로부터 상기 UE로의 작은 데이터 송신의 경우에 적용될 구체적인 절차들의 이하의 논의로부터 명백해지는 바와 같이, 상기 UE는 인바운드(inbound) 작은 데이터 트랜잭션의 사이즈에 관한 페이지를 수신할 때 정보를 갖지 않지만(상기 페이지 메시지는 단지 상기 데이터 사이즈가 작은 트랜잭션 클래스에 있다는 것을 나타냄), 상기 송신 데이터 사이즈를 아는(알게 되는) eNB는 상기 작은 데이터 트랜잭션을 상기 UE로 송신하기 위해 다운링크 접속을 확립하기 위한 다운링크 송신 자원들을 적절하게 할당하는 UE들의 RF 조건에 관한 정보를 필요로 한다.

상기된 바와 같이, eNB는 자신의 셀에서 동작하는 UE들로 무논쟁, 종래의 논쟁, 및 작은-데이터-트랜잭션 논쟁 시퀀스들 중에서 RACH 프리앰블 시퀀스들의 할당을 브로드캐스팅할 것이라고 기대된다. eNB에 의한 하나 이상의 SIB(System Information Block) 메시지들의 브로드캐스트 적응은 상기 UE가 무접속 송신 채널을 검색할 주어진 작은 데이터 트랜잭션에 대해 적절한 프리앰블 시퀀스를 식별하기 위해 필요한 부가적인 정보를 전달하도록 사용될 수 있다. 대안적으로, 발명자들은 본 발명의 방법론의 일부를 형성하는 바람직한 코스는 다음의 정보를 포함할 상기 eNB에 의해 브로드캐스트하기 위한 새로운 SIB를 확립하는 것이라고 믿는다:

1. 상기 셀에 대해 RF 조건 범위들을 규정하는 문턱 값들;

2. 상기 셀에 적용 가능한 데이터-사이즈 범위들을 규정하는 데이터-사이즈 문턱 값들; 및

3. UE가 각각의 (RF 조건, 데이터 량) 저장소에 사용할 수 있는 액세스 프리앰블 시퀀스들의 구체적인 할당.

이하에서, 업링크 방향(UE로부터 eNB로) 및 다운링크 방향(네트워크로부터, eNB를 통해, UE로)에서 본 발명의 방법에 따른 작은 데이터 트랜잭션의 무접속 송신을 지원하기 위한 구체적인 절차들이 설명된다. 각각의 경우에서, 상기 UE는 처음에 RRC_유휴 상태에 있다고 가정된다.

UE-개시된 업링크 경우에 대해, UE, eNB 및 다른 네트워크 소자들 간의 메시지 흐름이 도 2에 개략적으로 도시된다. 이 경우, 상기 UE는 상기 eNB에 의한 RACH-프리앰블-시퀀스 SIB 브로드캐스트로부터 상기 UE에서 경험된 RF 조건에 적절한 RF_조건/데이터_사이즈 저장소의 프리앰블 시퀀스들 중 하나 및 상기 UE가 송신하기를 원하는 데이터 트랜잭션의 사이즈를 처음에 선택하고, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 시퀀스를 상기 RACH를 통해 상기 eNB로 전송한다. 일단 상기 eNB가 상기 시퀀스를 검출하면, 상기 작은 데이터 트랜잭션을 송신하기 위해 필요한 업링크 트래픽 채널 상의 RF 자원들을 할당하기 위해 필요한 대부분의 정보를 갖는다. 이는 종래의 업링크 접속 셋업 프로세스의 제 1 단계(도 1에 도시된 바와 같이)에 본질적으로 대응하고, 이 때, 다음의 단계들이 수행된다:

● 상기 eNB는 수신된 상기 RACH 프리앰블 시퀀스에 기초하여 상기 UE에 대해 적절한 MCS 및 PRB 할당을 결정한다.

● 상기 eNB는 할당된 MCS를 포함하는 RAR(Random Access Response) 및 ULPRB 자원 할당을 상기 UE로 전송한다.

