KR20150117600A - Method and system for providing data communication through a cluster head for machine type communication based group communication - Google Patents

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KR20150117600A
KR20150117600A KR1020150036108A KR20150036108A KR20150117600A KR 20150117600 A KR20150117600 A KR 20150117600A KR 1020150036108 A KR1020150036108 A KR 1020150036108A KR 20150036108 A KR20150036108 A KR 20150036108A KR 20150117600 A KR20150117600 A KR 20150117600A
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카틱 란가라지 마나바란
야미니 하리크리스난
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Abstract

According to various embodiments of the present invention, disclosed are a method and a system for providing data communications for machine-type communications (MTC) devices. The method includes the operations of: selecting at least one cluster head from multiple clusters; receiving, by the cluster head, a data traffic transmission request from one or more MTC devices; determining availability of network resources for transmitting data traffic; and setting dedicated connection between the cluster head and a base station to transmit the data traffic from the one or more MTC devices to the base station. The data traffic transmission request includes at least one among an activated state of the one or more MTC devices, a buffer occupation state, and a delay allowance value.

Description

MTC 기반 그룹 통신을 위한 클러스터 헤드를 통한 데이터 통신 제공 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING DATA COMMUNICATION THROUGH A CLUSTER HEAD FOR MACHINE TYPE COMMUNICATION BASED GROUP COMMUNICATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and system for providing data communication through a cluster head for MTC-based group communication,

본 발명은 머신형 통신(MTC; Machine Type Communications)의 분야에 관한 것으로, 특히 MTC 기반 그룹 통신을 위하여 전용 연결을 통한 클러스터 헤드를 통해 데이터 통신을 가능하게 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. Field of the Invention The present invention relates to the field of machine type communications (MTC), and more particularly, to a method and system for enabling data communication via a cluster head through a dedicated connection for MTC based group communication.

머신 투 머신 (M2M)/머신형 통신(MTC) 애플리케이션들(applications)은 기계가 인간의 개입 없이 서로 직접 통신하는 애플리케이션들이다. 애플리케이션의 예들로는 스마트 미터링(smart metering), 안전 애플리케이션(safety application), 건강 모니터링(health monitoring), 차량 관리(fleet management), 데이터 애플리케이션 및 원격 애플리케이션을 포함한다.Machine to Machine (M2M) / Machine Type Communication (MTC) applications are applications where machines communicate directly with each other without human intervention. Examples of applications include smart metering, safety applications, health monitoring, fleet management, data applications and remote applications.

MTC 장치는 자동차, 소비자 전자 장치, 벤딩 장치 등에 내장될 수 있다. 이 장치들은 수가 많고 광범위하게 퍼져있다. 애플리케이션은 사물 인터넷(IoT; Internet of Things)을 형성하는 인터넷에 MTC 장치를 연결하는 널리 배치된 네트워크들을 통해 통신해야 한다. 일부 기존의 MTC 배치가 근거리 통신을 이용하는 반면, 인프라가 안정된 방법으로 설정되고 다수의 MTC 장치들을 지원할 수 있음에 따라 셀룰러 네트워크를 사용하는 것이 이상적일 것이다.The MTC device can be embedded in automobiles, consumer electronic devices, bending devices, and the like. These devices are large and widespread. Applications must communicate over widely deployed networks that connect MTC devices to the Internet to form the Internet of Things (IoT). It would be ideal to use a cellular network as some existing MTC deployments may use local communications while infrastructure may be set up in a stable manner and support multiple MTC devices.

동시에 네트워크에 연결을 시도하는 다수의 MTC 장치들에 의해 생성된 거대한 양의 시그널링 흐름은 무선 액세스 네트워크(RAN) 및 코어 네트워크(CN)의 혼잡으로 이어진다. 차례로 이것은 허용 불가 지연(intolerable delays), 패킷 손실(packet loss) 및 서비스 이용불가를 야기시킨다. 또한, MTC에서의 혼잡은 비 MTC (non MTC) 장치에 영향을 주게 된다.The huge amount of signaling flow generated by the multiple MTC devices attempting to connect to the network at the same time leads to congestion of the radio access network (RAN) and the core network (CN). This in turn causes intolerable delays, packet loss and service unavailability. Congestion in the MTC also affects non-MTC devices.

일반적으로 RAN 측에서, 이러한 혼잡은 다수의 MTC 장치들이 eNodeB와 동시에 통신하고자 하는 경우 발생한다. 예를 들어, 모니터링 (브리지 모니터링 또는 레인 폴(rainfall)/플루드(flood) 모니터링)에 사용되는 MTC 장치들은 모니터링 데이터를 동시에 전송한다. 장치가 동일한 공통 채널 (랜덤 액세스)를 사용하여 동일한 eNodeB에 접속되기 때문에, 혼잡을 초래할 수 있다. 결과적으로, 네트워크는 동시에 장치들로부터의 통신 요청을 지원하기 위해 최적화되어야 한다.Generally on the RAN side, this congestion occurs when multiple MTC devices want to communicate with the eNodeB at the same time. For example, MTC devices used for monitoring (bridge monitoring or rainfall / flood monitoring) transmit monitoring data at the same time. As devices are connected to the same eNodeB using the same common channel (random access), they can lead to congestion. As a result, the network must be optimized to support communication requests from devices at the same time.

릴리즈 11에서, 3GPP 시스템 아키텍처 작업 그룹 1(SA1)은 장치 통신, 그룹 기반 서비스 및 MTC에 대한 네트워크 개선을 위해 가능한 개선을 위해 MTC 장치에 대한 시스템 양태들과 기술 사양을 정의했다. 액세스 등급 금지 방식(Access Class Barring schemes), MTC에 대한 별도의 랜덤 액세스 채널(RACH; Random Access Channel) 리소스들, RACH 리소스들의 동적 할당, MTC 특정 백 오프(back off) 방식, 슬롯 액세스(slotted access)등 다양한 솔루션들이 이 혼잡의 문제를 극복하기 위해 3GPP에 의해 제안된다. 3GPP에서 이러한 솔루션들은 RACH 부하를 분산할 것이다. 그러나, 피코 셀(Pico cells)의 초 고밀도 배치의 경우 M2M 장치들 또는 인간 대 인간(H2H) 사용자들 중 어느 하나에 손상을 입힐 것이다.In Release 11, 3GPP System Architecture Workgroup 1 (SA1) defined system aspects and technical specifications for MTC devices for possible improvements to network communications for device communications, group-based services, and MTC. Access class barring schemes, separate random access channel (RACH) resources for MTC, dynamic allocation of RACH resources, MTC specific backoff scheme, slotted access ) Are proposed by 3GPP to overcome this congestion problem. In 3GPP, these solutions will distribute the RACH load. However, ultra high density placement of Pico cells will damage either M2M devices or human-to-human (H2H) users.

본원에서 채용하는 시나리오는 정적 MTC 장치와 함께 MTC 장치의 일정한 움직임이 있는 조합적인 환경을 고려한다. 이는 다중 MTC 장치들이 네트워크로 데이터를 전송하려고 하는 업 링크 전송(uplink transmission) 동안 랜덤 액세스 경합(random access contention)에 기인하여 RAN에서 혼잡을 생성한다. 또한, 다운 링크 전송(downlink transmission)에서 기존 H2H의 상호 작용과 함께 다수의 MTC 장치들을 지지하면서 다운 링크 전송 동안 용량이 향상된다. 또한, MTC 장치들로부터의 RACH 버스트(burst)는 eNodeB에 액세스하는 RACH에 과부하를 걸 것이고, 이로써 고밀도의 M2M 장치들에 의한 RACH의 오버 로딩(over loading)에 기인하여 셀룰러 사용자가 정상 서비스할 권리를 박탈하는 것을 의미한다.The scenario employed here considers a combined environment with constant movement of the MTC device with a static MTC device. This creates congestion in the RAN due to random access contention during uplink transmissions in which multiple MTC devices attempt to transmit data to the network. In addition, capacity is improved during downlink transmission while supporting multiple MTC devices with existing H2H interactions in downlink transmission. In addition, the RACH burst from the MTC devices will overload the RACH accessing the eNodeB, thereby causing the cellular user to have normal service rights due to overloading of the RACH by the high density M2M devices .

전술한 관점에서, MTC 기반 통신에서 RACH 부하를 최소화하여 MTC 장치들에 액세스를 제공하는 MTC 장치 친화적 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.In view of the foregoing, there is a need for an MTC device-friendly system and method that provides access to MTC devices by minimizing the RACH load in MTC-based communications.

본 발명의 다양한 실시예들은 머신형 통신(MTC) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법 및 시스템을 개시한다. 상기 방법은, 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하는 단계, 상기 클러스터 헤드에 의해 하나 이상의 MTC 장치들로부터 데이터 트래픽 전송 요청을 수신하는 단계, 및 데이터 트래픽을 전송하기 위해 하나 이상의 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 클러스터는 하나 이상의 네트워크 리소스들의 가용성에 기초하여 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터의 데이터 트래픽을 상기 기지국으로 전송하기 위해 기지국과의 전용 연결을 설정한다. 데이터 전송 요청은 하나 이상의 MTC 장치들의 활성 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함한다.Various embodiments of the present invention disclose a method and system for providing data communication for a machine type communications (MTC) device. The method includes selecting at least one cluster head, receiving a request to transmit data traffic from one or more MTC devices by the cluster head, and determining availability of one or more network resources to transmit data traffic . The cluster then establishes a dedicated connection with the base station to transmit data traffic from the one or more MTC devices to the base station based on availability of one or more network resources. The data transfer request includes at least one of an active state, a buffer occupancy state, and a delay tolerance of one or more MTC devices.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 트래픽을 전송하기 위한 기지국 리소스들의 가용성을 결정하는 단계는, 상기 지연 허용치에 기반하여 활성 MTC 장치들의 우선 순위 리스트를 생성하는 단계; 상기 활성 MTC 장치들의 상기 지연 허용치를 기지국과의 연결 설정을 위해 필요한 시간과 비교하는 단계; 높은 우선 순위의 MTC 장치에 대한 지연 허용치가 미리 설정된 시간과 동일한 경우, 상기 기지국과의 연결 요청을 트리거(triggering)하는 단계 및 상기 데이터 트래픽을 전송하기 위하여 상기 기지국과 전용 연결을 설정하는 단계를 포함한다. 본원의 지연 허용치는 상기 MTC 장치에 대한 서비스의 품질에 영향을 주지 않는 총 허용 통신 시간으로 정의된다.According to an embodiment of the present invention, the step of determining availability of base station resources for transmitting data traffic comprises: generating a priority list of active MTC devices based on the delay tolerance; Comparing the delay tolerance of the active MTC devices with a time required for establishing a connection with a base station; Triggering a connection request with the base station if the delay tolerance for the high priority MTC device is equal to a preset time, and establishing a dedicated connection with the base station to transmit the data traffic do. The delay tolerance here is defined as the total allowed communication time that does not affect the quality of service for the MTC device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 클러스터 헤드가, 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국간에 설정된 상기 전용 연결을 통해 상기 기지국으로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 송신하는 단계; 및 상기 기지국으로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 해당 MTC 장치로 전달(relaying)하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the method further comprises: the cluster head transmitting at least one of ACK or NACK messages from the base station via the dedicated connection established between the cluster head and the base station; And relaying at least one of an ACK or NACK message from the base station to the MTC device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 클러스터 헤드는, 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 입력되는 트래픽에 기반하여 상기 기지국과의 전용 연결을 설정 및 해제한다.According to an embodiment of the present invention, the cluster head establishes and cancels a dedicated connection with the base station based on traffic input from the one or more MTC devices.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미리 설정된 시간은 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 간의 전용 연결 설정에 필요한 시간 간격이다.According to an embodiment of the present invention, the predetermined time is a time interval required for establishing a dedicated connection between the cluster head and the base station.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 제1 파라미터 집합에 기반하여 클러스터 내에 복수의 MTC 장치들을 서브 클러스터링(sub-clustering)하는 단계를 더 포함한다. 상기 제1 파라미터 집합은 상기 복수의 MTC 장치들과 연관된 혼잡도(congestion level) 및 신호 대 잡음 비(SINR)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the method further comprises sub-clustering a plurality of MTC devices in the cluster based on the first set of parameters. The first set of parameters includes a congestion level and a signal-to-noise ratio (SINR) associated with the plurality of MTC devices.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼잡도 레벨 기반 서브 클러스터 형성은 부하 지수(load index)에 기반하여 수행되고, 상기 부하 지수는 상기 기지국에서 리소스 활용의 평균이다.According to one embodiment of the present invention, the congestion level based sub-cluster formation is performed based on a load index, and the load index is an average of resource utilization at the base station.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 선택된 기지국의 상기 부하 지수(load index)를 산출하는 단계; 및 제2 기지국의 상기 부하 지수가 이전 부하 지수보다 크고 최대 부하 지수보다 작은 경우, 제1 기지국에서 제2 기지국으로 하나 이상의 MTC 장치들을 리디렉팅(redirecting)하는 단계를 더 포함하고, 상기 최대 부하 지수는 네트워크 리소스들의 최대 가용성과 연관된다.According to an embodiment of the present invention, the method comprises the steps of: calculating the load index of a selected base station; And redirecting one or more MTC devices from a first base station to a second base station if the load index of the second base station is greater than a previous load index and less than a maximum load index, Is associated with maximum availability of network resources.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 제1 기지국의 상기 부하 지수가 상기 이전 부하 지수보다 작고 최소 부하 지수와 같거나 작은 경우, 상기 제1 기지국으로부터의 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 최대 부하 지수 및 최소 부하 지수 사이의 부하 지수를 갖는 상기 제2 기지국으로 리디렉팅하는 단계를 더 포함한다. 상기 최소 부하 지수는 네트워크 리소스들의 최소 가용성과 연관된다.According to one embodiment of the present invention, the method further comprises, when the load index of the first base station is less than the previous load index and less than or equal to the minimum load index, And redirecting to the second base station with a load index between the index and the minimum load index. The minimum load index is associated with the minimum availability of network resources.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 제1 기지국의 상기 부하 지수가 상기 최대 부하 지수보다 큰 경우, 상기 제1 기지국으로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 제2 기지국으로 리디렉팅하는 단계; 및 주 기지국을 셧 다운하는 단계를 더 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the method further comprises redirecting one or more MTC devices from the first base station to the second base station if the load index of the first base station is greater than the maximum load index; And shutting down the primary base station.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SINR 기반 서브 클러스터 형성은, 각 기지국에 대하여 각 MTC 장치에 의한 SINR을 측정하는 단계; 상기 SINR 값을 서빙 기지국(serving base station)에 보고하는 단계; 상기 서빙 기지국에 의해 복수의 인접 기지국들과 SINR 보고를 공유하는 단계; 각 기지국에 의해, 각 기지국에 대한 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 위한 상기 보고된 SINR을 분류(sort)하는 단계; 및 각 기지국에 대한 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 위한 공통 SINR 시퀀스에 기반하여 서브 클러스터를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the formation of the SINR-based sub-cluster includes: measuring SINR by each MTC apparatus for each base station; Reporting the SINR value to a serving base station; Sharing an SINR report with a plurality of neighbor base stations by the serving base station; Sorting, by each base station, the reported SINR for the one or more MTC devices for each base station; And generating a sub-cluster based on a common SINR sequence for the one or more MTC devices for each base station.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 클러스터 헤드는 서빙 셀과 가장 높은 SINR을 갖고 클러스터 헤드를 공동으로(jointly) 서빙하는 인접 기지국들 또는 협력 기지국들에 대한 내림 차순의 SINR(decreasing order of SINR)을 갖는다.According to an embodiment of the present invention, the cluster head has a decreasing order of SINR (SINR) for neighboring base stations or cooperative base stations having the highest SINR and serving the cluster head jointly with the serving cell, Respectively.

