WO2012053857A2 - 무선통신 시스템에서 네트워크 진입/재진입을 수행하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

무선통신 시스템에서 네트워크 진입/재진입을 수행하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2012053857A2
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ranging request
request message
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박규진
조한규
최진수
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W60/00—Affiliation to network, e.g. registration; Terminating affiliation with the network, e.g. de-registration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/004—Transmission of channel access control information in the uplink, i.e. towards network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • 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]

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for performing network entry / reentry in a wireless communication system.
  • the broadband wireless communication system is based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), and transmits a physical channel signal using a plurality of subcarriers. High speed data transmission is possible.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • the downlink data type transmitted by the base station to the terminal can be largely divided into a multicasting / broadcasting data type and a unicast type.
  • the multicasting / broadcasting data type may be used by the base station to transmit information, such as system information, configuration information, software upgrade information, to one or more group (s) to which the unspecified / specific terminals belong.
  • the unicast data type may be used by the base station to transmit request information to a specific terminal or to transmit a message including information (for example, configuration information) to be transmitted only to a specific terminal.
  • the terminal transmits to the base station or another terminal.
  • the terminal may finally transmit a message including information for delivery to another terminal or server to the base station.
  • Machine to Machine literally means communication between an electronic device and an electronic device. Broadly, it means wired or wireless communication between electronic devices, or communication between a device controlled by a person and a machine. However, in recent years, it generally refers to wireless communication between electronic devices and electronic devices, that is, between devices.
  • M2M communication In the early 1990s, when the concept of M2M communication was first introduced, it was recognized as a concept of remote control or telematics, and the market itself was very limited.However, in the last few years, M2M communication has grown rapidly and attracted attention not only in Korea but also worldwide. Growing into the receiving market. In particular, intelligent metering that measures logistics management, remote monitoring of machinery and equipment, operating hours on construction machinery, and automatic measurement of heat or electricity usage in point of sales (POS) and security-related applications. It showed great influence in the field of (Smart Meter). M2M communication in the future will be utilized for more various purposes in connection with existing mobile communication and wireless high speed internet or small output communication solutions such as Wi-Fi and Zigbee, and it will no longer be limited to the B2B market. Will be.
  • M2M communication era data can be sent and received to and from any machine equipped with a SIM card for remote management and control.
  • M2M communication technology can be used in numerous devices and equipment such as automobiles, trucks, trains, containers, vending machines, gas tanks, and the like.
  • the M2M device may report to the base station in a long-term, or report an event triggered. That is, most M2M devices remain idle and wake up when a long-term cycle returns or an event is triggered and enters an active state.
  • the M2M device needs to perform a network entry / reentry procedure with the base station.
  • the method for M2M device having different characteristics from the existing terminal to perform network entry / reentry with the base station has not been studied until now.
  • An object of the present invention is to provide a method for network re-entry by a Machine to Machine (M2M) device in a wireless communication system.
  • M2M Machine to Machine
  • Another object of the present invention is to provide a method for a base station to perform network reentry with a machine to machine (M2M) device in a wireless communication system.
  • M2M machine to machine
  • Another technical problem to be achieved in the present invention is to provide a machine to machine (M2M) device for performing a method for performing network re-entry.
  • M2M machine to machine
  • Another object of the present invention is to provide a base station that performs network reentry with a machine to machine (M2M) device in a wireless communication system.
  • M2M machine to machine
  • a method of performing network reentry by a machine to machine (M2M) device in a wireless communication system receives information related to an uplink resource for transmitting a ranging request message from a base station. Doing; And transmitting a ranging request message to the base station based on the received information related to the uplink resource.
  • the ranging request message may include a bandwidth request indication, and may further include receiving a ranging response message including uplink bandwidth information allocated from the base station in response to the ranging request message.
  • Information related to the uplink resource may be included in a paging message and transmitted.
  • the information related to the uplink resource may be timing information through which control information including uplink resource information allocated for the ranging request transmission is transmitted.
  • the information related to the uplink resource is information indicating an uplink resource allocated for the ranging request transmission, and the ranging request message transmission may be transmitted to the base station through the indicated uplink resource.
  • the control information may be a CDMA Allocation A-MAP IE message type.
  • the uplink resource may be a dedicated resource for the M2M device.
  • the M2M device may be a fixed M2M device.
  • a base station performs network reentry with a machine to machine (M2M) device, and includes information related to an uplink resource for transmitting a ranging request message to the M2M device. Transmitting; And receiving a ranging request message based on the information related to the uplink resource from the M2M device.
  • the ranging request message may further include transmitting a ranging response message including a bandwidth request indication and including uplink bandwidth information allocated to the M2M device in response to the ranging request message.
  • a machine to machine (M2M) device performing network reentry in a wireless communication system according to the present invention receives information related to an uplink resource for transmitting a ranging request message from a base station.
  • a receiver ; And a transmitter for transmitting a ranging request message to the base station based on the received information related to the uplink resource.
  • the ranging request message includes a bandwidth request indicator, and the receiver may receive a ranging response message including uplink bandwidth information allocated from the base station in response to the ranging request message.
  • Information related to the uplink resource may be included in a paging message and transmitted.
  • a base station performing network re-entry with a machine to machine (M2M) device in a wireless communication system includes an uplink resource for transmitting a ranging request message to the M2M device; Transmitter related information; And a receiver for receiving a ranging request message based on the information related to the uplink resource from the M2M device.
  • the ranging request message includes a bandwidth request indication, and the transmitter may transmit a ranging response message including uplink bandwidth information allocated to the M2M device in response to the ranging request message.
  • the M2M device may quickly perform network entry / reentry to a base station.
  • FIG. 1 is a diagram for schematically explaining a device configuration such as an M2M device and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a device state diagram in an IEEE 802.16m system as an example of a mobile communication system.
  • FIG 3 is a view for explaining an example of a state transition method of an M2M device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for describing physical channels used in an 3GPP LTE system, which is an example of a mobile communication system, and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process in which a terminal performs network entry (or reentry) in an IEEE 802.16m system as an example of a mobile communication system.
  • 6A and 6B are diagrams for describing an operation of an M2M device in a first modified idle mode and a second modified idle mode, respectively, according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of performing a network entry (or reentry) by an M2M device according to an embodiment of the present invention.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed user terminal device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal such as a Node B, an eNode B, a Base Station, and an Access Point (AP).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • AMS advanced mobile station
  • AP Access Point
  • a user equipment may receive information from a base station through downlink, and the terminal may also transmit information through uplink.
  • Information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type and purpose of information transmitted or received by the terminal.
  • FIG. 1 is a diagram for schematically explaining a device configuration such as an M2M device and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the M2M device 100 (or may be referred to as an M2M communication device, hereinafter referred to as an M2M device) and the base station 150 are RF units 110 and 160, processors 120 and 170, and optionally, respectively. Memory 130 and 180.
  • each of the RF units 110 and 160 may include transmitters 111 and 161 and receivers 112 and 162.
  • the transmitter 111 and the receiver 112 are configured to transmit and receive signals with the base station 150 and other M2M devices
  • the processor 120 is the transmitter 111 and the receiver.
  • the transmitter 111 and the receiver 112 may be configured to control a process of transmitting and receiving signals with other devices.
  • the processor 120 may perform various types of processing on the signal to be transmitted and then transmit the signal to the transmitter 111, and may perform processing on the signal received by the receiver 112. If necessary, the processor 120 may store information included in the exchanged message in the memory 130. With such a structure, the M2M device 100 may perform the methods of the various embodiments described below.
  • the M2M device 100 may include various additional configurations depending on the device application type.
  • the M2M device 100 may include an additional configuration for power measurement, and the like.
  • the power measurement operation may be performed by the processor 120 illustrated in FIG. 1. May be controlled, or may be controlled by a separately configured processor (not shown).
  • FIG. 1 illustrates an example in which communication is performed between the M2M device 100 and the base station 150, the M2M communication method according to the present invention may occur between M2M devices, and each of the devices is shown in FIG. 1.
  • the method according to various embodiments described below may be performed in the same form as each device configuration shown in FIG.
  • the transmitter 161 and the receiver 162 of the base station 150 are configured to transmit and receive signals with other base stations, M2M servers, and M2M devices, and the processor 170 is the transmitter 161 and the receiver 162. Functionally connected with, the transmitter 161 and the receiver 162 may be configured to control a process of transmitting and receiving signals with other devices.
  • the processor 170 may perform various processing on the signal to be transmitted and then transmit the signal to the transmitter 161, and may perform the processing on the signal received by the receiver 162. If necessary, the processor 170 may store information included in the exchanged message in the memory 130. With such a structure, the base station 150 may perform the method of various embodiments described below.
  • Processors 120 and 170 of each of the M2M device 110 and the base station 150 instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) operation at the M2M device 110 and the base station 150, respectively.
  • Each of the processors 120 and 170 may be connected to memories 130 and 180 that store program codes and data.
  • the memories 130 and 180 are coupled to the processors 120 and 170 to store operating systems, applications, and general files.
  • the processors 120 and 170 may also be referred to as a controller, a microcontroller, a microprocessor, a microcomputer, or the like.
  • the processors 120 and 170 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • firmware or software when implementing embodiments of the present invention using firmware or software, the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and to perform the present invention.
  • Firmware or software configured to be may be included in the processors 120 and 170 or may be stored in the memories 130 and 180 to be driven by the processors 120 and 170.
  • a device for communicating in the M2M method may be variously named, such as an M2M device, an M2M communication device, or a Machine Type Communication (MTC) device.
