KR20130138322A - 디바이스 컨텍스트 정보를 사용하여 페이징 메커니즘을 최적화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

디바이스 컨텍스트 정보를 사용하여 페이징 메커니즘을 최적화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크가, 모바일 디바이스 컨텍스트 정보에 기초하여, 페이징 채널 동작을 최적화할 수 있게 하는 방법 및 장치로서, 일 실시예에서, 무선 네트워크는 셀룰러 네트워크(예를 들어, LTE-Advanced)이고, 기지국과 셀룰러 사용자 디바이스 모두는 페이징 합의를 동적으로 교환하고 유지한다. 페이징 합의는 페이징 채널 동작을 제한하고, 그렇게 함으로써 무관한 무선 리소스의 불필요한 스캐닝과 사용을 최소화한다. 그러한 페이징 메커니즘은 기지국과 모바일 디바이스 사이의 무선 인터페이스로 제한되고, 기존의 레거시 디바이스 및 네트워크 엔티티와 호환 가능하다. 사용자 디바이스가 적절히 활성화된 네트워크는 그들의 리소스 활용을 개선할 수 있다. 바람직하게도, 기지국은 해방된 셀룰러 리소스를 이용하여 다른 서비스를 지원할 수 있다.

Description

디바이스 컨텍스트 정보를 사용하여 페이징 메커니즘을 최적화하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR OPTIMIZING PAGING MECHANISMS USING DEVICE CONTEXT INFORMATION}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 및 데이터 네트워크의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 예시적 일 태양에서, 본 발명은 무선 통신 및 데이터 네트워크에서 모바일 디바이스 컨텍스트 정보에 기초하여 페이징 전송을 최적화하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 "3세대" 또는 "3G" 휴대 전화 기술의 예시적 일 구현이다. UMTS 표준은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)라고 하는 협력 기관에 의해 명시된다. 3GPP는, ITU(International Telecommunications Union)에 의해 규정된 요구 사항에 대한 응답으로, 특히 유럽 시장을 대상으로 한 3G 셀룰러 무선 시스템으로 UMTS를 채택하였다. ITU는 국제 무선 통신을 표준화하고 규제한다. UMTS에 대한 향상이 4세대(4G) 기술에 대한 미래 진화를 지원할 것이다.
현재의 관심있는 주제는 개선된 시스템 역량 및 스펙트럼 효율성을 통해 패킷 데이터 전송을 위해 최적화된 모바일 무선 통신 시스템을 위한 UMTS의 추가 개발이다. 3GPP의 맥락에서, 이것과 관련한 활동은 (Long Term Evolution을 나타내는) "LTE"라는 일반적인 용어로 요약된다. 그 목적은, 여럿 가운데서, 최대 순 전송 속도(maximum net transmission rate)를 미래에 상당히, 즉 다운링크 전송 방향에서는 300 Mbps 정도의 속도까지 그리고 업링크 전송 방향에서는 75 Mbps 정도의 속도까지, 증가시킨다는 것이다.
3GPP의 추가 향상은, "LTE-Advanced" 또는 "LTE-A"라고 하는, IMT-Advanced 무선 인터페이스 기술을 위해 LTE 내에서 연구되고 있다. LTE-Advanced 연구의 범위 및 목적에 관한 세부사항은, 특히, 그것의 내용 전체가 여기에 참고문헌으로 포함되어 있는, NTT DoCoMo 등의 "Further advancements for E- UTRA ( LTE - Advanced )"라는 명칭의 RP-080137에서 설명된다. IMT-Advanced 활동은 ITU-R(International Telecommunications Union - Radio Communication Sector)에 의해 시작되고 지도되었다. 후보 IMT-Advanced 시스템에 의해 지원되어야 하는 주요 기능이 ITU-R에 의해 설정되었는데 여럿 가운데서: (1) 고품질 모바일 서비스; (2) 전세계 로밍 역량; 및 (3) 높은 이동성 환경을 위한 100 Mbps의 그리고 낮은 이동성 환경을 위한 1 Gbps의 피크 데이터 속도를 포함한다.
LTE-A에 관련된 3GPP의 현재 논의는 그것의 내용 전체가 여기에 참고문헌으로 포함되어 있는, 3GPP TS 36.913: " Requirements for further advancements for E-UTRA(LTE-Advanced)"에서의 요구 사항에 기초하여 스펙트럼 효율성, 셀 가장자리 처리량, 범위 및 지연에 관해서 LTE를 추가로 진화시키는 기술에 주력한다. 후보 기술은 (1) 멀티-홉 릴레이; (2) 다운링크 네트워크 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나 기술; (3) 스펙트럼 집성에 의한 20 MHz보다 큰 대역폭 지원; (4) 유연한 스펙트럼 사용/스펙트럼 공유; 및 (5) 셀간(intercell) 간섭 관리를 포함한다. 레거시 LTE 네트워크와의 하위 호환성(backward compatibility) 또한 미래의 LTE-A 네트워크를 위한 중요한 요구 사항인데, 다시 말해, LTE-A 네트워크도 LTE UE(User Equipment)를 지원하고, LTE-A UE가 LTE 네트워크에서 동작할 수 있다.
종래 기술의 페이징 메커니즘 -
페이징 메커니즘은 UMTS 및 LTE와 같은 다수의 종래 기술 셀룰러 모바일 무선 통신 시스템에서 사용된다. 페이징 메커니즘은, 모바일 디바이스가, 사용되지 않는 동안 감소 또는 "유휴" 상태에서 동작하는 것에 의해 전력 소비를 최소화할 수 있게 한다. 일단 UE가 페이징 통지를 수신하면, UE는 통지에 응답하여 "웨이크업"한다.
무선 시스템 내에서의 페이징 메커니즘에 대한 다양한 접근 방법이 종래 기술에서 증명된다. 예를 들어, 대부분의 셀룰러 네트워크 내에서, 네트워크 운영자는 유휴 모바일 디바이스를 위해 근사 위치 또는 "TA(Tracking Area)"를 유지한다. 각각의 TA는 수개 셀로 이루어진다. 모바일 디바이스가 페이징될 때, TA 내의 모든 할당 셀이 페이징 통지를 전송한다. 짐작컨대, 모바일 디바이스가 TA 밖으로 이동하지 않은 한, 모바일 디바이스는 페이징 통지를 수신할 것이다. 불행히도, 더 양호한 페이징 커버리지를 제공하는 더 큰 TA는 그에 비례하여 더 많은 무선 스펙트럼과 리소스를 소비하고; 따라서 종래 기술의 해결책은 커버리지 영역을 리소스 활용과 맞바꾼다.
초기 LTE-A 네트워크는 스펙트럼 대역폭을 유연하게 세분화하고 그리고/또는 자유롭게 집성한다. 그런데, 유감스럽게도, 그러한 스펙트럼 유연성은 페이징을 상당히 복잡하게 만들고; UE가 TA를 통해 이동함에 따라, 대역폭 사용이 광범위하게 달라질 수 있다. 예를 들어, UE는 일반적으로 페이징 메시징에 사용되는 리소스 구성을 인식하지 못한다. 마찬가지로, 네트워크는 UE가 페이징 채널 수신을 위해 어떤 리소스를 모니터링 중인지 알지 못한다. 따라서, 기존 네트워크는, 모바일 디바이스와의 접촉이 재확립될 때까지, TA의 각 셀을 위한 전체 셀 대역폭을 통해 페이징 채널 메시지를 전송한다.
우선권 및 관련 출원
이 출원은, "Methods and Apparatus for Optimizing Paging Mechanisms and Publication of Dynamic Paging Mechanisms"라는 명칭으로 2009년 3월 23일에 제출된 공동 소유의 계류 중인 미국 특허출원 제12/409,398호에 관련되는, 동일한 명칭으로 2009년 10월 30일에 제출된 미국 특허출원 제12/610,145호에 대한 우선권을 주장하는데, 이들 각각은 그 전체가 여기에 참고문헌으로 포함되어 있다.
저작권
이 특허 문서의 명세서 일부는 저작권 보호 대상인 자료를 포함하고 있다. 저작권 소유자는 특허 문서 또는 특허 명세서가 PTO(Patent and Trademark Office) 특허 파일 또는 기록에 나와 있는 대로, 누군가에 의한 특허 문서 또는 특허 명세서의 복사에 반대하지는 않지만, 그외에는 그것이 무엇이든 모든 저작권을 보유한다.
따라서, 특별히 세분화된 다대역(multi-band) 운영 능력 및 유연한 리소싱을 갖춘 네트워크를 다루기에 적당한 페이징 메커니즘이 필요하다. 그러한 개선된 해결책은 이상적으로 기존 무선 장치에서의 사용자 경험 및 다른(즉, 하위 호환 가능 상태를 유지하는) 무선 디바이스의 사용자 경험에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 원활하게 동작해야 한다.
특별히 새로운 LTE-Advanced 아키텍처의 복잡한 특징들을 다루는 페이징 메커니즘을 위한 개선된 장치 및 방법도 필요하다. LTE-Advanced 시스템 아키텍처는 세분화된 다대역 능력, OFDM 액세스, 및 레거시 UE와 보다 신형의 UE의 혼합 모집단(mixed populations)을 조합한다. 이 아키텍처 내의 페이징을 위한 기존 메커니즘은 최적에 못 미친다.
본 발명은 무선 네트워크에서의 페이징을 위한 개선된 장치와 방법을 제공하는 것에 의해 앞서 언급된 요구를 충족시킨다. 본 발명의 일 태양에서는, 무선 네트워크에서 기지국으로부터 모바일 디바이스를 페이징하는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 페이징은 모바일 디바이스에 의해 페이징 채널을 수신하는 데 사용되는 선택된 리소스에 기초하고, 본 방법은: 모바일 디바이스가 리소스를 선택할 때 모바일 디바이스에 의해 사용되는 그 리소스에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 사용되는 리소스의 페이징 채널만을 사용해 기지국으로부터 모바일 디바이스로 페이징 정보를 송신하는 단계를 포함한다. 사용되는 리소스 정보가 존재하지 않으면, 모바일 디바이스로 페이징 정보가 송신되지 않는다.
일 변형에서, 기지국은 LTE-규격 eNodeB를 포함하고, 모바일 디바이스는 LTE-규격 UE이며, 선택된 리소스는 적어도 하나의 요소 반송파(component carrier; CC)를 포함한다.
다른 변형에서, 기지국은, 현존 LTE 장치와의 하위 호환성을 유지하기 위해, 적어도 하나의 요소 반송파를 위해 20-MHz 최대 대역폭을 지원하도록 구성되는 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)-규격 eNodeB이다. 모바일 디바이스에 의해 페이징 채널을 수신하는 데 사용되는 선택된 리소스는 유휴(비접속) 모드에서 사용된다.
본 발명의 제2 태양에서는, 기지국 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 장치는, 디지털 프로세서; 프로세서와 데이터 통신하는 무선 인터페이스; 및 프로세서와 데이터 통신하는 스토리지 디바이스 - 이 스토리지 디바이스는, 디지털 프로세서에 의해 실행될 때, (i) 무선 인터페이스를 통해 모바일 디바이스로부터 업데이트 메시지를 수신하는 것에 응답하여, 모바일 디바이스와 페이징 합의를 협상하고; 타이밍 함수를 시작하고; (ii) 무선 인터페이스를 통해 지시를 수신하는 것에 응답하여, 타이밍 함수를 리셋하고; (iii) 타이밍 함수가 만료하는 것에 응답하여, 페이징 합의를 삭제하는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함함 - 를 포함한다.
