WO2011158377A1 - 無線通信方法、無線通信装置および無線通信システム - Google Patents

無線通信方法、無線通信装置および無線通信システム Download PDF

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WO2011158377A1
WO2011158377A1 PCT/JP2010/060380 JP2010060380W WO2011158377A1 WO 2011158377 A1 WO2011158377 A1 WO 2011158377A1 JP 2010060380 W JP2010060380 W JP 2010060380W WO 2011158377 A1 WO2011158377 A1 WO 2011158377A1
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WO
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wireless communication
communication device
data
control information
message
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PCT/JP2010/060380
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English (en)
French (fr)
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田島　喜晴
田中　良紀
義博 河▲崎▼
好明 太田
勝正 杉山
大渕　一央
Original Assignee
富士通株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/06—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication method, a wireless communication apparatus, and a wireless communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Long Term Evolution E-Advanced
  • Such wireless communication technology can be used not only for wireless communication by a terminal device operated by a user such as a mobile phone, but also for wireless communication by various other devices such as measuring devices.
  • a measuring device such as a gas meter or an electric meter reports measurement data to a server via a wireless communication network.
  • MTC Machine Type Communication
  • the wireless communication device when not performing data transmission / reception, can shift to a state (idle state) in which a connection related to wireless communication is released.
  • the idle wireless communication device can establish a connection again by performing a predetermined procedure (message transmission / reception) with the wireless communication device of the communication partner.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a wireless communication method, a wireless communication apparatus, and a wireless communication system capable of efficiently transmitting data while suppressing overhead of wireless communication. Objective.
  • a wireless communication method of a wireless communication system includes first and second wireless communication devices, and in which the first wireless communication device transmits data to the second wireless communication device.
  • the control information is transmitted at a timing at which control information used for processing for establishing the connection can be transmitted.
  • a message including data different from is transmitted to the second wireless communication apparatus.
  • the second wireless communication apparatus receives a message transmitted from the first wireless communication apparatus at a timing at which the first wireless communication apparatus can transmit control information.
  • the second wireless communication device extracts data included in the received message.
  • a wireless communication system includes first and second wireless communication devices, and in which the first wireless communication device transmits data to the second wireless communication device.
  • the first wireless communication device determines a timing at which control information used for processing for establishing a connection can be transmitted to the second wireless communication device when a connection is not established with the second wireless communication device.
  • a control unit and a transmission unit configured to transmit a message including data different from the control information to the second wireless communication device at a timing determined by the control unit.
  • the second wireless communication device is included in the reception unit that receives a message transmitted from the first wireless communication device at a timing at which the first wireless communication device can transmit control information, and the message received by the reception unit.
  • a data processing unit for extracting data.
  • the wireless communication apparatus According to the wireless communication method, the wireless communication apparatus, and the wireless communication system, it is possible to efficiently transmit data while suppressing the overhead of wireless communication.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless communication system according to the first embodiment.
  • the wireless communication system according to the first embodiment includes wireless communication devices 1 and 2.
  • the wireless communication device 2 may be implemented as a base station, and the wireless communication device 1 may be implemented as a subscriber station that accesses the wireless communication device 2.
  • the wireless communication device 1 transmits data to the wireless communication device 2 by wireless communication.
  • the wireless communication devices 1 and 2 can establish and release a wireless communication connection as appropriate.
  • the wireless communication device 1 includes a control unit 1a and a transmission unit 1b.
  • the control unit 1a determines the timing at which control information used for the process of establishing the connection can be transmitted to the wireless communication apparatus 2.
  • the transmission unit 1b transmits a message including data different from the control information to the wireless communication device 2 at the timing determined by the control unit 1a.
  • the wireless communication device 2 includes a receiving unit 2a and a data processing unit 2b.
  • the receiving unit 2a receives a message transmitted at a timing at which the wireless communication device 1 can transmit control information used for processing for establishing a connection from the wireless communication device 1 in which the connection with the own device has not been established.
  • the data processing unit 2b extracts data different from the control information from the message received by the receiving unit 2a. For example, the data processing unit 2b transfers the extracted data to a predetermined communication device.
  • connection established between the wireless communication apparatuses 1 and 2 may be a connection defined by a radio resource control (RRC) protocol that is a layer 3 protocol.
  • the control information may be RRC control information.
  • the timing at which the wireless communication device 1 can transmit control information includes, for example, the timing before the connection is established after the wireless communication device 1 performs random access to the wireless communication device 2.
  • the message transmitted by the wireless communication apparatus 1 may include both control information and data different from the control information, or may selectively include either one of data different from the control information and control information.
  • the wireless communication apparatus 2 extracts data different from the control information from the received message, the wireless communication apparatus 2 may end the wireless communication with the wireless communication apparatus 1 without performing the process of establishing the connection.
  • identification information of a wireless communication device that may transmit data different from control information at the above timing is registered in the wireless communication device 2 in advance, and the wireless communication device 1 sends its own device identification information in a message. May be inserted.
  • the wireless communication device 2 extracts data different from the control information from the message only when the identification information included in the received message is registered in advance.
  • the wireless communication device 1 may insert flag information indicating whether or not data different from the control information is included in the message. In this case, the wireless communication device 2 can determine whether to perform processing for extracting data different from the control information from the received message based on the flag information.
  • the wireless communication device 1 when the wireless communication device 1 has not established a connection with the wireless communication device 2, it can transmit control information used for processing for establishing the connection. At a timing, a message including data different from the control information is transmitted to the wireless communication device 2.
  • the wireless communication device 2 receives a message transmitted from the wireless communication device 1 at a timing at which the wireless communication device 1 can transmit control information. Then, the wireless communication device 2 extracts data included in the received message.
  • data can be transmitted from the wireless communication device 1 to the wireless communication device 2 before the connection is established between the wireless communication devices 1 and 2.
  • the wireless communication device 2 can also end wireless communication with the wireless communication device 1 without performing a process of establishing a connection. Therefore, it is possible to efficiently transmit data while suppressing the overhead of wireless communication.
  • the above wireless communication method is particularly effective when the wireless communication device 1 intermittently transmits data or when the amount of data transmitted at a time is relatively small.
  • the wireless communication system according to the first embodiment can be realized by using LTE or LTE-A wireless communication technology. It can also be realized as an MTC system.
  • an example of an MTC system realized by using LTE or LTE-A wireless communication technology is given.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a wireless communication system according to the second embodiment.
  • the wireless communication system according to the second embodiment includes MTC devices 10 and 10a, a base station 20, an MTC server 30, and a network 40.
  • the base station 20 can perform data communication with the MTC server 30 via the network 40.
  • the MTC devices 10 and 10a are wireless communication devices connected to a meter provided in a home or office. As a meter, a gas meter, an electric meter, a water meter, etc. can be considered.
  • the MTC devices 10 and 10 a access the base station 20 and transmit various data including MTC data indicating the measurement value of the meter to the MTC server 30 via the base station 20. It is assumed that the amount of MTC data transmitted by the MTC devices 10 and 10a at a time is small. Further, it is assumed that the cycle for transmitting MTC data is long, such as a one-month cycle.
  • the MTC device 10 has a function of transmitting MTC data without establishing an RRC connection with the base station 20, as will be described later.
  • the MTC device 10a does not have a function of transmitting MTC data without establishing an RRC connection.
  • the RRC protocol is a layer 3 protocol related to wireless communication, and includes a mobility management function.
  • the base station 20 is a communication device that performs wireless communication with the MTC devices 10 and 10 a and performs wired communication with the MTC server 30.
  • the base station 20 receives access from the MTC devices 10 and 10a, and receives data from the MTC devices 10 and 10a wirelessly.
  • the base station 20 transfers the MTC data to the MTC server 30 via the network 40.
  • the network 40 includes, for example, a core network and the Internet managed by a communication carrier.
  • the MTC server 30 is a server computer that collects MTC data from the MTC devices 10 and 10a and monitors the meter.
  • the collected MTC data is used for charge management, for example.
  • the MTC server 30 can be provided in a network of a business operator (for example, a gas company, a power company, a water company, etc.) in which a meter is installed.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the MTC device.
