KR20170017757A - 셀룰러 사물 인터넷 장치의 전력 절감을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

셀룰러 사물 인터넷 장치의 전력 절감을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 4G(4th generation) 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT(Internet of things) 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G(5th generation) 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 무선 환경에서 지정된 영역 내에서 위치되는 단말의 동작 방법은 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 네트워크와 연결된 기지국으로 송신하는 과정을 포함하고, 상기 등록 정보는 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함한다.

Description

셀룰러 사물 인터넷 장치의 전력 절감을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POWER SAVING FOR CELLULAR INTERNET OF THINGS DEVICES}
본 개시(disclosure)는 셀룰러(cellular) 사물 인터넷(cellular of things, IoT) 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이동성이 제한된 셀룰러 IoT 장치의 전력 절감을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology) 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
본 개시에서, IoT 장치들 및 CIoT(cellular IoT) 장치들이 모두 언급된다. 그러나, 본 개시에서 서술되는 기술들은 상기 IoT 장치들 및 CIoT 장치들에 제한되지 않으며, 스마트폰, 테블릿 컴퓨터와 같은 다른 사용자 장치 또는 단말 장치에서 구현될 수 있다. 상기 IoT 장치들의 개수는 배터리를 충전/변경하기 위한 수단 또는 주 전력 연결을 제공하는 비용 효율성에 따라 다양할 수 있다. 또한, 상기 IoT 장치들의 배터리 수명은 빈번한 교체가 요구되지 않을 수 있다. 상기 CIoT 장치들의 셀룰러 네트워크는 상기 CIoT 장치들의 배터리 사용의 일부를 요구하며, 상기 CIoT 장치들에서 셀룰러 통신에 의하여 소모되는 전력을 감소시키는 것이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는 이동성이 제한된 셀룰러 사물 인터넷(cellular internet of things, CIoT) 장치의 이동성 지시 정보 및 이동 통신 네트워크 연결 모드를 이용하여 전력 절감을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 환경에서 지정된 영역 내에서 위치되는 단말의 동작 방법은 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 네트워크와 연결된 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 등록 정보는, 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 환경에서 네트워크과 연결된 기지국 장치는 송수신부와, 상기 송수신부와 기능적으로 결합된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 지정된 영역 내에서 위치되는 단말로부터, 상기 단말이 상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 수신하도록 구성되고, 상기 등록 정보는, 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 단말과 통신을 수행하도록 구성된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 환경에서 지정된 영역 내에서 위치되는 단말 장치는 네트워크와 연결된 기지국과 통신을 수행하는 송수신부와, 상기 송수신부와 기능적으로 결합된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 기지국으로 송신하도록 구성되고, 상기 등록 정보는, 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하도록 구성된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 셀룰러 사물 인터넷(cellular internet of things, CIoT) 장치의 이동성 지시 정보 및 이동 통신 네트워크 연결 모드를 이용하여 전력을 절감할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
보다 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면을 참조하여 아래의 설명들이 이루어진다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 LTE(long term evolution) 이동 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 2는 C-UNB(cooperative ultra-narrow band) 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 3는 C-UNB(cooperative ultra-narrow band) 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 4는 3GPP 통신 네트워크에서 이동성 관리 절차의 예를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 NWDM(network disconnected mode) 설정 절차의 흐름의 예를 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 이동성 관리 절차의 예를 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 NWDM 상태 전환 절차의 흐름의 예를 도시한다.
도 8은 단말 장치의 기능적 블록 구성의 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
모바일 핸드셋(mobile handset), 단말 장치(terminal device)와 같은 이동 단말(mobile terminal 또는 user equipment (UE))이 기지국(base station) 네트워크 또는 전기 통신 네트워크에 연결된 다른 무선 액세스 포인트(access point)와 무선 연결을 통하여 통신하는 무선 또는 모바일(셀룰러) 통신 네트워크는, 많은 세대를 거쳐 빠른 성장을 겪고 있다. 아날로그 신호를 이용한 시스템의 초기 발전은 글로벌 이동 통신을 위한 시스템(global system for mobile communication, GSM)과 같은 2 세대(second generation, 2G) 디지털 시스템에 의하여 대체되었다. 상기 2G 디지털 시스템은 일반적으로 발전된 코어 네트워크와 결합하여 GERAN(GSM/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution) radio access network)으로 알려진 무선 액세스 기술을 이용한다.
2G 시스템의 데이터 서비스는 UMTS(universal mobile telecommunications system)와 같은 3 세대(third generation, 3G)에 의하여 크게 대체 또는 증가되었다. 3G 디지털 시스템은 UTRAN(universal terrestrial radio access network) 무선 액세스 기술 및 상기 GSM과 유사한 코어 네트워크를 이용한다. UMTS는 3GPP(3rd generation partnership project)에 의하여 표준으로 구체화되었다. 3G 표준은 2 세대 시스템에 의하여 제공된 데이터 처리량(throughput)보다 더 많은 처리량을 제공한다. 상기 경향은 4 세대(fourth generation, 4G) 및 5 세대(fifth generation, 5G)로 이동하면서 계속 진행 중이다.
3GPP는 이동 무선 통신 네트워크에 대한 기술을 설계, 구체화 및 표준화한다. 보다 구체적으로, 3GPP는 상기 3GPP의 기술을 정의하는 TR(technical reports) 시리즈 및 TS(technical specifications) 을 제공한다. 현재 3GPP의 관심은 beyond 3G의 표준화이며, 보다 구체적으로 "E-UTRAN" 이라고 불리는 진보된 무선 액세스 네트워크 및 EPC(evolved packet core)에 대한 표준이다. E-UTRAN은 LTE(long term evolution) 무선 기술을 이용한다. 상기 LTE 무선 기술은 이전 표준에 비하여 보다 큰 용량(capacity) 및 추가적인 특징들을 제공한다. LTE가 오직 무선 인터페이스(air interface)에 한하여 언급되고 있음에도, LTE 기술은 EPC 및 E-UTRAN을 포함하는 모든 시스템에 이용되고 있다. 이런 의미에서, LTE는 LTE Advanced와 같은 LTE enhancements를 언급 하는 본 개시의 남은 부분에서 이용된다. LTE는 UMTS의 진화이며, UMTS의 상위 레벨 요소(component)들 및 프로토콜(protocol)을 공유한다. LTE Advanced는 LTE와 비교하여 보다 높은 데이터 레이트(rates)를 제공한다. LTE Advanced는 3GPP Release 10부터 3GPP Release 12까지 포함하는 3GPP 표준에 의하여 정의된다. LTE Advanced는 ITU(international telecommunication union) 에 의하여 4G 이동 통신 시스템으로 여겨진다.
도 1은 LTE 이동 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 1을 참고하면, 시스템 100은 LTE 이동 통신 네트워크 구조와 대응될 수 있다. 상기 시스템 100은 상위 레벨 구성 요소(component)들을 포함한다. 상기 상위 레벨 구성 요소들은 UE (user equipment) 102, E-UTRAN 104 및 EPC 106을 포함한다. 상기 EPC 106 또는 코어 네트워크(core network)는 PDNs (packet data networks) 서버 108와 통신한다. 예를 들어, 상기 PDNs 서버 108은 인터넷을 형성할 수 있다.
도 1은 상기 시스템 100을 단순화하기 위하여 EPC 106의 구성요소들의 일부를 도시한 것이며, 상기 시스템 100 구현은 보다 많은 구성 요소들을 요구한다. 도 1은 상기 시스템 100의 다른 구성간 인터페이스를 도시한다. 도 1에서 도시된 양쪽 방향 화살표는 상기 UE 102 및 상기 E-UTRAN 104간 무선 인터페이스를 지시한다. 사용자 데이터를 위한 다른 인터페이스들은 솔리드(solid) 라인으로 나타난다. 시그널링 절차는 쇄선(dashed line)으로 표현된다.
상기 E-UTRAN 104 또는 RAN (radio access network)은 단일 유형의 구성요소를 포함한다. 상기 구성요소는 eNB (E-UTRAN Node B)를 포함한다. 상기 eNB는 무선 액세스 인터페이스를 통한 상기 UE 102 및 상기 EPC 106 간 무선 통신을 제어한다. 상기 eNB는 하나 이상의 셀에서 상기 UE 102를 제어한다. 상기 시스템 100은 상기 eNB가 지리학적(geographical)인 커버리지(coverage) 영역에 대응하는 하나 이상의 셀에 대한 커버리지를 제공하는 셀룰러 시스템이다. 일반적으로 LTE 시스템에는 다수의 eNB들이 존재한다. 단말이 정해진 시간에서, 하나의 셀을 통해, 하나의 eNB와 LTE 통신을 수행하면, 상기 eNB는 기지국(base station) 또는 모바일 기지국 (mobile base station)으로 언급될 수 있다.
