专利摘要:
本發明提出在第三代行動通訊合作計畫網路中用於機器類型通訊裝置的加強型傳呼機制。首先,提出自適應傳呼用於機器類型通訊裝置自適應分配額外的傳呼時段,不具有任何普通使用者設備的額外過程或電量消耗。其次,提出分組傳呼以利用一個傳呼同時呼叫複數個機器類型通訊裝置。為了優化信令以及更簡管理,在不同層控制分組傳呼。在一實施例中,利用了分組廣播與分組釋放。最後,提出具有響應方案的傳呼以預定義或動態配置機器類型通訊裝置的傳呼響應方案。
公开号:TW201306530A
申请号:TW101124719
申请日:2012-07-10
公开日:2013-02-01
发明作者:Chia-Chun Hsu;Hung-Yu Wei;Guan-Yu Lin;Ching-Chun Chou
申请人:Mediatek Inc;Univ Nat Taiwan;
IPC主号:H04W68-00
专利说明:
用於機器類型通訊的加強型傳呼機制相關申請的交叉引用
本申請依據35 U.S.C.§119要求如下優先權:編號為61/506,463,申請日為2011年7月11日,名稱為「Enhanced Paging Mechanism for Machine Type Communication」的美國臨時申請。上述申請標的在此一起作為參考。
本發明揭露實施例係有關於機器類型通訊(Machine Type Communication,MTC),更具體地,係有關於在行動網路中用於機器類型通訊的加強型傳呼機制。
機器類型通訊係涉及一個或複數個不需要人類干涉的實體的資料通訊形式。優化機器類型通訊的服務不同於人與人之間(Human-to-Human,H2H)通訊的服務。典型地,機器類型通訊服務由於涉及不同的市場情況、純資料通訊、更低的成本與代價以及潛在較大數量的每個終端具有極少訊務的通訊終端,因此其與當前行動網路通訊服務係不同的。
利用術語機器與機器(Machine-to-Machine,M2M)與MTC描述使用實例以及機器類型通訊服務的不同特徵。M2M與MTC裝置將係用於實現「物聯網」的下一代無線網路的一部分。M2M與MTC潛在的應用包含安保、追蹤、支付、健康、遠程維護/控制、讀表(metering)以及消費裝置。機器類型通訊服務的主要特徵包含低行動性、時間可控性、延遲容忍性、僅封包切換、低資料傳輸、僅行動始端、低頻行動終端、MTC監視、優先級警報、安全連接、位置特定觸發、提供上行鏈路資料終點的網路、低頻傳輸以及基於分組的MTC特徵。
第三代行動通訊合作計畫(3rd Generation Partnership Project,3GPP)提供MTC裝置與MTC伺服器之間或者兩個MTC裝置之間的端對端(end-to-end)應用。3GPP行動網路提供MTC的優化傳輸與通訊服務。然而,上述行動網路中的M2M裝置的數量預計遠遠大於使用者設備(User Equipment,UE)的當前數量,即高次數位的差距(order larger)。由於具有如此大的數量,網路可能用完傳呼資源並且引起額外延遲。例如,由於maxPageRec為16並且無線電訊框的最大傳呼子訊框為4,所以行動網路在一秒鐘內最多呼叫6400個MTC裝置。因此,潛在問題係對於未來的MTC裝置,當前的傳呼資源將變得不足。
目前存在幾個關於在3GPP行動網路中傳呼過載的解決方案。一個解決方案係優先傳呼S1應用協定(S1 Application Protocol,S1AP)以在臨時過載時選擇性地捨棄傳呼。另一個解決方案係由系統資訊區塊(System Information Block,SIB)修改以動態改變傳呼配置。然而兩種解決方案對於MTC裝置來說皆不理想。這是因為對於特定的M2M應用,由於節省電量的考量,其可具有較低的工作週期(duty cycle)。例如,MTC裝置僅當具有上行鏈路資料或者在空閒模式(idle mode)下具有遠遠長於當前允許的不連續接收(Discontinuous Reception,DRX)時才啟動。除了空閒模式下的DRX,如果DRX值不足夠長以支援其操作,則MTC裝置甚至可具有更長的休眠週期(sleep cycle)。當傳呼事件發生時,MTC裝置做下列動作:在傳呼事件之前啟動、檢查系統資訊(System Information,SI)值標籤(tag)並且取得最新的SIB;在几個DRX週期內監測實體下鏈控制通道(Physical Downlink Control Channel,PDCCH)中的傳呼無線電網路臨時標識(Paging-Radio Network Temporary Identifier,P-RNTI);如果具有匹配標識碼(Identity,ID)則進行響應;以及當時間結束時回到休眠狀態。
如果傳呼過載發生,基地台(eNB)將花費幾秒鐘來重新配置傳呼通道。在重新配置後,將花費更多的時間來處理擠塞的情況。因此,MTC裝置在回到休眠狀態之前,eNB可能不會及時呼叫MTC裝置。然後延遲可係幾分鐘甚至幾個小時。此外,如果eNB決定在過載解決後重新配置傳呼配置,則普通UE在無任何好處的情況下必須兩次取得SIB。因此,上述的傳呼過載問題將降低在空閒模式下普通UE的效能。