본원의 실시예들은 또한, 무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법을 개시한다. 상기 방법은, 클러스터 헤드에 의해, 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 클러스터 내의 하나 이상의 MTC 장치들에 알리는 단계; 상기 MTC 장치 각각에 의해, 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성 상태를 상기 클러스터 헤드에 갱신하는 단계; 서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하는 단계; 네트워크 리소스들을 사용할 수 없어서 통신이 두절되는 경우, 상기 주 기지국에 의하여, 보조 기지국을 요청하는 단계; 상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 시프팅(shift)하는 단계, -상기 시프팅하는 단계는, 상기 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 상기 MTC 장치가 상기 기지국과 연관된 상기 네트워크 리소스들을 갖지 않은 경우 발생함-, 및 상기 서브 클러스터에 대응하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 시프팅할 수 있는 상기 보조국의 상기 클러스터 헤드에 의해 알리는 단계를 포함할 수 있다.Embodiments of the present disclosure also disclose a method for providing data communication for a Machine Type Communication (MTC) device for multiple base stations in wireless communication. The method comprising the steps of: informing, by the cluster head, the primary base station to which each MTC device is assigned to one or more MTC devices in the cluster; Updating the active state of the one or more MTC devices to the cluster head by each of the MTC devices; Requesting a network resource from a specific base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus is prepared; Requesting a secondary base station by the primary base station if communication is broken because network resources are not available; Shifting one or more MTC devices from a sub-cluster corresponding to the primary base station to a sub-cluster corresponding to the auxiliary base station, wherein the shifting comprises: Wherein the MTC device is not present in the network resources associated with the base station, and wherein the one or more MTC devices corresponding to the subcluster are notified by the cluster head of the subsidiary station Step < / RTI >

본원의 다양한 실시예들은 또한 무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법을 개시한다. 상기 방법은, 서브 클러스터 헤드에 의해, 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 클러스터 내의 하나 이상의 MTC 장치들에 알리는 단계; MTC 장치 각각에 의해 상기 MTC 장치의 활성 상태를 상기 서브 클러스터 헤드에 갱신하는 단계; 서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하는 단계; 주 기지국에 의해, 네트워크 리소스를 사용할 수 없어서 통신 두절이 있는 경우, 보조 기지국에 대해 요청하는 단계; 서브 클러스터 헤드가 MTC 통신을 개시할 수 있는 상기 보조 기지국의 정보를 제공하는 단계; 상기 보조 기지국에 연결되는 상기 서브 클러스터 헤드를 그룹핑 정보에서 검색하는 단계; 상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 시프팅하는 단계; 상기 서브 클러스터에 대응하는 하나 이상의 MTC 장치들이 시프팅할 수 있는 상기 보조 기지국의 상기 서브 클러스터 헤드에 의해 알리는 단계; 및 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터, 상기 서브 클러스터 헤드 및 상기 보조 기지국 사이에서 설정된 연결을 통해 상기 보조 기지국으로 데이터 트래픽 전송을 개시하는 단계를 포함한다.The various embodiments of the present disclosure also disclose a method for providing data communication for a Machine Type Communication (MTC) device for multiple base stations in wireless communication. The method comprising the steps of: informing one or more MTC devices in a cluster of a primary base station to which each MTC device is assigned, by a sub-cluster head; Updating the active state of the MTC apparatus to the sub-cluster head by each of the MTC apparatuses; Requesting a network resource from a specific base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus is prepared; Requesting, by the primary base station, a secondary base station in the case of a communication disconnection due to the inability to use the network resource; Providing information of the auxiliary base station from which the sub-cluster head can initiate MTC communication; Retrieving the sub-cluster head connected to the auxiliary base station from the grouping information; Shifting the one or more MTC devices from a sub-cluster corresponding to the primary base station to a sub-cluster corresponding to the secondary base station; Notifying by the sub-cluster head of the auxiliary base station that one or more MTC apparatuses corresponding to the sub-cluster can be shifted; And initiating data traffic transmission from the one or more MTC devices to the auxiliary base station via a connection established between the sub-cluster head and the auxiliary base station.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 상기 MTC 장치가 상기 기지국과 연관된 상기 네트워크 리소스들을 갖지 않는 경우, 상기 서브 클러스터 헤드가 상기 보조 기지국을 요청한다.According to an embodiment of the present invention, when more than half of the delay tolerance associated with the one or more MTC devices and the MTC device does not have the network resources associated with the base station, the sub-cluster head requests the auxiliary base station .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 네트워크 리소스들을 요청하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 정보를, 상기 보조 기지국에 대응하는 상기 서브 클러스터에 제공하는 단계; 네트워크 리소스들을 요청하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 서브 클러스터 멤버로서 저장하는 단계; 및 상기 서브 클러스터 헤드에 의해 상기 보조 기지국으로부터 네트워크 리소스들을 요청하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the method comprises the steps of: providing information of the one or more MTC devices requesting network resources to the sub-cluster corresponding to the auxiliary base station; Storing the one or more MTC devices requesting network resources as a sub-cluster member; And requesting network resources from the auxiliary base station by the sub-cluster head.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 관련 MTC 장치들을 서빙하는 각 서브 클러스터 헤드는 전용 연결을 통해 서빙 기지국에 연결된다. According to one embodiment of the invention, each sub-cluster head serving one or more associated MTC devices is connected to the serving base station via a dedicated connection.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 보조 MTC 장치들의 그룹핑 정보를 상기 클러스터 내의 상기 복수의 MTC 장치들에 제공하는 단계를 포함한다. 상기 그룹핑 정보는 어떤 기지국이 어떤 MTC 장치에 연관되는지 상기 MTC 장치에 알리고, 상기 방법은 하나의 서브 클러스터의 상기 MTC 장치들이 d2d 통신(device to device communication)을 이용하여 하나 이상의 MTC 장치들을 통해 다른 서브 클러스터에 연결 가능하게 하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the method includes providing grouping information of auxiliary MTC devices to the plurality of MTC devices in the cluster. The grouping information informs the MTC device which base station is associated with which MTC device, and the method is further characterized in that the MTC devices of one subcluster communicate with one or more MTC devices via one or more MTC devices using d2d communication And making the connection to the cluster possible.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하나의 서브 클러스터의 상기 MTC 장치들은, 상기 MTC 장치의 지연 허용치 만료 및 상기 MTC 장치가 상기 연관된 기지국으로부터 리소스들을 갖지 않는 서브 클러스터 내에 있는 경우; 및 매크로 기지국에 연결된 서브 클러스터 헤드가 상기 서브 클러스터 내의 상기 MTC 장치를 서빙할 수 없는 경우 중 적어도 하나인 동안 상기 d2d 통신을 통해 다른 서브 클러스터에 연결한다.According to an embodiment of the present invention, the MTC apparatuses of the one subcluster are in a subcluster in which the delay tolerance expiration of the MTC apparatus and the MTC apparatus do not have resources from the associated base station; And the sub-cluster head connected to the macro base station can not serve the MTC apparatus in the sub-cluster.

본원의 실시예들은 또한 그룹 기반의 무선 통신에서 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법을 개시한다. 상기 방법은, 복수의 클러스터들에 대한 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하는 단계, -상기 복수의 클러스터 각각은 상기 클러스터 헤드와 연관된 클러스터의 멤버들인 하나 이상의 MTC 장치들을 포함함-, 상기 클러스터 헤드에 의해, 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 활성인 경우 데이터 트래픽 전송을 위한 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 메시지를 수신하는 단계, -상기 메시지는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함함-; 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 상기 버퍼 점유 상태에 기반하여 상기 데이터 트래픽을 전송하기 위한 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하는 단계; 상기 데이터 트래픽을 전송하기 위한 기지국과의 전용 연결을 설정하는 단계; 및 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 사이에 설정된 연결을 통해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 기지국으로 데이터 트래픽을 전송하는 단계를 포함한다.The embodiments of the present disclosure also disclose a method for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in group-based wireless communication. The method comprising: selecting at least one cluster head for a plurality of clusters, each cluster comprising one or more MTC devices that are members of a cluster associated with the cluster head; Receiving a message from the one or more MTC devices for transmitting data traffic if the one or more MTC devices are active, the message comprising at least one of an active state, a buffer occupancy state and a delay tolerance of the one or more MTC devices ; Determining availability of network resources for transmitting the data traffic based on the buffer occupancy state of the one or more MTC devices; Establishing a dedicated connection with a base station for transmitting the data traffic; And transmitting data traffic from the one or more MTC devices to the base station via a connection established between the cluster head and the base station.

본원의 실시예들은 또한, 그룹 기반의 무선 통신에서 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 시스템을 제공한다. 상기 시스템은, 복수의 클러스터들에 대한 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하고, -상기 복수의 클러스터 각각은 상기 클러스터 헤드와 연관된 클러스터의 멤버들인 하나 이상의 MTC 장치들을 포함함-. 상기 하나 이상의 MTC 장치가 활성화된 경우 데이터 트래픽 전송을 위한 하나 이상의 MTC 장치들로부터 메시지를 수신하고, -상기 메시지는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함함-, 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 상기 버퍼 점유 상태에 기반하여 상기 데이터 트래픽을 전송하기 위해 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하고, 데이터 트래픽 전송을 위해 기지국과의 전용 연결을 설정하며 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 사이에 설정된 연결을 통해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 기지국으로 상기 데이터 트래픽을 전송하도록 구성된 적어도 하나의 네트워크 요소를 포함한다. 상기 지연 허용치는 상기 MTC 멤버 장치에 대한 서비스 품질에 영향을 미치지 않는 총 허용 통신 시간으로 정의된다.Embodiments of the present disclosure also provide a system for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in group-based wireless communication. The system comprising: at least one cluster head for a plurality of clusters; and each of the plurality of clusters comprises one or more MTC devices that are members of a cluster associated with the cluster head. Wherein the message comprises at least one of an activation state, a buffer occupancy state, and a delay tolerance of the one or more MTC devices when the at least one MTC device is activated; Determining availability of network resources to transmit the data traffic based on the buffer occupancy state of the one or more MTC devices, establishing a dedicated connection with the base station for data traffic transmission, establishing a dedicated connection between the cluster head and the base station And at least one network element configured to transmit the data traffic from the one or more MTC devices to the base station via a connection established in the network. The delay tolerance is defined as total allowed communication time that does not affect service quality for the MTC member device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시스템은 제1 파라미터 집합에 기반하여 클러스터 내의 상기 복수의 MTC 장치들의 서브 클러스터링을 수행하도록 구성되는 적어도 하나의 요소를 더 포함한다. 상기 제1 파라미터 집합은 상기 복수의 MTC 장치들과 연관된 혼잡도 및 신호 대 잡음 비(SNR)를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, the system further comprises at least one element configured to perform subclustering of the plurality of MTC devices in the cluster based on a first set of parameters. The first set of parameters includes a congestion and a signal-to-noise ratio (SNR) associated with the plurality of MTC devices.

전술한 것은, 일반적으로, 본 발명의 다양한 양태들의 개요를 설명하고 다음에 이어지는 상세한 설명을 보다 완전하게 이해하는데 도움을 주는 역할을 할 것이다. 이러한 것을 참조하여, 본 발명은 본원에 설명되고 예시된 방법 또는 용도의 응용에 한정되지 않음을 명확하게 이해할 것이다. 본원에 포함된 상세한 설명 또는 예시들로부터 명백한 본 발명의 장점들 및 목적들이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.The foregoing describes in general terms various aspects of the present invention and will serve to help a more thorough understanding of the following detailed description. With reference to these, it will be clear that the invention is not limited to the applications of the methods or applications described and illustrated herein. It is intended that the advantages and objects of the invention, which are apparent from the description or examples contained herein, are within the scope of the invention.

다른 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이며, 첨부 도면들 중에서,
다른 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이며, 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업 환경을 도시하는 LTE 시스템의 하이 레벨 아키텍처이다.
도 2는 종래 기술에 따른 MTC 장치들로부터 요청에 기인한 RAN 과부하 문제를 도시하는 시나리오 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 클러스터 헤드(cluster head)와의 전용 연결을 통해 MTC 장치들에 데이터를 통신하는 방법을 도시하는 시나리오 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치 및 클러스터 헤드 간의 전용 연결에 의해 해결된 RAN 과부하 문제를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 단일 기지국 기반 MTC 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 단일 기지국 기반 MTC 통신을 위한 데이터 전송을 도시하는 시나리오 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시징 시퀀스(messaging sequence)를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 전용 연결 기반 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치들에 대한 다중 기지국 전용 연결 기반 통신을 위한 데이터 전송을 도시하는 시나리오 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 부하 지수(load index) 및 SINR 기반 서브 클러스터 정보를 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 다중 기지국에 대한 MTC 장치용 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 통한 데이터 전송을 도시하는 시나리오 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치들을 위한 다중 기지국 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치용 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시징 시퀀스를 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 기지국에 대한 MTC 장치용 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 통한 데이터 전송을 도시하는 시나리오 다이어그램이다..
도 15는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치용 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시징 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치용 다중 기지국 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 타이밍 다이어그램의의 개략적인 표현이다.
본 발명의 구체적인 특징들이 일부 도면들에 도시되고 다른 도면에는 안되어 있긴 하지만, 이것은 각각의 특징이 본 발명에 따른 기타 특징들 중 임의의 것 또는 모두와 결합될 수 있는 것으로서 편의상 이루어진 것이다.
Other objects, features and advantages will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments,
Other objects, features and advantages will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments,
1 is a high level architecture of an LTE system illustrating a working environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a scenario diagram illustrating a RAN overload problem due to a request from MTC devices according to the prior art;
3 is a scenario diagram illustrating a method for communicating data to MTC devices via a dedicated connection with a cluster head, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating a RAN overload problem solved by a dedicated connection between an MTC device and a cluster head, in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a timing diagram for a single base station-based MTC communication, in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a scenario diagram illustrating data transmission for single base station based MTC communication, in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a flow diagram illustrating a messaging sequence for MTC-only connection based communication, in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram of a timing diagram for MTC dedicated connection based communication, in accordance with an embodiment of the present invention.
9 is a scenario diagram illustrating data transmission for multiple base station dedicated connection based communication for MTC devices, in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a schematic diagram showing load index and SINR-based sub-cluster information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a scenario diagram illustrating data transmission over a cluster head dedicated connection-based communication for an MTC device to multiple base stations, in accordance with an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram of a timing diagram for communication based on dedicated base station cluster head dedicated connections for MTC devices, in accordance with an embodiment of the present invention.
13 is a flow chart illustrating a messaging sequence for cluster head dedicated connection based communication for an MTC device, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a scenario diagram illustrating data transmission through communication based on dedicated cluster-head dedicated sub-cluster heads for multiple base stations for an MTC apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a messaging sequence for communication based on dedicated cluster sub-cluster heads for an MTC apparatus, according to an embodiment of the present invention.
16 is a schematic representation of a timing diagram for communication based on dedicated base station sub-cluster heads dedicated to MTC devices, according to an embodiment of the present invention.
Although specific features of the present invention are shown in some drawings and not in different drawings, it is to be understood that each feature may be combined with any or all of the other features of the present invention.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 다양한 형태로 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 단지 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위해 제공된다. 첨부 도면에서, 유사한 참조 부호들은 유사한 구성 요소들을 나타내는 데 사용된다.Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention can be modified in various forms. Accordingly, embodiments of the present invention are provided only to illustrate the present invention to those skilled in the art. In the accompanying drawings, like reference numerals are used to denote like elements.

명세서는 여러 위치에서 "하나" ("an", "one") 또는 "일부" ("some") 실시예(들)을 참조할 수 있다. 각각의 이러한 참조가 동일 실시예(들)인지, 또는 기능이 단지 단일 실시예에만 적용된다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 다른 실시예들의 단일 특징은 또한 다른 실시예들을 제공하기 위해 결합될 수 있다.The specification may refer to an embodiment (s) of "an", "one", or "some" in various places. It is not necessarily to be understood that each such reference is the same embodiment (s), or that the function is applied to only a single embodiment. A single feature of other embodiments may also be combined to provide other embodiments.

본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태 하나 ("a", "an" 및 "the")는 달리 명확하게 명시하지 않는 한 복수형을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 용어 "포함한다", "포함하는" ("includes", "comprises", "including" and/or "comprising")들이 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 및/또는 성분의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 성분 및/또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이것은 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결된" 또는 "결합된" 이라고 언급된 경우, 직접 연결 또는 다른 소자에 결합 또는 요소를 개재하여 존재할 수도 있음을 알 것이다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이 "연결된" 또는 "결합된"은 동작적으로 연결된 또는 결합됨을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 은 하나 이상의 연관된 열거 아이템들 중 임의의 및 모든 조합 및 하나 이상의 조합 및 배치를 포함한다.As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" are intended to include the plural, unless the context clearly dictates otherwise. In addition, where the terms "comprises", "includes", "comprises", "including" and / or "comprising" Elements and / or components, but does not preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, components and / or groups. It will be appreciated that, where an element is referred to as being "connected" or "coupled" to another element, it may be present in a direct connection or through a bond or element to another element. Also, "connected" or "coupled ", as used herein, may include operatively connected or coupled. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more associated enumerated items and one or more combinations and arrangements.