  • the MTC device 10 includes a reception unit 11, a meter management unit 12, a transmission data generation unit 13, a transmission unit 14, and a control unit 15.
  • the receiving unit 11 performs radio signal processing on a signal received from the base station 20 via an antenna, and down-converts the signal from a high frequency radio signal to a low frequency baseband signal. Then, the receiving unit 11 demodulates and error-correction-decodes the baseband signal, and extracts user data and control information transmitted from the base station 20.
  • the receiving unit 11 outputs the extracted user data to the meter management unit 12 and outputs the extracted control information to the control unit 15.
  • the user data includes, for example, a command transmitted from the MTC server 30 for managing and operating the meter.
  • the control information includes a random access response and RRC control information described later.
  • the meter management unit 12 manages the meter based on the user data acquired from the reception unit 11.
  • the meter management unit 12 monitors the measurement value of the meter, and outputs MTC data indicating the measurement value to the transmission data generation unit 13 at a predetermined cycle or timing designated by the MTC server 30.
  • the measured value of the meter may include the usage of “things” such as gas, electricity, and water.
  • the transmission data generation unit 13 generates a message to be transmitted to the base station 20 according to the control of the control unit 15 and outputs the message to the transmission unit 14.
  • the transmission data generation unit 13 may insert the MTC data acquired from the meter management unit 12 or the RRC control information acquired from the control unit 15 into the message.
  • a terminal ID and a flag to be described later may be inserted into the message.
  • the transmission unit 14 generates a transmission signal by performing error correction encoding and modulation on data that is a message acquired from the transmission data generation unit 13. Further, when data to be transmitted to the base station 20 is generated when the MTC device 10 is in an idle state, the transmission unit 14 generates a random access preamble as a transmission signal. The random access preamble is transmitted on a random access channel. Then, the transmission unit 14 performs radio signal processing on the transmission signal, and up-converts the low-frequency baseband signal to a high-frequency radio signal. The transmission unit 14 transmits a transmission signal, which is a radio signal, to the base station 20 via the antenna.
  • the control unit 15 controls RRC connection between the MTC device 10 and the base station 20 and data transmission (uplink communication) from the MTC device 10 to the base station 20.
  • the control unit 15 includes a terminal information management unit 16, a flag setting unit 17, and an RRC processing unit 18.
  • the terminal information management unit 16 manages a terminal ID that is identification information given to the MTC device 10 in advance. When inserting the terminal ID into the message, the terminal information management unit 16 outputs the terminal ID to the transmission data generation unit 13.
  • the flag setting unit 17 determines the value of the flag and outputs it to the transmission data generation unit 13 when inserting the flag into the message.
  • the RRC processing unit 18 transmits / receives RRC control information to / from the base station 20, and performs a process of establishing an RRC connection and a process of releasing the RRC connection. For example, when the RRC connection is not established, the RRC processing unit 18 determines the timing at which the RRC connection request can be transmitted to the base station 20 based on the control information acquired from the receiving unit 11. Then, an RRC connection request that is RRC control information is output to the transmission data generating unit 13. However, when MTC data is inserted into the message before the RRC connection is established, the RRC connection request is not output.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the base station.
  • the base station 20 includes a reception unit 21, a reception data processing unit 22, a wired communication unit 23, a transmission unit 24, and a control unit 25.
  • the receiving unit 21 performs radio signal processing on signals received from the MTC devices 10 and 10a via the antenna, and down-converts the high-frequency radio signal to a low-frequency baseband signal. Then, the baseband signal is demodulated and error correction decoded, and the message transmitted by the MTC devices 10 and 10 a is output to the received data processing unit 22.
  • the reception unit 21 detects the random access preamble transmitted by the MTC devices 10 and 10a.
  • the reception data processing unit 22 extracts user data (including MTC data) and control information included in the message acquired from the reception unit 21 according to the control of the control unit 25.
  • the reception data processing unit 22 outputs the extracted user data to the wired communication unit 23 and outputs the extracted control information to the control unit 25.
  • the control information includes RRC control information.
  • the received data processing unit 22 determines which of the RRC control information and the MTC data is inserted in the message. This determination is made by confirming whether the terminal ID included in the message is registered in the terminal information storage unit 26, or whether the flag included in the message is a predetermined value. Details of the determination method will be described later.
  • the wired communication unit 23 is connected to the network 40 and is a communication interface that performs wired communication.
  • the wired communication unit 23 transmits the MTC data acquired from the reception data processing unit 22 and the control information addressed to the MTC server 30 acquired from the control unit 25 to the MTC server 30 via the network 40. Further, the wired communication unit 23 outputs user data addressed to the MTC devices 10 and 10 a received from the MTC server 30 to the transmission unit 24.
  • the transmission unit 24 performs error correction coding and modulation on the user data acquired from the wired communication unit 23 and the control information acquired from the control unit 25 to generate a transmission signal. Further, when the random access preamble is detected by the receiving unit 21, the transmitting unit 24 generates a random access response as a transmission signal. Then, the transmission unit 24 performs radio signal processing on the transmission signal and up-converts the low-frequency baseband signal to a high-frequency radio signal. The transmission unit 24 transmits a transmission signal, which is a radio signal, to the MTC devices 10 and 10a via the antenna.
  • the control unit 25 controls access from the MTC devices 10 and 10a to the base station 20 and reception of MTC data from the MTC devices 10 and 10a.
  • the control unit 25 includes a terminal information storage unit 26 and an RRC processing unit 27.
  • the terminal information storage unit 26 is a wireless communication device (including the MTC devices 10 and 10a) that accesses the base station 20, and a device (MTC device 10) that may transmit MTC data before the RRC connection is established. (Including the terminal ID).
  • the terminal ID of the MTC device 10 may be registered in advance, or may be registered through signaling between the MTC device 10 and the base station 20. In the latter case, the control unit 25 transmits control information indicating the terminal ID registered in the terminal information storage unit 26 to the MTC server 30 via the wired communication unit 23.
  • the RRC processing unit 27 transmits / receives RRC control information to / from the MTC devices 10 and 10a, and performs processing for establishing RRC connection and processing for releasing RRC connection. For example, when the RRC processing unit 27 acquires the RRC connection request from the reception data processing unit 22, it performs RRC protocol processing and outputs RRC control information (RRC connection setting information) in response to the received RRC connection request to the transmission unit 24. To do.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing a flow of terminal registration. The process illustrated in FIG. 5 will be described along with step numbers.
  • Step S11 The MTC device 10 transmits a random access preamble to the base station 20.
  • the random access preamble to be transmitted is selected from a plurality of predefined signal sequence candidates.
  • the message transmitted in step S11 may be referred to as message 1 (Msg1). It should be noted that contention may occur in Msg1, that is, a plurality of wireless communication apparatuses may transmit the same signal sequence at the same timing.
  • Step S12 Upon detecting Msg1 included in the received signal, the base station 20 transmits a random access response message in its own cell. However, the base station 20 has not yet recognized the transmission source of Msg1 at this time.
  • the message transmitted in step S12 may be referred to as message 2 (Msg2).
  • Step S13 Upon receiving Msg2 from the base station 20, the MTC device 10 transmits an RRC connection request message to the base station 20.
  • the RRC connection request message includes identification information of the MTC device 10.
  • the message transmitted in step S13 may be referred to as Msg3.
  • Step S14 Upon receiving Msg3, the base station 20 recognizes the MTC device 10 that is the transmission source from the identification information included in Msg3. And the process which establishes RRC connection is advanced and an RRC connection setting message is transmitted to the MTC device 10 with the received identification information.
  • the message transmitted in step S14 may be referred to as message 4 (Msg4).
  • Msg4 message 4
  • the base station 20 transmits Msg4 to any one of the competing transmission sources.
  • the MTC device 10 returns to step S11 and transmits Msg1 to the base station 20 again.
  • Step S15 Upon receiving Msg4 from the base station 20, the MTC device 10 performs processing for establishing an RRC connection, and returns an RRC connection setting completion message.