  • MTC Machine Type Communication
  • the existing terminal may be referred to as a human type communication (HTC) terminal.
  • the number of M2M devices will gradually increase in certain networks as the machine application type increases.
  • the types of device applications under discussion include (1) security, (2) public safety, (3) tracking and tracing, (4) payment, and (5) healthcare. health care, (6) remote maintenance and control, (7) metering, (8) consumer devices, (9) point of sales (POS) and In the security-related application market, Logistics Management, (10) Vending Machine-to-Vending Machine Communication, (11) Remote Monitoring of Machines and Facilities, Hours of Operation on Construction Machinery Equipment and Automatic Measurement of Heat or Electricity Usage Smart Meter, (12) Surveillance Video communication of a surveillance camera, etc., but need not be limited thereto, and various device application types have been discussed. As the device application type increases, the number of M2M communication devices may increase dramatically compared to the number of general mobile communication devices.
  • M2M device due to the characteristics of the M2M device, traffic is mainly transmitted to a base station in a long-term, or an event is triggered to transmit data. That is, most of the M2M devices can remain idle and wake up when the long-term cycle returns or an event is triggered, and can enter the active state. In addition, most of the M2M device may be less or no mobility. As the application types of M2M devices without mobility continue to increase, there will be a myriad of such M2M devices in the same base station.
  • Time-controlled traffic implies the absence of "ad-hoc" packet transmissions to or from the M2M device.
  • the system can support time-controlled operations and the M2M device can only transmit or receive data in a predefined time interval.
  • Most M2M applications include a portion of time-controlled traffic. The difference between M2M applications is the difference in the share of time-controlled traffic versus ad-hoc traffic.
  • M2M devices Another characteristic of M2M devices is low mobility or no mobility. Significantly less or no mobility means that M2M devices are stationary for a long time.
  • the system is designed to support specific M2M applications with fixed locations such as secured access and surveillance, public safety, payment, remote maintenance and control, metering, and so on. Can simplify or optimize mobility-related operations.
  • the wireless mobile network In the network re-entry procedure from the idle mode and the re-network deregistration or RRC connection release procedure for entering the idle mode, the wireless mobile network basically assumes random traffic generation and terminal mobility.
  • the current device state transition procedure and device operation in each state may not be efficient in the M2M communication scenario. Therefore, some modifications need to be made to the device state transition procedure and device operation in each state, which assumes the existing mobility and random traffic generation.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a device state diagram in an IEEE 802.16m system as an example of a mobile communication system.
  • a state of a terminal may be divided into a connected state and a non-connected state.
  • the UE may again be in a normal mode or a sleep mode.
  • the UE in the non-connected state, the UE may be in an idle mode or in a Regulated with Context Retention (DCR) mode.
  • DCR Regulated with Context Retention
  • a sleep mode and an idle mode are defined to minimize power consumption of a terminal.
  • the sleep mode is a sleep-window
  • listening window (listening) approved by the base station through the AAI-SLP-REQ / AAI-SLP-RSP message signaling between the terminal / base station for power saving of the terminal -window) is a mode for operating a sleep mode pattern.
  • idle mode paging group and paging cycle approved by the base station through AAI-DREG-REQ / AAI-DREG-CMD message signaling between UE / base station for power saving and idle radio resource saving of UE.
  • This mode is to operate paging offset.
  • the normal mode which is a mode distinguished from the sleep mode and the idle mode, is a mode in which the UE establishes resources and sessions through a network entry to perform a service provided by a corresponding system.
  • the basic operation of the sleep mode is as follows.
  • the terminal transmits an AAI-SLP-REQ message to request the transition to the sleep mode to the base station.
  • the base station makes a final acknowledgment of the request through the AAI-SLP-RSP message, and the terminal receives the AAI-SLP-RSP message through reception of the AAI-SLP-RSP message.
  • the sleep mode is operated.
  • the sleep window is a section in which the terminal operating in the sleep mode minimizes its power, and the terminal does not receive DL control information and downlink traffic during the section.
  • the listening window is a section in which a terminal operating in a sleep mode receives an AAI-TRF-IND message transmitted by a base station from a sleep window and determines whether there is downlink traffic directed to itself. Downlink control information and downlink traffic may be received.
  • the idle mode is operated.
  • the cycle is defined.
  • the terminal sets a paging unavailable interval and a paging listening interval according to the parameters.
  • the AAI-PAG-ADV message is a MAC address hash indicating a paging group ID to which the base station transmitting the message belongs and terminals requiring a location update or initial network entry among the terminals operating in idle mode. (Hash) consists of information and action code (action code) describing the procedure to be performed for each terminal.
  • the UE After receiving the AAI-PAG-ADV message, the UE enters the normal mode from the idle mode.
  • the base station may forcibly enter the terminal in the idle mode.
  • the UE performs location update.
  • Both the sleep mode and the idle mode defined in the IEEE 802.16m system can be used to efficiently use the power consumption of the terminal.
  • the IEEE 802.16e describes an independent operation method for the sleep mode and the idle mode, and does not describe the operation method for the case where the two technologies are mixed.
  • the terminal and the base station can maintain the existing context (context) while maintaining synchronization, which has the advantage of being able to quickly connect when traffic (uplink or downlink) occurs for the terminal.
  • AAI-SLP-REQ between the terminal and the base station must be performed after performing network reentry and maintaining the normal mode for a predetermined time.
  • the sleep mode may be entered again through the signaling of the / AAI-SLP-RSP message.
  • Idle mode has the advantage of ensuring mobility by performing location update, while in case of traffic to the terminal, a new network entry must be attempted to transition to the normal mode when traffic to the terminal is generated. It has the disadvantage of slow connection.
  • Idle State or Idle Mode operation generally supports the transmission of downlink broadcast traffic periodically even when the UE moves in a radio link environment composed of multiple base stations, even if it is not registered to a specific base station. It refers to the action that makes.
  • the terminal may transition to the idle state to save power.
  • the terminal transitioning to the idle mode may receive a broadcast message (for example, a paging message) broadcast by the base station for an available interval and determine whether to transition to the normal mode or remain idle. have.
  • the terminal in the idle state may notify the location of the paging controller (Paging controller) by performing the location update.
  • the idle state can benefit the terminal by eliminating the active and general operational requirements associated with the handover.
  • the idle state may limit the terminal activity to be scanned in discrete cycles, thereby saving power and operational resources used by the terminal.
  • the idle state provides a simple and appropriate way to inform the terminal of downlink traffic pending, and removes the network interface and network handover (HO) traffic from the inactive terminal.
  • the base station can benefit.
  • Paging refers to a function of identifying a location (eg, any base station or a switching center) of a corresponding terminal when an incoming call occurs in mobile communication.
  • a plurality of base stations supporting the idle state or the idle mode may belong to a specific paging group to configure a paging area.
  • the paging group represents a logical group.
  • the purpose of a paging group is to provide an adjacent coverage area that can be paged in downlink if there is traffic targeting the terminal.
  • the paging group is preferably configured to meet the condition that a particular terminal is large enough to exist for most of the time in the same paging group, and that the paging load should be small enough to maintain an appropriate level.
  • the paging group may include one or more base stations, and one base station may be included in one or more paging groups.
  • Paging groups are defined in the management system. Paging groups can use paging group-action backbone network messages.
  • the paging controller may manage a list of idle terminals and manage initial paging of all base stations belonging to a paging group by using a paging-announce message, which is one of backbone network messages.
  • FIG 3 is a view for explaining an example of a state transition method of an M2M device according to the present invention.
  • a state transition procedure of an M2M device may be defined. 3 is for a time-controlled M2M device.
  • the base station periodically configures a connected interval T1, an unconnected interval T2, and a pre-connected interval T3 for a specific M2M device.
  • the M2M device may have a pre-connected interval T3 before the connected section T1 to prepare for the connection operation in the connected section.
  • the unconnected interval T2 Before describing the operation of the M2M device in the connected interval T1, the unconnected interval T2, and the pre-connected interval T3, As an example, a process of performing network entry (reentry) of a terminal in an IEEE 802.16m system, a 3GPP LTE, and an LTE-A system will be briefly described.
  • FIG. 4 is a diagram for describing physical channels used in an 3GPP LTE system, which is an example of a mobile communication system, and a general signal transmission method using the same.
  • the initial cell search operation such as synchronization with the base station is performed in step S410.
  • the UE may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. .
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After completing the initial cell search, the UE receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the physical downlink control channel information in step S420.
  • PDCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (Random Access Procedure), such as step S430 to step S460 to the base station.
  • the terminal transmits a feature sequence as a preamble through a physical random access channel (RACH) (S430), and the terminal may receive a response message for the random access through the PDCCH and the corresponding PDSCH.
  • RACH physical random access channel
  • S440 collision resolution procedures
  • transmission of an additional physical random access channel (S450) and reception of a physical downlink control channel / physical downlink shared channel (S460) are performed. Resolution Procedure).
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE receives a PDCCH / PDSCH as a general uplink / downlink signal transmission procedure (S470), and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical). Uplink Control Channel (PUCCH) transmission may be performed (S480).
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI) / precoding matrix index (PMI) / rank indicator (RI). And the like.
  • the UE may transmit control information such as the above-described CQI / PMI / RI through PUCCH and / or PUSCH.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process in which a terminal performs network entry (or reentry) in an IEEE 802.16m system as an example of a mobile communication system.
  • the terminal transmits initial ranging or handover ranging to the base station (S510) (hereinafter, it is assumed that the terminal transmits initial ranging).
  • Initial ranging is a process for the UE to obtain an accurate timing offset with the base station and to initially adjust the transmission power.
