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技術 低電力の無線通信装置の移動及び接続の管理

出願人 富士通株式会社
発明者 リ,チャオジュンチェッボ,ハインド
出願日 2014年1月8日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2015-546065
公開日 2015年12月24日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2015-537490
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード クラスタ識別子 タイプ通信 トラッキング領域 ソフトウェアプロダクト 大容量記憶メモリ PANコーディネータ 機能ハードウェア LTE信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年12月24日)のものです。
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図面 (9)

課題・解決手段

マルチ無線接続技術(RAT)の無線通信ネットワーク及び無線通信装置によって、複数のRATを実装する方法。マルチRATの無線通信ネットワークが、無線通信装置に対して、第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信する。無線通信装置は、第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールを用いて信号を受信し、第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールを省エネルギー状態から起動して機能を実行させる。第1RATは、一般に、無線通信装置の使用中に第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する。

概要

背景

マシンタイプ通信(machine−type communication:MTC)装置は、時々マシンツーマシン(Machine−to−Machine:M2M)装置とも称され、様々なアプリケーションに対して益々使用されている。MTCは、人間の相互作用を必要としない1つ又は複数のエンティティを含むデータ通信の形である。無線通信システムでは、MTC装置の数は、「従来」の装置よりも数桁大きい場合がある。多くのMTC装置は、比較的変化がなく、及び/又は、小さい容量のトラフィック(traffic)を生成するだろう。しかし、他には、比較的移動性があるので、通常の量の信号を生成する能力を有し得る。

サードジェネレーションパートナーシップ(3GPP)のロングタームエボリューションLTE標準では、MTC装置のサポートは、リリース9において導入された。LTEへ適用されたMTC装置の詳細は、3GPP標準TS22.368において与えられている。これに関連して、多数のMTCユーザ装置(UE)に対する移動及び接続管理に関係する総信号は、少なくとも2つの状況において潜在的な懸念である。
−アプリケーション(アプリケーションサーバ及び多くのMTC装置の両方で同時に動作している)が、ページングメッセージを用いて、「何かをする」ための要求を行う時
−多くのMTC装置が新しいトラッキング領域(Tracking Area:TA)の中をローミングしており、それらが、TAの更新を実行することを必要としているか、又は、新しい基地局(LTEではEvolved Node B及びeNodeB又はeNBと省略される、として知られている)へハンドオーバされる時

また、消費電力は、多くのMTC装置に対する懸念である。現在の3GPP標準に基づいて、UEが、接続モードに留まるか又は継続するeNBとの接続を維持することは、かなりの量の電力消費する。一方、UEがアイドルモードと接続モードの間で切り替わらなければならないとすると、長い時間がかかり、またかなりの量の電力を消費する。

従って、ネットワーク負荷をかけることなく低消費電力で、十分な移動及び接続の管理を可能にすることが望まれる。

概要

マルチ無線接続技術(RAT)の無線通信ネットワーク及び無線通信装置によって、複数のRATを実装する方法。マルチRATの無線通信ネットワークが、無線通信装置に対して、第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信する。無線通信装置は、第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールを用いて信号を受信し、第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールを省エネルギー状態から起動して機能を実行させる。第1RATは、一般に、無線通信装置の使用中に第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する。

目的

そして、ジグビー登録商標)の「ビーコンフレーム」は、無線通信装置に対して特別なインディケーションを伝達するために、例えばアイドル状態のUEに対してページングインディケーションを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

マルチ無線接続技術(radioaccesstechnology:RAT)の無線通信ネットワーク及び無線通信装置によって、複数のRATを実装する方法であって、前記マルチRATの無線通信ネットワークが、前記無線通信装置に対して、第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信することと、前記無線通信装置が、前記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールを用いて前記信号を受信し、前記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールを省電力状態から起動して機能を実行させることであって、前記第1RATは、一般に、前記無線通信装置の使用中に前記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有すること、を備える方法。

請求項2

前記信号は、前記無線通信装置の移動管理及び前記無線通信装置の接続管理の内の少なくとも1つに関係する請求項1に記載の方法。

請求項3

前記信号は、前記無線通信装置のページング、前記無線通信装置の位置の更新、及び前記マルチRATの無線通信ネットワーク内ハンドオーバの内の少なくとも1つに関係する請求項2に記載の方法。

請求項4

前記信号は、前記第1RATのビーコンで送信される請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。

請求項5

前記機能は、前記無線通信装置に向けられている、前記マルチRATの無線通信ネットワークからの送信を監視することを有する請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。

請求項6

更に、前記方法は、前記無線通信装置が、前記マルチRATの無線通信ネットワークに対して、前記第2無線通信モジュールを用いて、前記送信に対する応答を、予定時刻に送信することを備える請求項5に記載の方法。

請求項7

前記信号は、前記第1RATを用いて、前記無線通信装置に対して、前記マルチRATの無線通信ネットワーク内の2つ以上のセルによって送信される前記第2RATに関係する複数の信号の内の1つであり、前記機能はセル間のハンドオーバに関係する請求項1〜6の何れか一項に記載の方法。

