KR20130137687A - 무선 통신 디바이스들을 위한 슬롯화된 액세스 및 이의 제어 - Google Patents

무선 통신 디바이스들을 위한 슬롯화된 액세스 및 이의 제어 Download PDF

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Abstract

예시적인 방법은, 무선 통신 디바이스를 위한 액세스 시간들 및 채널들을 결정하는 방법을 제공한다. 일 실시예는, 무선 통신 디바이스에서, 상기 무선 통신 디바이스를 식별하는 식원확인 번호에 기초하여 액세스 신호의 송신을 위해 주기적으로 반복하는 액세스 주기 내의 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계, 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 협의하는 단계, 및 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 내에서 액세스 채널을 통해 액세스 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 디바이스들을 위한 슬롯화된 액세스 및 이의 제어{SLOTTED ACCESS FOR WIRELESS COMMUNICATION DEVICES AND CONTROL THEREOF}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템들에 관한 것이다.
서비스 공급자들은 머신-형 통신 디바이스로 언급되는 무선 통신 디바이스들의 개발, 제공 및 전개를 시작하고 있다. 머신-형 통신(MTC) 디바이스가 전형적으로 인간의 상호작용을 반드시 필요로 하는 것은 아닌 엔티티들 사이의 통신을 수반하기 때문에, MTC 디바이스는 전통적인 인간 대 인간(H2H) 통신 디바이스들과 다르다. 예컨대, MTC 디바이스는 측정 정보를 수집하고 이러한 정보를 특별한 시간 간격으로 중앙 서버에 보고하도록 구성된 무선 사용자 장비가 될 수 있다. MTC 디바이스들은, 상수도 및 전력 회사들을 위한 원격 계량기 판독, 무선 도난 및 화재 경보 감시, 날씨 감시, 자동차 추적, 의료 감시, 등과 같은 폭 넓은 다양한 콘텍스트들 내에서 사용될 수 있다.
MTC 디바이스들은 종래의 인간 대 인간(H2H)무선 통신 디바이스들의 동작 특성들과는 현저하게 다른 동작 특성들을 갖는다. 종래의 H2H 통신은 주로 수 분 또는 심지어 수 시간만큼 긴 간격 동안 사용자들 사이의 실질적으로 연속적인 이중 통신을 위해 자원들을 할당하는 것을 필요로 한다. 대조적으로, MTC 디바이스들은 상대적으로 적은 양의 정보를 상대적으로 길고 간혹 불규칙한 간격들에 의해 분리된 버스트들로 일반적으로 송신한다. 예컨대, 상수도 계량기를 원격으로 판독하기 위한 MTC 디바이스는 수도물 사용을 나타내는 정보의 버스트를 월 단위로 오로지 송신할 수 있다. 다른 예로서, 도난 경보 모니터는 경보가 트리거될 때 정보의 버스트들을 오로지 송신할 수 있다. 결과적으로, MTC 디바이스들은 또한, 음성 통신이 100 ms 보다 작거나 더 양호한 지연들을 필요로 하기 때문에, 일반적으로 종래의 H2H 디바이스들보다 상당히 더 큰 지연 내성이 있다. 수도물 사용을 판독하고 보고하는 MTC 디바이스는 수 일 또는 심지어 수 주일의 송신 지연들을 허용할 수 있다. 더욱이, MTC 디바이스들은 간혹 특별한 위치들에 고정되고, 따라서 이들 디바이스들의 이동성은 H2H 디바이스의 예상된 이동성보다 상당히 낮을 수 있다.
MTC 디바이스들의 분포는 휴대형 무선 통신 디바이스들의 분포와 상당히 다를 것으로 예상된다. 무선 통신 시스템들의 현재의 세대들(2G/3G)은 H2H 디바이스들의 예상된 밀도들에 기초하여 셀당 100명의 사용자들 정도의 용량들을 수용하도록 설계되었다. 그러나, 각 셀 내에서 MTC 디바이스들의 수는 적어도 한 자리수 더 높게 예상되고, 각 셀은 수 천개의 MTC 디바이스들을 지원해야만 할 수 있다. 랜덤 액세스 채널을 통해 송신된 액세스 신호들과 같은 이러한 많은 수의 MTC 디바이스들로부터 랜덤하게 송신된 액세스 신호들은 거의 확실하게 매우 많은 수의 충돌들을 초래할 것이다. 더욱이, MTC 디바이스들의 일부 종류들로부터의 송신들은 시간적으로 강하게 상관되는 경향이 있다. 예컨대, 사무실 빌딩은 매우 많은 수의 원격-감시되는 화재 경보들을 구비할 수 있다. 정상 조건들 하에서, 화재 경보기들은 아마도 이들이 동작중인 것을 확인하기 위한 주기적인 동작펄스("I'm alive" pulse)을 제외하고 실제적으로 어떠한 트래픽도 생성하지 않는다. 그러나, 화재가 발생하면, 모든 경보기들은 정보의 큰 버스트들을 동시에 송신하기 시작할 수 있다. 셀 내에서 많은 수의 MTC 디바이스들로부터 정보의 상관된 버스트들은 액세스 신호들 사이의 과부하 조건들, 혼잡, 및 충돌들을 생성할 수 있다.
머신-형 디바이스들로부터 액세스 신호들의 시간 분포를 단조롭게 하기 위한 하나의 제안은 중앙 엔티티가 폴링(polling) 방식을 사용하여 액세스 신호들을 스케줄링하는 것을 허용하는 것이다. 폴링 기반 방식은 네트워크(E-UTRAN과 같은) 내의 중앙 엔티티가 각 디바이스가 송신할 정보를 갖는지의 여부를 결정하기 위하여 미리 결정된 보고 시간에 각 디바이스를 페이징하는 것을 필요로 한다. E-UTRAN 스케줄러를 통해 디바이스들의 하나씩의 페이징이 충돌들을 회피할 수 있지만, 이러한 접근법은 특히 순방향 링크를 통한 많은 시그널링 오베헤드를 초래한다. 이러한 방법에 의해 야기된 오베헤드 및 복잡도의 높은 비용을 정당화할지라도, 액세스 송신 분포를 단조롭게 하는 것으로부터 효율 이득들은 없다.
대안적인 제안은, 랜덤 액세스 신호들(액세스 프로브들) 사이의 충돌들을 해결하기 위하여 랜덤 백-오프들(back-offs)을 사용하는 것과 같은 액세스 금지 메커니즘들을 통한 종래의 랜덤 액세스 방법을 적용하는 것이다. 이러한 접근법이 액세스 신호들의 시간 분포를 단조롭게 할 수는 있지만, 오베헤드 비용이 상당히 클 수 있다. 예컨대, 많은 수의 MTC 디바이스들이 동시에 랜덤 액세스 요청 신호들을 송신한다면, 많은 수의 액세스 충돌들이 생성될 수 있다. 요청 신호들의 일부를 백-오프하는 것은 분포를 단조롭게 할 수 있지만, 요청 디바이스들의 수가 많을 때 재송신들 사이에서 여전히 추가적인 충돌들을 초래할 수 있다. 따라서 충돌들을 해결하기 위하여 백-오프들과 재송신들을 사용함으로써 시스템의 효율은 감소한다(그리고 역 링크 시그널링 오베헤드가 증가한다). 재송신들은 또한 MTC 디바이스들로부터 보고들의 더 많은 지연을 초래할 수 있고, 실제 보고 시간에 대한 더 많은 불확실성을 생성할 수 있다.
개시된 요지는 상술된 문제들 중 하나 이상의 영향들을 다루기 위한 것이다. 다음은 개시된 요지의 일부 양상들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 개시된 요지의 단순화된 요약을 제공한다. 이러한 요약은 개시된 요지의 완벽한 개요는 아니다. 개시된 요지의 핵심 또는 중요한 요소들을 식별하거나 또는 개시된 요지의 범주를 제한하려는 것은 아니다. 유일한 목적은, 이후에 논의되는 보다 상세한 설명에 대한 서론으로서 일부 개념들을 단순화된 형태로 제공하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 방법은, 무선 통신 디바이스에서, 액세스 신호의 송신을 위해 주기적으로 반복하는 액세스 주기 내의 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계로서, 무선 통신 디바이스를 식별하는 신원확인 번호에 기초하여 수행되는, 하나의 시간 간격을 선택하는 단계; 복수의 시간 간격들 중 선택된 하나의 시간 간격 동안 무선 통신 디바이스에서 프리앰블(preamble) 할당을 협의하는 단계; 및 무선 통신 디바이스에서 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 복수의 시간 간격들 중 선택된 하나의 시간 간격 내에서 액세스 채널을 통해 액세스 신호를 송신하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 통신 디바이스들의 IDs는 특정 시간 간격을 공유하는 디바이스들의 수를 최소화하기 위하여 미리-준비되거나 또는 할당된다.