本發明提出在第三代行動通訊合作計畫網路中用於機器類型通訊裝置的加強型傳呼機制。首先,提出自適應傳呼用於機器類型通訊裝置自適應分配額外的傳呼時段,不具有任何普通使用者設備的額外過程或電量消耗。其次,提出分組傳呼以利用一個傳呼同時呼叫複數個機器類型通訊裝置。為了優化信令以及更簡管理,在不同層控制分組傳呼。在一實施例中,利用了分組廣播與分組釋放。然後,提出具有響應方案的傳呼以預定義或動態配置機器類型通訊裝置的傳呼響應方案。
在自適應傳呼中,可自適應分配額外的傳呼時段。在一實施例中,在傳呼訊息中引入「繼續」旗標。當基地台不能在相應的傳呼事件中插入所有傳呼時,將「繼續」旗標設定為真。普通的使用者設備將忽略上述旗標並且按照傳統行為進行。然而,對於機器類型通訊裝置,當設定旗標時,如果還未接收到傳呼,機器類型通訊裝置將繼續監測傳呼事件,而不是直到下一個傳呼事件之前進入不連續接收。一旦上述機器類型通訊裝置接收了傳呼,則不考慮旗標停止傳呼監測並且響應上述傳呼。
分組傳呼係機器類型通訊裝置的加強傳呼效能的另一機制。機器與機器分組在許多層皆係有幫助的。在存取層,可為機器與機器分組配置分組標識碼。一個傳呼可用於傳呼在監測傳呼分組中的所有機器類型通訊裝置。基地台可控制上述機器與機器分組以節省存取層資源。在非存取層,機器與機器分組可在核心網路層執行以節省信令開銷,例如,可由行動管理實體控制。在應用層,為了更簡管理,機器類型通訊使用者或機器類型通訊伺服器可控制機器與機器分組。不同層的機器與機器分組可係獨立的或者共存以提供靈活性。分組傳呼可用於分組廣播。在某些機器類型通訊應用中,例如,運行管理維護或軟體升級,訊息的內容對於機器類型通訊裝置分組很可能係相同的。因此,分組廣播係有幫助的並且可節省無線電資源。
對於機器與機器傳呼,當傳呼訊息包含裝置標識碼時,其可具有兩種可能涵義。在第一涵義中,一旦接收了傳呼,被傳呼機器類型通訊裝置必須啟動並且建立連接(行動終端時段)。在第二涵義中,網路詢問被傳呼機器類型通訊裝置是否將啟動以建立連接(行動始端時段)。因此,傳呼訊息應該指示被傳呼機器類型通訊裝置是否應該立即響應(行動終端時段)或者是否應該只基於行動始端資料的可用性進行響應(行動始端時段)。除了指示不同的傳呼響應,可配置不同的響應策略以優化傳呼效能。在第一實施例中,裝置預定義傳呼響應策略。在第二實施例中,可動態安排傳呼響應策略。
其他實施例以及優勢係在下面作詳細描述。本發明內容不限定本發明,本發明由申請專利範圍限定。
關於本發明的多個實施例將作為詳細參考,附圖係描述本發明的實施例所作。
第1圖係依據一新穎方面描述的支援MTC加強型傳呼的一3GPP網路100。3GPP網路100包含一MTC伺服器111,MTC伺服器111透過與複數個MTC裝置(例如第1圖所示的一MTC裝置114)通訊向一MTC使用者112提供各種MTC服務。在第1圖的示例中,MTC伺服器111、MTC使用者112以及一數據封包閘道器(Packet Data Network Gateway,PDN GW)屬於一核心網路110的一部分。MTC裝置114與服務的一基地台115屬於一無線電存取網路(Radio Access Network,RAN)120的一部分。MTC伺服器111透過PDN GW 113、一服務閘道器(Serving Gateway,S-GW)116以及基地台115與MTC裝置114通訊。此外,一行動管理實體(Mobility Management Entity,MME)117與基地台115、S-GW 116以及PDN GW 113進行通訊用於3GPP網路100中無線電存取裝置的行動管理。值得注意的是,相比於人與人通訊,術語MTC稱為M2M通訊,於此同時相比於人與人裝置,MTC裝置稱為M2M裝置。
在第1圖的示例中,MTC伺服器111在應用協定層透過一已建立的應用程式介面(Application-Programming Interface,API)140向MTC使用者112提供各種MTC服務/應用。典型的MTC應用包含安保(例如監控系統)、追蹤定位(例如里程保險服務)、支付(例如自動販賣機以及遊戲機)、健康(例如健康說服系統)、遠程維護/控制、讀表(例如智慧電網)以及消費裝置(例如電子書)。為了提供端對端MTC服務,在3GPP網路中MTC伺服器111與複數個MTC裝置進行通訊。每個MTC裝置(例如MTC裝置114)包含各種協定層模組以支援端對端MTC應用以及資料連接。在應用層,一應用(Application,APP)模組131在APP協定層上與MTC伺服器111通訊(例如一虛線141所示),其中APP模組131提供端對端控制/資料。在網路層,一非存取層(Non-Access Stratum,NAS)模組132在NAS協定層與MME 117通訊(例如一虛線142所示),其中NAS模組132支援行動管理以及其他信令功能。在RAN層,一無線電資源控制(Radio Resource Control,RRC)模組133在RRC協定層與基地台115通訊(例如一虛線143所示),其中RRC模組133負責系統資訊傳播、RRC連接控制、傳呼、無線電配置控制、服務品質(Quality of Service,QoS)控制等。