● 상기 UE는 Msg.3으로 캡슐화된 데이터를 전송함으로써 응답한다. 즉, 상기 Msg.3 페이로드는 더 이상 규칙적인 RRC 시그널링 메시지가 아니고; 대신 애플리케이션 IP 패킷을 포함한다. 상기 IP 소스 어드레스는 상기 UE를 고유하게 식별하기 위해 상기 네트워크에 의해 사용된다. UE는 또한 상기 메시지의 UE 논쟁 해결 아이덴티티를 포함한다.

● 상기 eNB가 상기 UE로부터 Msg.3을 수신할 때, 이는 수신을 확인 응답하기 위해, UE의 논쟁 해결 아이덴티티를 포함하는 Msg.4를 전송한다.

● 상기 UE가 상기 eNB로부터 확인 응답 Msg.4를 수신할 때, 상기 작은-데이터 트랜잭션이 개시된 상위 프로토콜 계층에 상기 송신이 성공적이라고 통지한다. 그 후 상기 UE는 유휴 상태로 돌아간다.

● 상기 UE가 설정 가능한 타이머의 타임아웃으로 인해 상기 eNB로부터 확인 응답 Msg.4를 수신하는데 실패하면, 상기 UE는 명백한 송신 실패를 상기 상위 계층에 통지하여, 상기 상위 계층이 필요하다면 액세스 프로세스의 다른 라운드를 재-시작할 수 있다.

● 한편, 상기 eNB는 상기 UE 아이덴티티뿐만 아니라, 캡슐화된 애플리케이션 데이터를 획득한 후, 공유된 GTP 채널을 통해 상기 작은-데이터 트랜잭션을 S-GW로 포워딩한다. 또한 상기 S-GW(Serving Gateway)로 하여금 적절한 GTP 터널을 통해 상기 데이터를 정확한 PDN 게이트웨이로 전달하도록 하는 통신 채널 정보를 검색하기 위해 식별된 UE에 대한 MME(Mobility Management Entity)로 통신한다. EPS를 통해 데이터가 인터넷으로 포워딩되도록 하는 eNB, S-GW 및 MME 간의 상세한 프로토콜 설계는 본 발명의 범위 밖에 있다.

상기 eNB로부터 상기 UE로의 다운링크 접속을 통해 네트워크 기원 작은-데이터 트랜잭션을 상기 UE로 전송하기 위한 프로세스를 설명하기 전에, 상기 UE로의 송신을 위해 상기 네트워크에서 큐잉된(queued) 데이터 트래픽이 작은-데이터의 특성이라는 것을 상기 UE에 경고하기 위해 필요한 페이징 프로세스의 변화가 설명되어야 한다. 현재 표준 페이지 기록은 PS(패킷 스위칭을 나타냄) 또는 CS(회선 스위칭으로의 폴 백(fall back)을 나타냄)로 설정될 수 있는 필드 CN-도메인을 갖는다. 본 발명의 방법론은 CN-도메인 필드의 "PS" 설정에 대해 조정된 새로운 필드 - 구체적으로 PS-유형: cnx 또는 cnxless를 추가한다. 이러한 새로운 필드 값은 통신의 특성 - 즉, 정상 RF 접속 셋-업("Cnx"로 지정됨)을 사용한 종래의 데이터 송신 또는 본 발명의 방법론에 따라 무접속 RF 송신 경로("cnxless"로 지정됨)를 사용한 작은-데이터 송신을 상기 UE에 통지하여, UE가 상기 페이지에 응답할 적절한 RACH 자원을 선택할 수 있다.