請求項8

前記無線通信装置は、前記第1無線通信モジュールによって受信される前記複数の信号それぞれの通信品質を決定し、近隣セルから受信される信号の前記通信品質が、前記無線通信装置の現在のサービングセルから受信される信号の前記通信品質よりも良い時、前記機能は、前記第2RATを用いて、通信品質の測定を実行することを有する請求項7に記載の方法。

請求項9

前記マルチRATの無線通信ネットワーク内の前記第1RATのカバー領域は、前記マルチRATの無線通信ネットワーク内の前記第2RATのセルのカバー領域よりも小さく、好ましくは、前記第1RATは、少なくとも前記第2RATのセルの前記カバー領域の端の近傍で利用可能である請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。

請求項10

前記マルチRATの無線通信ネットワーク内の前記第1RATは、コーディネータノードを有するスタートポロジー、又はコーディネータノード及び少なくとも1つのルータノードを有する木トポロジーの何れかを有する、低電力の無線通信ネットワークによってサポートされる請求項1〜9の何れか一項に記載の方法。

請求項11

前記無線通信装置は、マシンタイプ通信(machine−typecommunication:MTC)の無線通信装置である請求項1〜10の何れか一項に記載の方法。

請求項12

前記第1RATは、ジグビー登録商標)を有し、前記第2RATは、LTEを有する請求項1〜11の何れか一項に記載の方法。

請求項13

第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信するように構成された、マルチ無線接続技術(radioaccesstechnology:RAT)のインフラストラクチャノードと、前記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールと、前記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールと、前記第1無線通信モジュールが前記マルチRATのインフラストラクチャノードから前記信号を受信することに応答して、前記第2無線通信モジュールを省電力状態から起動するように構成されたコントローラと、を有する無線通信装置と、を備え、前記第1RATは、一般に、前記無線通信装置の使用中に前記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する無線通信システム

請求項14

マルチ無線接続技術(radioaccesstechnology:RAT)のインフラストラクチャノードであって、第1RATをサポートするように構成された第1通信ユニットと、第2RATをサポートするように構成された第2通信ユニットと、を備え、前記第1通信ユニットは、前記第1RATを用いて、前記第2RATに関係する信号を送信するように構成されるマルチRATのインフラストラクチャノード。

請求項15

前記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールと、前記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールと、前記第1無線通信モジュールが、マルチRATのインフラストラクチャノードによって送信された前記第2RATに関係する前記信号を前記第1RATを用いて受信することに応答して、前記第2無線通信モジュールを省電力状態から起動するように構成されたコントローラと、を備え、前記第1RATは、一般に、前記無線通信装置の使用中に前記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する無線通信装置。

技術分野

0001

本発明は、一般に、無線通信に関し、特に、主に低電力無線通信装置の移動及び接続の管理に関する。

背景技術

0002

マシンタイプ通信(machine−type communication:MTC)装置は、時々マシンツーマシン(Machine−to−Machine:M2M)装置とも称され、様々なアプリケーションに対して益々使用されている。MTCは、人間の相互作用を必要としない1つ又は複数のエンティティを含むデータ通信の形である。無線通信システムでは、MTC装置の数は、「従来」の装置よりも数桁大きい場合がある。多くのMTC装置は、比較的変化がなく、及び/又は、小さい容量のトラフィック(traffic)を生成するだろう。しかし、他には、比較的移動性があるので、通常の量の信号を生成する能力を有し得る。

0003

サードジェネレーションパートナーシップ(3GPP)のロングタームエボリューションLTE標準では、MTC装置のサポートは、リリース9において導入された。LTEへ適用されたMTC装置の詳細は、3GPP標準TS22.368において与えられている。これに関連して、多数のMTCユーザ装置(UE)に対する移動及び接続管理に関係する総信号は、少なくとも2つの状況において潜在的な懸念である。
−アプリケーション(アプリケーションサーバ及び多くのMTC装置の両方で同時に動作している)が、ページングメッセージを用いて、「何かをする」ための要求を行う時
−多くのMTC装置が新しいトラッキング領域(Tracking Area:TA)の中をローミングしており、それらが、TAの更新を実行することを必要としているか、又は、新しい基地局(LTEではEvolved Node B及びeNodeB又はeNBと省略される、として知られている)へハンドオーバされる時

0004

また、消費電力は、多くのMTC装置に対する懸念である。現在の3GPP標準に基づいて、UEが、接続モードに留まるか又は継続するeNBとの接続を維持することは、かなりの量の電力を消費する。一方、UEがアイドルモードと接続モードの間で切り替わらなければならないとすると、長い時間がかかり、またかなりの量の電力を消費する。

0005

従って、ネットワーク負荷をかけることなく低消費電力で、十分な移動及び接続の管理を可能にすることが望まれる。

発明が解決しようとする課題

0006

一実施形態によれば、マルチ無線接続技術(radio access technology:RAT)の無線通信ネットワーク及び無線通信装置によって、複数のRATを実装する方法であって、上記マルチRATの無線通信ネットワークが、上記無線通信装置に対して、第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信することと、上記無線通信装置が、上記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールを用いて上記信号を受信し、上記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールを省電力状態から起動して機能を実行させることであって、上記第1RATは、一般に、上記無線通信装置の使用中に上記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有すること、を備える方法が提供される。