다르게 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 (기술적 및 과학적인 용어를 포함하는) 모든 용어들은 일반적으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 이는 상기와 같은 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는, 관련 분야의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 용어들로서 해석되어야 하고, 본원에 명백하게 정의되어 있지 않는 한 이상적인 또는 과도하게 형식적 의미로 해석되지 않을 것이다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. This should be interpreted as terms in the context of the relevant field which have the same meanings as their meanings, as defined in the commonly used dictionary, and are not to be construed as ideal or excessive formal meaning unless expressly defined herein I will not.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업 환경을 도시하는, LTE 시스템의 하이 레벨 아키텍처(high-level architecture)이다. MTC 게이트웨이는 3GPP 모바일 통신 능력을 갖는 MTC 장치의 유형이다. MTC 게이트웨이는 통신에 근거리 기술을 사용하는 로컬 액세스 장치를 포함하는 MTC 모세관 네트워크(MTC Capillary network)에 연결한다. MTC 게이트웨이 장치가 로컬 액세스 장치 및 MTC 서버 간의 중간 에이전트(middle agent)로서 역할한다. MTC 서버는 3GPP 네트워크 내에서 작동한다.1 is a high-level architecture of an LTE system illustrating a working environment according to an embodiment of the present invention. The MTC gateway is a type of MTC device with 3GPP mobile communication capability. The MTC gateway connects to an MTC capillary network that includes local access devices that use local technologies for communication. The MTC gateway device serves as a middle agent between the local access device and the MTC server. The MTC server operates within the 3GPP network.

도 2는 종래 기술 예시에 따른, MTC 장치들로부터의 요청에 기인하여 RAN 과부하 문제를 도시하는 시나리오 다이어그램이다. 다수의 MTC 장치들은 일반적으로 방대한 수로 배치된다. 결과적으로, MTC 장치들로부터의 RACH 버스트가 eNodeB에 액세스하는 RACH에 과부하를 건다. 이로써 결국 고밀도의 M2M 장치에 의한 RACH의 과부하에 기인하여 셀룰러 사용자에게 정상 서비스하지 못하게 한다.Figure 2 is a scenario diagram illustrating a RAN overload problem due to a request from MTC devices, in accordance with the prior art example. Many MTC devices are generally arranged in a vast number. As a result, the RACH burst from the MTC devices overloads the RACH accessing the eNodeB. As a result, due to the overload of the RACH caused by the high-density M2M device, the cellular user can not be served normally.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 클러스터 헤드와의 전용 연결을 통해 MTC 장치들에 데이터 통신하는 방법을 도시한 시나리오 다이어그램이다. 사용자 장비(UE: User Equipment)는 MTC 장치들로부터 수신된 데이터 트래픽의 패턴을 기초로 클러스터 헤드로부터 eNodeB로의 전용 연결을 설정한다. 유사하게, UE는 MTC 장치의 트래픽 패턴에 기초하여 전용 연결을 해제한다. 대부분의 트래픽이 사실상(in nature) 간헐적(intermittent)인 것으로 예상되기 때문에 트래픽 패턴은 전용 RRC(Radio Resource Control) 연결의 지속 기간을 제공한다. 전용 연결을 해제하기 위하여, 클러스터 헤드는 RRC 연결 해제 타이머를 사용한다.3 is a scenario diagram illustrating a method of communicating data to MTC devices through a dedicated connection to a cluster head, in accordance with an embodiment of the present invention. The user equipment (UE) establishes a dedicated connection from the cluster head to the eNodeB based on the pattern of data traffic received from the MTC devices. Similarly, the UE releases the dedicated connection based on the traffic pattern of the MTC device. Because most traffic is expected to be in nature intermittent, the traffic pattern provides the duration of a dedicated radio resource control (RRC) connection. To release the dedicated connection, the cluster head uses the RRC disconnect timer.

도 3에 도시된 바와 같이 클러스터 헤드와 eNodeB 간에 전용 연결이 설정되고, 클러스터 헤드로부터 eNodeB로 연속적인 흐름을 제공함으로써, RRC 연결을 위한 RACH 액세스를 최소화하고, MTC 장치 및 eNodeB 사이에 MTC 트래픽을 위한 좀 더 적절한 전력 제어를 제공하고 eNodeB에 액세스하기 위한 대기 시간(latency)을 감소시킨다.As shown in FIG. 3, a dedicated connection is established between the cluster head and the eNodeB, and by providing a continuous flow from the cluster head to the eNodeB, RACH access for RRC connection is minimized, and for MTC traffic between the MTC device and eNodeB Thereby providing more appropriate power control and reducing the latency to access the eNodeB.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치 및 클러스터 헤드 간의 전용 연결에 의해 해결되는 RAN 과부하 문제를 도시하는 개략도이다. 시간 인스턴스 t1에서, 클러스터 헤드와 기지국 사이에 전용 연결이 설정되는 것으로 가정하고, MTC 장치 D1 및 D2는 MTC 송/수신을 위해 활성화될 것이다. 여기서 D2 및 D1 장치로부터의 데이터는 클러스터 헤드를 통해 수송 또는 수신될 것이다. 본원에서 실시예들은 기지국으로의 편의적(opportunistic) RACH 송신을 피함으로써 RAN에서의 과부하를 방지한다. 클러스터 헤드와 연관된 MTC 장치들로부터 데이터 수송을 위한 클러스터 헤드와 기지국 간의 전용 연결은 클러스터 회로 주변에 위치한다.4 is a schematic diagram illustrating a RAN overload problem solved by a dedicated connection between an MTC device and a cluster head, in accordance with an embodiment of the present invention. At time instance t1, it is assumed that a dedicated connection is established between the cluster head and the base station, and the MTC devices D1 and D2 will be activated for MTC transmission / reception. Where the data from the D2 and D1 devices will be transported or received through the cluster head. Embodiments herein prevent overload in the RAN by avoiding opportunistic RACH transmissions to the base station. A dedicated connection between the cluster head and the base station for data transport from the MTC devices associated with the cluster head is located around the cluster circuit.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 단일 기지국 기반의 MTC 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다. 본원의 MTC 장치들은 클러스터의 클러스터 멤버에 대응하고, 상기 클러스터 멤버들은, 상기 클러스터 멤버가 활성화될 때 그 활성화 상태의 클러스터 헤드, 점유 버퍼와 지연 허용치를 갱신한다. 클러스터 헤드는 MTC 장치들의 잔여 지연 허용치에 기초하여 상기 활성 MTC 장치들의 우선 순위 리스트를 준비한다. 예를 들어, 클러스터 헤드와 기지국 간의 전용 연결을 설정하는데 필요한 시간을 TBS 이라고 하자. 그러면, 상위의 우선 순위 장치의 잔여 지연 허용치는 TBS 와 연관되어 있다. 채널 헤드는 상위의 우선 순위 장치에 대한 잔여 지연 허용치가 TBS 와 동일한 경우, 기지국과의 연결 요청을 트리거(trigger)한다. 그러면, 채널 헤드는 버퍼 점유율 BOTotal를 갖는 네트워크 리소스들을 요청한다. 여기에서, 버퍼 점유율은 다음과 같이 정의된다:5 is a schematic diagram of a timing diagram for a single base station based MTC communication, in accordance with an embodiment of the present invention. The MTC devices herein correspond to a cluster member of a cluster, and the cluster members update their active cluster head, occupied buffer and delay tolerance when the cluster member is activated. The cluster head prepares a priority list of the active MTC devices based on the residual delay tolerance of the MTC devices. For example, let TBS be the time required to establish a dedicated connection between the cluster head and the base station. The residual delay tolerance of the higher priority device is then associated with the TBS. The channel head triggers a connection request with the base station if the residual delay tolerance for the higher priority device equals the TBS. The channel head then requests network resources with buffer occupancy BOTotal. Here, the buffer occupancy rate is defined as follows:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, i = 1 내지 N이고 N은 활성 클러스터 멤버의 최대 수이다.Where i = 1 to N and N is the maximum number of active cluster members.

인스턴트 t1에서, 채널 헤드는 장치 2 (그 순간에 최상위 우선 순위 장치)에 대한 잔여 지연 허용치가 TBS와 동일하게 됨에 따라 기지국에 연결 요청을 트리거한다. 인스턴트 t2에서, 채널 헤드는 버퍼 점유율 보고를 eNb로 보내고, eNb에서 복수의 MTC 장치들에서 모든 버퍼 점유율을 합산한다. 예를 들어, 장치 Di에 대한 버퍼 점유율이 BOi이면,

Figure pat00002
=
Figure pat00003
이다. 인스턴트 t2에서, 데이터 전송은 채널 헤드와 네트워크 사이에 형성된 전용 연결을 통해 발생한다.At instant tl, the channel head triggers a connection request to the base station as the residual delay tolerance for device 2 (the highest priority device at that moment) becomes equal to T BS . At instant t2, the channel head sends a buffer occupancy report to the eNb and sums all buffer occupancies in the plurality of MTC devices at the eNb. For example, if the buffer occupancy for device Di is BOi,
Figure pat00002
=
Figure pat00003
to be. At instant t2, data transmission occurs through a dedicated connection formed between the channel head and the network.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 단일 기지국 기반의 MTC 통신을 위한 데이터 전송 시나리오를 도시하는 시나리오 다이어그램이다.6 is a scenario diagram illustrating a data transmission scenario for a single base station based MTC communication, in accordance with an embodiment of the present invention.

네트워크(601)로부터의 패킷 전달의 승인(ACK) 또는 패킷 전달의 비승인(NACK)은 클러스터 헤드(701) (도 7 참조)와 네트워크(eNb)(601) 사이에 설정된 전용 채널을 통해 수신된다. 그러면 클러스터 헤드(701)는 네트워크로부터 ACK/NACK 메시지를 각 MTC 장치로 전달(relay)한다Acknowledgment (ACK) of packet transfer from the network 601 or disallowance of packet transfer (NACK) is received via a dedicated channel established between the cluster head 701 (see FIG. 7) and the network (eNb) 601 . The cluster head 701 then relays an ACK / NACK message from the network to each MTC device

도 7은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시지 시퀀스를 도시한 흐름도이다. 하나 이상의 MTC 장치/클러스터 멤버 (CM-1(701a), CM-2(701b) 및 CM-3(701c) 각각은 하나 이상의 MTC 장치들이 활성화되는 경우 데이터 전송을 위해 상기 선택된 클러스터 헤드(701)로 각각 메시지를 송신한다. 상기 메시지는 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태 및 잔여 지연 허용치를 포함한다. 그러면, 채널 헤드(701)는 지연 허용치에 기초하여 활성 MTC 장치의 우선 순위 리스트를 생성한다. 지연 허용치는 MTC 멤버 장치에 대한 서비스 품질에 영향을 주지 않는 총 허용 통신 시간으로 정의된다. 클러스터 헤드(701)는 기지국과의 연결을 설정하기 위해 필요한 시간과 활성 MTC 장치들의 지연 허용치를 비교하고, 상위의 우선 순위의 MTC 장치에 대한 지연 허용치가 미리 설정된 시간과 동일한 경우 기지국과의 연결 요청을 트리거(triggering)한다. 클러스터 헤드(701)는 또한 상기 복수의 MTC 장치들의 버퍼 점유 상태에 기초하여 데이터 트래픽 전송을 위한 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하고, 또한 상기 데이터 트래픽 전송을 위한 기지국과의 전용 연결을 설정한다. 그런 다음, 클러스터 헤드(701)는 클러스터 헤드(701) 및 기지국 간에 설정된 전용 연결을 통해 기지국으로부터 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 보내고 상기 기지국으로부터 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 대응하는 MTC 장치로 전달한다.7 is a flowchart illustrating a message sequence for communication based on MTC dedicated connection according to an embodiment of the present invention. Each of the one or more MTC device / cluster members (CM-1 701a, CM-2 701b and CM-3 701c) is connected to the selected cluster head 701 The channel head 701 generates a priority list of active MTC devices based on the delay tolerance, and the channel head 701 generates a priority list of the active MTC devices based on the delay tolerance The delay tolerance is defined as the total allowed communication time without affecting the quality of service for the MTC member device. The cluster head 701 compares the time required to establish a connection with the base station and the delay tolerance of active MTC devices And triggers a connection request with the base station if the delay tolerance for the MTC device of the higher priority is equal to the preset time. The head 701 also determines the availability of network resources for data traffic transmission based on the buffer occupancy state of the plurality of MTC devices and establishes a dedicated connection with the base station for data traffic transmission. The cluster head 701 transmits at least one of an ACK or NACK message from the base station through a dedicated connection established between the cluster head 701 and the base station 701 and transmits at least one of ACK or NACK messages from the base station to the corresponding MTC device.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 전용 연결 기반의 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다. 타이밍 다이어그램은 클러스터 멤버 또는 MTC 장치, 클러스터 헤드 및 네트워크 및 그들의 시간 인스턴스 각각에 의해 수행되는 다양한 활동 또는 동작을 도시한다.8 is a schematic diagram of a timing diagram for MTC dedicated connection based communication, in accordance with an embodiment of the present invention. The timing diagrams depict various activities or operations performed by each of the cluster members or MTC devices, cluster heads and networks, and their time instances.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치들에 대한 다수의 기지국 전용 연결 기반의 통신을 위한 데이터 전송 시나리오를 도시하는 시나리오 다이어그램이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 요소들은 다중 스테이션 기반 시나리오에서 클러스터링 절차를 위한 규격에 따라 고려된다. CHi는 클러스터 i의 헤드이고 여기서, i=1,2, ... n이고, N은 시스템에서 MTC 장치의 총 개수이고, Ni는 클러스터 i에서 장치 개수이다. Ni 장치들은 단일 홉(single hop)을 이용한 근거리 통신으로 연결된다. 장치들 사이의 전송 범위를 지시하는 근거리 기술은 미터법으로 TR인 것으로 가정된다. Ni 장치 가운데, 안전 애플리케이션을 서빙하는 S 장치, 주기적 애플리케이션을 서빙하는 P 장치, 비주기적 애플리케이션을 서빙하는 NP 장치, 및 비 실시간 및 실시간 애플리케이션을 서빙하는 D 장치가 있다. 각 CHi는 4개의 대기열을 각 애플리케이션 S, P, 및 NP D에 대해 하나씩 유지한다. MTC 장치는 클러스터 멤버(CLM) 또는 클러스터 헤드(CH) 등의 임의의 하나의 상태일 수 있다. MTC 장치는 데이터 송수신을 위한 서비스 요청들을 실행하는 자체 애플리케이션을 갖는 활성 디바이스(active device)이거나 또는 현재 데이터 전송이 없는 비활성 디바이스(passive device) 중 어느 하나일 수 있다.9 is a scenario diagram illustrating a data transmission scenario for multiple base station dedicated connection based communication for MTC devices, in accordance with an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the following factors are considered according to the specification for the clustering procedure in a multi-station based scenario. Where N i is the total number of MTC devices in the system and Ni is the number of devices in cluster i. Ni devices are connected to local communication using a single hop. It is assumed that the near-field technology that indicates the range of transmission between the devices is the metric TR. Among the Ni devices are an S device serving a safety application, a P device serving a periodic application, an NP device serving an aperiodic application, and a D device serving non-real-time and real-time applications. Each CHi keeps four queues for each application S, P, and NP D, one at a time. The MTC device may be in any one state, such as a cluster member (CLM) or a cluster head (CH). The MTC device may be either an active device with its own application executing service requests for data transmission or reception, or a passive device without current data transfer.

