WO2011129575A2 - 그룹 기반 ｍ2ｍ 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

그룹 기반 ｍ2ｍ 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2011129575A2
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이진
정인욱
박기원
육영수
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엘지전자 주식회사
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    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/21—Control channels or signalling for resource management in the uplink direction of a wireless link, i.e. towards the network

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for performing group-based M2M communication.
  • 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, a general term refers to wireless communication between an electronic device and an electronic device, 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 flow management, remote monitoring of machinery and equipment, operating hours on construction machinery and automatic measurement of heat or electricity usage in point-of-sales and security-related applications. It showed great influence in the field of (Smart Meter). In the future, M2M communication will be used for more various purposes in connection with existing mobile communication and wireless high-speed Internet, or low-power 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.
  • An object of the present invention is to provide a method in which a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group, and the specific M2M communication devices of the group communicate with the base station.
  • M2M machine to machine
  • Another object of the present invention is to provide a method in which a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group, and a specific M2M communication device that is a member of the group performs communication with a base station.
  • M2M machine to machine
  • Another object of the present invention is to provide a method for a base station to communicate with a representative M2M communication device of a group of a plurality of machine to machine (M2M) communication device forming a group.
  • M2M machine to machine
  • Another object of the present invention is to provide a base station apparatus for communicating with a representative M2M communication device of a group among a plurality of M2M (Machine to Machine) communication devices forming a group.
  • M2M Machine to Machine
  • Another object of the present invention is to provide a specific M2M communication device in which a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group and communicate with a base station.
  • M2M machine to machine
  • a method in which a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group, and the specific M2M communication devices of the group communicate with the base station is performed by the specific M2M communication device.
  • M2M machine to machine
  • the method may further comprise delivering a message to the base station about a bandwidth request received from the one or more member M2M communication devices, wherein the received data is received by the one or more member M2M communication devices from the base station. It may be data transmitted through a resource.
  • the M2M communication devices forming the group may be of the same type of M2M communication that performs the same type of application.
  • a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group
  • a specific M2M communication device which is a member of the group performs communication with a base station, requesting a network registration from the base station Sending a first message to said; And receiving a second message including information on a representative M2M communication device that is representative of the group in response to the first message. And transmitting data for transmission to the base station to the representative M2M communication device based on the second message.
  • M2M machine to machine
  • the method may further include transmitting power value information used by the specific M2M communication device to transmit data to the representative M2M communication device, wherein the second message is further configured to transmit the data based on the transmission power value information. It can transmit to a representative M2M communication device.
  • information on a transmission power adjustment value with respect to the transmission power value may be additionally included and transmitted.
  • the method includes transmitting a third message requesting bandwidth to the representative M2M communication device based on the second message; And receiving a fourth message including resource allocation information for the data transmission from the base station in response to the third message, wherein transmitting the data further comprises adding the fourth message. It can be delivered to the representative M2M communication device through the allocated resources.
  • Transmitting data Transmitting a first message requesting to update the representative of the group to the base station if a reception acknowledgment (ACK) is not received from the representative M2M communication device for data transmitted to the representative M2M communication device of the group; ; And receiving a second message including information about an updated group representative M2M communication device from the base station as a response to the first message.
  • the first message may be transmitted when a reception acknowledgment response has not been received from the base station for a predetermined number of times of data transmitted to the representative M2M communication device a plurality of times.
  • a method in which a plurality of machine to machine (M2M) communication devices form a group and a representative M2M communication device of the group communicates with a base station may include at least one member M2M communication device of the group. Sending a first message to one or more member M2M communication devices in the group for presence check of the group; Sending a second message to the base station requesting to update the member M2M communication device information of the group if the acknowledgment (ACK) of the first message is not received from the at least one member M2M communication device; It may include.
  • M2M machine to machine
  • the method may further include receiving, in response to the second message, a third message that includes updated information for member M2M communication devices in the group.
  • the second message may be transmitted when there is a member M2M communication device that has not received an acknowledgment acknowledgment (ACK) for the first message transmitted a plurality of times.
  • the second message may include information about a member M2M communication device that has not received an acknowledgment response (ACK) to the first message.
  • a method of performing communication with a representative M2M communication device of a group among a plurality of M2M communication machines forming a group by a base station includes a member of the group from the representative M2M communication device of the group.