0007

無線通信装置において低消費電力を有するRATを使用することは、無線通信装置が電力を下げる(スイッチを切る)又は第2無線通信モジュールの使用を制限して電力の節約を達成できることを意味する。言い換えると、第2無線通信モジュールは、第2RATによって決定され得る機能を実行するべく予定された場合に起動される必要はない。代わりに、無線通信装置は、そのような起動する出来事スキップして、第1RAT上で受信される信号(通知として用いられる)を待つことを選択し得る。

0008

上で参照される機能は、無線通信装置の現在の位置を更新するために使用されるLTEにおいて定義される移動管理機能のような、第2RATによって決定される管理機能であり得る。従って、一実施形態では、上記信号は、上記無線通信装置の移動管理及び上記無線通信装置の接続管理の内の少なくとも1つに関係する。しかし、他の機能も考えられる。

0009

一実施形態では、上記信号は、上記無線通信装置のページング、上記無線通信装置の位置の更新、及び上記マルチRATの無線通信ネットワーク内のハンドオーバのうちの少なくとも1つに関係する。位置の更新は、例えば、LTEによって定義されるトラッキング領域の更新を含む。ハンドオーバは、セル間又は第2RATを使用するネットワーク間であり得る。

0010

一実施形態では、上記信号は、例えば、1つのデータビット又はいくつかのデータビットの何れかの上記第1RATのビーコンで送信される。これは、無線通信装置に通知するのに要求される信号の量を低減する。

0011

一実施形態では、上記機能は、上記無線通信装置に向けられている、上記マルチRATの無線通信ネットワークからの送信を監視することを有する。このように、第2無線通信モジュールは、無線通信装置に向けられた送信がある時だけ、起動され得る。

0012

上記無線通信装置は、上記第2無線通信モジュールを用いて、上記マルチRATの無線通信ネットワークへの上記送信に対する応答を、予定の時刻に送信し得る。これは、大量のMTC装置が応答を送信した時、ネットワークが信号で過負荷にならないこと及び衝突を低減することを確実にする。予定の時刻を決定する計画は、マルチRATの無線通信ネットワークのいくつか又は全ての無線通信装置に対して共通であり得る。

0013

「マルチRATの無線通信ネットワーク」という言葉は、コンテキスト(context)によって他のことが要求される場合を除いて、所与地理的領域内の無線通信装置に対して利用可能な結合された無線通信システムを示すために使用され得る。例示の無線通信システムは、無線セルラシステムを含む。従って、無線通信装置との接続は、セル間で転送される必要がある。一実施形態では、上記信号は、上記第1RATを用いて、上記無線通信装置に対して、上記マルチRATの無線通信ネットワーク内の2つ以上のセルによって送信される上記第2RATに関係する複数の信号の内の1つであり、上記機能はセル間のハンドオーバに関係する。例えば、複数の信号は、無線通信装置に現在サービングしている基地局及びサービング基地局と隣接する基地局を含む複数の基地局によって送信され得る。

0014

第1RATを用いて受信される信号は、ハンドオーバが要求され得ることのインディケーション(indication)を提供し得る。一実施形態では、上記無線通信装置は、上記第1無線通信モジュールによって受信される上記複数の信号それぞれの通信品質を決定し、近隣セルから受信される信号の上記通信品質が、上記無線通信装置の現在のサービングセルから受信される信号の上記通信品質よりも良い時、上記機能は、上記第2RATを用いて、通信品質の測定を実行することを有する。

0015

実施形態では、上記マルチRATの無線通信ネットワーク内の上記第1RATのカバー領域(coverage area)は、上記マルチRATの無線通信ネットワーク内の上記第2RATのセルのカバー領域よりも小さく、好ましくは、上記第1RATは、少なくとも上記第2RATのセルの上記カバー領域の端の近傍で利用可能である。セル方式無線ステムの場合には、例えば、第1RATは、セルの端で利用可能でありハンドオーバ機能をサポートし得る。第2RATを使用するネットワーク間のハンドオーバは、サポートされるか、又は代わりにサポートされ得る。

0016

実施形態は、異なるネットワークトポロジーにおいて使用され得る。例えば、前記マルチRATの無線通信ネットワーク内の前記第1RATは、コーディネータノードを有するスタートポロジー、又はコーディネータノード及び少なくとも1つのルータノードを有する木トポロジーの何れかを有する、低電力の無線通信ネットワークによってサポートされ得る。スタートポロジーでは、信号は、コーディネータノードから直接無線通信装置に対して直接送信され、一方、木トポロジーでは、信号は、ルータノードを通して送信され得る。ジグビー(Zigbee)(登録商標)と関連して、例えば、コーディネータノードは、パーソナルエリアネットワーク(Personal Area Network:PAN)のコーディネータノードであり得る。何れのトポロジーでも、異なる機能は、同じインフラストラクチャノード内で同じ位置に配置されるか、又は別個ノードとして提供得る。

0017

無線通信装置は、本発明の実施形態に従って、マルチRATをサポートするように構成された、携帯電話又はセル方式の電話スマートフォンパーソナルデジタルアシスタント(PDA)装置又は他の装置のような、任意の適切な装置であり得る。一実施形態では、上記無線通信装置は、マシンタイプ通信(machine−type communication:MTC)の無線通信装置である。