BSj, BSj+1 … BSm을 시스템 내의 기지국이라고 간주한다 (여기서, j = 1, 2, ... m). CHi 는 다수의 기지국 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2 ... m})의 커버리지 범위 내에 있다. 클러스터 헤드를 선택하기 위한 방법은 4개의 주요 파라미터들, 즉 장치의 이동성(mobility), 장치의 드레인 레이트(drain rate), 신호 대 잡음 비 및 수동 디바이스(passive device)를 고려한다. 가중 계수(weight factor)는 시스템 요건에 기초하여 각 메트릭에 따라 선택되고 시스템 파라미터들과 효과적으로 결합된다. 상기 방법은 클러스터 헤드를 선택하기 위해 전술한 4개 파라미터들의 결합 가중 메트릭(combined weight metric)을 사용한다. 최상의 가중치를 갖는 MTC 장치는 클러스터 헤드(701)로서 선택된다. SINR 파라미터를 결정하기 위해, BS에 좀 더 근접한 임의의 디바이스가 양호한 SINR 값 및 높은 데이터 전송 속도를 갖는 것으로 가정되고, CH용 후보로서 선택될 것이다. 다중 기지국 시나리오에서, CHi가 더 큰 SINR 값을 갖는 BSj가 마스터 BS로서 선택된다. CHi를 커버하는 나머지 BS기지국들은 보조 기지국으로서 간주된다. 순위 테이블은 내림 차순의 SINR(decreasing order of SINR) 값들로 분류된 BS의 리스트를 갖는 CHi에 의해 생성된다. 리스트에서 첫 번째 BSj는 마스터 BS이며, 두 번째 BSj+1는 제1 보조 기지국 등이다. 이 리스트는 CHi가 관할하는 전체 기지국을 다룰 것이다. 또한, "후보 보조 기지국"이라고 하는 보조 기지국들 그룹은 SINR 순위 테이블, CHi의 Qos 요건 및 각 보조 BS에서 리소스 가용성에 의해 결정된다. 지연 비 민감성 애플리케이션(delay non sensitive applications)에 대해, 지연에 민감한 애플리케이션의 SINR이 우선 순위를 차지하는 것만 제외하면 낮은 SINR은 허용가능하다. 그래서, BS의 모든 협력은 애플리케이션의 특성에 기초해야 한다.BSj, BSj + 1 ... Consider BSm as a base station in the system (where j = 1, 2, ... m). CHi is within the coverage range of a number of base stations BSk, where k? {J + 1, j + 2 ... m}. The method for selecting the cluster head considers four main parameters: device mobility, device drain rate, signal-to-noise ratio, and passive device. The weight factor is selected according to each metric based on system requirements and is effectively combined with system parameters. The method uses a combined weight metric of the four parameters described above to select the cluster head. The MTC apparatus having the highest weight is selected as the cluster head 701. To determine the SINR parameter, any device that is closer to the BS will be assumed to have a good SINR value and a high data rate and will be selected as a candidate for CH. In a multiple base station scenario, BSj with CHi having a larger SINR value is selected as the master BS. The remaining BS BSs covering CHi are considered as auxiliary BSs. The ranking table is generated by CHi having a list of BSs sorted into descending order of SINR (SINR) values. The first BSj in the list is the master BS, and the second BSj + 1 is the first auxiliary base station. This list will cover the entire base station that the CHi has jurisdiction. Also, the group of auxiliary base stations, called "candidate serving base stations, " is determined by the SINR ranking table, the QoS requirements of CHi, and resource availability at each secondary BS. For delay non-sensitive applications, a low SINR is acceptable, except that the SINR of the delay sensitive application takes precedence. Thus, all cooperation of the BS should be based on the characteristics of the application.

후보 보조 기지국과 함께 마스터 기지국은 CHi에 대한 가상 셀을 형성한다. UE의 CSI (CQI/PMI/RI)는 기지국 간에 협력(co-ordinate)을 위해 가상 셀의 기지국들간에 교환된다. Ri를 CHi 및 BSj 간의 비트/초 단위의 데이터 레이트라고 간주한다. 레이트 Ri는 CHi 및 BSj 간의 물리적 채널 상태에 기초하여 결정되고, λ1, λ2 ... λNi는 Chi에의해 서빙되는 장치들에서의 평균 도달 레이트(mean arrival rate)이고, 도달 속도는 포아송 처리(poisson process)에 있고 μi는 BSj에 의해 제공된 CHi에 대한 평균 서비스 레이트(mean service rate)라고 가정한다.

Figure pat00004
여기서 CHi 열에서 패킷의 도달 레이트의 합은 BSj에 의해 CHi로 제공된 평균 서비스 레이트보다 작거나 같아야 한다. Rai를, CHi, δS, δP, δNP 및 δD에 할당된 리소들이고, S, P, NP 및 D 애플리케이션에 대한 지연 허용오차, 및 E(DELa)를 애플리케이션에 대한 예상된 지연이라고 한다 (여기서, a ∈ {S, P, NP, D}). 이는 클러스터 헤드에서 큐잉 지연(queuing delay), 전송 지연 및 전파 지연의 합으로서 정의된다.The master base station together with the candidate auxiliary base station forms a virtual cell for CHi. The CSI (CQI / PMI / RI) of the UE is exchanged between the base stations of the virtual cell for co-ordination between the base stations. Ri is regarded as a data rate in units of bits / second between CHi and BSj. The rate Ri is determined based on the physical channel conditions between CHi and BSj, and lambda 1, lambda 2 ... lambda NI is the mean arrival rate at the devices served by Chi, and the arrival rate is Poisson process) and μi is the mean service rate for CHi provided by BSj.
Figure pat00004
Where the sum of the arrival rates of the packets in the CHi column must be less than or equal to the average service rate provided by CHj to BSj. Rai are the resources allocated to CHi, delta S, delta P, delta NP and delta D, the delay tolerance for the S, P, NP and D applications, and E (DELa) ∈ {S, P, NP, D}). This is defined as the sum of queuing delay, transmission delay and propagation delay at the cluster head.

a. 각 애플리케이션 유형에 대한 E(DELa)는 다음과 같은 제약 조건을 만족해야 한다:a. E (DELa) for each application type must satisfy the following constraints:

a. E(DELS) ≤ δS a. E (DELS)?? S

b. E(DELP) ≤ δP b. E (DELP)?? P

c. E(DELNP) ≤ δNP c. E (DELNP) ≤

d. E(DELD) ≤ δD d. E (DELD) < = D

b. βS, βP, βNP 및 βD을, S, P, NP 및 D 애플리케이션에 대한 패킷 손실율 허용치(packet loss ratio tolerance)라 한다.b. β S, β P, β NP and β D are referred to as packet loss ratio tolerances for the S, P, NP and D applications.

c. EPLR(.)을 애플리케이션의 예상 패킷 손실률이라고 하고 전송된 패킷의 총 수에 대한 손실된 패킷의 수의 비로 정의된다.c. The EPLR (.) Is defined as the expected packet loss rate of the application and is defined as the ratio of the number of lost packets to the total number of packets transmitted.

d. 각 애플리케이션 유형에 대한 EPLR(.)은 다음과 같은 제약 조건을 만족시켜야 한다:d. The EPLR (.) For each application type must meet the following constraints:

a. EPLR(S) ≤ β S a. EPLR (S)?? S

b. EPLR(P) ≤ β P b. EPLR (P) < / = P

c. EPLR(NP) ≤ β NP c. EPLR (NP)?? NP

d. EPLR(D) ≤ β D d. EPLR (D)?? D

이러한 시나리오에서, CHi에서 패킷의 평균 도달 레이트는 CHi에서 서비스 레이트보다 더 크다.

Figure pat00005
는 CHi에서 대기열들이 경계없이 증가하여 E (DELa)및 EPLR의 증가를 초래함을 의미한다. CHi의 주위에 클러스터 헤드 또는 서브 클러스터 헤드 중 어느 하나로부터 기지국 세트로의 전용 연결이 있을 것이다. 클러스터 장치는 서빙 또는 마스터 기지국으로부터 전송을 위한 리소스를 얻는다.In such a scenario, the average arrival rate of packets at the CH i is greater than the service rate at a CH i.
Figure pat00005
Means that queues in the CHi increase without bounds, resulting in an increase in E (DEL a ) and EPLR. There will be a dedicated connection from the cluster head or sub-cluster head to the base station set around CHi. The cluster device obtains resources for transmission from the serving or master base station.

보조 클러스터 장치 CMk (여기서, k ∈ {1, 2...n})는 통신을 위한 리소스들을 획득하는 특정 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})에 관련된 서브 클러스터 (서브 클러스터들의 그룹)로 그룹핑되고, 상기 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})는 클러스터 헤드 CHi에 의하여 수신되는 SINR의 내림차순인 것으로 가정된다. 클러스터 내의 서브 클러스터의 그룹핑은 혼잡 레벨 기반 서브 클러스터 형성 및 SINR 기반 서브 클러스터 형성을 포함한다.The secondary cluster device CMk (where k ∈ {1, 2 ... n}) is associated with a particular BSk (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m} Are grouped into subclusters (a group of sub-clusters), and the BSk (where k? {J + 1, j + 2 ... m}) is assumed to be descending in the SINR received by the cluster head CHi. The grouping of subclusters in a cluster includes congestion level based subcluster formation and SINR based subcluster formation.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라, 부하 지수 및 SINR 기반 인덱스 서브 클러스터 정보를 도시하는 개략도이다. 네트워크 보조 그룹핑에서, 네트워크(BSj)는 기지국 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})의 혼잡 레벨의 정보를 제공한다. 네트워크에 의해 제공된 정보에 따라, 혼잡 레벨 기반 그룹핑은 기지국의 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})의 부하 지수(LI)의 정보에 기초한다. 정의에 따라 부하 지수는 각 기지국에서 물리적 리소스들의 시간 평균 점유율(time average occupancy)을 제공한다. 주 네트워크(primary network)(BSj)는 백 홀 링크(BACK HAUL link)를 통해 보조 기지국으로부터 부하 지수를 요청하여 CH(CHi)로 전달하고, 부하 지수 값 LIk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})는 전용 연결을 통해 보조 BS에 대응한다. 특정 BS의 부하 지수 (LI, 할당된 리소스들에 대한 해제 비)는 특정 시간 간격으로 부하 지수 샘플들 중 'n' 샘플의 시간 평균을 고려하여 계산된다.10 is a schematic diagram showing load index and SINR-based index sub-cluster information according to an embodiment of the present invention. In network-assisted grouping, the network BS j provides information on the congestion level of the base station BS k (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}). In accordance with the information provided by the network, the congestion level based grouping is based on the information of the load index (LI) of BS k of the base station, where k? {J + 1, j + 2 ... m}. By definition, the load index provides a time average occupancy of physical resources at each base station. The primary network BS j requests the load index from the auxiliary base station through the BACK HAUL link and transfers it to the CH (CHi), and calculates the load index value LI k (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m} corresponds to the auxiliary BS through dedicated connection. The load index of a particular BS (LI, release ratio for allocated resources) is calculated considering the time averages of the 'n' samples of load index samples at specific time intervals.

Figure pat00006
Figure pat00006

임의의 네트워크의 부하 지수 {(LI)retrieved }가 너무 작은 경우 즉, 네트워크가 너무 혼잡하면 MTC 장치로 리소스를 제공하기 어렵다. 부하 지수 {(LI)retrieved}가 아주 큰 경우 즉, 극소수의 장치가 그 네트워크를 사용한다. 전력 최적화 목적으로, 이러한 기지국에 전력을 중단할 필요가 있다. 부하 지수가 아주 작거나 또는 아주 큰 경우 MTC 장치들이 네트워크에 할당되어서는 안 된다. 대신 다른 기지국으로의 현재 장치의 이동은 서빙 기지국을 셧 다운시키는 데 도움이 된다. 부하 지수 값 LIk (여기서, k∈{j+1, j+2...m})이 (Th)max 부하 지수보다 크거나 (Th)min 부하 지수보다 작은 경우, MTC 장치들이 네트워크에 연관되지 않도록, 임계치(Th)가 부하 지수 값들에 대해 정의될 것이다. If the load index of any network {(LI) retrieved} is too small, that is, if the network is too congested, it is difficult to provide resources to the MTC device. If the load index {(LI) retrieved} is very large, that is, very few devices use the network. For power optimization purposes, it is necessary to interrupt power to these base stations. MTC devices should not be assigned to the network if the load factor is very small or very large. Instead, movement of the current device to another base station helps to shut down the serving base station. If the load index value LIk (where k? {J + 1, j + 2 ... m}) is greater than the (Th) max load index or less than the (Th) min load index, , The threshold Th will be defined for the load index values.

MTC 장치를 특정 BS에 할당하는 경우, 부하 지수 값 LIk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})은 다음의 범위에 있어야 한다.When assigning an MTC device to a particular BS, the load index value LIk (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}) shall be in the following range.

(Th)min 부하 지수 < LIk < (Th)max 부하 지수 (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})(Th) min load index <LIk <(Th) max load index (where k? {J + 1, j + 2 ... m}

가장 낮은 혼잡 레벨을 갖는 기지국은 기지국의 부하 지수(LIk)에 따라 클러스터 장치들의 개수에 우선 할당되고, 장치들은 BS에 대한 SINR 값들에 기초하여 선택된다. 클러스터 내의 보조 MTC 장치들은 모든 보조 기지국들에 대응하는 SINR 값들을 클러스터 헤드로 전송하도록 가정된다. 장치들의 BS에 대한 SINR 값은 표 1과 같을 수 있다.The base station with the lowest congestion level is assigned a priority over the number of cluster units according to the load index (LIk) of the base station, and the units are selected based on the SINR values for the BS. The secondary MTC apparatuses in the cluster are assumed to transmit SINR values corresponding to all of the auxiliary base stations to the cluster head. The SINR values for the BSs of the devices may be as shown in Table 1.

보조 MTC 장치들의 그룹핑은 클러스터 헤드에서 수행된다:Grouping of auxiliary MTC devices is performed at the cluster head:

Figure pat00007
Figure pat00007

기지국에서 그룹핑될 n개의 MTC 장치가 있는 경우 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})는 부하 지수의 정보와 함께 증가하는 혼잡 레벨 순서로 배열되도록 그룹핑이 이루어진다.If there are n MTC devices to be grouped at the base station, BSk (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}) are grouped so that they are arranged in ascending congestion level order with information of the load index.

BSj+1 → (LIj+1) MTC devicesBSj + 1 → (LIj + 1) MTC devices

BSj+2 → (LIj+2) MTC devicesBSj + 2 → (LIj + 2) MTC devices

BSj+3 → (LIj+3) MTC devicesBSj + 3 → (LIj + 3) MTC devices

::

::

BSm → (n-((LIj+1)+(LIj+2)+…+(Lim-1)))BSm → (n - ((LIj + 1) + (LIj + 2) + ... + (Lim-1)))

여기서,(CL)j+1<(CL)j+2<(CL)j+3<…<(CL)m이고,(Th)min 부하 지수 < LIk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m}) < (Th)max 부하 지수일 수 있다.(CL) j + 1 < (CL) j + 2 < (CL) j + 3 < <(CL) m, and (Th) min load index <LIk (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}) <(Th) max load index.

또한, 트리거 조건이 추가된다. 장치 CMk (여기서, k ∈ {1, 2...n})는 기지국에 대한 SINR 값들에 따라 최저 혼잡도 (BSj+1)를 갖는 BS에 먼저 할당한다. 할당된 장치의 개수는 BS(LIj+1)의 부하 지수이다. 마찬가지로 모든 BS의 BSk는 최저 혼잡 레벨을 갖는 BSk 기지국이 처음 할당된 다음 최고로 이동하는 방식으로 보조 MTC 장치들로 할당된다. MTC 장치들은 다른 BSK 및 BS의 부하 지수 정보에 대응하는 SINR 값들에 기초하여 서브 클러스터 SCk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})로 그룹핑된다. BS의 부하 지수가 계속하여 변하기 때문에, BS의 새로운 부하 지수 값들에 대응하여 장치의 그룹핑이 갱신될 필요가 있다. 새 부하 지수가 검색된 다음 시간 간격(Tnew LI) 및 그룹핑이 스케줄링 메커니즘에 따라 갱신될 필요가 있다.In addition, a trigger condition is added. The device CMk (k ∈ {1, 2 ... n}) first allocates to the BS having the lowest congestion BSj + 1 according to the SINR values for the base station. The number of allocated devices is the load index of BS (LIj + 1). Likewise, BSk of all BSs are assigned to secondary MTC devices in such a way that the BSk base station with the lowest congestion level moves first after being initially allocated. MTC devices are grouped into sub-clusters SCk (where k? {J + 1, j + 2 ... m}) based on SINR values corresponding to load index information of other BSKs and BSs. Since the load index of the BS continuously changes, the grouping of the devices needs to be updated corresponding to the new load index values of the BS. The next time interval (Tnew LI) and the grouping after the new load index is retrieved needs to be updated according to the scheduling mechanism.