다른 실시예에 있어서, 프리앰블을 협의하는 단계는 네트워크 노드로부터 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 요청하는 단계, 및 네트워크 노드로부터 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 수신하는 단계를 포함한다. 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 동안 프리앰블 할당은 무선 통신 디바이스에 고유할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방법은 또한, 액세스가 금지되어야 하는 복수의 시간 간격들 중 적어도 하나의 제 1 시간 간격을 나타내는 차단 신호를 수신하는 단계 및 상기 차단 신호에 기초하여 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 복수의 시간 간격들 중 선택된 시간 간격 내에서 액세스 채널을 통한 액세스 신호의 송신을 차단하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 방법은 또한, 무선 통신 디바이스가 시간 간격들의 동일한 번호 메김을 갖는 동일한 액세스 주기상의 다른 무선 통신 디바이스와 동기가 맞춰지도록, 공중 인터페이스를 통해 무선 통신 디바이스에 방송된 동기 정보에 기초하여 액세스 주기 내에서 복수의 시간 간격들을 한정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 복수의 시간 간격들은 주기적으로 반복하는 액세스 주기 내의 복수의 시간 슬롯들이고, 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 것은, 슬롯들 중 선택된 슬롯과 관련되고 공중 인터페이스를 통해 방송되는 시스템 프레임 번호를 포함하는 슬롯 번호 메김에 기초하여 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 것을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 것은, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호를 액세스 주기의 기간으로 모듈로 연산한 것과 동일할 때, 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 것은, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호의 선택된 부분 또는 치환과 동일할 때, 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 것은, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호의 해쉬와 동일할 때, 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 액세스 주기의 기간은 무선 통신 디바이스에 대한 페이징 주기의 기간과 동일하고, 액세스 신호에 대한 복수의 시간 간격들 중 상기 하나의 시간 간격을 선택하는 것은, 무선 통신 디바이스를 페이징하기 위해 할당된 시간 간격에 곧 바로 뒤따르는 시간 간격을 선택하는 것을 포함한다. 복수의 시간 간격들 중 상기 하나의 시간 간격을 선택하는 것은 무선 통신 디바이스를 위한 보고 간격에 의해 결정된 액세스 주기 내에서 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방법은, 주기적으로 반복하는 액세스 주기를 구성하는 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 도중에 협의된 프리앰블 할당에 대응하는 액세스 채널을 통해 액세스 신호들을 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 도중에 협의된 프리앰블 할당에 대응하는 액세스 채널을 통해 액세스 신호들을 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계는, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호를 액세스 주기의 기간으로 모듈로 연산한 것과 동일할 때, 시스템 프레임 번호와 관련된 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 슬롯 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 도중에 협의된 프리앰블 할당에 대응하는 액세스 채널을 통해 액세스 신호들을 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계는, 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 동안 네트워크 노드로부터 수신된 협의된 프리앰블 할당에 대응하는 액세스 채널 상에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 동안 프리앰블 할당은 무선 통신 디바이스에 고유하다.
일 실시예에 있어서, 방법은 또한, 액세스 신호들이 금지되어야 하는 복수의 시간 간격들 중 적어도 하나의 제 1 시간 간격을 나타내는 차단 신호를 수신하는 단계, 및 상기 제 1 시간 간격이 상기 복수의 시간 간격들 중 제 1 시간 간격에 대응할 때, 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계는, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호의 선택된 부분과 동일할 때, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호의 해쉬와 동일할 때, 또는 시스템 프레임 번호가 기지국에 의해 사전-할당되었을 때, 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 액세스 주기의 기간은 무선 통신 디바이스를 위한 페이징 주기의 기간과 동일하고, 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계는, 무선 통신 디바이스를 페이징하기 위해 할당된 시간 간격에서 또는 곧 바로 뒤따르는 시간 간격 내에서 송신하도록 무선 통신 디바이스를 구속하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 방법은, 무선 통신 디바이스에 대한 보고 간격에 의해 결정된 액세스 주기 동안 복수의 시간 간격들 중 상기 하나의 시간 간격 내에서 무선 통신 디바이스로부터 액세스 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 방법은, 주기적으로 반복하는 액세스 주기를 구성하는 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 위한 무선 통신 디바이스로부터의 요청의 수신에 응답하여, 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 동안 무선 통신 디바이스를 위한 고유한 프리앰블 할당을 네트워크 노드를 통해 결정하는 단계, 및 네트워크 노드로부터 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 동안 고유한 프리앰블 할당을 무선 통신 디바이스에 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 방법은, 랜덤 액세스 채널을 위해 주기적으로 반복하는 액세스 주기를 구성하는 복수의 시간 슬롯들을 한정하는 정보를 네트워크 노드로부터 방송하는 단계를 더 포함하고, 기지국에 의해 서빙되는 각 무선 통신 디바이스는 복수의 시간 슬롯들 중 선택된 하나의 시간 슬롯 도중에 액세스 채널을 통해 액세스 신호들을 송신하도록 구속된다.
일 실시예에 있어서, 방법은 MTC 디바이스와 인간 대 인간 디바이스 사이의 충돌을 검출하는 단계, 인간 대 인간 디바이스의 ID를 통해 응답을 송신하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 방법은, 디바이스들이 액세스 주기 내의 모든 시간 슬롯들을 통해 고르게 분포되도록, IDs를 MTC 무선 통신 디바이스들에 할당하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, IDs는 MTC 무선 통신 디바이스들의 우선순위에 기초하여 MTC 무선 통신 디바이스들에 할당되어, 제 1 (예, 낮은) 우선순위 디바이스들이 제 1 (예, 낮은) 우선순위 슬롯들에 할당되고, 제 2 (예, 높은) 우선순위 디바이스들이 제 2 (예, 높은) 우선순위 슬롯들에 할당되게 된다.
개시된 요지는 유사 참조 번호들이 유사 요소들을 식별하는 첨부된 도면들과 관련하여 이루어진 다음의 설명을 참조하여 이해될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 2는 랜덤 액세스 채널을 위한 타이밍도의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 3은 액세스 요청들을 송신하는 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 4는 액세스 요청들을 감시하는 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 5는 무선 통신 디바이스들의 할당되는 액세스 슬롯들 및 프리앰블들을 갖는 액세스 주기의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 6은 프리앰블을 MTC 디바이스에 할당하는 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 7은 시스템 혼잡으로 인해 복수의 액세스 슬롯들의 차단의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
개시된 요지가 다양한 수정들 및 대안적인 형태들을 겪을 수 있지만, 이의 특정 실시예들이 도면들에서 예를 통해 도시되었고, 여기에서 상세하게 기술된다. 그러나, 본 명세서에서의 특정 실시예들의 설명은 개시된 요지를 개시된 특정 형태로 제한하려는 것은 아니고, 오히려 대조적으로 본 발명은 첨부된 청구항들의 범주 내에 드는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 포함하려 한다.
예시적인 실시예들이 아래에서 기술된다. 명확성을 위해, 실제 구현의 모든 특징들이 본 명세서에서 기술되지는 않는다. 임의의 이러한 실제 실시예의 개발에 있어서, 시스템-관련 및 사업-관련 제약조건들의 준수와 같은 구현마다 변할 개발자의 특정 목표를 달성하기 위하여 다수의 구현 특정 결정들이 이루어져야만 하는 것을 물론 인식할 것이다. 더욱이, 이러한 개발 노력이 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도, 불구하고 본 개시사항의 이익을 갖는 당업자들에 대한 일상적인 일임을 이해할 것이다.