  • the terminal acquires downlink synchronization from the received downlink preamble signal.
  • the terminal performs initial ranging to adjust uplink timing offset and transmit power.
  • the UE selects the ranging channel
  • the UE selects the ranging preamble code from the initial ranging domain, and transmits the selected ranging preamble code to the base station through the selected ranging channel (S510).
  • the base station may transmit an acknowledgment response message for the initial ranging or handover ranging transmission of the terminal to the terminal (S520).
  • this response message may be defined as an AAI-RNG-ACK message.
  • the AAI-RNG-ACK message is a message that provides a response that all ranging preamble codes have been successfully received and detected at every ranging opportunity.
  • the base station may transmit three possible ranging states for initial ranging or handover ranging in the AAI-RNG-ACK message to the terminal.
  • three possible ranging states included in the AAI-RNG-ACK message include a "continue" state, a "success" state, and an "abort" state.
  • the base station allocates information required for transmitting an AAI-RNG-REQ message to the UE by CDMA Allocation A-MAP IE. It can be transmitted through the (S530). That is, the base station provides uplink resource allocation information for transmitting a ranging request to the terminal through the CDMA Allocation A-MAP IE message shown in Table 2 below.
  • the base station may transmit the uplink resource information allocated for the transmission of the ranging request message to the terminal through a resource index field.
  • the terminal If the terminal receives the CDMA Allocation A-MAP IE from the base station (S530), the terminal transmits a message requesting ranging to the base station (S540). Thereafter, the terminal may receive the ranging response message in response to the ranging request message from the base station (S550).
  • the M2M device In the connected interval, the M2M device is the same as the operation of the terminal in the connected mode (or active mode) applied in the IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A system that is an example of a mobile communication system.
  • the M2M device may operate in one of three optional methods.
  • the first option method is a modified idle operation.
  • the first modified idle mode is a mode of performing only paging for a fixed M2M device without any location update procedure
  • the second modified idle mode is only periodic without paging for an M2M device (eg, mobile M2M device). Or a mode for performing aperiodic position update.
  • the second option method is to operate in the same manner as the current DCR mode operation that is applied in the IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A system that is an example of the mobile communication system in the non-connected period M2M device.
  • the third option method is to operate in the same manner as the idle mode applied in the IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A system which is an example of the mobile communication system in the non-connected interval M2M device.
  • the first modified idle mode and the second modified idle mode will be further described with reference to FIGS. 6A and 6B below.
  • 6A and 6B are diagrams for describing an operation of an M2M device in a first modified idle mode and a second modified idle mode, respectively, according to the present invention.
  • the first modified idle mode is for a fixed M2M device.
  • the fixed M2M device may only perform paging in the non-connected interval T2 without any location update procedure.
  • the second modified idle mode is for a mobile M2M device.
  • the mobile M2M device may only perform periodic or aperiodic location update without paging in the non-connected interval T2.
  • the fixed M2M device may synchronize with the downlink signal in a pre-connected interval and receive and update cell-specific broadcast information (eg, system information) from the base station.
  • cell-specific broadcast information eg, system information
  • the base station may assign a device identifier (eg, STID, 3GPP LTE, and C-RNTI in LTE-A) in the IEEE 802.16m system.
  • the device identifier may be signaled to each M2M device through a paging message in the downlink data channel or a paging indication channel in the downlink control channel.
  • the contents of the device identifier will be briefly described in the STID, 3GPP LTE, LTE-A C-RNTI in the IEEE 802.16m system as an example of a mobile communication system.
  • a brief description will be made of an identifier used to distinguish existing terminals in a wireless communication system.
  • the first case in the 3GPP LTE system will be described with respect to the process for the base station to download the PDCCH to the terminal.
  • the base station determines the PDCCH format according to the downlink control information (DCI) to be sent to the terminal, and attaches a CRC (Cyclic Redundancy Check) to the control information.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • STID Selection IDentifier
  • a unique identifier of the terminal for example, a C-RNTI (Cell-RNTI) may be masked to the CRC.
  • a paging indication identifier for example, P-RNTI (P-RNTI) may be masked to the CRC.
  • P-RNTI P-RNTI
  • SI-RNTI system information identifier
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • the PDCCH When the C-RNTI is used, the PDCCH carries control information for a specific specific terminal, and when another RNTI is used, the PDCCH carries common control information received by all or a plurality of terminals in a cell.
  • the base station performs channel coding on the DCI to which the CRC is added to generate coded data.
  • the base station performs rate matching according to the number of CCEs allocated to the PDCCH format.
  • the base station then modulates the encoded data to generate modulation symbols.
  • the base station maps modulation symbols to physical resource elements.
  • the base station uses the RNTI as the terminal identifier in the LTE system and the STID as the terminal identifier in the IEEE 802.16 system.
  • the base station may signal the M2M device identifier to each M2M device through a paging message in a downlink data channel or a paging indication channel in a downlink data channel in an unconnected interval.
  • the base station may use a dedicated ranging / RACH resource for uplink synchronization of a paging indication channel in a paging message or a downlink control channel in an unconnected interval.
  • time, frequency resources, and dedicated ranging / RACH sequences can be transmitted to the M2M device.
  • time and frequency resources may share cell-specific ranging / RACH channels or dedicated resources may be allocated for the M2M device in an unconnected interval.
  • a dedicated ranging / RACH sequence may be selected from the handover ranging / RACH sequence.
  • the channel structure used for the synchronized ranging sequence and the periodic ranging can also be used for uplink synchronization in the M2M non-connected interval.
  • the base station may signal information on the dedicated ranging / RACH resource for uplink synchronization to each M2M device through a paging message in the downlink data channel or a paging indication channel in the downlink control channel.
  • a third option method is to perform fast ranging, which will be described below with reference to FIG. 7.
  • the UE 1) first ranging (or RACH). Send the sequence to the base station, and 2) receive a ranging (or RACH) response message from the base station. Then, 3) the terminal sends a ranging request message (or RRC connection request message) to the base station, and 4) this series of four steps of receiving a ranging response message (or RRC connection resolution message) from the base station. Had to perform.
  • an M2M device for network reentry skips a process of transmitting a contention-based ranging (or RACH) sequence and receiving a response message, and immediately requests a ranging request message (or an RRC connection request). (connection request) message) to the base station.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of performing a network entry (or reentry) by an M2M device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station may transmit information related to an uplink resource necessary for transmitting a ranging request to an M2M device requiring network reentry or an M2M device in a non-connected period.
  • the information related to the uplink resource for the transmission of the ranging request includes information on the location (time and frequency domain) information of the uplink resource allocated to the transmission of the ranging request, and the uplink allocated to the transmission of the ranging request. It may include size information of the link resource and timing information for transmitting control information informing of an uplink resource allocated to transmit the ranging request.
  • a base station may require network re-entry via a downlink control channel (e.g., paging indication channel) or a paging message (e.g., AAI-PAG-ADV in an IEEE 802.16m system).
  • M2M devices belonging to the interval may transmit information related to uplink resources required to transmit a ranging request.
  • the base station may transmit information related to uplink resources required for transmitting a ranging request to each M2M device through an Assigment A-MAP (especially CDMA Allocation A-MAP IE) or a UL grant of a downlink control channel. have.
  • the M2M devices Based on the corresponding UL grant or CDMA Allocation A-MAP IE, the M2M devices transmit the ranging request message directly through the allocated uplink resource (UL resource), and the serving base station transmits a lane to each M2M terminal based on this. Send a reply message.
  • the M2M device may transmit the ranging request message to the base station including the bandwidth request indicator.
  • the base station may transmit a ranging response message including uplink bandwidth information to the corresponding M2M device.
  • a mobile M2M device or a low mobility M2M device performs location update (or cell selection / reselection) as a first step. That is, in the first step, the M2M device may synchronize with the downlink signal and receive cell-specific broadcast information (eg, system information).
  • cell-specific broadcast information eg, system information
  • the serving base station or serving cell
  • the serving base station may perform a device identifier (eg, STID, 3GPP LTE, C-RNTI in LTE-A) in the IEEE 802.16m system.
  • the device identifier may be signaled to each M2M device through a paging message or a downlink control channel (eg, paging indication channel) in the downlink data channel.
  • the base station may M2M dedicated dedicated ranging / RACH resources (e.g., time, frequency resources and dedicated ranging / RACH sequences) for uplink synchronization in an unconnected interval. I can send it to the device.
  • time and frequency resources may share cell-specific ranging / RACH channels or dedicated resources may be allocated for the M2M device in an unconnected interval.
  • a dedicated ranging / RACH sequence may be selected from the handover ranging / RACH sequence.
  • the base station may signal information on dedicated ranging / RACH resource for uplink synchronization to each M2M device through a paging message or a downlink control channel (eg, paging indication channel) in the downlink data channel.
  • the old cell is called a serving cell and the new cell is called a target cell.
  • the M2M device selects a new cell different from the serving cell and the non-connected period in the previous connection section, the M2M device performs network entry (re-entry) to the target cell.
  • the target cell informs the serving cell about the connection of the M2M device. Network entry (reentry) can be simplified.
  • the M2M device informs the serving cell (eg, serving cell identifier) of the serving cell to the target cell through an AAI-RNG-REQ / RRC connection request message.
  • the target cell informs the backbone network of the M2M device context / capability. Request to the serving cell through.
  • the serving cell then delivers the M2M device context / capability to the target cell and deletes the M2M device context / capability.
  • the M2M device can skip the performance negotiation procedure with the target cell and enable automated device state transition configuration.