경우 1 - LI new > LI previousCase 1 - LI new> LI previous

특정 BS (BSj + 1)의 새로운 부하 지수 (LInew)가 그것 (이전 부하 지수)에 할당된 장치들의 개보다 큰 경우, 더 많은 장치에 리소스들을 할당할 수 있다.If the new load index LInew of a particular BS (BSj + 1) is greater than the number of devices assigned to it (previous load index), then it can allocate resources to more devices.

(LInew) <(Th)max 부하 지수 (LInew) < (Th) max load index

이러한 경우, (BSj+1)이 더 많은 MTC 장치에 할당될 수 있어, MTC 장치들은 LIm에 대해 높은 혼잡도를 갖는 기지국 (BSM, BSM-1)에 할당되고, LIm-1 < (Th)min 부하 지수는 이 기지국 (BSj+1)에 할당된다.In this case, (BSj + 1) can be allocated to more MTC devices, and MTC devices are allocated to base stations BSM and BSM-1 with high congestion for LIm, and LIm- The exponent is assigned to this base station BSj + 1.

그룹핑은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 즉, 'n'개의 MTC 장치들이 BS의 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})j에서 그룹핑되고, 부하 지수 LIk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})에 따라 혼잡도 시퀀스가 증가하는 방식으로 배열되는 경우, BSj+1은'x'개의 장치들에 더 할당될 수 있다.Grouping can be done as follows. That is, 'n' MTC devices are grouped in the BSk of the BS (where k? {J + 1, j + 2 ... m}) j and the load index LIk, + 2 ... m}, the BSj + 1 may be further allocated to the 'x' devices.

(BSj+1) → ((LIj+1) + x) MTC 장치             (BSj + 1)? ((LIj + 1) + x)

(BSj+2) → (LIj+2) MTC 장치             (BSj + 2)? (LIj + 2) MTC device

:                 :

:                 :

(BSm-1) → ((Lim-1) - (Lim-1)) MTC 장치               (Lim-1) - (Lim-1) MTC device

(BSm) → ((LIm) - (LIm)) MTC 장치              (BSm)? ((LIm) - (LIm)) MTC device

여기서, (CL)j+1<(CL)j+2<(CL)j+3<…<(CL)m이고, 상기 x 개의 장치들은 BSm-1 및 BSm에 할당된 장치들일 수 있다. (CL) j + 1 < (CL) j + 2 < (CL) j + 3 < &Lt; (CL) m, and the x devices may be devices assigned to BSm-1 and BSm.

이들 기지국들에 앞서 할당된 장치들이 지금 BSj+1에 할당된 바와 같이, BSm-1 및 BSm은 이 클러스터에 대해 클라우드 셀로부터 제거된다.BSm-1 and BSm are removed from the cloud cell for this cluster, as previously allocated devices are now assigned to BSj + 1.

경우 2 - LI new <LI previous 및 LI new <(Th)min 부하 지수Case 2 - LI new <LI previous and LI new <(Th) min Load factor

특정 BS(BSj+1)에서 검출된 부하 지수(LInew)가 이전 부하 지수(LI previous)보다 작은 경우 즉, 부하 지수(LInew)는 이전에 BS(BSj+1)에 할당된 모든 MTC 장치들에 리소스들을 효율적으로 할당할 수 없다. 이러한 경우, BS(BSj+1)에 할당된 MTC 장치들의 개수가 MTC 장치들에 할당할 수 있는 리소스들보다 훨씬 크기 때문에, 그 다음 BS가 그것에 할당된 리소스들보다 더 큰 부하 지수를 가져야 한다고 가정할 때, 이 BS에 혼잡을 생성할 수 있는 여분의 MTC 장치들은 다음 BS로 이동(shift)하게 된다.If the load index LInew detected in a particular BS BSj + 1 is smaller than the previous load index LI previous, the load index LInew is calculated for all MTC devices previously assigned to BS BSj + 1 Resources can not be allocated efficiently. In this case, since the number of MTC devices allocated to BS (BSj + 1) is much larger than the resources that can be allocated to MTC devices, it is then assumed that the BS should have a larger load index than the resources allocated to it , The extra MTC devices capable of creating congestion on this BS will be shifted to the next BS.

다음 BSj+1 옆에 BS 또한 필요한 것보다 낮은 부하 지수를 갖는다면, BSj+1 및 BSj+2로부터의 장치들이 BSj+3으로 이동하게 될 것이다.If BS next to BSj + 1 also have a lower load index than needed, then the devices from BSj + 1 and BSj + 2 will move to BSj + 3.

그룹핑은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 즉, 'n'개의 MTC 장치들이 BS의 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})j에서 그룹핑되고, 부하 지수에 따라 혼잡도 시퀀스가 증가하는 방식으로 배열되는 경우, BSj+1은 이전에 할당된 장치들 중에 'x'개의 장치들을 할당할 수 있다.Grouping can be done as follows. That is, if 'n' MTC devices are grouped in the BSk of the BS (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}) j and the congestion sequence increases in accordance with the load index , And BSj + 1 may allocate 'x' devices among the previously allocated devices.

(BSj+1) → ((LIj+1) -x) MTC 장치(BSj + 1)? ((LIj + 1) -x)

(BSj+2) → ((LIj+2) +x) MTC 장치(BSj + 2)? ((LIj + 2) + x)

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(BSm) → (LIm) MTC 장치(BSm)? (LIm) MTC device

여기서, (CL)j+1<(CL)j+2<(CL)j+3<…<(CL)m 이고, (LI)New →(LIj+1) - x이며, 상기 BSj+1이 BSj+2로 상기 x개의 장치들을 할당할 수 있다.(CL) j + 1 < (CL) j + 2 < (CL) j + 3 < <(CL) m, (LI) New → (LIj + 1) - x, and BSj + 1 can allocate the x devices to BSj + 2.

경우 3- LInew> (TH)max 부하 지수Case 3 - LInew> (TH) max load index

특정 BS(Bj+1)에서 검색된 부하 지수(LInew)가 부하 지수의 최대 바운드보다 높은 경우 즉, 아주 극소수의 장치를 포함한다. 이러한 경우에, (BSj+1)이 부하 지수의 상한(upper bound)보다 더 큰 부하 지수를 갖는 경우, 다음 BS가 이전 값보다 큰 부하 지수를 가져야 함을 전제로, 이 BS와 연관된 MTC 장치들이 전력 최적화를 위해 (3GPP에 의해 제안 된 바와 같이) 다음 번 째 BS로 이동할 것이다. 그러한 경우 (BSj+1)은 BS 전력을 최적화하기 위하여 전력이 종료될 수 있다. BSj+1 옆에 BS가 또한 임계값보다 더 큰 부하 지수를 갖는 경우, BSj+1 및 BSj+2에서 BSj+ 3으로 이동할 것이다. 그룹핑은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 즉, 'n'개의 MTC 장치들이 BS의 BSk (여기서, k ∈ {j+1, j+2...m})j에서 그룹핑되고, 부하 지수에 따라 혼잡도 시퀀스가 증가하는 방식으로 배열되는 경우, BSj+1에 연관된 MTC 장치들은 전력 최적화를 위해 BSj+2로 이동할 것이다.(Lnew) retrieved from a particular BS (Bj + 1) is higher than the maximum bound of the load index, i. E., Includes very few devices. In this case, assuming that (BSj + 1) has a load index greater than the upper bound of the load index, the MTC apparatuses associated with this BS, assuming that the next BS should have a load index greater than the previous value It will move to the next BS (as proposed by 3GPP) for power optimization. In such a case (BSj + 1), the power may be terminated to optimize the BS power. BS j + 1 and BS j + 2 to BS j + 3 if BS also has a load index greater than the threshold value. Grouping can be done as follows. That is, if 'n' MTC devices are grouped in the BSk of the BS (where k ∈ {j + 1, j + 2 ... m}) j and the congestion sequence increases in accordance with the load index , The MTC devices associated with BSj + 1 will move to BSj + 2 for power optimization.

(BSj+1) → ((LIj+1) - (LIj+1)) MTC 장치들(BSj + 1)? ((LIj + 1) - (LIj + 1)

(BSj+2) → ((LIj+2) + (LIj+1)) MTC 장치들(BSj + 2)? ((LIj + 2) + (LIj + 1)

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(BSm) → (LIm) MTC 장치들(BSm) - &gt; (LIm) MTC devices

여기서 (CL)j+1<(CL)j+2<(CL)j+3<…<(CL)m 이고, (LI)New > (TH)max 부하 지수일 수 있다.(CL) j + 1 < (CL) j + 2 < (CL) j + 3 < &Lt; (CL) m, and (LI) New > (TH) max load index.

SINR 기반 서브 클러스터 형성(SINR Based sub cluster formation)SINR based sub cluster formation (SINR based sub cluster formation)

네트워크로부터 BS의 부하 지수 값들의 어떠한 정보도 없는 경우, 그 다음 서브 클러스터 SCk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})는 BS의 BSk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})에 대응하는 SINR 값들에 기초하여 형성된다. CHi는 BS의 BSk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})에 대응하는 보조 MTC 장치들 CMk (여기서, k ∈ {1, 2, ..., n})각각으로부터 SINR 값을 검색한 다음 이 MTC 장치들을 서브 클러스터들로 나눈다. 형성된 서브 클러스터 (서브 클러스터 멤버)의 MTC 장치들은 그들에 할당된 특정 BS에 대응하는 높은 SINR 값들을 가질 것이고, 서브 클러스터 헤드 sCHk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})는 또한 각 서브 클러스터 SCk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})에 대해 할당되어 그 서브 클러스터에서 경쟁 해결(contention resolution)을 행하게 될 것이다. 서브 클러스터 헤드가 될 클러스터 장치에 대한 조건은 단일 BS의 경우에는 클러스터 형성 모델에서 이전에 설명한 것과 동일하게 할 것이다.If there is no information of the load index values of the BS from the network then the subcluster SCk (where k? {J + 1, j + 2 ... m} 1, j + 2, ..., m). CHi corresponds to the auxiliary MTC devices CMk (where k? {1, 2, ..., n}) corresponding to BS's BSk (where k? {J + 1, j + 2 ... m} And then divides the MTC devices into subclusters. The MTC devices of the formed sub-cluster (sub-cluster member) will have high SINR values corresponding to the particular BS assigned to them and the sub-cluster head sCHk, where k? {J + 1, j + ) Is also allocated to each sub-cluster SCk (where k? {J + 1, j + 2 ... m}) to perform contention resolution in the sub-cluster. The conditions for a cluster device to be a sub-cluster head will be the same as previously described in the cluster formation model for a single BS.

s-CH sCHk (여기서, k ∈ {j + 1, j + 2 ... m})는 그 서브 클러스터에서 활성 장치들에 대한 BS {BSK 여기서, k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)} 로부터 전용 연결을 통해 연관 BS로 리소스들을 요청한다.(j + 1, j + 2, ..., m) for the active devices in that subcluster. . m)} to the associated BS through a dedicated connection.

Figure pat00008
Figure pat00008

보조 기지국에 대한 SINR 값들에 기초한 그룹핑은 다음의 예에 의해 도시될 수 있다. 클러스터에 '6' 개의 보조 MTC 장치와 '3' 개의 보조 BS 및 SINR 값들이 도시되어 있다고 가정한다. 각 장치들의 BS에 대한 SINR 값은 표 2와 같을 수 있다.The grouping based on the SINR values for the auxiliary base station can be illustrated by the following example. It is assumed that '6' secondary MTC devices and '3' secondary BS and SINR values are shown in the cluster. The SINR values for the BSs of the respective devices may be as shown in Table 2.

(BS1) → {(SINR)1,1; (SINR)2,1; (SINR)3,1; (SINR)6,1; (SINR)4,1; (SINR)5,1}(BS1) - &gt; {(SINR) 1,1 ; (SINR) 2,1 ; (SINR) 3.1 ; (SINR) 6,1 ; (SINR) 4,1 ; (SINR) 5,1}

(BS2) → {(SINR)2,2; (SINR)5,2; (SINR)6,2; (SINR)1,2; (SINR)3,2; (SINR)4,2}(BS2) - &gt; {(SINR) 2,2 ; (SINR) 5,2 ; (SINR) 6.2 ; (SINR) 1,2 ; (SINR) 3,2 ; (SINR) 4,2 }

(BS3) → {(SINR)4,3; (SINR)3,3; (SINR)2,3; (SINR)1,3; (SINR)5,3; (SINR)6,3}(BS3)? {(SINR) 4,3 ; (SINR) 3,3 ; (SINR) 2,3 ; (SINR) 1,3 ; (SINR) 5,3 ; (SINR) 6,3 }

상기 예시는, BS-1, BS-2 및 BS-3에 대하여, BS-1, BS-2 및 BS-3 각각에 대응하는 SINR 값들을 내림 차순으로 나타낸 것이다.The above example shows the SINR values corresponding to BS-1, BS-2 and BS-3, respectively, in descending order for BS-1, BS-2 and BS-3.

Device 1 → {(SINR)1,1; (SINR)1,2; (SINR)1,3}Device 1? {(SINR) 1,1 ; (SINR) 1,2 ; (SINR) 1,3 }

Device 2 → {(SINR)2,2; (SINR)2,1; (SINR)2,3}Device 2? {(SINR) 2,2 ; (SINR) 2,1 ; (SINR) 2,3 }

Device 3 → {(SINR)3,3; (SINR)3,1; (SINR)3,2}Device 3? {(SINR) 3,3 ; (SINR) 3.1 ; (SINR) 3, 2 }

Device 4 → {(SINR)4,3; (SINR)4,1; (SINR)4,2}Device 4? {(SINR) 4,3 ; (SINR) 4,1 ; (SINR) 4,2 }

Device 5 → {(SINR)5,2; (SINR)5,3; (SINR)5,1}Device 5? {(SINR) 5.2 ; (SINR) 5,3 ; (SINR) 5,1}

Device 6 → {(SINR)6,2; (SINR)6,1; (SINR)6,3}Device 6? {(SINR) 6,2 ; (SINR) 6,1 ; (SINR) 6,3 }

상기 예시는, 장치들의 각각의 BS에 대한 SINR 값들을 내림 차순으로 나타낸 것이다.The above example shows the SINR values for each BS of the devices in descending order.

보조 기지국에 대한 SINR 값들에 기초한 그룹핑은 상기 각각의 예시에 나타난 집합들을 'AND'연산함으로써 수행될 수 있다.Grouping based on SINR values for the auxiliary base station may be performed by 'AND'ing the sets shown in each of the above examples.

그룹은 기지국 및 장치에 대응하는 SINR 값들의 시퀀스에 기반하여 형성된다:A group is formed based on a sequence of SINR values corresponding to a base station and a device:

(BS)1 → {장치 1}           (BS) 1 → {device 1}

(BS)2 → {장치 2, 장치 5 , 장치 6 }           (BS) 2 → {device 2, device 5, device 6}

(BS)3 → {장치 4, 장치 3}           (BS) 3 → {device 4, device 3}

장치 1, 2, 4는 그들이 그 BS에 대응하는 가장 높은 SINR 값을 갖기 때문에, 각각의 기지국 1, 2 및 3에 대응하여 형성된 서브 클러스터의 sCH이다. 상기 방법 중 어느 하나로 그룹핑한 다음, 그룹핑 정보 메시지는 클러스터 헤드(CHi)로부터 모든 MTC 장치들로 전송된다.Devices 1, 2, and 4 are sCHs of the subclusters formed corresponding to the respective base stations 1, 2, and 3 because they have the highest SINR value corresponding to that BS. After grouping into any of the above methods, a grouping information message is transmitted from the cluster head CHi to all MTC devices.