일 변형에서, 이 장치는 프로세서와 데이터 통신하는 광대역 인터페이스를 더 포함하는데; 광대역 인터페이스를 통해 모바일 디바이스로 어드레싱되는 네트워크 페이지를 수신하는 것에 응답하여, 이 장치는 추가로, 페이징 합의의 존재를 판정하는데; 페이징 합의가 존재하지 않으면, 네트워크 페이지를 무시하고; 페이징 합의가 존재하면, 페이징 합의에 기초하여 페이징 채널 메시지를 모바일 디바이스로 전송한다.
다른 변형에서, 지시는 사실상 주기적인 하트비트 메시지를 포함하고, 타이밍 함수는 워치독(watchdog) 타이머이다.
또 다른 변형에서, 기지국 장치 및 모바일 디바이스는 각각 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 규격이다.
본 발명의 제3 태양에서는, 모바일 통신 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 장치는: 디지털 프로세서; 프로세서와 데이터 통신하는 무선 인터페이스; 및 프로세서와 데이터 통신하는 스토리지 디바이스 - 이 스토리지 디바이스는, 컴퓨터-실행 가능 명령어를 포함함 - 를 포함한다. 디지털 프로세서에 의해 실행될 때, 명령어는, 업데이트 메시지 - 이 업데이트 메시지는 그것의 수신기가 페이징 합의를 생성하고 제1 스케줄을 가진 타이밍 함수를 호출하게 하도록 구성됨 - 가 전송되게 하고; 제1 스케줄과는 상이한 제2 스케줄을 가진 제2 메시지 - 제2 메시지는 페이징 합의를 연장시키도록 구성됨 - 가 전송되게 한다.
일 변형에서, 제2 메시지는 추가로 수신 기지국이 타이밍 함수를 재시작하게 하도록 구성된다.
다른 변형에서, 페이징 합의는 적어도, (i) 모바일 장치를 페이징하는 데 사용될 요소 반송파; 및 (ii) 제2 메시지의 주기적 전송에 사용될 적어도 하나의 타이밍 파라미터의 사양을 포함한다.
본 발명의 제4 태양에서는, 페이징 메시지를 효율적으로 전송하는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 그 메시지는 무선 네트워크의 복수의 기지국으로부터 모바일 디바이스로 전송되고, 본 방법은: 기지국의 부분집합 내에서, 부분집합의 일부인 적어도 하나의 기지국과 모바일 디바이스 사이에서 페이징 합의를 생성하는 단계; 적어도 하나의 기지국에 컨텍스트 정보를 저장하는 단계; 복수의 기지국의 부분집합에서 모바일 디바이스를 위한 데이터를 수신하는 단계; 및 생성된 페이징 합의를 가진 적어도 하나의 기지국으로부터만 페이징 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
일 변형에서, 컨텍스트 정보는 모바일 디바이스에 이용 가능한 적어도 하나의 페이징 리소스의 설명을 포함한다.
다른 변형에서, 모바일 디바이스는 유휴, 비접속 모드에서 동작한다.
본 발명의 제5 태양에서는, 멀티-셀 네트워크에서 페이징 동작을 수행하는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 본 방법은, 복수의 기지국과 연관되어 있는 TA(tracking area)를 지정하는 단계; 모바일 디바이스를 TA와 연관시키는 단계; 및 적어도 모바일 디바이스를 사용해, 복수의 기지국 중 모바일 디바이스의 페이징을 수행하는 부분집합만을 명시하는 단계를 포함한다.
일 변형에서, 네트워크는 복수의 기지국과 동작적으로 통신하는 핵심 부분(core portion)을 포함하는데, 핵심 부분은 기지국의 부분집합의 사양으로 평가되지 않는다. 모바일 디바이스 및 기지국은 LTE-A(Long-Term Evolution-Advanced) 규격이고, 핵심 부분은, LTE-A 규격이 아닌, LTE 규격이다.
본 발명의 제6 태양에서는, 컴퓨터 판독 가능 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 장치는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 가진 스토리지 매체를 포함하는데, 적어도 하나의 프로그램은 셀룰러 네트워크 내의 모바일 디바이스를 위해 전력-효율적인 페이징 동작을 가능하게 하도록 구성된다.
본 발명의 제7 태양에서는, 무선 네트워크가 개시된다. 일 실시예에서, 이 네트워크는, LTE-A의 이점이 실현될 수 있도록 네트워크의 일부(즉, 기지국 및 UE)는 LTE-A를 준수하면서도, 전력- 및 리소스-효율적인 페이징 모드 동작을 갖는, LTE-규격 셀룰러 네트워크이다.
당업자라면, 다음에서 주어지는 예시적 실시예의 첨부 도면 및 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명의 다른 특징 및 이점을 즉각적으로 인지할 수 있을 것이다.
도 1a는 종래 기술의 통상적인 TDMA(Time Division Multiple Access) 구현의 시간 및 주파수 플롯이다.
도 1b는 종래 기술의 통상적인 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 구현의 시간 및 주파수 플롯이다.
도 1c는 종래 기술의 통상적인 CDMA(Code Division Multiple Access) 구현의 시간 및 주파수 플롯이다.
도 1d는 TDMA와 결합하여 사용되는 종래 기술의 통상적인 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 구현의 시간 및 주파수 플롯이다.
도 2는 전이중(full-duplex) FDD, 반이중(half-duplex) FDD 및 TDD를 포함하는 종래 기술의 다양한 이중 방법의 그래픽 표현이다.
도 3은 종래 기술의 LTE FDD 시스템을 위한 예시적 프레임 구조의 그래픽 표현이다.
도 4는 종래 기술의 LTE 2-단계 페이징 메커니즘 타이밍의 그래픽 표현이다.
도 5는 종래 기술의 LTE-A 2-단계 페이징 메커니즘의 타이밍에 대한 그래픽 표현이다.
도 6은 모바일 디바이스로 페이징 통지를 전송 중인 종래 기술의 셀룰러 시스템에 대한 그래픽 표현이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모바일 디바이스로 페이징 통지를 전송 중인 예시적 셀룰러 시스템의 그래픽 표현이다.
도 8은 본 발명에 따른 페이징 합의를 확립하고 유지하기 위한 일반적인 방법의 예시적 일 실시예에 대한 논리 흐름도이다.
도 9는 도 8의 일반적인 방법에 따른, 셀룰러 무선 시스템의 다수 당사자 사이에서 페이징 합의를 확립하기 위한 방법을 부연하는 래더 다이어그램이다.
도 10은 본 발명에 따른, 컨텍스트 정보를 효율적으로 사용해 페이징 채널 메시지를 전송하기 위한 일반적인 방법의 예시적 일 실시예에 대한 논리 흐름도이다.
도 11은 도 10의 일반적인 방법에 따른, 컨텍스트 정보를 사용해 모바일 디바이스를 페이징하기 위한 방법을 부연하는 래더 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 방법을 구현하도록 적응된 기지국 장치의 일 실시예를 예시하는 기능 블록도이다.
도 13은 본 발명의 원리에 따른, 컨텍스트 정보를 포함하는 업데이트 메시지 포맷의 일 실시예에 대한 그래픽 표현이다.
도 14는 본 발명의 원리에 따른, 페이징 합의를 포함하는 ACK(acknowledgement) 메시지의 일 실시예에 대한 그래픽 표현이다.
도 14a는 본 발명의 원리에 따른, 하나의 예시적 eNB에 저장되는 페이징 합의 항목의 일 실시예에 대한 그래픽 표현이다.
도 15는 본 발명의 방법을 구현하도록 적응된 클라이언트 디바이스(예를 들어, UE)의 일 실시예를 예시하는 기능 블록도이다.
다음에서는, 유사한 숫자가 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는 도면을 참조한다.
개요
일 태양에서, 본 발명은 컨텍스트 정보에 기초하여 무선 통신 시스템 내에서 페이징 채널 동작을 수정하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 이 특징은, 예를 들어, 기지국이 페이징 동작에 사용되는 대역폭을 상당히 감소시킬 수 있게 한다. 일 실시예에서는, TA의 기지국과 모바일 디바이스 사이에서 페이징 합의가 교환된다. 기지국 및 모바일 디바이스는 미래의 페이징 채널 트랜잭션을 위해 페이징 합의(예를 들어, 적합한 요소 반송파, 타이밍 등)에 따른다. 페이징 합의의 유효성을 자동적으로 보장하기 위해 추가적인 특징이 개시된다.
그러한 방법 및 장치는 세분화된 다대역 운영 능력 및, 특히, LTE-Advanced 아키텍처와 같은 유연한 리소스 할당/활용을 갖춘 네트워크 내의 페이징 능력의 관리를 다루는 데 특히 유용하다.
본 발명의 일 구현에서, 모바일 디바이스 컨텍스트 정보는 모바일 디바이스 ID, 하드웨어 버전, 디폴트 리프레시 타이머 주기, 하나 이상의 제안된 무선 리소스, 기지국 수신 정보 등 중의 하나 이상을 포함한다. 컨텍스트 정보는 페이징 합의를 판정하기 위해 기지국에 의해 평가된다. 일부 실시예에서, 모바일 디바이스는 다수 기지국과의 다수 페이징 합의를 동시에 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서는, 페이징 합의가 모바일 디바이스 또는 기지국 중 어느 하나에 의해 주기적으로 리프레시되는 방법 및 장치가 개시된다. 일부 실시예에서, 리프레시되지 않는 페이징 합의는 종료된다. 다른 실시예에서, 리프레시되지 않는 페이징 합의는, 원래의 페이징 합의를 복구하도록, 회복 절차를 트리거한다. 더 일반적으로, 페이징 합의의 예상치 못한 거동에 대한 광범위한 해결책이 개시된다. 일부 구현에서는, (페이징 합의에 관한) 일관성 없는 페이징 거동이 페이징 합의를 종료한다. 마찬가지로, 일관성 없는 페이징 거동이 또한 페이징 메시지 전달을 위한 재시행 시도와 같은, 회복 또는 복구 조치를 트리거할 수 있다.
예시적 실시예의 상세한 설명
다음에서는 본 발명의 예시적 실시예가 상세하게 설명된다. 이들 실시예는 주로 UMTS 무선 네트워크의 맥락에서 그리고 더 구체적으로는 4세대("4G") UMTS, LTE 및 LTE-A 네트워크의 일 변형에서 논의되지만, 당업자라면, 본 발명이 그렇게 제한되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 사실, 본 발명의 다양한 태양은 여기에서 설명되는 페이징 메커니즘으로부터 이익을 취할 수 있는 어떤 무선 시스템(예를 들어, 셀룰러 네트워크, 무선 LAN(local area networks), 애드 혹 접속 등)에서도 유용하다. 그러한 무선 시스템의 실례로는 Wi-FiTM, WiMAXTM, BluetoothTM 등을 들 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예에 대한 다음 논의에서, 셀룰러 무선 시스템은 각각이, 셀 사이트 또는 기지국으로 공지된, 전송국에 의해 서빙되는 무선 셀의 네트워크를 포함한다. 무선 네트워크는 (대부분의 경우 이동식인) 복수의 송수신기에 무선 통신 서비스를 제공한다. 협력하여 작업하는 기지국의 네트워크는 단일 서빙 기지국에 의해 제공되는 무선 커버리지보다 큰 무선 서비스를 허용한다. 개별 기지국은, 리소스 관리 및 일부 경우에서는 (인터넷과 같은) 다른 네트워크 시스템 또는 MAN으로의 액세스를 위해 추가 컨트롤러를 포함하는 (많은 경우 유선 네트워크인) 다른 네트워크에 의해 접속된다.
