WO2013015639A2 - M2m 통신을 위한 위치 갱신 수행 방법 및 이를 이용한 기기 - Google Patents

M2m 통신을 위한 위치 갱신 수행 방법 및 이를 이용한 기기 Download PDF

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WO2013015639A2
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base station
paging message
offset
ranging
allocation
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박기원
육영수
김정기
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엘지전자 주식회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • 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]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • 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
    • H04W68/00—User notification, e.g. alerting and paging, for incoming communication, change of service or the like

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method for performing location update for M2M (Machine To Machine) communication in a wireless communication system and a device using the same.
  • M2M Machine To Machine
  • Machine-to-machine (M2M) communication (or machine type communication (MTC)) is a form of data communication that includes one or more entities that do not require human interaction. That is, M2M communication refers to a concept in which a mechanical device, not a terminal used by humans, communicates using an existing wireless communication network. Mechanical devices used for M2M communication may be referred to as M2M devices, and the M2M devices are various, such as vending machines and machines for measuring the water level of dams.
  • M2M communications offers different market scenarios, data communications, low cost and effort, potentially a very large number of M2M devices, wide coverage area and low traffic per M2M device. It may be characterized as.
  • a general location update is used to locate a terminal in a paging group.
  • the M2M device may be very small or very large compared to the terminal.
  • the present invention provides a method for performing a location update for M2M (Machine To Machine) communication and a device using the same.
  • M2M Machine To Machine
  • a method for performing location update in machine to machine (M2M) communication includes an M2M device entering an idle mode, in which the M2M device receives a paging message from a base station, the paging message comprising an action code, a network connection type and a resource offset, wherein the action code includes the action code.
  • the M2M device Instructs the M2M device to perform a location update, the network connection type indicates resource allocation for a ranging request, the resource offset indicates an offset for uplink allocation, and the M2M device to the base station And transmitting the ranging request message by using the uplink allocation.
  • the paging message may further include a group identifier indicating a group to which the M2M device belongs.
  • the paging message may further include a fixed M2M Deregistration Identifier (FMDID), which is a 16-bit identifier used to uniquely identify the M2M device in the area of the base station.
  • FMDID fixed M2M Deregistration Identifier
  • an apparatus for machine to machine (M2M) communication includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving a radio signal, and a processor connected to the RF unit, wherein the processor enters an idle mode and receives a paging message from a base station, wherein the paging message is An action code, a network connection type and a resource offset, the action code instructs the M2M device to perform a location update, the network connection type instructs resource allocation for a ranging request, and the resource offset An offset for uplink allocation, and instructing the RF unit to transmit the ranging request message to the base station using the uplink allocation.
  • RF radio frequency
  • M2M machine to machine
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure of an IEEE 820.16m system.
  • FIG 3 shows an operation transition diagram in IEEE 802.16m.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating operation in an idle mode in IEEE 802.16m.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of performing a location update according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of resource allocation of RNG-REQ using a paging message.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • M2M machine to machine
  • M2M communication also referred to as MTC (Machine Type Communication) exchanges information between the M2M devices 11 and 12 through the base station 15 without human interaction or with the M2M device 11 through the base station.
  • the M2M server 18 is an entity that communicates with the M2M device 11.
  • the M2M server executes an M2M application and provides an M2M specific service to the M2M device 11.
  • the M2M device 11 is a wireless device that provides M2M communication and may be fixed or mobile. M2M devices are also called MTC devices.
  • Services provided through M2M communication are different from those in existing human-involved communication, and various categories of services such as tracking, metering, payment, medical service, and remote control Is present.
  • Time controlled characteristic This means that the M2M device transmits or receives data only in a predetermined specific interval. Therefore, unnecessary signaling outside a predetermined specific section can be prevented.
  • Time Tolerant Characteristics This means that M2M devices can delay data delivery.
  • the network operator restricts the connection of the M2M device to the network or the transmission of data to another MTC device when the load of the network is greater than the predetermined load threshold, and the data of the data that the MTC device can deliver in a specific area. You can dynamically limit the amount.
  • Offline indication characteristic This is a requirement to notify the M2M device in a timely manner when signaling between the M2M device and the network is no longer possible.
  • PAM Priority Alarm Message
  • the base station may allocate the same STID to the plurality of M2M devices.
  • M2M Group Identifier An MGID is a 12-bit identifier used to uniquely identify a multicast service flow shared by a group of M2M devices in an M2M group zone. .
  • An M2M group zone is a logical area that includes one or more base stations.
  • the M2M group region is identified by the M2M group region index.
  • the MGID is assigned during the dynamic service addition (DSA) process. The M2M device maintains the MGID even in idle mode unless it exits the network or the service flow is deleted.
  • DSA dynamic service addition
  • FMDID Fixed M2M Deregistration Identifier
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure of an IEEE 820.16m system.
  • Superframe includes a superframe header (SFH) and four frames (frames, F0, F1, F2, F3). Each frame in the superframe may have the same length.
  • the size of the superframe is 20ms and the size of each frame is 5ms.