그룹핑 정보 메시지: (보조 BS의 {BSK 여기서, k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)})Grouping information message: (BSK of the secondary BS, where k? (J + 1, j + 2 ... m)})

BS로의 장치 연계 서브 클러스터 헤드Device-coupled sub-cluster head to BS

{CM2,CM3,…,CMm} → BSj+1 sCHj+1 → CM2 {CM2, CM3, ... , CMm} BSj + 1 sCHj + 1 CM2

{CM1,CM5,…,CMp} → BSj+2 sCHj+2 → CM1{CM1, CM5, ... , CMp} BSj + 2 sCHj + 2 CM1

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{CMi,CM21,…,CMz} → BSm sCHm → CMi{CMi, CM21, ... , CMz} BSm sCHm CMi

하이브리드 그룹핑(Hybrid Grouping):Hybrid Grouping:

SINR 및 로드 밸런싱의 동시 최적화에 기초하여 하이브리드 그룹핑은 본 문서의 범위에 있지 않은 미래의 작업을 위해 남겨진다. 일단 그룹핑이 완료되면, 서브 클러스터로부터 각각의 기지국으로 전용 채널이 예를 들어, CH 기반의 전용 연결 및 서브 클러스터 헤드(sCH) 기반 전용 연결로 형성될 수 있는 두 가지 방법이 있다.Based on simultaneous optimization of SINR and load balancing, hybrid grouping is left for future work that is not within the scope of this document. Once the grouping is complete, there are two ways in which a dedicated channel from a sub-cluster to each base station can be formed with dedicated connections based on CH-based dedicated connections and sub-cluster heads (sCH), for example.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 다수의 기지국들에 대한 MTC 장치의 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 통해 데이터 전송 시나리오를 나타낸 도면이다. CH 기반 연결에서, CHi에서 복수의 기지국 {BSK 여기서, k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)}으로의 전용 연결이 있을 것이고, 서브 클러스터들로부터 각각의 BS로의 모든 통신은 클러스터 헤드를 통해 수행된다. 클러스터에서 MTC 장치들 각각은 CHi를 그 활성화 정보로 업데이트할 것이다. 각 서브 클러스터의 경쟁 해결은 CHi에서 핸들링될 것이고, 즉 CH는 이에 따라 임의의 서브 클러스터 장치에 대해 전송이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 리소스들을 요청할 것이다. 각각의 기지국에서 혼잡 가능성이 있을 것이고, 서브 클러스터 장치들은 통신을 위한 리소스들을 갖지 않고 따라서 MTC 장치에서 중단(disruption)이 발생한다. 각 기지국은 M2M 통신에서 중단의 가능성이 있을 때마다 장치들을 핸드오버(handover)할 수 있는 보조 기지국 ('n'개의 보조 BS)을 가질 것이다. 서빙 BS(BS-2)에 대응하는 서브 클러스터로부터 보조 BS(BS-3)에 대응하는 서브 클러스터로 장치(CM1)가 시프팅한다. 상기 시프팅은, 지연 허용 간격의 절반이 지나고 장치(CM1)가 기지국 BS(BS-2)과 연관된 리소스들을 얻을 수 없는 경우 발생한다. 보조 BS (BS-2)는 보조 BS(BS-3)의 클러스터 헤드에 통지하고 그 서브 클러스터에 대응하는 장치들(CM-1)이 시프팅할 수 있다.11 is a diagram illustrating a data transmission scenario through cluster head dedicated connection based communication of an MTC apparatus to a plurality of base stations according to an embodiment of the present invention. In a CH-based connection, there will be a dedicated connection from CHi to a plurality of base stations {BSK, where k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)} and all communications from sub- Head. Each of the MTC devices in the cluster will update CHi with its activation information. The contention resolution of each sub-cluster will be handled in the CHi, that is, the CH will thereby request resources from a particular base station whenever transmission is ready for any sub-cluster device. There is likely to be congestion at each base station, and the sub-cluster devices do not have resources for communication and thus a disruption occurs in the MTC device. Each base station will have a secondary base station ('n' secondary BSs) capable of handing over the devices whenever there is a possibility of a disruption in the M2M communication. The device CM1 shifts from the sub-cluster corresponding to the serving BS (BS-2) to the sub-cluster corresponding to the secondary BS (BS-3). The shifting occurs when half of the delay tolerance interval and the device CM1 can not obtain the resources associated with the base station BS (BS-2). The secondary BS (BS-2) can notify the cluster head of the secondary BS (BS-3) and the devices (CM-1) corresponding to the subcluster can shift.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치에 대한 다중 기지국 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다. 클러스터의 MTC 장치 각각은 클러스터 헤드를 활성화 상태로 업데이트할 것이다. 이에 따라 클러스트 헤드는 임의의 서브 클러스터 장치에 대해 전송이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 리소스들을 요청할 것이다. 각 기지국에서 혼잡 가능성이 있을 것이고 서브 클러스터 장치는 통신을 위한 리소스들을 갖기 못하기 때문에 MTC에서 중단이 발생한다. 그러면 클러스터 헤드는 지연 허용치의 제1 전반기(first half)에서 네트워크 리소스들을 갖지 않는 경우 제1 기지국으로부터 제2 기지국으로 MTC 장치들을 핸드오버할 것이다. 또한, 제2 기지국은 MTC 장치들을 높은 우선 순위로 유지하는 네트워크로부터 리소스들을 요청한다.12 is a schematic diagram of a timing diagram for communication based on dedicated base station cluster head dedicated connection to an MTC device, in accordance with an embodiment of the present invention. Each of the MTC devices in the cluster will update the cluster head to the active state. Accordingly, the cluster head will request resources from a particular base station whenever a transfer is ready for any subcluster device. There is a possibility of congestion at each base station and a break occurs in the MTC because the sub-cluster device does not have resources for communication. The cluster head will then hand over the MTC devices from the first base station to the second base station if they do not have network resources in the first half of the delay tolerance. In addition, the second base station requests resources from the network that keeps the MTC devices at a high priority.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치에 대한 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시징 시퀀스(messaging sequence)를 도시하는 흐름도이다. 클러스터 헤드(701)는 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국(1301a)의 클러스터에 복수의 MTC 장치들을 통지한다. MTC 장치가 활성화되면, MTC 장치는 각 클러스터 헤드(701)에 대한 활성 상태를 갱신한다. 그러면 클러스터 헤드(701)는, 서브 클러스터 MTC 장치에 대한 전송이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스들을 요청한다. 다음, 클러스터 헤드(701)는, 네트워크 리소스들의 비 가용성에 기인하여 통신에 중단이 있는 경우, 주 기지국 (BS-2)(1301a)에 보조 기지국 (BS-3)(1301b)을 제공하도록 요청한다. 주 기지국(1301a)은 클러스터 헤드(701)에 보조 기지국(1301b)으로부터 MTC 통신을 수행할 수 있음을 통지한다. 그러면, 클러스터 헤드(701)는 주 기지국(BS-2)(1301a)에 대응하는 서브 클러스터로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 네트워크에 의해 제안된 바와 같이 보조 기지국(BS-3)(1301b)에 대응하는 서브 클러스터로 이동한다. 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 MTC 장치가 기지국과 연관된 네트워크 리소스들을 얻을 수 없는 경우, 이동이 발생한다. 그러면, 클러스터 헤드(701)는 보조 기지국(BS-3)(1301b)에 네트워크 리소스들에 대해 문의하고 MTC 장치들에 대한 데이터 통신을 개시한다.Figure 13 is a flow diagram illustrating a messaging sequence for cluster head dedicated connection based communication to an MTC device, in accordance with an embodiment of the present invention. The cluster head 701 notifies a plurality of MTC apparatuses to the cluster of the main base station 1301a to which each MTC apparatus is allocated. When the MTC apparatus is activated, the MTC apparatus updates the active state for each cluster head 701. Then, the cluster head 701 requests network resources from a specific base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus is ready. Next, the cluster head 701 requests the main base station (BS-2) 1301a to provide the auxiliary base station (BS-3) 1301b in case of interruption in communication due to the unavailability of network resources . The main base station 1301a notifies the cluster head 701 that the auxiliary base station 1301b can perform MTC communication. Then, the cluster head 701 transmits one or more MTC devices from the sub-cluster corresponding to the main base station (BS-2) 1301a to the sub-cluster corresponding to the sub-base station (BS-3) 1301b, Move to the cluster. If more than half of the delay tolerance associated with one or more MTC devices and the MTC device can not obtain the network resources associated with the base station, a migration occurs. Then, the cluster head 701 queries the auxiliary base station (BS-3) 1301b for network resources and initiates data communication with the MTC devices.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 기지국들에 대한 MTC 장치용 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 통한 데이터 전송을 도시하는 시나리오 다이어그램이다. 서브 클러스터 헤드(sCH) 기반 전용 연결에서, 특정 서브 클러스터 SCk {여기서, k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)}의 서브 클러스터 헤드 sCHk {여기서, k ∈ (j + 1, j + 2 ... m)}로부터 연관 기지국으로의 전용 연결이 있다. 전용 연결이 sCH에서 기지국으로 있기 때문에 각각의 서브 클러스터에서의 경쟁은 서브 클러스터의 sCH에서 핸들링된다. sCH는 서브 클러스터 내의 임의의 UE가 활성화됨에 따라 곧 관련 기지국에 리소스들에 대한 연결 요청을 시작한다.FIG. 14 is a scenario diagram illustrating data transmission through communication based on a sub-cluster head dedicated connection for an MTC apparatus to multiple base stations according to an embodiment of the present invention. In a subclass head (sCH) -based dedicated connection, a sub-cluster head sCHk of a specific sub-cluster SCk (where k ∈ (j + 1, j + 2 ... m) + 2 ... m)} to the associated base station. Since the dedicated connection is from the sCH to the base station, contention in each subcluster is handled at the sCH of the subcluster. The sCH immediately initiates a connection request for resources to the associated base station as soon as any UE in the subcluster is activated.

서브 클러스터 그룹핑 후의 CHi는 각 MTC 장치가 어떤 BS가 어떤 장치에 연관되어 있는지 알 수 있도록 모든 정보 메시지 (보조 MTC 장치의 그룹핑 정보)를 모든 MTC 장치들에 전송한다. sCH 각각은 다른 기지국(BS's)에 대응하는 sCH's에 대한 정보를 알고 있다. 특정 sCH (sCH1)로부터 다른 다른 sCH (sCH2)로의 핸드오버 메시지는 핸드오버될 MTC 장치들의 정보를 포함한다. CHi로부터 MTC 장치들 각각으로 전송되는 그룹핑 정보는 이하에 제공된 바와 같은 정보를 포함한다.The CHi after the subcluster grouping transmits all information messages (grouping information of the secondary MTC apparatus) to all the MTC apparatuses so that each MTC apparatus knows which BS is associated with which apparatus. Each of the sCHs knows information on sCH's corresponding to other base stations (BS's). A handover message from a specific sCH (sCH1) to another sCH (sCH2) includes information of MTC devices to be handed over. The grouping information transmitted from each CHi to each of the MTC devices includes information as provided below.

BS로의 장치 연계 서브 클러스터 헤드Device-coupled sub-cluster head to BS

{CM2,CM3,…,CMm} → BSj+1 sCHj+1 → CM2 {CM2, CM3, ... , CMm} BS j + 1 sCH j + 1 CM2

{CM1,CM5,…,CMp} → BSj+2 sCHj+2 → CM1{CM1, CM5, ... , CMp} BS j + 2 sCH j + 2 CM1

sCH 기반 연결에서, 지연 허용치는 할당된 주 BS로부터의 통신을 위한 원래 값의 절반으로 갱신된다. 지연 허용치를 넘었는데도 여전히 MTC 장치가 연관된 BS에서 어떤 리소스들을 받지 않는 경우 (연관된 BS 혼잡의 경우), 리소스들에 대한 보조 BS로 핸드오버될 것이다. 각 BS에 대응하는 보조 BS가 장치의 핸드오버를 위해 선택될 것이다. sCH (SCH1)는 보조 기지국(BS3)에 대응하는 sCH (sCH2)로 통신을 위한 리소스를 요청하는 장치(sCM1)에 대한 정보를 보낼 것이다. sCH (sCH2)는 핸드오버 MTC 장치들(sCM1)을 서브 클러스터 멤버들로서 핸드오버하고 기지국으로부터 리소스들에 대한 요청을 시작한다.In the sCH based connection, the delay tolerance is updated to half of the original value for communication from the assigned primary BS. If the delay tolerance is exceeded and the MTC device still does not receive any resources at the associated BS (in the case of associated BS congestion), it will be handed over to the secondary BS for the resources. A secondary BS corresponding to each BS will be selected for handover of the device. sCH (SCH1) will send information about the device (sCM1) requesting resources for communication on the sCH (sCH2) corresponding to the auxiliary base station (BS3). The sCH (sCH2) handover the handover MTC devices sCM1 as sub-cluster members and initiates a request for resources from the base station.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치에 대한 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 메시징 시퀀스를 도시한 흐름도이다. 클러스터 헤드(701)는 클러스터 내의 복수의 MTC 장치들에 어떤 기지국이 어떤 MTC 장치에 할당된다는 그룹핑 정보를 통지한다. 활성화 MTC 장치는 그 활성화 상태를 서브 클러스터 헤드에 통지한다. 서브 클러스터 헤드는 서브 클러스터 MTC 장치(1303)에 대해 송신이 준비될 때 마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스에 대해 요청한다. 서브 클러스터 헤드는 지연 허용치의 절반이 전달되고 어떤 리소스도 MTC에 대해 발견되지 않는 경우, 보조 기지국 (BS-3)(1301b)을 요청한다. 다음, 주 기지국(1301a)은 보조 기지국(1301b)의 정보를 제공하고 그것으로부터 서브 클러스터 헤드(sCH2)(1501)가 MTC를 개시할 수 있다. 다음, 서브 클러스터 헤드(sCH2)(1501)는 보조 기지국(1301b)에 연결되는 서브 클러스터 헤드에 대한 그룹핑 정보에서 검색한다. 그런 다음, 서브 클러스터는 네트워크(601)에 의해 제안된 바와 같이, 주 기지국(1301a)에 대응하는 서브 클러스터로부터 보조 기지국(1301b)에 대응하는 서브 클러스터(1501b)로 MTC 장치의 핸드오버를 수행한다. 보조 기지국(1301b)의 서브 클러스터 헤드(1501)는 하나 이상의 MTC 장치들이 어떤 서브 클러스터에서 이동할 수 있는지를 알려준다. 그런 다음, 서브 클러스터 헤드(1501b)는 서브 클러스터 헤드(1501b) 및 보조 기지국(1301b) 사이에 설정된 연결을 통해, 하나 이상의 MTC 장치들로부터 보조 기지국(1301b)으로 데이터 트래픽 전송을 개시한다.15 is a flowchart illustrating a messaging sequence for communication based on subcluster head dedicated connection to an MTC device, in accordance with an embodiment of the present invention. The cluster head 701 notifies a plurality of MTC apparatuses in the cluster of grouping information that a certain base station is assigned to an MTC apparatus. The activation MTC device notifies the subcluster head of its activation status. The sub-cluster head requests a network resource from a specific base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus 1303 is prepared. The sub-cluster head requests the auxiliary base station (BS-3) 1301b if half of the delay tolerance is delivered and no resources are found for the MTC. Next, the main base station 1301a provides information of the auxiliary base station 1301b from which the sub-cluster head (sCH2) 1501 can initiate the MTC. Next, the sub-cluster head (sCH2) 1501 searches in the grouping information for the sub-cluster head connected to the auxiliary base station 1301b. Then, the subcluster performs handover of the MTC apparatus from the subcluster corresponding to the main base station 1301a to the subcluster 1501b corresponding to the auxiliary base station 1301b, as proposed by the network 601 . The sub-cluster head 1501 of the auxiliary base station 1301b indicates to which sub-cluster one or more MTC devices can move. Then, the sub-cluster head 1501b starts transmitting data traffic from one or more MTC devices to the auxiliary base station 1301b through the connection established between the sub-cluster head 1501b and the auxiliary base station 1301b.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 MTC 장치가 기지국과 연관된 네트워크 리소스들을 갖지 않는 경우, 서브 클러스터 헤드(1501b)는 보조 기지국(1301b)을 요청한다. 하나 이상의 관련된 MTC 장치를 서빙하는 각 서브 클러스터 헤드는 전용 연결을 통해 서빙 기지국에 접속된다.According to an embodiment of the present invention, when more than half of the delay tolerance associated with one or more MTC devices and the MTC device does not have network resources associated with the base station, the sub-cluster head 1501b requests the auxiliary base station 1301b. Each sub-cluster head serving one or more associated MTC devices is connected to the serving base station via a dedicated connection.