在行動通訊網路中,可利用傳呼來搜索空閒UE以及建立信令連接。例如,到達S-GW的下行鏈路封包觸發傳呼。當S-GW接收目標為空閒UE的下行鏈路封包時,其不具有向eNB發送封包的eNB地址。替換地,S-GW通知MME下行鏈路封包已經到達。MME獲知UE在哪個追蹤區域(Tracking Area,TA)漫游並且MME向TA清單中的所有eNB發送傳呼請求。一旦接收到傳呼訊息,UE響應MME並且激活承載(bearer)使得下行鏈路封包發送至UE。
存在3GPP網路中定義的各種傳呼程序。對於長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)核心網路(Core Network,CN),網路可利用傳呼程序以請求與UE的NAS信令連接的建立。傳呼程序的另一目的係由於網路失敗如果需要提示UE重新獲取。另外,網路可利用傳呼程序建立行動終端向後支援電路交換(Circuit Switched,CS)程序。對於LTE RAN,可利用傳呼向在RRC_IDLE中的UE發送傳呼資訊;將系統資訊改變通知至在RRC_IDLE或RRC_CONNECTED中的UE;通知地震海嘯預警系統(Earthquake and Tsunami Warning System,ETWS)主要通知及/或ETWS次級通知;及/或通知商業移動預警系統(CMAS)。
預計行動網路中的M2M裝置的數量遠遠大於目前UE的數量,即高次數位的差距。由於數量較大,網路可用完傳呼資源並且產生額外延遲。例如,在一無線電訊框中maxPageRec為16並且最大傳呼子訊框為4時,行動網路在一秒鐘最多可傳呼6400個MTC裝置。因此,一個潛在問題係當前的傳呼資源對於將來的MTC裝置係不足的。此外,對於某些M2M應用,處於節省電量的考慮,其具有較低的工作週期。因此,如果由於較低優先級選擇性的捨棄MTC傳呼,傳呼過載可引起對MTC裝置不可接受的長延遲,或者如果系統資訊(例如SIB)調整動態改變了傳呼配置,因為普通UE必須獲得兩次SIB,則降低了空閒模式下普通UE的電量效能。
在一新穎方面,可將加強型傳呼機制應用於3GPP網路的MTC裝置中。首先,提出自適應傳呼用於MTC裝置自適應分配額外的傳呼時段(Paging Occasion,PO),不具有任何普通UE的額外過程或電量消耗。其次,提出分組傳呼以利用一個傳呼同時呼叫複數個MTC裝置。另外提出了分組廣播與分組釋放。然後,提出具有響應方案的傳呼以預定義或動態配置MTC裝置的傳呼響應方案。
第2圖係依據一新穎方面描述的一MTC裝置201的示意圖。MTC裝置201包含一記憶體211、一處理器212、耦接一天線214的一射頻模組213、一基帶模組215、支援各種協定層的一3GPP協定堆疊模組226、一TCP/IP協定堆疊模組227、一應用模組228以及包含一傳呼管理模組231與一連接管理模組232的一管理模組230,上述各種協定層包含一NAS 225、一RRC 224、一封包資料匯聚通訊協定/無線電連結控制(Packet Data Convergence Protocol/Radio Link Control,PDCP/RLC)223、一媒介存取控制(Media Access Control,MAC)222以及一實體(Physical,PHY)221。各種模組係功能模組並且由軟體、韌體、硬體或其任意組合實施。當處理器212執行功能時(透過包含在記憶體中的程式說明),上述功能模組相互協作以允許MTC裝置201執行自適應傳呼、分組傳呼、分組廣播及/或具有對應響應策略的傳呼。例如,當連接管理模組232負責建立/釋放與網路的連接時,傳呼管理模組231負責監測傳呼時段並且響應傳呼。
第3圖係依據一新穎方面描述的行動通訊網路中用於MTC裝置的加強型傳呼機制。在第3圖的示例中,複數個MTC裝置(例如一MTC裝置310)透過一基地台320以及一MME 330與一MTC伺服器340進行通訊。在步驟351,MTC伺服器340將下行鏈路封包發送至MTC裝置310。在步驟352,MME 330向基地台320發送傳呼請求。在步驟353,基地台320向MTC 310發送RRC傳呼訊息。最終,在步驟354,MTC 310接收上述傳呼訊息並且向基地台320發送回傳呼響應。在第一新穎方面,MTC裝置310基於包含在傳呼訊息中的「繼續旗標」自適應地監測傳呼時段。在第二新穎方面,MTC裝置310利用分組傳呼ID監測傳呼通道,其中可在AS層、NAS層、應用層或者單獨或者任意結合控制。在第三新穎方面,MTC裝置310基於預定義或動態安排傳呼策略響應傳呼訊息。
第4圖係描述在3GPP網路中定義的傳呼訊框(Paging Frame,PF)以及傳呼時段。傳呼訊框係一個無線電訊框,其可包含一個或複數個傳呼時段。PF由下列公式給岀:SFN mod T=(T/N)*(UE_ID mod N)其中
- T=min(TC,TUE):特定UE與特定細胞之間的最小DRX週期
