KR20140042891A

KR20140042891A - 기기간통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹 대표 지원 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140042891A
Application number: KR1020147003447A
Authority: KR
Inventors: 최진수; 조한규; 정인욱; 육영수; 곽진삼
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-04-07
Also published as: WO2013025055A3; EP2747307A2; US20140206408A1; EP2747307A4; WO2013025055A2; US9301106B2; EP2747307B1; KR101527044B1

Abstract

본 발명은 기기 간 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹 대표(GD: Group Delegator)를 지원하는 다양한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예로서 기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 방법은, M2M 그룹에 속한 M2M 기기에서 GD를 선택하기 위해 사용되는 제1임계값을 포함하는 방송 메시지를 수신하는 단계와 M2M 기기가 GD를 선택하기 위해 사용되는 제1임의값을 생성하는 단계와 제1임계값과 제1임의값을 비교하여 GD를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

기기간통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹 대표 지원 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING GROUP DELEGATOR IN WIRELESS CONNECTION SYSTEM SUPPORTING MACHINE-TO-MACHINE COMMUNICATION}

본 발명은 기기 간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에 관한 것으로, 특히 그룹 대표(GD: Group Delegator)를 지원하는 다양한 방법 및 장치에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명에서 기기 간 통신 환경에 대해서 간략히 설명한다.

기기 간(M2M: Machine to Machine) 통신이란, 그 표현 그대로 전자 장치와 전자 장치 간의 통신을 의미한다. 광의로는 전자 장치 간의 유선 혹은 무선 통신이나, 사람이 제어하는 장치와 기계간의 통신을 의미한다. 하지만, 최근에는 사람의 관여 없이 수행되는 전자 장치와 전자 장치 사이의 무선 통신을 지칭하는 것이 일반적이다.

M2M 통신의 개념이 처음 도입된 1990년대 초반에는 원격 조정이나 텔레매틱스 정도의 개념으로 인식되었고, 파생되는 시장 자체도 매우 한정적이었으나, 지난 몇 년간 M2M 통신은 고속 성장을 거듭하며 전 세계적으로 주목받는 시장으로 성장하였다. 특히, 판매 관리 시스템(POS: Point Of Sales)과 보안 관련 응용 시장에서 물류 관리(Fleet Management), 기계 및 설비의 원격 모니터링, 건설 기계 설비 상의 작동시간 측정 및 열이나 전기 사용량을 자동 측정하는 지능 검침(Smart Meter) 등의 분야에서 큰 영향력을 발휘하였다.

앞으로의 M2M 통신은 기존 이동 통신 및 무선 초고속 인터넷이나 Wi-Fi 및 Zigbee 등 소출력 통신 솔루션과 연계하여 더욱 다양한 용도로 활용되어 더 이상 B2B(Business to Business) 시장에 국한하지 않고 B2C(Business to Consumer) 시장으로 영역을 확대할 수 있는 토대가 될 것이다.

M2M 통신시대에서, SIM(Subscriber Identity Module) 카드를 장착한 모든 기계는 데이터 송수신이 가능해 원격 관리 및 통제를 할 수 있다. 예를 들면, 자동차, 트럭, 기차, 컨테이너, 자동판매기, 가스탱크 등 수없이 많은 기기와 장비에 M2M 통신기술이 사용될 수 있는 등 적용 범위가 매우 광범위하다.

종래에는 단말을 개별 단위로 관리하는 것이 일반적이어서 기지국과 단말 간 통신은 일대일 통신 방식이 주로 수행되었다. 이러한 일대일 통신방식으로 수많은 M2M 기기들이 기지국과 통신한다고 가정하면, M2M 기기들 각각과 기지국 사이에 발생하는 시그널링으로 인한 네트워크 과부하가 예상된다. 상술한 바와 같이 M2M 통신이 급격히 확산되고 광범위화되는 경우, 이들 M2M 기기들 사이의 또는 M2M 기기들과 기지국 사이의 통신으로 인한 오버헤드(overhead)가 문제될 수 있다.

특히, 하나의 기지국 영역 내에 수 많은 M2M 기기들이 존재하는 경우에, 모든 M2M 기기들이 처음 네트워크에 접속하거나 유휴모드 등으로 인하여 네트워크에 재진입하기 위해 레인징 과정을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 각각의 M2M 기기들이 전송할 레인징 코드가 부족할 수 있다. 또한, M2M 기기들이 동시에 레인징 과정을 수행하는 경우 네트워크는 과부하에 걸릴 수 있으며, M2M 기기들은 레인징 과정에서 서로 충돌함으로 인해 정상적으로 레인징 과정을 수행할 수 없다.

또한, M2M 기기들에 요구되는 첫 번째 사항은 저전력소모이다. 따라서, 각 M2M 기기들이 모두 레인징 과정을 기지국과 수행하는 경우 M2M 기기들 각각에 대한 전력 소모가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 M2M 기기에 대한 효율적인 통신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 M2M 기기들에 대한 그룹 대표(GD: Group Delegator)를 선택하여, 네트워크 초기 접속 또는 네트워크 재진입 과정에서 GD들이 M2M 기기들 대신에 레인징 과정 등을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 GD들이 레인징 과정에서 사용하는 레인징 코드를 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 M2M 그룹에 대한 GD를 선택 및 재선택하는 방법 및 레인징 과정이 실패하는 경우 GD들을 재선택하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기기 간 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹 대표(GD: Group Delegator)를 지원하는 다양한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태로서 기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 방법은, M2M 그룹에 포함된 그룹맴버(GM: Group Member)가 기지국으로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드와 관련된 어떤 정보도 수신하지 못하면, GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 수신하는 단계와 GD를 선택하기 위해 사용되는 임의값을 생성하는 단계와 제2임계값과 임의값을 비교하여 GD를 다시 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 제2임계값이 임의값보다 크거나 같으면 M2M 기기가 GD로 선택되고, 제2임계값이 임의값보다 작으면 M2M 기기는 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM)로 동작할 수 있다.