0018

一実施形態では、第1RATは、ジグビー(登録商標)を有し、第2RATはLTEを有する。そして、ジグビー(登録商標)の「ビーコンフレーム」は、無線通信装置に対して特別なインディケーションを伝達するために、例えばアイドル状態のUEに対してページングインディケーションを提供するために、使用されて、アイドル状態のUEに対してトラッキング領域の更新を実行させ、及び/又は、UEの常時接続状態を維持し得る。例えば、LTEのアイドルモードと関連する消費電力は、ページングインディケーションを伝達するか又はトラッキング領域の更新を実行する、ジグビー(登録商標)のような低電力のRATを用いることによって10〜100倍に低減され得る。GSM(登録商標)、GPRS、UMTS、WiMax(IEEE802.16)、WiFi(登録商標)(IEEE802.11)及びブルートゥース(登録商標)を含む他のRATも、第1RAT及び第2RATとして、使用され得る。第1及び第2RATは、一般に、相対消費電力に依存して選択され得る。そのようなRATでは、無線通信装置は、基地局(アクセスポイント)と無線で通信するターミナル加入者局、又はユーザ装置(UE)として様々に称され得る。

0019

一実施形態によれば、第1RATを用いて第2RATに関係する信号を送信するように構成された、マルチ無線接続技術(radio access technology:RAT)のインフラストラクチャノードと、上記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールと、上記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールと、上記第1無線通信モジュールが上記マルチRATのインフラストラクチャノードから上記信号を受信することに応答して、上記第2無線通信モジュールを省電力状態から起動するように構成されたコントローラと、を有する無線通信装置と、を備え、上記第1RATは、一般に、上記無線通信装置の使用中に上記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する無線通信システムが提供される。

0020

一実施形態によれば、マルチ無線接続技術(radio access technology:RAT)のインフラストラクチャノードであって、第1RATをサポートするように構成された第1通信ユニットと、第2RATをサポートするように構成された第2通信ユニットと、を備え、上記第1通信ユニットは、上記第1RATを用いて、上記第2RATに関係する信号を送信するように構成されるマルチRATのインフラストラクチャノードが提供される。次に、第1及び第2RATの通信ユニットは、インフラストラクチャノード(例えばeNBがマスタとして働く低電力システム機能を更に有するeNB)内で同じ位置に配置されうる。

0021

一実施形態によれば、上記第1RATをサポートするように構成された第1無線通信モジュールと、上記第2RATをサポートするように構成された第2無線通信モジュールと、上記第1無線通信モジュールが、マルチRATのインフラストラクチャノードによって送信された上記第2RATに関係する上記信号を上記第1RATを用いて受信することに応答して、上記第2無線通信モジュールを省電力状態から起動するように構成されたコントローラと、を備え、上記第1RATは、一般に、上記無線通信装置の使用中に上記第2RATの消費電力よりも低い消費電力を有する無線通信装置が提供される。

0022

ある実施形態は、コンピュータによって実行される時、コンピュータに対して上で説明された方法を実行させるコンピュータ実行可能な命令を備えるコンピュータプログラムプロダクトを提供し得る。コンピュータプログラムプロダクトは、記憶媒体又は信号媒体であり得る搬送媒体で具体化され得る。記憶媒体は、光学記憶手段又は磁気記憶手段又は電子記憶手段を含み得る。

0023

説明される実施形態は、特別なハードウェア装置、適切なソフトウェア又は両方の組み合わせによって汎用の装置に結合され得る。態様は、完全なソフトウェア実装として、又は、既存のソフトウェアの修正又は向上のためのアドオンコンポーネントプラグインのような)として、ソフトウェアプロダクトで具体化され得る。そのようなソフトウェアプロダクトは、記憶媒体(例えば、光学ディスク又はフラッシュメモリのような大容量記憶メモリ)又は信号媒体(ダウンロードのような)のような、搬送媒体で具体化され得る。実施形態に対して適切な特別なハードウェア装置は、ASICFPGA又はDSP又は他の専用の機能ハードウェア手段のような特定用途向け装置を含み得る。

0024

また、説明される特徴、機能及び/又は動作の組み合わせが提供され得る。

0025

追加の態様及び/又は長所が、後述する説明において部分的に述べられ、説明から部分的に明かになり、又は、発明の実施によって学習されるだろう。

0026

特定の実施形態が、添付の図面に基づいて、更に下記に詳述される。

図面の簡単な説明

0027

図1は、LTEネットワークの模式図である。
図2は、一実施形態によるマルチRATインフラストラクチャノード及びデュアルモード無線通信装置間の通信を模式的に示す。
図3は、一実施形態によるマルチRATインフラストラクチャノード及びデュアルモードの無線通信装置間の通信を模式的に示す。
図4は、一実施形態によるマルチRATの無線通信ネットワーク内の複数のRATを使用する方法のフロー図である。
図5は、一実施形態によるマルチRATの無線通信ネットワーク内の複数のRATを使用するハンドオーバに関係する手順のフロー図である。
図6は、一実施形態による、低電力のRATをサポートする無線通信システムがスタートポロジーで配置されるマルチRATの無線通信ネットワークの模式図である。
図7は、一実施形態による、低電力のRATをサポートする無線通信システムが木トポロジーで配置されるマルチRATの無線通信ネットワークの模式図である。
図8は、一実施形態によるマルチRATインフラストラクチャノード及びデュアルモードの無線通信装置の機能ブロック図である。