○ 在系統資訊中廣播預設DRX週期
○ 上層配置UE特定DRX
- N=min(T,nB):上述UE傳呼週期中的傳呼訊框數量
○ nB={4T,2T,T,T/2,T/4,T/8,T/16,T/32}(SIB2,IE nB)
- UE_ID=IMSI mod 1024(存儲在USIM中)
傳呼時段係子訊框,其中可存在PDCCH上發送的為傳呼訊息提供方向的P-RNTI。如列表410所示,利用傳呼訊息用於傳呼以及系統資訊改變通知。用於傳呼的傳輸通道稱為傳呼通道(Paging Channel,PCH),並且用於傳呼的邏輯通道稱為傳呼控制通道(Paging Control Channel,PCCH)。如列表420(用於分頻多工)與列表430(用於分時多工)所示,從子訊框類型指向PO的指標i_s從下列公式中取得:i_s=floor(UE_ID/N)mod Ns其中
- Ns=max(1,nB/T)=max(1,{4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32})=1,2或4
- i_s=floor(UE_ID/N)mod Ns=1,2或4
當網路中預定義PF與PO時,然而傳呼MTC裝置的數量隨時間的不同而不為常數。在某些情況下,上述數量遠遠大於當前的容量。通常,如果考慮MTC傳呼的第二優先級,則由於不足的傳呼空間,存在網路不能及時在裝置的PO中插入裝置ID的情況,這樣可引起顯著延遲。這樣不清楚網路可提供何種程度的傳呼。如果網路甚至不能提供傳呼負載,並且由於較長延遲傳呼請求連續的丟失傳呼,由於「重新傳呼」將在核心網路中引起更多的傳呼請求。某些不走運的MTC裝置可遭受無限期的傳呼停止。
第5圖係描述用於MTC裝置的自適應傳呼設計的一個實施例。空閒模式下的普通UE在每個DRX週期內只必須啟動一個子訊框(PO)。典型地,MTC裝置運用UE特定DRX值的最長DRX週期。除了空閒模式下的DRX,如果DRX值對於操作來說不足夠長,則MTC裝置可具有更長的休眠週期。在休眠模式下,MTC裝置完全關閉其無線電,並且在休眠模式下MTC使用者或網路不能到達/觸發/傳呼MTC裝置。因此,如第5圖所示,用於MTC裝置的PO在傳呼週期N的子訊框#1,以及在接下來的傳呼週期N+1的子訊框#2發生。在每個傳呼週期中,MTC裝置監測其PO並且進入DRX直到下一個PO。例如,如果MTC裝置在子訊框#1不能接收傳呼,則其進入DRX直到子訊框#2的下一個PO。
在自適應傳呼下,可自適應安排額外的傳呼時段。在第5圖的實施例中,可在傳呼訊息中引入「繼續」旗標。當基地台在對應的PO中不能插入所有的傳呼時,可將「繼續」旗標設定為真。普通UE將忽略上述旗標並且按照傳統方式進行。然而對於MTC裝置,當設定了旗標時,如果未接收到傳呼,MTC裝置將「繼續」監測PO而不是進入DRX直到下一個PO。例如,MTC裝置在接下來的N傳呼子訊框中監測PDCCH,其中N可為1、2、3等。旗標可能包含N或者N係預定義的。另外可配置MTC裝置的哪個分組需要監測額外的PO(例如子訊框#3)。例如,通過RRC或NAS的專用信令可配置MTC裝置忽略旗標。基地台亦可廣播通知MTC分組應該繼續監測傳呼子訊框。一旦MTC裝置接收了傳呼,則不考慮上述旗標停止傳呼監測並且響應上述傳呼。
分組傳呼係MTC裝置加強傳呼效能的另一機制。M2M分組可用於許多層。在AS層,可為M2M分組配置分組ID。可利用一個傳呼以傳呼監測傳呼分組中的所有MTC裝置。基地台可控制上述M2M分組以節省AS資源。在NAS層,可在核心網路層應用M2M分組以節省信令開銷,例如由MME控制。在應用層,MTC使用者或MTC伺服器可控制M2M分組以用於更簡管理。不同層的M2M分組可為獨立的或者共存以提供靈活性。
第6圖係描述3GPP網路中的分組傳呼。一行動通訊網路600包含一MTC伺服器610、一PDN GW 620、一S-GW 630、一MME 640、一基地台641與642以及一大分組M2M裝置650。在第6圖的示例中,由於裝置管理,例如軟體升級或定期輪詢(periodic polling),MTC服務器需要分組中的每個MTC裝置皆作岀響應。在沒有分組傳呼的支援下,傳呼信令需要一個一個地完成。在具有分組傳呼的支援下,MTC伺服器610基於所有MTC裝置650的M2M應用建立具有分組ID的M2M分組。MTC伺服器610向MME 640發送分組ID,接著MME 640向已連接的基地台641與642發送具有分組ID的傳呼請求,並且基地台641與642將分組ID插入傳呼訊息。透過分組傳呼的支援,可優化信令。
第7圖係描述一RRC傳呼訊息700的一個示例。傳呼訊息包含傳呼紀錄清單。每個傳呼紀錄包含UE標識碼,其係在國際行動用戶標識碼(International Mobile Subscriber Identity,IMSI)與伺服臨時行動用戶標識碼(Serving Temporary Mobile Subscriber Identity,S-TMSI)作出選擇。可利用各種分組ID用於組傳呼。在第一實施例中,基於IMSI執行分組傳呼。在第二實施例中,基於S-TMSI執行分組傳呼。