LTE에서는, 2가지 서로 다른 기지국 유형: eNodeB(eNB) 및 Home eNodeB(HNB)가 존재한다. 종래의 셀룰러 네트워크에서는, 기지국의 네트워크가 단일 네트워크 운영자 엔티티에 의해 소유 및/또는 제어되었다. 3GPP는 "Home Node B(HNB)"로 공지된 새로운 네트워크 요소를 도입하였다. 홈 기지국(또는 Home NodeB(HNB), 또는 3GPP 용어의 Home eNodeB(HeNB))은 주거, 기업, 또는 유사한 환경(예를 들어, 민간 주택, 공공 식당, 소규모 사무실, 회사, 병원 등, 따라서 "홈"이라는 용어가 주거 애플리케이션으로 국한되는 것은 아니다)에서의 사용을 위해 최적화된 기지국이다. 본 맥락에서, "홈 기지국", (UMTS를 위한) "Home NodeB", (LTE를 위한) "Home eNodeB"는 일반적으로 "펨토셀"을 나타낸다. 본 맥락에서, 기지국, "NodeB", 및 (LTE를 위한) "eNodeB"라는 용어는 일반적으로 "매크로셀"을 나타낸다.
LTE ( Long Term Evolution ) 액세스 방법
현재의 LTE 사양은 무선 인터페이스를 통한 전송을 개선시켜 잠재적 전송 속도를 증가시키기 위한 여러 가지 유연한 다중 액세스 방법을 정의한다. LTE는 다운링크 액세스를 위해 TDMA(Time Division Multiple Access)와 결합하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 명시한다. 다음에서 OFDMA/TDMA라고도 하는 이 하이브리드 액세스 기법은, 가입자에게 데이터 전송 목적을 위해 주파수 스펙트럼에서 정의된 수의 서브캐리어가 그리고 정의된 전송 시간이 제공되는 멀티-캐리어 다중 액세스 방법이다. LTE는 업링크 액세스를 위해 TDMA와 결합하는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)를 추가로 명시한다. 더 나아가, LTE는 전이중 FDD(frequency division duplexing), 반이중 FDD 및 TDD(time division duplexing)를 지원한다. 마지막으로, LTE는 1.4, 3, 5, 10, 15 및 20 MHz의 확장 가능한 대역폭 세그먼트를 지원한다.
간단하게, 도 1a 내지 도 1d는 무선 전송 업계에서 주지되고 이 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 기본적인 다중 액세스 방법을 요약한다. 이들 도면에서, 시간은 시간 축(t)의 방향으로 증가하고 주파수는 주파수 축(F)의 방향으로 증가한다는 것을 알 수 있다.
도 1a는 TDMA 시스템을 예시하는 제1 시간-주파수 도표이다. TDMA에서, 각각의 모바일 무선 터미널은 모바일 무선 터미널에 의한 사용을 위해 제공되는 전체 주파수 대역을 사용할 수 있다. 그러나, 각각의 모바일 무선 디바이스에 대해서는, 모바일 무선 디바이스가 유용한 데이터를 송수신할 수 있는 미리 정의된 전송 시간 간격(transmission time interval; TTI)만이 할당된다. 전송 시간 간격(102) 동안, 하나의 모바일 무선 디바이스만이 무선 셀에서 활성화된다.
도 1b는 FDMA 시스템을 예시하는 제2 시간-주파수 도표이다. FDMA에서, 각각의 모바일 무선 디바이스는 시간 도메인을 자유롭게 사용할 수 있지만, 전체 주파수 대역 내의 미리 정의된 (좁은) 주파수 대역(104)만이 유용한 데이터를 송수신하는 데 활용 가능하다. 임의의 주어진 시간에 무선 셀의 각각의 좁은 주파수 대역에서 하나의 모바일 무선 디바이스만이 활성화된다.
도 1c는 CDMA 시스템을 예시하는 제3 시간-주파수 도표이다. CDMA(소위 "직접 시퀀스" 또는 DS 시스템의 변종)에서, 각각의 모바일 무선 터미널은 어떤 시주기 동안에도 유용한 데이터를 송수신할 수 있고, 활용 가능한 전체 주파수 대역을 사용할 수 있다. 상이한 발신자에 의해 송신되는 데이터 사이의 간섭을 방지하기 위해, 각각의 모바일 무선 디바이스에는 2진의 의사-잡음 코드 패턴(106)이 할당된다. 상이한 모바일 무선 터미널에 할당되는 코드 패턴은 이상적으로 직교하고, 모바일 무선 터미널에 의해 송신되거나 모바일 무선 터미널에 의해 수신될 데이터는 모바일 무선 터미널에 할당된 코드 패턴으로써 코딩("확산")된다.
도 1d는 TDMA와 결합한 OFDMA 시스템을 예시한다. OFDMA는 FDMA의 특수한 경우이고, 대역폭 B를 가진 전체 주파수 대역이 M개의 직교하는 서브캐리어(108)로 세분되는 다중 캐리어 방법이다. 따라서, 각각이 F = B/M의 대역폭을 갖는 M개의 (좁은) 주파수 대역이 존재한다. OFDMA에서, 송신될 데이터 스트림은 다수의 서브캐리어에 걸쳐서 분리되고, (일반적으로) 병렬로 전송된다. 따라서, 서브캐리어 각각의 데이터 속도는 전체 데이터 속도보다 낮다. 각각의 모바일 무선 터미널에 대해서는, 정의된 수의 서브캐리어(108)가 데이터 전송을 위해 할당된다. 예를 들어, CDMA의 유연한 코드 할당에 대한 OFDMA의 유연한 시간-주파수 리소스 할당의 주된 이점은 더 높은 스펙트럼 효율성(즉, 주파수 대역폭 단위에 대한 단위 시간 당 더 많은 비트)이다.
LTE에서, OFDMA/TDMA 데이터 스트림에 기초한 다운링크 액세스는 일정한 시간 간격 또는 프레임으로 시간에서 세분된다. 각각의 프레임은 슬롯 및 서브프레임으로 추가 세분된다. 모든 서브프레임이 사용될 필요는 없지만(네트워크가 충분히 활용되지 않을 수도 있지만), 서브프레임이 송수신기에 의한 데이터 전송/수신에 사용될 시간의 최소 증분량이다. 송수신기가 기지국 타이밍을 획득하고 나면, 서브프레임이 스케줄링 함수에 의해 각각의 송수신기에 할당된다.
도 2는 종래 기술에 따른 앞서 언급된 전이중 FDD, 반이중 FDD 및 TDD를 예시한다. 전이중 FDD는 업링크(222) 및 다운링크(220) 전송에 2개의 별도 주파수 대역을 사용하는데, 이 경우 양자의 전송은 동시에 발생할 수 있다. FDD와 달리, TDD는 업링크(222) 및 다운링크(220) 양자의 전송에 동일한 주파수 대역을 사용하지만; 주어진 시간 프레임 내에서, 전송 방향은 다운링크(220)와 업링크(222) 사이에서 교대로 전환된다. 반이중 FDD는, 전이중 FDD와 유사하게, 업링크(222) 및 다운링크(220) 전송에 2개의 별도 주파수 대역을 사용하지만, 업링크와 다운링크 전송이 (TDD와 유사하게) 시간에서 중첩하지 않는다.
LTE 네트워크는 전이중 및 반이중 FDD 모두에서 사용되는 (도 3에 도시된 바와 같은) 표준 프레임 구조 타입 1(300)을 활용한다. 각각의 무선 프레임(302)은 10 ms 기간이고, 0에서 19까지 번호 매겨진, 0.5 ms 길이 구간의 20개 슬롯(304)으로 이루어진다. 서브프레임(306)은 2개의 연속 슬롯(304)으로 정의된다. FDD의 경우, 10 ms 구간 각각에서, 10개의 서브프레임은 다운링크 전송에 활용 가능하고 10개의 서브프레임은 업링크 전송에 활용 가능하다. 업링크 및 다운링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 슬롯 포맷에 따라, 서브프레임은, 각각, 다운링크에서의 14개 또는 12개 OFDMA 심볼 및 업링크에서의 14개 또는 12개 SC-FDMA 심볼로 이루어진다. 프레임 구조 및 타이밍의 세부 사항은, 그 내용 전체가 여기에 참고문헌으로 포함되어 있는, "E- UTRA - Physical channels and modulation "이라는 명칭의 3GPP TS 36.211에서 설명된다.
이제 도 4를 참조하면, 2-단계 페이징 채널 메시징(400)이 종래 기술의 LTE 네트워크에 대해 예시된다. LTE 네트워크에서, 제1 OFDMA 심볼은 3가지 종류의 "제어 채널": PCFICH, PDCCH, 및 PHICH를 전송하는 데 사용된다. "PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)"는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 포맷을 지시한다. PDCCH는, 특히, 리소스 할당 및 페이징 메시지를 전달한다. PHICH(Physical HARQ Indicator Channel)는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)에서 모바일 디바이스로부터 수신되는 데이터를 ACK(acknowledging) 또는 NACK(not-acknowledging)하는 데 사용된다. 이들 제어 채널 각각은 4개의 서브캐리어 그룹으로 분리되고 전체 LTE 시스템 대역폭에 걸쳐 확산된다.
도시된 바와 같이, UE는 정의된 시점(즉, 1 ms 길이의 정의된 서브프레임)에서 PDCCH(402)를 모니터링한다. 페이징 식별자가 네트워크에 의해 UE에 할당된다. 할당된 페이징 식별자가 PDCCH에서 디코딩될 때, UE는 연관된 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)(404)를 디코딩한다. 도시된 바와 같이, PDCCH는 서브프레임 #i+2에서 전송되고; 제1 슬롯의 1, 2, 또는 3개 OFDMA 심볼을 차지하는데, 이 경우 심볼의 수는 네트워크에 의해 동적으로 조정된다. PDSCH(404)는 서브프레임 #i+2의 나머지에서 전송되고, PDCCH, PCFICH 또는 PHICH에 의해 사용되지 않는 서브프레임의 OFDMA 심볼을 차지한다.
LTE -A( Long Term Evolution - Advanced )에 대한 개선 -
기존의 LTE 아키텍처 및 액세스 방법의 테두리 내에서, 초기 LTE-A 제안은, 100 MHz에 달하는 대역폭을 스펙트럼 집성을 이용하여 제공하는 것에 의해, 기존 LTE 동작의 다양성을 계속해서 확장할 것이다. 예를 들어, LTE-A 셀의 대역폭은 임의 개수의, 이하 "요소 반송파(Component Carriers)"(CC)라고 하는, 스펙트럼 슬라이스로 구성될 수 있다. 그러나, LTE와 LTE-A 네트워크 사이의 하위 호환성을 유지하기 위해(즉, LTE-A eNodeB는 LTE UE도 지원해야 하므로), 각각의 CC는 최대 20 MHz로 제한된다(LTE 제한).