  • Step S ⁇ b> 16 When an RRC connection is established with the base station 20, the MTC device 10 transmits a terminal registration request message to the base station 20. This terminal registration request message includes the terminal ID of the MTC device 10.
  • Step S ⁇ b> 17 Upon receiving the terminal registration request message from the MTC device 10, the base station 20 registers the terminal ID of the MTC device 10 in its own station. (Step S18) The base station 20 transmits a terminal registration request message to the MTC server 30 via the network 40. This terminal registration request message includes the terminal ID of the MTC device 10.
  • Step S19 Upon receiving the terminal registration request message from the base station 20, the MTC server 30 registers the terminal ID of the MTC device 10 in its own apparatus.
  • Step S20 The MTC server 30 transmits a terminal registration completion message to the base station 20 as a response to the terminal registration request message.
  • Step S ⁇ b> 21 Upon receiving the terminal registration completion message from the MTC server 30, the base station 20 transmits a terminal registration completion message to the MTC device 10.
  • Step S22 Upon receiving the terminal registration completion message from the base station 20, the MTC device 10 transmits an RRC connection release message to the base station 20, and performs a process of releasing the RRC connection.
  • the base station 20 performs processing for releasing the RRC connection.
  • the terminal ID of the MTC device 10 can be registered in the base station 20 by performing signaling between the MTC device 10 and the base station 20. Note that the above signaling may be performed only when the MTC device 10 is first connected to the base station 20. Further, from the viewpoint of security or the like, an expiration date may be provided for the terminal ID registered in the base station 20, and signaling may be executed periodically.
  • FIG. 6 shows the data structure of Msg3.
  • the MTC device 10 having a function of transmitting MTC data without establishing an RRC connection transmits type A or type B Msg3 shown in FIG.
  • the MTC device 10a that does not have the function of transmitting MTC data without establishing an RRC connection transmits Type C Msg3.
  • Type A Msg3 includes a terminal ID, a flag, and MTC data.
  • Type B Msg3 includes a terminal ID, a flag, and RRC control information used for establishing an RRC connection.
  • Type C Msg3 includes a terminal ID and RRC control information.
  • the base station 20 since the base station 20 performs radio communication with both of the MTC devices 10 and 10a, there is a possibility of receiving any Msg3 of types A, B, and C. Therefore, the base station 20 first determines whether the terminal ID included in Msg3 is registered in the base station 20, and determines the type of data included in Msg3 by checking the flag only when it is registered.
  • FIG. 7 is a flowchart showing data transmission processing.
  • the process shown in FIG. 7 is executed by the MTC device 10. In the following, the process illustrated in FIG. 7 will be described in order of step number.
  • the control unit 15 determines whether there is user data (including MTC data) to be transmitted to the base station 20. If there is user data to be transmitted, the process proceeds to step S32. If there is no user data to be transmitted, the process ends.
  • Step S32 The transmission unit 14 transmits a random access preamble (Msg1) to the base station 20.
  • the receiving unit 11 receives a random access response message (Msg2) from the base station 20.
  • Msg1 random access preamble
  • Msg2 random access response message
  • Step S33 The control unit 15 receives Msg2 from the base station 20 to identify the timing for transmitting Msg3 to the base station 20. Further, the control unit 15 determines whether the user data transmitted to the base station 20 can be transmitted without RRC connection. For example, it is determined that MTC data of a predetermined size or less can be transmitted without RRC connection, and it is determined that other user data cannot be transmitted without RRC connection. If it can be transmitted without RRC connection, the process proceeds to step S34. Otherwise, the process proceeds to step S35.
  • Step S34 The transmission data generation unit 13 generates a message (the above-mentioned type A Msg3) including the terminal ID, the flag, and the MTC data.
  • the transmission unit 14 transmits Msg3 to the base station 20.
  • the receiving unit 11 receives Msg4 as a response to Msg3 from the base station 20. As a result, the MTC data transmission process ends and the state returns to the idle state.
  • Step S35 The transmission data generation unit 13 generates a message (the above-mentioned type B Msg3) including the terminal ID, the flag, and the RRC control information.
  • the transmission unit 14 transmits Msg3 to the base station 20.
  • the receiving unit 11 receives Msg4 as an RRC connection setup message from the base station 20.
  • Step S36 The control unit 15 performs processing for establishing an RRC connection between the MTC device 10 and the base station 20.
  • the transmission data generation unit 13 generates an RRC connection setting completion message.
  • the transmission unit 14 transmits an RRC connection setting completion message to the base station 20.
  • Step S37 The transmission data generation unit 13 generates a message including user data.
  • the transmission unit 14 transmits the generated message to the base station 20.
  • Step S38 The transmission data generation unit 13 generates an RRC connection release message.
  • the transmission unit 14 transmits an RRC connection release message to the base station 20.
  • the control unit 15 performs processing for releasing the RRC connection. This returns to the idle state.
  • the MTC device 10 can transmit MTC data to the base station 20 without RRC connection. Further, by providing a flag in Msg3, the MTC device 10 can selectively use data transmission performed without establishing an RRC connection and data transmission performed by establishing an RRC connection.
  • the RRC protocol has a mobility management function and contributes to improvement of communication quality when the wireless communication apparatus moves.
  • the MTC device 10 connected to the meter does not move.
  • the MTC data transmitted by the MTC device 10 is relatively small in size. Therefore, in the second embodiment, it can be expected that the influence on the communication quality due to the absence of the RRC connection is small.
  • FIG. 8 is a flowchart showing data reception processing.
  • the process shown in FIG. 8 is executed by the base station 20. In the following, the process illustrated in FIG. 8 will be described in order of step number.
  • the reception data processing unit 22 determines whether or not Msg3 has been received from the MTC device 10. If Msg3 is received, the process proceeds to step S42. If Msg3 has not been received, the process ends.
  • Step S42 The reception data processing unit 22 determines whether or not the terminal ID included in Msg3 is registered in the terminal information storage unit 26. If registered, the process proceeds to step S43. If not registered, the process proceeds to step S46.
  • Step S44 The reception data processing unit 22 extracts MTC data from the received Msg3.
  • the wired communication unit 23 transfers the extracted MTC data to the MTC server 30.
  • Step S45 The control unit 25 generates a data reception response message as Msg4.
  • the transmission unit 24 transmits Msg4 to the MTC device 10. This completes the MTC data reception process.
  • Step S46 The control unit 25 proceeds with the process of establishing the RRC connection, and generates an RRC connection setting message as Msg4.
  • the transmission unit 24 transmits Msg4 to the MTC device 10.
  • Step S47 The receiving unit 21 receives a message including user data from the MTC device 10.
  • the reception data processing unit 22 extracts user data from the message.
  • the wired communication unit 23 outputs the extracted user data to the network 40.
  • Step S48 The receiving unit 21 receives an RRC connection release message from the MTC device 10.
  • the reception data processing unit 22 extracts RRC control information included in the RRC connection release message.
  • the control unit 25 performs processing for releasing the RRC connection.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing a flow of data transmission without establishing an RRC connection. The process illustrated in FIG. 9 will be described along with step numbers.
  • Step S51 The MTC device 10 transmits Msg1 to the base station 20.
  • Step S52 The base station 20 transmits Msg2 to the MTC device 10.
  • Step S53 The MTC device 10 transmits Msg3 including the MTC data (Msg3 of type A described above) to the base station 20.
  • Step S54 The base station 20 checks the terminal ID and flag included in the received Msg3, and determines that MTC data is included in Msg3.
  • Step S55 The base station 20 extracts MTC data from the received Msg3 and transfers it to the MTC server 30.
  • Step S56 The base station 20 transmits a data reception response message to the MTC device 10 as Msg4. Thereby, the RRC connection is not established between the MTC device 10 and the base station 20, and the data transmission from the MTC device 10 to the base station 20 is completed.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing a flow of data transmission for establishing an RRC connection. The processing illustrated in FIG. 10 will be described along with step numbers. (Step S61) The MTC device 10 transmits Msg1 to the base station 20.
  • Step S62 The base station 20 transmits Msg2 to the MTC device 10.