만약, M2M 기기가 상기 GD로 선택되면, GD는 네트워크 재진입을 위해 M2M 그룹을 대표하여 전용 레인징 코드를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)일 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서 기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 방법은, 기지국이 M2M 그룹으로부터 네트워크 재진입을 위한 전용 레인징 코드를 수신하지 못하면, GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 방송하는 단계와 기지국에서 M2M 그룹에서 선택된 GD로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, GD는 제2임계값과 M2M 그룹에 속한 M2M 기기에서 생성되는 임의값을 기반으로 선택될 수 있다.

만약, 제2임계값이 임의값보다 크거나 같으면 M2M 기기가 GD로 선택되고, 제2임계값이 임의값보다 작으면 M2M 기기는 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM: Group Member)로 동작할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 M2M 기기는 무선 주파수(RF) 유닛과 GD 선택을 지원하는 프로세서를 포함할 수 있다.

이때, M2M 기기는 M2M 그룹에 포함된 그룹맴버(GM: Group Member)가 기지국으로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드와 관련된 어떤 정보도 수신하지 못하면, M2M 기기는 RF 유닛을 이용하여 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 수신하고, 프로세서를 이용하여 GD를 선택하기 위해 사용되는 임의값을 생성하고, 제2임계값과 임의값을 비교하여 GD를 다시 선택할 수 있다.

만약, M2M 기기가 상기 GD로 선택되면 M2M 기기는 네트워크 재진입을 위해 M2M 그룹을 대표하여 RF 유닛을 이용하여 전용 레인징 코드를 전송할 수 있다.

이때, 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서 기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator) 선택을 지원하는 기지국은 무선 주파수(RF) 유닛 및 GD 선택을 지원하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 기지국이 M2M 그룹으로부터 네트워크 재진입을 위한 전용 레인징 코드를 수신하지 못하면, 기지국은 RF 유닛을 이용하여 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 방송할 수 있다. 기지국은 RF 유닛을 이용하여 M2M 그룹에서 선택된 GD로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드를 수신하되, GD는 제2임계값과 M2M 그룹에 속한 M2M 기기에서 생성되는 임의값을 기반으로 선택될 수 있다.

만약, 제2임계값이 임의값보다 크거나 같으면 M2M 기기가 GD로 선택되고, 제2임계값이 임의값보다 작으면 M2M 기기는 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM)로 동작할 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, M2M 기기에 대해 효율적으로 브로드캐스트 데이터를 전송할 수 있다.

둘째, 본 발명에서 설명한 방법을 이용하여 M2M 기기들에 대한 그룹 대표(GD)를 효율적으로 선택할 수 있다.

셋째, M2M 그룹들에 대래서 그룹 대표자(GD)를 이용함으로써 M2M 기기들의 전력을 절약할 수 있으며, 네트워크 재진입시 접속 지연을 줄일 수 있다.

넷째, 네트워크 재진입 절차가 실패하는 경우에도, GD를 재선택함으로써 M2M 기기들의 전력을 절약할 수 있고, 네트워크 재진입시 접속 지연을 줄일 수 있다.

본 발명의 부가적인 장점, 목적, 특징들은 이하의 설명을 통해 또는 당업자가 이하의 설명에 기반하여 본 발명을 실시함에 따라 용이하게 알 수 있다. 또한, 본 발명은 당업자가 이하의 설명에 기반하여 본 발명을 실시함에 따라 예측치 않은 장점을 가질 수도 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예로서 M2M 기기 및 기지국 등의 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용될 수 있는 GD를 이용한 협력 전송의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 프레임 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예로서 GD를 선택하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예로서 GD를 이용하여 네트워크 재진입 과정을 수행하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 GD를 이용하는 M2M 그룹과 GD를 이용하지 않는 M2M 그룹간의 효과상의 차이를 나타내는 도면이다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들은 기기 간 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹 대표(GD: Group Delegator)를 지원하는 다양한 방법 및 장치들을 제공한다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, '이동국(MS: Mobile Station)'은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 또는 단말(Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 이동국은 M2M 기기와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.

또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16m, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

1. M2M 기기 일반

이하에서, M2M 기기 간의 통신은 (1) 기지국을 경유한 M2M 기기들 사이, (2) 사람의 개입 없이 기지국과 M2M 기기들 사이에서 수행하는 통신 형태, 또는 (3) M2M 기기 간의 통신 형태를 의미한다. 따라서 M2M 기기(Device)는 상기와 같은 M2M 기기의 통신의 지원이 가능한 단말을 의미한다.

M2M 서비스를 위한 접속 서비스 네트워크는 M2M ASN(M2M Access Service Network)으로 정의하고, M2M 기기들과 통신하는 네트워크 엔터티를 M2M 서버라 한다. M2M 서버는 M2M 어플리케이션을 수행하고, 하나 이상의 M2M 기기를 위한 M2M 특정 서비스를 제공한다. M2M 피쳐(feature)는 M2M 어플리케이션의 특징이고, 어플리케이션을 제공하는 데 하나 이상의 특징이 필요할 수 있다. M2M 기기 그룹은 공통의 하나 이상의 특징을 공유하는 M2M 기기의 그룹을 의미한다.

M2M 방식으로 통신하는 기기(즉, M2M 기기, M2M 통신 기기, MTC(Machine Type Communication) 기기 등 다양하게 호칭될 수 있다)들은 그 기기 어플리케이션 타입(Machine Application Type)이 증가함에 따라 일정한 네트워크에서 그 수가 점차 증가할 수 있다.