다운링크 작은-데이터 트랜잭션 경우에 대해, 상기 S-GW, MME, eNB 및 UE 간의 메시지 흐름은 도 3에 개략적으로 도시된다. RRC_유휴에서 주어진 사용자에 대해 상기 S-GW에서 작은 데이터 트랜잭션의 수신 시, 상기 MME는 상기 사용자가 무접속 RF 송신에 자격이 있을 때, 상기 데이터 사이즈를 포함하는 어드레싱된 UE를 페이징하기 위해 페이징 통지를 적절한 eNB 또는 eNB들의 그룹으로 전송한다. 상기 페이징 통지(디폴트인 경우)에서 데이터 사이즈의 표시의 부재는 상기 페이지가 상기 데이터의 종래의 접속 기원된 송신이라는 것을 의미하는 것으로 해석되고, 따라서, 상기 무접속 프로세스로 동작하도록 구성되지 않은 레거시 UE 장비와 함께 상기 페이징 프로세스의 역호환성을 유지한다는 것을 주의한다.

상기 MME로부터 상기 eNB로의 상기 페이징 통지의 전송 시, 다음의 단계들이 수행된다:

● 상기 eNB가 무접속 자격이 있는 페이지 요청에 대한 페이징 통지를 수신할 때, 로컬 문턱 값 및 상기 데이터 백로그 사이즈(backlog size)에 기초하여 자신의 셀에서 무접속 페이지가 전송되어야 하는지 여부를 결정한다. 상기 페이지가 자격을 얻으면, 상기 eNB는 상기 페이지 메시지를 PS-유형 세트와 함께 "cnxless"로 전송한다.

● 상기 페이징된 UE가 상기 eNB의 커버리지 안에 있고 이러한 페이지를 수신하면, 자신의 관찰된 RF 조건에 기초하여 적절히 선택된 무접속 액세스 프리앰블과 함께 RACH를 통해 응답한다(상기 프리앰블 선택은 상기에 설명된 바와 같다).

● eNB가 상기 UE의 RACH 페이지 응답을 수신할 때, 상기 UE의 ID(identification)에 대한 요청 및 상기 UE의 동기화를 위한 타이밍 오프셋을 포함하는 RAR(Random Access Response)을 전송한다.

● 그러면 상기 UE는 상기 요청된 UE ID와 함께 Msg.3을 전송함으로써 응답한다.

● 상기 ID가 eNB 페이징 UE ID에 매칭하면, 상기 eNB는 상기 페이지 프로세스를 중단하도록 상기 MME에 통지한다. 이는 또한 공유된 GTP 터널을 통해 S-GW로부터 IP 패킷 데이터를 검색하고 이를 Msg.4로 상기 UE로 전송한다.

● 상기 eNB가 상기 UE로부터 HARQ ACK를 수신하면, 상기 메시지가 UE로 성공적으로 전달되었다고 가정한다.

● 상기 eNB가 최대 수의 HARQ 송신들 후에 상기 UE로부터 HARQ NAK를 수신하면, 이는 송신이 실패하였다고 S-GW에 통지하고, 따라서 S-GW가 필요하다면 페이지 프로세스의 다른 라운드를 재시작할 수 있다.