도 1은 상기 EPC 106의 주요 구성요소들을 도시한다. 상기 시스템 100은 UE 102의 개수, 네트워크의 지형학적인 영영, 및 상기 네트워크를 통하여 전송되는 데이터의 양에 따라 하나 이상의 다양한 구성요소들을 포함한다. 데이터 트래픽(traffic)은 상기 eNB 및 상기 eNB와 대응하는 S-GW(serving gateway) 110 사이를 통과한다. 상기 S-GW 110은 상기eNB 및 P-GW(PDN gateway) 112간 데이터를 라우팅(routing)한다. 상기 P-GW 112는 상기 단말 102를 하나 이상의 서버 즉 상기 PDNs 108에 연결한다. MME(mobile management entity) 114는 상기 E-UTRAN 104를 통하여 상기 UE 102와 시그널링 메시지를 교환한다. 상기 MME 114는 상기 시그널링 메시지를 이용하여 상기 UE 102의 상위 레벨 동작을 제어한다. UE 102는 단일 MME에 등록된다. 상기 MME 114 및 상기 UE 102간 직접적인 시그널링 경로는 존재하지 않는다(다시 말해, 상기 MME 114는 상기 E-UTRAN 104)를 통하여 상기 UE 102와 통신한다). 상기 MME 114 및 상기 UE 102간 시그널링 메시지는 ESM(EPS session management) 프로토콜 메시지 및 EMM(EPS mobility management) 프로토콜 메시지를 포함한다. 상기 ESM 프로토콜 메시지는 상기 UE 102로부터 외부로 송신되는 데이터의 흐름을 제어한다. 또한, 상기 EMM 메시지는 상기 UE 102가 상기 E-UTRAN에 포함된 다수의 eNB들 사이에서 이동할 때, 데이터 흐름 및 시그널링의 재라우팅(rerouting)을 제어한다. 상기 MME 114는 라우팅 데이터 트래픽을 보조하기 위하여 상기 S-GW 110과 시그널링 트랙픽을 교환한다. 상기 MME 114는 또한 HSS (home subscriber server) 116과 통신한다. 상기 HSS 116은 상기 네트워크에 등록된 사용자의 정보를 저장한다.
상기 서술된 구조들 이외에, 상기 시스템 100은 베어러(bearer)의 개념을 더 포함한다. 특히, EPS bearer는 데이터가 상기 UE 120로부터 송수신되는 특정 베어러를 의미한다. 상기 EPS 베어러는 e-RAB(e-radio access bearer) 및 S5/S8 베어러로부터 형성된다. 상기 e-RAB는 상기 UE 102 및 상기 EPC 106 사이에 형성된다. 상기 S5/S8 베어러는 상기 EPC 106내부에서 형성된다. 상기 EPS 베어러는 상기 시스템 100에서 송수신되는 사용자 데이터가 제어되는 과정을 정의한다. 또한, 상기 사용자 데이터가 상기 시스템 100을 통하여 통과할 때, 상기 EPS 베어러는 상기 사용자 데이터를 정의한다. 상기 시스템 100은 상기 코어 네트워크를 통하여 형성된 가상 데이터 파이프(pipe)로 표현될 수 있다. 베어러는 서비스와 관련된 상기 서비스의 퀄리티(quality)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 서비스의 퀄리티는 비트레이트(bitrate)를 의미할 수 있다. 상기 베어러는 상기 S-GW 110 및 상기 P-GW 112를 통하여, 상기 시스템 100의 외부에 있는 PDN(packet data network, 또는 public data network라고도 불린다) 에 채널 패킷 데이터를 제공한다. LTE가 아닌(non-LTE) 외부의 베이러는 상기 EPC 106으로부터 외부 네트워크로 송신되는 상기 채널 데이터가 요구된다. 그러므로, 각각의 베어러는 PDN 과 관련이 있으며, 상기 베어러와 관련된 모든 데이터는 특정 P-GW를 통하여 통과한다. 각각의 베어러는 MAC(medium access control)레벨에서, LCID(logical channel ID)에 의하여 식별될 수 있다. 즉, 하나의 베어러는 하나의 논리 채널(logical channel)과 대응한다.
LTE 및 LTE Advanced를 기반으로 하는 3GPP 네트워크에서, 단말 장치는 두 가지의 동작 모드를 포함한다. 첫 번째는 RRC_Idle(radio resource control_Idle) 모드이며, 나머지 하나는 RRC_Connected 모드이다. 상기 RRC_Idle 모드에서, 상기 단말 장치는 네트워크와 사용자 평면 데이터를 통신하지 않는다. 그러나, 하향링크(downlink) 데이터가 송신되는 경우, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에 의하여 알림을 받기 위해 페이징 채널(paging channel)을 정기적으로 모니터링한다. 그 결과, 상기 RRC_Idle 모드에서 상기 단말 장치와 상기 네트워크 간 어떠한 NAS(non-access stratum) 시그널링도 존재하지 않는다. 그러나, 상기 단말 장치와 상기 네트워크 간 PDN 연결이 존재하며, 상기 단말 장치는 상기 MME에 등록된다. 또한, 상기 MME는 영역 업데이트의 추적을 통하여 상기 단말 장치의 위치를 알 수 있다. 반대로, 상기 RRC_Connected 모드에서, 상기 단말 장치는 상향링크 또는 하향링크 중 어느 하나에 대한 자원을 할당 받는다. 상기 단말 장치는 상기 할당된 자원에서 데이터를 송수신하거나, 송수신할 것으로 예정된다. 상기 RRC_Idle 모드에서 상기 단말 장치에 의하여 수행되는 시그널링은 상기 RRC_Connected 모드와 비교하여 감소한다. 하지만, 상기 RRC_Idle 모드에서 수행되도록 요구되는 다양하고 규칙적인 절차가 주어지는 경우, CIoT 장치에 대하여 요구되는 배터리 수명은 상기 두 가지 작동 모드만을 이용하여 충족되지는 않을 것이다.
따라서, 3GPP 네트워크에서 전자 장치들의 전력 소모를 감소 시키기 위한 다양한 방법이 제안되었다. 상기 제안된 방법들 중 하나는 불연속 수신(discontinuous reception, DRX) 또는 확장된 불연속 수신(extended DRX, eDRX) 및 협력 초 협대역(cooperative ultra-narrow band, C-UNB)이다.
불연속 수신(discontinuous reception, DRX)
DRX는 상기 단말 장치의 수신기의 동작 시간을 감소시킴으로써, 상기 단말 장치의 전력 소모를 감소시키는 기술이다. 상기 서술된 바와 같이, 상기 RRC_Idle 모드에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 연결할 수 있도록 상기 페이징 채널을 모니터링한다. 그러나, 상기 페이징 채널을 연속적으로 모니터링하는 것은 상당한 전력이 소모된다. 상기 모니터링은 상기 네트워크에 의하여 제공된 무선 액세스 인터페이스의 각 서브프레임마다 하나 이상의 채널에서 신호를 수신하는 것을 요구하기 때문이다. 따라서, 상기 단말 장치의 수신기는 주기적으로 활동해야 한다. 상기 DRX에서, 상기 단말 장치는 각 프레임 또는 서브프레임의 페이징 채널 또는 다른 물리 제어 채널을 모니터링하는 대신에, 상기 이동 통신 네트워크와 협상(negotiation)하도록 구성된다. 상기 단말 장치는 상기 협상을 통하여 특정 길이의 DRX 사이클(cycle)에 진입(enter)한다. 다시 말해, 상기 단말 장치는 상기 DRX 사이클의 활동 주기에서만 페이징 또는 하향링크 제어 채널을 모니터링한다. 상기 네트워크는 상기 DRX 사이클의 활동 주기 동안에만 상기 단말 장치에게 신호를 송신하도록 구성된다. 상기 방법에 의하여, 상기 단말 장치가 상기 네트워크의 시그널링을 모니터링하는 주파수가 감소한다. 예를 들어, 상기 단말 장치는 10개의 무선 프레임마다 한 번 상기 페이징 채널을 모니터하고, 수면 유사 상태(비활성화 상태)에 진입하도록 구성된다. 상기 수면 유사 상태에서, 상기 단말 장치의 LTE 수신기는 전력 소모를 줄이기 위하여 모니터링 인스턴스(instance)들 간 전력을 감소시킨다. 상기 네트워크가 상기 단말 장치에게 송신될 데이터를 획득한 경우, 상기 네트워크는 상기 단말 장치의 다음 DRX 활성 주기까지 기다린다. 그리고, 상기 네트워크는 상기 단말 장치의 DRX 활성 주기에서 상기 단말 장치에게 페이징 메시지를 송신한다. 상기 페이징 메시지는, 상기 단말 장치가 하향링크 데이터를 수신하기 위하여 상기 DRX 모드에서 퇴장(exit)하고 상기 RRC_Connected 모드로 전환할 것을 지시한다.
MTC(machine type communications) 장치의 경우, 상기 전력 소모를 보다 줄이기 위하여, 상기 DRX 사이클의 주기가 상당히 증가한 확장된 DRX (extended DRX, eDRX) 모드가 3GPP TR 45.820 v 1.4.0에서 제안되었다. 하기의 표 1은 사이클 길이가 최대 52분에 해당되는 상기 eDRX 사이클을 보여준다. 다시 말해, 상기 eDRX에서, 상기 단말 장치는 52분 마다 상기 페이징 채널 또는 다른 특정 채널을 모니터링한다. 요구되는 eDRX 사이클은 4비트의 EXTENDED_DRX 코드를 이용하여 지시된다. 표 1에 도시되지 않은 추가적인 코드는 표 1에 포함되지 않은 길이를 가진 eDRX 사이클을 지시하기 위하여 이용된다.