第8圖係描述利用分組IMSI作為分組傳呼ID的分組傳呼實施例。除了IMSI,可利用分組IMSI(Group IMSI,G-IMSI)配置每個MTC裝置。對於每個G-IMSI與IMSI,上層應該指示是否應跟隨對應傳呼時段。在步驟851,一MTC裝置組810向一MTC伺服器840預定(subscribe)MTC服務。在步驟852,MTC伺服器840利用預定資訊確認MTC裝置,預定資訊包含分組傳呼ID(G-IMSI)。在本示例中,MTC伺服器預定義傳呼分組並且將其存儲在每個MTC裝置的SIM中(步驟853)。一MME 830維持G-IMSI的TA清單(步驟854)。在步驟855,MME 830向涉及的一基地台820發送傳呼請求。在步驟856,基地台820向MTC裝置組810發送傳呼訊息。可利用新的機制監測PO的G-IMSI,G-IMSI不如IMSI頻率高(步驟857)。例如,為G-IMSI定義不同的傳呼週期或nB。最終,在匹配包含在傳呼訊息中的G-IMSI後,MTC裝置810向基地台820發送回傳呼響應(步驟858)。典型地,建立RRC連接並且激活用於MTC裝置的承載。
第9圖係描述利用分組S-TMSI作為分組傳呼ID的分組傳呼實施例。除了S-TMSI,當連接到網路時可利用分組S-TMSI(Group S-TMSI,G-S-TMSI)配置每個MTC裝置。在步驟951,一MTC裝置組910與一個或複數個基地台920建立RRC連接。在步驟952,一MME 930向MTC裝置發送NAS信令訊息。NAS信令訊息包含為MTC裝置配置分組傳呼ID(G-S-TMSI)的配置資訊。在本示例中,G-S-TMSI傳呼分組係靈活的並且可由NAS信令改變。例如,MME 930可基於其自身決定或者來自本籍用戶伺服器(Home Subscriber Server,HSS)的資訊以配置分組。在步驟953,MME 930維持G-S-TMSI的TA清單。在步驟954,MME 930向涉及基地台920發送傳呼請求。在步驟955,基地台920向MTC裝置組910發送傳呼訊息。在步驟956,MTC裝置910監測PO。G-S-TMSI分組不能改變傳呼監測。最終,在匹配包含在傳呼訊息中的G-S-TMSI後,MTC裝置910向基地台920發送回傳呼響應(步驟957)。典型地,建立RRC連接並且激活用於MTC裝置的承載。
可利用其他機制進一步加強分組傳呼支援。例如,可利用隨分組傳呼ID發送過來的其他規則提供顆細性(finer granularity)或者更大靈活性。在一實施例中,傳呼規則可包含用於裝置分組ID的「掩碼」或者「通配符」。例如,可利用問號「?」作為或為0或為1的通配符。分組傳呼ID「101011??」表示要傳呼具有「10101100」、「10101110」、「10101101」、「10101111」裝置ID的所有裝置。在另一實施例中,可為分組傳呼ID提供運算元(operand)。為了執行複雜分組傳呼任務,可利用邏輯運算元AND/OR/NOT、M2M分類及/或屬性、掩碼共同構成分組傳呼規則。例如,一種傳呼規則可係傳呼具有優先級為1並且分類為智能電表的所有MTC裝置,另一傳呼規則可係傳呼屬於傳呼組為111100??並且屬性為定期報告的所有MTC裝置。
傳呼分組可在不同層進行不同管理。在第一示例中,整個公眾陸地行動網路(Public Land Mobile Network,PLMN)共享相同的傳呼分組。一個基地台或者TA下的分組X與另一基地台或者TA下的分組X屬於相同傳呼分組X。在第二示例中,整個TA共享相同的傳呼分組。在一個TA下的分組Y與在另一個TA下的分組Y係不同的。在相同TA中,在一個基地台下的分組Y’與在另一個基地台下的分組Y’屬於相同的傳呼分組Y’。在第三示例中,傳呼分組在特定基地台下係單一的。在一個基地台下的分組Z與在另一個基地台下的分組Z係不同的。另外可優化傳呼分組的大小。如果傳呼分組太大,可引起高隨機存取通道(Random Access Channel,RACH)衝突可能性,這導致更長的延遲與更多電量消耗。另一方面,如果傳呼組太小,則不能充分利用RACH資源。當從PLMN或MTC伺服器請求分組傳呼時,發送組標識碼(可選擇運算元與規則)而不是發送完整的UE標識碼(IMSI或者S-TMSI)。一旦配置了分組標識碼,MTC裝置監測在對應傳呼時段與資源中的分組的傳呼。如果存在匹配分組標識碼或者符合規則組合,則響應上述傳呼。