  • the frame includes a plurality of subframes (subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7).
  • the subframe may be used for uplink transmission or downlink transmission.
  • the subframe includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain.
  • the OFDM symbol is for representing one symbol period, and the name of the OFDM symbol is not limited to the multiple access scheme.
  • the subframe includes six OFDM symbols. This is merely an example, and the subframe may include 5, 7, or 9 OFDM symbols, but is not limited thereto.
  • a type of a subframe may be defined according to the number of OFDMA symbols included in the subframe.
  • the type-1 subframe may be defined to include 6 OFDMA symbols
  • the type-2 subframe includes 7 OFDMA symbols
  • the type-3 subframe includes 5 OFDMA symbols
  • the type-4 subframe includes 9 OFDMA symbols. have.
  • a time division duplex (TDD) scheme or a frequency division duplex (FDD) scheme may be applied to the frame.
  • Subframes in the TDD frame may be divided into an uplink subframe and a downlink subframe.
  • the size of the superframe, the number of frames included in the superframe, the number of subframes included in the frame, and the number of OFDM symbols in the subframe may be changed, but the present invention is not limited thereto.
  • the SFH may carry essential system parameters and system configuration information.
  • the SFH may be transmitted in the last five OFDM symbols of the first subframe in the superframe.
  • a physical resource unit is a basic resource allocation unit and includes 18 subcarriers in consecutive OFDM symbols of the same subframe.
  • A-MAP Advanced-MAP
  • Non-user specific A-MAP carries information that is not specific to any particular user or group of users.
  • Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) feedback A-MAP carries HARQ ACK / NACK information for uplink data transmission.
  • the power control A-MAP carries power control commands to the mobile station (MS).
  • Allocation A-MAP carries the resource allocation information.
  • Allocation A-MAP includes several types such as DL (downlink) Basic Assignment (A-MAP), UL (uplink) Basic Allocation A-MAP, code division multiple access (CDMA) Allocation A-MAP, etc. .
  • CDMA allocation A-MAP includes UL resource allocation according to bandwidth request or UL resource allocation according to ranging request.
  • All A-MAPs share a physical resource region called an A-MAP region.
  • the A-MAP region exists for each downlink subframe.
  • FIG 3 shows an operation transition diagram in IEEE 802.16m.
  • a mobile station receives synchronization and system settings to perform cell selection.
  • Network entry is a procedure that includes ranging, basic capability negotiation and authentication with a base station.
  • the mobile station In the connected state, the mobile station operates in one of a sleep mode, an active mode and a scanning mode. During the connected state, the mobile station maintains the established connection during the connected state. A mobile station in active mode can always transmit or receive scheduled data.
  • a radio frame In the sleep mode, a radio frame is divided into a sleep window and a listening window. The mobile station in sleep mode may receive data from the base station during the listening window. The mobile station in scanning mode performs the measurements indicated by the base station.
  • the mobile station In idle state the mobile station operates in idle mode. In the idle mode, there are a paging available interval and a paging unavailable interval. The base station does not transmit any downlink traffic such as a paging message in the non-paging period.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating operation in an idle mode in IEEE 802.16m.
  • step S410 in the idle mode, the mobile station monitors the reception of the paging message during the pageable interval, and receives a paging advertisement (PAG-ADV) message.
  • the paging message is a notification message indicating whether there is a pending downlink traffic to a specific mobile station.
  • the base station may instruct each mobile station to perform ranging for network reentry or location update via a PAG-ADV message.
  • step S420 if the PAG-ADV message requires network re-entry, the mobile station exits idle mode and sends a ranging code to the base station.
  • step S430 in response to the ranging code, the mobile station receives a RNG-RSP (Ranging-Response) message from the base station.
  • the RNG-RSP message includes a status code.
  • the status code indicates one of 'continue', 'success' and 'abort'.
  • the mobile station If the RNG-RSP message with status code 'Continue' is received, the mobile station sends a ranging code again.
  • step S440 the mobile station receives an assignment A-MAP (A-MAP).
  • the assignment A-MAP includes a CDMA assignment A-MAP.
  • step S450 the mobile station sends an RNG-REQ (Ranging-Request) message to the base station using the UL resource allocation indicated by the CDMA allocation A-MAP.
  • RNG-REQ Anging-Request
  • step S460 the mobile station receives an RNG-RSP message in response to the RNG-REQ message.
  • the mobile station In idle mode, the mobile station first sends a ranging code for network reentry.
  • the ranging code is arbitrarily selected by the mobile station from a plurality of code sets, which is called contention based ranging.
  • the location update may be performed in units of paging groups in the idle mode.
  • the mobile station may belong to one or more paging groups.
  • a paging controller (PC) of each paging group performs paging if there is data to be sent to a mobile station from a call or an external network.
  • the paging controller delivers a paging message to all base stations in the paging group, with each base station broadcasting a paging message to the mobile station.
  • the M2M device receiving the paging message for location update may perform the contention-based ranging described above.