eDRX Cycle Value
(EXTENDED_DRX)		 Target eDRX
Cycle Length		 Number of 51-MF per eDRX Cycle
(EXTENDED_DRX_MFRMS)		 eDRX CYcled per TDMA FN Space
0000 ~1.9seconds 8 6656
0001 ~3.8seconds 16 3328
0010 ~7.5seconds 32 1664
0011 ~12.2seconds 52 1024
0100 ~24.5seconds 104 512
0101 ~49seconds 208 256
0110 ~1.63minutes 416 128
0111 ~3.25minutes 832 64
1000 ~6.5minutes 1664 32
1001 ~13minutes 3328 16
1010 ~26minutes 6656 8
1011 ~52minutes 13312 4
Note1: 53248 51-multiframes occur with the TDMA FN space (2715648 TDMA frames)
Note2: All remaining EXTENDED_DRX values are reserved
협력 초 협대역(cooperative ultra narrow band, C-UNB)
사이 단말 장치 및 CIoT 장치들의 전력 소모를 줄이는 다른 방법은 C-UNB 무선 액세스 기술(radio access technology, RAT)으로 불린다. 상기 방법에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에게 패킷을 송신하는 것이 허용되지 이전에는 상기 네트워크 또는 상기 기지국과 동기화하지 않는다(또는 상기 네트워크 또는 상기 기지국에 접근하지 않는다). 결과적으로, 상기 단말 장치에 의하여 모니터링되도록 요구되는 제어 신호가 감소한다. 대신에, 네트워크 액세스는 상기 단말 장치에 의한 랜덤(random) 전송에 기반한다. 상기 네트워크 액세스는 매우 간단한 방법으로 알려진 ALOHA 방식과 실질적으로 동일하다. 상기 ALOHA 방식은 무선 전송 프로토콜로서, 상기 ALOHA 방식에서, 단말 장치는 언제든지 패킷을 전송할 수 있다. 다만, 상기 단말 장치는 다른 단말 장치로부터 발생되는 메시지와 충돌하면 일정 시간 이후에 상기 패킷을 재전송한다. 그러나, 상기 패킷 충돌은 상기 네트워크의 부하가 증가하는 경우, 전반적인 효율성을 감소시킨다. 상기 문제를 해결하기 위하여, 상기 C-UNB RAT는 두 가지 완화 기술들을 구현한다. 상기 두 가지 완화 기술들 각각은 주파수 다이버시티(diversity) 와 공간 다이버시티이다.
도 2는 C-UNB 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 2를 참고하면, 네트워크 200은 상기 C-UNB를 구현하기 위한 추가적인 소프트웨어 및 서버들을 포함한다. 예를 들어, 상기 네트워크 200은 기지국 202, 204, 206이외에, BSC(base station controllers) 및 PCU(packet control units) 208, 210, SGSN(serving HPRS support node) 212, 및 GGSN(gateway GPRS support node) 214을 더 포함한다. 또한, 상기 네트워크 200은 코어 네트에서 C-UNB 서버 216을 포함한다. 상기 C-UNB 216은 상기 기지국 202, 204, 206에서 C-UNB 통신을 제어하기 위하여 이용된다. 보다 구체적으로, 상기 C-UNB 216은 공간 다이버시티 및/또는 주파수 다이버시티에 의하여 수신된 다양한 데이터를 합치도록 구성된다.
상기 공간 다이버시티를 제공하기 위하여, 상기 기지국 202, 204, 206 각각의 커버리지 영역은 서로 중첩(overlap)되어야 한다. 상기 중첩된 커버리지 영역에서, 무선 액세스 네트워크는 서로 다른 기지국들로부터 동일한 무선 패킷을 여러 번 수신할 수 있다.
도 3는 C-UNB 통신 네트워크의 예를 도시한다. 도 3은 공간 다이버시티를 달성하기 위한 다수의 기지국 이용 방법을 도시한다.
도 3을 참고하면, 단말 장치 302는 기지국 306 및 기지국 310에게 패킷을 송신한다. 공간 다이버시티의 이점을 적용하기 위하여, 수신된 패킷들은 C-UNB 서버 312에서 결합된다. 마찬가지로, 단말 장치 304는 상기 기지국 302 및 상기 기지국 310에게 패킷을 송신한다. 상기 수신된 패킷들은 상기 C-UNB 서버 312에서 결합 및 중복된다. 상기 공간 다이버시티의 이점을 적용하기 위하여, 상기 C-UNB 네트워크 구조는 보다 높은 복잡도를 요구한다. 또한, 상기 C-UNB 네트워크 구조는 상향링크 데이터 패킷의 응답(acknowledgment) 절차를 포함하지 않으므로, 상기 코어 네트워크로 송신되는 데이터의 신뢰도가 높지 않다. 더욱이, C-UNB만 이용하여 상기 단말 장치에게 하향링크 데이터를 송신하는 시설이 존재하지 않는다.
상기 eDRX 및 C-UNB의 이용이 상기 CIoT 장치들의 전력 소모를 감소시킴에도 불구하고, 상기 문제점들로 인하여, 상기 eDRX 및 상기 C-UNB은 배터리 수명을 위한 전력 절감을 달성하는 것이 용이하지 않다. 예를 들어, eDRX의 경우, 최대 사이클 길이는 상기 단말 장치가 매 주 보고하는 데이터를 송신하기에 충분하지 못하다. 또한, DRX는 단지 페이징과 같은 특정 절차에서 이용되는 주파수를 줄일 수 있을 뿐, 상기 단말 장치에 의하여 수행되는 절차를 변경하지는 못한다. 예를 들어, eDRX는 페이징 채널에서 이용되는 주파수를 줄일 수 있지만, 이동성 관리 절차와 같은 상기 단말 장치의 다른 절차들은 여전히 수행되어야 한다.
도 4는 3GPP 통신 네트워크에서 이동성 관리 절차의 예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 4는 3GPP 표준 TS 24.008에서 착수된 이동성 관리 프로토콜을 도시한다.
예를 들어, 도 4를 참고하면, 단말 장치는 상기 네트워크에게 MM(mobility management) 연결 설정을 요청 함으로써, 상기 MM 연결을 개시할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단말 장치는 MM-connection request 메시지를 상기 네트워크에게 송신함으로써, RR(radio resource) 연결을 요청할 수 있다(도 4의 왼쪽 상단 프로토콜 참조). 다른 예를 들어, 상기 단말 장치는 MM 연결이 활성화된 이후에, 하위 계층에서 연결이 실패한 경우, 재설정을 위한 CM(connection management) service request 메시지를 상기 네트워크에게 송신할 수 있다(도 4의 왼쪽 하단 프로토콜 참조). 또 다른 예를 들어, 상기 단말 장치는 상기 단말 장치의 위치 업데이트 정보를 상기 네트워크에게 송신하여 상기 단말 장치의 최근 위치 정보를 알려줄 수 있다(도 4의 오른쪽 프로토콜 참조).
본 개시는 전체적인 이동성 관리 프로토콜 절차의 일부를 설명하고 있지만, 상기 이동성 관리 프로토콜의 다른 절차들도 도 4로부터 명백하다. 또한, 상기 단말 장치의 초기 등록 이후에, 도 4에 도시된 절차들 중 일부는 정보가 변경되지 않으므로 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치의 위치가 변경되지 않는 경우, 정기적인 위치 정보 업데이트가 수행될 필요가 없다.
낮은 이동성 장치들의 이동성 관리에 의하여 소모되는 자원들을 줄이기 위하여, 높은 이동성 기능들뿐만 아니라 MTC 낮은 이동성 기능들도 3GPP TS 22.368에서 정의된다. TR 45.820 v1.4.0에서, 상기 낮은 이동성은 최대 속도가 시속 30km 이내인 것으로 정의되며, 상기 높은 이동성은 최대 속도가 시속 30km이상인 것으로 정의된다. MTC 기능 낮은 이동성은 이동을 하지 않거나, 이동을 자주 하지는 않거나, 또는 특정 반경 이내에서 이동하는 상기 MTC 장치들을 위하여 이용된다. 상기 MTC 기능 낮은 이동성은 네트워크 작동자가 상기 이동성 관리 절차의 빈도를 변경하거나 각 MTC 장치들의 이동성 관리를 단순화하도록 만든다. 또한 상기 MTC 기능 낮은 이동성은 사용자 장치에서 이용되는 전력 소모 감소 및 시그널링 오버헤드 감소를 위하여, 상기 네트워크 작동자가 상기 MTC 장치들에 의하여 수행된 위치 정보 업데이트의 빈도를 정의하도록 만든다.
그러나, eDRX 및 페이징 또는 제어 채널 모니터링과 유사한 방식에서, 상기 낮은 이동성 기능은 위치 정보 업데이트 및 이동성 관리 절차의 빈도 변경만 허용할 뿐이고, 낮은 이동성 MTC 장치들에 대한 이동성 관리를 완전히 제거하는 것을 허용하지 않는다. 결과적으로, CIoT 장치들이 이동하지 않거나 일정 반경 이내에서만 이동하는 경우에도 상기 이동성 관리 절차가 수행되므로, 상기 불필요한 이동성 관리 절차는 무선 자원들을 소비하고 상기 CIoT 장치들의 배터릴 수명을 감소시킨다.
IoT 장치의 제한된 이동성
상기 서술된 바와 같이, 현재 3GPP 표준을 기반으로 하는 이동 네트워크에서, 이동성 관리는 상기 네트워크에 연결된 전자 장치들이 이동성을 가지며, 낮은 이동성과 높은 이동성으로 분류될 수 있다는 사실을 가정한다. 그러나, 상기 분류는 움직이지 않는 단말 장치를 고려하지 못한다. 또한, 상기 분류는 셀(즉, 상기 단말 장치들이 연결된 기지국의 지리학적 커버리지 영역)들 간 이동을 하지 않는 단말 장치를 고려하지 못한다. 따라서, 3GPP 네트워크의 상기 이동성 관리의 기능들은 이동하지 않는 단말 장치들(예컨대, 스마트 홈에 있는 CIoT 장치들)에 대한 효율적인 이용을 반영하지 못한다. 본 개시에서, "제한된 이동성"으로 새롭게 분류된 장치들은 네트워크와 처음 등록된 장치들을 의미한다. 상기 CIoT 장치들(또는 다른 장치들)은 상기 CIoT 장치들이 낮은 이동성 또는 높은 이동성의 대체 수단인 "제한된 이동성"을 가진다는 사실을 네트워크에게 지시한다. 또한, 상기 CIoT 장치들은 상기 CIoT 장치들의 위치(즉, 셀과 관련된 위치)가 변경되지 않거나, 상대적으로 빈번하게 변경되지는 않는다는 사실을 상기 네트워크에게 지시한다. 다시 말해, 상기 CIoT 장치들은 현재 기지국의 셀과 동일한 셀 이내에서 움직이며, 상기 네트워크와 통신하는 셀을 변경하지 않는다. 또한, 상기 제한된 이동성은 상기 CIoT 장치들이 위치되는 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지 영역에 포함됨을 의미할 수 있다. 상기 "제한된 이동성"을 지시하는 이동성 지시자에 의하여, 상기 단말 장치 및 상기 네트워크는 다양한 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치 및 상기 네트워크는 상기 단말 장치의 변화하지 않는 상태를 고려하여 이동성 관리를 수행할 수 있다. 상기 단말 장치의 변화하지 않는 상태를 고려한 이동성 관리는 불필요한 오버헤드 및 상기 단말 장치에서 발생되는 전력 소모를 줄일 수 있다.