기기 어플리케이션 타입으로는 (1) 보안(security), (2) 치안(public safety), (3) 트래킹 및 트레이싱(tracking and tracing), (4) 지불(payment), (5) 건강관리(healthcare), (6) 원격 유지 및 제어(remote maintenance and control), (7)검침(metering), (8) 소비자 장치(consumer device), (9) 판매 관리 시스템(POS, Point Of Sales)과 보안 관련 응용 시장에서 물류 관리(Fleet Management), (10) 자동 판매기(Vending Machine)의 기기간 통신, (11) 기계 및 설비의 원격 모니터링, 건설 기계 설비상의 작동시간 측정 및 열이나 전기 사용량을 자동 측정하는 지능 검침(Smart Meter), (12) 감시 카메라의 감시 영상(Surveillance Video) 통신 등이 있다. 다만, 기기 어플리케이션 타입은 이에 한정될 필요는 없으며, 그 밖에 다양한 기기 어플리케이션 타입이 적용될 수 있다.

M2M 기기의 다른 특성으로는 M2M 기기의 낮은 이동성 또는 한 번 설치되면 거의 이동하지 않는 특성이 있다. 즉, M2M 기기는 상당히 오랜 시간 동안 고정적(stationary)이라는 것을 의미한다. M2M 통신 시스템은 보안 접속 및 감시(secured access and surveillance), 치안(public safety), 지불(payment), 원격 유지 및 제어(remote maintenance and control), 검침(metering) 등과 같은 고정된 위치를 갖는 특정 M2M 어플리케이션을 위한 이동성-관련 동작들을 단순화하거나 또는 최적화할 수 있다.

이와 같이 기기 어플리케이션 타입이 증가함에 따라 M2M 통신 기기들의 수는 일반 이동통신 기기들의 수에 비해 비약적으로 증가할 수 있다. 따라서 이들 모두가 각각 개별적으로 기지국과 통신을 수행하는 경우 무선 인터페이스 및/또는 네트워크에 심각한 부하를 줄 수 있다.

이하에서는, M2M 통신이 무선통신 시스템(예를 들어, P802.16e, P802.16m, P802.16.1b, P802.16p 등)에 적용되는 경우를 예시하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 등 다른 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예로서 M2M 기기 및 기지국 등의 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서 M2M 기기(100) 및 기지국(150)은 각각 무선 주파수 유닛(RF 유닛; 110, 160), 프로세서(120, 170), 및 선택적으로 메모리(130, 180)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 M2M 기기 1개와 기지국 1개의 구성을 나타내었으나, 다수의 M2M 기기와 기지국 간에 M2M 통신 환경이 구축될 수 있다.

각 RF 유닛(110, 160)은 각각 송신기(111, 161) 및 수신기(112, 162)를 포함할 수 있다. M2M 기기(100)의 송신기(111) 및 수신기(112)는 기지국(150) 및 다른 M2M 기기들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(120)는 송신기(111) 및 수신기(112)와 기능적으로 연결되어, 송신기(111) 및 수신기(112)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신기(111)로 전달하며, 수신기(112)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다.

필요한 경우 프로세서(120)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 M2M 기기(100)는 이하에서 설명할 본 발명의 다양한 실시형태의 방법을 수행할 수 있다.

한편, 도 1에 도시되지는 않았으나, M2M 기기(100)는 그 기기 어플리케이션 타입에 따라 다양한 추가 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해당 M2M 기기(100)가 지능형 계량을 위한 것인 경우, 해당 M2M 기기(100)는 전력 측정 등을 위한 추가적인 구성을 포함할 수 있으며, 이와 같은 전력 측정 동작은 도 1에 도시된 프로세서(120)의 제어를 받을 수도, 별도로 구성된 프로세서(미도시)의 제어를 받을 수도 있다.

도 1은 M2M 기기(100)와 기지국(150) 사이에 통신이 이루어지는 경우를 예를 들어 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 M2M 통신 방법은 하나 이상의 M2M 기기들 사이에도 발생할 수 있으며, 각각의 기기들은 도 1에 도시된 각 장치 구성과 동일한 형태로 이하에서 설명한 다양한 실시형태들에 따른 방법을 수행할 수 있다.

기지국(150)의 송신기(161) 및 수신기(162)는 다른 기지국, M2M 서버, M2M 기기들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(170)는 송신기(161) 및 수신기(162)와 기능적으로 연결되어, 송신기(161) 및 수신기(162)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(170)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신기(161)로 전달하며, 수신기(162)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 필요한 경우 프로세서(170)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 기지국(150)은 상기에서 설명한 다양한 실시형태의 방법을 수행할 수 있다.

M2M 기기(110) 및 기지국(150) 각각의 프로세서(120, 170)는 각각 M2M 기기(110) 및 기지국(150)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(120, 170)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리(130, 180)들과 연결될 수 있다. 메모리(130, 180)는 프로세서(120, 170)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

본 발명의 프로세서(120, 170)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(120, 170)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(120, 170)에 구비될 수 있다.

한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(120, 170) 내에 구비되거나 메모리(130, 180)에 저장되어 프로세서(120, 170)에 의해 구동될 수 있다.

2. M2M 기기간 협력 전송

기지국의 영역 내에는 매우 많은 개수의 M2M 기기들이 존재할 수 있다. 이러한 경우, 기지국이 모든 M2M 기기들과 데이터를 송수신하는 경우에는 네트워크에 많은 과부하가 걸릴 수 있으며, 각 M2M 기기들에 할당할 무선 자원이 부족할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 소정 개수의 M2M 기기들을 하나의 그룹으로 묶어 M2M 그룹을 형성하고, 각 M2M 그룹에서 M2M 기기들을 대표할 M2M 기기를 선택하여, 대표하는 M2M 기기가 해당 그룹의 M2M 기기들에 대한 네트워크 재진입 과정들을 대신 수행하는 방법들에 대해서 상세히 설명한다.