  • Step S63 The MTC device 10 transmits Msg3 including the RRC control information (Msg3 of type B described above) to the base station 20.
  • Step S64 The base station 20 confirms the terminal ID and flag included in the received Msg3, and determines that the RRC control information is included in Msg3.
  • Step S65 The base station 20 proceeds with the process of establishing the RRC connection, and transmits an RRC connection setup message to the MTC device 10 as Msg4.
  • Step S66 The MTC device 10 performs processing for establishing an RRC connection, and transmits an RRC connection setting completion message to the base station 20.
  • Step S67 The MTC device 10 transmits user data to the base station 20.
  • the user data transmitted here may include MTC data.
  • Step S ⁇ b> 68 When the received user data includes MTC data, the base station 20 transfers the MTC data to the MTC server 30.
  • Step S69) The MTC device 10 transmits an RRC connection release message to the base station 20. Thereby, the data transmission from the MTC device 10 to the base station 20 is completed.
  • MTC data can be transmitted from the MTC device 10 to the base station 20 without performing the process of establishing the RRC connection. Therefore, even when the MTC device 10 intermittently transmits MTC data having a relatively small size, the overhead of radio communication associated with establishment / release of the RRC connection is reduced, and the MTC data is efficiently transmitted. Is possible.
  • the base station 20 since the base station 20 authenticates the terminal ID, an MTC device that can perform data transmission without establishing an RRC connection may be mixed with an MTC device that cannot. Is possible.
  • Msg3 is used as a message for inserting MTC data.
  • the message that can be used for transmitting the MTC data is not limited to Msg3, and other messages at a timing at which the MTC device 10 can transmit the RRC control information to the base station 20 can also be used.

Abstract

　無線通信のオーバヘッドを抑制して効率的にデータ送信を行えるようにする。　無線通信装置（１）は、制御部（１ａ）と送信部（１ｂ）を有する。制御部（１ａ）は、無線通信装置（２）との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を無線通信装置（２）に送信できるタイミングを判断する。送信部（１ｂ）は、判断されたタイミングで、制御情報と異なるデータを含むメッセージを無線通信装置（２）に送信する。無線通信装置（２）は、受信部（２ａ）とデータ処理部（２ｂ）を有する。受信部（２ａ）は、無線通信装置（１）から、制御情報を無線通信装置（１）が送信できるタイミングで送信されたメッセージを受信する。データ処理部（２ｂ）は、受信されたメッセージに含まれるデータを抽出する。

Description

無線通信方法、無線通信装置および無線通信システム
　本発明は無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムに関する。
　現在、携帯電話システムなどの無線通信システムが広く利用されている。また、無線通信の更なる高速化・広帯域化を図るべく、次世代の無線通信技術について、継続的に活発な議論が行われている。例えば、標準化団体の１つである３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる無線通信システムや、ＬＴＥを発展させたＬＴＥ－Ａ（Long Term Evolution - Advanced）と呼ばれる無線通信システムが提案されている（例えば、非特許文献１，２参照）。
　このような無線通信技術は、携帯電話機などユーザが操作する端末装置による無線通信だけでなく、計測機器などその他の様々な装置による無線通信にも利用し得る。例えば、ガスメータや電気メータなどの計測機器が、無線通信ネットワークを介してサーバに計測データを報告するシステムを実現することが考えられる。３ＧＰＰでは、ユーザとのインタラクションを伴わない無線通信の形態として、ＭＴＣ（Machine Type Communication）が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
3rd Generation Partnership Project, "Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-UTRAN)", 3GPP TR 25.913 V7.3.0, 2006-03. 3rd Generation Partnership Project, "Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)", 3GPP TR 36.913 V8.0.1, 2009-03. 3rd Generation Partnership Project, "Service requirements for machine-type communications", 3GPP TS 22.368 V1.0.0, 2009-08.
　ところで、無線通信装置は、データ送受信を行わないとき、無線通信に関する接続を解放した状態（アイドル状態）に移行することができる。アイドル状態の無線通信装置は、通信相手の無線通信装置との間で、所定の手続き（メッセージの送受信）を行うことで、再度、接続を確立することができる。
　しかし、無線通信装置が間欠的にデータ送信を行う場合、データ送信の度に接続の確立および解放を行うと、接続の確立および解放の手続きによるオーバヘッドが大きくなり、データ送信の効率が低下するという問題がある。特に、ＭＴＣシステムのように、１回に送信するデータの量が比較的小さいと想定される無線通信システムでは、データ送信効率への上記オーバヘッドの影響が大きくなる。
　本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、無線通信のオーバヘッドを抑制して効率的にデータ送信を行うことができる無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、第１および第２の無線通信装置を含み、第１の無線通信装置が第２の無線通信装置にデータを送信する無線通信システムの無線通信方法が提供される。この無線通信方法では、第１の無線通信装置が、第２の無線通信装置との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を送信できるタイミングで、制御情報と異なるデータを含むメッセージを第２の無線通信装置に送信する。第２の無線通信装置が、第１の無線通信装置から、制御情報を第１の無線通信装置が送信できるタイミングで送信されたメッセージを受信する。第２の無線通信装置が、受信したメッセージに含まれるデータを抽出する。