상기 단말 장치가 상기 네트워크와 처음으로 등록을 수행할 때, 다양한 파라미터를 나타내는 등록 정보가 상기 네트워크로 송신된다. 상기 등록 정보는 classmark를 포함할 수 있다. 상기 classmark는 상기 단말 장치의 예상되는 이동성을 나타낸다. 상기 등록 정보는 현재 3GPP 표준에 따라 한 시간마다 송신될 수 있다. 그러나, 본 개시에 따르면, 상기 classmark는 상기 정보 이외에 동일한 셀 내에서 상기 단말 장치가 고정성을 가지는 것을 의미하는 "제한된 이동성"을 추가적으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 classmark는 하기의 표 2에 도시된 비트 정보를 포함할 수 있다.
Bits Mobility Class
00 Limited Mobility
01 Low mobility (=< 30km per hour)
10 High mobility (> 30km per hour)
11 Reserved for future Use
낮은 이동성 및 높은 이동성과 달리, 상기 제한된 이동성 지시자는 셀과 관련된 이동성을 나타낸다. 다시 말해, 상기 제한된 이동성 지시자는 상기 단말 장치의 속도보다는 상기 기지국의 커버리지 영역 및 셀 경계를 나타낸다. 따라서, 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 셀 간 이동을 수행할 것인지 여부를 알 수 있다. 상기 방법은 상기 단말 장치가 속도와 상관 없이 집 주변에서 돌아다니고, 셀을 변경하지 않는 시나리오에 적용될 수 있다. 또한, 상기 방법은 이동 속도가 대체로 고정된 단말 장치에 적용될 수 있다.
상기 추가적인 이동성 정보를 통하여, 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 셀을 변경하지 않는다는 사실을 전제하므로, 상기 네트워크는 이동성 관리 절차 및 페이징 절차를 보다 간단히 수행할 수 있다.
본 개시에서, 상기 제한된 이동성과 함께 새로운 동작 모드(RRC_Idle 및 RRC_Connected 모드 이외에)가 상기 단말 장치에서 정의될 수 있다. 상기 새로운 동작 모드는 NWDM(network disconnected mode)로 언급될 수 있다. 상기 NWDM은 상기 RRC_Idle 모드에서 나타날 수 있으며, 상기 단말 장치가 현재 상기 네트워크와 등록되지 않은 상태임을 가정한다. 상기 NWDM 모드는 상기 네트워크와 상대적으로 드물게 통신을 수행하는 전자 장치에 우선적으로 이용된다. 다만, 상기 NWDM 모드는 다른 임의의 전자 장치들에게도 이용될 수 있다.
상기 NWDM 모드에서, 상기 단말 장치는 On(NWDM-On 상태) 또는 Off(NWDM-Off 상태)일 수 있다. 상기 NWD-On 상태에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 통신하지 않을 수 있다. 반대로 상기 NWDM-OFF 상태에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 통신하고 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 NWDM-On 상태와 상기 NWDM-Off 상태 간 전환은 상기 네트워크와 함께 조정될 수 있기 때문에, 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태인 경우 상기 단말 장치와 통신을 시도하지 않을 수 있다. 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 전환되면, 상기 단말 장치의 수신기는 전력-on 상태가 되고, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 통신을 개시한다. 상기 제한된 이동성을 가진 단말 장치는 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 상기 DRX에서 상기 RRC_Connected 모드로 전환하는 것에 비하여 적은 시그널링 절차가 요구된다. 예를 들어, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 위치 정보 업데이트가 요구되지 않는다. 따라서, 상기 단말 장치의 전력 소모는 상기 DRX에서 상기 단말 장치의 전력 소모에 비교하여 감소한다. 또한, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태인 경우, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 연결이 끊어진 상태이지만, 상기 코어 네트워크는 상기 단말 장치의 연결 컨텍스트(PDN 연결, IP 주소 등) 및 상기 단말 장치의 등록를 유지한다. 따라서, 상기 단말 장치가 상기 네트워크와 재연결을 시도할 때, 상기 단말 장치는 보다 적은 수의 절차를 수행할 수 있다.
상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 상기 단말과 상기 네트워크 간 통신은 다수의 대체 형식을 적용할 수 있다. 첫 번째 예를 들어, 상기 단말 장치는 특정 프레임에서 상향링크 자원들을 미리 할당 받을 수 있다. 상기 할당은 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태로 진입하기 이전에 수행된다. 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태 및 상기 NWDM-Off 상태 간 전환이 예정됨을 인지할 수 있다. 따라서, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 진입할 때, 상기 단말 장치는 상기 미리 할당된 자원들에서 상기 네트워크와 데이터를 송수신할 수 있다.
두 번째 예를 들어, 상기 단말 장치는 특정 프레임에서 하향링크 자원들을 미리 할당 받을 수 있다. 상기 할당은 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태로 진입하기 이전에 수행된다. 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태 및 상기 NWDM-Off 상태 간 전환이 예정됨을 인지할 수 있다. 따라서, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 진입할 때, 상기 단말 장치는 상기 미리 할당된 자원들에서 상기 네트워크와 데이터를 송수신할 수 있다.
세 번째 예를 들어, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 전환한 이후 상기 단말 장치가 상기 네트워크와 직접 데이터를 송수신하는 대신에, 상기 단말 장치는 상기 네트워크로부터 할당된 하향링크 또는 상향링크 자원들의 지시 정보를 수신하고, 상기 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 단말 장치는 상기 할당된 자원들의 지시 정보를 획득하기 위하여, 상기 NWDM-Off 상태로 전환한 이후에 방송 채널 또는 다른 제어 채널로부터 신호를 수신할 수 있다. 상기 방법은 시그널링 증가로 인하여 더 많은 자원 집중을 만들 수 있지만, 상기 방법은 자원 할당이 상기 자원의 이용과 근접하게 결정되는 것을 허용하므로, 상기 방법은 유연한 자원 할당을 제공할 수 있다.
네 번째 예를 들어, 상기 단말 장치가 상향링크에서 비교적 작은 양(volume)의 데이터를 송신하는 경우, 상기 단말 장치는 스마트 계량기(smart meter)를 이용할 수 있다. 상기 상향링크 데이터는 3GPP 무선 액세스 인터페이스의 PRACH(physical random access channel)와 같은 랜덤 액세스 채널에서 송신될 수 있다. 따라서, 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환되기 이전 또는 이후에 자원 할당 시그널링이 요구되지 않으므로, 상기 방법은 상기 단말 장치에게 전용된 자원을 할당할 필요가 없으며, 오버헤드를 줄일 수 있다.
상기 NWDM의 이용은 상기 단말 장치의 수신기가 꺼진 상태이고, 주기적으로 네트워크와 통신하는 동안(NWDM-Off 상태), 상기 단말 장치가 수면-유형 상태 또는 감소된 전력 상태(NWDM-On 상태)에 진입하는 것을 수반한다. 예를 들어, 유틸리티(utility) 스마트 계량기는 매일 또는 매주마다 상기 네트워크에게 보고하도록 요구될 수 있다. 또한, 많은 IoT 장치들의 상태로 인하여, 상기 IoT 장치들의 데이터 사용 패턴은 상대적으로 예상이 가능하고 주기적이 될 수 있다. 또한, 각 통신 이벤트에서 송신되는 데이터의 양은 상대적으로 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 유틸리티 스마트 계량기는 검침(reading) 및 에러 코드를 나타내는 5 비트 데이터만 송신할 수 있다.
따라서, 상기 NWDM이 상기 네트워크에 의하여 효율적으로 구성되고, 상기 자원들이 효율적으로 할당되기 위하여, 상기 단말 장치가 상기 NWDM에 진입하기 이전에 상기 단말 장치의 자원 이용 및 데이터 송신 주파수의 지시 정보가 상기 네트워크에게 제공되는 이점이 있다.
그러므로, 본 개시의 실시 예들에 따라, 상기 단말 장치가 상기 네트워크와 처음으로 등록을 할 때 상기 네트워크에게 등록 정보의 일부로서 이동성 지시 정보를 제공하는 것 이외에, 상기 단말 장치가 제한된 이동성을 지시하는 경우, 상기 단말 장치는 데이터 송신 주파수 지시자 및/또는 자원 이용 지시자를 제공할 수 있다. 상기 자원 이용 지시자는 상기 단말 장치의 데이터 송신 주파수 및/또는 자원 이용을 나타낸다.
데이터 송신 빈도(frequency) 지시자는 특정 빈도 송신 클래스(class) 또는 주기를 나타낸다. 상기 클래스는 시간적인 송신 빈도(예컨대, 분(minute), 시(hourly), 일(daily), 또는 주(weekly))를 나타낸다. 상기 지시자는 상기 classmark (등록 정보)에 포함된 상기 제한된 이동성 지시자와 함께 송신되거나, 상기 classmark 또는 다른 등록 정보 이후에 송신될 수 있다.