  • the second modified idle mode which is a mode in which only periodic or aperiodic location update is performed without paging for the M2M device (for example, the mobile M2M device), may be performed by the procedures described in connection with the first modified idle mode. May also be applied.
  • a method of performing network entry (or reentry) by a machine to machine (M2M) device and a base station is industrially available in various communication systems such as 3GPP LTE-A and IEEE 802.

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Abstract

무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기와 기지국이 네트워크 재진입을 수행하는 방법이 개시된다. M2M(Machine to Machine) 기기가 네트워크 재진입을 수행하는 방법은 기지국으로부터 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초하여 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 네트워크 진입/재진입을 수행하는 방법 및 그 장치
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 네트워크 진입/재진입을 수행하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
광대역 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), 직교 주파수 분할 다중화 접속 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 방식에 기반하고 있으며, 다수의 부반송파들을 이용하여 물리채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 전송이 가능하다.
기지국이 단말로 전송하는 하향링크 데이터 타입은 크게 멀티캐스팅/브로드캐스팅 데이터 타입과 유니캐스트 타입으로 구분할 수 있다. 멀티캐스팅/브로드캐스팅 데이터 타입은 기지국이 불특정/특정 단말들이 속한 하나 이상의 그룹(들)에게 시스템 정보, 구성 정보(configuration information), 소프트웨어 업그레이드 정보 등의 정보를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 그리고, 유니캐스트 데이터 타입은 기지국이 특정 단말에게 요청 정보를 전송하거나, 특정 단말에게만 전달해야 할 정보(예를 들어, 구성 정보)가 포함된 메시지를 전송하기 위해 사용될 수 있다.
한편, 단말이 기지국 또는 다른 단말 등으로 전송하는 상향링크 데이터 타입에는 유니캐스트 데이터 타입이 있다. 단말은 최종적으로 다른 단말 혹은 서버 등에 전달하기 위한 정보가 포함된 메시지를 기지국으로 전송해 줄 수 있다.
기존의 통신은 사용자가 사용하는 단말과 기지국과의 통신에 대부분이었지만, 통신 기술의 발달로, 기기 간 통신이 가능해 지게 되었다. 기기 간 통신(Machine to Machine, 이하 M2M)이란 표현 그대로 전자 장치와 전자 장치 간의 통신을 의미한다. 광의로는 전자 장치 간의 유선 혹은 무선 통신이나, 사람이 제어하는 장치와 기계간의 통신을 의미하지만 최근에는 전자 장치와 전자 장치 간 즉, 기기 간 무선 통신을 특별히 지칭하는 것이 일반적이다.
M2M 통신의 개념이 처음 도입된 1990년대 초반에는 원격 조정이나 텔레매틱스 정도의 개념으로 인식되었고, 파생되는 시장자체도 매우 한정적이었으나, 지난 몇 년간 M2M 통신은 고속 성장을 거듭하며 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 주목 받는 시장으로 성장하였다. 특히, 판매 관리 시스템(Point Of Sales, POS)과 보안 관련 응용 시장에서 물류 관리(Fleet Management), 기계 및 설비의 원격 모니터링, 건설 기계 설비상의 작동시간 측정 및 열이나 전기 사용량을 자동 측정하는 지능 검침(Smart Meter) 등의 분야에서 큰 영향력을 발휘하였다. 앞으로의 M2M 통신은 기존 이동 통신 및 무선 초고속 인터넷이나 Wi-Fi 및 Zigbee 등 소 출력 통신 솔루션과 연계하여 더욱 다양한 용도로 활용되어 더 이상 B2B 시장에 국한하지 않고 B2C 시장으로 영역을 확대할 수 있는 토대가 될 것이다.
M2M 통신시대에서는 SIM 카드를 장착한 모든 기계에 데이터 송수신이 가능해 원격 관리 및 통제를 할 수 있다. 예를 들면, 자동차, 트럭, 기차, 컨테이너, 자동판매기, 가스탱크 등 수없이 많은 기기와 장비에 M2M 통신기술이 사용될 수 있는 등 적용 범위가 매우 광범위하다.
이러한 M2M 기기는 롱-텀(long-term)으로 기지국으로 보고하거나, 이벤트가 트리거링되어 보고하는 방식을 취한다. 즉, M2M 기기는 대부분 유휴상태로 유지하다가 롱-텀 주기가 돌아오거나 이벤트가 트리거링되면 깨어나서 활성 상태(Active state)로 들어가게 된다.
그러기 위해서는 M2M 기기는 기지국과 네트워크 진입/재진입 절차를 수행해야하는데 기존 단말과 특성이 다른 M2M 기기가 기지국과 네트워크 진입/재진입을 수행하기 위한 방법에 대해서는 지금까지 전혀 연구된 바가 없었다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기가 네트워크 재진입을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 기지국이 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 네트워크 재진입을 수행하는 방법을 수행하는 M2M(Machine to Machine) 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 기지국을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기가 네트워크 재진입을 수행하는 방법은 기지국으로부터 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초하여 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며, 상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 할당된 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 페이징 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원 정보를 포함하는 제어정보가 전송되는 타이밍 정보일 수 있다. 상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원을 지시하는 정보이며, 상기 레인징 요청 메시지 전송은 상기 지시된 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 제어정보는 CDMA Allocation A-MAP IE 메시지 타입일 수 있다. 상기 상향링크 자원은 상기 M2M 기기에 대한 전용 자원(dedicated resource)일 수 있다. 상기 M2M 기기는 고정형(fixed) M2M 기기일 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 기지국이 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법은 상기 M2M 기기로 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 전송하는 단계; 및 상기 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초한 레인징 요청 메시지를 상기 M2M 기기로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며, 상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 M2M 기기로 할당한 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 네트워크 재진입을 수행하는 M2M(Machine to Machine) 기기는 기지국으로부터 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 수신하는 수신기; 및 상기 수신한 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초하여 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 송신기를 포함할 수 있다. 상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시자를 포함하며, 상기 수신기는 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 할당된 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신할 수 있다. 상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 페이징 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 기지국은 상기 M2M 기기로 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 송신기; 및 상기 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초한 레인징 요청 메시지를 상기 M2M 기기로부터 수신하는 수신기를 포함할 수 있다. 상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며, 상기 송신기는 상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 M2M 기기로 할당한 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 네트워크 진입/재진입 방법에 따라 M2M 기기는 기지국에 신속하게 네트워크 진입/재진입을 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 M2M 기기 및 기지국 등의 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서의 단말 상태 다이어그램(device state diagram)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 M2M 기기의 상태 전이 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 이동통신 시스템의 일례인 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서 단말이 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 제 1 수정된 유휴모드와 제 2 수정된 유휴모드에서의 M2M 기기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 M2M 기기가 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 본 명세서에서는 3GPPL LTE, LTE-A 시스템에 근거하여 설명하지만, 본 발명의 내용들은 각종 다른 통신 시스템에도 적용가능하다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 M2M 기기 및 기지국 등의 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 M2M 기기(100)(혹은 M2M 통신 기기라고 호칭할 수 있으나, 이하 M2M 기기라고 칭함) 및 기지국(150)은 각각 RF 유닛(110, 160), 프로세서(120, 170), 및 선택적으로 메모리(130, 180)를 포함할 수 있다. 그리고, 각 RF 유닛(110, 160)은 송신기(111, 161) 및 수신기(112, 162)를 포함할 수 있다. M2M 기기(100)의 예를 들면, 송신기(111) 및 수신기(112)는 기지국(150) 및 다른 M2M 기기들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(120)는 송신기(111) 및 수신기(112)와 기능적으로 연결되어, 송신기(111) 및 수신기(112)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 전송할 신호에 대한 각 종 처리를 수행한 후 송신기(111)로 전송하며, 수신기(112)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 필요한 경우 프로세서(120)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 M2M 기기(100)는 이하에서 설명한 다양한 실시형태의 방법을 수행할 수 있다.
도 1에 도시되지는 않았으나, M2M 기기(100)는 그 기기 어플리케이션 타입에 따라 다양한 추가 구성을 포함할 수 있을 것이다. 해당 M2M 기기(100)가 지능형 계량을 위한 것인 경우, 해당 M2M 기기(100)는 전력 측정 등을 위한 추가적인 구성을 포함할 수 있으며, 이와 같은 전력 측정 동작은 도 1에 도시된 프로세서(120)의 제어를 받을 수도, 별도로 구성된 프로세서(미도시)의 제어를 받을 수도 있다.
도 1은 M2M 기기(100)와 기지국(150) 사이에 통신이 이루어지는 경우를 예를 들어 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 M2M 통신 방법은 M2M 기기들 사이에도 발생할 수 있으며, 각각의 기기들은 도 1에 도시된 각 장치 구성과 동일한 형태로 이하에서 설명한 다양한 실시형태들에 따른 방법을 수행할 수 있다.
한편, 기지국(150)의 송신기(161) 및 수신기(162)는 다른 기지국, M2M 서버, M2M 기기들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(170)는 송신기(161) 및 수신기(162)와 기능적으로 연결되어, 송신기(161) 및 수신기(162)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(170)는 전송할 신호에 대한 각 종 처리를 수행한 후 송신기(161)로 전송하며, 수신기(162)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 필요한 경우 프로세서(170)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 기지국(150)은 이하에서 설명한 다양한 실시형태의 방법을 수행할 수 있다.