이제 개시된 요지는 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 다양한 구조들, 시스템들 및 디바이스들은 오로지 설명을 위해, 그리고 당업자들에게 잘 알려진 세부사항들로 본 발명을 모호하게 하지 않도록, 도면들에 개략적으로 도시된다. 그럼에도, 첨부된 도면들이 포함되어 개시된 요지의 예시적인 예들을 기술하고 설명한다. 본 명세서에서 사용된 단어들 및 구들은 당업자들에 의한 이들 단어들 및 구들의 이해와 일치되는 의미를 갖도록 이해되고 해석되어야 한다. 용어 또는 구의 특별한 정의, 즉 당업자에 의해 이해되는 일반적이고 관습적인 의미와 상이한 정의는 본 명세서에서 용어 또는 구의 일관된 사용에 부과되도록 의도되지 않는다. 용어 또는 구가 특별한 의미 즉 당업자에 의해 이해되는 것과 다른 의미를 구비하도록 의도되는 정도까지, 특별한 정의는, 본 명세서에서 직접적이고 명료하게 그 용어 및 구에 대한 특별한 정의를 제공하는 정의 방식으로, 명시적으로 설명될 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 무선 통신 시스템(100)은 지리적인 영역 또는 셀(110) 내에서 무선 연결성을 제공하는 기지국(105)을 포함한다. 셀(110)은 도 1에서 완벽한 육각형으로 도시된다. 그러나, 본 개시사항의 이득을 갖는 당업자들은 이것은 이상적인 것이고, 실제 셀들은 불규칙한 및/또는 시간에 변하는 경계들을 가질 수 있음을 인식해야 한다. 더욱이, 대안적인 실시예들에 있어서, 기지국(105)은 예컨대 다수의 안테나들 또는 안테나의 어레이들을 사용하여 셀(110)의 부분들 또는 섹터들 내에서 무선 연결성을 제공하도록 구성될 수 있다. 무선 연결성은 잘 알려진 표준들 및/또는 프로토콜들을 사용하여 제공될 수 있고, 명확성을 위하여 청구된 요지에 해당되는 표준들 및/또는 프로토콜들의 양상들만이 본 명세서에서 논의된다. 예컨대, 시스템(100) 내의 무선 연결성은 TDMA, FDMA, CDMA, UMTS, LTE, WiMAX, 등을 포함하는 무선 표준들 및/또는 프로토콜들에 따라 제공될 수 있다.
하나 이상의 인간 대 인간(H2H) 무선 통신 디바이스들(115(1-2))은 셀(110) 내에 위치될 수 있다. H2H 디바이스들(115)은 서로 또는 다른 디바이스들과 통신하기 위하여 기지국(105)에 대한 무선 연결성을 사용할 수 있다. 예시적인 H2H 디바이스들(115)은 셀룰러 폰들, 스마트 폰들, 노트북 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 등을 포함할 수 있다. 머신형 무선 통신(MTC) 디바이스들(120)은 또한 셀(110) 전체에 걸쳐 분포될 수 있다. 명확성을 위해, MTC 디바이스들 중 오로지 하나만이 번호 "120"으로 구체적으로 표시된다. 도 1에 도시된 MTC 디바이스들(120)의 수는 단지 예시하기 위함이다. 본 개시사항의 이득을 갖는 당업자들은 MTC 디바이스들(120)의 실제 전개가 셀(110) 내에서 수백 또는 수천 개의 MTC 디바이스들(120)을 포함할 수 있음을 인식해야 한다.
일부 실시예들에 있어서, MTC 디바이스들(120) 중 일부는 그룹들(125(1-2))의 부분들이다. 예컨대, 그룹(125(1)) 내의 MTC 디바이스들(120)은 특별한 빌딩 내의 화재 경보기들 또는 연기 검출기들이 될 수 있다. 다른 예로서, 그룹(125(20) 내의 MTC 디바이스들(120)은, 개방-도어 검출기들, 유리 파손 검출기들, 움직임 센서들, 등과 같은 빌딩을 위한 보안 시스템의 부분을 형성하는 무선 검출기들이 될 수 있다. 그룹(125) 내의 MTC 디바이스들(120)은 서로 반드시 물리적으로 근접할 필요는 없다. 예컨대, MTC 디바이스들(120)의 그룹(125)은 택시 내에 전개될 수 있고, 통신 지령자에 주기적인 위치 보고를 제공할 수 있다.
MTC 디바이스들(120)은 특별한 시간간격으로 공중 인터페이스를 통해 보고들을 기지국(120)에 제공하는 하나 이상의 MTC 애플리케이션들을 구현한다. 일 실시예에 있어서, MTC 디바이스들(120) 상에서 동작하는 애플리케이션은 주기적인 짧은 데이터 보고를 지원할 수 있다. 대안적으로, 이러한 애플리케이션은 기지국(105)으로부터 수신된 요청에 응답하여, 또는 일부 조건 또는 기준의 발생에 응답하여, 데이터를 제공할 수 있다. 보고 간격은 애플리케이션의 유형에 의존하여 크기 변할 수 있고, 1분 미만으로부터 1개월 이상까지 변할 수 있다. MTC 디바이스(120)가 매우 빈번하게 예컨대 1분보다 훨씬 짧은 간격들로 보고하는 것을 허용하는 일부 실시예들에 있어서, MTC 디바이스(120)는 활성 모드 내에 유지될 수 있고, 액세스 프로세스를 건너뛸 수 있어서, 이들 상황들 내에서 액세스 충돌 문제를 감소시키거나 또는 회피한다. 더욱이, 정확한 허용한계가 다른 애플리케이션들에 대해 다를 수 있다 할지라도, 정확한 송신 시간은 전체 보고 시간간격의 상당히 큰 백분율, 예컨대 시간간격의 약 1-10%가 될 수 있는 허용한계 내에서 변할 수 있다. 보고된 데이터는 하루의 시간, 온도, 위치, 시험 조건들/결과들, 환경 조건들, 등과 같은 측정 값들을 포함할 수 있다. 이러한 측정들은 MTC 디바이스들(120) 내에 통합된 센서들을 사용하여 수행될 수 있거나, 또는 공중 인터페이스를 통한 송신용 외부 디바이스들을 경유하여 MTC 디바이스들(120)에 제공될 수 있다.
셀(110) 내의 큰 수의 MTC 디바이스들(120)은 잠재적으로 MTC 디바이스들(120)로부터 역 링크 액세스 송신들 사이의 충돌들을 야기할 수 있다. 예컨대, 랜덤 액세스 채널들을 통한 큰 수의 액세스 요청 신호들은 상대적으로 큰 수의 충돌들을 야기할 수 있다. MTC 디바이스들(120)은 H2H 디바이스들(115)과 동일한 랜덤 액세스 채널들을 공유할 수 있고, 이 경우 MTC 디바이스들(120)로부터의 액세스 신호들은 또한 H2H 디바이스들(115)로부터의 액세스 신호들과 충돌할 수 있다. 대안적으로, MTC 디바이스들(120)과 H2H 디바이스들(115)은 두 유형들의 디바이스들에 의한 송신들 사이의 충돌을 방지하기 위하여 상이한 채널들을 사용할 수 있다. 더욱이, 그룹들(125) 내의 MTC 디바이스들(120)에 의한 액세스 신호는 시간과 공간상 강하게 상관될 수 있다. 예컨대, MTC 디바이스들(125(1))을 포함하는 빌딩 내에서 화재가 발생하면, 모두는 아닐지라도 많은 이들 디바이스들(125(1))이 액세스 신호들을 공동으로 또는 심지어 동시에 송신할 수 있다. 이러한 큰 수의 공동 액세스 신호들은 이들 액세스 신호들 사이의 상응하는 큰 수의 충돌들을 초래할 수 있다.
상이한 MTC 디바이스들(120)에 의한 액세스 요청들/신호들은 역 링크 트래픽 사이의 충돌들을 줄이기 위하여 조정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 역 링크의 시간적인 구조는 일련의 주기적으로 반복하는 액세스 주기들로 분할될 수 있고, 액세스 주기들은 역 링크 채널의 시간 슬롯들과 같은 시간 간격들로 세분된다. MTC 디바이스들(120)은, 액세스 요청들의 송신을 위한 각 액세스 주기 내에서 시간 간격들 중 하나를 선택함으로써 액세스 요청 충돌의 발생률을 줄이도록 시도할 수 있다. MTC 디바이스는 이후 복수의 시간 간격들 중 선택된 하나의 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 협의할 수 있다. 프리앰블 할당이 협의된 후, MTC 디바이스는 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 복수의 시간 간격들 중 선택된 하나의 시간 간격 내의 액세스 채널을 통해 액세스 신호를 송신할 수 있다.