하기의 표 3은 CIoT 장치들의 데이터 송신 빈도 클래스를 나타내는 다수의 코드 정보들을 제공한다. 상기 코드 정보들은 보다 많은 수의 비트들 또는 보다 적은 수의 비트들을 구성할 수 있으며, 상기 시간 주기들 또한 다양할 수 있다.
Bits Data Transmission Frequency Class
000 10 Mins
001 30 Mins
010 1 Hour
011 6 Hours
100 12 Hours
101 One Day
110 One Week
111 Reserved for Future Use
상기 데이터 송신 빈도의 지시자가 상기 네트워크에게 제공된 이후, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 상기 네트워크는 상기 자원들을 할당하고, 상기 단말 장치에게 타이머(timer) 값을 지시할 수 있다. 상기 타이머 값은 상기 미리 할당된 자원들이 발생할 때 만료된다. 결과적으로, 상기 단말 장치 및 상기 네트워크는 적절한 주기에 동기화된 타이머 셋(set)을 가질 수 있다. 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태로 진입할 때, 상기 타이머가 시작되고, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 상기 타이머가 만료된다. 마찬가지로, 상기 코어 네트워크는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환되는 시점을 알 수 있도록 대응하는 타이머를 포함할 수 있다.
표 3 및 전술한 내용이 시간과 관련된 빈도 송신 지시자를 언급하고, 상기 타이머는 NWDM 상태 전환을 조정하기 위하여 상기 단말 장치 및 상기 네트워크에서 이용된다고 설명하였지만, 구현 방법에 따라 다양한 방법에 의하여 상기 NWDM 변환이 트리거링 될 수 있다. 예를 들어, 상기 시간 지시자 대신에 기후 환경이나 알람 메시지와 같은 환경적인 파라미터의 변화가 상기 NWDM 상태의 전환을 트리거링 할 수 있다. 또한, 상기 네트워크의 주파수 파라미터의 변화가 상기 NWDM 상태 간 전환을 개시하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 단말 장치 및 상기 네트워크 모두는 상기 파라미터와 관련된 조건의 변화를 인지하고 동기화될 수 있다. 상기 네트워크가 인지하지 못한 파라미터의 변화의 경우, 상기 단말 장치는 상기 환경 조건 및 상기 파라미터의 변화에 기반하여 상기 NWDM 상태들 간 전환을 할 수 있고, 이후에 상기 단말 장치는 상기 변화를 상기 네트워크에게 알려줄 수 있다. 상기 네트워크는 상기 단말 장치의 연결 컨텍스트를 유지할 수 있고, 상기 단말 장치들이 상기 NWDM-Off 상태로 전환되었음을 상기 단말 장치로부터 알게 될 때까지 상기 단말 장치에 대한 시그널링을 제공할 수 있다.
자원 이용 지시자(즉, 데이터 양(volume) 지시자)는 특정 자원 이용 클래스를 지시할 수 있다. 각각의 클래스는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 진입할 때 상기 단말 장치가 송수신하는 사용자 평면 데이터의 양과 대응한다. 상기 지시자에 기반하여, 상기 네트워크는 상기 단말 장치에게 자원들을 효율적으로 미리 할당할 수 있다. 상기 단말 장치는 상기 NWDM-On 상태로 진입하기 전에 자원들의 지시 정보를 제공받고, 상기 단말 장치의 송수신기 전력을 줄일 수 있다.
데이터 송신 빈도 지시자로서, 다수의 서로 다른 클래스들이 송신되는 데이터의 양에 기반하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 하기의 표 4를 참고하면, 4개의 서로 다른 클래스들이 정의된다. 표 4는 오직 4개의 클래스들만 도시하였지만 구현 방법에 따라 다수의 서로 다른 클래스들이 데이터 양에 기반하여 정의될 수 있다.
Bits data Volume (Bytes)
00 Up to 20
01 Up to 50
10 Up to 200
11 Not Applicable/Variable
상대적으로 정확한 데이터 송신 양 지시자가 제공되는 것에 더하여, 표 4에 포함된 코드 '11'와 같이, 상기 지시자는 상기 단말 장치의 송신 데이터 요구량이 다양할 수 있음을 나타낼 수 있다. 그러므로, 자원 요구는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에 진입하기 이전에 협상되지 않고 각 데이터 송신 이전에 협상될 것이다. 상기 데이터 송신 빈도 지시자로서, 상기 데이터 양 지시자는 상기 classmark에 포함된 상기 제한된 이동성 지시자와 함께 송신되거나, 상기 네트워크로부터 수신한 요청에 대응하여 상기 classmark 이후에 송신될 수 있다.
상기 데이터 송신 빈도 지시자 및 상기 데이터 양 지시자를 통하여, 상기 네트워크는 적절한 타이머(또는 다른 파라미터) 를 설정하고 적절한 양의 자원을 할당함으로써 상기 단말 장치와 NWDM 을 설정할 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 상기 파라미터들을 상기 단말 장치에게 알릴 수 있다. 상기 단말 장치는 동기화된 타이머를 개시하고, 자원 할당 정보를 저장할 수 있다. 또한 상기 단말 장치는 상기 타이머가 만료될 때까지 상기 NWDM-On 상태에 진입하고, 상기 NWDM-On 상태를 유지할 수 있다.
상기 타이머가 만료되면, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-Off 모드로 전환할 수 있고, 상기 할당된 자원들을 이용할 수 있다. 상기 할당된 자원들은 하나의 시간 할당일 수 있다. 이 경우, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태로 진입하기 이전에, 상기 할당된 자원이 상기 단말 장치에게 제공된다. 상기 할당된 자원은 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 진입할 때 마다 할당되는 자원들과 동일한 자원들이 될 수 있다. 상기 지속성 있는 자원 할당이 상기 자원 할당에서 유연성을 줄일 수 있음에도 불구하고, 상기 지속성 있는 자원 할당은 상기 단말 장치에게 한번 요구되므로, 상기 자원 할당은 시그널링 오버헤드 감소를 야기할 수 있다.
장치 등록 및 NWDM 설정
도 5는 NWDM 설정 절차의 흐름의 예를 도시한다.
도 5를 참고하면, 502 단계에서, 단말 장치는 3GPP 표준에 기재된 방식 중 적합한 방식에 따라 상기 네트워크에 등록한다. 예를 들어, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에 연결된 기지국과 관련된 정보를 포함하는 하나 이상의 신호를 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다. 상기 기지국과 관련된 정보는 상기 기지국을 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에 등록하기 위하여 요구되는 정보를 상기 기지국으로부터 제공받을 수 있다. 상기 등록 절차는 상기 단말 장치가 처음 켜진(turn-on) 상태를 가정하지만, 상기 절차는 상기 단말 장치와 상기 네트워크 간 NWDM 전환과 관련된 동기화를 잃어 버린 경우, 또는 상기 단말 장치가 다른 커버리지 영역으로 이동한 경우, 상기 단말 장치가 상기 네트워크에 접속하기 위하여 발생할 수 있다.
504 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 단말 장치가 제한된 이동성을 가진 CIoT 장치인지 여부를 결정한다. 다시 말해, 상기 단말 장치는 상기 단말 장치가 고정적이거나, 현재 기지국 커버리지 영역 이내에서 다른 셀로 이동하지 않는지 여부를 결정한다. 상기 단말 장치가 상기 제한된 이동성을 가진 CIoT 장치인지 여부는 구현 방법에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치는 상기 정보를 미리 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 단말 장치는 사용자의 입력에 의하여 상기 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 단말 장치는 상기 단말 장치가 위치한 커버리지 영역을 모니터링함으로써 상기 정보를 결정할 수 있다.
506 단계에서, 상기 단말 장치가 상기 제한된 이동성을 가지지 않은 경우, 상기 단말 장치는 기존의 3GPP에 기재된 바에 따라 이동성 관리 절차 및 자원 할당 절차를 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 등록 정보는 제한된 이동성 지시 정보를 포함하지 않는다.
508 단계에서, 상기 단말 장치가 상기 제한된 이동성을 가지는 경우, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에게 상기 단말 장치가 상기 제한된 이동성을 가진다는 사실을 지시하는 정보를 송신한다. 예를 들어, 상기 단말 장치는 상기 네트워크로 송신되는 classmark 신호에서 상기 지시 정보를 포함할 수 있다. 상기 지시 정보에 기반하여, 상기 네트워크는 상기 단말 장치의 제한된 이동성을 고려하여 등록 절차를 수행할 수 있다.
510 단계에서, 상기 단말 장치는 송신 데이터 빈도 클래스 지시자 또는 다른 파라미터를 상기 네트워크에게 송신한다.
512 단계에서, 상기 단말 장치는 자원 이용 클래스를 상기 네트워크에게 송신한다. 또한, 상기 단말 장치는 구현 방법에 따라, 513 단계에서 클락/타이밍 정확성 클래스 또는 지시 정보를 상기 네트워크에게 송신할 수 있다. 상기 클락/타이밍 정확성 클래스는 NWDM 타이머 값을 결정하기 위하여 상기 네트워크에 의하여 이용된다.
도 5는 상기 508 내지 513 단계가 서로 분리된 동작인 것으로 도시하였지만, 상기 508 내지 513 단계들은 하나의 연속된 동작으로 수행될 수 있으며, 상기 네트워크에 의하여 요청 받은 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치가 제한된 이동성으로 결정되면, 상기 다양한 지시자들은 모두 상기 classmark 신호에 포함될 수 있다. 또한, 표 2 내지 4에서 도시되었듯이, 상기 다양한 지시자들은 상대적으로 적은 비트 정보에 의하여 형성되고, 상기 적은 비트 정보는 기존의 3GPP 표준에 정의된 claamark 신호에서 이용되지 않은 비트 정보일 수 있다.