● 유사하게, 상기 UE로부터의 페이지 응답의 결과로서, 상기 MME는 상기 UE로의 미래의 잠재적인 페이지들을 보조하기 위해(assist) 상기 UE와 연관된 위치 정보를 업데이트할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 무접속 RF 프로세스를 통해 전송된 상기 데이터에 대해 RAN(Radio Access Network)으로부터 EPC(Evolved Packet Core)로 백홀(backhaul)이 제공된다. 이 실시예에서, eNB가 상기 S-GW와의 모든 무접속 데이터 송신을 위한 통신 중인 TAC(Tracking Area Code)에서 각각의 eNB가 각각의 S-GW와 함께 공유된 데이터 터널을 개방한다. 상기 터널은 동일한 GTP 프로토콜을 실행하지만, 상기 어드레스는 무접속 송신을 위해 예비된 특별한 값이다. 상기 eNB는 상기 UE와 접속된 상기 S-GW에 기초하여 상기 GTP 터널을 선택한다. 일단 상기 데이터가 상기 S-GW에 의해 수신되면, 상기 사용자 IP 패킷이 검색되고 상기 소스 IP 어드레스가 상기 UE ID 및 대응하는 P-GW(Packet Data Network Gateway)를 결정하기 위해 사용되고, 상기 패킷은 상기 UE를 위한 상기 S-GW와 P-GW 간의 대응하는 무접속 자격이 있는 EPS 베어러를 통해 전송된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 무접속 RF 송신을 위해 자격이 있는 작은 데이터 트랜잭션으로서 어드레싱된 UE로의 다운링크 송신을 위해 EPC/IMS에 도착하는 데이터 트래픽을 식별하기 위해 상기 EPC/IMS를 인에이블하는 방법이 제공된다. 상기 방법으로, 오퍼레이터로 하여금 무접속 데이터 송신을 위해 자격이 있는 사용자의 EPS 베어러를 구성하도록 하는 TFT(Traffic Flow Template)로 새로운 필드가 추가될 수 있다. 최대 하나의 EPS 베어러가 각 IP 어드레스에 대하여 자격이 있는 무접속으로 구성될 수 있다. 이러한 EPS 베어러는 "UE가 부착되는 한 UE 다음에 계속 공개(stay open)"되도록 구성되어야 한다. 이러한 EPS 베어러의 명백한 예는 상기 사용자의 디폴트 EPS 베어러이다. 강화된 TFT(상기에 설명된 바와 같이)는 기존의 표준 인터페이스들을 통해 상기 P-GW 및 S-GW에 이용 가능하게 된다. 상기 S-GW가 상기 유휴 상태로 결정되는 UE에 대한 다운링크 데이터를 수신할 때, 상기 다운링크 데이터가 상기 TFT에 기초하여 상기 무접속 자격이 있는 베어러를 통해 전송되는지 여부를 결정한다. 그 후 상기 베어러 유형(cnxless 또는 cnx) 및 상기 데이터 량(베어러 유형 = cnxless라면)과 함께 페이징 요청을 전송하기 위해 상기 MME에 통지한다. 상기 MME는 상기 페이지가 무접속 자격이 있는 베어러를 위한 것이라면 상기 정보를 eNB로 중계한다.

여기서, 발명자들은 작은 데이터 트랜잭션들의 송신을 위해 UE와 eNB 사이의 접속에서 RF 자원들의 더 효율적인 활용을 위한 시스템 및 방법을 개시하였다. 본 발명의 다수의 수정들 및 대안적인 실시예들이 상기 설명의 관점에서 당업자에게 이해될 것이다.