  • contention-based ranging takes a lot of time for the ranging process and may increase power consumption of the M2M device.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of performing a location update according to an embodiment of the present invention.
  • step S510 the M2M device enters an idle mode. Entry into the idle mode may be performed at the request of the M2M device or by a command from the base station.
  • the M2M device In order to enter the idle mode by the M2M device, in step S511, the M2M device sends a DREG-REG (Deregistration-Request) message requesting entry into the idle mode. In step S512, the M2M device receives a DREG-RSP (Deregistration-Response) message indicating the start of the idle mode from the base station.
  • DREG-REG Deregistration-Request
  • DREG-RSP Deregistration-Response
  • the base station may transmit a DREG-CMD (Deregistration-Command) message to command the M2M device to enter the idle mode.
  • DREG-CMD Deregistration-Command
  • step S520 in the idle mode, the M2M device monitors the reception of the paging message during the pageable interval, and receives the PAG-ADV message.
  • the PAG-ADV message may instruct the M2M device to perform location update.
  • the PAG-ADV message may perform group paging or individual paging.
  • the following table shows examples of fields included in a PAG-ADV message for group paging.
  • Table 1 Field name Size (bits) Explanation Action code 2 Indicates purpose of PAG-ADV message 0b01: Performs location update
  • Network access type 2 Indicate network connection method.
  • Resource offset Exists when the network connection type is 0b00.
  • the M2M device If the PAG-ADV message indicates a location update and the network connection type is '0b00', the M2M device starts monitoring the assigned A-MAP with resource allocation for RNG-REQ during the monitoring interval from the offset of the resource offset. If the allocation A-MAP cannot be successfully decoded during the monitoring interval, the M2M device may perform contention-based ranging.
  • the following table shows examples of fields included in a PAG-ADV message for individual paging.
  • Explanation Action code 2 Indicates purpose of PAG-ADV message 0b01: Performs location update
  • Network access type 2 Indicate network connection method.
  • the M2M device receives the assigned A-MAP based on the resource offset information in the PAG-ADV message.
  • Allocation A-MAP includes UL resource allocation for transmission of RNG-REQ messages.
  • the allocation A-MAP for the RNG-REQ may use the existing CDMA allocation A-MAP or may use the ranging allocation A-MAP for the M2M device.
  • the dedicated identifier of the M2M device may be masked in the cyclic redundancy check (CRC) of the ranging allocation A-MAP.
  • CRC cyclic redundancy check
  • step S540 the M2M device sends an RNG-REQ message to the base station using the UL resource allocation in the allocation A-MAP.
  • the ranging purpose indicator in the RNG-REQ may indicate that the M2M device performs location update.
  • step S550 the M2M device receives the RNG-RSP message in response to the RNG-REQ message.
  • FIG. 6 shows an example of resource allocation of RNG-REQ using a paging message.
  • the M2M device receives the resource offset of the PAG-ADV message 610 and receives the allocation A-MAP 620 based on the resource offset.
  • the M2M device sends an RNG-REQ message 630 using the UL resource allocation in the allocation A-MAP 620.
  • the base station does not include the resource offset in the paging message if the UL synchronization is no longer maintained and a location update that performs ranging is needed. If the M2M device indicates a channel allocation for the RNG-REQ, but the resource offset does not exist, the M2M device may initiate a ranging process by transmitting a ranging code to the base station.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the MTC device 50 includes a processor 51, a memory 52, and an RF unit 53.
  • the memory 52 is connected to the processor 51 and stores various information for driving the processor 51.
  • the RF unit 53 is connected to the processor 51 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the processor 51 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the MTC device may be implemented by the processor 51.
  • the base station 60 includes a processor 61, a memory 62, and an RF unit 63.
  • the memory 62 is connected to the processor 61 and stores various information for driving the processor 61.
  • the RF unit 63 is connected to the processor 61 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the processor 61 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the base station may be implemented by the processor 61.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

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Abstract

M2M(Machine To Machine) 통신에서 위치 갱신 수행 방법 및 이를 이용한 기기가 제공된다. 아이들 모드에서 상기 M2M 기기가 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한다. 상기 페이징 메시지는 액션 코드, 네트워크 접속 타입 및 자원 오프셋을 포함한다. 상기 액션 코드는 상기 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하고, 상기 네트워크 접속 타입은 레인징 요청을 위한 자원 할당을 지시하고, 상기 자원 오프셋은 상향링크 할당에 대한 오프셋을 지시한다. 상기 M2M 기기가 상기 기지국으로 상기 상향링크 할당을 이용하여 상기 레인징 요청 메시지를 전송한다.

Description

M2M 통신을 위한 위치 갱신 수행 방법 및 이를 이용한 기기
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 M2M(Machine To Machine) 통신을 위한 위치 갱신을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기에 관한 것이다.