514 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 NWDM을 설정한다. 다시 말해, 상기 단말 장치는 상기 네트워크로부터 NWDM 파라미터들을 수신한다. 상기 NWDM 파라미터들은 상기 네트워크에 의하여, 상기 데이터 송신 클래스 지시자 및 자원 이용 클래스 지시자에 기반하여 결정된다. 상기 단말 장치는 타이머를 개시 및 시작함으로써 상기 NWDM 모드를 구성한다. 또한, 상기 단말 장치는 미리 할당된 자원들을 저장 또는 기록한다. 상기 단말 장치의 연결 파라미터들은 상기 네트워크 및 상기 단말 장치에 의하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 인증(authentication), 식별(identification), 컨텍스트 설정(context establishment), PDN 연결 설정, 및 IP 주소 할당 중 적어도 하나는 상기 514 단계에서 수행될 수 있다. 상기 NWDM 설정 파라미터를 생성하기 위하여, 상기 514 단계에서, 상기 네트워크는 다수의 결정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크는 상기 데이터 자원 및 상기 데이터 송신 빈도 지시자에 기반하여 자원 할당을 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 네트워크는 상기 데이터 송신 빈도 주기 및/또는 상기 결정된 자원 할당에 기반하여 타이머 값을 결정할 수 있다. 상기 네트워크는 또한 상기 단말 장치에게 다른 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크는 상기 타이머가 동기화되는 것에 이용되는 동기화 지시자를 상기 단말 장치에게 제공할 수 있다.
상기 NWDM이 설정되면, 516 단계에서, 상기 단말 장치는 타이머의 만료를 확인함으로써 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태인지 또는 상기 NWDM-Off 상태인지 여부를 결정한다. 예를 들어, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태인 경우, 상기 단말 장치는 516 단계에서 상기 네트워크와 연결을 끊고, 상기 네트워크와 데이터를 송수신하지 않는다. 또한, 상기 단말 장치가 데이터를 송신하고, 상기 타이머를 시작하면, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-On 상태로 진입할 수 있다.
상기 타이머가 작동하지 않는 경우, 518 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 연결하고, 상기 514 단계에서 설정된 연결 파라미터에 따라 데이터를 송수신한다.
상기 NWDM의 설정은 다수의 절차 수행이 요구되지만, 도 5는 상기 다수의 절차들을 전부 도시한 것은 아니다. 예를 들어, 상기 네트워크가 상기 빈도 지시자 및 자원 이용 지시자를 수신한 이후, 상기 네트워크는 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태를 퇴장해야하는 절대(absolute) 시간 값을 결정할 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 상기 단말 장치에게 타미어 값을 제공하지 않고, 상기 절대 시간 값을 제공할 수 있다. 상기 네트워크는 오직 관심 있는 단말 장치에 대해서만 상기 NWDM 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, IoT는 다수의 장치들로 형성되기 때문에, 단일 셀은 100 또는 1000개의 CIoT 장치들을 포함할 수 있다. 이 경우, 잠재적인 네트워크 혼잡을 줄이고, 로드 밸런싱(load balancing)을 수행하기 위하여, 상기 네트워크는 제한된 이동성의 단말 장치들의 자원 할당을 조절할 수 있다. 상기 조절된 자원 할당에 의하여, 상기 제한된 이동성의 단말 장치들은 동시에 데이터를 송수신 하지 않을 수 있다. 예를 들어, 특정 셀이 10개의 스마트 계량기들을 포함하고, 상기 스마트 계량기들은 각각 하루에 한 번 자료를 보고한다고 가정한다. 이 경우, 상기 네트워크는 하루 동안에 1분 단위의 주기를 가지는 NWDM 타이머를 시간 간격을 두고 개시함으로써 상기 10개의 스마트 계량기들이 동시에 상기 자료들을 보고하지 않도록 만들 수 있다. 또한, 시간이 중요한(time-critical) 데이터를 송수신하지 않는 단말 장치에 대한 자원은 상대적으로 트래픽이 적은 오프 피크(off-peak) 시간(예: 저녁 시간대)에 할당될 수 있다.
표 3에서 도시된 바와 같이, 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에 있는 지속 시간은 구현 방법에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치(thermostat)가 매 시간마다 온도 자료를 보고하는 경우, 상기 NWDM 타이머의 지속 시간은 한 시간일 수 있다. 다른 예를 들어, 스마트 유틸리티 계량기가 매 주마다 자료를 보고하는 경우, 상기 스마트 유틸리티 계량기가 상기 NWDM-On 상태에 있는 동안에 상기 스마트 유틸리티 계량기는 상기 네트워크와 신호를 송수신하지 않을 수 있다. 또 다른 예를 들어, 클락 드리프트(clock drift)에 의하여 상기 단말 장치의 클락과 상기 네트워크 간 동기화는 손실될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단말 장치가 긴 주기를 가지는 NWDM-On 상태에 있는 경우, 상기 단말 장치와 상기 네트워크 각각에 있는 각각의 NWDM 타이머는 서로 다른 시간에 만료될 수 있다(즉, 동기화가 손실될 수 있다). 이 경우, 상기 동기화 손실로 인하여, 미리 할당된 자원을 잃어버린 단말 장치의 우도(likelihood)가 감소할 수 있다. 상기 우도의 감소를 줄이기 위하여, 상기 네트워크 및 상기 단말 장치가 상기 NWDM 타이머를 설정할 때, 또는 상기 네트워크가 상기 단말 장치에게 절대 시간 값을 제공할 때, 오차의 마진(margin)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치에 대한 자원이 1주일에 한번으로 할당된 경우, 타이머의 값은 상기 7일 보다 작게 설정될 수 있고, 상기 단말 장치는 송수신 윈도우(window)를 가지기 위하여, 상기 NWDM-Off 상태에 진입할 때 다수의 무선 프레임을 모니터하도록 구성될 수 있다. 상기 방법에서, 되도록 긴 자원이 상기 윈도우에 미리 할당될수록, 상기 단말 장치는 상기 자원들로 액세스할 수 있다. 상기 방법은 상기 네트워크 및 상기 단말 장치간 동기화의 일탈과 같은 NWDM 상태 전환 타이밍 오차에 대한 마진을 제공하고, 상기 미리 할당된 자원의 손실이 감소하는 기회를 제공할 수 있다.
본 개시에서 네트워크 단절된 모드(network disconnected mode)라는 용어가 이용되고 있지만, 상기 NWDM-On 상태에 있는 CIoT 장치와 제한되지 않은 이동성을 가진 종래 장치가 네트워크와 연결이 단절된 것 간에는 다수의 차이점이 존재한다.
첫 번째로, CIoT 장치가 NWDM-On 상태로 진입할 때, 상기 CIoT 장치는 상기 CIoT 장치의 컨텍스트(즉, IP 주소, PDN 연결, 할당된 S-GW 정보 등)을 보유한다. 반면에, 상기 네트워크와 연결이 끊어진 단말 장치는 더 이상 상기 네트워크에 등록된 것이 아닌 것으로 고려되므로, 상기 단말 장치는 상기 컨텍스트를 보유하지 않는다. 두 번째로, CIoT 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때, 상기 CIoT 장치는 식별, 인증, RRC 연결 요청 절차가 요구되지 않는다. 대신에 상기 CIoT 장치가 상기 네트워크와 처음 등록 절차를 수행하고, 상기 NWDM 모드가 처음으로 설정될 때 상기 절차들이 수행된다.
상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환하는 CIoT 장치는 연결이 완전히 단절된 장치와 비교하여 적은 시그널링 동작을 수행한다. 따라서, 상기 CIoT 장치는 DRX를 수행하는 장치 및 통신 인스턴스들 사이에서 끊어진 장치들과 비교하여 적은 전력을 소모할 수 있다.
이동성 관리 시그널링(mobility management signaling)
도 6은 일 실시 예에 따른 이동성 관리 절차의 예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 6은 도 1 및 3GPP 표준 TS24.008을 참고하여 설명된 3GPP 네트워크에서 발생되는 이동성 관리 시그널링의 개요를 도시한다. 도 6은 본 개시의 범위를 넘어서는 모든 절차들을 도시하고 있지만, 본 개시의 내용과 관련된 사항은 도 6의 오른쪽에 음영으로 표시된 참조번호 602가 나타내는 위치 추적(tracking) 절차에 해당한다.
도 6을 참고하면, 3GPP 장치들 및 네트워크들은 상기 단말 장치들의 위치를 알기 위하여 이동성 관리 프로토콜을 수행하도록 요구된다. 예를 들어, 페이징 메시지가 특정 기지국에게 제공되고, 핸드오버가 발생한다.
종래의 3GPP 장치들에서, 상기 네트워크가 상기 단말 장치들의 현재 위치를 알기 위하여 상기 위치 추적 절차는 규칙적인 인터벌(interval)에서 수행된다. 그러나, 단말 장치가 이동하지 않고 고정적인 경우, 상기 규칙적인 위치 추적 및 업데이트는 불필요하다. 본 개시에서, CIoT 장치가 제한된 이동성인 경우, 상기 네트워크는 상기 CIoT 장치가 고정적이라는 사실을 인지하고, 일부 이동성 관리 절차를 연기(suspend)할 수 있다. 다시 말해, 도 6에 기재된 규칙적인 위치 추적 및 업데이트 시그널링이 연기되므로, 상기 네트워크 및 상기 CIoT 장치간 통신 부담이 감소하고, 전력 소모가 감소할 수 있다. 그러나, 상기 네트워크가 상기 CIoT 장치의 위치를 알기 위하여, 상기 CIoT 장치가 상기 네트워크와 등록 절차를 수행할 때, 상기 NWDM이 설정될 때, 또는 상기 CIoT 장치가 기지국 커버리지 영역을 변경할 때, 상기 CIoT 장치의 위치 정보가 상기 네트워크에게 제공되어야 한다.