可利用分組傳呼用於分組廣播。在某些MTC應用中,例如運行管理維護(Operations,Administration,and Maintenance,OAM)或者軟體升級,訊息內容對於MTC裝置分組很可能係相同的。因此,分組廣播係有用的並且可節省無線電資源。第10圖係描述在3GPP網路中分組廣播的一實施例。在步驟1051,一MTC伺服器1040向一MME 1030發送分組ID,其中根據可選擇的目的指示,例如分組軟體升級。在步驟1052,MME 1030向一個或複數個具有分組ID的涉及基地台1020發送傳呼請求。在步驟1053,基地台1020將分組ID插入傳呼訊息並且將上述傳呼訊息發送至MTC裝置組1010。MTC裝置監測PO的分組ID(步驟1054)。一旦接收了傳呼訊息,MTC裝置1010與基地台1020建立RRC連接(步驟1055)。在連接建立或RRC重新配置期間安排分組無線電網路臨時標識(Group-Radio Network Temporary Identifier,G-RNTI)。MTC裝置1010亦連接MME 1030並且向S-GW建立承載(步驟1056)。在步驟1057,MME/S-GW利用分組ID將軟體升級訊息發送至基地台1020。升級訊息係用於分組中的所有MTC裝置。
在步驟1058,基地台1020利用G-RNTI將升級訊息廣播至分組中的所有MTC裝置。分組中的MTC裝置利用G-RNTI用於廣播資料的PDCCH監測(例如軟體升級)。如果不存在混合式自動重傳請求(Hybrid Automatic Repeat reQuest,HARQ),與廣播控制通道(Broadcast Control Channel,BCCH)相似(細胞廣播通道,例如BCCH上的新SIB),利用PHY機制保證成功率,例如,重複或者傳輸時間間隔(Transmission Time Internal,TTI)綑綁。如果利用HARQ,則基地台假定HARQ回饋係非應答的(Non-Acknowledge,NACK)直到達到最大HARQ重傳。MTC裝置成功地接收將不發送任何訊息的TB,MTC裝置不能解碼將發送NACK的TB,以及如果至少存在一個已接收的NACK,基地台將重新發送。可在MAC中執行NACK而不是在PHY中。在步驟1059,MTC裝置1010執行軟體升級。
可利用分組釋放命令釋放已連接的MTC裝置組(步驟1060)。例如,利用信令訊息作為RRCConnectionRelease的廣播版本以指示裝置的應用類型。當低優先級裝置發現上述訊息時,執行RRC連接釋放(RRC Connection Release)以釋放資源。可在細胞廣播通道上發送上述訊息(BCCH上的新SIB)至儘涉及的MTC裝置收聽。
第11圖係描述關聯MO時段或者MT時段的M2M傳呼示例。對於M2M傳呼,當傳呼訊息包含裝置ID時,其可具有兩種可能的涵義。在第一種涵義中,一旦接收了上述傳呼(步驟1131),被傳呼的MTC裝置必須啟動並且建立連接(步驟1132)(MT時段)。在第二種涵義中,網路詢問被傳呼的MTC裝置是否想啟動以建立連接(MO時段)。一旦MTC裝置接收了特定傳呼(步驟1133),則其確定是否符合條件並且需要利用MO資料進行回覆(步驟1134)。如果MTC裝置決定回覆MO資料,則必須啟動連接建立過程,例如,RACH前導傳輸(步驟1135)。
如果資料訊務係可預測的,則來自CN或MTC伺服器的輪詢MO係一靈活方案以實施端對端負載控制。MO的基於傳呼方案的主要優勢在於其靈活性,例如與BCCH控制的預定義時間安排方案相比較。MO傳呼可在先前卸載訊務。對於延遲容忍應用,例如讀表,亦可能完全停止MO請求並且唯一回覆MO傳呼以從MTC裝置中得到資料。這樣由於協調MO時段創造的訊務叢發(traffic burst),例如同一時間不同類型的讀表,可減少RAN過載(例如RACH過載)的可能性。除了MO,需要所有MTC裝置支援MT時段,例如,為了OAM或軟體升級的目的。因此,傳呼訊息應該指示要傳呼的MTC裝置是否應該立即響應(MT時段)或者是否應該只基於MO資料的可用性進行響應(MO時段)。
不同傳呼響應的指示可以各種方式實施。在第一示例中,傳呼訊息中存在旗標或者配置選項,例如,「MO傳呼」或者「MT傳呼」。在第二示例中,可利用不同的P-RNTI。在第三示例中,可利用特定傳呼代碼或者傳呼ID。在第四示例中,MTC裝置可適用於預配置傳呼情況(例如,在某些傳呼情況中發送普通傳呼(MT)以及在另外傳呼情況下發送特定傳呼(MO))。
除了指示不同傳呼響應,可配置不同響應策略以優化傳呼效能。在第一實施例中,為裝置預定義傳呼響應策略(paging response policy)。例如,在接收傳呼訊息後,可配置裝置具有三種響應策略。對於第一種策略,裝置必須立即連接網路。對於第二種策略,裝置必須連接網路,但可具有一定程度的延遲。可聯合該策略與網路進入壅塞改善技術(network entry congestion alleviation technique)。對於第三種策略,裝置可或者不可連接網路,例如,只有當存在緩衝資料(buffered data)時,裝置連接網路。裝置可基於是否存在報告的資料(及/或報告資料的優先級)作出決定。裝置亦可基於網路負載狀態作出決定。
在第二實施例中,可動態安排傳呼響應策略。可在傳呼訊息中定義傳呼響應策略(例如,資訊單元或旗標位元、概率資訊)。對於概率資訊,可利用分組標識碼以及概率執行傳呼(在每個UE的基礎上執行隨機化),而不是單獨輪詢複數個裝置。這對於特定應用來說係有用的,例如,收集分組狀態。例如,裝置擲出骰子並且與給定概率進行比較以確定其是否連接到網路。傳呼響應策略亦可在裝置進入空閒模式(例如撤銷訊息或其他信令)之前或者同時進行配置。