본원의 일 실시예에 따르면, 하나의 서브 클러스터의 MTC 장치들은 MTC 장치의 지연 허용치 만료 및 및 상기 MTC 장치가 상기 연관된 기지국으로부터 리소스들을 갖지 않는 서브 클러스터 내에 있는 경우 및 매크로 기지국에 접속된 서브 클러스터 헤드가 서브 클러스터에서 MTC 장치를 서빙할 수 없는 경우 중 적어도 하나 동안 중 적어도 하나 동안 디바이스 투 디바이스 통신(device to device communication)을 통해 다른 서브 클러스터와 연결한다.According to an embodiment of the present invention, the MTC apparatuses of one sub-cluster are connected to each other when the delay tolerance of the MTC apparatus expires and when the MTC apparatus is in a sub-cluster having no resources from the associated base station, Clusters through at least one of at least one of the cases where the MTC device can not serve the MTC device in the sub-cluster via device to device communication.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른, MTC 장치들에 대한 다중 기지국 서브 클러스터 헤드 전용 연결 기반의 통신을 위한 타이밍 다이어그램의 개략도이다. 도 16에 도시 된 바와 같이, t1에서, 서브 클러스터 헤드는 각 서브 클러스터 헤드에 그룹핑 정보 전송하는 클러스터 헤드의 각각에 그룹핑 정보를 전송한다. t2에서, 서브 클러스터 2의 MTC 장치는 통신을 위해 활성화된다. t5에서, 허용 지연의 절반이 넘고 어떤 리소스도 네트워크로부터 할당되지 않는다. t6에서, 주 기지국은 보조 기지국에 요청한다. t8에서, 네트워크는 서브 클러스터 헤드-2가 그 서브 클러스터 장치들을 서브 클러스터-3으로 이동시킬 수 있도록 그 보조 네트워크의 서브 클러스터 헤드 2에 알린다. 또한 t8에서, 서브 클러스터 헤드-2는 그 기지국에 대응하는 서브 클러스터 헤드에 대한 그룹핑 정보를 검색한다. t9에서, 서브 클러스터 헤드-2는 그 서버 클러스터 장치들을 네트워크에 의해 제안된 바와 같이 서브 클러스터 헤드- 3로 핸드오버한다. t11에서, 핸드오버 장치는 보조 기지국으로부터 네트워크 리소스들을 얻는다.16 is a schematic diagram of a timing diagram for communication based on dedicated base station sub-cluster head dedicated to MTC devices, in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, at t1, the sub-cluster head transmits grouping information to each of the cluster heads that transmit grouping information to each sub-cluster head. At t2, the MTC device of subcluster 2 is activated for communication. At t5, more than half of the grant delay and no resources are allocated from the network. At t6, the primary base station requests the secondary base station. At t8, the network notifies the sub-cluster head 2 of the sub-cluster head 2 so that the sub-cluster devices can be moved to the sub-cluster 3. Further, at t8, the sub-cluster head-2 retrieves the grouping information for the sub-cluster head corresponding to the base station. At t9, the sub-cluster head-2 hands over the server cluster devices to the sub-cluster head-3 as suggested by the network. At t11, the handover device obtains network resources from the auxiliary base station.

본원 실시예에 따르면, 클러스터링 기반 메커니즘은 기지국이 아닌 클러스터 헤드와만 통신하기 위한 eNB 및 다른 MTC 장치와의 전용 연결을 설정하기 위한 클러스터 헤드를 제공한다. 또한, 반 지속성 스케쥴링 승인(semi-persistence scheduling grant)은 클러스터 헤드에 할당하고, 클러스터 헤드는 모든 MTC 장치들을 대신하여 다운 링크 데이터를 수신한다. 그런 다음, MTC 클러스터 헤드는 MTC 다운 링크 데이터를 각 MTC 장치에 공유한다.According to the present embodiment, the clustering-based mechanism provides a cluster head for establishing a dedicated connection with the eNB and other MTC devices for communicating only with the cluster head and not with the base station. Also, a semi-persistence scheduling grant is assigned to the cluster head, and the cluster head receives downlink data on behalf of all MTC devices. Then, the MTC cluster head shares the MTC downlink data with each MTC device.

본 실시예들은 특정 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었고, 또한 다양한 실시예들의 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이들 실시예들에 대한 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음은 명백 할 것이다.It will be apparent that the embodiments have been described with reference to specific exemplary embodiments, and that various modifications and changes may be made to these embodiments without departing from the broader spirit and scope of the various embodiments.

601: 네트워크 701: 클러스터 헤드
701a: 클러스터 멤버-1 1301a: 주 기지국
1301b: 보조 기지국 1303: 서브 클러스터 MTC 장치
601: Network 701: Cluster Head
701a: Cluster member-1 1301a: Primary base station
1301b: auxiliary base station 1303: subcluster MTC device

Claims (28)