M2M 기기(110) 및 기지국(150) 각각의 프로세서(120, 170)는 각각 M2M 기기(110) 및 기지국(150)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(120, 170)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리(130, 180)들과 연결될 수 있다. 메모리(130, 180)는 프로세서(120, 170)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(120, 170)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(120, 170)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(120, 170)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(120, 170) 내에 구비되거나 메모리(130, 180)에 저장되어 프로세서(120, 170)에 의해 구동될 수 있다.
앞서 언급한 바 있는 M2M 방식으로 통신하는 기기는 M2M 기기, M2M 통신 기기, MTC(Machine Type Communication) 기기 등 다양하게 호칭될 수 있다. 그리고, 기존의 단말은 HTC(Human Type Communication) 단말이라고 칭할 수도 있다.
M2M 기기는 기기의 어플리케이션 타입(Machine Application Type)이 증가함에 따라 일정한 네트워크에서 그 수가 점차 증가할 것이다. 논의되고 있는 기기 어플리케이션 타입으로는 (1) 보안(security), (2) 치안(public safety), (3) 트래킹 및 트레이싱(tracking and tracing), (4) 지불(payment), (5) 건강관리(healthcare), (6) 원격 유지 및 제어(remote maintenance and control), (7)검침(metering), (8) 소비자 장치(consumer device), (9) 판매 관리 시스템(POS, Point Of Sales)과 보안 관련 응용 시장에서 물류 관리(Fleet Management), (10) 자동 판매기(Vending Machine)의 기기간 통신, (11) 기계 및 설비의 원격 모니터링, 건설 기계 설비상의 작동시간 측정 및 열이나 전기 사용량을 자동 측정하는 지능 검침(Smart Meter), (12) 감시 카메라의 감시 영상(Surveillance Video) 통신 등이 있으나 이에 한정될 필요는 없으며, 그 밖에 다양한 기기 어플리케이션 타입이 논의되고 있다. 이와 같이 기기 어플리케이션 타입이 증가함에 따라 M2M 통신 기기들의 수는 일반 이동통신 기기들의 수에 비해 비약적으로 증가할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 M2M 기기의 특성으로 기지국으로 트래픽을 주로 롱-텀(long-term) 으로 전송하거나, 이벤트가 트리거링되어 데이터를 전송이 이루어지는 것이다. 즉, M2M 기기는 대부분 유휴상태로 유지하다가 롱-텀 주기가 돌아오거나 이벤트가 트리거링되면 깨어나서 활성 상태(Active state)로 들어갈 수 있다. 그리고, M2M 기기는 대부분 이동성이 적거나 이동성이 없는 경우가 많을 수 있다. 이동성이 없는 M2M 기기의 어플리케이션 타입도 계속적으로 증가함에 따라 동일한 기지국 내에 이러한 M2M 기기는 무수히 많이 존재하게 될 것이다.
M2M 기기의 일 특성으로 시간-제어 동작(time-controlled ) 동작이 있다. 시간-제어 트래픽은 M2M 기기로의 또는 M2M 기기로부터의 "애드-혹(ad-hoc)" 패킷 전송의 부재(absence)를 암시한다. 시스템은 시간-제어 동작을 지원할 수 있고, M2M 기기는 사전에 정의된 시간 구간에서만 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 대부분의 M2M 어플리케이션은 시간-제어된 트래픽의 부분을 포함한다. M2M 어플리케이션 간의 차이점은 시간-제어된 트래픽 대 애드-혹 트래픽의 점유율만의 차이다.
M2M 기기의 다른 일 특성으로 낮은 이동성 혹은 이동성이 없음이 있다. 상당히 이동성이 적거나 혹은 이동성이 없다는 것은 M2M 기기는 오랜 시간 동안 고정적(stationary)이다. 시스템은 보안 접속 및 감시(secured access and surveillance), 치안(public safety), 지불(payment), 원격 유지 및 제어(remote maintenance and control), 검침(metering) 등과 같은 고정된 위치를 갖는 특정 M2M 어플리케이션을 위한 이동성-관련 동작들을 단순화하거나 또는 최적화할 수 있다.
유휴모드로부터 네트워크 재진입 절차 및 유휴모드로의 진입을 위한 재 네트워크 등록해제(deregistration) 또는 RRC 연결 해제 절차는 현재 무선이동 네트워크는 기본적으로 랜덤 트래픽 생성 및 단말이 이동성을 가정하고 있다. 따라서, 현재 기기 상태 천이 절차 및 각 상태에서의 기기 동작은 M2M 통신 시나리오에서는 효율적이지 않을 수 있다. 따라서 기존의 이동성 및 랜덤 트래픽 생성을 기본으로 가정하고 있는 기기 상태 전이 절차 및 각 상태에서의 기기 동작에 대해서는 일부 수정을 할 필요가 있다.
도 2는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서의 단말 상태 다이어그램(device state diagram)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 단말의 상태는 크게 연결된(connected) 상태와 비-연결된(unconnected) 상태로 나눌 수 있다. 연결된 상태에서 다시 단말은 일반모드(normal mode) 상태 또는 슬립모드(sleep mode) 상태일 수 있다. 또한, 비-연결된 상태에서 단말은 유휴모드(idle mode) 상태 또는 DCR(Deregistration with Context Retention) 모드 상태일 수 있다.
이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m에서는 단말의 소비전력을 최소화하기 위해 슬립모드와 유휴모드를 정의하였다. 여기서, 슬립 모드는 단말의 전력 절약(Power saving)을 위해 단말/기지국 간에 AAI-SLP-REQ/AAI-SLP-RSP 메시지 시그널링을 통해 기지국이 승인한 슬립 윈도우(sleep-window), 리스닝윈도우(listening-window)로 구성된 슬립 모드 패턴(pattern)을 운용하는 모드이다. 유휴유휴모드는 단말의 전력 절약 및 유휴 무선 자원 절약을 위해 단말/기지국 간 AAI-DREG-REQ/AAI-DREG-CMD 메시지 시그널링을 통해 기지국이 승인한 페이징 그룹(Paging Group), 페이징 사이클(Paging Cycle), 페이징 오프셋(Paging Offset)을 운용하는 모드이다.
여기서, 슬립 모드 및 유휴모드와 구별되는 모드인 일반모드(Normal mode)는 단말이 네트워크 엔트리를 통해 자원(resource) 및 세션(session) 설정을 이루어 해당 시스템이 제공하는 서비스를 수행하는 모드이다.
먼저 슬립 모드의 기본 동작을 살펴보면 다음과 같다. 일반모드에서 일정시간 동안 상향링크 또는 하향링크에 대해 트래픽이 발생하지 않는 경우, 단말은 기지국으로 슬립모드로의 천이를 요청하기 위해 AAI-SLP-REQ 메시지를 전송한다. AAI-SLP-REQ 메시지를 통해 슬립 모드로의 동작 요청이 수신되면, 기지국은 AAI-SLP-RSP 메시지를 통해 상기 요청에 대한 최종 승인을 하고, 단말은 상기 AAI-SLP-RSP 메시지의 수신을 통해 슬립 모드로 동작하는 단말을 구별하기 위한 ID(SLPID)를 할당받은 후 슬립 모드를 운용한다.
여기서, 단말과 기지국 간의 메시지 시그널링을 통해 얻어지는 주요 파라미터로는, 최초 슬립 구간의 크기를 지정하는 초기 슬립 윈도우(initial sleep-window)와 마지막 슬립 구간의 크기를 지정하는 마지막 슬립 윈도우 베이스(final sleep-window base), 마지막 슬립 윈도우 확장(final sleep-window exponent) 그리고 리스닝 구간의 크기를 설정하는 리스닝 윈도우(listening-window)이며, 모든 파라미터의 단위는 프레임(frame)이다. 여기서, 상기 슬립 윈도우는, 슬립 모드로 동작하는 단말이 자신의 전력을 최소화하는 구간으로, 단말은 상기 구간 동안 DL 제어 정보 및 하향링크 트래픽을 수신하지 않는다. 또한, 상기 리스닝 윈도우는, 슬립 모드로 동작하는 단말이 슬립 윈도우로부터 벗어나 기지국이 전송하는 AAI-TRF-IND 메시지를 수신하고, 자신에게 향하는 하향링크 트래픽 유무를 판단하는 구간으로, 단말은 상기 구간 동안 하향링크 제어 정보 및 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
다음으로, 상기 유휴모드의 기본 동작을 살펴보면 다음과 같다.
일반모드에서 일정 시간 동안 상향링크 또는 하향링크에 대해 트래픽이 발생하지 않는 경우, 단말은 기지국으로 유휴모드로의 천이를 요청하기 위해 AAI-DREG-REQ 메시지(De-Registration_Request_Code = 0x01)를 전송한 후, 기지국으로부터 AAI-DREG-CMD 메시지(Action code = 0x05)를 수신하여 유휴모드를 운용한다. AAI-DREG-REQ 메시지에는 단말이 요청한 페이징 사이클(=16 비트)이 정의되어 있고, AAI-DREG-REQ 메시지를 수신한 기지국이 단말로 전송하는 DREG-CMD 메시지에는 페이징 그룹 ID, 페이징 오프셋 그리고 페이징 사이클이 정의되어 있다. 단말은 상기 파라미터에 의해 페이징 불가능 구간(Paging Unavailable Interval) 및 페이징 리스닝 구간(Paging Listening Interval)을 설정한다. 페이징 불가능 구간에서 단말은 모뎀을 오프(off)시키며, 상기 페이징 리스닝 구간은, 현재 기지국과 동기를 이루고 있는 채널의 프레임 넘버(Frame Number :FN) % 페이징 사이클 = 페이징 오프셋을 만족하는 프레임으로부터 2 ~ 5 프레임의 구간으로 설정되고, 단말은 상기 페이징 리스닝 구간동안 기지국으로부터 전송되는 AAI-PAG-ADV 메시지를 수신한다. AAI-PAG-ADV 메시지는 상기 메시지를 전송하는 기지국이 속한 페이징 그룹 ID 그리고 유휴모드로 동작하는 단말 중에서 위치 갱신(Location Update) 혹은 초기 네트워크 엔트리(Initial Network Entry)가 필요한 단말들을 지시하는 MAC 어드레스 해쉬(Hash) 정보 및 각 단말별로 수행해야 할 절차에 대해 기술한 액션 코드(Action code)로 구성된다.