実施例

0028

図1は、MTC UEのようなユーザ装置(UE)106、2つのeNB102、及びEPC(Evolved Packet Core)104を有するLTEネットワーク100の簡略化した模式図である。eNB102は、S1インターフェースを介してEPC104に接続し、X2インターフェースを介してお互いに接続する。

0029

eNB102の機能は、認証制御移動制御無線ベアラ制御、UE106へのリソースの動的割り当て等のような無線リソースの管理機能を含む。他の機能は、スケジューリング、並びに、ページング及びブロードキャストメッセージの送信、並びに測定、並びに報告(例えば、移動及びスケジューリングに関する機能に対する)を含む。EPC104は、モビリティ管理エンティティ(Mobility Management Entity:MME)、サービングゲートウェイ(Serving Gateway:SGW)及びパケットデータネットワークゲートウェイ(Packet Data Network Gateway:PGW)(明確にするために図示せず)を含む。MMEは、移動、LTE内のハンドオーバ及びユーザ装置(UE)の追跡及びページングのような機能に対して責任がある。SGWの主な目的は、LTEノード間でユーザデータパケット経路指定して進めること、及びLTE及び他の3GPP技術間でハンドオーバを管理することである。PGWは、インターネットのような外部パケットデータネットワークとインターフェースする。PGWは、また、アドレス割り当てポリシー施行パケットフィルタリング及び経路指定のようないくつかのIP機能を実行する。

0030

LTEは、UEに対して、2つの無線リソース制御(radio resource control:RRC)状態を規定する。RRC_IDLE及びRRC_CONNECTED(本明細書では、簡単のためにアイドル及び接続状態と称する)。アイドル状態のUEは、ブロードキャストチャネルを聞いて、ページングチャネルを監視し、隣接するセル測定及びセル選択及び再選択を実行し、システム情報を受信することができるけれども、アイドル状態のUEは、ネットワークとの専用の接続を有さない。

0031

アイドルMTC UEに対するページング
LTEでは、UEページングは、所定のフレーム及びサブフレームにおいてのみ実行される。ページングが許可されるフレームは、ページングフレーム(Paging Frame:PF)と称されて、サブフレームは、ページングオケーション(paging occasion:PO)と称される。典型的には、ページングメッセージに対するスケジューリング割り当てを含む下り制御情報(Downlink Control Information:DCI)が物理下り制御チャネル(physical downlink control channel:PDCCH)上で送信される。スケジューリング割り当ては、所定のPOを監視する全てのUEに対して共通である。POを監視するUEがスケジューリング割り当てを検出すると、UEは、物理下りシェアドチャネル(physical downlink shared channel:PDSCH)上で送られたページングメッセージを復調デコードする。ページングメッセージは、呼び出されたUEの正確なアイデンティティ(identity)に関する情報を含む。ページングメッセージ内に自分のアイデンティティを見つけないUEは、データを無視してスリープする。アイデンティティを認識したUEは、MMEに対して、サービス要求を送信する。いくつかのUEが、同じページングメッセージにおいてアドレス指定され得る。ページングメッセージを受信すると、UEは、ネットワークとの接続を確立して、アイドルから接続状態へ移行する。

0032

ページングチャネルを監視することは、UEにおける消費電力を増加する。従って、UEがページングチャネルを監視する必要がないとすると、有利である。一方、UEは、自分に対するページングメッセージがある時を決定するべく十分な認識を持つべきである。実施形態では、複数のUE(例えば、MTC UE)は、低電力のRATを介して実行されるページングインディケーションを用いて、例えばジグビー(登録商標)ビーコンを用いて、IEEE802.15.4/ジグビー(登録商標)(本明細書では、低電力システム(low power system:LPS)とも称される)のような、低電力のRATと共にLTEをサポートするように構成される。

0033

IEEE802.15.4標準(物理レイヤ及び媒体アクセス制御を説明する)及びジグビー(登録商標)は、無線パーソナルエリアネットワーク(Wireless Personal Area Networks:WPAN)のための短距離及び低電力の通信の開発のためのプロトコルスタックを、共同して規定する。ジグビー(登録商標)では、低消費電力は、アクティブ時間をアクティビティ間の時間間隔の部分と呼ぶ低いデューティサイクルから生じる。言い換えると、ジグビー(登録商標)ネットワーク上の装置は、ネットワーク上に留まるためにネットワークとの恒常的な接触を維持する必要はなく、時間の非常に少ない部分に対してだけアクティブである。具体的には、802.15.4のMACレイヤは、2つの基本モードの動作を規定する:ビーコンモード及び非ビーコンモード。ビーコンモードは、タイミングに依存しており、ビーコンフレームは、実装によって決定される数セットの間隔で送信される。ビーコンは、ビーコン間の間隔であるスーパフレームの開始を決定して、ネットワーク上の装置がお互いに同期する方法として使用される。スーパフレームは、データの転送が起きるアクティブパート、及び、装置がスリープし得る非アクティブパートという、2つのパートに分割される。非常に低電力の動作のために、アクティブ時間と非アクティブ時間との比を非常に低く決定して、装置がそのほとんどの時間をスリープして費やすことが可能である。