도 5는, 주파수 및 시간과 관련하여 도시된, 2-단계 페이징 채널 메시징(500)에 대한 하나의 종래 기술 LTE-A 스케줄의 그래픽 예시이다. LTE-A에서, LTE-A의 요소 반송파는 LTE 시스템의 전체 시스템 대역폭과 등가이다. 예를 들어, LTE-A에서, 각 CC(502)의 대역폭은 20 MHz까지의 대역폭에 이를 수 있다. 수개 CC가 LTE-A 셀에 의해 동시에 제공되어, 훨씬 큰 집성 대역폭을 커버한다. LTE-A UE는 수개 CC를 동시에 사용할 수 있는 반면, LTE UE는 한번에 1개 CC 상당만을 사용할 수 있다. 이 채널 구조는, LTE-A UE에 대해 훨씬 큰 대역폭 가능성을 가능하게 하면서, LTE UE에 대한 완전한 하위 호환성을 유지한다.
LTE-A에 대해 제안된 향상이 계속 진행 중인 접속을 가진 UE에는 크게 유용하지만, 동일한 이들 향상이 미접속 UE에 대해서는 바람직하지 못한 영향을 가진다. "유휴" 모드 동안(즉, UE가 네트워크에 접속되지 않을 때), UE는 상태 업데이트, 예를 들어, 보류 중인 통화, SMS(Short Messaging Service), 데이터 업데이트 등을 위해 페이징 채널을 주기적으로 점검해야 한다. 그러나, 유휴 모드 동안에는 UE와 무선 액세스 네트워크 사이에 확립된 계속 진행 중인 대화가 존재하지 않으므로, UE 및 eNB가 페이징 채널 파라미터에 반드시 동의하는 것은 아닐 수도 있다. 따라서, UE는 모든 가능한 CC 슬라이스의 모든 페이징 채널을 점검해야 한다. 마찬가지로, 무선 액세스 네트워크의 TA eNB는 적당한 모든 CC에서 페이징 채널 메시지를 적극적으로 브로드캐스트해야 한다. 이들 CC를 이하에서는 "활성(active) 요소 반송파(CC)"라고 한다. 일부 구현에서는, 페이징 동작으로부터 CC가 배제될 수 있다(eNB가 LTE-A UE에 리소스를 할당하는 경우에만 그러한 비활성 CC가 사용된다). 배제된 CC는 LTE UE와 호환이 불가능하다. 명백히, 간단한 페이징 메시지를 거대 스펙트럼을 통해 수신도 하고 전송도 하는 것은 최적이 아니다.
도 6은 종래 기술의 페이징 채널 전송(600)의 앞서 언급된 약점을 추가로 예시한다. 도시된 바와 같이, TA는 3개의 eNB(602): eNB1, eNB2, 및 eNB3으로 이루어진다. 3개의 eNB는 MME(Mobility Management Entity; 604)로의 백홀 접속(backhaul connection)을 갖는데, 여기서 MME는 (UE1(606)을 포함하여) TA 내의 현재 공지된 모든 UE의 목록을 유지한다. 데이터 전송을 개시하기 위해, MME는 백홀을 통해 TA의 eNB 각각으로 네트워크 페이지(610)를 전송한다. 응답으로, 각각의 eNB는 그들의 활성 CC를 통해 UE에 페이징 통지(무선 인터페이스 페이징 채널 메시지(612))를 전송한다.
간단한 여담으로서, "페이징 메시지", "페이징 통지", "페이징 채널 메시지" 등의 용어는 일반적으로 지금까지 교환 가능하게 사용되었다. 종래 기술의 용어는 (코어 네트워크 내에서의 발생으로부터 UE에서의 수신까지) 페이징 메시지의 다양한 구현 사이를 구별하지 않는다. 그러나, 다음 논의에서는, 상기 해석이 부정확하고 어쩌면 혼란스러울 수 있다. 따라서, 이하에서 사용될 때, "페이징 요청" 및 "네트워크 페이지"라는 용어는 중앙 네트워크 엔티티(예를 들어, MME)와 매개 서빙 디바이스(예를 들어, eNB) 사이의 페이지-관련 메시징을 나타낸다. 그에 비해, "페이징 메시지", "페이징 통지", "페이징 채널", "페이징 전송"이라는 용어는 매개 서빙 디바이스로부터 모바일 디바이스로 무선 인터페이스를 통해 송신되는 페이지-관련 메시징을 나타낸다. "페이징 메커니즘", "페이징", 및 "페이징된"이라는 용어는 전반적인 페이징 프로세스를 나타내고, 네트워크 또는 무선 인터페이스 중 어느 하나로의 제한을 내포하지 않는다.
다시 도 6을 참조하면, 종래 기술의 페이징 전송 시스템(600)에서, UE1(606)은 eNB1(602)으로부터 페이징 채널 메시지(612)를 수신한다. 나머지 eNB(eNB2, eNB3)에 의해 전송되는 페이징 채널 메시지는 낭비되고 소중한 무선 리소스를 소비한다. 심지어 eNB1의 커버리지 내에서도, UE는 eNB1의 각 CC에서 페이징 메시지를 수신한다. UE는 단일 페이징 채널 메시지를 수신하는 것이 필요할 뿐이므로; 중복되는 페이징 채널 메시지 역시 불필요하다.
동작 실례 -
다음 논의는, 사용자 컨텍스트 정보에 기초하여, 페이징 메커니즘을 최적화하기 위한 본 발명의 다양하고 유용한 태양을 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 페이징 시스템(700)의 예시적 일 실시예를 묘사한다. 도시된 바와 같이, TA는 3개의 eNB(1200): eNB4, eNB5, 및 eNB6로 이루어진다. 3개의 eNB는 MME(604)로의 백홀 접속을 갖는데, 여기서 MME는 (발명-활성화된 UE2(1500)를 포함하여) TA 내의 현재 공지된 모든 UE의 목록을 유지한다.
인근의 적당한 eNB4(1200)의 초기 검출시에 또는 후속 컨텍스트 정보 변경 동안, UE2(1500)는 페이징 합의를 생성하는 데 유용한 컨텍스트 정보(예를 들어, 다양한 지원 옵션, 타이머 옵션 등)를 포함하는 제1 업데이트 메시지를 eNB4로 전송한다. 업데이트 메시지에 응답하여, eNB4는 ACK 메시지(예를 들어, 하나 이상의 옵션 선택, 타이머 설정 등)를 전송한다. ACK 메시지가 수신되고 나면, 두 당사자는, 두드러진 네트워크 지원 없이, 페이징 합의를 마무리 지은 것이다(전체 트랜잭션은, 더 높은 코어 네트워크의 참여를 요구하지 않으면서, UE2와 eNB4 사이에서만 발생한다). 페이징 합의는 eNB4 및 UE2가 페이징 채널 메시지에 사용할 활성 CC를 식별한다.
페이징 합의의 유효성을 보장하기 위해, UE2 및 eNB4는, 한가지 변형에서 "하트비트(heartbeat)" 또는 "서비스 펄스" 메시지를 사용해, 페이징 합의를 주기적으로 리프레시한다. 하트비트가 누락되면, "워치독" 타이머는 정정 조치를 트리거하는데, 누락된 하트비트는 일시적인 무선 링크 간섭, 또는 다르게는, 페이징 합의의 종료를 지시할 수 있다. 이 시나리오에서, UE(UE2)가 타이머를 리프레시하지 않으면, eNB4는 UE2가 TA 내의 다른 eNB(eNB5, eNB6)로 이동했다고 가정하고, UE2의 기록을 삭제한다.
다음에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 컨텍스트 정보는 임의로 달라질 수 있다. 컨텍스트 정보에 대한 변화는 페이징 합의에 영향을 미칠 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 컨텍스트 변화의 통지는 설명된 업데이트 또는 ACK 메시지를 통해 시그널링될 수 있다. eNB4는 각각의 UE2에 대한 컨텍스트 정보를 저장하고, 필요한 경우 페이징 합의를 변경한다. 그러한 변화는 (예를 들어, CC가 유휴 모드의 UE에 의해 더 이상 사용되지 않아야 하는 등) eNB4에 의해 또는 (예를 들어, 더 적당한 CC를 검출하는 등의 경우) UE2에 의해 트리거될 수 있다.
페이지 동안, MME(604)는 백홀을 통해 TA의 발명 eNB 각각으로 네트워크 페이지(610)를 전송한다. 도 6의 종래 기술 방식(600)과 대조적으로, 발명-활성화된 eNB(1200) 각각은 그들의 커버리지 영역(일반적으로 TA의 부분집합) 내의 UE(1500)에 관한 컨텍스트 정보 및 페이징 합의를 국지적으로 보유한다. 따라서, 네트워크 페이지의 수신시에, 각각의 eNB는 현재의 컨텍스트 정보에 대한 자신의 내부 데이터베이스를 참고한다. 페이징된 UE가 그들의 기록된 UE 중 어떤 것과도 정합하지 않으면, 네트워크 페이지(610)는 무시된다. eNB가 성공적인 정합을 가지면, eNB는 페이징 채널 메시지(702)를 전송한다. 따라서, eNB4만이 적당한 CC를 통해 페이징 채널 메시지(702)를 발명-활성화된 UE2(1500)로 전송하는데; 다른 모든 eNB의 무선 리소스는 다른 작업을 위해 자유롭고, 그것에 의해 전반적인 네트워크 효율성을 개선한다.
더 나아가, 상기 실시예는 바람직하게도 기존의 LTE 및/또는 LTE-A 네트워크와 완벽하게 하위 호환 가능한 해결책이다. 예를 들어, 기존의 MME(604) 및 연관된 메시징 인터페이스가 미변경 상태를 유지할 수 있다. 또한, 여기에서 설명되는 페이징 방식이 기지국 사이의 협력을 요구하지 않으므로(그럼에도 불구하고 원한다면 활용할 수 있지만), 발명-활성화된 eNB(1200)가 레거시 eNB(602) 사이에 자유롭게 배치될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에 따라 구성되는 eNB(1200) 및 UE(1500)는 (일 실시예에서 컨텍스트 정보 기록 내에 포함되는) 개정 정보를 사용하는 것에 의해 그들의 레거시 상대(legacy counterparts)와 자유롭게 섞일 수 있다.
방법 -
도 8 및 도 10은, 본 발명의 예시적 실시예에 따른, 컨텍스트 정보에 기초한 무선 페이징의 뚜렷이 다른 2가지 태양을 예시하는 논리 흐름도이다. 도 8은 일반적으로 무선 네트워크 내에서 동작하는 무선 디바이스의 컨텍스트 정보 및/또는 페이징 합의를 업데이트하기 위한 프로세스를 설명한다. 도 10은 페이징 합의를 이용하는 페이징 메커니즘을 광범위하게 특징짓는다.
페이징 합의의 확립 및 유지 -
도 8은 셀룰러 무선 시스템의 다수 당사자 사이에서 페이징 합의를 유지하기 위한 일반적 방법을 예시한다. 구체적으로, 도 8의 방법(800)에서 도시된 바와 같이, 단계 802에서 먼저 참여 당사자가 식별된다. 예시적 일 실시예에서, 제1 모바일 디바이스는 하나 이상의 제2 기지국 디바이스를 식별한다. 그러한 식별은, 파일럿 채널, 브로드캐스트 채널 등과 같은, 공개 브로드캐스트 신호에 기초할 수 있다. 예를 들어, LTE 무선 액세스 네트워크는 SIB(System Information Blocks) 또는 MIB(Master Information Blocks)에서 시스템 정보를 공개적으로 브로드캐스트한다. 활성화된 UE(1500)는 인근 eNB(1200, 602)의 SIB를 디코딩한다. eNB가 (본 발명에 따른) 향상된 페이징 채널 동작을 지원하면, UE는 단계 804로 진행한다. 그렇지 않으면, UE는 레거시 유휴 모드 절차를 재개한다. 유사한 방법이 eNB에 적용 가능한데, 예를 들어, UE로부터 향상된 메시지(예를 들어, "TA 업데이트")를 수신하는 eNB는 스스로를 향상된 페이징 절차를 위해 구성할 수 있다. eNB가 UE로부터 레거시 메시지를 수신하면, eNB는 레거시 페이징 절차로 되돌아간다.