만약, 상기 유휴모드로 동작하는 단말로의 트래픽이 발생할 경우, 기지국은 다음 페이징 리스닝 구간에 AAI-PAG-ADV 메시지(Action code = 0x02 : 네트워크 진입(Enter Network)을 의미)를 단말로 전송하게 되며, 상기 AAI-PAG-ADV 메시지를 수신한 단말은 유휴모드에서 벗어나 일반모드로 진입하게 된다.
한편, 기지국이 강제적으로 단말을 유휴모드로 진입시킬 수도 있으며, 이 경우, 기지국은 단말로 AAI-DREG-CMD 메시지(Action code = 0x05)를 전송하고, 단말이 AAI-DREG-REQ 메시지를 전송하지 않은 상태에서 AAI-DREG-CMD 메시지를 수신한 경우이므로, AAI-DREG-CMD 메시지를 수신한 단말은 상기 기지국으로 AAI-DREG-REQ(De-Registration_Request_Code = 0x02) 메시지를 전송한 후 유휴모드로 진입하게 된다. 유휴모드로의 진입 후, 페이징 리스닝 구간 동안 AAI-PAG-ADV (Action code = 0x00 : 액션 없음(No Action)을 의미)가 수신되면, 단말은 계속 유휴모드를 유지하게 된다. 만약, 유휴모드로 진입하기 이전, 즉 AAI-DREG-CMD 메시지를 수신한 기지국과 현재 AAI-PAG-ADV 메시지를 전송하는 기지국 간의 페이징 그룹 ID가 다를 경우, 또는 AAI-DREG-CMD(Action code = 0x01 : 위치 갱신(Location Update)을 의미)의 메시지를 수신할 경우, 단말은 위치 갱신을 수행하게 된다.
IEEE 802.16m 시스템에서 정의된 슬립모드와 유휴모드는 모두 단말의 소비전력을 효율적으로 사용하기 위해 사용될 수 있다. 상기 IEEE 802.16e에서는 슬립 모드와 유휴모드에 대해 각기 독립적인 운용 방법을 기술하고 있으며, 상기 두 기술이 혼재되어 있는 경우에 대한 운용 방법은 기술하지 않고 있다. 또한, 상기 슬립 모드의 경우, 단말과 기지국이 동기를 유지하고 있으면서 기존의 콘텍스트(context)를 유지할 수 있어 단말에 대해 트래픽(상향링크 또는 하향링크)이 발생하는 경우 빠르게 연결할 수 있는 장점이 있는 반면, 슬립 윈도우 안에서 기지국 변경이 일어나는 경우에는, 지속적으로 단말에 대해 트래픽이 발생하지 않을 경우에도, 네트워크 재진입(reentry)를 수행하고 일정 시간 동안 일반모드를 유지한 후에야 단말 및 기지국 간 AAI-SLP-REQ/AAI-SLP-RSP 메시지 시그널링을 통해 다시 슬립 모드로 진입할 수 있다.
유휴모드는 위치 갱신을 수행함으로써 이동성을 보장하는 장점이 있는 반면, 단말로의 트래픽이 발생하는 경우 일반모드로의 천이를 위해 네트워크 엔트리를 새로 시도해야 하기 때문에 단말에 트래픽이 발생하는 경우 슬립 모드에 비해 느리게 연결되는 단점이 있다.
유휴상태(Idle State) 또는 유휴모드(Idle Mode) 동작은 일반적으로 단말이 다중 기지국으로 구성된 무선링크 환경을 이동 시, 특정 기지국에 등록하지 않더라도 하향링크 브로드캐스트 트래픽 전송을 주기적으로 수행할 수 있도록 지원해주는 동작을 말한다. 단말은 일정 시간 동안 기지국으로부터 트래픽(traffic)을 수신하지 않는 경우, 전력을 절약(Power saving)하기 위해 유휴상태로 천이할 수 있다. 유휴모드로 천이한 단말은 평균적 기간(Available interval) 동안 기지국이 방송하는 방송 메시지(예를 들어, 페이징 메시지)를 수신하여 일반모드(normal mode)로 천이할지 또는 유휴상태로 남아 있을지를 판단할 수 있다. 또한, 유휴상태에 있는 단말은 위치갱신을 수행함으로써, 페이징 제어기(Paging controller)에 자신의 위치를 알릴 수 있다.
유휴상태는 핸드오버와 관련된 활성 요구 및 일반적인 운영 요구들을 제거함으로써 단말에 혜택을 줄 수 있다. 유휴상태는 단말 활동을 이산 주기에서 스캐닝하도록 제한함으로써, 단말이 사용하는 전력 및 운용 자원을 절약할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 유휴상태는 단말에 팬딩(pending) 중인 하향링크 트래픽에 대해 알릴 수 있는 간단하고 적절한 방식을 제공하고, 비활동적인 단말로부터 무선 인터페이스 및 네트워크 핸드오버(HandOver, HO) 트래픽을 제거함으로써 네트워크 및 기지국에 혜택을 줄 수 있다.
페이징이란 이동통신에서 착신호 발생시 해당하는 단말의 위치(예를 들어, 어느 기지국 또는 어느 교환국 등)를 파악하는 기능을 말한다. 유휴상태 또는 유휴모드를 지원하는 다수의 기지국들은 특정 페이징 그룹(Paging Group)에 소속되어 페이징 영역을 구성할 수 있다. 이때, 페이징 그룹은 논리적인 그룹을 나타낸다. 페이징 그룹의 목적은 단말을 타겟(target)으로 하는 트래픽이 있다면, 하향링크로 페이지(page)될 수 있는 인접범위 영역을 제공하기 위한 것이다. 페이징 그룹은 특정 단말이 동일 페이징 그룹 내에서 대부분의 시간 동안 존재할 수 있을 정도로 충분히 크고, 페이징 부하가 적정한 수준을 유지하기 위해 충분히 작아야 한다는 조건을 충족하도록 구성되는 것이 바람직하다.
페이징 그룹은 하나 이상의 기지국을 포함할 수 있으며, 하나의 기지국은 하나 또는 그 이상의 페이징 그룹에 포함될 수 있다. 페이징 그룹은 관리 시스템에서 정의한다. 페이징 그룹에서는 페이징 그룹-실행(action) 백본망 메시지를 사용할 수 있다. 또한, 페이징 제어기는 백본망 메시지 중 하나인 페이징 공지(paging-announce) 메시지를 이용하여 유휴상태인 단말들의 리스트를 관리하고, 페이징 그룹에 속하는 모든 기지국의 초기 페이징을 관리할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 M2M 기기의 상태 전이 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 M2M 기기의 상태 전이 절차를 정의할 수 있다. 도 3은 시간-제어된 M2M 기기에 대한 것이다. 먼저, 기지국은 특정 M2M 기기에 대해 주기적으로 반복하여 연결된 구간(connected interval)(T1), 비-연결된 구간(unconnected interval)(T2) 및 예비 연결 구간(pre-connected interval)(T3)을 구성할 수 있다. 여기서, M2M 기기는 연결된 구간에서의 연결 동작을 준비하기 위해 연결된 구간(T1) 이전에 예비 연결 구간(pre-connected interval)(T3)을 가질 수 있다.
연결된 구간(connected interval)(T1), 비-연결된 구간(unconnected interval)(T2) 및 예비 연결 구간(pre-connected interval)(T3)에서의 M2M 기기의 동작을 설명하기에 앞서, 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템 및 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서의 단말의 네트워크 진입(재진입)을 수행하는 과정을 간략히 설명한다.
도 4는 이동통신 시스템의 일례인 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 단계 S410에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말는 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 단계 S420에서 물리 하향링크제어채널( Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 상기 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말는 기지국에 단계 S430 내지 단계 S460와 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, RACH)를 통해 특징 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S430), 단말은 PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH를 통해 상기 임의접속에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S440). 핸드오버(Handover)의 경우를 제외한 경쟁 기반 임의접속의 경우 그 후 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S450) 및 물리하향링크제어채널/ 물리하향링크공유 채널 수신(S460)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신하고(S470), 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송을 수행할 수 있다(S480). 이때 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보에는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Index)/RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUCCH 및/또는 PUSCH을 통해 전송할 수 있다.
다음으로, 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서 단말이 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 과정을 간략히 설명한다.
도 5는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서 단말이 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 단말은 기지국으로 초기 레인징 또는 핸드오버 레인징을 전송한다(S510)(이하에서는 단말이 초기 레인징을 전송하는 것으로 가정하여 설명한다). 초기 레인징(initial ranging)은 단말이 기지국과 정확한 타이밍 옵셋(timing offset)을 얻고, 초기에 전송전력을 조정하기 위한 과정이다. 통상적으로 단말의 전원이 온(ON)되면, 단말은 수신되는 하향링크 프리앰블 신호로부터 하향링크 동기를 획득한다. 이어서, 단말은 상향링크 타이밍 오프셋과 전송 전력을 조정하기 위해 초기 레인징을 수행한다. 단말은 레인징 채널을 선택한 후에 레인징 프리앰블 코드를 초기 레인징 도메인에서 선택하고, 선택한 레인징 채널을 통해 기지국으로 선택한 레인징 프리앰블 코드를 전송한다(S510).