예컨대, LTE 시스템 내에서, 각 MTC 디바이스(120)는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 슬롯들의 시스템 프레임 번호(SFNs)를 그들의 내부 식별자들과 비교함으로써 액세스 주기 내의 시간 슬롯을 선택할 수 있다. 선택된 슬롯에 대한 프리앰블 할당을 협의한 후, 액세스 요청들은 이후 선택된 시간 간격들 내의 프리앰블 할당의 프리앰블에 대응하는 액세스 채널을 통해 송신될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, MTC 디바이스들(120)은, 주기적으로 반복하는 액세스 주기를 구성하는 시간 간격들 중 하나의 시간 간격 도중에 프리앰블 할당의 프리앰블 할당에 대응하는 액세스 채널을 통해 액세스 신호들을 송신하도록 다른 방식으로 구속될 수 있다. 예컨대, MTC 디바이스(120)는, 예컨대 MTC 디바이스의 제조 또는 설치 도중에 MTC 디바이스(120)에 사전-할당된 프리앰블 식별자에 기초하는 프리앰블을 사용하여 선택된 슬롯 내에서 액세스 신호들을 송신하도록 구속될 수 있다.
도 2는 랜덤 액세스 채널(205)에 대한 타이밍도(200)의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 타이밍도(200)는 도 1에 도시된 MTC 디바이스들(120)과 같은 MTC 디바이스들에 의해 사용된 슬롯화된 액세스 방법의 일 실시예에서 발생할 수 있는 이벤트들을 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 두 개의 MTC 디바이스들은 그들의 보고 주기들에 따라 액세스 요청 신호들을 송신한다. 각 MTC 디바이스는, 액세스 주기 내의 자신의 액세스 슬롯 내에서 그리고 자신의 할당된 프리앰블을 사용하여 액세스 요청을 송신하는 것이 오로지 허용되도록, 구속된다. 이러한 방식으로 액세스 신호 송신을 구속하는 것은, MTC 디바이스들이 미리-스케줄링된 방식으로 액세스 신호를 송신하게 함으로써 액세스 충돌의 기회를 줄이거나 최소화할 수 있다. 액세스 슬롯들은 MTC 디바이스와 네트워크 모두에 이용 가능한 식별 정보를 사용하여 각 MTC 디바이스에 의해 및/또는 이러한 각 MTC 디바이스를 위해 선택될 수 있고, 유사하게 할당된 프리앰블은 MTC 및/또는 네트워크에 이용 가능한 정보에 기초할 수 있다. 액세스 타이밍은 따라서 네트워크 및 MTC 디바이스 모두에서 예측 될 수 있다.
랜덤 액세스 채널(205)은 주기적으로 반복하는 액세스 주기들(210)로 일시적으로 분할된다. 각 액세스 주기는 K개의 시간 간격들의 길이를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 액세스 주기(210)의 단위는 시스템 프레임이고, 액세스 주기(210)의 경계들은 시스템 프레임들과 정렬된다. 예컨대, K=4096이라면, 각 액세스 주기(210)은 하나의 시스템 프레임 지속기간(예, 10 ms)과 동일한 슬롯 지속기간을 갖는 4096개의 액세스 슬롯들(215)을 갖는다. 액세스 주기(210)의 기간은 대략 41s 이다. 그러나, 본 개시사항의 이득을 갖는 당업자는 K의 값이 상이한 셀들 및 상이한 전개 구성들에 대해 상이할 수 있음을 인식해야 한다. 일 실시예에 있어서, 네트워크는 셀 내에서 전개될 수 있는 MTC 디바이스들의 총 수의 추정치 또는 기대치에 기초하여 한 셀에 대한 K의 값을 결정할 수 있다. MTC 디바이스들의 더 적은 수들을 처리하는 셀들은 K를 더 낮은 값, 예컨대 1024로 설정할 수 있고, MTC 디바이스들의 심지어 더 큰 수들을 처리하는 셀들은 K의 더 큰 값들을 가질 수 있다.
두 개의 MTC 디바이스들은 각각 T1 및 T2의 보고 간격들을 갖는 애플리케이션들을 구현한다. 제 1 MTC 디바이스 내의 애플리케이션은 실선 화살표(220)에 의해 표시된 시간들에서 액세스 요청의 송신을 개시하고, 제 2 MTC 디바이스의 애플리케이션은 파선 화살표(225)에 의해 표시된 시간인 액세스 요청들의 송신을 개시한다. 애플리케이션에 의한 액세스 요청의 개시에 응답하여, MTC 디바이스는 먼저 액세스 요청을 송신하기 위하여 사용하기 위한 다음 주기 내의 액세스 슬롯을 먼저 선택한다.
일부 경우들에 있어서, 두 개의 MTC 디바이스들은 동일한 액세스 주기 동안 액세스 요청들의 송신을 개시하도록 결정할 수 있다. MTC 디바이스들 중 하나에 의해 송신된 액세스 요청들은 또한 동일한 액세스 주기 도중에 다른 디바이스들에 의한 송신들과 잠재적으로 충돌할 수 있다.
상이한 MTC 디바이스들과 관련된 및/또는 이들을 식별하는 정보에 기초하여 액세스 주기(210) 내의 액세스 슬롯(215)를 선택함으로써 충돌들은 회피될 수 있다. 예로서 LTE를 취한 도시된 실시예에 있어서, 액세스 슬롯(215)은 시스템 프레임 번호를 액세스 주기 내의 슬롯들의 번호로 모듈로 연산한 값(SFN mod K)을 사용하여 식별될 수 있다. SFN은, LTE 다운링크 대역폭(DL BW), 송신 안테나들의 수, PHICH 지속기간, 그 간격, 및 가능하게는 다른 정보를 나타내는 정보를 또한 포함할 수 있는 마스터 정보 블록(MIB) 내에서, 셀 또는 기지국들로부터 방송될 수 있다. 방송 SFN 정보를 추적함으로써, MTC 디바이스들은 동일한 액세스 주기 및 액세스 슬롯들과 동기가 맞춰질 수 있다. 각 MTC 디바이스는 MTC 디바이스를 식별하는 SFN 및 정보의 비교에 기초하여 선택된 슬롯들에 액세스하는 것이 허용된다. 예컨대, 각 MTC 디바이스는 국제 모바일 가입자 식별번호(IMSI: international mobile subscriber identity)를 사용하여, SFN mod K = (IMSI + 1) mod K인 슬롯을 선택할 수 있다. 그러나, 본 개시사항의 이득을 갖는 당업자들은 다른 기술들이 슬롯들을 선택하기 위하여 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 예컨대, 슬롯들은 IMSI의 최상위 비트들, IMSI의 최하위 비트들, IMSI를 해싱함으로써 생성된 유사-난수, 각 MTC에 할당된 고유 번호, 등에 기초하여 선택될 수 있다. MTC 디바이스 액세스와 페이징 사이의 충돌 기회를 최소화하기 위하여, 시스템에 의해 방송되는 SFN 주기는 충분히 긴 액세스 주기의 동기화를 지원하도록 충분히 길게 선택될 수 있다. 예컨대, 현재의 LTE 표준에 있어서, SFN의 4개의 MSBs는 MTC 액세스 주기와 페이징 주기가 충분히 긴 것을 보장하기 위하여 MIB에 추가될 수 있다. 예컨대, K = 4096이라면, 한 셀 내에서 지원될 수 있는 4096개의 고유 MTC 디바이스 ID들이 존재할 것이다. 그러므로 수 천개의 MTC 디바이스들은 충돌 없이 액세스 주기 내에 수용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, MTC 액세스 주기를 페이징 주기와 정렬시킴으로써 전력은 MTC 디바이스들에 의해 절약될 수 있다. MTC 디바이스는 어떤 페이지들이 네트워크에 의해 송신되고 있는지를 확인하기 위하여 자신의 페이징 슬롯에서 기상(wakes up)한다. MTC 디바이스의 액세스 슬롯을 페이징 슬롯 이후의 슬롯이 되도록 선택하는 것은, 페이징 슬롯들과 액세스 슬롯들 사이에서 수면 및 기상 프로세스들을 순환하여야 하는 것과는 반대로, MTC 디바이스가 추가적인 슬롯 동안 활성 상태로 남아 있도록 허용한다. 더 긴 DRX/페이징 주기는 일부 실시예들에서 MTC 디바이스들에 대해 규정될 수 있어서, 페이징이 MTC 디바이스들을 위해 지원될 때 더 많은 수의 MTC 디바이스들 수용한다. 예컨대, 페이징 주기와 액세스 주기는, 페이징 주기 = 액세스 주기 >= DRX 주기가 되도록, 구성될 수 있다. 그러므로 페이징 주기를 DRX 주기보다 작게 설정하는 것은 본 실시예의 MTC 디바이스들에 대해 허용되지 않는다. 특정 낮은 비용의 MTC 디바이스들이 페이징 및/또는 데이터 폴링(polling)을 지원하지 않을 수 있는 것을 고려하면, 데이터 보고가 애플리케이션에 의해 트리거되는 경우, 이들 디바이스들이 그들의 페이징 슬롯에서 기상할 때 이들 디바이스들은 다음 액세스 슬롯 내의 액세스를 위하여 동기를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 시스템이 페이징 구동 액세스 및 자동화된 액세스 사이의 충돌들 및 복제를 예방하기 위한 메커니즘을 구현하는 한, 액세스 슬롯은 MTC 디바이스의 페이징 슬롯과 동일한 슬롯이 되도록 선택될 수 있다.