M2M(Machine To Machine) 통신(또는 MTC(Machine Type Communication)이라고 함)은 인간의 상호 작용(human interaction)이 필요하지 않은 하나 이상의 개체(entity)를 포함하는 데이터 통신의 한 형태이다. 즉, M2M 통신은 인간이 사용하는 단말이 아닌 기계 장치가 기존 무선 통신 네트워크를 이용하여 통신하는 개념을 일컫는다. M2M 통신에 사용되는 기계 장치를 M2M 기기(M2M device)라 할 수 있으며, M2M 기기는 자동 판매기, 댐의 수위를 측정하는 기계 등으로 다양하다.
M2M 기기의 특성은 일반적인 단말과 다르므로, M2M 통신에 최적화된 서비스는 사람 대 사람(human to human) 통신에 최적화된 서비스와 다를 수 있다. M2M 통신은 현재의 모바일 네트워크 통신 서비스와 비교하여, 서로 다른 마켓 시나리오(market scenario), 데이터 통신, 적은 비용과 노력, 잠재적으로 매우 많은 수의 M2M 기기들, 넓은 서비스 영역 및 M2M 기기 당 낮은 트래픽 등으로 특징될 수 있다.
일반적인 위치 갱신(location update)은 페이징 그룹 내에서 단말의 위치를 파악하기 위해 사용된다. 하지만, M2M 기기는 단말에 비해 이동성이 아주 작거나 또는 매우 클 수 있다.
M2M 통신의 특성을 고려한 위치 갱신 기법이 필요하다.
본 발명은 M2M(Machine To Machine) 통신을 위한 위치 갱신을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기를 제공한다.
일 양태에 있어서, M2M(Machine To Machine) 통신에서 위치 갱신 수행 방법이 제공된다. 상기 방법은 M2M 기기가 아이들 모드로 진입하고, 상기 아이들 모드에서 상기 M2M 기기가 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하되, 상기 페이징 메시지는 액션 코드, 네트워크 접속 타입 및 자원 오프셋을 포함하고, 상기 액션 코드는 상기 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하고, 상기 네트워크 접속 타입은 레인징 요청을 위한 자원 할당을 지시하고, 상기 자원 오프셋은 상향링크 할당에 대한 오프셋을 지시하며, 및 상기 M2M 기기가 상기 기지국으로 상기 상향링크 할당을 이용하여 상기 레인징 요청 메시지를 전송하는 것을 포함한다.
상기 페이징 메시지는 상기 M2M 기기가 속하는 그룹을 지시하는 그룹 식별자를 더 포함할 수 있다.
상기 페이징 메시지는 상기 기지국의 영역에서 상기 M2M 기기를 유일하게 식별하는 데 사용되는 16비트 식별자인 FMDID(Fixed M2M Deregistration Identifier)를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, M2M(Machine To Machine) 통신을 위한 기기가 제공된다. 상기 기기는 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부, 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 아이들 모드로 진입하고, 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하되, 상기 페이징 메시지는 액션 코드, 네트워크 접속 타입 및 자원 오프셋을 포함하고, 상기 액션 코드는 상기 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하고, 상기 네트워크 접속 타입은 레인징 요청을 위한 자원 할당을 지시하고, 상기 자원 오프셋은 상향링크 할당에 대한 오프셋을 지시하며, 및 상기 기지국으로 상기 상향링크 할당을 이용하여 상기 레인징 요청 메시지를 전송하도록 상기 RF부에게 지시한다.
M2M 통신에 특정적인 이동성과 트래픽 특성을 고려한 위치 갱신이 제안된다. 위치 갱신으로 인한 시그널링 부담을 줄이고, M2M 기기의 파워를 절약할 수 있다.
도 1은 M2M(Machine To Machine) 통신의 일 예를 나타낸다.
도 2는 IEEE 820.16m 시스템의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 IEEE 802.16m에서의 동작 천이 다이어그램을 나타낸다.
도 4는 IEEE 802.16m에서의 아이들 모드에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 갱신을 수행하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 페이징 메시지를 이용한 RNG-REQ의 자원 할당의 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1은 M2M(Machine To Machine) 통신의 일 예를 나타낸다.
M2M 통신은 MTC(Machine Type Communication)라고도 하며, 인간 상호작용(human interaction)을 수반하지 않은 기지국(15)을 통한 M2M 기기들(11, 12) 간의 정보 교환 또는 기지국을 통한 M2M 기기(11)와 M2M 서버(18) 간의 정보 교환을 말한다.
M2M 서버(18)는 M2M 기기(11)와 통신하는 개체(entity)이다. M2M 서버는 M2M 애플리케이션을 실행하고, M2M 기기(11)에게 M2M 특정 서비스를 제공한다.
M2M 기기(11)는 M2M 통신을 제공하는 무선 기기로, 고정되거나 이동성을 가질 수 있다. M2M 기기는 MTC 기기라고도 한다.
M2M 통신을 통해 제공되는 서비스는 기존의 사람이 개입하는 통신에서의 서비스와는 차별성을 가지며, 추적(Tracking), 계량(Metering), 지불(Payment), 의료 분야 서비스, 원격 조정 등 다양한 범주의 서비스가 존재한다.
M2M 특성(feature)의 개별 서비스 요구 사항의 대표적인 예는 다음과 같다.