NWDM-On 상태인 경우
상기 서술한 바와 같이, 제한된 이동성을 가지는 CIoT 장치는 감소된 오버헤드를 가진 채 상기 네트워크와 데이터를 송수신한다. 상기 CIoT 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때(즉, 네트워크와 재연결할 때), 다수의 시그널링 절차들이 생략된다.
도 7은 일 실시 예에 따른 NWDM 상태 전환 절차 흐름의 예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 7은 상기 단말 장치가 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환할 때 수행되는 절차들을 도시한다.
도 7은 상기 단말 장치가 상기 네트워크와 통신하는 과정을 도시하지만, 상기 단말 장치는 단말 장치가 위치한 커버리지 영역을 제공하는 기지국을 통하여 상기 네트워크와 통신을 수행한다.
도 7을 참고하면, 702 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-On 상태에 있고, 상기 네트워크와 연결이 끊어진 상태이다. 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 데이터를 송수신하지 않지만, 상기 네트워크에 등록(예: 인증, 컨텍스트 설정 등)이 수행된 상태이다. 상기 702 단계에서 상기 단말 장치의 상태는 도 5의 520 단계와 대응한다.
704 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-On 타이머가 만료되었는지 여부를 결정한다. 상기 타이머가 만료되지 않았다면, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-On 상태를 유지한다. 상기 타이머가 만료되면, 706 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 NWDM-Off 상태로 전환한다. 705 단계에서, 상기 단말 장치는 상이 타이머를 이용하지 않고 외부 적인 환경 조건을 이용하여 상기 NWDM-Off 상태로 전환하는 것을 트리거링 할 수 있다.
706 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 단말 장치의 수신기를 켜고(turn on), 상기 네트워크가 송신하는 동기화 정보 및 하향링크 시그널링을 획득하기 위하여 적어도 하나의 채널을 모니터링(또는 리스닝(listening))한다. 예를 들어, 상기 단말 장치는 BCCH(broadcast channel) 및/또는 SCH(synchronization channel)을 리스닝할 수 있다.
708 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크와 클락을 동기화하고 상기 네트워크로부터 하향링크 데이터를 수신하기 위하여, 수신된 동기화 정보 및 방송 정보를 이용한다. 상기 동기화 정보 및 상기 방송 정보는 상기 단말 장치가 상향링크 자원을 요청하기 위한 상향링크 제어 채널의 위치를 식별하기 위하여 이용된다. 상기 동기화를 위한 시간 값은 상기 동기화가 손실될 수 있는 상황에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치가 높은 정확성의 클락을 가지고, 상기 단말 장치가 상대적으로 짧은 주기의 NWDM-On 상태에 있는 경우를 가정하자. 이 경우, 동기화 손실이 발생할 확률이 낮으므로 상기 단말 장치는 빠르게 상기 동기화 정보 및 시그널링 데이터를 수신할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 단말 장치가 낮은 정확성의 클락을 가지고, 상기 단말 장치가 상대적으로 긴 주기의 NWDM-On 상태에 있는 경우를 가정하자. 이 경우, 동기화 손실이 발생할 확률이 높으므로 상기 단말 장치는 동기화 정보 및 시그널링 데이터를 수신하기 위하여 보다 많은 양의 시간이 걸릴 것이다.
일부 실시 예에서, NWDM 상태 전환 타이밍에 관한 오차의 마진이 제공될 수 있다. 상기 마진은 낮은 정확성의 클락 및 낮은 데이터 송신 빈도를 가지는 단말 장치에게 제공된다. 상기 단말 장치는 동기화를 위한 증가된 시간 주기를 가질 수 있고, 할당된 자원 정보를 나타내는 시그널링을 수신할 수 있다. 상기 오차의 마진은 상기 네트워크에 의하여 다른 타이머 값이 설정됨으로써 제공된다. 상기 방법에 의하여, 상기 타이머는 상기 단말 장치에게 할당된 자원의 발생 이전에 올바르게 만료될 수 있다.
710 단계에서, 동기화가 수행되면, 상기 단말 장치는 상기 NWDM을 설정할 때, 또는 상기 708 단계에서 상기 네트워크로부터 획득된 정보에 기반하여 상향링크 자원이 미리 할당되었는지 여부를 결정한다.
상기 상향링크 자원이 미리 할당되지 않았다면, 718 단계에서, 상기 단말 장치는 랜덤 액세스 채널(random access channel, RACH)을 이용하여 상기 네트워크에게 데이터를 송신할지 여부를 결정한다. 상기 결정은 상기 NWDM 설정 동안에 설정된 파라미터에 기반한다. 또한, 상기 결정은 송신되는 데이터의 양에 기반할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 적은 양의 데이터가 송신되는 경우, 720 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 상대적으로 적은 양의 데이터를 상기 랜덤 액세스 채널로 송신할 수 있다. 반면에 상대적으로 많은 양의 데이터가 송신되는 경우, 722 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 네트워크에게 전용된(dedicated) 자원을 요청할 수 있다. 도 7에서 도시되지 않았지만, 상기 CIoT는 상기 네트워크로부터 상기 전용된 자원 정보를 수신할 수 있다. 상기 CIoT는 상기 전용된 자원을 이용하여 상기 상향링크 데이터를 송신할 수 있다.
724 단계에서, 상기 단말 장치가 모든 상향링크 데이터가 상기 요청된 자원을 통하여 송신되었다고 결정하면, 상기 단말 장치는 필요한 경우, 716 단계를 수행한다.
상기 단말 장치가 상기 710 단계에서 상기 상향링크 자원이 미리 할당되었다고 결정한 경우, 712 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 할당된 자원을 통하여 상기 네트워크에 데이터를 송신한다.
714 단계에서, 상기 단말 장치는 모든 상향링크 데이터가 상기 할당된 자원을 통하여 송신되었는지 여부를 결정한다. 상기 상향링크 데이터가 송신되었는지 여부를 결정하는 과정은 상기 단말 장치가 상기 송신된 데이터에 대한 ACK/NACK을 상기 네트워크로부터 수신하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 모든 상향링크 데이터가 송신된 경우, 상기 단말 장치는 필요한 경우 716 단계를 수행할 수 있다.
716 단계예서, 상기 단말 장치는 모든 데이터 송수신이 완료되었는지 여부를 결정한다. 상기 모든 데이터 송수신이 완료된 경우, 상기 단말 장치는 상기 NWDM 타이머를 리셋(reset)하고, 상기 NWDM-On 상태로 진입한다. 여기서, 상기 타이머 설정 및 할당된 자원은 상기 NWDM이 설정될 때 결정된 타이머 설정 및 할당된 자원과 동일하다. 추가적으로, 상기 단말 장치 및 상기 네트워크가 상기 타이머를 다시 동기화하고, 상기 단말 장치가 상기 새로운 타이머 값 또는 파라미터 및 상기 단말 장치가 상기 NWDM-Off 상태로 전환한 이후에 새롭게 이용될 할당 자원을 알게 된 경우, 추가적인 협상 절차가 발생할 수 있다.
726 단계에서, 상기 단말 장치는 상기 708 단계에서 수신된 신호에 기반하여 수신되는 하향링크 데이터가 있는지 여부를 결정한다. 상기 수신되는 하향링크 데이터가 있다고 결정되는 경우, 728 단계에서 상기 단말 장치는 상기 네트워크로부터 상기 하향링크 데이터를 수신한다. 730 단계에서 상기 단말 장치가 상기 하향링크 데이터수신이 완료되었다고 결정하면, 상기 단말 장치는 필요한 경우 716 단계를 수행하여 상기 상향링크 데이터 송신의 완료를 기다린다. 상기 수신되는 하향링크 데이터가 없다고 결정된 경우, 상기 단말 장치는 716 단계를 수행하여 상기 상향링크 데이터 송신의 완료를 기다린다.
상기 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 NWDM-On 상태에서 상기 NWDM-Off 상태로 전환되기 위한 절차는 상기 단말 장치 상기 네트워크와 등록을 수행할 때보다 낮은 복잡도를 가진다. 따라서, 상기 절차는 각각의 데이터 송신 이후에 상기 네트워크와 완전히(fully) 연결이 끊는 단말 장치에 비하여 전력 절감을 제공할 수 있다. 또한, 상기 절차는 DRX, 위치 정보 업데이트, RRC 연결 요청 및 페이징 채널 확인 절차가 요구되지 않으므로 DRX 및 eDRX에 비하여 전력 절감을 제공할 수 있다.
도 8은 단말 장치의 기능적 블록 구성의 예를 도시한다. 이하 사용되는 "
Figure pat00001
부", "
Figure pat00002
기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 상기 용어는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 의미할 수 있다.
도 8을 참고하면, 단말 장치 800은 송수신부 810, 제어부 820, 저장부 830 및 적어도 하나 이상의 안테나를 포함한다. 설명의 편의를 위하여, 도 8은 상기 구성요소들만 포함하는 상기 단말 장치 800을 도시하였지만, 다양한 구현 방법에 따라 구성요소들의 삭제 또는 새로운 구성요소들의 부가가 가능하다. 또한, 설명의 편의를 위하여 도 8은 상기 구성요소마다 하나의 요소들을 포함하는 것으로 도시하였지만, 다양한 구현 방법에 따라 적어도 둘 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 장치 800은 2이상의 송수신부 810, 2이상의 제어부 820 또는 2이상의 저장부 830을 포함할 수 있다.