특히 다수의 MTC 디바이스들이 존재하거나 및/또는 MTC 디바이스들이 H2H 사용자 장비와 동일한 액세스 채널을 공유하는 실시예들에서 기술된 슬롯 선택 기술들이 사용되는 경우조차, 충돌들 또는 다른 액세스 실패들이 여전히 발생할 수 있다. 따라서, 충돌들을 회피하기 위하여, MTC 디바이스는 선택된 슬롯 내의 할당된 프리앰블에 대해 기지국 또는 다른 무선 액세스 네트워크 노드와 협의한다. 일 실시예에 있어서, 기지국은 각 MTC 디바이스에 대해 할당된 슬롯 및 프리앰블의 목록을 유지하고, 임의의 특정 슬롯에서 기지국을 액세스할 각 MTC 디바이스에 대한 고유한 프리앰블을 할당한다. 다른 실시예에 있어서, 모든 가능한 고유 프리앰블을 특정 슬롯에 대한 프리앰블 할당을 요청하는 MTC 디바이스에 할당한 후, 기지국은 비-고유(즉, 이미 할당된) 프리앰블을 MTC 디바이스에 할당한다. 이러한 실시예에 있어서, MTC에 의한 초기 액세스 시도가 실패할 때, MTC 디바이스는 다수의 대안 실시예들에 따라 진행할 수 있다. 이들 실시예들 중 첫 번째에 있어서, MTC 디바이스는 기존의 재시도 절차들(예, 랜덤 백-오프)을 따르고, 이후 액세스를 다시 수행하도록 시도한다. 그러나, 재시도의 시도가 랜덤 액세스이기 때문에, 액세스 충돌의 증가된 기회가 존재할 수 있다. 이들 실시예들 중 두 번째에 있어서, MTC 디바이스는 다음 액세스 주기로 백-오프하고, 이후 다음 액세스 주기 내의 선택된 액세스 슬롯에서 재시도한다. 이러한 접근법은 충돌의 매우 낮은 기회를 갖고, 절차들은 액세스 금지를 통한 종래의 랜덤 액세스 절차들보다 구현하기 더 쉽다. 이러한 선택사항의 단점은 액세스를 수행하기 위하여 다음 액세스 주기까지 대기하여야 하는 MTC 디바이스로부터 초래되는 백-오프 지연이 될 수 있다. 그러나, MTC 디바이스에 대해 액세스 주기 지연은 허용될 수 있다. 예컨대, 4096개의 프레임들의 액세스 주기가 대략 41 s가 될 수 있는 한, 이는 훨씬 더 긴 데이터 보고 주기, 예컨대 30 min과 비교할 때 크지 않다. 이들 실시예들 중 세 번째에 있어서, 네트워크는 재시도의 시도를 스케줄링한다. 예컨대, 네트워크는 MTC 디바이스가 액세스 요청 신호를 송신하기 위하여 어느 액세스 슬롯을 사용할 수 있을지를 결정한다. 만약 액세스 요청이 수신되지 않았다면, 네트워크는 그 MTC 디바이스를 폴링할 수 있다. 이러한 접근법의 장점은 재시도 지연 및 재시도 충돌이 감소될 수 있다는 점이다. 그러나, MTC 디바이스들을 지원하기 위하여 사용된 네트워크 기능의 복잡도는 상당히 증가할 수 있다.
도 3은 액세스 요청들을 송신하는 방법(300)의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 전원을 투입하는 초기화 스테이지에서, MTC 디바이스는 랜덤 액세스 채널의 미리-선택된 슬롯을 위한 프리앰블을 협의한다(302에서). 기지국은 동일한 슬롯을 공유하는 다른 MTC 디바이스들의 프리앰블들과 고유하게 다른 프리앰블을 할당할 것이다. 도시된 실시예에 있어서, MTC 디바이스는 보고 시간 간격에 기초하여 보고 시간을 검출한다(305에서). 예컨대, MTC 디바이스 상에서 구동중인 애플리케이션은 마지막 보고 이후 보고 시간 간격이 지났다고 결정할 수 있고, 따라서 MTC 디바이스가 보고를 제공하기 위하여 네트워크를 액세스하도록 신호발신할 수 있다. MTC 디바이스는 액세스를 위한 자신의 다음 사용 가능한 액세스 슬롯을 식별할 수 있다. 자신의 액세스 슬롯이 이 액세스 주기 내에서 이미 지나갔다면, MTC 디바이스는 SFNs를 MTC 디바이스의 IMSI와 같은 식별번호와 비교함으로써 슬롯들의 SFNs를 결정하고 자신의 시간 슬롯을 선택 또는 식별하기 위하여 다음 사용 가능한 액세스 주기의 슬롯들의 시스템 프레임 번호들을 감시할 수 있다(310에서). 도시된 실시예에 있어서, 액세스 주기는 K개 슬롯들을 포함하고, MTC 디바이스는 SFN mod K = ID mod K의 조건(315에서)을 충족하는 SFN을 갖는 슬롯을 선택한다. 그러나, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, MTC 디바이스는 액세스 요청을 송신하기 위하여 슬롯을 선택하는(315에서) 다른 기준을 사용할 수 있다. 자신의 액세스 슬롯을 식별한 이후, MTC 디바이스는 랜덤 액세스 채널의 미리-선택된 슬롯 내에서 할당된 프리앰블을 갖는 액세스 요청을 송신한다(320에서).
도 4는 액세스 요청들을 감시하는 방법(400)의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 방법(400)은 기지국, 기지국 라우터, 액세스 포인트, 또는 MTC 디바이스 및/또는 H2H 사용자 장비에 무선 연결성을 제공하기 위하여 사용되는 임의의 다른 디바이스 또는 디바이스들에서 구현될 수 있다. 액세스 주기는 MTC 디바이스들을 위해 결정되고, 이후 기지국과 관련된 셀 및/또는 섹터에 공중 인터페이스를 통해 방송된다(405에서). 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 액세스 주기는 송신 간격들을, 역 링크 채널의 시간 슬롯들과 같은 시간 간격들로 세분되는 일련의 주기적으로 반복되는 액세스 주기들로 분할함으로써, 역 링크의 시간 구조를 한정한다. 액세스 주기의 기간(K)은 기지국에 의해 결정될 수 있거나, 또는 일부 다른 엔티티에 의해 기지국에 제공될 수 있다. MTC 디바이스들은 방송 액세스 슬롯 번호들(SFN)과 액세스 주기를 감시 및 추적한다. 그러므로 이들은 동일한 액세스 슬롯 번호 및 주기와 동기가 맞춰진다.