　また、上記課題を解決するために、第１および第２の無線通信装置を含み、第１の無線通信装置が第２の無線通信装置にデータを送信する無線通信システムが提供される。第１の無線通信装置は、第２の無線通信装置との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を第２の無線通信装置に送信できるタイミングを判断する制御部と、制御部が判断したタイミングで、制御情報と異なるデータを含むメッセージを第２の無線通信装置に送信する送信部と、を有する。第２の無線通信装置は、第１の無線通信装置から、制御情報を第１の無線通信装置が送信できるタイミングで送信されたメッセージを受信する受信部と、受信部が受信したメッセージに含まれるデータを抽出するデータ処理部と、を有する。
　上記無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムによれば、無線通信のオーバヘッドを抑制して効率的にデータ送信を行うことができる。
　本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
第１の実施の形態の無線通信システムを示す図である。 第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。 ＭＴＣデバイスを示すブロック図である。 基地局を示すブロック図である。 端末登録の流れを示すシーケンス図である。 Ｍｓｇ３のデータ構造を示す図である。 データ送信処理を示すフローチャートである。 データ受信処理を示すフローチャートである。 ＲＲＣ接続を確立しないデータ送信の流れを示すシーケンス図である。 ＲＲＣ接続を確立するデータ送信の流れを示すシーケンス図である。
　以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
　［第１の実施の形態］
　図１は、第１の実施の形態の無線通信システムを示す図である。第１の実施の形態の無線通信システムは、無線通信装置１，２を有する。例えば、無線通信装置２を基地局として実装し、無線通信装置１を無線通信装置２にアクセスする加入者局として実装することが考えられる。無線通信装置１は、無線通信により無線通信装置２にデータを送信する。無線通信装置１，２は、適宜、無線通信の接続の確立および解放を行うことができる。
　無線通信装置１は、制御部１ａと送信部１ｂを有する。制御部１ａは、無線通信装置１，２の間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を無線通信装置２に送信できるタイミングを判断する。送信部１ｂは、制御部１ａが判断したタイミングで、制御情報と異なるデータを含むメッセージを無線通信装置２に送信する。
　無線通信装置２は、受信部２ａとデータ処理部２ｂを有する。受信部２ａは、自装置との間に接続が確立されていない無線通信装置１から、接続を確立する処理に用いられる制御情報を無線通信装置１が送信できるタイミングで送信されたメッセージを受信する。データ処理部２ｂは、受信部２ａが受信したメッセージから制御情報と異なるデータを抽出する。データ処理部２ｂは、例えば、抽出したデータを所定の通信装置に転送する。
　ここで、無線通信装置１，２の間に確立される接続は、レイヤ３プロトコルである無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）プロトコルで定義される接続であってもよい。上記の制御情報は、ＲＲＣ制御情報であってもよい。無線通信装置１が制御情報を送信できるタイミングには、例えば、無線通信装置１が無線通信装置２に対してランダムアクセスを行った後、接続が確立される前のタイミングが含まれる。
　また、無線通信装置１が送信する上記のメッセージは、制御情報および制御情報と異なるデータの両方を含んでもよいし、制御情報および制御情報と異なるデータの何れか一方を選択的に含んでもよい。無線通信装置２は、受信したメッセージから制御情報と異なるデータを抽出したときは、接続を確立する処理を行わずに、無線通信装置１との間の無線通信を終了するようにしてもよい。
　また、上記のタイミングで制御情報と異なるデータを送信する可能性のある無線通信装置の識別情報を、無線通信装置２に予め登録しておくと共に、無線通信装置１がメッセージに自装置の識別情報を挿入してもよい。その場合、無線通信装置２は、受信したメッセージに含まれる識別情報が予め登録されたものである場合のみ、制御情報と異なるデータを当該メッセージから抽出することが考えられる。また、無線通信装置１は、制御情報と異なるデータが含まれているか否かを示すフラグ情報を、メッセージに挿入してもよい。その場合、無線通信装置２は、フラグ情報に基づいて、受信したメッセージから制御情報と異なるデータを抽出する処理を行うか否かを判断することができる。
　このような第１の実施の形態の無線通信システムでは、無線通信装置１が、無線通信装置２との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を送信できるタイミングで、制御情報と異なるデータを含むメッセージを無線通信装置２に送信する。無線通信装置２が、無線通信装置１から、制御情報を無線通信装置１が送信できるタイミングで送信されたメッセージを受信する。そして、無線通信装置２が、受信したメッセージに含まれるデータを抽出する。
　これにより、無線通信装置１，２の間に接続が確立される前に、無線通信装置１から無線通信装置２にデータを送信することができる。また、無線通信装置２は、データを受信後、接続を確立する処理を行わずに、無線通信装置１との間の無線通信を終了することも可能である。よって、無線通信のオーバヘッドを抑制して効率的にデータ送信を行うことが可能となる。上記の無線通信方法は、無線通信装置１が間欠的にデータを送信する場合や、１回に送信されるデータの量が比較的小さい場合に、特に有効である。
　なお、第１の実施の形態の無線通信システムは、ＬＴＥやＬＴＥ－Ａの無線通信技術を用いて実現することができる。また、ＭＴＣシステムとして実現することもできる。以下に説明する第２の実施の形態では、ＬＴＥまたはＬＴＥ－Ａの無線通信技術を用いて実現したＭＴＣシステムの例を挙げる。
　［第２の実施の形態］
　図２は、第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。第２の実施の形態の無線通信システムは、ＭＴＣデバイス１０，１０ａ、基地局２０、ＭＴＣサーバ３０およびネットワーク４０を含む。基地局２０は、ネットワーク４０を介してＭＴＣサーバ３０とデータ通信を行うことができる。
　ＭＴＣデバイス１０，１０ａは、家庭やオフィスに設けられているメータに接続された無線通信装置である。メータとしては、ガスメータ・電気メータ・水道メータなどが考えられる。ＭＴＣデバイス１０，１０ａは、基地局２０にアクセスし、メータの測定値を示すＭＴＣデータを含む各種のデータを、基地局２０経由でＭＴＣサーバ３０に送信する。ＭＴＣデバイス１０，１０ａが１回に送信するＭＴＣデータの量は、小さいことが想定される。また、ＭＴＣデータを送信する周期は、１ヶ月周期など、長いことが想定される。
　なお、ＭＴＣデバイス１０は、後述するように、基地局２０との間にＲＲＣ接続を確立せずにＭＴＣデータを送信する機能を有する。一方、ＭＴＣデバイス１０ａは、ＲＲＣ接続を確立せずにＭＴＣデータを送信する機能をもたない。ここで、ＲＲＣプロトコルは、無線通信に関するレイヤ３プロトコルであり、移動性（モビリティ）管理の機能を含む。
　基地局２０は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａと無線通信を行うと共に、ＭＴＣサーバ３０と有線通信を行う通信装置である。基地局２０は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａからのアクセスを受け付け、ＭＴＣデバイス１０，１０ａからデータを無線で受信する。基地局２０は、ＭＴＣデータを無線で受信すると、ＭＴＣデータをネットワーク４０経由でＭＴＣサーバ３０に転送する。なお、ネットワーク４０には、例えば、通信事業者が管理するコアネットワークやインターネットが含まれる。
　ＭＴＣサーバ３０は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａからＭＴＣデータを収集し、メータを監視するサーバコンピュータである。収集されたＭＴＣデータは、例えば、課金管理に用いられる。ＭＴＣサーバ３０は、メータを設置した事業者（例えば、ガス会社・電力会社・水道会社など）のネットワーク内に設けることができる。
　図３は、ＭＴＣデバイスを示すブロック図である。ＭＴＣデバイス１０は、受信部１１、メータ管理部１２、送信データ生成部１３、送信部１４および制御部１５を有する。