1) 시간 제어(time controlled) 특성: 이는 M2M 기기가 미리 정의된 특정 구간에서만 데이터를 전송하거나 수신하는 것을 말한다. 따라서 미리 정의된 특정 구간 밖에서의 불필요한 시그널링을 방지할 수 있다.
2) 시간 관용(time tolerant) 특성: 이는 M2M 기기가 데이터 전달을 지연시킬 수 있는 것을 말한다. 네트워크 오퍼레이터는 네트워크의 부하가 미리 결정된 부하 임계값(threshold)보다 큰 경우, M2M 기기의 네트워크로의 접속 또는 다른 MTC 장치로의 데이터 전송 등을 제한하고, 특정 영역에서 MTC 장치가 전달할 수 있는 데이터의 양을 동적으로 제한할 수 있다.
3) 오프라인 지시(offline indication) 특성: 이는 M2M 기기와 네트워크 사이에 시그널링이 더 이상 가능하지 않은 경우에 적절한 시기에 M2M 기기에게 통보를 요구하는 것이다.
4) PAM(Priority Alarm Message) 특성: 이는 M2M 기기가 절도, 반달리즘(vandalism) 또는 즉각 주의를 요하는 비상 사태가 발생했을 경우에 우선적으로 네트워크에게 경보하는 것을 말한다.
하나의 셀(또는 기지국)에 수백 내지 수천의 M2M 기기의 배치가 고려되고 있다. 따라서, 기존의 단말 식별자만으로는 M2M 기기의 식별이 어려워 다음과 같은 식별자가 고려되고 있다.
STID(Station identifier) : 기지국의 영역(domain)에서 M2M 기기를 식별하는 식별자이다. 기지국은 복수의 M2M 기기에게 동일한 STID를 할당할 수 있다.
MGID(M2M Group Identifier) : MGID는 M2M 그룹 영역(group zone) 내에서 M2M 기기의 그룹에 의해 공유되는 멀티캐스트 서비스 플로우(multicast service flow)를 유일하게(uniquely) 식별하는 데 사용되는 12비트 식별자이다. M2M 그룹 영역(group zone)은 하나 또는 그 이상의 기지국을 포함하는 논리적인 영역이다. M2M 그룹 영역은 M2M 그룹 영역 인덱스에 의해 식별된다. MGID는 DSA(dynamic service addition) 과정에서 할당된다. 네트워크를 빠져 나가거나 서비스 플로우가 삭제되지 않는한, M2M 기기는 아이들 모드에서도 MGID를 유지한다.
FMDID(Fixed M2M Deregistration Identifier) : 기지국의 영역에서 M2M 기기를 유일하게 식별하는 데 사용되는 16비트 식별자이다. FMDID는 아이들 모드 진입(idle mode entry) 동안 M2M 기기에게 할당되고, M2M 기기가 네트워크 재진입(network reentry) 동안 해제된다.
이제 2010년 11월 24일에 게시된 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) P802.16m/D10 "Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems: Advanced Air Interface"의 16.2.18절을 참조하여, IEEE 802.16m 기반 시스템에서 아이들 모드 동작에 대해 기술한다. 다만 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템이 IEEE 802.16m 기반 시스템에 제한되는 것은 아니고, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution) 등 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 2는 IEEE 820.16m 시스템의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
슈퍼프레임(SF; Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(SFH; Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 슈퍼프레임 내 각 프레임의 길이는 모두 동일할 수 있다. 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms이다.
프레임은 복수의 서브프레임(subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 서브프레임은 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 그 명칭에 다중 접속 방식의 제한이 있는 것은 아니다.
서브프레임은 6개의 OFDM 심벌을 포함한다. 이는 예시에 불과하고, 서브프레임은 5, 7 또는 9개의 OFDM 심벌을 포함할 수 있으며, 이에 제한이 있는 것은 아니다.
서브프레임에 포함되는 OFDMA 심벌의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDMA 심벌, 타입-2 서브프레임은 7 OFDMA 심벌, 타입-3 서브프레임은 5 OFDMA 심벌, 타입-4 서브프레임은 9 OFDMA 심벌을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
프레임에는 TDD(Time Division Duplex) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 적용될 수 있다. TDD 프레임 내의 서브프레임들은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분될 수 있다.
슈퍼프레임의 크기, 슈퍼프레임에 포함되는 프레임의 수, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수, 서브프레임 내의 OFDM 심벌의 개수는 변경될 수 있으며, 이에 제한이 있는 것은 아니다.
SFH는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나를 수 있다. SFH는 슈퍼프레임 내 첫 번째 서브프레임의 마지막 5개의 OFDM 심벌에서 전송될 수 있다.
PRU(physical resource unit)은 기본적인 자원 할당 단위로, 동일한 서브프레임의 연속적인 OFDM 심벌에서 18개의 부반송파를 포함한다.