기지국은 셀 내에 위치한 MTC 디바이스(또는 다른 사용자 장비)를 식별하는 정보를 결정 또는 감시한다(410에서). 도시된 실시예에 있어서, 각 MTC 디바이스와 다른 모바일 유닛은 기지국에 전달될 수 있는 국제 모바일 가입자 식별번호(IMSI)를 할당받는다. 기지국은 슬롯들을 액세스하기 위하여 다른 MTC 디바이스에 의해 사용된 정보가 동일한지의 여부 및 특별한 MTC가 액세스 슬롯에 대해 사용하기 위한 프리앰블을 할당받았는지의 여부를 결정할 수 있다(415에서). 예컨대, 기지국은, IMSI mod K에 기초하여, 무선 통신 디바이스가 액세스 신호를 송신할 슬롯을 결정할 수 있고, 무선 통신 디바이스가 프리앰블을 할당받았는지의 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, IMSI1 및 IMSI2의 MISI 값들을 갖는 디바이스들에 대해 IMSI1 mod K = IMSI2 mod K이고, 이들 모듈로 값들이 동일하다면, 두 디바이스들은 액세스 주기의 동일한 슬롯을 사용할 것이고, 따라서 액세스 채널 상에서 이들 두 디바이스들 사이의 충돌의 기회는 증가할 수 있다. 따라서, 무선 통신 디바이스에 대한 IMSI가 기지국에 제공되는 첫 번째 시간에 기지국은 액세스 채널을 통해 액세스 신호를 송신하기 위하여 사용하기 위한 무선 통신 디바이스에 대한 고유 프리앰블을 할당한다. 그러므로 기지국은, 슬롯 내의 무선 통신 디바이스에 의한 사용을 위한 고유 프리앰블을 할당하여(420에서), 액세스 주기 내의 동일한 슬롯에 할당된 두 디바이스들이 다른 프리앰블을 사용할 것이다. 기지국은 MTC 디바이스들 중 하나를 페이징할 수 있고, 슬롯 옵셋을 MTC 디바이스에 통지할 수 있다(423에서). 이후 MTC 디바이스는 IMSI에 기초한 번호와 동일한 슬롯 번호를 갖고 할당된 프리앰블을 사용하는 슬롯에서 액세스를 수행할 수 있다. 이러한 방식으로, MTC 디바이스는 이 셀에 점유되지 않은 액세스 슬롯/프리앰블 조합에 안내될 수 있다. 이러한 프로세스는 셀 내의 모든 MTC 디바이스들 및/또는 사용자 장비가 액세스 주기 내에서 슬롯 및 프리앰블을 선택하기 위하여 사용된 정보의 고유 값들을 가질 때까지 반복될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에 있어서, 예컨대 동일한 정보를 공유하는 디바이스들이 빈번하게 충돌할 것으로 예상되지 않는다면, 식별 정보 사이의 일부 중첩은 허용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 디바이스 ID에 기초하여 스스로 자신의 액세스 슬롯을 결정하는 MTC 디바이스 대신에, 셀의 기지국이 MTC 디바이스에 대한 슬롯을 위해 전용 액세스 슬롯 번호 및 전용 프리앰블을 시그널링을 통해 할당할 수 있다. 예컨대, 기지국은, MTC 디바이스가 기지국에 의해 서빙되는 셀 또는 섹터 내에서 처음으로 전개될 때, 전용 액세스 슬롯 번호 및 프리앰블을 MTC 디바이스에 송신할 수 있다. 사용 가능한 액세스 슬롯 번호와 프리앰블 조합들의 풀로부터 초래될 전용 액세스 슬롯 번호와 프리앰블은, 풀로부터 다른 전용 액세스 슬롯 번호들과 프리앰블들을 이전에 할당받은 MTC 디바이스들과의 충돌들을 회피하기 위한 것이다. 이러한 실시예는, MTC 디바이스들이 처음으로 전개될 때 더 많은 시그널링 오버헤드 및 복잡도의 비용으로 특별한 셀 내의 MTC 디바이스들 사이의 충돌들을 감소 또는 제거할 수 있다. 그러나, 많은 MTC 디바이스들은 고정되거나, 또는 매우 제한된 이동성을 갖고, 따라서 이들이 그들의 초기 셀을 빈번하게 떠날 것으로 예상되지 않는다. 일부 MTC 디바이스들은 그들의 전체 동작 수명 동안 초기 셀 내에서 남아 있을 것으로 예상된다. 기지국이 전용 액세스 슬롯 번호들과 프리앰블들을 선택하고 이들을 MTC 디바이스들에 송신하는 것을 허용하는 추가 비용은 따라서 MTC 디바이스의 수명을 통해 평균되었을 때 상대적으로 작을 수 있다.
기지국은 MTC 디바이스들 및/또는 다른 사용자 장비에 의해 사용된 액세스 슬롯 및 액세스 채널 프리앰블 쌍들을 예측 및 감시하기 위한(425에서) 식별 정보를 사용할 수 있다. 기지국이 예측된 슬롯들 및 채널들 내의 MTC 디바이스들 및/또는 사용자 장비로부터 정보를 수신할 때(430에서), 액세스 슬롯을 감시하고 채널 프리앰블 쌍들을 액세스하는 것을 지속할 수 있다. 그러나, MTC 디바이스들 및/또는 다른 사용자 장비로부터 어떠한 정보도 성공적으로 수신되지 않고, 액세스 요청들이 예측된 슬롯들에 대해 할당된 액세스 채널 프리앰블 내에 존재한다면, 에러가 발생할 수 있다. 예컨대, 무선 통신 디바이스는 할당된 채널 상의 선택된 액세스 슬롯 내에서 액세스 요청의 송신에 실패할 수 있다. 다른 예로서, 무선 통신 디바이스는 액세스 요청을 송신할 수 있지만, 기지국은 수신된 송신을 적절히 디코딩하는데 실패할 수 있다. 그러므로, 기지국은 감시된 액세스 슬롯 내에서 송신할 것으로 예상되었던 MTC 디바이스 및/또는 다른 사용자 장비를 페이징할 수 있다. 페이지는 MTC 디바이스(또는 다른 사용자 장비)가 셀 내에서 정확하게 동작하고 있는지를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5는 특정 섹터의 무선 통신 디바이스들에 할당되고 있는 액세스 슬롯들 및 프리앰블들을 갖는 액세스 주기의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 정지 또는 낮은 이동도의 MTC 디바이스는 액세스 주기의 특별한 시간 슬롯과 관련되고, 그 시간을 사용하기 위한 특별한 프리앰블을 할당받는다. 디바이스 ID들 및 프리앰블들을 섹터 단위로 MTC 디바이스들에 사전-할당하는 것을 통해, MTC 디바이스는 하나의 액세스 슬롯을 점유할 것이고, 동일한 슬롯을 공유하는 다른 MTC 디바이스들과 다른 고유 프리앰블을 가질 것이다. 디바이스 ID들의 랜덤 할당을 통해서 조차, MTC 디바이스와 관련된 슬롯을 위한 고유 프리앰블의 할당은 충돌들의 회피를 도울 것이다. 따라서, 많은 수의 디바이스들(예, 50000)은 액세스 주기 내에서 액세스 충돌없이 한 섹터 내에서 배치될 수 있다.
디바이스 ID의 사전-할당은 또한 MTC 디바이스들의 액세스 주기의 슬롯들 내로 고른 분포를 도울 수 있다. 또한, 디바이스 ID의 사전-할당은, MTC 디바이스들의 세트들이 할당된 프리앰블을 사용하는 액세스 요청들의 송신을 위한 액세스 주기 내에서 동일한 시간 간격으로 맵핑되도록, 유사한 우선순위를 갖는 MTC 디바이스들을 그룹화하기 위하여(예, 한 그룹 또는 유형의 MTC 디바이스들이 특별한 세트 또는 범위의 디바이스 ID들을 할당받는다) 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 특별한 시간 슬롯 내에서 송신을 방지함으로써, 특별한 그룹 또는 유형의 MTC 디바이스들의 액세스 요청 송신을 구속하기 위하여 추가적인 제어가 제공될 수 있다.