0034

ここで一実施形態によるマルチRATインフラストラクチャノード及びデュアルモードの無線通信装置間の通信を模式的に示す図2を参照して、無線通信ネットワーク200は、マルチRATインフラストラクチャノード205及びデュアルモードの無線通信装置201を含む。ここで、インフラストラクチャノード205は、eNB202及び同じ場所に位置するジグビー(登録商標)ハブ203を有しており、後者は低電力の無線接続技術を構成する。eNB202及びジグビー(登録商標)ハブ203は、別個の通信ユニットとして示されているけれども、それらによって提供される機能は、単一の通信ユニット内に含められ得ることが認識されるだろう。たとえば、インフラストラクチャノード205は、低電力の無線接続技術(IEEE802.15.4/ジグビー(登録商標))機能を備えたeNB基地局であり得る。更に、所与の低電力の無線接続技術によって提供される全ての機能を配置することは必要ではないことが理解されるだろう。無線通信装置201は、LTEモジュール207及びジグビー(登録商標)モジュール209を有する。

0035

ここでまた図4を参照して、eNB202が、そのカバー領域内で、UE201のようなUEに対するページングメッセージを受信した時、eNB202は、LTEページングメッセージを構成する代わりに、ページングメッセージをジグビー(登録商標)通信ユニット203へ進める。代わりに、eNB202は、通知され及び/又はeNB202(又は図8に示されるコントローラ821のような他のユニット)によってそれに応じて命令されるジグビー(登録商標)通信ユニット203を用いて、ページングメッセージを後の送信のために格納してもよい。次に、ジグビー(登録商標)通信ユニットは、例えば「起動インディケーション」というビーコン211をUEへ送信する(ステップS4−2)。UEは、ジグビー(登録商標)通信モジュール209を用いてビーコンを受信すると(ステップS4−4)、LTE無線通信モジュールを起動して、インフラストラクチャノード205から全てのページング情報213を受信する(ステップS4−6)。

0036

このようにして、ジグビー(登録商標)通信モジュール209が比較的アクティブに留まる、即ちインフラストラクチャノード205からのビーコンを監視する一方で、UE201のLTE無線通信モジュール207は、定期的に上述したページングチャネル(paging channel:PCH)を監視することなく、長い「オフ」を有する「深いスリープ」モードに切り替えられ得る。

0037

ジグビー(登録商標)通信ユニット203は、複数のMTC UEに対して、ページングインディケーションを有するビーコンを一斉送信し得ることが認識されるだろう。従って、ページング情報213に対するUE201を含むこれらのMTC UEからの応答215は、異なる時間に対してスケジューリングされて、多くのMTCUE装置がLTEネットワークに同時に接続することを回避し得る。

0038

アイドルモードのMTC UEに対するトラッキング領域の更新
前述の実施形態では、ジグビー(登録商標)ビーコンは、ページングメッセージがUEへ送信されるために待機しているというインディケーションを提供するために使用される。他の実施形態では、ビーコンは、そのようなインディケーションを提供するために単純に使用されるだけでなく、さもなければ所定のメッセージによって提供されるであろう、トラッキング領域(Tracking Area:TA)情報のような少なくともある情報を提供するために使用される。

0039

LTEのアイドルモードでは、LTEネットワーク内のUEの位置は、TA粒度上で既知である。TAは、簡単に上述したように、ネットワーク内のMMEによって追跡されるLTEネットワーク内のセルの論理グループである。従って、TAは、UEの位置を管理して表す。通常、MME内でその位置が更新され続けるために、UEは、トラッキング領域の更新(Tracking Area Update:TAU)手続きを、新しいTAに入る度に実行する必要がある。ネットワークが、アイドルモードのUEに対して受信した音声通話又はデータパケットを送ることが必要な時、MMEは、UEの最後に登録したTA内の全てのセルに対してページングメッセージを送信する(上述したように)ことによって、UEを位置づける。

0040

実施形態では、新しいトラッキング領域の検出は、低電力のRAT(ジグビー(登録商標))を用いることによって、達成され得る。

0041

図2及び4を再び参照して、この場合、同じ位置に配置されたジグビー(登録商標)通信ユニット203は、MTC UE 201(ステップS4−2)に対して、ビーコン211を、しかしこの時は「TA Id」のようなトラッキング領域情報を、送信する。UE201のジグビー(登録商標)無線通信モジュール209は、ビーコン211を受信し(ステップS4−4)、LTE無線通信モジュール207のスイッチを入れて(ステップS4−6)、必要であれば、トラッキング領域の更新手続きを実行し得る(ステップS4−8)。

0042

上述した実施形態におけるように、MTC UE201のようなLTE通信モジュール209は、この場合ブロードキャストチャネル(Broadcast Channel (BCH))を監視する必要なく、長い「オフ」期間を有する「深いスリープ」モードに切り替えられ得る。再び、ジグビー(登録商標)無線通信モジュール209は、例えばインフラストラクチャノード205からのビーコンを監視するというように、相対的にアクティブである。