그룹 기반의 무선 통신에서 머신형 통신(MTC; Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법으로서:
클러스터 헤드(cluster head)에 의해, 하나 이상의 MTC 장치들로부터 데이터 트래픽 전송 요청(data traffic transfer request)을 수신하는 동작;
상기 데이터 트래픽을 전송하기 위해 하나 이상의 네트워크 리소스들의 가용성(availability)을 결정하는 동작; 및
상기 클러스터 헤드에 의해, 상기 하나 이상의 네트워크 리소스들의 가용성에 기반하여, 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 기지국으로의 데이터 트래픽 전송을 위해 상기 기지국과의 전용 연결을 설정하는 동작
를 포함하는 방법.
A method for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in a group-based wireless communication,
Receiving, by the cluster head, a data traffic transfer request from one or more MTC devices;
Determining availability of one or more network resources to transmit the data traffic; And
Establishing a dedicated connection with the base station for transmission of data traffic from the one or more MTC devices to the base station based on availability of the one or more network resources by the cluster head;
&Lt; / RTI &gt;
제 1 항에 있어서, 상기 데이터 전송 요청은 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태(buffer occupancy status) 및 지연 허용치(delay tolerance) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the data transfer request comprises at least one of an activation state, a buffer occupancy status, and a delay tolerance of the one or more MTC devices. 제 2 항에 있어서, 상기 데이터 트래픽 전송을 위한 기지국 리소스들의 가용성을 결정하는 동작은:
상기 지연 허용치에 기반하여 활성 MTC 장치들의 우선 순위 리스트를 생성하는 동작;
상기 활성 MTC 장치들의 상기 지연 허용치를 기지국과의 연결 설정을 위해 필요한 시간과 비교하는 동작; 및
우선 순위가 높은 MTC 장치에 대한 상기 지연 허용치가 미리 설정된 시간과 동일한 경우, 상기 기지국과의 연결 요청을 트리거(triggering)하는 동작을 포함하고;
상기 지연 허용치는 상기 MTC 장치에 대한 서비스의 품질에 영향을 주지 않는 총 허용 통신 시간인 방법.
3. The method of claim 2, wherein the determining the availability of base station resources for transmitting the data traffic comprises:
Generating a priority list of active MTC devices based on the delay tolerance;
Comparing the delay tolerance of the active MTC devices with a time required for establishing a connection with the base station; And
And triggering a connection request with the base station if the delay tolerance for a high priority MTC device is equal to a preset time;
Wherein the delay tolerance is a total allowed communication time that does not affect the quality of service for the MTC device.
제 1 항에 있어서,
상기 클러스터 헤드에 의해, 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국간에 설정된 상기 전용 연결을 통해 상기 기지국으로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 송신하는 동작; 및
상기 기지국으로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 중 적어도 하나를 해당 MTC 장치로 전달(relaying)하는 동작을 더 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
Transmitting at least one of an ACK or NACK message from the base station through the dedicated connection established between the cluster head and the base station by the cluster head; And
Further comprising relaying at least one of an ACK or NACK message from the base station to a corresponding MTC device.
제 1 항에 있어서, 상기 클러스터 헤드는, 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 입력되는 트래픽에 기반하여 상기 기지국과의 상기 전용 연결을 설정 및 해제하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the cluster head establishes and releases the dedicated connection with the base station based on traffic input from the one or more MTC devices. 제 3 항에 있어서, 상기 미리 설정된 시간은 상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 간의 전용 연결의 설정에 필요한 시간 간격인 방법.4. The method of claim 3, wherein the predetermined time is a time interval required for establishing a dedicated connection between the cluster head and the base station. 제 1 항에 있어서,
제1 파라미터 집합에 기반하여 클러스터 내에 상기 복수의 MTC 장치들의 서브 클러스터링(sub-clustering)을 수행하는 동작을 더 포함하고,
상기 제1 파라미터 집합은 상기 복수의 MTC 장치들과 연관된 혼잡도(congestion level) 및 신호 대 잡음 비(SINR)를 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising performing sub-clustering of the plurality of MTC devices in a cluster based on a first set of parameters,
Wherein the first set of parameters comprises a congestion level and a signal-to-noise ratio (SINR) associated with the plurality of MTC devices.
제 7 항에 있어서,
상기 혼잡도 레벨 기반 서브 클러스터 형성은 부하 지수(load index)에 기반하여 수행되고, 상기 부하 지수는 상기 기지국에서 리소스 활용의 평균인 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the congestion level based sub-cluster formation is performed based on a load index, and wherein the load index is an average of resource utilization at the base station.
제 8 항에 있어서,
선택된 기지국의 상기 부하 지수를 산출하는 동작; 및
제2 기지국의 부하 지수가 이전 부하 지수보다 크고 최대 부하 지수보다 작은 경우, 제1 기지국에서 상기 제2 기지국으로 하나 이상의 MTC 장치들을 리디렉팅(redirecting)하는 동작을 더 포함하고,
상기 최대 부하 지수는 네트워크 리소스들의 최대 가용성과 연관되는 방법.
9. The method of claim 8,
Calculating the load index of the selected base station; And
Further comprising redirecting one or more MTC devices from the first base station to the second base station if the load index of the second base station is greater than the previous load index and less than the maximum load index,
Wherein the maximum load factor is associated with maximum availability of network resources.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 기지국의 상기 부하 지수가 상기 이전 부하 지수보다 작고 최소 부하 지수와 같거나 작은 경우, 상기 제1 기지국으로부터의 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 최대 부하 지수 및 최소 부하 지수 사이의 부하 지수를 갖는 상기 제2 기지국으로 리디렉팅하는 동작을 더 포함하고,
상기 최소 부하 지수는 상기 네트워크 리소스들의 최소 가용성과 연관되는 방법.
9. The method of claim 8,
Load MTC devices from the first base station to a load factor between the maximum load index and the minimum load index when the load index of the first base station is less than the previous load index and less than or equal to the minimum load index, Further comprising redirecting to a second base station,
Wherein the minimum load factor is associated with a minimum availability of the network resources.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 기지국의 상기 부하 지수가 상기 최대 부하 지수보다 큰 경우, 상기 제1 기지국으로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 제2 기지국으로 리디렉팅하는 동작; 및
주 기지국을 셧 다운하는 동작을 더 포함하는 방법.
9. The method of claim 8,
Redirecting one or more MTC devices from the first base station to the second base station if the load index of the first base station is greater than the maximum load index; And
And shutting down the primary base station.
제 7 항에 있어서,
상기 SINR 기반 서브 클러스터 형성 동작은:
각 MTC 장치에 의해, 각 기지국에 대한 SINR를 측정하는 동작;
상기 SINR 값을 서빙 기지국(serving base station)에 보고하는 동작;
상기 서빙 기지국에 의해 복수의 인접 기지국들과 SINR 보고를 공유하는 동작;
각 기지국에 의해, 각 기지국에 대한 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 위한 상기 보고된 SINR을 분류(sorting)하는 동작; 및
각 기지국에 대한 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 위한 공통 SINR 시퀀스에 기반하여 서브 클러스터를 생성하는 동작을 포함하는 방법.
8. The method of claim 7,
The SINR-based subcluster forming operation includes:
Measuring, by each MTC device, an SINR for each base station;
Reporting the SINR value to a serving base station;
Sharing an SINR report with a plurality of neighbor base stations by the serving base station;
Sorting, by each base station, the reported SINR for the one or more MTC devices for each base station; And
Generating a sub-cluster based on a common SINR sequence for the one or more MTC devices for each base station.
제 7 항에 있어서, 상기 클러스터 헤드는 서빙 셀과 가장 높은 SINR을 갖고 클러스터 헤드를 공동으로 서빙하는 인접 기지국들 또는 협력 기지국들에 대한 내림 차순의 SINR(decreasing order of SINR)을 갖는 방법.8. The method of claim 7, wherein the cluster head has a decreasing order of SINR (SINR) for neighboring base stations or cooperative base stations that have the highest SINR with the serving cell and jointly serve the cluster head. 무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법으로서:
클러스터 헤드에 의해, 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 클러스터 내의 하나 이상의 MTC 장치들에 알리는 동작;
상기 MTC 장치 각각에 의해, 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태를 상기 클러스터 헤드에 갱신하는 동작;
서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하는 동작;
네트워크 리소스들을 사용할 수 없어 통신이 중단된 경우, 상기 주 기지국이 보조 기지국을 요청하는 동작;
상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 시프팅(shifting)는 동작 -상기 시프팅하는 동작은 상기 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 상기 MTC 장치가 상기 기지국과 연관된 상기 네트워크 리소스들을 갖지 않은 경우 발생함-; 및
상기 서브 클러스터에 대응하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 시프팅할 수 있는 상기 보조국의 상기 클러스터 헤드에 의해 알리는 동작을 포함하는 방법.
A method for providing data communication for a machine type communication (MTC) device to multiple base stations in a wireless communication, the method comprising:
Notifying, by the cluster head, the primary base station to which each MTC device is assigned to one or more MTC devices in the cluster;
Updating the activation state of the one or more MTC devices to the cluster head by each of the MTC devices;
Requesting a network resource from a particular base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus is ready;
When the communication is interrupted due to unavailability of network resources, the main base station requests the auxiliary base station;
Shifting one or more MTC devices from a sub-cluster corresponding to the primary base station to a sub-cluster corresponding to the auxiliary base station, wherein the shifting operation is performed by shifting half of the delay tolerance associated with the one or more MTC devices And the MTC device does not have the network resources associated with the base station; And
And notifying by the cluster head of the subsidiary station that the one or more MTC devices corresponding to the subcluster are capable of shifting.
무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법으로서:
서브 클러스터 헤드가, 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 클러스터 내의 하나 이상의 MTC 장치들에 알리는 동작;
MTC 장치 각각이, 상기 MTC 장치의 활성 상태를 상기 서브 클러스터 헤드에 갱신하는 동작;
서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하는 동작;
주 기지국이, 네트워크 리소스를 사용할 수 없어 통신 두절이 있는 경우, 보조 기지국을 요청하는 동작;
서브 클러스터 헤드가 MTC 통신을 개시할 수 있는 상기 보조 기기국의 정보를 제공하는 동작;
상기 보조 기지국에 연결되는 상기 서브 클러스터 헤드를 그룹핑 정보에서 검색하는 동작;
상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 이동시키는 동작;
상기 서브 클러스터에 대응하는 하나 이상의 MTC 장치들이 이동할 수 있는 상기 보조 기지국의 상기 서브 클러스터 헤드에 의해 알리는 동작; 및
상기 서브 클러스터 헤드 및 상기 보조 기지국 사이에 설정된 연결을 통해, 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 보조 데이터베이스로 데이터 트래픽 전송을 개시하는 동작을 포함하는 방법.
A method for providing data communication for a machine type communication (MTC) device to multiple base stations in a wireless communication, the method comprising:
The subcluster head informing the one or more MTC devices in the cluster of the primary base station to which each MTC device is assigned;
Each of the MTC apparatuses updating the active state of the MTC apparatus to the sub-cluster head;
Requesting a network resource from a particular base station whenever transmission to the sub-cluster MTC apparatus is ready;
Requesting a secondary base station if the primary base station is unable to use network resources and there is a communication disruption;
Providing information of the sub-base station from which the sub-cluster head can initiate MTC communication;
Retrieving the sub-cluster head connected to the auxiliary base station from the grouping information;
Moving the one or more MTC devices from a sub-cluster corresponding to the main base station to a sub-cluster corresponding to the auxiliary base station;
An operation of informing by the sub-cluster head of the auxiliary base station that one or more MTC apparatuses corresponding to the sub-cluster can move; And
Initiating a data traffic transmission from the one or more MTC devices to the secondary database through a connection established between the subcluster head and the secondary base station.
제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 상기 MTC 장치가 상기 기지국과 연관된 상기 네트워크 리소스들을 갖지 않는 경우, 상기 서브 클러스터 헤드가 상기 보조 기지국을 요청하는 방법.15. The method of claim 14 wherein the sub-cluster head requests the auxiliary base station if more than half of the delay tolerance associated with the one or more MTC devices and the MTC device does not have the network resources associated with the base station. 제 14 항에 있어서,
네트워크 리소스들을 요청하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 정보를, 상기 보조 기지국에 대응하는 상기 서브 클러스터에 제공하는 동작;
네트워크 리소스들을 요청하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 서브 클러스터 멤버들로 저장하는 동작; 및
상기 서브 클러스터 헤드에 의해 상기 보조 기지국으로부터 네트워크 리소스들을 요청하는 동작을 더 포함하는 방법.
15. The method of claim 14,
Providing information of the one or more MTC devices requesting network resources to the sub-cluster corresponding to the auxiliary base station;
Storing the one or more MTC devices requesting network resources as sub-cluster members; And
And requesting network resources from the auxiliary base station by the sub-cluster head.
제 14 항에 있어서,
하나 이상의 관련 MTC 장치들을 서빙하는 각 서브 클러스터 헤드는 전용 연결을 통해 서빙 기지국에 연결되는 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein each sub-cluster head serving one or more associated MTC devices is connected to the serving base station via a dedicated connection.
제 14 항에 있어서,
보조 MTC 장치들의 그룹핑 정보를 상기 클러스터 내의 상기 복수의 MTC 장치들에 제공하는 동작 -상기 그룹핑 정보는 어떤 기지국이 어떤 MTC 장치에 연관되는지 상기 MTC 장치에 알림-; 및
하나의 서브 클러스터의 상기 MTC 장치들로 하여금 d2d 통신(device to device communication)을 이용하여 하나 이상의 MTC 장치들을 통해 다른 서브 클러스터에 연결 가능하게 하는 동작을 더 포함하는 방법.
15. The method of claim 14,
Providing grouping information of auxiliary MTC devices to the plurality of MTC devices in the cluster, the grouping information informing the MTC device which base station is associated with which MTC device; And
Further comprising enabling the MTC devices in one subcluster to connect to another subcluster via one or more MTC devices using device to device communication.
제 18 항에 있어서, 상기 하나의 서브 클러스터의 상기 MTC 장치들은,
상기 MTC 장치의 지연 허용치 만료 및 상기 MTC 장치가 상기 연관된 기지국으로부터 리소스들을 갖지 않는 서브 클러스터 내에 있는 경우; 및
매크로 기지국에 연결된 서브 클러스터 헤드가 상기 서브 클러스터 내의 상기 MTC 장치를 서빙할 수 없는 경우
중 적어도 하나인 동안 d2d 통신을 통해 다른 서브 클러스터에 연결하는 방법.
19. The apparatus of claim 18, wherein the MTC devices of the one sub-
The delay tolerance expiration of the MTC device and the MTC device are in a subcluster that does not have resources from the associated base station; And
When the sub-cluster head connected to the macro base station can not serve the MTC apparatus in the sub-cluster
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; d2d &lt; / RTI &gt;
그룹 기반의 무선 통신에서 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 방법으로서:
복수의 클러스터들에 대한 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하는 동작 -상기 복수의 클러스터 각각은 상기 클러스터 헤드와 연관된 클러스터의 멤버들인 하나 이상의 MTC 장치들을 포함함-;
상기 클러스터 헤드가, 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 활성인 경우 데이터 트래픽 전송을 위해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 메시지를 수신하는 동작 -상기 메시지는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함함-;
상기 하나 이상의 MTC 장치들의 상기 버퍼 점유 상태에 기반하여 상기 데이터 트래픽을 전송하기 위한 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하는 동작;
상기 데이터 트래픽을 전송하기 위한 기지국과의 전용 연결을 설정하는 동작; 및
상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 사이에 설정된 연결을 통해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 기지국으로 데이터 트래픽을 전송하는 동작을 포함하고,
상기 지연 허용치는 상기 MTC 멤버 장치에 대한 서비스 품질에 영향을 미치지 않는 총 허용 통신 시간으로 정의되는 방법.
A method for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in group-based wireless communication, comprising:
Selecting at least one cluster head for a plurality of clusters, each of the plurality of clusters comprising one or more MTC devices that are members of a cluster associated with the cluster head;
The cluster head receiving a message from the one or more MTC devices for data traffic transmission if the one or more MTC devices are active, the message comprising an activation state, a buffer occupancy state and a delay tolerance of the one or more MTC devices, - &lt; / RTI &gt;
Determining availability of network resources for transmitting the data traffic based on the buffer occupancy state of the one or more MTC devices;
Establishing a dedicated connection with the base station for transmitting the data traffic; And
And transmitting data traffic from the one or more MTC devices to the base station via a connection established between the cluster head and the base station,
Wherein the delay tolerance is defined as a total allowed communication time that does not affect service quality for the MTC member device.
그룹 기반의 무선 통신에서 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 시스템으로서:
상기 시스템은,
복수의 클러스터들에 대한 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하되, 상기 복수의 클러스터 각각은 상기 클러스터 헤드와 연관된 클러스터의 멤버들인 하나 이상의 MTC 장치들을 포함하고;
상기 하나 이상의 MTC 장치가 활성화된 경우 데이터 트래픽 전송을 위한 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 메시지를 수신하되, 상기 메시지는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함하며;
상기 하나 이상의 MTC 장치들의 상기 버퍼 점유 상태에 기반하여 상기 데이터 트래픽 전송을 위한 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하고;
상기 데이터 트래픽을 전송하기 위해 기지국과의 전용 연결을 설정하며; 및
상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 사이에 설정된 연결을 통해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 기지국으로 상기 데이터 트래픽을 전송하도록
구성된 적어도 하나의 네트워크 요소를 포함하고,
상기 지연 허용치는 상기 MTC 멤버 장치에 대한 서비스 품질에 영향을 미치지 않는 총 허용 통신 시간으로 정의되는 시스템.
A system for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in group-based wireless communication, comprising:
The system comprises:
Selecting at least one cluster head for a plurality of clusters, each of the plurality of clusters comprising one or more MTC devices that are members of a cluster associated with the cluster head;
Wherein the message comprises at least one of an activation state, a buffer occupancy state, and a delay tolerance of the one or more MTC devices when the at least one MTC device is activated, ;
Determine availability of network resources for the data traffic transmission based on the buffer occupancy state of the one or more MTC devices;
Establishing a dedicated connection with the base station to transmit the data traffic; And
To transmit the data traffic from the one or more MTC devices to the base station via a connection established between the cluster head and the base station
At least one network element configured,
Wherein the delay tolerance is defined as total allowed communication time that does not affect service quality for the MTC member device.
제 21 항에 있어서, 제1 파라미터 집합에 기반하여 클러스터 내의 상기 복수의 MTC 장치들의 서브 클러스터링을 수행하도록 구성되는 적어도 하나의 요소를 더 포함하고,
상기 제1 파라미터 집합은 상기 복수의 MTC 장치들과 연관된 혼잡도 및 신호 대 잡음 비(SINR)를 포함하는 시스템.
22. The apparatus of claim 21, further comprising at least one element configured to perform sub-clustering of the plurality of MTC devices in a cluster based on a first set of parameters,
Wherein the first set of parameters comprises a congestion and a signal-to-noise ratio (SINR) associated with the plurality of MTC devices.
무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 시스템으로서:
상기 시스템은 클러스터 헤드를 포함하고,
상기 클러스터 헤드는,
클러스터 내의 하나 이상의 MTC 장치들에, 각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 알리고;
서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때 마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하며;
네트워크 리소스들을 사용할 수 없어 통신이 중단된 경우, 상기 주 기지국이 보조 기지국을 요청하고;
상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 시프팅하고, 상기 시프팅은 상기 하나 이상의 MTC 장치들과 연관된 지연 허용치의 절반이 넘고 상기 MTC 장치가 상기 기지국과 연관된 상기 네트워크 리소스들을 갖지 않은 경우 발생하며; 및
상기 서브 클러스터에 대응하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 이동할 수 있는 상기 보조국에 알리도록 구성되는 시스템.
A system for providing data communication for a machine type communication (MTC) device for multiple base stations in a wireless communication, the system comprising:
The system includes a cluster head,
The cluster head includes:
Informing one or more MTC devices in the cluster of the primary base station to which each MTC device is assigned;
Request network resources from a particular base station whenever transmission to a sub-cluster MTC device is ready;
If communication is interrupted due to unavailability of network resources, the primary base station requests a secondary base station;
Clusters corresponding to the primary base station and shifting one or more MTC devices from the sub-cluster corresponding to the primary base station to sub-clusters corresponding to the auxiliary base station, wherein the shifting is over half of the delay tolerance associated with the one or more MTC devices, Occurs when the mobile station does not have the network resources associated with the base station; And
And to inform the auxiliary station that the one or more MTC devices corresponding to the subcluster can move.
무선 통신에서 다중 기지국들에 대한 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 시스템으로서:
상기 시스템은 서브 클러스터 헤드를 포함하고,
상기 서브 클러스터 헤드는,
각 MTC 장치가 할당되는 주 기지국을 클러스터 내의 하나 이상의 장치들에 알리고;
서브 클러스터 MTC 장치에 대한 송신이 준비될 때마다 특정 기지국으로부터 네트워크 리소스를 요청하며;
상기 주 기지국이, 네트워크 리소스를 사용할 수 없어 통신 중단이 있는 경우, 보조 기지국을 요청하고;
상기 서브 클러스터 헤드가 MTC 통신을 개시할 수 있는 상기 보조 기지국의 정보를 제공하며;
상기 보조 기지국에 연결되는 상기 서브 클러스터 헤드를 그룹핑 정보에서 검색하고;
상기 주 기지국에 대응하는 서브 클러스터로부터 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 상기 보조 기지국에 대응하는 서브 클러스터로 시프팅하며;
상기 서브 클러스터에 대응하는 하나 이상의 MTC 장치들이 이동할 수 있는 상기 보조 기지국의 상기 서브 클러스터 헤드에 의해 알리고; 및
상기 서브 클러스터 헤드 및 상기 보조 기지국 사이에서 설정된 연결을 통해, 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 보조 데이터베이스로 데이터 트래픽 전송을 개시하도록 구성되는 시스템.
A system for providing data communication for a machine type communication (MTC) device for multiple base stations in a wireless communication, the system comprising:
The system includes a sub-cluster head,
The sub-
Notifying one or more devices in the cluster of the primary base station to which each MTC device is assigned;
Request network resources from a particular base station whenever transmission to a sub-cluster MTC device is ready;
Requesting a supplementary base station if the main base station has a communication interruption due to the inability to use network resources;
The sub-cluster head providing information of the auxiliary base station capable of starting MTC communication;
Searching the grouping information for the sub-cluster head connected to the auxiliary base station;
Shifting the one or more MTC devices from a sub-cluster corresponding to the primary base station to a sub-cluster corresponding to the secondary base station;
Notify by the sub-cluster head of the auxiliary base station that one or more MTC apparatuses corresponding to the sub-cluster can move; And
And to initiate data traffic transmissions from the one or more MTC devices to the secondary database via a connection established between the subcluster head and the secondary base station.
제 24 항에 있어서, 상기 서브 클러스터 헤드는,
네트워크 리소스들을 필요로 하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 정보를 상기 보조 기지국에 대응하는 상기 서브 클러스터에 제공하고;
네트워크 리소스들을 필요로 하는 상기 하나 이상의 MTC 장치들을 서브 클러스터 멤버들로 저장하며;
상기 서브 클러스터 헤드에 의해 상기 보조 기지국으로부터 네트워크 리소스들을 요청하고;
보조 MTC 장치들의 그룹핑 정보를 상기 클러스터 내의 상기 복수의 MTC 장치들에 제공하고, 상기 그룹핑 정보는 어떤 기지국이 어떤 MTC 장치에 연관되는지를 상기 MTC 장치에 알리고; 및
하나의 서브 클러스터의 상기 MTC 장치들로 하여금 d2d 통신을 이용하여 하나 이상의 MTC 장치들을 통해 다른 서브 클러스터에 연결 가능하도록 더 구성되는 시스템.
25. The sub-cluster head according to claim 24,
Providing information of the one or more MTC devices requiring network resources to the sub-cluster corresponding to the auxiliary base station;
Storing the one or more MTC devices requiring network resources as sub-cluster members;
Requesting network resources from the auxiliary base station by the sub-cluster head;
Providing grouping information of auxiliary MTC devices to the plurality of MTC devices in the cluster, the grouping information informing the MTC device which base station is associated with which MTC device; And
Wherein the MTC devices of one subcluster are further configured to be connectable to other subclusters via one or more MTC devices using d2d communication.
제 24 항에 있어서, 하나 이상의 관련 MTC 장치들을 서빙하는 각 서브 클러스터 헤드는 전용 연결을 통해 서빙 기지국에 연결되는 시스템.25. The system of claim 24, wherein each sub-cluster head serving one or more associated MTC devices is connected to the serving base station via a dedicated connection. 그룹 기반의 무선 통신에서 MTC(Machine Type Communication) 장치를 위한 데이터 통신 제공 시스템으로서:
상기 시스템은,
복수의 클러스터들에 대한 적어도 하나의 클러스터 헤드를 선택하고, 상기 복수의 클러스터 각각은 상기 클러스터 헤드와 연관된 클러스터의 멤버들인 하나 이상의 MTC 장치들을 포함하고;
상기 클러스터 헤드가, 상기 하나 이상의 MTC 장치들이 활성인 경우 데이터 트래픽 전송을 위한 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 메시지를 수신하고, 상기 메시지는 상기 하나 이상의 MTC 장치들의 활성화 상태, 버퍼 점유 상태 및 지연 허용치 중 적어도 하나를 포함하며;
상기 하나 이상의 MTC 장치들의 상기 버퍼 점유 상태에 기반하여 상기 데이터 트래픽 전송을 위한 네트워크 리소스들의 가용성을 결정하고;
상기 데이터 트래픽 전송을 위해 기지국과의 전용 연결을 설정하며; 및
상기 클러스터 헤드와 상기 기지국 사이에 설정된 연결을 통해 상기 하나 이상의 MTC 장치들로부터 상기 기지국으로 데이터 트래픽을 전송
하도록 구성된 적어도 하나의 요소를 포함하고,
상기 지연 허용치는 상기 MTC 멤버 장치에 대한 서비스 품질에 영향을 미치지 않는 총 허용 통신 시간으로서 정의되는 시스템.
A system for providing data communication for a machine type communication (MTC) device in group-based wireless communication, comprising:
The system comprises:
Selecting at least one cluster head for a plurality of clusters, each of the plurality of clusters comprising one or more MTC devices that are members of a cluster associated with the cluster head;
Wherein the cluster head receives a message from the one or more MTC devices for transmitting data traffic when the one or more MTC devices are active and the message is one of an activation state, a buffer occupancy state and a delay tolerance of the one or more MTC devices At least one;
Determine availability of network resources for the data traffic transmission based on the buffer occupancy state of the one or more MTC devices;
Establishing a dedicated connection with the base station for transmitting the data traffic; And
Transmitting data traffic from the one or more MTC devices to the base station via a connection established between the cluster head and the base station
Wherein the at least one element is configured to &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Wherein the delay tolerance is defined as a total allowed communication time that does not affect the quality of service for the MTC member device.
KR1020150036108A 2014-04-10 2015-03-16 Method and system for providing data communication through a cluster head for machine type communication based group communication KR20150117600A (en)

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