도 6은 프리앰블을 MTC 디바이스에 할당하는 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 초기 전원 투입시, (505에서) 정지/낮은 이동도의 MTC 디바이스는 메시지 내의 표시를 통해 이러한 특성을 나타내고, 또한 자신의 ID를 나타낸다. MTC 디바이스 ID의 수신에 응답하여, eNodeB는 자신의 커버리지 내의 모든 디바이스들의 지식에 기초하여, 특정 슬롯 내의 MTC 디바이스들의 수를 식별하고, MTC 디바이스를 위한 프리앰블 할당을 행한다. eNodeB는 장래의 사용을 위해 MTC 디바이스에 대한 고유 프리앰블 할당을 제공한다(515에서). 그러나, 인간-대-인간 모바일 디바이스는 셀 내로 이동하여 MTC 디바이스와 동일한 프리앰블을 사용할 수 있고, 이는 충돌을 야기할 수 있다. 그러므로, 일 실시예에 있어서, 무선 네트워크가 충돌을 검출할 때, 네트워크는 더 높은 우선순위를 통해 응답 메시지 내에서 인간-대-인간(H2H) 디바이스들의 ID를 갖는 H2H 디바이스에 응답할 것이다.
도 7은 시스템 혼잡으로 인해 복수의 액세스 슬롯들의 차단의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. MTC 디바이스는, 낮은 우선순위 슬롯들이 액세스 주기 내의 낮은 번호의 슬롯들에 할당되도록, 우선순위 레벨에 대응하는 할당된 ID들을 할당받을 수 있다. 예컨대, 낮은 우선순위 MTC들에 할당된 ID들은 낮은 번호의 슬롯들에 해싱될 수 있다. 시스템 혼잡을 검출하는 것에 응답하여, eNodeB는 혼잡을 줄이기 위하여 혼잡 레벨에 기초하여 액세스 주기 내의 슬롯들의 선택 백분율(예, 절반, 50%, 20%)을 차단할 수 있다. 차단은 우선순위에 기초하여 수행될 수 있다; 즉, 가장 낮은 우선순위의 MTC 트래픽을 위한 슬롯들이 제일 먼저 차단될 수 있다. 차단될 슬롯들의 신원확인은, 무선 통신 디바이스가 액세스 주기의 하나 이상의 시간 간격들 내의 액세스 채널 상에서 송신하는 것으로부터 구속되도록, 특별한 슬롯과 관련된 무선 통신 디바이스들에 전달될 수 있다.
예컨대, 우선순위는 낮은 것으로부터 높은 것으로 슬롯들과 관련되도록 한정될 수 있다. 네트워크 장비는 어느 슬롯들이 차단될 것인지를 UE들에 나타내는 마스크를 갖는 메시지를 전달(예, 방송)한다. 만약 UE가 자신의 할당된 슬롯들이 차단되려는 것을 확인한다면, UE는 액세스를 수행하지 않을 것이다(즉, 액세스를 수행하는 것으로부터 구속될 것이다. 만약 우선순위가 관련된 슬롯들이 한정된다면, 마스크는 낮은 우선순위를 갖는 슬롯으로부터 시작할 것이다. 우선순위가 한정되지 않는다면, 마스크는 모든 MTC 디바이스들에 대한 공평함의 레벨을 보장하기 위하여 주기적으로 또는 때때로 랜덤하게 이동될 수 있다. 따라서, MTC 디바이스는, 액세스가 방지되어야 하는, 복수의 시간 간격들 중 적어도 하나의 첫 번째 시간 간격을 나타내는 차단 신호를 수신할 수 있다. 이후, MTC 디바이스들은, 차단 신호에 기초한 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 복수의 시간 간격들 중 선택된 하나 내에서 액세스 채널을 통한 액세스 신호의 송신을 차단할 것이다.
낮은 우선순위와 낮은 번호의 슬롯들 사이의 일치가 기술되었지만, 낮은 우선순위 번호들을 할당받는 ID들은 높은 번호의 슬롯들로 해시될 수 있고, 따라서 높은 번호의 슬롯들은 혼잡 도중에 제일 먼저 차단될 수 있음을 주목해야 한다. MTC 디바이스 ID들 및 MTC 디바이스들의 관련된 우선순위는 또한 분리 방식으로 슬롯들에 대응할 수 있다. 예컨대, 가장 낮은 우선순위의 MTC 디바이스들은 다수의 낮은 번호의 슬롯들 및 다수의 높은 번호의 슬롯들을 포함하는 슬롯들의 세트로 맵핑될 수 있다. 이러한 경우, 혼잡 이벤트가 차단될 특별한 슬롯들이 적절한 MTC 디바이스들에 전달되는 상태로 발생할 때, 차단 마스크는 일부 낮은 번호의 슬롯들 및 일부 높은 번호의 슬롯들에 적용될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 일 실시예에 있어서, MTC 디바이스들은 랜덤하게 ID를 할당받을 수 있다. MTC 디바이스 ID가 랜덤하게 할당될 때, 디바이스는 액세스 슬롯을 랜덤하게 할당받을 것이다. 덧붙여, 일 실시예에 있어서, 디바이스는 또한 프리앰블을 랜덤하게 선택한다. 이러한 실시예에 있어서, 랜덤 액세스 응답(RAR) 검출 윈도우 및 백오프를 동적으로 조절하는 것과 같은 추가적인 강화들은 액세스 성능을 추가로 개선할 수 있다.
랜덤 액세스에는 RAR 윈도우 크기와 msg3 송신(순서상: msg1은 액세스 요청이고; msg2는 랜덤 액세스 응답이고; 및 msg3은 모바일 지식이다)의 두 가지 병목들이 존재한다. 첫 번째로, RAR 윈도우 크기에 대해, 시스템이 각 서브프레임 내에서 최대 3개의 프리앰블들을 할당하기 위한 자원을 갖는 것으로 간주된다. 5의 RAR 윈도우 크기에 대해, 최대 15개의 할당된 프리앰블들이 존재할 수 있다. 이것은 큰 양의 MTC 액세스에 대해 충분하지 않다. 다른 병목은 msg3 송신이다. 충돌시, 충돌된 프리앰블들은 주로 eNB에 의해 발견될 수 없고, 따라서 eNB는 RAR 메시지를 다시 송신하고, 모든 충돌된 UE는 동일한 RAR 메시지를 수신할 것이다. 이것은 재송신 한계에 도달할 때까지 msg3의 충돌을 야기한다. msg3의 재송신은 큰 지연을 야기하고, 시스템 자원들을 낭비한다.
제 1 병목에 대한 한가지 해결책은 액세스 로딩에 따라 RAR 윈도우 크기를 최적화하는 것이다. eNB는 수신된 프리앰블들의 수에 따라 UE의 액세스 강도를 추정할 수 있다. 추정은 선형 추정을 통해 단순화될 수 있다. 송신된 msg1의 수는 필요한 RAR 윈도우 크기에 대략 선형일 수 있다. 따라서, 예컨대, 만약 사용중인 윈도 크기가 5이면, 송신된 msg1의 수는 30 미만으로 제어되어야 한다. 더욱이, 30 미만에서, 모든 UE는 임의의 제한 없이 액세스할 수 있다. eNB가 이것을 인식할 때, 충돌 확률을 추정할 수 있고, 예컨대 새로운 액세스 슬롯 길이를 구성하기 위하여, 현재의 액세스 강도, 충돌 확률 및 조정된 액세스 파라미터들을 UE에 나타낼 수 있다. 예컨대 10%의 스텝, 즉 슬롯 길이를 10%만큼 증가 또는 감소시키는 스텝형 입도가 사용될 수 있다.
msg3 충돌 확률은 2차 다항식으로 모델링될 수 있고, msg1의 충돌 확률 x에 의해 표시될 수 있다. (Y = ax^2 + bx + c).
msg3 충돌 확률 추정이 얻어진 후, 추정된 msg3 충돌 확률이 미리 한정된 임계값보다 크다면, UE는 시스템을 액세스하지 않을 것이다. 이것은 백오프 시간 (예, 백-오프 Slot_K_system) 이후 다시 검사된다.
만약 msg3 충돌 확률이 임계값보다 작다면, UE는 액세스 경우를 선택하기 위하여, 실행된 프리앰블 시도들의 수(예컨대, number_preamble_tx)의 고려를 통해, 새로운 액세스 분배 파라미터를 적용한다. 일 실시예에 있어서, UE에 대한 액세스 슬롯의 값은 다음과 같이 결정될 수 있다:
Slot_k = number_preamble_tx * (msg1_detection_prob) * Slot_K_system
충돌 도중에, 3GPP에 의해 10으로 간주되는 최대 수의 프리앰블 시도가 시행된 후(예, MAX_preamble_tx), UE는 실패할 수 있기 때문에, 다수의 시도(예컨대, 수회의 시도) 후, UE는 이러한 제한이 초과되지 않는 것을 보장하여야 한다. 따라서, UE는 MTC 디바이스 액세스의 파동이 종료 또는 감쇄될 수 있을 더 긴 시간을 대기하여야 한다.