이하 본 발명의 실시예들에서, 각 M2M 그룹에서 M2M 기기들을 대표하는 M2M 기기를 그룹 대표자(GD: Group Delegator)라 부르고, 나머지 M2M 기기들은 M2M 그룹 멤버(GM: Group Member)라 부르기로 한다. 또한, GD라는 용어는 앵커 기기(AD: Anchor Device) 또는 협력 기기(CD: Cooperative Device)라 불릴 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 M2M 기기들의 협력 전송(Cooperative Transmission)이란 특정 M2M 기기가 다른 M2M 기기들의 데이터 전송을 도와주는 기술을 의미한다. 특히, 협력 전송에서 협력 기기(CD)는 저전력 M2M 기기들의 상향링크(UL: UpLink) 경로손실(Pathloss) 및 관련 전송 전력의 소모를 줄여주기 위해 저전력 M2M 기기들을 지원하는 M2M 기기이다.

또한, GD(즉, CD)의 협력 전송 모드는 저전력 M2M 기기인 소스 기기(SD: Source Device; 즉, GM)의 UL 데이터 및/또는 제어정보의 수신 및 기지국으로의 릴레이(relay)를 지원하도록 구성된 전송 모드이다. 협력 전송 모드는 GD 및 GM에서 모두 수행된다.

도 2는 본 발명에서 사용될 수 있는 GD를 이용한 협력 전송의 일례를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 기지국의 셀 영역에는 다수의 M2M 기기들이 위치할 수 있다. 고정된 M2M 기기들의 경우 베터리 타입의 M2M 기기들이 있고, 전력 소스와 연결된 M2M 기기들이 있다. 전력 소스와 연결된 M2M 기기들의 경우 베터리 타입의 M2M 기기들에 비해서 전력 소모의 제한을 적게 받을 수 있지만, 베터리 타입의 M2M 기기들의 경우 전력 소모의 제한을 많이 받게된다.

특히, 고정된 M2M 기기들에 있어서 에너지 소모 및 관련 베터리 수명은 각 기기들의 지리적 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 셀 경계(Cell-Edge) 부근에 있는 M2M 기기들의 경우 기지국과의 거리가 멀기 때문에 데이터 전송시 전력 소모가 많으므로, 셀 내에 있는 M2M 기기들에 비해서 베터리를 자주 바꿔줘야할 필요가 있다.

이러한 경우, M2M 기기들(즉, GM들)이 전력 소스와 연결되어 있는 GD를 통해 기지국과 통신을 수행함으로써 전력 소모를 줄일 수 있다. 즉, GD는 GM들의 데이터 트래픽을 취합하여 기지국으로 전달함으로써, GM들은 상대적으로 가까운 거리에 위치한 GD에만 데이터를 전송하면 되므로 전력 소모를 줄일 수 있다. 따라서, 고정된 M2M 기기들간에 전력소모에 대한 균형을 맞춤으로써 네트워크 존속 시간을 늘릴 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 프레임 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 하나의 프레임은 5개의 하향링크 서브프레임 및 3개의 상향링크 서브프레임으로 구성이 되어 있다. 또한, 각 프레임 구조는 네트워크의 구성 요소인 기지국, GD 및 GM 입장에서 각각 사용될 수 있다. 도 3에서 GD는 협력 기기(CD: Cooperative Device)로 불릴수 있고, GM은 소스기기(SD: Source Device)로 불릴 수 있다.

GD는 GM들로부터 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신할 수 있고, 또한 기지국과 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신할 수 있다. GD는 GM들로부터 상향링크(UL: UpLink) 데이터를 수신하는 경우에는 기지국으로의 UL 데이터 전송을 멈추어야한다. 이러한 정지 구간(halt interval)은 서브프레임 단위 또는 프레임 단위로 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 기지국은 GD 또는 GM으로 하향링크(DL: DownLink) 데이터 및/또는 제어정보를 직접 전송할 수 있으며, GD를 통해 GM으로 DL 데이터 및/또는 제어정보를 전송할 수 있다. GD 및 GM은 각각 온상태(On state) 및 오프상태(Off state)로 동작할 수 있다. GD 및 GM은 각각 온상태에서만 DL 데이터의 수신 및 UL 데이터의 전송을 수행할 수 있다.

예를 들어, GD의 경우 온상태에서 기지국으로부터 DL 데이터 및/또는 제어정보를 수신하고, UL 데이터 및/또는 제어정보를 기지국에 전송할 수 있다. 또한, GM의 경우 온상태에서 기지국으로부터 DL 데이터 및/또는 제어정보를 수신하고, GD로 UL 데이터 및/또는 제어정보를 전송할 수 있다.

3. 그룹대표자( GD ) 선택 방법

M2M 기기들에 대한 GD를 선택하는 방법은 M2M 그룹의 고정성(fix) 및 이동성(mobility)을 지원하는 것이 바람직하다. 이때, GD는 초기 네트워크 진입 단계에서 미리 선택될 수 있으며, 각 GD에는 동일한 레인징 코드가 할당될 수 있다. 이러한 경우 GD는 특정 M2M 기기로 고정되므로 추후 유휴모드에서 네트워크에 재진입하는 경우 GD 재선택 과정이 불필요하다.

또는, 네트워크 재진입 과정이 수행될 때 GD가 M2M 기기들에 의해 임의로 선택될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 특정 임계값을 각 M2M 기기들에 전송할 수 있고, 특정 임계값을 기반으로 M2M 기기들이 GD를 임의로 선택할 수 있다. 이러한 경우, M2M 기기들이 네트워크에 재진입하는 경우마다 GD 재선택 과정이 요구된다.

이하에서는 네트워크 재진입 과정이 수행될 때 GD가 임의로 선택되는 방법들에 대해서 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예로서 GD를 선택하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 4에서 기지국(BS)의 영역 내에는 하나 이상의 M2M 그룹이 존재할 수 있으며, 하나의 M2M 그룹에는 다수의 M2M 기기들이 존재할 수 있다. 또한, 도 4의 방법은 도 3에서 설명한 프레임 구조 상에서 수행될 수 있다.