따라서, 본원은 단지 예시적인 것으로 해석되고 본 발명을 수행하는 최상의 모드를 당업자에게 가르칠 목적이고 모든 가능한 형태들을 도시하려고 의도되지 않았다. 또한 본원에 사용된 단어들은 제한하기보다 설명하는 단어들이고, 구조의 상세들은 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 상당히 변화될 수 있고, 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 모든 수정들의 배타적인 사용이 예비된다는 것이 이해된다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서,
   미리 결정된 문턱 값의 데이터 사이즈보다 작은 데이터의 증분(increment)을 송신하기 위한 액세스에 대한 요청의 대응으로서 무선 액세스 채널의 요청을 송신하기 위해 사용된 인디시아(indicia)의 세트를 식별하는 단계;
   상기 미리 결정된 문턱 값 사이즈보다 작은 사이즈의 송신할 데이터를 갖는 이동국이 액세스 채널을 통한 서빙(serving) 기지국으로 상기 데이터의 송신을 위해 액세스 요청을 전송하기 위한 상기 식별된 세트의 인디시아 중 하나를 선택하도록 하는 단계; 및
   상기 서빙 액세스 노드가 상기 이동국으로부터 전송된 선택된 인디시아에 기초하여 상기 데이터의 송신을 위한 송신 자원을 할당하도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 할당된 송신 자원을 식별하고 상기 이동국에 의해 상기 자원을 사용하는 송신을 인가하는(authorizing) 메시지를 상기 서빙 액세스 노드로부터 상기 이동국으로 전송하는 단계; 및
   상기 할당된 송신 자원을 사용하여 상기 이동국에 의해 상기 데이터를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 식별된 인디시아는 상기 이동국에 의한 송신을 위해 제공된 데이터의 송신 특성들의 규정된 입도(granularity)에 대응하는 다수의 서브-그룹들로 세분화되는, 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브-그룹들 중 하나의 인디시아는 송신할 데이터를 제공하는 상기 이동국에 존재하는 특정한 RF 조건들에 대응하고, 상기 RF 조건들의 인디시아는 RF 조건 파라미터의 증가하는 또는 감소하는 값들에 기초하여 별개의 수의 대역들 사이에서 분할되는, 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브-그룹들 중 하나의 인디시아는 송신을 위해 제공된 데이터의 특정한 부증분(sub-increment)들에 대응하는, 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 식별된 인디시아는 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution) 무선 시스템들에 대해 확립된 표준 하에서 상기 무선 통신 시스템의 액세스 노드로 이동국의 최초 액세스를 위해 규정된 액세스 프리앰블 시퀀스들(preamble sequences)의 세트의 서브세트로서 제공되는, 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 식별된 인디시아의 세트는 상기 무선 시스템의 액세스 노드에 의해 상기 액세스 노드의 지리적으로 가까운 이동국들로 브로드캐스트되고,
   상기 식별된 인디시아의 브로드캐스팅은 전용 시스템 정보 블록(SIB; System Information Block)으로 구현되는, 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전용 SIB는,
   상기 액세스 노드 서빙 영역에 대한 RF 조건 범위들을 규정하는 문턱 값들;
   상기 서빙 영역에 적용가능한 데이터-사이즈 범위들을 규정하는 데이터-사이즈 문턱 값들; 및
   이동국이 각각의 RF 조건 및 데이터량 저장소(bin)에 대해 사용할 수 있는 액세스 프리앰블 시퀀스들의 특정한 할당을 포함하는, 방법.
9. 무선 통신 시스템에서,
   미리 결정된 문턱 값의 데이터 사이즈보다 작은 데이터의 증분을 송신하기 위한 액세스에 대한 요청의 대응으로서 무선 액세스 채널의 요청을 송신하기 위해 사용된 인디시아의 세트를 식별하는 단계;
   주어진 이동국에 존재하는 특정한 RF 조건들에 대응하는 서브-그룹을 상기 식별된 인디시아의 세트에 제공하는 단계;
   상기 액세스 노드에 의해 서빙된 이동국에 대한 무선 시스템의 액세스 노드에 의해 페이징 통지(paging notification)를 수신하는 단계로서, 상기 페이징 통지는 상기 미리 결정된 문턱 값 데이터 사이즈보다 작은 데이터 사이즈의 메시지가 상기 페이징 통지에서 식별된 이동국으로의 송신에 이용가능하다는 것을 나타내는, 상기 페이징 통지 수신 단계;
   상기 액세스 노드로부터 상기 식별된 모바일 단말로 페이징 메시지를 전송하는 단계로서, 상기 페이징 메시지는 상기 미리 결정된 문턱 값 데이터 사이즈보다 작은 데이터 사이즈의 메시지가 상기 이동국으로의 송신에 이용가능하다는 것을 나타내는, 상기 페이징 메시지 전송 단계;
   상기 모바일 단말에서 RF 조건을 나타내기 위해 선택된 상기 식별된 인디시아의 세트 중 하나를 포함하는 상기 이동국으로부터의 페이징 응답을 수신하는 단계; 및
   상기 이동국에 의해 보고된 상기 RF 조건 및 상기 데이터 메시지의 사이즈에 기초하여 상기 페이징 메시지에서 식별된 데이터 메시지의 송신을 위한 송신 자원을 할당하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 할당된 송신 자원을 사용하여 상기 액세스 노드로부터 상기 이동국으로 상기 데이터 메시지를 송신하는 단계; 및
    상기 이동국에 의한 상기 송신된 데이터 메시지의 수신을 확인하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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