더 나아가, 어느 정도 혼잡한 네트워크에서, 모바일 디바이스는 수개의 후보 기지국을 검출할 수 있다. 상상컨대, 후보 기지국은, 레거시로부터의 다양한 단계적 변화, 향상된, 그리고 어쩌면 다른 페이징 채널 동작의 미래 구현까지 이르는, 광범위한 능력 배열을 가질 수 있다. 따라서, 어떤 구현에서는, 모바일 디바이스가 컨텍스트 정보 교환 및 페이징 합의를 위해 후보 기지국 중 하나 이상을 선택할 수 있다(단계 804).
다른 실시예에서는, 하나 이상의 제2 기지국 디바이스가 제1 모바일 디바이스를 식별한다. 그러한 식별은 하나 이상의 디바이스 속성을 점검하는 것에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국 커버리지 내의 모바일 디바이스가 향상된 페이징 채널 능력에 대해 문의될 수 있다. 마찬가지로, 다른 변형에서, 기지국은 다른 방법, 예를 들어, 대역외 시그널링, 네트워크 관리 엔티티와의 통신 등을 통해 향상된 모바일 디바이스 동작을 발견할 수 있다.
네트워크 리소스의 가장 효율적인 사용은 최소 개수의 무선 리소스(예를 들어, CC)에게 페이징 메시지를 모바일 디바이스로 확고하게 전송할 것을 지시할 것이다. 따라서, 일 실시예에서, 식별된 당사자는 페이징 전송을 위해 다수의 무선 리소스에 합의한다. 예를 들어, 아주 명확한 수신의 경우, 어쩌면 단일 CC에서 페이징 메시지를 전송하는 단일 eNB만으로 충분하다. 대조적으로, (예를 들어, 높은-페이드(high-fade) 환경, 매우 높은 사용자 밀도 등으로 인한) 산만한 수신의 경우, 다수 기지국은 하나 이상의 CC를 사용해 페이징 통지를 전송할 것이 요구될 수 있다.
단계 804에서는, 식별된 당사자가 컨텍스트 정보 및/또는 페이징 합의를 교환한다. LTE 네트워크에서는, 컨텍스트 정보의 신뢰할 만한 교환이 확립된 접속을 통해 수행된다. LTE 네트워크는 언제든지 어떤 UE에 대해서도 단일 RRC(Radio Resource Connection)만을 지원한다. 대부분의 셀룰러 시스템에서, 접속 확립은 인증, 승인, 등록 등을 포함하는 상당량의 제어 계층 시그널링을 요구한다. 이들 네트워크 트랜잭션 각각은, 모바일 디바이스가 컨텍스트 정보를 교환하는 각각의 기지국에 대해 중복될 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서, 디바이스는 자신의 컨텍스트 정보를 포함하는 간단한 업데이트 메시지를 접속 확립 없이 TA의 구성원 각각에게로 전송한다. 그러한 실시예는 제어 계층 시그널링을 위해 필요한 요구 사항을 감소시킬 것이다.
어떤 무선 액세스 기술에서, 네트워크 접속은 훨씬 더 간단하다. 따라서, 일부 실시예에서, 컨텍스트 정보는 네트워크 접속을 사용해 교환되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 애드 혹 네트워킹은 일반적으로, 복잡합 등록 절차를 요구하지 않으면서, IP(Internet Protocol)-기반 네트워크에의 무선 접속을 제공한다. 마찬가지로, 미래의 홈 네트워킹 애플리케이션은 수개의 공존하는 무선 프로토콜을 통한 IP-기반 서비스일 수 있으므로, 동일한 IP 사용자 ID(예를 들어, Bluetooth, Wi-Fi 등)가 무선 플랫폼에 걸쳐 공유되는 어떤 공통의 ID도 갖지 않을 수 있다. 그러한 이종 환경에서는, 더 높은 IP-기반 사용자 ID를 더 낮은 무선 계층 속성과 링크하도록 접속이 확립되어야 한다.
컨텍스트 정보는, UE의 ID, (요소 반송파(CC), 주파수 대역, 타임슬롯 등과 같은) 무선 리소스, 페이징 채널 능력, 마지막으로 접속된 (TA 내의) eNB, 인근 eNB의 목록, TA의 eNB 목록, 지리적 데이터, 수신된 신호 품질 지시자, 인근 셀 식별 등을 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다. 한가지 최소 경우에서, 컨텍스트 정보는 UE의 ID 및 활성 CC로 이루어진다.
예시적 실시예에서는, 모바일 디바이스가 자신의 컨텍스트 정보를 기지국에 제공하지만; 다른 무선 네트워크 기술은 양방향 컨텍스트 정보 교환을 가질 수도 있다. 또한, 컨텍스트 정보의 다른 유형이 대체될 수 있고; 상기한 것은 예시일 뿐임을 알 수 있다. 본 명세서의 내용을 고려해 볼 때, 대체되는 컨텍스트 정보의 방식과 유형은 당업자에 의해 쉽게 판정할 수 있다.
일 실시예에서, 컨텍스트 정보는, 내부 데이터베이스를 사용해, 기지국 내에 저장된다. 보조 데이터베이스(complementary database)가 모바일 디바이스를 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨텍스트 정보는 또한, 인근 기지국, 중앙 네트워크 관리 엔티티 등을 포함하는, 다른 네트워크 엔티티로 전달 또는 메시징될 수 있다. 컨텍스트 정보는 일반적으로 정적이지만; 일부 시나리오에서는, 다양한 컨텍스트 정보가 동적으로 변할 수 있고 (예를 들어, 주기적으로 또는 특정 이벤트의 발생에 응답하여) 업데이트를 요구할 수 있다. 컨텍스트 정보는 각각의 장치에 의해 페이징 합의를 판정 및/또는 업데이트하기 위해 사용되고 모니터링된다. 예를 들어, 기지국은 다수 UE의 컨텍스트 정보를 추적하여 자신의 무선 리소스 활용을 끊임없이 최적화할 수 있다. 그러한 변형으로 인해 eNB는 CC 중에서 컨텍스트 균형 UE(contexts balance UEs)를 추적할 수 있다. 또한, 모바일 디바이스는 다수 eNB에 대한 컨텍스트 정보를 추적할 수 있고 선택적으로 다른 기지국과 합의를 체결할 수 있다.
일 구현에서는, ACK 메시지가 응답으로 전송되어 모든 당사자가 컨텍스트 정보에 대해 합의했다는 것을 보장한다. 예를 들어, 기지국이 모바일 디바이스로부터 컨텍스트 정보를 수신하고 나면, 기지국은, 컨텍스트 정보의 수신을 지시하고 페이징 합의를 마무리짓는, ACK 메시지를 전송한다. 일부 변형에서, ACK는 메시지 컨텐츠의 수용, 또는 다르게는, 하나 이상의 컨텍스트 옵션의 선택을 지시한다.
단계 804는, 페이징 통지 메커니즘의 참여 당사자가 페이징 합의에 대해 (암시적으로 또는 명시적으로) 초기 합의에 도달할 때 종료한다.
단계 806에서, 참여 당사자는 페이징 합의를 리프레시하여 조건에 대한 계속되는 합의를 보장한다. 예시적 일 실시예에서, 페이징 합의는 주기적 리프레시 메시지를 사용해 리프레시된다. 리프레시 메시지가 예상 주기 내에 수신되면, 페이징 합의는 갱신된다. 그런데, 리프레시 메시지가 예상 주기 내에 수신되지 않으면, 페이징 합의는 무효인 것으로 간주된다. 그러한 한가지 변형에서, 페이징 합의는 그 후 중단되고, 프로세스는 자동적으로 단계 808에서 계속되어 관련 기록을 삭제한다. 그러한 다른 변형에서, 페이징 합의는 회복되고, 프로세스는 단계 806을 반복한다. 페이징 합의는 또한 (원한다면 이유 또는 코드를 포함할 수 있는 명시적 메시지로써) 확정적으로 중단될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 페이징 합의를 주기적으로 또는 공지된 간격 또는 타임슬롯에서 리프레시하였다. 예를 들어, 앞서 언급된 시나리오에서, 제2 기지국은 제1 리프레시 주기 N을 가진 간단한 "워치독" 카운트다운 타이머를 설정한다. 제1 모바일 디바이스는 워치독 타이머의 만료 이전에 리프레시 메시지를 전송한다. 제1 모바일 디바이스는 제2 주기 O를 가진 주기적 "하트비트" 타이머를 사용할 수 있다. 다른 방법으로, 모바일 디바이스는 (비주기적 리프레시 메시지가 N 주기 제약 조건을 충족시킨다면) 비주기적 리프레시 방식을 사용할 수 있다.
더 나아가, 다양한 시스템은 리프레시 주기 N을 동적으로 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 동적으로 변화하는 무선 환경에서, 주기 N은 고잡음 환경을 위해 단축될 수 있는 반면, 저잡음 또는 안정적인 환경은 주기 N을 연장시킬 수 있다. 접속을 유지하지 않는 시스템에서는, (N 주기와 같은) 변화하는 파라미터가 (예를 들어, SIB, MIB 등 내에 임베딩되어) 다른 브로드캐스트 제어 채널을 통해 브로드캐스트될 수 있다.
일반적으로, 리프레시 주기 N을 단축 또는 연장시키는 것은 제2 주기 O에도 영향을 미친다. 영향의 방식은 직접적으로 관련될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스는 N보다 짧지만 전력 소비를 위해 최적화된(예를 들어, 송신되는 리프레시 메시지 수를 최소화하는) 값 O를 선택할 수 있다. 대조적으로, 모바일 디바이스는 기지국 타이머 주기 N의 만료 이전에 다수 리프레시 시도를 제공하는 강인성(robustness)을 위해 값 O를 선택할 수도 있다.
다른 실시예에서, 모바일 디바이스는 리프레시 메시지를, 이벤트-트리거 방식과 같이, 불규칙하게 또는 비주기적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적 시스템에서, 모바일 디바이스는 기지국에 의해 트리거되거나 문의되는 경우에만 리프레시 메시지를 전송한다. 기지국은 리프레시 요청 메시지를 주기적으로 브로드캐스트할 수 있고; 그것에 응답하여, 범위 내의 이동국 각각은 리프레시 메시지를 전송한다. 다른 방법으로는, 기지국 및 이동국이 활성 무선 링크 접속을 보유하는 페이징 통지 시스템에서, 기지국은 리프레시 요청 메시지를 전송하고, 이동국은 리프레시 메시지를 전송한다.