GD를 선택 과정을 위해, 기지국은 임계값을 나타내는 특정 파라미터(specific parameter)를 포함하는 방송 메시지를 M2M 기기들에 전송한다(S410).

이때, S410 단계에서 임계값은 임의 선택 확률(Random Selection Probability) θ일 수 있다. 또한, 방송 메시지는 시스템 구성 서술자(AAI-SCD: AAI-System Configuration Descriptor) 메시지 또는 M2M 그룹 MAC 제어(MGMC: M2M Group MAC Control) 메시지일 수 있다.

이후, 각 M2M 기기들은 GD를 선택하기 위해 임의값(Random value) m을 생성한다(S420).

또한, 각 M2M 기기들은 생성한 임의값 m과 기지국에서 방송한 임계값 θ을 비교하고(S430), 특정 M2M 기기가 소정의 기준에 따라서 GD로 선택될 수 있다(S440).

예를 들어, S430 단계에서 특정 M2M 기기에서 생성한 임의값 m이 임계값 θ보다 크면 해당 M2M 기기는 GD가 되고, 특정 M2M 기기에서 생성한 임의값 m이 임계값 θ보다 작거나 같으면 해당 M2M 기기는 GM로 동작한다.

물론, 다른 방식으로, S430 단계에서 특정 M2M 기기에서 생성한 임의값 m이 임계값 θ보다 작거나 같으면 해당 M2M 기기는 GD가 되고, 특정 M2M 기기에서 생성한 임의값 m이 임계값 θ보다 크면 해당 M2M 기기는 GM로 동작한다.

따라서, GD로 선택된 M2M 기기는 이후 기지국과 네트워크 재진입을 수행하기 위해 해당 M2M 그룹을 대표하여 레인징 코드를 기지국에 전송한다(S450).

S450 단계에서, GD는 M2M 그룹의 식별자인 MGID(M2M Group Identifier)를 기반으로 특정 수퍼프레임을 선택하고, 해당 수퍼프레임에서 전용의 레인징 코드를 기지국으로 전송할 수 있다.

이후, GD는 전송한 전용 레인징 코드에 대한 응답으로 그룹 정보(Group Information)를 포함하는 레인징 메시지를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 그룹 정보는 레인징 상태에 대한 정보로서 성공(Success), 거절(Abort) 또는 유지(Continue)를 나타낼 수 있다. 만약, 그룹 정보가 유지 또는 거절인 경우, GD는 계속 GD로 유지되고 GD의 식별자를 변경하지 않는다. 그러나, 그룹 정보가 성공을 나타내는 경우, GD는 GM으로 돌아간다.

3.1 GD 재선택 방법

도 4의 S430 단계에서, 특정 파라미터가 나타내는 임계값보다 큰 임의값을 갖는 M2M 기기가 없는 경우 GD를 어떻게 선택할지가 문제가 된다. 또한, 둘 이상의 M2M 기기가 임계값보다 큰 임의값을 갖는 경우 어떤 M2M 기기를 GD로 선택할지가 문제가 될 수 있다.

이하에서는 GD를 재선택해야하는 경우가 발생하는 경우, GD를 재선택하는 다양한 방법들에 대해서 상세히 설명한다.

3.1.1 GD 재선택 방법-1

GD가 선택되지 않은 경우 해당 M2M 그룹의 기기들은 레인징 코드를 기지국에 전송할 수 없다. 이러한 경우, GD로 선택되지 않은 M2M 기기들인 GM들은 대표인 GD가 없으므로 해당 M2M 그룹에 대한 어떠한 정보도 기지국으로부터 수신하지 못한다.

또한, 기지국은 GD가 없으므로 해당 그룹에 대한 전용 레인징 코드를 검출하지 못할 수 있다. 이러한 경우, 기지국은 해당 M2M 그룹에 GD가 선택되지 못한 것으로 판단하고, 기지국은 GD 재선택을 위해 특정 파라미터를 변경할 수 있다.

예를 들어, 기지국은 특정 파라미터값을 변경하고(예를 들어, 임계값을 증가시켜서), 변경한 특정 파라미터를 포함하는 방송 메시지를 해당 M2M 그룹의 M2M 기기들에 방송할 수 있다. 이후, GM들은 변경된 특정 파라미터를 기반으로 S420 단계 내지 S440 단계를 다시 수행함으로써 GD를 재선택할 수 있다.

3.1.2 GD 재선택 방법-2

GD는 GD 식별자를 포함하는 GD 지시 메시지(GDI: GD indication)를 모든 그룹 멤버들에게 방송한다. 만약, GM들이 기설정된 시간구간 내에서 GDI 지시를 수신하지 못하면, GM들은 GD를 결정하기 위한 임의값을 재생성하여 S420 단계 내지 S450 단계를 다시 수행할 수 있다.

3.1.3 GD 재선택 방법-3

GM들은 네트워크 재진입을 수행하기 위한 이벤트가 발생하는 경우 타이머를 동작시킬 수 있다. 이때, 타이머는 GD가 전송하는 레인징 코드에 대한 응답으로 기지국으로부터 전송되는 레인징 메시지(예를 들어, AAI-RNG-ACK 또는 AAI-RNG-RSP)를 수신하기 위한 시간을 나타낼 수 있다.

따라서, GM들은 타이머(예를 들어, AAI-RNG-ACK 수신 시간) 또는 다른 기설정된 시간 구간(레인징 재전송의 경우)이 만료될 때까지 기지국으로부터 레인징 메시지를 수신하지 못하면, GM들은 자동적으로 임의값을 재생성하여 도 4에서 설명한 GD 재선택 과정을 수행할 수 있다.

3.1.4 GD 재선택 방법-4

GM들이 GD로부터 레인징 메시지를 검출하거나 수신할 수 있는 경우에도, GD로부터의 레인징 메시지가 검출되지 않으면, GM들은 GD 선택을 위한 임의값을 재생성할 수 있다.