상기 송수신부 810은 송수신되는 신호를 처리(processing)하는 기능을 수행하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 상기 송수신부 810은 기저대역(baseband)에서 송신 신호를 처리하기 위한 다양한 동작을 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 송수신부 810은 통신 시스템에 따른 변조(modulation) 방식에 기반하여 변조를 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 변조 방식은 코드 분할 방식(code division multiple access, CDMA), 광대역 코드 분할 방식(wideband code division multiple access, WCDMA), 직교 방식(예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)), 비 직교 방식(예를 들어, FBMC(filter bank multi-carrier)) 이외에 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등을 포함할 수 있다.
다른 일부 실시 예들에서, 상기 송수신부 810은 상기 기저대역에서 처리된 송신 신호를 RF(radio frequency) 신호로 송신하기 위한 다양한 동작을 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 송수신부 810은 상기 기저대역에서 처리되고, DAC(digital analog converter)에 의하여 아날로그 신호로 변환된 RF 신호를 송신 대역에 기반하여 필터링(filtering)하도록 구성될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 송수신부 810은 상기 RF 신호를 상향변환(up-conversion)하도록 구성될 수 있다. 상기 상향변환이 된 RF 신호는 전력 증폭기(power amplifier, PA)에 의하여 신호 전력이 증폭된다. 상기 증폭된 RF 신호는 상기 단말 장치 800에 포함된 안테나를 통하여 송신된다.
구현 방법에 따라, 상기 송수신부 810은 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하도록 구성된다. 상기 단말 장치 800이 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하는 경우, 상기 송수신부 810은 안테나를 통하여 수신된 신호를 필터링 및 하향변환(down-conversion)하도록 구성될 수 있고, 상기 하향변환된 신호를 기저대역에서 복조(demodulation)하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부 820은 하나의 프로세서 코어(single core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 제어부 820은 듀얼 코어(dual-core), 쿼드 코어(quad-core), 헥사 코어(hexa-core) 등의 멀티 코어(multi-core)를 포함할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 상기 제어부 820은 내부 또는 외부에 위치된 캐시 메모리(cache memory)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부 820은 상기 단말 장치 800의 다양한 기능들을 수행하기 위하여 다른 구성요소들과 기능적으로 결합될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 제어부 820은 송신하는 신호를 처리하기 위하여 상기 송수신부 810을 제어하도록 구성된다. 다른 일부 실시 예들에서, 상기 제어부 820은 수신한 신호 또는 데이터를 상기 저장부 830에 저장하거나 읽기(read), 또는 불러오기(load)하도록 구성된다.
다른 일부 실시 예들에서, 상기 제어부 820은 상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 기지국으로 송신하도록 구성되고, 여기서, 상기 등록 정보는 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 저장부 830은 휘발성 메모리(volatile memory) 또는 불 휘발성 메모리(nonvolatile memory) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 불 휘발성 메모리는 ROM(read only memory), PROM(programmable ROM), EPROM(electrically Programmable ROM), EEPROM(electrically erasable ROM), 플래시 메모리, PRAM(phase-change RAM), MRAM(magnetic RAM), RRAM(resistive RAM), FRAM(ferroelectric RAM) 등을 포함할 수 있다. 상기 휘발성 메모리는 DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous DRAM), PRAM(phase-change RAM), MRAM(magnetic RAM), RRAM(resistive RAM), FRAM(ferroelectric RAM) 등과 같은 다양한 메모리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 저장부 830은 하드 디스크 드라이브(HDD, hard disk drive), 솔리드 스테이트 디스크(SSD, solid state disk), eMMC(embedded multimedia card), UFS(universal flash storage)와 같은 불 휘발성 매체를 포함할 수 있다.
도 8은 단말 장치 800의 기능적 구성 블록을 도시하였지만, 구현 방법에 따라 상기 도 8에 도시된 구성요소들은 상기 이동 통신 네트워크와 연결된 기지국의 전반적인 동작을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제어부 820은 지정된 영역 내에서 위치되는 단말로부터, 상기 단말이 상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 수신하도록 구성되고, 여기서, 상기 등록 정보는, 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 등록 정보에 기반하여, 상기 단말과 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. 소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 환경에서 지정된 영역 내에서 위치되는 단말의 동작 방법에서 있어서,
    네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 네트워크와 연결된 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 등록 정보는 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며,
    상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기지국으로부터, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하기 위한 파라미터 정보를 수신하는 과정과,
    상기 파라미터 정보에 기반하여, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드는,
    상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하는 제1 모드와, 상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하지 않는 제2 모드를 포함하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 등록 정보는 상향링크 데이터의 송신 빈도를 지시하는 정보, 상기 단말이 이용할 수 있는 자원을 지시하는 정보 및 상기 단말에 포함된 클락(clock)에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 파라미터 정보는, 상기 네트워크에 의하여, 상기 등록 정보에 기반하여 생성되고,
    상기 파라미터 정보는 상기 상향링크 데이터의 송신 주기 정보 및 상기 상향링크 데이터에 대한 할당 자원 정보를 포함하는 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 파라미터 정보는 타이머를 지시하는 정보를 더 포함하고,
    상기 타이머가 만료되면, 상기 단말에 의하여 상기 제1 모드가 결정되고,
    상기 타이머가 만료되지 않으면, 상기 단말에 의하여 상기 제2 모드가 결정되는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 모드가 결정되면, 상기 파라미터 정보에 기반하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 모드가 결정되면, 랜덤 액세스 채널(random access channel, RACH)을 이용하여, 상기 기지국에게 상향링크 데이터를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 모드가 결정되면, 상기 기지국에게 자원 할당 요청 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 수신된 자원 할당 정보를 이용하여, 상향링크 데이터를 상기 기지국에게 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하는 과정은,
    상기 단말에 미리 저장된 파라미터 정보의 변화에 대응하여, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하는 과정을 포함하고,
    상기 단말에 미리 저장된 파라미터 정보는 알람 메시지, 상기 단말이 위치한 지역의 기후 환경 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  9. 무선 환경에서 네트워크과 연결된 기지국 장치에 있어서,
    송수신부와,
    상기 송수신부와 기능적으로 결합된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    지정된 영역 내에서 위치되는 단말로부터, 상기 단말이 상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 수신하도록 구성되고,
    상기 등록 정보는 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며,
    상기 등록 정보에 기반하여, 상기 단말과 통신을 수행하도록 구성되는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 네트워크로부터, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하기 위한 파라미터 정보를 수신하도록 더 구성되고,
    상기 파라미터 정보를 상기 단말에게 송신하도록 더 구성되고,
    상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드는,
    상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하는 제1 모드와, 상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하지 않는 제2 모드를 포함하는 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 등록 정보는 상향링크 데이터의 송신 빈도를 지시하는 정보, 상기 단말이 이용할 수 있는 자원을 지시하는 정보 및 상기 단말에 포함된 클락(clock)에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 파라미터 정보는 상기 상향링크 데이터의 송신 주기 정보 및 상향링크 데이터에 대한 할당 자원 정보를 포함하는 장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 파라미터 정보는 타이머를 지시하는 정보를 더 포함하고,
    상기 타이머가 만료되면, 상기 단말에 의하여 상기 제1 모드가 결정되고,
    상기 타이머가 만료되지 않으면, 상기 단말에 의하여 상기 제2 모드가 결정되는 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말에 의하여 상기 제1 모드가 결정되면, 상기 파라미터 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신하도록 더 구성되는 장치.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말에 의하여 상기 제1 모드가 결정되면, 랜덤 액세스 채널(random access channel, RACH)을 이용하여, 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신하도록 더 구성되는 장치.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말에 의하여 상기 제1 모드가 결정되면, 상기 단말로부터 자원 할당 요청 메시지를 수신하도록 더 구성되고,
    상기 단말에게 자원 할당 정보를 송신하도록 더 구성되고,
    상기 송신된 자원 할당 정보에 기반하여, 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신하도록 더 구성되는 장치.
  16. 무선 환경에서 지정된 영역 내에서 위치되는 단말 장치에 있어서,
    네트워크와 연결된 기지국과 통신을 수행하는 송수신부와,
    상기 송수신부와 기능적으로 결합된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 네트워크에 등록하기 위한 등록 정보를 상기 기지국으로 송신하도록 구성되고,
    상기 등록 정보는 상기 지정된 영역이 상기 기지국의 커버리지(coverage) 영역에 포함됨을 나타내는 정보를 포함하며,
    상기 등록 정보에 기반하여, 상기 기지국과 통신을 수행하도록 구성되는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기지국으로부터, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하기 위한 파라미터 정보를 수신하도록 더 구성되고,
    상기 파라미터 정보에 기반하여, 상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드를 결정하도록 더 구성되며,
    상기 네트워크와 상기 단말 간 연결 모드는,
    상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하는 제1 모드와, 상기 단말이 상기 네트워크와 통신을 수행하지 않는 제2 모드를 포함하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 등록 정보는 상향링크 데이터의 송신 빈도를 지시하는 정보, 상기 단말이 이용할 수 있는 자원을 지시하는 정보 및 상기 단말에 포함된 클락(clock)에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 파라미터 정보는, 상기 네트워크에 의하여, 상기 등록 정보에 기반하여 생성되고,
    상기 파라미터 정보는 상기 상향링크 데이터의 송신 주기 정보 및 상기 상향링크 데이터에 대한 할당 자원 정보를 포함하는 장치.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 파라미터 정보는 타이머를 지시하는 정보를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 타이머가 만료되면, 상기 제1 모드를 결정하도록 구성되고,
    상기 타이머가 만료되지 않으면, 상기 제2 모드를 결정하도록 구성되는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 모드가 결정되면, 상기 파라미터 정보에 기반하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 송신하도록 더 구성되는 장치.

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