　受信部１１は、アンテナを介して基地局２０から受信した信号を無線信号処理し、高周波数の無線信号から低周波数のベースバンド信号にダウンコンバートする。そして、受信部１１は、ベースバンド信号を復調および誤り訂正復号し、基地局２０が送信したユーザデータおよび制御情報を抽出する。受信部１１は、抽出したユーザデータをメータ管理部１２に出力し、抽出した制御情報を制御部１５に出力する。ユーザデータには、例えば、ＭＴＣサーバ３０が送信した、メータを管理・操作するためのコマンドが含まれる。制御情報には、後述するランダムアクセス応答やＲＲＣ制御情報が含まれる。
　メータ管理部１２は、受信部１１から取得したユーザデータに基づいて、メータを管理する。メータ管理部１２は、メータの測定値を監視し、所定の周期またはＭＴＣサーバ３０から指定されたタイミングで、測定値を示すＭＴＣデータを送信データ生成部１３に出力する。メータの測定値には、ガス・電気・水などの「もの」の使用量が含まれ得る。
　送信データ生成部１３は、制御部１５の制御に従い、基地局２０に送信するメッセージを生成して送信部１４に出力する。送信データ生成部１３は、メータ管理部１２から取得したＭＴＣデータや、制御部１５から取得したＲＲＣ制御情報を、メッセージに挿入することがある。また、後述する端末ＩＤやフラグをメッセージに挿入することもある。
　送信部１４は、送信データ生成部１３から取得したメッセージであるデータを、誤り訂正符号化および変調し送信信号を生成する。また、送信部１４は、ＭＴＣデバイス１０がアイドル状態のときに基地局２０に送信するデータが発生すると、送信信号としてランダムアクセスプリアンブルを生成する。ランダムアクセスプリアンブルは、ランダムアクセスチャネルで送信される。そして、送信部１４は、送信信号を無線信号処理し、低周波数のベースバンド信号から高周波数の無線信号にアップコンバートする。送信部１４は、アンテナを介して無線信号である送信信号を基地局２０に送信する。
　制御部１５は、ＭＴＣデバイス１０と基地局２０との間のＲＲＣ接続、および、ＭＴＣデバイス１０から基地局２０へのデータ送信（上りリンク通信）を制御する。制御部１５は、端末情報管理部１６、フラグ設定部１７およびＲＲＣ処理部１８を有する。
　端末情報管理部１６は、ＭＴＣデバイス１０に予め付与された識別情報である端末ＩＤを管理する。端末情報管理部１６は、メッセージに端末ＩＤを挿入する場合、送信データ生成部１３に端末ＩＤを出力する。
　フラグ設定部１７は、メッセージにフラグを挿入する場合、フラグの値を決定して送信データ生成部１３に出力する。フラグは、ＲＲＣ接続が確立される前のメッセージに、ＭＴＣサーバ３０宛てのＭＴＣデータが含まれているか否かを示す。フラグ設定部１７は、例えば、ＲＲＣ接続が確立される前のメッセージにＭＴＣデータを挿入する場合、フラグ＝１、ＭＴＣデータを挿入しない場合、フラグ＝０と決定する。
　ＲＲＣ処理部１８は、基地局２０との間でＲＲＣ制御情報を送受信し、ＲＲＣ接続を確立する処理およびＲＲＣ接続を解放する処理を行う。例えば、ＲＲＣ処理部１８は、ＲＲＣ接続が確立されていないとき、受信部１１から取得する制御情報に基づいて、基地局２０にＲＲＣ接続要求を送信できるタイミングを判断する。そして、ＲＲＣ制御情報であるＲＲＣ接続要求を、送信データ生成部１３に出力する。ただし、ＲＲＣ接続が確立される前のメッセージにＭＴＣデータを挿入する場合は、ＲＲＣ接続要求を出力しない。
　図４は、基地局を示すブロック図である。基地局２０は、受信部２１、受信データ処理部２２、有線通信部２３、送信部２４および制御部２５を有する。
　受信部２１は、アンテナを介してＭＴＣデバイス１０，１０ａから受信した信号を無線信号処理し、高周波数の無線信号から低周波数のベースバンド信号にダウンコンバートする。そして、ベースバンド信号を復調および誤り訂正復号し、ＭＴＣデバイス１０，１０ａが送信したメッセージを受信データ処理部２２に出力する。また、受信部２１は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａが送信したランダムアクセスプリアンブルを検出する。
　受信データ処理部２２は、制御部２５の制御に従い、受信部２１から取得したメッセージに含まれるユーザデータ（ＭＴＣデータを含む）および制御情報を抽出する。受信データ処理部２２は、抽出したユーザデータを有線通信部２３に出力し、抽出した制御情報を制御部２５に出力する。制御情報には、ＲＲＣ制御情報が含まれる。
　ここで、受信データ処理部２２は、ＭＴＣデバイス１０がＲＲＣ接続要求を送信できるタイミングで送信されたメッセージを取得すると、メッセージにＲＲＣ制御情報とＭＴＣデータの何れが挿入されているか判断する。この判断は、メッセージに含まれる端末ＩＤが端末情報記憶部２６に登録されているか、メッセージに含まれるフラグが所定の値であるか、を確認することで行う。判断方法の詳細は後述する。
　有線通信部２３は、ネットワーク４０に接続されており、有線通信を行う通信インタフェースである。有線通信部２３は、受信データ処理部２２から取得したＭＴＣデータ、および、制御部２５から取得したＭＴＣサーバ３０宛ての制御情報を、ネットワーク４０経由でＭＴＣサーバ３０に送信する。また、有線通信部２３は、ＭＴＣサーバ３０から受信したＭＴＣデバイス１０，１０ａ宛てのユーザデータを、送信部２４に出力する。
　送信部２４は、有線通信部２３から取得したユーザデータや制御部２５から取得した制御情報を、誤り訂正符号化および変調し送信信号を生成する。また、送信部２４は、受信部２１でランダムアクセスプリアンブルが検出されると、送信信号としてランダムアクセス応答を生成する。そして、送信部２４は、送信信号を無線信号処理し、低周波数のベースバンド信号から高周波数の無線信号にアップコンバートする。送信部２４は、アンテナを介して無線信号である送信信号をＭＴＣデバイス１０，１０ａに送信する。
　制御部２５は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａから基地局２０へのアクセス、および、ＭＴＣデバイス１０，１０ａからのＭＴＣデータの受信を制御する。制御部２５は、端末情報記憶部２６およびＲＲＣ処理部２７を有する。
　端末情報記憶部２６は、基地局２０にアクセスする無線通信装置（ＭＴＣデバイス１０，１０ａを含む）のうち、ＲＲＣ接続が確立される前にＭＴＣデータを送信する可能性のある装置（ＭＴＣデバイス１０を含む）の端末ＩＤを記憶する。ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤは、予め登録しておいてもよいし、ＭＴＣデバイス１０と基地局２０との間のシグナリングを通して登録してもよい。後者の場合、制御部２５は、端末情報記憶部２６に登録した端末ＩＤを示す制御情報を、有線通信部２３経由でＭＴＣサーバ３０に送信する。
　ＲＲＣ処理部２７は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａとの間でＲＲＣ制御情報を送受信して、ＲＲＣ接続を確立する処理およびＲＲＣ接続を解放する処理を行う。例えば、ＲＲＣ処理部２７は、ＲＲＣ接続要求を受信データ処理部２２から取得すると、ＲＲＣプロトコル処理を行い、受信したＲＲＣ接続要求に対する応答のＲＲＣ制御情報（ＲＲＣ接続設定情報）を送信部２４に出力する。
　次に、第２の実施の形態の無線通信システムで実行される処理を説明する。まず、ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤを基地局２０に登録する処理を説明し、その後、ＭＴＣデバイス１０が基地局２０経由でＭＴＣサーバ３０にＭＴＣデータを送信する処理を説明する。
　図５は、端末登録の流れを示すシーケンス図である。図５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
　（ステップＳ１１）ＭＴＣデバイス１０は、基地局２０にランダムアクセスプリアンブルを送信する。送信されるランダムアクセスプリアンブルは、予め定義された複数の信号系列の候補から選択されたものである。ステップＳ１１で送信されるメッセージは、メッセージ１（Ｍｓｇ１）と呼ばれることがある。なお、Ｍｓｇ１には競合、すなわち、複数の無線通信装置が同一の信号系列を同一タイミングで送信することが発生し得る。
　（ステップＳ１２）基地局２０は、受信信号に含まれるＭｓｇ１を検出すると、ランダムアクセス応答メッセージを自局セル内に送信する。ただし、基地局２０は、この時点ではまだＭｓｇ１の送信元を認識していない。ステップＳ１２で送信されるメッセージは、メッセージ２（Ｍｓｇ２）と呼ばれることがある。
　（ステップＳ１３）ＭＴＣデバイス１０は、基地局２０からＭｓｇ２を受信すると、ＲＲＣ接続要求メッセージを基地局２０に送信する。ＲＲＣ接続要求メッセージには、ＭＴＣデバイス１０の識別情報が含まれている。ステップＳ１３で送信されるメッセージは、Ｍｓｇ３と呼ばれることがある。