3.1.5 GD 재선택 방법-5

만약 기지국이 기설정된 시간 구간(예를 들어, GD 레인징 수신 타이머) 동안 GD로부터 어떠한 레인징 코드(또는, GDI 지시)를 수신하지 못하는 경우, BS는 GD 재선택을 위한 변경된 특정 파라미터 값(즉, 기존 파라미터 값과 다른 값)을 방송 메시지를 통해 M2M 기기들에 재전송할 수 있다. 변경된 특정 파라미터는 방송 메시지(예를 들어, AAI-RNG-ACK, AAI-SCD 또는 S-SFH 메시지)를 통해 전송될 수 있다.

3.2 레인징 실패 제어 방법

또한, 모든 GD들이 레인징 코드 전송에 실패하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 레인징 코드에 대한 응답 메시지로서 레인징 메시지(예를 들어, AAI-RNG-ACK) 내에 그룹정보가 포함되지 않을 수 있다.

이러한 경우, 모든 GD들은 레인징 코드를 재전송할 수 있다. AAI-RNG-ACK 메시지에는 특정 (백오프) 윈도우 크기를 포함할 수 있고 레인징에 실패한 GD들은 백오프 윈도우 크기 내에서 레인징 코드의 재전송을 재시도할 수 있다. 또는, GD들은 방송 메시지(예를 들어, S-SFH 또는 AAI-SCD 메시지)를 통해 전송되는 백오프 윈도우 정보를 재사용할 수 있다.

4. M2M 그룹에 대한 네트워크 재진입 방법

매우 많은 개수의 M2M 기기들이 기지국의 셀 영역에 존재하는 경우 각각의 M2M 기기들이 개별적으로 기지국과 네트워크 재진입 과정을 수행하면 네트워크의 혼잡도가 급격히 증가할 수 있다. 본 발명에서는 네트워크의 혼잡도를 줄이기 위해서 M2M 그룹단위로 네트워크 재진입 과정을 수행 수 있다. 이때, M2M 그룹에서 GD가 GM을 대표하여 기지국과 최초 네트워크 재진입 과정을 수행하기 위해 최초 레인징 접속을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예로서 GD를 이용하여 네트워크 재진입 과정을 수행하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, M2M 그룹에서 GD가 선택될 수 있다. GD는 상술한 3절에서 설명한 방법들 중 하나를 이용하여 선택 또는 재선택될 수 있다. 또한, 도 5의 방법은 도 3에서 설명한 프레임 구조 상에서 수행될 수 있다.

기지국은 GD에 대한 전용 레인징 코드(Dedicated Ranging Code)를 할당하고, GD 및/또는 각 M2M 기기들에 전송할 수 있다(S510).

M2M 그룹이 해당 그룹에 대한 데이터를 보고하는 것을 기대하거나 M2M 그룹이 페이지(paged)되는 경우, M2M 그룹의 GD는 해당 M2M 그룹의 M2M 그룹 식별자(MGID: M2M Group ID)를 기반으로 레인징 코드를 전송할 수 있다(S520).

기지국이 레인징 코드를 수신하면, 기지국은 레인징 코드에 대응하여 레인징 메시지(예를 들어, 레인징 확인 메시지(AAI-RNG-ACK) 또는 레인징 응답 메시지(AAI-RNG-RSP))를 GD에 전송할 수 있다. 레인징 메시지에는 해당 M2M 그룹에 대한 그룹정보로써 레인징 상태 정보가 포함될 수 있다. 레인징 상태 정보는 해당 그룹에 대한 네트워크 재진입을 위한 레인징의 상태를 성공(Success), 거절(Abort) 및 유지(Continue)의 3가지 상태로 나타낸다(S530).

GD는 기지국으로부터 레인징 메시지를 수신하면, 이를 각 GM 들에게 전송한다(S540).

만약, GM들이 '성공'을 나타내는 레인징 상태 정보를 포함하는 레인징 메시지를 수신하면, GM들은 일반 또는 전용 레인징 자원을 이용하여 기지국과 네트워크 재진입과정을 수행할 수 있다. GM들은 레가시 레인징 코드 또는 새로운 레인징 코드를 이용하여 네트워크 재진입 과정을 수행할 수 있고, GM들은 네트워크 접속을 위한 초기 백오프 윈도우 내에서 백오프 값을 임의로 선택할 수 있다.

만약, GM들이 '거절'을 나타내는 레인징 상태 정보를 포함하는 레인징 메시지를 수신하면, GM들은 레인징 거절 타이머를 시작하고 레인징 거절 타이머가 만료될때까지 레인징 과정을 거절한다. 레인징 거절 타이머가 만료된 이후에, 해당 M2M 그룹은 GD를 기반으로 레인징 과정을 다시 시작한다.

만약, GM들이 '계속'을 나타내는 레인징 상태 정보를 포함하는 레인징 메시지를 수신하면, 해당 M2M 그룹의 GD는 레인징 메시지 내에 포함된 파라미터들을 이용하여 레인징을 위한 파라미터들을 조정하고, 레인징 과정을 계속 수행한다.

해당 M2M 그룹에 대한 특정 이벤트가 발생한 것을 감지하면, GM들은 레인징 수신 타이머(예를 들어, T32 타이머)를 시작할 수 있다. 레인징 수신 타이머 동안 GM들은 레인징 메시지의 수신을 기다린다. 만약, GM들이 전용 레인징 코드에 대한 응답인 레인징 메시지를 수신하면, 모든 GM들은 네트워크 재진입 과정을 위한 동작을 개시한다. 만약, GM들이 레인징 수신 타이머 동안 레인징 메시지를 수신하지 못하면, GM들은 레인징 수신 타이머 종료 이후 자발적으로 네트워크 재진입 과정을 수행할 수 있다.

4.1 레인징 코드 할당 방법

이하에서는 S510 단계에서 사용되는 레인징 코드를 할당하는 방법들에 대해서 상세히 설명한다.