그 후, 기지국은 단말의 초기 레인징 또는 핸드오버 레인징 전송에 대한 수신확인 응답 메시지를 단말에게 전송해 줄 수 있다(S520). 여기서 이 응답 메시지는 AAI-RNG-ACK 메시지로 정의될 수 있다. AAI-RNG-ACK 메시지는 모든 레인징 기회에서 레인징 프리앰블 코드들을 모두 성공적으로 수신하고 검출하였다는 응답을 제공하는 메시지이다. 기지국은 AAI-RNG-ACK 메시지에 초기 레인징 또는 핸드오버 레인징에 대한 세 가지의 가능한 레인징 상태(ranging status)를 포함하여 단말로 전송할 수 있다. 여기서, AAI-RNG-ACK 메시지에 포함된 세 가지 가능한 레인징 상태에는 "continue" 상태, "success" 상태, "abort" 상태가 있다.
초기 레인징 또는 핸드오버 레인징에 대한 레인징 상태가 "success" 상태인 경우에는, 기지국은 단말에게 AAI-RNG-REQ 메시지 전송에 필요한 정보를 CDMA 할당 A-MAP IE(CDMA Allocation A-MAP IE)를 통해 전송할 수 있다(S530). 즉, 기지국은 다음 표 2에 나타낸 CDMA Allocation A-MAP IE 메시지를 통해 단말에게 레인징 요청 전송 등을 위한 상향링크 자원 할당 정보를 제공한다. 단말이 기지국으로 레인징을 전송하면, 기지국은 자원 인덱스(resource index) 필드 등을 통해 레인징 요청 메시지를 전송을 위해 할당한 상향링크 자원 정보를 단말에게 전송해줄 수 있다. 단말이 기지국으로부터 CDMA Allocation A-MAP IE를 수신한다면(S530), 단말은 기지국으로 레인징을 요청하는 메시지를 전송하게 된다(S540). 그 후, 단말은 기지국으로부터 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 수신할 수 있다(S550).
이하에서 연결된 구간(connected interval)(T1), 비-연결된 구간(unconnected interval)(T2) 및 예비 연결 구간(pre-connected interval)(T3)에서의 M2M 기기의 동작에 대해 설명한다.
연결된 구간(connected interval)에서, M2M 기기는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서 적용되는 연결된 모드(혹은 액티브 모드)에서의 단말의 동작과 동일하다.
다만, 비-연결된 구간(unconnected interval)에서, M2M 기기는 3가지 정도의 옵션 방법 중 하나로 동작할 수 있다. 첫 번째 옵션 방법은 수정된 유휴동작을 말한다. 제 1 수정된 유휴모드는 고정형 M2M 기기에 대해 임의의 위치 갱신 절차없이 단지 페이징만을 수행하는 모드이고, 제 2 수정된 유휴모드는 M2M 기기(예를 들어, 이동형 M2M 기기)에 대해 페이징 없이 단지 주기적 또는 비주기적 위치 갱신을 수행하는 모드이다. 두 번째 옵션 방법은 M2M 기기가 비-연결된 구간에서는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서 적용되는 현재 DCR 모드 동작과 동일하게 동작하는 것이다. 세 번째 옵션 방법은 M2M 기기가 비-연결된 구간에서는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16, 3GPP LTE, LTE-A 시스템에서 적용되는 유휴모드와 동일하게 동작하는 것이다. 여기서, 여기서 제 1 수정된 유휴모드와 제 2 수정된 유휴모드에 대해 다음의 도 6a 및 도 6b를 참조하여 추가적으로 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 제 1 수정된 유휴모드와 제 2 수정된 유휴모드에서의 M2M 기기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 제 1 수정된 유휴모드는 고정형 M2M 기기에 대한 것이다. 고정형 M2M 기기는 비-연결된 구간(T2)에서 임의의 위치 갱신 절차없이 단지 페이징만을 수행할 수 있다. 도 6b를 참조하면, 제 2 수정된 유휴모드는 이동형 M2M 기기에 대한 것이다. 일 예로서, 이동형 M2M 기기는 비-연결된 구간(T2)에서 페이징 없이 단지 주기적 또는 비주기적 위치 갱신을 수행할 수 있다.
다음으로, 예비 연결 구간(pre-connected interval)(T3)에서의 M2M 기기의 동작을 설명한다.
먼저, 고졍형 M2M 기기의 예비 연결 구간(pre-connected interval)에서의 동작을 설명한다. 고정형 M2M 기기는 예비 연결 구간(pre-connected interval)에서 하향링크 신호에 동기화시키고, 기지국으로부터 셀-특정 방송 정보(예를 들어, 시스템 정보)를 수신하고 업데이트할 수 있다. 예비 연결 구간(pre-connected interval)에서의 M2M 기기의 동작 방식에는 세 가지 옵션이 있다.
첫 번째 옵션 방법으로서, 기지국(또는 서빙 셀)은 기기 식별자(예를 들어, IEEE 802.16m 시스템에서는 STID, 3GPP LTE, LTE-A에서는 C-RNTI)를 할당할 수 있다. 기기 식별자는 하향링크 데이터 채널에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널에서 페이징 지시 채널을 통하여 각 M2M 기기로 시그널링될 수 있다. 여기서, 기기 식별자에 대한 내용을 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서는 STID, 3GPP LTE, LTE-A에서는 C-RNTI에 대해 간략히 설명한다. 무선통신 시스템에 기존의 단말들을 구분하기 위해 사용하는 식별자에 대해 간략히 살펴본다. 여기서, 먼저 3GPP LTE 시스템에서의 경우를 예를 들어 기지국이 단말에게 PDCCH를 내려 보내기 위한 과정과 관련하여 살펴본다.
기지국은 단말에게 보내려는 DCI(Downlink Control Information)에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 Radio Network Temporary Identifier, RNTI))가 마스킹된다. 한편, IEEE 802.16m 시스템에서는 3GPP의 RNTI에 대응하는 개념으로 STID(Station IDentifier)라는 용어를 사용한다.
특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, 페이징 메시지(paging message)를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자인 SI-RNTI(System information-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(Random Access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 다음 표 1는 PDCCH에 마스킹되는 식별자들의 예를 나타낸다.
표 1
Figure PCTKR2011007884-appb-T000001
C-RNTI가 사용되면 PDCCH는 각각 해당하는 특정 단말을 위한 제어정보를 나르고, 다른 RNTI가 사용되면 PDCCH는 각각 셀 내 모든 또는 복수의 단말이 수신하는 공용 제어정보를 나른다. 기지국은 CRC가 부가된 DCI에 대해 채널 코딩을 수행하여 부호화된 데이터(coded data)를 생성한다. 그리고, 기지국은 PDCCH 포맷에 할당된 CCE의 수에 따른 레이트 매칭(rate mathching)을 수행한다. 그 후, 기지국은 부호화된 데이터를 변조하여 변조 심벌들을 생성한다. 그리고, 기지국은 변조 심볼들을 물리적인 자원 요소에 맵핑한다. 이와 같이, 기지국은 LTE 시스템에서 RNTI를 단말 식별자로, IEEE 802.16 시스템에서는 STID를 단말 식별자로 사용한다.
이와 같은 기기 식별자와 관련하여, 기지국은 비-연결된 구간(unconnected interval)에서 M2M 기기 식별자를 하향링크 데이터 채널에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널에서 페이징 지시 채널을 통하여 각 M2M 기기로 시그널링해 줄 수 있다.
두 번째 옵션 방법으로서, 기지국(혹은 서빙 셀)은 비-연결된 구간(unconnected interval)에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널에서 페이징 지시 채널을 상향링크 동기화를 위해 전용 레인징(Dedicated ranging)/RACH 자원(예를 들어, 시간, 주파수 자원 및 전용 레인징/RACH 시퀀스)을 M2M 기기로 전송해 줄 수 있다. 여기서, 시간, 주파수 자원은 셀-특정 레인징/RACH 채널을 공유하거나 또는 전용 자원은 비-연결된 구간(unconnected interval)에서 M2M 기기에 대해 할당될 수 있다. 특히 시간/주파수 자원이 셀-특정 레인징/RACH 채널을 공유할 때, 전용 레인징/RACH 시퀀스는 핸드오버 레인징/RACH 시퀀스에서 선택될 수 있다. 동기화된 레인징 시퀀스 및 주기적 레인징으로 사용되는 채널 구조는 또한 M2M 비-연결된 구간에서 상향링크 동기화를 위해 사용될 수 있다.
기지국은 상향링크 동기화를 위한 전용 레인징/RACH 자원에 대한 정보를 하향링크 데이터 채널에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널에서의 페이징 지시 채널을 통해 각 M2M 기기로 시그널링할 수 있다.
다음으로, 세 번째 옵션 방법은 방법은 패스트 레인징(Fast ranging)을 수행하는 것으로 이하 도 7을 참조하여 설명한다.
단말은 네트워크 진입(혹은 재진입)을 위해 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이(특히, 도 4의 단계 S430 내지 단계 S460, 도 5의 S510 내지 S550), 단말은 1) 먼저 레인징(혹은 RACH) 시퀀스를 기지국으로 전송하고, 2) 기지국으로부터 레인징(또는 RACH) 응답 메시지를 수신한다. 그 후, 3) 단말은 레인징 요청 메시지(혹은 RRC 연결 요청 메시지)를 기지국으로 전송하고, 4) 기지국으로부터 레인징 응답 메시지(혹은 RRC 연결 레졸루션 메시지(contention resolution message) 수신하는 이러한 일련의 4 단계를 수행하여야 했다.