　（ステップＳ１４）基地局２０は、Ｍｓｇ３を受信すると、Ｍｓｇ３に含まれる識別情報から送信元のＭＴＣデバイス１０を認識する。そして、ＲＲＣ接続を確立する処理を進め、ＲＲＣ接続設定メッセージを、受信した識別情報と共にＭＴＣデバイス１０に送信する。ステップＳ１４で送信されるメッセージは、メッセージ４（Ｍｓｇ４）と呼ばれることがある。なお、ランダムアクセスに競合が発生していた場合、基地局２０は、競合した複数の送信元のうち何れか１つの送信元に対してＭｓｇ４を送信する。Ｍｓｇ４に自身の識別情報が含まれていなかった場合、ＭＴＣデバイス１０は、ステップＳ１１に戻って、Ｍｓｇ１を基地局２０に再度送信する。
　（ステップＳ１５）ＭＴＣデバイス１０は、基地局２０からＭｓｇ４を受信すると、ＲＲＣ接続を確立する処理を行い、ＲＲＣ接続設定完了メッセージを返信する。
　（ステップＳ１６）ＭＴＣデバイス１０は、基地局２０との間にＲＲＣ接続が確立されると、端末登録要求メッセージを基地局２０に送信する。この端末登録要求メッセージには、ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤが含まれている。
　（ステップＳ１７）基地局２０は、ＭＴＣデバイス１０から端末登録要求メッセージを受信すると、ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤを自局に登録する。
　（ステップＳ１８）基地局２０は、ネットワーク４０経由でＭＴＣサーバ３０に、端末登録要求メッセージを送信する。この端末登録要求メッセージには、ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤが含まれている。
　（ステップＳ１９）ＭＴＣサーバ３０は、基地局２０から端末登録要求メッセージを受信すると、ＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤを自装置に登録する。
　（ステップＳ２０）ＭＴＣサーバ３０は、端末登録要求メッセージに対する応答として基地局２０に、端末登録完了メッセージを送信する。
　（ステップＳ２１）基地局２０は、ＭＴＣサーバ３０から端末登録完了メッセージを受信すると、ＭＴＣデバイス１０に端末登録完了メッセージを送信する。
　（ステップＳ２２）ＭＴＣデバイス１０は、基地局２０から端末登録完了メッセージを受信すると、ＲＲＣ接続解放メッセージを基地局２０に送信し、ＲＲＣ接続を解放する処理を行う。基地局２０は、ＭＴＣデバイス１０からＲＲＣ接続解放メッセージを受信すると、ＲＲＣ接続を解放する処理を行う。
　このように、ＭＴＣデバイス１０と基地局２０との間でシグナリングを行うことで、基地局２０にＭＴＣデバイス１０の端末ＩＤを登録することができる。なお、上記のシグナリングは、ＭＴＣデバイス１０が最初に基地局２０に接続したときのみ行うようにしてもよい。また、セキュリティなどの観点から、基地局２０に登録した端末ＩＤに有効期限を設け、定期的にシグナリングを実行するようにしてもよい。
　図６は、Ｍｓｇ３のデータ構造を示す図である。ＲＲＣ接続を確立せずにＭＴＣデータを送信する機能をもつＭＴＣデバイス１０は、図６に示すタイプＡまたはタイプＢのＭｓｇ３を送信する。一方、ＲＲＣ接続を確立せずにＭＴＣデータを送信する機能をもたないＭＴＣデバイス１０ａは、タイプＣのＭｓｇ３を送信する。
　タイプＡのＭｓｇ３は、端末ＩＤとフラグとＭＴＣデータとを含む。タイプＡのフラグは、ＭＴＣデータが含まれることを示す値（例えば、フラグ＝１）に設定される。タイプＢのＭｓｇ３は、端末ＩＤとフラグとＲＲＣ接続の確立に用いられるＲＲＣ制御情報とを含む。タイプＢのフラグは、ＲＲＣ制御情報が含まれることを示す値（例えば、フラグ＝０）に設定される。タイプＣのＭｓｇ３は、端末ＩＤとＲＲＣ制御情報とを含む。
　ここで、基地局２０は、ＭＴＣデバイス１０，１０ａの両方と無線通信を行うため、タイプＡ，Ｂ，Ｃの何れのＭｓｇ３も受信する可能性がある。そこで、基地局２０は、まずＭｓｇ３に含まれる端末ＩＤが基地局２０に登録されているか確認し、登録されている場合のみフラグを確認することで、Ｍｓｇ３に含まれるデータの種類を判断する。
　図７は、データ送信処理を示すフローチャートである。図７に示す処理が、ＭＴＣデバイス１０で実行される。以下、図７に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
　（ステップＳ３１）制御部１５は、基地局２０に送信するユーザデータ（ＭＴＣデータを含む）があるか否か判断する。送信するユーザデータがある場合、処理をステップＳ３２に進める。送信するユーザデータがない場合、処理を終了する。
　（ステップＳ３２）送信部１４は、ランダムアクセスプリアンブル（Ｍｓｇ１）を基地局２０に送信する。受信部１１は、ランダムアクセス応答メッセージ（Ｍｓｇ２）を基地局２０から受信する。なお、ここではＭｓｇ１の競合は発生しないと想定する。
　（ステップＳ３３）制御部１５は、基地局２０からＭｓｇ２を受信することで、Ｍｓｇ３を基地局２０に送信するタイミングを特定する。また、制御部１５は、基地局２０に送信するユーザデータが、ＲＲＣ接続なしで送信できるものか否か判断する。例えば、所定のサイズ以下のＭＴＣデータをＲＲＣ接続なしで送信できると判断し、それ以外のユーザデータをＲＲＣ接続なしで送信できないと判断する。ＲＲＣ接続なしで送信できる場合、処理をステップＳ３４に進める。それ以外の場合、処理をステップＳ３５に進める。
　（ステップＳ３４）送信データ生成部１３は、端末ＩＤとフラグとＭＴＣデータとを含むメッセージ（前述のタイプＡのＭｓｇ３）を生成する。送信部１４は、Ｍｓｇ３を基地局２０に送信する。受信部１１は、Ｍｓｇ３に対する応答としてのＭｓｇ４を基地局２０から受信する。これにより、ＭＴＣデータの送信処理が終了し、アイドル状態に戻る。
　（ステップＳ３５）送信データ生成部１３は、端末ＩＤとフラグとＲＲＣ制御情報とを含むメッセージ（前述のタイプＢのＭｓｇ３）を生成する。送信部１４は、Ｍｓｇ３を基地局２０に送信する。受信部１１は、ＲＲＣ接続設定メッセージとしてのＭｓｇ４を基地局２０から受信する。
　（ステップＳ３６）制御部１５は、ＭＴＣデバイス１０と基地局２０の間にＲＲＣ接続を確立する処理を行う。送信データ生成部１３は、ＲＲＣ接続設定完了メッセージを生成する。送信部１４は、ＲＲＣ接続設定完了メッセージを基地局２０に送信する。
　（ステップＳ３７）送信データ生成部１３は、ユーザデータを含むメッセージを生成する。送信部１４は、生成されたメッセージを基地局２０に送信する。
　（ステップＳ３８）送信データ生成部１３は、ＲＲＣ接続解放メッセージを生成する。送信部１４は、ＲＲＣ接続解放メッセージを基地局２０に送信する。制御部１５は、ＲＲＣ接続を解放する処理を行う。これにより、アイドル状態に戻る。
　このように、ＭＴＣデバイス１０は、ＲＲＣ接続なしでＭＴＣデータを基地局２０に送信することができる。また、ＭＴＣデバイス１０は、Ｍｓｇ３にフラグを設けることで、ＲＲＣ接続を確立しないで行うデータ送信と、ＲＲＣ接続を確立して行うデータ送信とを使い分けることが可能となる。
　ここで、ＲＲＣプロトコルは、移動性管理の機能をもち、無線通信装置が移動するときの通信品質の向上に寄与する。一方、メータに接続されたＭＴＣデバイス１０は、移動しないことが想定される。また、ＭＴＣデバイス１０が送信するＭＴＣデータは、サイズが比較的小さいことが想定される。よって、第２の実施の形態では、ＲＲＣ接続が確立されていないことによる通信品質への影響は小さいと期待できる。
　図８は、データ受信処理を示すフローチャートである。図８に示す処理が、基地局２０で実行される。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
　（ステップＳ４１）受信データ処理部２２は、ＭＴＣデバイス１０からＭｓｇ３が受信されたか否か判断する。Ｍｓｇ３が受信された場合、処理をステップＳ４２に進める。Ｍｓｇ３が受信されていない場合、処理を終了する。
　（ステップＳ４２）受信データ処理部２２は、Ｍｓｇ３に含まれる端末ＩＤが、端末情報記憶部２６に登録されているか否か判断する。登録されている場合、処理をステップＳ４３に進める。登録されていない場合、処理をステップＳ４６に進める。
　（ステップＳ４３）受信データ処理部２２は、Ｍｓｇ３に含まれるフラグが、ＭＴＣデータが含まれることを示す所定値（例えば、フラグ＝１）であるか否か判断する。フラグが所定値の場合、処理をステップＳ４４に進める。フラグが所定値でない場合（例えば、フラグ＝０の場合）、処理をステップＳ４６に進める。
　（ステップＳ４４）受信データ処理部２２は、受信されたＭｓｇ３からＭＴＣデータを抽出する。有線通信部２３は、抽出されたＭＴＣデータをＭＴＣサーバ３０に転送する。
　（ステップＳ４５）制御部２５は、Ｍｓｇ４としてデータ受信応答メッセージを生成する。送信部２４は、ＭＴＣデバイス１０にＭｓｇ４を送信する。これにより、ＭＴＣデータの受信処理が終了する。
　（ステップＳ４６）制御部２５は、ＲＲＣ接続を確立する処理を進め、Ｍｓｇ４としてＲＲＣ接続設定メッセージを生成する。送信部２４は、ＭＴＣデバイス１０にＭｓｇ４を送信する。