다른 변형에서, 리프레시 메시지는, 환경적인 채널 조건, 모바일 디바이스의 모집단(population) 등과 같은, 다른 팩터에 기초하여 트리거될 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스는 (파일럿 채널과 같은) 브로드캐스트 채널을 수동적으로 모니터링할 수 있다. 파일럿 채널의 수신이 변동할 때, 리프레시 메시지가 재송신된다. 다른 실례에서, 기지국은 인접한 모바일 디바이스의 수를 고려할 수 있다. 모바일 디바이스의 수가 증가하거나 감소함에 따라, 기지국은 인근 모바일 디바이스로부터 리프레시를 요청하여 수신이 누락된 디바이스를 제거할 수 있다.
또 다른 변형에서는, 페이징 채널 메시지가 누락되지 않으면, 페이징 합의는 유효한 것으로 가정된다. 따라서, 모바일 디바이스 및 기지국은, 그렇지 않다는 것이 증명될 때까지 유효한 것으로 가정되는 페이징 합의에 합의한다. 모바일 디바이스가 페이징 채널 메시지에 응답하지 않으면, 기지국은 페이징 합의를 무효화한다.
앞서 언급된 바와 같이, 리프레시 메시지가 예상 주기 내에 수신되지 않으면, 페이징 합의는 무효이다. 그러나, 일부 실시예에서는, 선택적인 단계 807에서 회복 절차가 실행될 수 있다. 시스템이 회복을 지원하지 않으면, 프로세스는 즉시 단계 808로 건너뛴다. 더 나아가, 일반적으로 전송 당사자(예를 들어, 기지국)가 (누락된 페이지 등으로 인해) 페이징 합의는 무효라고 판정하는 것이 더 용이하겠지만, 이 때문에 수신 당사자(예를 들어, 모바일 디바이스)가 페이징 합의는 무효라고 판정하지 못하는 것은 아니다. 예를 들어, 모바일 디바이스는 인근 파일럿 채널을 모니터링할 수 있다. 모바일 디바이스가 파일럿 채널 수신을 놓치면, 모바일 디바이스는 안전하게, 페이징 채널 또한 손실될 것으로 가정할 수 있다(파일럿 채널은 통상적으로 수신이 가장 용이한 채널이다). 모바일 디바이스가 파일럿 채널을 우연히 재획득하게 되면, 모바일 디바이스는, 사전 대책을 강구해 페이징 합의를 회복시키기 위해, 단계 807로 진행한다.
단계 807에서는, 앞서 손실된 또는 무효인 페이징 합의를 회복시키는 시도가 선택적으로 이루어진다. 일 실시예에서, 기지국은 다수의 페이지 메시징 재시행을 시도한다. 워치독 타이머가 만료된 후, 기지국은 제2 페이징 채널 메시지를 전송하고 재시작 타이머 P를 재시작한다. P 타이머의 만료시에, 다른 재시행이 시도될 수 있다. 페이징 채널 재시행은 몇 번이고 시도될 수 있지만; 최대 재시행 횟수는 과도한 네트워크 혼잡을 방지할 수 있다.
다른 실시예에서는, 기지국 집단이 레거시 페이징 모드로 전환할 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국이 모바일 디바이스를 페이징할 수 없다면, 기지국은 TA의 다른 기지국을 플래그할 수 있다. 그 후, 전체 TA는 레거시 페이징 동작을 재개한다.
모바일 디바이스-개시 실시예에서, 모바일 디바이스는 앞서 공지된 기지국과의 재관여(re-engagement) 시에 리프레시 또는 업데이트 메시지를 전송할 수 있다. 기지국이 시퀀스를 벗어난 어떤 메시징이라도 수신하면, 기지국은 페이징 합의 동작을 재개한다.
성공적인 회복시에, 참여자는 단계 806으로 복귀한다. 실패한 회복 시도는 결국 단계 808로 진행한다. 당업자라면, 이 명세서의 내용을 고려해 볼 때, 회복을 위한 또 다른 방법 및 방식을 즉각적으로 알 수 있다.
단계 808에서는, 페이징 합의가 중단된다. 일 실시예에서는, 페이징 합의의 하나 이상의 당사자가 페이징 합의를 삭제한다. 예를 들어, 기지국이 모바일 디바이스에 대한 페이징 합의를 삭제할 수 있다. 그 후, 모바일 디바이스는 기지국과의 페이징 합의를 재개시해야 한다. 다른 실시예에서는, 가능한 회복을 위해 컨텍스트 정보가 예비(reserve)될 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스는, 기지국이 앞서 무효한 컨텍스트 정보를 검색할 수 있다면, 현재의 페이징 합의가 존재하지 않는다 하더라도, 기지국과 자신의 접속을 회복할 수 있다.
셀룰러 무선 시스템의 다수 당사자 사이의 페이징 합의를 추가로 예시하는, 한가지 예시적 페이징 합의 트랜잭션(900)이 도 9에서 도시된다. 도시된 바와 같이, 예시적 시스템은 제1 UE A(1500), 제1 eNB1(1200), 및 제2 eNB2(1200)를 포함한다. 제1 UE A는 (예를 들어, 파일럿 서명 등에 기초하여) 제1 시점(902)에서 인근 셀룰러 기지국을 식별한다. 예시된 실례에서, UE A는 컨텍스트 정보 및 페이징 합의를 교환하기 위해 제1 eNB1을 우선적으로 선택한다.
UE A(1500)는 컨텍스트 정보를 포함하는 제1 업데이트 메시지를 제1 eNB1(1200)로 전송한다(904). eNB1은 컨텍스트 정보를 저장하고, 페이징 합의를 생성하며, (주기 T2를 가진) 워치독 타이머를 시작한다. 또한, 제1 eNB1은 제1 UE A로 ACK를 전송하여, 페이징 합의를 정식으로 승인한다. 주기적으로(기지국의 워치독 타이머보다 짧은 매 T1마다), UE A는 리프레시 메시지를 전송한다(906).
나중(908)에, 제1 UE A는 제2 기지국 eNB2를 검출한다(또는 제2 기지국이 제1 기지국보다 더 바람직하다고 판정한다). UE A는 제2 eNB2(1200)와 페이징 합의를 개시한다. 잠시 후, UE A는 페이징 합의를 리프레시하는 것을 중단한다. 워치독 타이머가 만료하고 나면, 제1 기지국 eNB1은 컨텍스트 정보 및 페이징 합의를 종료한다.
컨텍스트 정보 기반 페이징 -
도 10은, 디바이스 컨텍스트 정보를 이용하는 페이징 채널 동작의 방법을 구체적으로 특징짓는, 본 발명의 일 실시예를 예시한다. 다음 논의에서, 하나 이상의 제2 기지국 디바이스는 (MME(604)와 같은) 네트워크 엔티티로부터 네트워크 페이지를 수신한다. 응답으로, 기지국 각각은, 페이징 채널 메시지를 모바일 디바이스로 전송해야 하는지를 개별적으로 판정한다. 일부 구현에서, 모바일 디바이스는 페이징 채널 메시지를 다수 기지국으로부터 수신한다. 첫 번째 고유 페이징 메시지는 응답될 수 있는 반면, 차후의 중복 페이징 메시지는 무시된다. 다른 실시예에서, 모바일 디바이스는, 우선적으로 (예를 들어, 신호 품질을 개선하기 위해, 디바이스 고려 사항을 정합시키기 위해, 서비스 고려 사항을 최적화하기 위해, 등등), 수신된 페이징 메시지 중 하나에 선택적으로 응답할 수 있다.
네트워크 페이지 및 네트워크 엔티티는 개시된 기지국과의 동작을 위해 선택적으로 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 기지국은 외부 네트워크 엔티티를 추가로 참고하지 않으면서 적합한 응답을 판정한다. 대조적으로, 기지국은, 네트워크 동작을 추가로 개선하기 위해, 미래 네트워크 디바이스와의 보충 인터페이스 또는 변경된 인터페이스를 가질 수 있다는 것을 알 수 있다.
더 나아가, 다음 프로세스는 셀룰러 네트워크의 맥락에서 설명되지만, 본 프로세스가 다른 무선 프로토콜 및 시스템에도 동일하게 적용 가능하다는 것을 알 수 있다. 사실, 이종 네트워크 구조가 다수의 무선 액세스 기술에 응하는 고유 ID를 지원하도록 구성될 수 있다고 예상된다. 다음 프로세스는 혼합된 액세스 포인트 각각이 페이징 메시지를 디바이스로 독립적으로 전송하는 것을 적절하게 허용한다.
도 10의 방법(1000)의 단계 1002에서는, 하나 이상의 페이지 전송 디바이스가 중앙 네트워크 권위자로부터 네트워크 페이지를 수신한다. 예시적 일 실시예에서, 명시된 TA의 eNB(1200) 각각은 MME(604)로부터 네트워크 페이지를 수신한다. 다른 방법으로, 네트워크 페이지는 (예를 들어, 리라우팅 메커니즘과 유사하게) 피어 엔티티로부터 전달될 수 있다. 예를 들어, TA의 제1 기지국이 (덜 최신의 컨텍스트 정보를 가진) 다른 기지국을 2차 페이징 전송 재시행을 위해 활성화할 수 있다.
단계 1004에서는, 페이지 전송 디바이스가 컨텍스트 정보의 내부 데이터베이스와 관련하여 네트워크 페이지를 고려한다. 컨텍스트 정보의 내부 데이터베이스는, 디바이스 특정 식별자가 제공될 때, 대응 컨텍스트 정보(이용 가능하다면) 및 임의의 페이징 합의(유효하다면)를 반환한다. 따라서, 네트워크 페이지가 유효한 페이징 합의를 가진 디바이스 특정 식별자를 어드레싱한다면, 기지국은 컨텍스트 정보에 따라 페이징 채널 메시지를 발생시킨다(단계 1006). 네트워크 페이지가 현재의 페이징 합의를 반환하지 않으면, 페이지 전송 디바이스는 네트워크 페이지를 무시한다(단계 1008).
단계 1006에서는, 페이지 전송 디바이스가 페이징 채널 메시지를 전송한다. 일 실시예에서, 페이징 채널 메시지에 대한 성공적인 응답(즉, 페이지 수신 디바이스의 응답)은 페이징 합의를 리프레시한다. 성공적인 응답은 워치독 타이머를 재시작한다. 다른 구현에서는, 페이징 채널 메시지에 대한 성공적인 응답과 페이징 합의를 리프레시하는 것은 구별된다. 실패한 페이지 전송이 또한 레거시 페이징 동작으로의 복귀를 위한 전제 조건 또는 트리거로 사용될 수 있거나, 다른 방법으로는 페이징 합의의 회복을 트리거할 수 있다.
단계 1006과 대조적으로, 단계 1008 동안, 페이지 전송 디바이스는 네트워크 페이지를 무시한다. 일 실시예에서, 네트워크 페이지는 오류가 발생한 경우에 후속 전송을 위해 큐잉된다. 예를 들어, 일차 기지국에 의한 초기 시도가 실패하면, 다른 이차 기지국이 동일한 페이징 메시지를 전송하여 일차 기지국을 강화할 수 있다. 다른 실례에서, 페이징 메커니즘이 실패하면, 본 발명의 페이징 메커니즘은 레거시 동작(TA의 모든 기지국)으로 복귀한다.