IEEE 802.16 시스템에서 A-MAP(advanced-MAP)는 서비스 제어 정보를 나른다. 비-유저 특정(non-user specific) A-MAP은 특정 유저나 특정 유저 그룹에 한정되지 않은 정보를 나른다. HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 피드백 A-MAP은 상향링크 데이터 전송에 대한 HARQ ACK/NACK 정보를 나른다. 파워 제어 A-MAP은 이동국(mobile station, MS)에게의 파워 제어 명령을 나른다.
할당(assignment) A-MAP은 자원 할당 정보를 나른다. 할당 A-MAP은 DL(downlink) 기본 할당(Basic Assignment) A-MAP, UL(uplink) 기본 할당 A-MAP, CDMA(code division multiple access) 할당(Allocation) A-MAP 등과 같은 몇가지 타입을 포함한다.
CDMA 할당 A-MAP은 대역폭 요청에 따른 UL 자원 할당 또는 레인징 요청에 따른 UL 자원 할당을 포함한다.
모든 A-MAP은 A-MAP 영역(region)이라는 물리적 자원 영역을 공유한다. A-MAP 영역은 각 하향링크 서브프레임마다 존재한다.
도 3은 IEEE 802.16m에서의 동작 천이 다이어그램을 나타낸다.
초기 상태(initialization state)에서 이동국(mobile station, MS)은 동기화 및 시스템 설정을 수신하여 셀 선택을 수행한다.
접속 상태(access state)에서 이동국은 네트워크 진입(network entry)을 수행한다. 네트워크 진입은 기지국과의 레인징(ranging), 기본 역량 협상(basic capability negotiation) 및 인증(authentication)을 포함하는 절차이다.
연결 상태(connected state)에서, 이동국은 슬립 모드(sleep mode), 활성 모드(active mode) 및 스캐닝 모드(scanning mode) 중 하나에서 동작한다. 연결 상태 동안 이동국은 접속 상태 동안 확립된 연결을 유지한다. 활성 모드의 이동국은 항상 스케줄링된 데이터를 전송 또는 수신할 수 있다. 슬립 모드에서 무선 프레임은 슬립 윈도우와 리스닝 윈도우(listening window)로 나누어진다. 슬립 모드의 이동국은 리스닝 윈도우 동안 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 스캐닝 모드의 이동국은 기지국에 의해 지시된 측정을 수행한다.
아이들 상태에서 이동국은 아이들 모드에서 동작한다. 아이들 모드에서 페이징 가능 구간(paging available interval)과 페이징 불가 구간(paging unavailable interval)이 있다. 기지국은 페이징 불가 구간에서 페이징 메시지 등 어떤 하향링크 트래픽을 전송하지 않는다.
도 4는 IEEE 802.16m에서의 아이들 모드에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
단계 S410에서, 아이들 모드에서 이동국은 페이징 가능 구간 동안 페이징 메시지의 수신을 모니터링하여, 페이징 광고(paging advertisement, PAG-ADV) 메시지를 수신한다. 페이징 메시지는 특정 이동국에게 펜딩된(pending) 하향링크 트래픽의 존재 여부를 지시하는 통지 메시지이다.
기지국은 PAG-ADV 메시지를 통해 각 이동국에게 네트워크 재진입 또는 위치 갱신(location update)를 위한 레인징을 수행하도록 지시할 수 있다.
단계 S420에서, PAG-ADV 메시지가 네트워크 재진입을 요구하면, 이동국은 아이들 모드를 종료하고 레인징 코드(ranging code)를 기지국으로 전송한다.
단계 S430에서, 레인징 코드에 대한 응답으로 이동국은 기지국으로부터 RNG-RSP(Ranging-Response) 메시지를 수신한다. RNG-RSP 메시지는 상태 코드(status code)를 포함한다. 상태 코드는 '계속(continue)', '성공(success)' 및 '중단(abort)' 중 하나를 지시한다.
만약 상태 코드가 '계속'인 RNG-RSP 메시지를 수신하면, 이동국은 다시 레인징 코드를 전송한다.
상태 코드가 '성공'을 지시하면, 단계 S440에서, 이동국은 할당(assignment) A-MAP(advanced-MAP)을 수신한다. 상기 할당 A-MAP은 CDMA 할당 A-MAP을 포함한다.
단계 S450에서, 상기 CDMA 할당 A-MAP에 의해 지시되는 UL 자원 할당을 이용하여 이동국은 RNG-REQ(Ranging-Request) 메시지를 기지국으로 전송한다.
단계 S460에서, 이동국은 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 RNG-RSP 메시지를 수신한다.
아이들 모드에서 이동국은 네트워크 재진입을 위해 먼저 레인징 코드를 전송한다. 레인징 코드는 복수의 코드 집합으로부터 이동국이 임의로 선택하며, 이를 경쟁 기반(contention based) 레인징이라 한다.
일반적으로 위치 갱신은 아이들 모드에서 페이징 그룹 단위로 수행될 수 있다. 이동국은 하나 또는 그 이상의 페이징 그룹에 속할 수 있다. 각 페이징 그룹의 페이징 제어기(PC: Paging Controller)는 호(Call)나 외부 네트워크로부터 이동국에게 전송하는 데이터가 있으면, 페이징을 수행한다. 페이징 제어기는 페이징 그룹 내의 모든 기지국으로 페이징 메시지를 전달하고, 각 기지국은 이동국에게 페이징 메시지를 브로드캐스트한다.