그러나, 네트워크 재진입을 위한 M2M 기기(특히, 고정형 M2M 기기)는 경쟁 기반의 레인징(또는 RACH) 시퀀스 전송 및 이에 대한 응답 메시지를 수신하는 과정을 생략하고, 바로 레인징 요청 메시지(또는 RRC 연결 요청(connection request) 메시지)를 기지국으로 전송하는 것이 바람직할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 M2M 기기가 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 기지국(혹은 서빙 기지국)은 네트워크 재진입이 필요한 M2M 기기 또는 비-연결된 구간에 있는 M2M 기기에게 레인징 요청을 전송하기 위해 필요한 상향링크 자원과 관련된 정보를 전송해 줄 수 있다. 여기서, 레인징 요청 전송을 위한 상향링크 자원과 관련된 정보는 레인징 요청을 전송하기 위해 할당된 상향링크 자원의 위치(시간, 주파수 영역에서의 위치) 정보, 레인징 요청을 전송하기 위해 할당된 상향링크 자원의 크기 정보 및 레인징 요청을 전송하기 위해 할당된 상향링크 자원을 알려주는 제어정보가 전송되는 타이밍 정보 등을 포함할 수 있다.
일 예로서, 기지국은 하향링크 제어 채널(예를 들어, 페이징 지시 채널)이나 페이징 메시지(예를 들어, IEEE 802.16m 시스템에서는 AAI-PAG-ADV)를 통해 네트워크 재진입이 필요한(즉, 비-연결된 구간에 속한) M2M 기기들에게 레인징 요청을 전송하기 위해 필요한 상향링크 자원과 관련된 정보를 전송해 줄 수 있다. 또는, 기지국은 하향링크 제어 채널의 Assigment A-MAP(특히 CDMA Allocation A-MAP IE) 또는 UL grant를 통해 각 M2M 기기에게 레인징 요청을 전송하기 위해 필요한 상향링크 자원과 관련된 정보를 전송해 줄 수 있다.
해당 UL grant 또는 CDMA Allocation A-MAP IE에 기초하여 M2M 기기들은 할당된 상향링크 자원(UL resource)를 통해 각각 레인징 요청 메시지를 바로 전송하도록 하고, 서빙 기지국은 이를 기반으로 각각의 M2M 단말에게 레인징 응답 메시지를 전송하도록 할 수 있다. 이때, M2M 기기는 대역폭 요청 지시자를 포함하여 레인징 요청 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다. 이러한 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로서, 기지국은 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 해당 M2M 기기로 전송해 줄 수 있다.
다음으로, 이동형 M2M 기기 또는 이동성이 낮은 M2M 기기의 비-연결된 구간에서의 동작을 이하에서 설명한다.
이동형 M2M 기기 또는 이동성이 낮은 M2M 기기는 첫 번째 단계로서 위치 갱신(혹은 셀 선택/재선택)을 수행한다. 즉, 첫 번째 단계에서 M2M 기기는 하향링크 신호와 동기화하고 그리고 셀-특정 방송 정보(예를 들어, 시스템 정보)를 수신할 수 있다. 이때, 선택된 서빙 셀 또는 서빙 기지국이 이전의 연결 구간에서의 셀 또는 기지국과 동일한 경우에 대해 먼저 설명한다. 서빙 기지국(또는 서빙 셀)은 기기 식별자(예를 들어, IEEE 802.16m 시스템에서는 STID, 3GPP LTE, LTE-A에서는 C-RNTI)를 할 수 있다. 기기 식별자는 하향링크 데이터 채널에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널(예를 들어, 페이징 지시 채널)을 통하여 각 M2M 기기로 시그널링될 수 있다.
기지국(혹은 서빙 셀)은 비-연결된 구간(unconnected interval)에서 상향링크 동기화를 위해 전용 레인징(Dedicated ranging)/RACH 자원(예를 들어, 시간, 주파수 자원 및 전용 레인징/RACH 시퀀스)을 M2M 기기로 전송해 줄 수 있다. 여기서, 시간, 주파수 자원은 셀-특정 레인징/RACH 채널을 공유하거나 또는 전용 자원은 비-연결된 구간(unconnected interval)에서 M2M 기기에 대해 할당될 수 있다. 특히 시간/주파수 자원이 셀-특정 레인징/RACH 채널을 공유할 때, 전용 레인징/RACH 시퀀스는 핸드오버 레인징/RACH 시퀀스에서 선택될 수 있다. 기지국은 상향링크 동기화를 위한 전용 레인징/RACH 자원에 대한 정보를 하향링크 데이터 채널에서 페이징 메시지 또는 하향링크 제어 채널(예를 들어, 페이징 지시 채널)을 통해 각 M2M 기기로 시그널링할 수 있다.
다음으로, 선택된 서빙 셀 또는 서빙 기지국이 이전의 연결 구간에서의 셀 또는 기지국과 동일하지 않은 경우에 대해 먼저 설명한다. 이하의 설명은 이전 셀은 서빙 셀, 새로운 셀은 타겟 셀이라고 호칭한다. M2M 기기가 이전의 연결 구간에서와 서빙 셀과 다른 새로운 셀을 비-연결된 구간에서 선택하면, M2M 기기는 타겟 셀로의 네트워크 진입(재진입)을 수행한다. 타겟 셀은 M2M 기기의 연결에 관하여 서빙 셀로 알린다. 네트워크 진입(재진입)은 단순화될 수 있다.
먼저, M2M 기기는 서빙 셀(예를 들어, 서빙 셀 식별자)를 AAI-RNG-REQ/RRC 연결 요청 메시지를 통해 타겟 셀로 알린다, 타겟 셀은 M2M 기기 콘텍스트/성능(Context/Capability)을 백본 망을 통해 서빙 셀로 요청한다. 그 후, 서빙 셀은 M2M 기기 콘텍스트/성능(Context/Capability)을 타겟 셀로 전달하고 M2M 기기 콘텍스트/성능(Context/Capability)을 삭제한다. 따라서, M2M 기기는 타겟 셀과의 성능 협상 절차를 스킵할 수 있고 자동화된 기기 상태 전이 구성이 가능하다.
이와 같이 M2M 기기(예를 들어, 이동형 M2M 기기)에 대해 페이징 없이 단지 주기적 또는 비주기적 위치 갱신을 수행하는 모드인 제 2 수정된 유휴모드는 앞서 제 1 수정된 유휴모드와 관련하여 기술한 절차들을 포함할 수 있고 또한 적용할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
M2M(Machine to Machine) 기기와 기지국이 네트워크 진입(혹은 재진입)을 수행하는 방법은 3GPP LTE-A, IEEE 802 등 다양한 통신 시스템에서 산업상으로 이용가능하다.

Claims (20)

  1. 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기가 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초하여 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며,
    상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 할당된 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 페이징 메시지에 포함되어 전송되는, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원 정보를 포함하는 제어정보가 전송되는 타이밍 정보인, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원을 지시하는 정보이며,
    상기 레인징 요청 메시지 전송은 상기 지시된 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 전송하는 것인, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어정보는 CDMA Allocation A-MAP IE 메시지 타입인, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 상향링크 자원은 상기 M2M 기기에 대한 전용 자원(dedicated resource)인, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 M2M 기기는 고정형(fixed) M2M 기기인, M2M 기기의 네트워크 재진입 수행 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 네트워크 재진입을 수행하는 M2M(Machine to Machine) 기기에 있어서,
    기지국으로부터 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 수신하는 수신기; 및
    상기 수신한 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초하여 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 송신기를 포함하는, M2M 기기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시자를 포함하며,
    상기 수신기는 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 할당된 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는, M2M 기기.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 페이징 메시지에 포함되어 전송되는, M2M 기기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원 정보를 포함하는 제어정보가 전송되는 타이밍 정보인, M2M 기기.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보는 상기 레인징 요청 전송을 위해 할당된 상향링크 자원을 지시하는 정보이며,
    상기 송신기는 상기 레인징 요청 메시지를 상기 지시된 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 전송하는, M2M 기기.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어정보는 CDMA Allocation A-MAP IE 메시지 타입인, M2M 기기.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 상향링크 자원은 상기 M2M 기기에 대한 전용 자원(dedicated resource)인, M2M 기기.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 M2M 기기는 고정형(fixed) M2M 기기인, M2M 기기.
  17. 무선통신 시스템에서 기지국이 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 M2M 기기로 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 전송하는 단계; 및
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초한 레인징 요청 메시지를 상기 M2M 기기로부터 수신하는 단계를 포함하는, 기지국의 네트워크 재진입 수행 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며,
    상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 M2M 기기로 할당한 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 기지국의 네트워크 재진입 수행 방법.
  19. 무선통신 시스템에서 M2M(Machine to Machine) 기기와 네트워크 재진입을 수행하는 기지국에 있어서,
    상기 M2M 기기로 레인징 요청 메시지를 전송하기 위한 상향링크 자원과 관련된 정보를 송신기; 및
    상기 상향링크 자원과 관련된 정보에 기초한 레인징 요청 메시지를 상기 M2M 기기로부터 수신하는 수신기를 포함하는, 기지국.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 레인징 요청 메시지는 대역폭 요청 지시지를 포함하며,
    상기 송신기는 상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 M2M 기기로 할당한 상향링크 대역폭 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 전송하는, 기지국.
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