기지국 및/또는 GD는 MGID 기반으로 레인징 코드 및 수퍼프레임을 선택할 수 있다. 이때, 레인징 기회(Ranging Opportunity)는 MGID에 따라 선택될 수 있다. 다만, 레인징 코드 관점에서, 기자국이 기존의 32 코드셋 이외에 GD 전용의 레인징 코드를 할당하지 않는 경우, 레인징 코드는 5비트 코드 인덱스로 구분될 수 있다. 즉, 최대 32 그룹들이 겹치지 않고 구분될 수 있다.

이때, 32 그룹들은 그룹 당 평균 375개의 기기들 (대략, 12000개 기기들)을 포함한다. 따라서, 여전히 접속 혼잡의 문제가 M2M 그룹 내에도 존재하며, 이런 혼잡 문제를 해결하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 그룹의 개수를 증가시키거나, 그룹 내에서 혼잡 문제를 해결하는 방안이 필요하다.

4.1.1 전용 레인징 코드 할당 방법

GD를 위한 레인징 코드에 대해서, GD 전용의 레인징 코드가 GD에 할당될 수 있다. 이때, 레인징 기회는 시간 도메인 상에서 스프레딩될 수 있다. 또는, 서로 다른 레인징 코드들이 GD들에 할당될 수 있으며, 시간 도메인 상에서 기회가 스프레딩될 수 있다. 이때, M2M 그룹들에 대한 각각의 GD는 충분히 구분된 시간 오프셋으로 페이지 되는 것이 바람직하다.

4.1.2 기존 레인징 코드 이용 방법

이하에서는 기존의 레인징 코드에 대한 32 코드셋만을 고려하고 전용 레인징 코드를 고려하지 않는 경우의 레인징 코드 할당 방법에 대해서 설명한다.

기지국은 레인징 코드 구분을 위한 5비트(MSB or LSB) 및 시간 연장(time extension)을 위한 10 비트 (MSB or LSB)를 GD에 할당할 수 있다. 이때, 시간 연장을 위한 10비트는 단순히 시간 연장만을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 10비트를 갖는 최대 1024 오프셋 값은 레인징 슬롯에 대한 수퍼프레임을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

또는, 시간 연장을 위한 10비트는 모든 기기들에 알려진 소정의 고정된 시간 참조값(오프셋)을 나타낼 수 있다. 이때, 사용되는 수퍼프레임의 오프셋은 S-SFH 변경 주기에서 주어진 첫 번째 수퍼프레임부터 시작한다. 수퍼프레임 오프셋은 = (MGID mod S-SFH 변경 주기)로 결정된다. 예를 들어, 수퍼프레임 오프셋은 32*16=512(worst case)개부터 32*64 = 2048개까지 할당될 수 있다.

이때, 선택된 수퍼프레임 내에서 사용되는 프레임(또는, 서브프레임)은 다양한 레인징 전송 구성에 따라 설정될 수 있다.

4.1.3 시간 연장과 임의적 레인징 코드 선택 또는 초기 네트워크 진입 과정에서 GD 에 기할당된 레인징 코드를 위한 15비트의 레인징 코드를 사용하는 방법

레인징 코드에 대한 단순한 시간 연장 방법으로써, 15 비트에 대한 최대 32768 개의 오프셋 값은 레인징 슬롯에 대한 수퍼프레임을 결정하는데 사용될 수 있다.

또는, 레인징 코드는 모든 기기들에 알려진 소정의 고정된 시간 참조값으로 시간 연장될 수 있다. 이러한 경우, 사용되는 수퍼프레임의 오프셋은 S-SFH 변경 주기에서 주어진 첫 번째 수퍼프레임부터 시작한다. 수퍼프레임 오프셋은 = (MGID mod S-SFH 변경 주기)로 결정된다. 만약, 기지국이 기할당된 GD의 레인징 코드를 줄 수 없는 경우에는, 4.1.2 절에서 설명한 방법과 비교하여 좋지 못하다.

4.1.4 레인징 실패시 재시도 방법

레인징 코드 전송을 위한 수퍼프레임이 GD들 간에 구별되더라도, 불가피하게 겹치는 수퍼프레임이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 기지국이 서로 다른 GD들로부터 레인징 코드들을 검출할 수 없는 경우, GD와 관련된 레인징 메시지들(예를 들어, AAI-RNG-ACK 또는 AAI-RNG-RSP 등)은 구분될 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 다음과 같은 방안을 고려할 수 있다.

그룹 정보(예를 들어, 레인징 상태 정보, 프레임 식별자 또는 RP 코드 인덱스)가 레인징 메시지(예를 들어, AAI-RNG-ACK 또는 AAI-RNG-RSP)에 포함되면, GD는 그룹 정보를 기반으로 레인징이 성공적으로 수행되었는지를 알 수 있다.

만약, 그룹 정보가 GD의 레인징이 실패(abort)한 것을 나타내면, 레인징 메시지는 특정 백오프 윈도우 크기에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 이때, 실패한 GD들은 해당 백오프 윈도우 크기 내에서 네트워크 재진입 과정을 재시도할 수 있다. 또는, GD들은 S-SFH 또는 AAI-SCD 메시지들을 통해 전송된 백오프 윈도우 정보를 재사용할 수 있다.

또는, 그룹 정보가 GD의 레인징이 실패(abort)한 것을 나타내면, 레인징 메시지(예를 들어, AAI-RNG-ACK)는 실패한 GD들에 대해서 다른 오프셋 값을 포함하거나 또는 사용된 프레임/수퍼프레임 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 이러한 경우, GD는 다른 오프셋 값 또는 프레임(또는 수퍼프레임) 인덱스가 지시하는 프레임(또는 수퍼프레임)에서 네트워크 재진입을 위한 레인징을 다시 수행할 수 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 GD를 이용하는 M2M 그룹과 GD를 이용하지 않는 M2M 그룹간의 효과상의 차이를 나타내는 도면이다.