위치 갱신을 위한 페이징 메시지를 수신한 M2M 기기는 전술한 경쟁 기반 레인징을 수행할 수 있다. 하지만, 경쟁 기반 레인징은 레인징 과정에 필요한 시간이 많이 지체되고, M2M 기기의 파워 소모가 커질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 갱신을 수행하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
단계 S510에서, M2M 기기는 아이들 모드(idle mode)로 진입한다. 아이들 모드로의 진입은 M2M 기기의 요청에 의해 또는 기지국으로부터의 명령에 의해 수행될 수 있다.
M2M 기기에 의한 아이들 모드로의 진입을 위해, 단계 S511에서, M2M 기기는 기지국으로 아이들 모드로의 진입을 요청하는 DREG-REG(Deregistration-Request) 메시지를 보낸다. 단계 S512에서, M2M 기기는 기지국으로부터 아이들 모드의 개시를 지시하는 DREG-RSP(Deregistration-Response) 메시지를 수신한다.
또는, 기지국은 DREG-CMD(Deregistration-Command) 메시지를 전송하여, M2M 기기가 아이들 모드로 진입하도록 명령할 수 있다.
단계 S520에서, 아이들 모드에서 M2M 기기는 페이징 가능 구간 동안 페이징 메시지의 수신을 모니터링하여, PAG-ADV 메시지를 수신한다. PAG-ADV 메시지는 M2M 기기에게 위치 갱신의 수행을 지시할 수 있다.
PAG-ADV 메시지는 그룹 페이징 또는 개별(individual) 페이징을 수행할 수 있다.
다음 표는 그룹 페이징을 위한 PAG-ADV 메시지에 포함되는 필드들의 예를 나타낸다.
표 1
필드 명 크기 (비트) 설명
액션 코드(action code) 2 PAG-ADV 메시지의 목적(purpose)을 지시.0b01: 위치 갱신(location update) 수행
네트워크 접속 타입(network access type) 2 네트워크 접속 방식을 지시. 0b00: RNG-REQ를 위한 자원 할당0b11: 전용 자원 없음
MGID 12 M2M 기기의 MGID
자원 오프셋 네트워크 접속 타입이 0b00 일때 존재.RNG-REQ를 위해 할당된 자원을 포함하는 할당 A-MAP의 모니터링을 시작하는 오프셋을 지시. 프레임 단위로 주어지고, 오프셋의 기준점은 PAG-ADV 메시지가 전송된 프레임.
모니터링 구간(monitoring duration) 네트워크 접속 타입이 0b01 일때 존재.RNG-REQ를 위한 자원을 모니터링하는 시간 구간.
PAG-ADV 메시지가 위치 갱신을 지시하고 네트워크 접속 타입이 '0b00'이면, M2M 기기는 자원 오프셋의 오프셋 부터 모니터링 구간 동안 RNG-REQ 를 위한 자원 할당을 갖는 할당 A-MAP을 모니터링하기 시작한다. 만약 모니터링 구간 동안 상기 할당 A-MAP의 성공적으로 디코딩하지 못하면, M2M 기기는 경쟁 기반 레인징을 수행할 수 있다.
다음 표는 개별 페이징을 위한 PAG-ADV 메시지에 포함되는 필드들의 예를 나타낸다.
표 2
필드 명 크기(비트) 설명
액션 코드(action code) 2 PAG-ADV 메시지의 목적(purpose)을 지시.0b01: 위치 갱신(location update) 수행
네트워크 접속 타입(network access type) 2 네트워크 접속 방식을 지시. 0b00: RNG-REQ를 위한 자원 할당0b11: 전용 자원 없음
FMDID 16 M2M 기기의 FMDID
자원 오프셋 네트워크 접속 타입이 0b00 일때 존재.RNG-REQ를 위해 할당된 자원을 포함하는 할당 A-MAP의 모니터링을 시작하는 오프셋을 지시. 프레임 단위로 주어지고, 오프셋의 기준점은 PAG-ADV 메시지가 전송된 프레임.
단계 S530에서, M2M 기기는 PAG-ADV 메시지 내의 상기 자원 오프셋 정보를 기반으로 할당 A-MAP을 수신한다. 할당 A-MAP은 RNG-REQ 메시지의 전송을 위한 UL 자원 할당을 포함한다. RNG-REQ를 위한 할당 A-MAP은 기존의 CDMA 할당 A-MAP를 사용할 수 있고 또는 M2M 기기를 위한 레인징 할당 A-MAP를 사용할 수도 있다. 상기 레인징 할당 A-MAP의 CRC(cyclic redundancy check)에는 M2M 기기의 전용 식별자가 마스킹될 수 있다.
단계 S540에서, M2M 기기는 할당 A-MAP 내의 UL 자원 할당을 이용하여 RNG-REQ 메시지를 기지국으로 전송한다. RNG-REQ 내의 레인징 목적 지시자는 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시할 수 있다.