0043

接続モードのMTC UE
上述したように、LTEはUEに対するアイドル及び接続状態を判断する。ここで、UEが、制御チャネルを介して実行される専用の信号によって特定される共有データチャネルにおける無線リソースが割り当てられた接続状態に注目する。また、この状態では、UEは、他の周波数又はRATを用いるセルを含む隣接セルの情報と共に、下りチャネル品質をeNBに対して定期的に報告する。

0044

また、LTEは、UEがアクティブ期間及びスリープ期間交代する非連続受信(Discontinuous Reception:DRX)の形で、省電メカニズムを決定する。具体的には、DRXモードは、UEにチャネルを監視させ、且つチャネルを監視するための不必要な時間を低減するように、UEによりeNBと交渉する所定の期間で下りトラフィックを受信させることによってUEの消費電力が低減するモードである。DRXの機能は、アイドル状態だけでなく接続状態にも実装され得る。接続状態のDRX機能は、各UEに対して設定され得る2つのDRXサイクルを、即ち短DRXサイクル及び短DRXサイクルよりも長い「オフ」時間を有する長DRXサイクルを提供する。例えば、LTEにおける長DRXサイクルは、10msから2560msの範囲で決定され得る。

0045

MTC UEの低電力無線通信モジュールは、長い期間の間、接続状態に留まることを、実施形態は提供して、その間、ネットワークは常に十分なUEコンテキストを維持して、UEがアイドルからネットワークに対して再接続するための手続きを実行する必要がない。しかし、消費電力を低減するために、UEが出来るだけ長い間省電力モードに留まることが望ましい。そのように、ジグビー(登録商標)無線通信モジュールは、実装されて、インフラストラクチャノードによって送信されるビーコンを監視しながら、比較的アクティブに留まる。これらのビーコンは、LTEに関係する情報を提供する。これは、「特別に長い」DRXモードを許容して、MTC UEのLTE通信モジュールが、例えば数時間又は数日の間という大部分の時間がオフモードという接続状態にある間に使用される。

0046

図2及び4を再度参照して、例えば、UE201に対する下り(DL)パケットが来る時、低電力UEに対するDLパケット配送のインディケーションが、ジグビー(登録商標)上で実行され得る。この場合、ジグビー(登録商標)ビーコン211が、LTEインターフェース207にDLパケットの到着を通知するために使用される(S4−4)。ビーコン211を受信すると(ステップS4−6)、UE201は、LTEモジュール207をDRXモードから起動させて(ステップS4−6)、LTE上でデータ213を受信するためにそれを用いる(ステップS4−8)。

0047

下りパケットの通知を提供することに加えて、低電力RAT(ジグビー(登録商標))は、(セル又はネットワークの)ハンドオーバをサポートするために使用され得る。図5を参照して、例示のプロセスが下記のようである。

0048

ステップS5−2:MTC UEは、例えば、ジグビー(登録商標)ビーコンの形で、現在のサービング基地局及び隣接基地局の両方から信号を受信する。

0049

ステップS5−4:MTC UEのジグビー(登録商標)無線通信モジュールは、受信信号の測定を実行して、例えば受信品質を決定する。

0050

ステップS5−6:信号の受信品質は、基地局によって送信されたLTE信号の潜在的な受信品質を示し得るので、隣接基地局の信号の受信品質が、サービング基地局のものよりも良い時、MTC UEのLTE無線通信モジュールは、起動されて、信号品質の測定のようなLTEに関係する測定を実行し、且つeNBへ報告して、eNBは順番ハンドオーバ手続きを引き起こし得る。

0051

実施形態では、ジグビー(登録商標)の受信可能な電波到達範囲(coverage footprint)がLTEのもの(例えば、マクロセルミクロセル又はピコセルさえ)よりも小さい場合には、ハンドオーバを支援するために、インフラストラクチャノードのジグビー(登録商標)無線通信モジュールは、LTEセルの端部におけるMTC UEに対してのみ利用可能であり得る。例えば、ジグビー(登録商標)の木トポロジーは、LTEのeNBで同じ場所に位置するジグビー(登録商標)ハブ及びセル端部に位置するMTC装置間で、ジグビー(登録商標)ルータノードを用いて、ジグビー(登録商標)通信を可能にするように配置され得る。