　（ステップＳ４７）受信部２１は、ユーザデータを含むメッセージをＭＴＣデバイス１０から受信する。受信データ処理部２２は、メッセージからユーザデータを抽出する。有線通信部２３は、抽出されたユーザデータをネットワーク４０に出力する。
　（ステップＳ４８）受信部２１は、ＲＲＣ接続解放メッセージをＭＴＣデバイス１０から受信する。受信データ処理部２２は、ＲＲＣ接続解放メッセージに含まれるＲＲＣ制御情報を抽出する。制御部２５は、ＲＲＣ接続を解放する処理を行う。
　図９は、ＲＲＣ接続を確立しないデータ送信の流れを示すシーケンス図である。図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
　（ステップＳ５１）ＭＴＣデバイス１０は、Ｍｓｇ１を基地局２０に送信する。
　（ステップＳ５２）基地局２０は、Ｍｓｇ２をＭＴＣデバイス１０に送信する。
　（ステップＳ５３）ＭＴＣデバイス１０は、ＭＴＣデータを含むＭｓｇ３（前述のタイプＡのＭｓｇ３）を基地局２０に送信する。
　（ステップＳ５４）基地局２０は、受信したＭｓｇ３に含まれる端末ＩＤおよびフラグを確認し、Ｍｓｇ３にＭＴＣデータが含まれていると判断する。
　（ステップＳ５５）基地局２０は、受信したＭｓｇ３からＭＴＣデータを抽出し、ＭＴＣサーバ３０に転送する。
　（ステップＳ５６）基地局２０は、Ｍｓｇ４としてデータ受信応答メッセージをＭＴＣデバイス１０に送信する。これにより、ＭＴＣデバイス１０と基地局２０との間にＲＲＣ接続が確立されずに、ＭＴＣデバイス１０から基地局２０へのデータ送信が終了する。
　図１０は、ＲＲＣ接続を確立するデータ送信の流れを示すシーケンス図である。図１０に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
　（ステップＳ６１）ＭＴＣデバイス１０は、Ｍｓｇ１を基地局２０に送信する。
　（ステップＳ６２）基地局２０は、Ｍｓｇ２をＭＴＣデバイス１０に送信する。
　（ステップＳ６３）ＭＴＣデバイス１０は、ＲＲＣ制御情報を含むＭｓｇ３（前述のタイプＢのＭｓｇ３）を基地局２０に送信する。
　（ステップＳ６４）基地局２０は、受信したＭｓｇ３に含まれる端末ＩＤおよびフラグを確認し、Ｍｓｇ３にＲＲＣ制御情報が含まれていると判断する。
　（ステップＳ６５）基地局２０は、ＲＲＣ接続を確立する処理を進め、Ｍｓｇ４としてＲＲＣ接続設定メッセージをＭＴＣデバイス１０に送信する。
　（ステップＳ６６）ＭＴＣデバイス１０は、ＲＲＣ接続を確立する処理を行い、ＲＲＣ接続設定完了メッセージを基地局２０に送信する。
　（ステップＳ６７）ＭＴＣデバイス１０は、ユーザデータを基地局２０に送信する。ここで送信されるユーザデータには、ＭＴＣデータが含まれていてもよい。
　（ステップＳ６８）基地局２０は、受信したユーザデータにＭＴＣデータが含まれている場合、ＭＴＣデータをＭＴＣサーバ３０に転送する。
　（ステップＳ６９）ＭＴＣデバイス１０は、ＲＲＣ接続解放メッセージを基地局２０に送信する。これにより、ＭＴＣデバイス１０から基地局２０へのデータ送信が終了する。
　このような第２の実施の形態の無線通信システムによれば、ＲＲＣ接続を確立する処理を行わず、ＭＴＣデバイス１０から基地局２０にＭＴＣデータを送信することができる。従って、ＭＴＣデバイス１０が比較的サイズの小さいＭＴＣデータを間欠的に送信する場合であっても、ＲＲＣ接続の確立・解放に伴う無線通信のオーバヘッドを削減し、効率的にＭＴＣデータを送信することが可能となる。また、第２の実施の形態の無線通信システムでは、基地局２０が端末ＩＤの認証を行うため、ＲＲＣ接続を確立せずにデータ送信を行えるＭＴＣデバイスと行えないＭＴＣデバイスとを混在させることも可能である。
　なお、以上の第２の実施の形態の説明では、ＭＴＣデータを挿入するメッセージとしてＭｓｇ３を使用した。しかし、ＭＴＣデータの送信に使用できるメッセージはＭｓｇ３に限定されず、ＭＴＣデバイス１０が基地局２０にＲＲＣ制御情報を送信できるタイミングのその他のメッセージも使用することが可能である。
　上記については単に本発明の原理を示すものである。更に多数の変形や変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応する全ての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
　１，２　無線通信装置
　１ａ　制御部
　１ｂ　送信部
　２ａ　受信部
　２ｂ　データ処理部

Claims (9)

  1. 　第１および第２の無線通信装置を含み、前記第１の無線通信装置が前記第２の無線通信装置にデータを送信する無線通信システムの無線通信方法であって、
    　前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を送信できるタイミングで、前記制御情報と異なるデータを含むメッセージを前記第２の無線通信装置に送信し、
    　前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置から、前記制御情報を前記第１の無線通信装置が送信できるタイミングで送信された前記メッセージを受信し、
    　前記第２の無線通信装置が、受信した前記メッセージに含まれるデータを抽出する、
    　ことを特徴とする無線通信方法。
  2. 　前記第２の無線通信装置は、受信した前記メッセージから前記制御情報と異なるデータを抽出した場合は、前記接続を確立する処理を行わないことを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信方法。
  3. 　前記第１の無線通信装置は、前記制御情報に代えて、前記制御情報と異なるデータを前記メッセージに挿入することを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信方法。
  4. 　前記メッセージは、前記制御情報と異なるデータの有無を示すフラグ情報を含み、
    　前記第２の無線通信装置は、前記フラグ情報に基づいて、前記メッセージに前記制御情報と異なるデータが含まれると判断すると、前記制御情報と異なるデータを抽出する、
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信方法。
  5. 　前記メッセージは、送信元の無線通信装置を示す送信元情報を含み、
    　前記第２の無線通信装置は、前記送信元情報によって示される無線通信装置が自装置に登録されているときのみ、前記メッセージから前記制御情報と異なるデータを抽出する、
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信方法。
  6. 　前記メッセージは、前記第１の無線通信装置が前記第２の無線通信装置に対してランダムアクセスを行った後、接続が確立される前に送信されるメッセージであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の無線通信方法。
  7. 　他の無線通信装置にデータを送信する無線通信装置であって、
    　前記他の無線通信装置との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を前記他の無線通信装置に送信できるタイミングを判断する制御部と、
    　前記制御部が判断したタイミングで、前記制御情報と異なるデータを含むメッセージを前記他の無線通信装置に送信する送信部と、
    　を有することを特徴とする無線通信装置。
  8. 　他の無線通信装置からデータを受信する無線通信装置であって、
    　自装置との間に接続が確立されていない前記他の無線通信装置から、接続を確立する処理に用いられる制御情報を前記他の無線通信装置が送信できるタイミングで送信された、前記制御情報と異なるデータを含むメッセージを受信する受信部と、
    　前記受信部が受信した前記メッセージに含まれるデータを抽出するデータ処理部と、
    　を有することを特徴とする無線通信装置。
  9. 　第１および第２の無線通信装置を含み、前記第１の無線通信装置が前記第２の無線通信装置にデータを送信する無線通信システムであって、
    　前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置との間に接続が確立されていないとき、接続を確立する処理に用いられる制御情報を前記第２の無線通信装置に送信できるタイミングを判断する制御部と、前記制御部が判断したタイミングで、前記制御情報と異なるデータを含むメッセージを前記第２の無線通信装置に送信する送信部と、を有し、
    　前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置から、前記制御情報を前記第１の無線通信装置が送信できるタイミングで送信された前記メッセージを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記メッセージに含まれるデータを抽出するデータ処理部と、を有する、
    　ことを特徴とする無線通信システム。
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