단계 S550에서, M2M 기기는 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 RNG-RSP 메시지를 수신한다.
도 6은 페이징 메시지를 이용한 RNG-REQ의 자원 할당의 예를 나타낸다.
M2M 기기는 PAG-ADV 메시지(610)의 자원 오프셋을 수신하고, 자원 오프셋을 기반으로 할당 A-MAP(620)을 수신한다. M2M 기기는 할당 A-MAP(620) 내의 UL 자원 할당을 이용하여 RNG-REQ 메시지(630)를 전송한다.
주기적으로 기지국에 UL 전송을 수행하는 M2M 기기는 UL 동기가 유지된다는 가정하에, 레인징없는 위치 갱신이 제안되었다. 하지만, 채널 상황의 변경으로 인해 UL 동기가 유지되지 못할 수 있다.
기지국은 UL 동기가 더이상 유지되지 못해, 레인징을 수행하는 위치 갱신이 필요하다면, 페이징 메시지에 자원 오프셋을 포함시키지 않는다. M2M 기기는 접속 타입이 RNG-REQ를 위한 채널 할당을 가리키지만, 자원 오프셋이 존재하지 않으면 레인징 코드를 기지국으로 전송하여 레인징 과정을 개시할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
MTC 기기(50)는 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 53)을 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 MTC 기기의 동작은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다.
기지국(60)는 프로세서(61), 메모리(62) 및 RF부(63)을 포함한다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(63)는 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(61)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. M2M(Machine To Machine) 통신에서 위치 갱신 수행 방법에 있어서,
    M2M 기기가 아이들 모드로 진입하고;
    상기 아이들 모드에서 상기 M2M 기기가 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하되, 상기 페이징 메시지는 액션 코드, 네트워크 접속 타입 및 자원 오프셋을 포함하고, 상기 액션 코드는 상기 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하고, 상기 네트워크 접속 타입은 레인징 요청을 위한 자원 할당을 지시하고, 상기 자원 오프셋은 상향링크 할당에 대한 오프셋을 지시하며; 및
    상기 M2M 기기가 상기 기지국으로 상기 상향링크 할당을 이용하여 상기 레인징 요청 메시지를 전송하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 M2M 기기가 속하는 그룹을 지시하는 그룹 식별자를 더 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자원 오프셋은 상기 M2M 기기가 상기 상향링크 할당의 모니터링을 개시하는 오프셋을 지시하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 M2M 기기가 상기 상향링크 할당을 모니터링하는 모니터링 구간을 더 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 M2M 기기가 상기 모니텅 구간이 만료될 때까지 상기 상향링크 할당을 획득하는데 실패하면, 상기 M2M 기기가 상기 기지국으로 레인징 코드를 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 기지국의 영역에서 상기 M2M 기기를 유일하게 식별하는 데 사용되는 16비트 식별자인 FMDID(Fixed M2M Deregistration Identifier)를 더 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 레인징 요청은 상기 M2M 기기가 상기 아이들 모드에서 상기 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하는 레인징 목적 지시자를 포함하는 방법.
  8. M2M(Machine To Machine) 통신을 위한 기기에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    아이들 모드로 진입하고;
    기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하되, 상기 페이징 메시지는 액션 코드, 네트워크 접속 타입 및 자원 오프셋을 포함하고, 상기 액션 코드는 상기 M2M 기기가 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하고, 상기 네트워크 접속 타입은 레인징 요청을 위한 자원 할당을 지시하고, 상기 자원 오프셋은 상향링크 할당에 대한 오프셋을 지시하며; 및
    상기 기지국으로 상기 상향링크 할당을 이용하여 상기 레인징 요청 메시지를 전송하도록 상기 RF부에게 지시하는 기기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 기기가 속하는 그룹을 지시하는 M2M 그룹 식별자를 더 포함하는 기기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 자원 오프셋은 상기 기기가 상기 상향링크 할당의 모니터링을 개시하는 오프셋을 지시하는 기기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 기기가 상기 상향링크 할당을 모니터링하는 모니터링 구간을 더 포함하는 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 M2M 기기가 상기 모니텅 구간이 만료될 때까지 상기 상향링크 할당을 획득하는데 실패하면, 상기 프로세서는 상기 기지국으로 레인징 코드를 전송하도록 상기 RF부에게 지시하는 기기.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 페이징 메시지는 상기 기지국의 영역에서 상기 기기를 유일하게 식별하는 데 사용되는 16비트 식별자인 FMDID(Fixed M2M Deregistration Identifier)를 더 포함하는 기기.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 레인징 요청은 상기 기기가 상기 아이들 모드에서 상기 위치 갱신을 수행하는 것을 지시하는 레인징 목적 지시자를 포함하는 기기.
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HONGGANG LI ET AL.: 'Idle mode optimizations for fixed M2M devices.' IEEE 802.16 BROADBAND WIRELESS ACCESS WORKING GROUP, IEEE C802.16P-11/0202R2 20 July 2011, XP003031012 *

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