第12圖係描述動態安排傳呼響應策略的兩種選擇。在第11圖的示例中,傳呼訊息包含傳呼響應策略。例如,可透過傳呼訊息攜帶加載策略(loading-aware policy)及/或差異式接入分級策略(differentiated access class policy)。在第一選擇中,在一個傳呼訊息中,應用上述策略的傳呼裝置ID集合緊跟著每個策略標識。例如,傳呼裝置ID1、ID2、ID3、ID4在策略標識I下應用響應策略,與此同時,傳呼裝置ID5、ID6、ID7在策略標識II下應用另一響應策略。在第二選擇中,在一個傳呼訊息中,對應的策略標識緊跟著每個傳呼裝置ID。例如,具有ID1-ID4的每個傳呼裝置關聯於策略標識I,與此同時,具有ID5-ID6的每個傳呼裝置關聯於策略標識II。
雖然為了說明目的已經描述了與本發明聯繫的特定的實施例,然本發明並不侷限於此。因此,對上述實施例的多個特徵所作的各種修改、調整以及組合,皆視為未超出本發明的申請專利範圍。
100‧‧‧3GPP網路
112‧‧‧MTC使用者
111、340、610、840、1040‧‧‧MTC伺服器
113、620‧‧‧數據封包閘道器
116、630‧‧‧服務閘道器
114、201、310、650、1110‧‧‧MTC裝置
115、320、641、642、820、920、1020、1120‧‧‧基地台
117、330、640、830、930、1030‧‧‧行動管理實體
110‧‧‧核心網路
131‧‧‧應用模組
132‧‧‧非存取層模組
133‧‧‧無線電資源控制模組
140‧‧‧應用程式介面
141、142、143‧‧‧虛線
120‧‧‧無線電存取網路
211‧‧‧記憶體
212‧‧‧處理器
213‧‧‧射頻模組
214‧‧‧天線
215‧‧‧基帶模組
226‧‧‧3GPP協定堆疊模組
227‧‧‧TCP/IP協定堆疊模組
228‧‧‧應用模組
231‧‧‧傳呼管理模組
232‧‧‧連接管理模組
230‧‧‧管理模組
225‧‧‧NAS
224‧‧‧RRC
223‧‧‧封包資料匯聚通訊協定/無線電連結控制
222‧‧‧媒介存取控制
221‧‧‧實體
410、420、430‧‧‧列表
600‧‧‧行動通訊網路
700‧‧‧RRC傳呼訊息
810、910、1010‧‧‧MTC裝置組
351、352、353、354、851、852、853、854、855、856、857、858、951、952、953、954、955、956、957、1051、1052、1053、1054、1055、1056、1057、1058、1059、1060、1131、1132、1133、1134、1135‧‧‧步驟
附圖中,相同符號表示相似組件,用以描述本發明的實施例。
第1圖係依據一新穎方面描述的支援MTC加強型傳呼的3GPP網路。
第2圖係依據一新穎方面描述的MTC裝置的示意圖。
第3圖係依據一新穎方面描述的行動通訊網路中用於MTC裝置的加強型傳呼機制。
第4圖係描述在3GPP網路中定義的傳呼訊框以及傳呼時段。
第5圖係描述用於MTC裝置的自適應傳呼設計的一個實施例。
第6圖係描述3GPP網路中的分組傳呼。
第7圖係描述用於分組傳呼的RRC傳呼訊息。
第8圖係描述利用G-IMSI作為分組傳呼ID的分組傳呼實施例。
第9圖係描述利用G-S-TMSI作為分組傳呼ID的分組傳呼實施例。
第10圖係描述利用分組傳呼機制的分組廣播的一實施例。
第11圖係描述關聯MO時段或者MT時段的傳呼示例。
第12圖係描述動態安排傳呼響應策略的兩種選擇。
810‧‧‧MTC裝置組
820‧‧‧基地台
830‧‧‧行動管理實體
840‧‧‧MTC伺服器
851、852、853、854、855、856、857、858‧‧‧步驟
权利要求:
Claims (24)
[1] 一種方法,包含:在行動通訊網路中機器與機器裝置接收從基地台發送的傳呼訊息,其中該傳呼信息指示一組或複數組機器與機器裝置;基於傳呼匹配規則與傳呼響應策略決定是否響應該傳呼訊息;在該行動通訊網路中與該基地台建立連接;以及從該基地台接收分組廣播訊息,其中該分組廣播訊息包含分組無線電網路臨時標識碼。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之方法,進一步包含:該機器與機器裝置接收分組標識碼配置資訊,其中該機器與機器裝置以及分組標識碼配置在一起。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該分組標識碼包含由行動管理實體發送的分組伺服臨時行動用戶標識碼。
[4] 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該分組標識碼包含機器與機器伺服器控制的機器與機器應用標識碼。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該匹配規則包含指示複數個機器與機器裝置或者複數個機器與機器分組利用通配符的傳呼掩碼。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該匹配規則包含適用於該分組傳呼標識碼以及機器與機器組分類/屬性的邏輯運算元。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該傳呼響應策略係明確地包含在該傳呼訊息中。