0052

カバレッジ:LTEセル対ジグビー(登録商標)トポロジー
ジグビー(登録商標)は、スタートポロジー、ピア-トウ-ピアトポロジー及びクラスタ木トポロジーの3つのタイプをサポートする:。スタートポロジーでは、通信は、装置と単一の中央制御装置との間で確立し、パーソナルエリアネットワーク(personal area network:PAN)コーディネータと呼ばれる。ピア-トウ-ピアトポロジーにも1つのPANコーディネータがあるが、スタートポロジーと比べて、装置がお互いの範囲内にいる限り、いずれの装置も他の装置と通信可能である。クラスタ木トポロジーは、ピア-トウ-ピアトポロジーの特別な種類である。大部分の装置は「フル機能装置(full−function devices)」であり、いずれの装置もコーディネータとして動作可能であり、他の装置及びコーディネータに対して同期サービスを提供する。しかし、これらのコーディネータの内の1つだけが、PANコーディネータである。PANコーディネータは、自らをゼロのクラスタ識別子を有するクラスタヘッド(cluster head:CLH)として確立することにより第1クラスタを形成して、未使用のPAN識別子を選択して、近隣の装置に対してビーコンフレームを一斉送信する。ビーコンフレームを受信する候補装置は、CLHにおいてネットワークに参加することを要求し得る。PANコーディネータは、装置の参加を許容すると、この新しい装置を子装置として、その近隣リスト(neighbor list)に加えるだろう。新しく参加した装置はCLHをその親としてその近隣リストに追加し、他の候補装置がその後にその装置においてネットワークに参加し得るというようなビーコンを定期的に送信し始める。アプリケーション又はネットワークの要求が満たされると、PANコーディネータは、第1クラスタに隣接する新しいクラスタのCLHになるべく装置に命令し得る。

0053

実施形態では、マルチRATの無線通信システム内の低電力ネットワークのトポロジーは、LTEセルのサイズに依存する。

0054

図6は、スタートポロジーを有するジグビー(登録商標)システムによって提供されるカバー領域と実質的に対応するセルサイズを備えるLTEシステムを有するマルチRATの無線通信ネットワーク600の実施形態を模式的に示す。図6のネットワーク600では、ジグビー(登録商標)通信は、装置601と単一の中央制御装置603との間で確立し、中央制御装置603はeNB602と同じ場所に位置する。従って、通信は、図2を参照して説明したように進む。

0055

図7は、スタートポロジーを有するジグビー(登録商標)システムによって提供され得るよりも大きなセルサイズを有するLTEシステムを備えたマルチRATの無線通信ネットワーク700の一実施形態を模式に示す。実際、ジグビー(登録商標)システムは、クラスタ木トポロジー内で動作し得る。ここで、eNB702内で同じ場所に位置するジグビー(登録商標)機能703は、第1PANコーディネータとして働き、第1PANコーディネータは全ての第2コーディネータ708を接続することによって第1クラスタを形成する。第2コーディネータ708は、異なる物理的装置の内側に分配されたジグビー(登録商標)マスタ機能であり得る。代わりに、第1PANコーディネータ708は、第2コーディネータとして(例えば、MTC装置のグループヘッド)、より能力がある装置を選択し得る。ジグビー(登録商標)ネットワークのカバレッジ(coverage)を拡張するために、第1コーディネータは、第2コーディネータ708に命令して、第1クラスタに隣接する新しいクラスタを形成させる。クラスタ木トポロジーは、増加したカバレッジの長所と共に、メッセージ遅延の増加を有し得る。

0056

また図3を参照して、eNB302、702がそのカバレッジにおけるUE301、701に対するページングメッセージを受信した時、eNB302、702は、インフラストラクチャノード305において、メッセージを、eNB302、702と同じ場所に位置するジグビー(登録商標)通信ユニット303、703(第1PANコーディネータ)へ進める。PANコーディネータが、次に、UEに、例えば「起動インディケーション」を有する「ビーコン」を送信するスタートポロジーとは対照的に、木トポロジーでは、第1コーディネータ303,703は、ページングメッセージを第2コーディネータ308,708へ送信し、各第2コーディネータ308,708は、そのクラスタ内でページングを分配することを担当する。

0057

図8は、マルチRATインフラストラクチャノード801及びデュアルモードの無線通信装置805を備えた無線通信システムの模式図である。

0058

マルチRATインフラストラクチャノード805は、制御装置821、及びLTE通信ユニット825及びジグビー(登録商標)通信ユニット827を有する通信装置823を備える。制御装置821は、アンテナ(又はアンテナのセット)829を用いて、デュアルモードの無線通信装置801との通信に使用するためにRATを選択するように構成される。上述したように、マルチRATインフラストラクチャノード805は、ジグビー(登録商標)機能と共に、eNBとして実装され得る。制御装置821は、1つ又は複数のプロセッサとして実装され得る。

0059

デュアルモードの無線通信装置801は、制御装置820、及び、LTEをサポートするLTE無線通信モジュール824とジグビー(登録商標)をサポートするジグビー(登録商標)無線通信モジュール826を有する通信ユニット822を含む。制御装置820は、無線通信モジュールを管理して、LTE無線通信モジュール824に命令して、マルチRATインフラストラクチャノード805からの信号を受信することに応答して、ある状態から他の状態へ遷移することのような機能を実行させる。マルチRATインフラストラクチャノード801との通信は、アンテナ(又はアンテナのセット)828を用いて、確立される。制御装置820は、1つ又は複数のプロセッサとして実装され得る。

0060

特定の実施形態が説明されたが、これらの実施形態は、例としてのみ表されており、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。実際、本明細書に説明される新しい装置、方法及び生産物は、様々な他の形で表現され得る。更に、本明細書に説明された方法及びシステムの形における様々な省略、代替及び変更は、本発明の精神から逸脱することなくなされ得る。添付の請求項及びそれらの均等物は、本発明の範囲及び精神内に入るように、そのような形又は変更を覆うことを意図している。

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