Slot_K_system이 시스템에 의해 표시된 슬롯 길이 파라미터임을 주목해야 한다.
msg1_detection_prob가
Figure pct00001
에 의해 주어짐을 또한 주목해야 한다.
위 식에서 i는 i-번째 프리앰블 송신을 나타낸다.
eNB는 위에서 논의된 액세스 정보를 주기적으로 갱신할 수 있고, 이러한 정보를 셀 내의 UE에 방송할 수 있다.
본 명세서에서 기술된 기술들의 실시예들은 종래의 접근법들에 대해 다수의 장점들을 갖는다. 예컨대, 액세스 요청들을 송신하기 위한 각 MTC 디바이스를 제한하기 위하여, 특별한 프리앰블을 사용하는 액세스 주기의 특별한 슬롯은 다른 MTC 디바이스들 및/또는 다른 H2H 디바이스들과의 액세스 충돌들의 기회를 감소시키거나 최소화시킬 수 있다. 충돌들을 감소시키는 것은, 예컨대 액세스 요청들을 스케줄링하기 위하여 요구되는 시그널링 오버헤드를 감소시킴으로써, 및 충돌들 및 후속하는 백-오프 송신들로부터 초래되는 재송신의 수를 감소시킴으로써, 무선 자원들이 보다 효율적으로 사용되는 것을 허용한다. 다른 예로서, MTC 디바이스의 보고 시간은 네트워크에서 (랜덤 액세스와 비교하여) 보다 더 예측 가능한데, 왜냐하면 네크워크가, 액세스 슬롯 내에서 사용될 액세스 슬롯 및 프리앰블을 선택하기 위하여 사용된 정보, 예컨대 MTC 디바이스의 SFN과 IMSI를 이미 알고 있기 때문이다. 액세스 슬롯 선택 접근법에서 순방향 링크 오버헤드 및/또는 혼잡은 충돌 성능의 동일한 레벨에 대해 폴링 접근법에서보다 더 작다. 더욱이 기존 메커니즘에 대한 영향은 작다.
개시된 요지의 부분들 및 대응하는 상세한 기술은 소프트웨어, 또는 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들에 대한 동작들의 알고리즘들 및 기호 표현들에 관하여 제공된다. 이들 기술들 및 표현들은 본 기술분야의 통상의 기술자들이 본 기술분야의 통상의 다른 기술자들에게 그들의 작업의 실체를 효율적으로 전달하게 하는 것들이다. 알고리즘은, 그 용어가 본 명세서에 이용될 때, 그리고 일반적으로 이용될 때, 원하는 결과를 유발하는 단계들의 자기-일관적인 시퀀스가 되도록 예상된다. 단계들은 물리적인 양들의 물리적인 조작들을 필요로 하는 것들이다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이들 양들은 저장, 이송, 조합, 비교, 및 달리 조작될 수 있는 광, 전기, 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 때때로, 주로 공통 사용의 이유들로, 이들 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로 나타내는 것이 편리한 것으로 판명되었다.
그러나, 모든 이들 및 유사한 용어들은 적합한 물리적인 양들과 연관되는 것이고, 단지 이들 양들에 적용된 편리한 라벨들일 뿐임을 유념해야 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 또는 논의로부터 명백한 바와 같이, "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이", 등과 같은 용어들은, 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적인 전자량들로서 표현되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장장치, 송신 또는 디스플레이 디바이스들 내의 물리적인 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환하는, 컴퓨터 시스템의 작용 및 프로세스들 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스를 나타낸다.
또한, 개시된 요지의 소프트웨어 구현된 양상들이 일반적으로 일부 형태의 프로그램 저장 매체 상에서 인코딩되거나 또는 일부 유형의 전송 매체를 통해 구현됨을 유념해야 한다. 프로그램 저장 매체는 자기(예를 들면, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광(예를 들면, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리, 또는 "CD ROM")일 수 있고, 판독 전용 또는 랜덤 액세스일 수 있다. 유사하게, 전송 매체는 꼬임 쌍선, 동축 케이블, 광섬유, 또는 본 기술분야에 알려진 일부 다른 적합한 전송 매체일 수 있다. 개시된 요지는 임의의 주어진 구현의 이들 양상들에 의해 제한되지 않는다.
개시된 요지가 상이하지만 본 명세서의 가르침의 이점을 가진 당업자들에게 명백한 등가의 방식들로 수정되고 실시될 수 있기 때문에, 상기 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적일 뿐이다. 또한, 아래의 청구항들에 개시된 것들 이외에는, 본 명세서에서 도시된 구성 또는 설계의 세부사항들로의 어떠한 제한도 의도되지 않는다. 따라서, 상기 개시된 특정 실시예들은 변경되거나 수정될 수 있고, 모든 이러한 변형들은 개시된 요지의 범위 내에 있는 것으로 간주되는 것이 명백하다. 따라서, 본 명세서에서 추구하는 보호범위는 하기의 청구항들에 기재된 바와 같다.

Claims (11)

  1. 방법으로서,
    무선 통신 디바이스에서, 액세스 신호의 송신을 위해 주기적으로 반복하는 액세스 주기 내의 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계로서, 상기 선택하는 단계는 상기 무선 통신 디바이스를 식별하는 식원확인 번호에 기초하여 수행되는, 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계;
    상기 무선 통신 디바이스에서, 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 동안 프리앰블 할당을 협의하는 단계; 및
    상기 무선 통신 디바이스에서, 상기 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 상기 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 내에서 액세스 채널을 통해 상기 액세스 신호를 송신하는 단계;를
    포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프리앰블을 할당하는 단계는,
    네트워크 노드로부터 상기 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 동안 상기 프리앰블 할당을 요청하는 단계; 및
    상기 네트워크 노드로부터 상기 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 동안 상기 프리앰블 할당을 수신하는 단계;를
    포함하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 동안 상기 프리앰블 할당은 상기 무선 통신 디바이스에 고유한, 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    액세스가 금지되어야 하는 상기 복수의 시간 간격들 중 적어도 하나의 제 1 시간 간격을 나타내는 차단 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 차단 신호에 기초하여 상기 프리앰블 할당에 대응하는 프리앰블을 사용하여 상기 복수의 시간 간격들 중 상기 선택된 시간 간격 내의 액세스 채널을 통한 액세스 신호의 송신을 차단하는 단계;를
    더 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 통신 디바이스가 상기 시간 간격들의 동일한 번호메김을 갖는 동일한 액세스 주기상에서 다른 무선 통신 디바이스들과 동기가 맞춰지도록, 공중 인터페이스를 통해 상기 무선 통신 디바이스에 방송된 동기화 정보에 기초하여 상기 액세스 주기 내의 상기 복수의 시간 간격들을 한정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격들은 상기 주기적으로 반복하는 액세스 주기 내의 복수의 시간 슬롯들이고, 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계는, 상기 슬롯들 중 선택된 슬롯과 관련되고 상기 공중 인터페이스를 통해 방송된 시스템 프레임 번호를 포함하는 슬롯 번호메김에 기초하여 상기 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계는, 시스템 프레임 번호가 상기 신원확인 번호를 상기 액세스 주기의 기간으로 모듈로 연산한 것과 동일할 때, 상기 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계는, 시스템 프레임 번호가 상기 신원확인 번호의 선택된 부분 또는 치환과 동일할 때, 상기 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 복수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계는, 시스템 프레임 번호가 신원확인 번호의 해쉬와 동일할 때, 상기 시스템 프레임 번호와 관련된 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 액세스 주기의 기간은 상기 무선 통신 디바이스에 대한 페이징 주기의 기간과 동일하고, 상기 액세스 신호에 대한 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계는, 상기 무선 통신 디바이스를 페이징하기 위해 할당된 시간 간격에 곧 바로 뒤따르는 시간 간격을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계는, 상기 무선 통신 디바이스를 위한 보고 간격에 의해 결정된 액세스 주기 내에서 상기 복수의 시간 간격들 중 하나의 시간 간격을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
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