[8] 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該傳呼響應策略係透過傳呼無線電網路臨時標識碼、特定傳呼碼/標識或者預配置傳呼機會隱性地加載。
[9] 如申請專利範圍第1項所述之方法,進一步包含:從該基地台接收分組釋放訊息,從而如果該機器與機器裝置屬於該分組釋放訊息指示的裝置類型,則釋放該連接。
[10] 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中只有如果該機器與機器裝置已經緩衝了資料,該機器與機器裝置嘗試建立無線電資源控制連接,以及其中如果不存在已緩衝的資料,則該機器與機器裝置不嘗試建立無線電資源控制連接。
[11] 一種機器類型通訊裝置,包含:射頻模組,用於在行動通訊網路中接收從基地台發送的傳呼訊息,其中該傳呼信息指示一組或複數組機器與機器裝置;傳呼管理模組,用於基於傳呼匹配規則與傳呼響應策略決定是否響應該傳呼訊息;以及連接管理模組,用於與該基地台建立連接使得該機器類型通訊裝置從該基地台接收分組廣播訊息,其中該分組廣播訊息包含分組無線電網路臨時標識碼。
[12] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該射頻模組接收分組標識碼配置資訊,以及其中該機器與機器裝置以及分組標識碼配置在一起。
[13] 如申請專利範圍第12項所述之機器類型通訊裝置,其中該分組標識碼包含由行動管理實體發送的分組伺服臨時行動用戶標識碼。
[14] 如申請專利範圍第12項所述之機器類型通訊裝置,其中該分組標識碼包含機器與機器伺服器控制的機器與機器應用標識碼。
[15] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該匹配規則包含指示複數個機器與機器裝置或者複數個機器與機器分組利用通配符的傳呼掩碼。
[16] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該匹配規則包含適用於該分組傳呼標識碼以及機器與機器組分類/屬性的邏輯運算元。
[17] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該傳呼響應策略係明確地包含在該傳呼訊息中。
[18] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該傳呼響應策略係透過傳呼無線電網路臨時標識碼、特定傳呼碼/標識或者預配置傳呼機會隱性地加載。
[19] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中該射頻模組從該基地台接收分組釋放訊息,從而如果該機器與機器裝置屬於該分組釋放訊息指示的裝置類型,則釋放該連接。
[20] 如申請專利範圍第11項所述之機器類型通訊裝置,其中只有如果該機器與機器裝置已經緩衝了資料,該機器與機器裝置嘗試建立無線電資源控制連接,以及其中如果不存在已緩衝的資料,則該機器與機器裝置不嘗試建立無線電資源控制連接。
[21] 一種方法,包含:在行動通訊網路中由使用者設備監測傳呼時段,其中每個傳呼週期為該使用者設備預定義該傳呼時段;接收從基地台發送的傳呼訊息,其中該傳呼訊息包含繼續旗標;如果該使用者設備屬於第一裝置類型則忽略該繼續旗標;以及如果該使用者設備屬於第二裝置類型繼續監測傳呼時段,直到如果該繼續旗標設定為真則該使用者設備接收傳呼為止。
[22] 如申請專利範圍第21項所述之方法,其中如果該繼續旗標設定為假,該使用者設備在不連續接收模式下在每個傳呼週期監測一次傳呼時段。
[23] 如申請專利範圍第21項所述之方法,其中該第二裝置類型係機器與機器裝置類型。
[24] 如申請專利範圍第21項所述之方法,其中透過是否忽略該繼續旗標或者是否繼續監測傳呼時段的信令配置該使用者設備。
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法律状态:
2020-08-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
US201161506463P| true| 2011-07-11|2011-07-11||
US13/545,204|US9402147B2|2011-07-11|2012-07-10|Enhanced paging mechanism for machine type communication|
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