셀룰러 무선 시스템의 다수 기지국을 사용하는 모바일 디바이스의 페이징 채널 트랜잭션을 묘사하는, 본 발명에 따른 한가지 예시적 페이징 채널 트랜잭션(1100)이 도 11에 도시된다. 도시된 바와 같이, 예시적 시스템은 제1 UE A(1500), 제1 eNB1(1200A), 제2 eNB2(1200B), 제3 eNB3(1200C), 및 중앙 네트워크 권위자(MME)를 포함한다. 제1, 제2, 및 제3 기지국은 TA로서 어드레싱된다. 처음에, UE A는 제1 eNB1과 페이징 합의를 협상한다(예를 들어, 도 9의 절차(900)를 참고한다).
MME(604)는 제1 UE A로 어드레싱된 데이터를 수신한다. MME(604)는 UE A(1500)를 위한 네트워크 페이지를 발생시키고, 네트워크 페이지(610)를 현재 TA(eNB1, eNB2, eNB3)로 전송하는데; TA의 기지국 각각은 페이징 요청을 수신한다. 응답으로, 각각의 기지국은 유효한 페이징 합의를 점검하고, 대응 컨텍스트 정보를 사용해 페이징 채널 메시지(612)를 발생시킨다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 eNB1(1200A)만이 페이징 채널 메시지(612)를 전송한다. 메시지 교환 동안, UE A 및 eNB1은 활성 대화를 갖고, 따라서 이 실례에서, 워치독 타이머는 정지될 수 있다(즉, 페이징 합의는 유효한 상태를 유지한다). 접속이 해제되고 나면, 페이징 합의 워치독 타이머가 재개된다.
예시적 기지국 장치 -
이제 도 12를 참조하면, 앞서 설명된 기능을 구현하는 데 유용한 예시적 기지국 장치(1200)가 예시되고 설명된다. 예시된 실시예의 기지국 장치(1200)는 일반적으로 셀룰러 네트워크에 사용하기 위한 독립형 디바이스의 폼 팩터를 갖지만, 다른 폼 팩터(예를 들어, 펨토셀, 피코셀, 액세스 포인트, 다른 호스트 디바이스 내의 컴포넌트 등)도 예상된다. 도 12의 장치는 DSP(digital signal processor), 마이크로프로세서, PLD 또는 게이트 어레이, 또는 복수의 프로세싱 컴포넌트과 같은 프로세싱 서브시스템(1204), RF 송수신기(들)뿐만 아니라 기지국(1200)에 전력을 제공하는 전력 관리 서브시스템(1206)을 포함하는 복수의 집적 회로를 더 포함하는 하나 이상의 기판(들)을 포함한다.
프로세싱 서브시스템(1204)은 일 실시예에서 내부 캐시 메모리 또는 복수의 프로세서(또는 멀티-코어 프로세서)를 포함한다. 프로세싱 서브시스템(1204)은 바람직하게는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 비휘발성 메모리(1208)뿐만 아니라 SRAM, 플래시, SDRAM 등을 포함할 수 있는 메모리 서브시스템에도 접속된다. 메모리 서브시스템은, 신속한 데이터 액세스를 용이하게 하기 위해, DMA형 하드웨어 중 하나 이상을 구현할 수 있다.
예시적 장치(1200)는, 일부 실시예에서, 광대역 액세스의 어떤 형태를 구현할 것이다. 예시된 실시예에서, 광대역 액세스는 DSL 접속에 의해(즉, DSL 서브시스템(1210)을 통해) 제공되지만, 다른 인터페이스도, 유무선에 관계없이, 도시된 DSL 서브시스템(1210)을 대신하여 또는 그것과 함께 사용될 수 있다. DSL 프로세싱의 디지털 부분은 프로세서(1204)에서, 또는 다른 방법으로는, (도시되지 않은) 별도 DSL 프로세서에서 수행될 수 있다. 더 나아가, DSL 광대역 접속이 예시되지만, 당업자라면 DOCSIS 케이블 모뎀, T1 라인, WiMAX(즉, IEEE Std. 802.16), ISDN, FiOS, 마이크로파 링크, 위성 링크 등과 같은 다른 광대역 액세스 방식이 손쉽게 치환될 수 있거나 심지어 앞서 언급된 DSL 인터페이스와 연계하여 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. DSL은 저비용이고 일반적으로 유비쿼터스이며, 인구 전체에 걸쳐 널리 분포되어 있는 구리-기반 전화 인프라스트럭처를 통해 전달된다는 이점을 가진다.
예시적 일 실시예에서, 기지국은 코어 네트워크의 레거시 MME 장치(604)와 원활하게 동작해야 한다. 그러한 일 실시예에서, 기지국 및 MME는 광대역형 인터페이스(1210)를 통해 접속된다.
또한, 기지국 장치(1200)는 하나 이상의 RF 모뎀 서브시스템을 포함한다. 모뎀 서브시스템(1212)은 기지국이 하나 이상의 가입자 디바이스에 서비스를 제공할 수 있게 한다. 본 발명의 일부 구현에서는, 다수의 서브시스템이 요구될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다. 예를 들어, 기지국은, 특히, 여러 개의 서로 다른 무선 인터페이스를 통해 멀티-모드 동작(예를 들어, GSM, GPRS, UMTS, 및 LTE)을 제공하는 다수의 RF 모뎀 서브시스템을 제공할 수 있다. 모뎀 서브시스템(1212)은 디지털 모뎀, RF 프론트엔드, 및 하나 이상의 안테나를 포함한다.
일부 실시예에서는, (RF 프론트엔드 등) 현재 예시되는 컴포넌트 중 일부를 제거하는 것이 바람직할 수 있거나, 다른 방법으로는, 예시되는 개별 컴포넌트가 서로 병합되어 단일 컴포넌트를 형성할 수 있다는 것이 추가로 지적된다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 예시적 구현은 최적화된 페이징 채널 동작을 위해 페이징 합의 및 컨텍스트 정보를 이용한다. 그러한 일 구현에서, 하나 이상의 컨텍스트 정보 세부 사항을 포함하는 페이징 합의는 고유 또는 반-고유(semi-unique) 사용자 ID에 참조된다. 예를 들어, 기지국은 무선 인터페이스를 통해 업데이트 메시지를 수신한다. 도 13은 (i) 모바일 디바이스 ID(1302), (ii) 하드웨어 버전(1304), (iii) 하나 이상의 제안된 요소 반송파(1306) 등을 포함하는 한가지 예시적 업데이트 메시지(1300)를 예시한다.
기지국은 컨텍스트 정보로부터 파라미터의 집합을 선택하는 것에 의해 페이징 합의를 생성한다. 다른 변형에서, 기지국은 디폴트 파라미터를 수락하거나 무시한다.
도 14는 (ii) 페이징 합의 버전(1402), (iii) 리프레시 타이머 주기(1404), (iv) 하나 이상의 요소 반송파(1406), (v) 의도된 모바일 디바이스 ID(1408) 등을 포함하는 하나의 예시적 ACK 메시지를 예시한다. 도 14a는 eNB에 저장된 하나의 예시적 페이징 합의 항목(1450)을 예시한다. 페이징 합의 항목은 (i) UE ID(1452), (ii) (eNB에 의해 수개 셀이 동작된다면) 셀 ID(1454), (iii) 선택된 CC(1456), (iv) 워치독 타이머 주기(1458), 및 (v) 선택적인 리프레시 시주기(1460)를 포함한다.
간단한 일부 변형에서, ACK 메시지는 컨텍스트 정보의 수락 또는 거부이다.
기지국 장치는, 페이징 합의 및 관련된 컨텍스트 정보를 모바일 디바이스 ID에 의해 참조되는 내부 데이터베이스 내에 저장한다. 데이터베이스의 엔트리는, (리프레시 타이머 주기로 설정된) 워치독 타이머에 따라, 사용을 위해 유효하다. 워치독 타이머 동작은, 연관된 모바일 디바이스로부터의 "하트비트" 메시징에 응답하여, 설정되고 재설정된다. 일부 구성에서는, 워치독 타이머가 만료되면, 항목은 삭제된다. 다른 구성에서는, 타이머 만료가 회복 시도를 트리거한다.
도 12의 기지국 장치(1200)는, 내부 데이터베이스의 유효성 및 컨텐츠에 기초하는, 모바일 디바이스에 대한 조건부 페이징 전송을 위한 장치를 더 포함한다. (네트워크 인터페이스(1210)에 결합된) MME(604)로부터 네트워크 페이지를 수신하는 것에 응답하여, 기지국 장치는 동일한 고유 또는 반-고유 모바일 디바이스 식별자를 가진 현재의 유효한 기록을 찾아 내부 데이터베이스를 참조한다. 적당한 기록이 존재하면, 기지국 장치는 적합한 컨텍스트 정보(예를 들어, 명시된 요소 반송파 등)에 따라 페이징 채널 메시지를 발생시키고 전송한다.
내부 데이터베이스 동작, 타이머 구현, 컨텍스트 정보, 및 조건부 페이징 전송의 다른 변형은, 본 명세서를 고려해 볼 때, 당업자에 의해 쉽게 구현된다.
예시적 모바일 장치 -
이제 도 15를 참조하면, 본 발명의 방법을 구현하는 예시적 클라이언트 또는 UE 장치(1500)가 예시된다. 여기에서 사용될 때, "클라이언트" 및 "UE"라는 용어는 휴대 전화, (이 문서의 양수인에 의해 제조되는 예를 들어 iPhoneTM 디바이스와 같은) 스마트폰, 예를 들어, iMac TM, Mac Pro TM, Mac Mini TM, 또는 MacBook TM과 같은, PC(personal computers), 그리고 데스크탑, 랩탑, 또는 다른 것인지의 여부는 무관한, 미니컴퓨터뿐만 아니라 핸드헬드 컴퓨터, PDA, 예를 들어, iPod TM과 같은, PMD(personal media device), 또는 상기한 것의 임의 조합을 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되는 것은 아니다. 페이징 채널 수신의 구성은 소프트웨어로 수행되는 것이 바람직하지만, 펌웨어 및/또는 하드웨어 실시예도 구상된다.
UE 장치(1500)는 DSP, 마이크로프로세서, FPGA(field-programmable gate array), 또는 하나 이상의 기판(1504)에 탑재된 복수의 프로세싱 컴포넌트와 같은 프로세서 서브시스템(1502)을 포함한다. 또한, 프로세싱 서브시스템은 내부 캐시 메모리를 포함할 수 있다. 프로세싱 서브시스템(1502)은, 예를 들어, SRAM, 플래시 및 SDRAM 컴포넌트를 포함할 수 있는 메모리를 포함하는 메모리 서브시스템(1506)에 접속된다. 메모리 서브시스템은, 업계에 널리 공지되어 있는 바와 같이 데이터 액세스를 용이하게 하기 위해, DMA형 하드웨어 하나 이상을 구현할 수 있다.
무선/모뎀 서브시스템(1508)은 디지털 베이스밴드, 아날로그 베이스밴드, TX 프론트엔드 및 RX 프론트엔드를 포함한다. 장치(1500)는 안테나 어셈블리를 더 포함하고; 선택 컴포넌트는, 특정 주파수 범위 또는 명시된 타임슬롯을 위한 것과 같은, 다양한 안테나 동작 모드를 가능하게 하기 위한 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 특정 아키텍처가 논의되지만, 당업자라면 본 명세서의 내용을 고려해 볼 때 알 수 있을 바와 같이, 일부 실시예에서, 일부 컴포넌트는 제거될 수 있거나 그렇지 않다면 (3G 디지털 RF에 사용되는 유형으로서, 조합된 RF RX, RF TX 및 ABB와 같이) 서로 병합될 수 있다.