특히, 도 6(a)에서 가로축은 재전송 횟수를 나타내고, 세로축은 레인징 전송의 CDF를 나타낸다. 또한, 도 6(b)에서 가로축은 시간 단위로 초를 나타내며, 세로축은 레인징 접속 지연의 CDF를 나타낸다. 도 6(a) 및 도 6(b)에서 GD를 갖는 M2M 그룹은 옅은 실선으로 표시되어 있고, GD가 없는 일반 M2M 그룹은 굵은 실선으로 표시되어 있다.

도 6(a)를 참조하면, GD를 이용하여 네트워크 재진입을 수행하는 M2M 그룹의 경우 90％의 M2M 기기들의 접속 재전송 횟수는 7인 반면에, 일반 M2M 그룹의 경우 90％의 M2M 기기들의 접속 재전송 횟수는 14이다. 또한, 도 6(b)를 참조하면, GD를 갖는 M2M 그룹에 대한 접속 지연이 GD가 없는 일반 M2M 그룹에 대한 접속 지연보다 낮은 것을 확인할 수 있다.

따라서, GD 기반으로 네트워크에 재진입하는 것이 일반 M2M 그룹이 네트워크에 재진입하는 것보다 더 성능이 좋음을 확인할 수 있다. 따라서, GD 기반의 네트워크 재진입은 본 발명의 접속 지연을 줄이고 M2M 기기들의 전력 소모를 줄일 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및/또는 IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims

기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 방법에 있어서,
M2M 그룹에 포함된 그룹맴버(GM: Group Member)가 기지국으로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드와 관련된 어떤 정보도 수신하지 못하면, 상기 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 수신하는 단계;
상기 GD를 선택하기 위해 사용되는 임의값을 생성하는 단계; 및
상기 제2임계값과 상기 임의값을 비교하여 상기 GD를 다시 선택하는 단계를 더 포함하는, GD 선택방법.
제1항에 있어서,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 크거나 같으면 상기 M2M 기기가 상기 GD로 선택되고,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 작으면 상기 M2M 기기는 상기 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM)로 동작하는, GD 선택방법.
제2항에 있어서,
상기 M2M 기기가 상기 GD로 선택되면,
상기 GD는 네트워크 재진입을 위해 상기 M2M 그룹을 대표하여 전용 레인징 코드를 전송하는 단계를 더 포함하는, GD 선택방법.
제2항에 있어서,
상기 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)인, GD 선택방법.
기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 방법에 있어서,
기지국이 M2M 그룹으로부터 네트워크 재진입을 위한 전용 레인징 코드를 수신하지 못하면, 상기 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 방송하는 단계; 및
상기 기지국에서 상기 M2M 그룹에서 선택된 상기 GD로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드를 수신하는 단계를 포함하되,
상기 GD는 상기 제2임계값과 상기 M2M 그룹에 속한 M2M 기기에서 생성되는 임의값을 기반으로 선택되는, GD 선택방법.
제5항에 있어서,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 크거나 같으면 상기 M2M 기기가 상기 GD로 선택되고,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 작으면 상기 M2M 기기는 상기 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM: Group Member)로 동작하는, GD 선택방법.
제6항에 있어서,
상기 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)인, GD 선택방법.
기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator)를 선택하는 M2M 기기에 있어서,
무선 주파수(RF) 유닛; 및
상기 GD 선택을 지원하는 프로세서를 포함하되,
상기 M2M 기기는:
M2M 그룹에 포함된 그룹맴버(GM: Group Member)가 기지국으로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드와 관련된 어떤 정보도 수신하지 못하면,
상기 M2M 기기는 상기 RF 유닛을 이용하여 상기 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 수신하고,
상기 프로세서를 이용하여 상기 GD를 선택하기 위해 사용되는 임의값을 생성하고, 상기 제2임계값과 상기 임의값을 비교하여 상기 GD를 다시 선택하는, M2M 기기.
제8항에 있어서,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 크거나 같으면 상기 M2M 기기가 상기 GD로 선택되고,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 작으면 상기 M2M 기기는 상기 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM)로 동작하는, M2M 기기.
제9항에 있어서,
상기 M2M 기기가 상기 GD로 선택되면,
상기 M2M 기기는 네트워크 재진입을 위해 상기 M2M 그룹을 대표하여 상기 RF 유닛을 이용하여 전용 레인징 코드를 전송하는, M2M 기기.
제10항에 있어서,
상기 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)인, M2M 기기.
기기간(M2M: Machine to Machine) 통신을 지원하는 무선접속시스템에서 그룹대표자(GD: Group Delegator) 선택을 지원하는 기지국은:
무선 주파수(RF) 유닛; 및
상기 GD 선택을 지원하는 프로세서를 포함하고,
상기 기지국이 M2M 그룹으로부터 네트워크 재진입을 위한 전용 레인징 코드를 수신하지 못하면, 상기 기지국은 상기 RF 유닛을 이용하여 상기 GD를 선택하기 위해 사용되었던 제1임계값이 변경된 제2임계값을 포함하는 방송 메시지를 방송하고;
상기 RF 유닛을 이용하여 상기 M2M 그룹에서 선택된 상기 GD로부터 네트워크 재진입을 위해 사용되는 전용 레인징 코드를 수신하되,
상기 GD는 상기 제2임계값과 상기 M2M 그룹에 속한 M2M 기기에서 생성되는 임의값을 기반으로 선택되는, 기지국.
제12항에 있어서,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 크거나 같으면 상기 M2M 기기가 상기 GD이고,
상기 제2임계값이 상기 임의값보다 작으면 상기 M2M 기기는 상기 M2M 그룹의 그룹 맴버(GM)인, 기지국.
제13항에 있어서,
상기 방송 메시지는 시스템 구성 서술자 메시지 또는 M2M 그룹 맥 제어 메시지(MGMC)인, 기지국.