아날로그 베이스밴드는 통상적으로 무선 프론트엔드의 동작을 제어하고; 디지털 베이스밴드 모뎀은 아날로그 베이스밴드에 페이징 채널 메시지의 수신을 위한 파라미터를 로딩한다. 선택 컴포넌트는 아날로그 베이스밴드에 의해 페이징 채널 메시지를 수신하여 디지털 베이스밴드 모뎀으로부터 그러한 제어 기능을 오프로딩하도록 제어될 수 있다.
예시된 전력 관리 서브시스템(PMS; 1510)은 UE에 전력을 제공하고, 집적 회로 및/또는 복수의 개별 전기 부품을 포함할 수 있다. 하나의 예시적 휴대용 UE 장치에서, 전력 관리 서브시스템(1006)은 바람직하게는 배터리와 인터페이싱한다.
사용자 인터페이스 시스템(1512)은 임의 개수의 주지의 I/O를 포함하는데, 이것들은 키패드, 터치 스크린, LCD 디스플레이, 백라이트, 스피커, 및 마이크로폰을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 소정 애플리케이션에서는, 이들 컴포넌트 중 하나 이상이 제거될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, PCMCIA 카드형 UE 실시예는 (그것에 물리적으로 그리고/또는 전기적으로 결합되는 디바이스의 사용자 인터페이스에 피기백(piggyback)할 수 있으므로) 사용자 인터페이스가 없을 수도 있다.
장치(1500)는 선택적인 추가 주변 장치(1514)를 더 포함하는데, 이것들은 하나 이상의 GPS 송수신기 또는 IrDA 포트, 블루투스 송수신기, USB, 파이어와이어 등과 같은 네트워크 인터페이스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 이들 컴포넌트가 본 발명의 원리에 따른 UE 동작을 위해 요구되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다.
예시된 실시예에서, 모뎀 서브시스템(1508)은 페이징 합의를 요청하고, 페이징 합의를 리프레시하며, 페이징 합의에 따라 페이징 메시지를 선택적으로 수신하기 위한 서브시스템 또는 모듈을 추가적으로 포함한다. 이들 서브시스템은, 무선 모뎀 서브시스템에 결합되는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 다른 방법으로, 다른 변형에서는, 서브시스템이 프로세싱 서브시스템(1502)에 직접적으로 결합될 수 있다.
예시적 UE는 현재의 컨텍스트 정보를 포함하는 업데이트 메시지를 전송하도록 구성되고; 업데이트 메시지는 페이징 합의의 발생을 용이하게 한다. 그 후, UE는, 전송된 컨텍스트 정보에 기초하여 페이징 합의를 수신한다. 수신된 페이징 합의는 추가 동작에 사용된다(앞서 참조된 도 13 및 도 14 참고하기).
예시적 일 실시예에서, UE 장치는 자신의 페이징 채널 수신을 페이징 합의 및 관련된 컨텍스트 정보에 따라 구성한다. UE 장치가 페이징 합의를 수신하고 나면, "하트비트" 타이머는 주기적으로 리프레시 메시지를 전송하여 현재의 페이징 합의를 연장하도록 설정된다. UE가 페이징 합의의 종료를 원한다면, UE는 간단히 하트비트 전송을 거절한다. 또 다른 실시예에서, 하트비트 메시지는 기지국의 내부 데이터베이스를 위한 다른 컨텍스트 정보 또는 보충 업데이트를 포함할 수 있다.
동작하는 동안, UE 장치는 리소스 및 페이징 합의의 스케줄링에 대해 페이징 채널 수신을 최적화할 수 있다. 하나의 예시적 구현에서, UE는 모든 가능한 요소 반송파의 부분집합만을 점검할 수 있다. 타이머 구현, 컨텍스트 정보, 및 조건부 페이징 채널 수신의 다른 변형은, 본 명세서를 고려해 볼 때, 당업자에 의해 쉽게 구현된다.
사업 방법 및 규칙 -
상기 네트워크 장치 및 방법은 쉽게 다양한 사업 모델에 적응될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
한가지 사업 패러다임에서, 적절하게 구성된 UE(예를 들어, UE(1500))는 향상된 페이징 메시지를 수신할 수 있고, 기존 페이징 채널을 효율적으로 모니터링할 수 있으므로, 전반적인 인식되는 경험 품질을 증가시킬 수 있다. 한가지 그러한 실시예에서는, 페이징 채널의 전용 부분집합이 활성화된 UE에 할당된다. 따라서, 레거시 디바이스는 (비교적 비효율적인 방식으로) 계속해서 모든 페이징 채널을 광범위하게 모니터링하지만, 본 발명에 따른 UE 디바이스(1500)는 페이징 채널의 지정된 부분집합만을 모니터링한다. 이 접근 방법은 현저하게 보다 효율적이고 전력 소비를 상당히 개선하므로, 향상된 사용자 경험 및 경쟁 제품에 대한 차별화로 이어진다.
또한, 앞서 언급된 네트워크 장치 및 방법은 근본적인 사업 규칙 알고리즘 또는 "엔진"에 따라 동작을 위해 쉽게 적응될 수 있다. 이 사업 규칙 엔진은, 예를 들어, 소프트웨어 애플리케이션(및/또는 펌웨어 또는 심지어 하드웨어 태양)을 포함할 수 있고, 일 실시예에서는 기지국의 별도 엔티티로서 구현된다. 사업 규칙 엔진은 (예를 들어, 중소 기업 또는 주거 장비에 의한 향상된 제공의 일부로서) 펨토셀 배치에서 특정 이익을 찾을 수 있다. 규칙 엔진은 사실상, 재정적인 태양, 사용자 경험 향상 등과 같은 중요한 기준에 기초하여 기지국 오퍼레이터(또는 기타 이해 당사자)가 동작 판정을 내리거나 리소스를 할당하는 것을 돕는 상위 계층의 감독 프로세스이다.
일 실시예에서, 사업 규칙 엔진은 리소스를 한 명 이상의 사용자에게 제공하는 것과 연관된 이윤 및/또는 수익 영향을 고려하도록 구성된다. 따라서, 예시적 사업 규칙 엔진은 시스템의 페이징 채널 거동을 (예를 들어, 사용자당 더 적은 CC 슬라이스를 사용하여) 더 넓은 사용자 기반을 지원하거나 다른 방법으로는, (예를 들어, 사용자당 더 많은 CC 슬라이스를 할당하여) 레거시 지원 또는 안정적인 동작을 지원하도록 수정할 수 있다.
예를 들어, 일례에서, 리소스(예를 들어, 주파수 스펙트럼)에 대한 사용자 모집단으로부터의 요청에 대한 평가는 다양한 할당 옵션과 연관된 증분 비용, 이윤, 및/또는 수익의 분석을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 네트워크 제공자는 새로운 서비스 요청이 흔치 않고, 따라서 페이징이 덜 중요하다고 판정할 수 있다. 다른 경우에서, 네트워크 제공자는 새로운 사용자 및 서비스가 셀에 빈번하게 출입함으로써, 더 많은 페이징 리소스의 할당을 요구한다는 것을 판정할 수 있다. 이들 "사업 규칙"은, 예를 들어, 리소스 요청시에 도입된 다음 일정 시간(또는 재평가를 트리거하는 이벤트가 발생할 때까지) 유지될 수 있거나, 다른 방법으로는 주기적 모델에 따를 수 있다.
본 명세서를 고려해 볼 때, 당업자라면, 리소스의 동적 할당을 구현하기 위한 다른 수많은 방식을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 소정 태양이 방법 단계의 특정 순서의 관점에서 설명되지만, 이들 설명은 본 발명의 광범위한 방법에 대한 예시일 뿐이고 특정 응용에 의해 요구되는 바에 따라 수정될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 소정 단계는 소정 상황하에서 불필요하거나 선택적인 것으로 될 수 있다. 추가적으로, 소정 단계 또는 기능이 개시된 실시예에 추가될 수 있거나, 2 이상의 단계에 대한 수행 순서가 바뀔 수 있다. 그러한 모든 변경은 여기에서 개시되고 청구되는 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다.
앞서의 상세한 설명은 다양한 실시예에 적용되는 본 발명의 독창적인 특징을 도시하고, 설명하고, 지적하였지만, 본 발명을 벗어나지 않으면서, 예시된 디바이스 또는 프로세스의 형태 및 세부 사항에서의 다양한 누락, 대체, 및 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 설명은 본 발명을 수행하는 현재 예상되는 최선 모드에 대한 것이다. 이 설명은 결코 제한을 위한 것이 아니며, 오히려 본 발명의 일반적인 원리에 대한 예시로 받아 들여야 한다. 본 발명의 범위는 청구항을 참조하여 판정되어야 한다.

Claims (8)

  1. 무선 네트워크의 복수의 기지국들로부터 모바일 디바이스로 페이징 메시지들을 효율적으로 전송하는 방법으로서,
    상기 기지국들의 부분집합 내에서, 상기 부분집합의 일부인 적어도 하나의 기지국과 상기 모바일 디바이스 사이에서 협상된 컨텍스트 정보를 포함하는 페이징 합의를 생성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 기지국에 상기 컨텍스트 정보를 저장하는 단계;
    상기 복수의 기지국들의 상기 부분집합에서 상기 모바일 디바이스를 위한 데이터를 수신하고, 그에 응답하여 상기 저장된 컨텍스트 정보를 평가하는 단계; 및
    상기 생성된 페이징 합의를 가진 상기 적어도 하나의 기지국으로부터만 페이징 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 모바일 디바이스에 이용가능한 적어도 하나의 페이징 리소스에 대한 설명을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 디바이스는 유휴, 비접속 모드에서 동작하고 있는 방법.
  4. 기지국으로서,
    모바일 디바이스들의 모집단(population)과 통신하도록 구성된 제1 무선 인터페이스;
    네트워크 페이지들을 수신하도록 구성된 제2 인터페이스;
    프로세서; 및
    컴퓨터 판독 가능 매체
    를 포함하고,
    상기 컴퓨터 판독 가능 매체는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
    상기 기지국이 복수의 기지국들의 부분집합 중 하나일 때, 상기 기지국과 상기 모바일 디바이스들 중 하나의 모바일 디바이스 사이에서 협상된 컨텍스트 정보를 포함하는 페이징 합의를 생성하고;
    상기 기지국에 상기 컨텍스트 정보를 저장하고;
    상기 기지국에서 상기 모바일 디바이스를 위한 데이터를 수신하고 그에 응답하여 상기 저장된 컨텍스트 정보를 평가하고;
    상기 생성된 페이징 합의를 가진 상기 기지국으로부터만 페이징 메시지를 전송하도록 야기하는
    명령어들
    을 포함하는 기지국.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 모바일 디바이스에 이용가능한 적어도 하나의 페이징 리소스에 대한 설명을 포함하는
    기지국.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기지국은 LTE-규격 eNodeB를 포함하고, 상기 모바일 디바이스들 중 상기 하나의 모바일 디바이스는 LTE-규격 UE를 포함하는
    기지국.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 페이징 메시지를 전송하는데 사용되는 요소 반송파를 위해 20-MHz 최대 대역폭을 지원하도록 구성되는 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)-규격 eNodeB를 포함하는
    기지국.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 기지국은 적어도 하나의 레거시 LTE(Long Term Evolution) 페이징 리소스와 하위-호환 가능한(backward-compatible) LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)-규격 eNodeB를 포함하는
    기지국.
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