  • ACK acknowledgment
  • the method includes sending a fourth message for presence check to a member M2M communication device that has not received the acknowledgment acknowledgment (ACK); And if there is no acknowledgment response (ACK) for the fourth message, deregistering the context that is maintained with the member M2M communication device that has not received the acknowledgment acknowledgment (ACK). It may include.
  • a base station apparatus for communicating with a representative M2M communication device of a group among a plurality of M2M (Machine to Machine) communication devices forming a group according to an embodiment of the present invention is a member M2M of the group from the representative M2M communication device of the group.
  • a receiver receiving a first message requesting to update communication device information;
  • a processor for updating information about member M2M communication devices of the group based on the first message;
  • ACK acknowledgment
  • M2M machine to machine
  • the communication performance between the M2M devices and the base station is significantly improved by checking the current state of the M2M device through the representative, and performing a procedure of failing to transmit data or quickly confirming the current state of the member M2M devices. Can be.
  • 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
  • M2M machine to machine
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of performing an initial network entry procedure between an M2M device and a base station according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view briefly illustrating a method of selecting an M2M device led group head according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view for explaining a base station led group head election method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of components of an M2M group ID according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of forming a M2M group and selecting a group head by a base station to perform communication between M2M devices;
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of forming an M2M group by a base station and selecting a group head to perform communication between M2M devices;
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment in which an M2M device performs communication in a formed M2M group
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a data transmission method of member M2M devices when a group head device fails to transmit data in an M2M group;
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a method of checking a current state of M2M devices by a group head M2M device;
  • FIG. 12 is a diagram illustrating another example of a method of checking the current state of M2M devices by a group head M2M device.
  • 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.
  • M2M machine to machine
  • An M2M group refers to forming M2M devices belonging to a similar M2M application (similar data traffic transmission pattern), a server, and the same M2M subscriber as a group, and M2M devices belonging to the same M2M group are group identifiers indicating the group. (M2M Group ID) is required.
  • M2M communication devices which may be variously called M2M devices, M2M communication devices, etc.
  • the types of device applications under discussion include (1) security, (2) public safety, (3) tracking and tracing, (4) payment, and (5) healthcare.
  • the number of M2M communication devices may increase dramatically compared to the number of general mobile communication devices, and thus, all of them may put a serious load on the air interface when communicating with the base stations individually. According to the scheduling method of the base station, a problem in which collision occurs may increase.
  • the M2M communication technique is characterized in that the mobility of the devices compared to the conventional mobile communication method is low.
  • an M2M device for intelligent metering that automatically measures electricity usage automatically monitors electricity usage at that location on a regular basis (or at the time of a specific event) unless there is a particular situation at the initial installation location. Will send data to the M2M server.
  • the base station receiving the message indicating that the automatic measurement of electricity usage has been changed from the M2M server or that the scheduling information for the M2M devices has been changed, instead of transmitting the change of the scheduling information to the individual M2M devices, the M2M If the devices form a group and only inform the representative M2M device of each group (hereinafter referred to as Group Head, but can be expressed in various ways such as a group representative), the group head (representative) M2M device in the group Informing M2M devices will effectively solve the problem of loading the air interface.
  • Group Head the representative M2M device of each group
  • FIG. 2 is a diagram briefly showing that a group head is selected by selecting a group head in a network interspersed with M2M devices according to the above concept.
  • the M2M device selected as the group head may perform uplink and / or downlink signal transmission and reception with the base station on behalf of the group.
  • the group head may collect signals (data) received from each M2M device and report to the base station in a form in which overhead is minimized, and the received base station may transmit the same to the corresponding M2M server.
  • an embodiment of the present invention describes a method of selecting a group head representing a group as a first step for forming a group between M2M devices in an M2M communication environment.
  • There are two methods of electing a group head a method of selecting a group head by an M2M device and a method of selecting a group head by a BS.
  • the following description is given by way of example when the M2M communication technique is performed in combination with a mobile communication system according to the IEEE 802.16m standard, but need not be limited thereto, and the M2M communication technique may be used in combination with various mobile communication techniques.
  • a method of electing a group head by an M2M device will be described.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of performing an initial network entry procedure between an M2M device and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the M2M device may receive a downlink physical synchronization preamble (DL PHY synchronization preamble) from the base station to obtain the downlink synchronization (S310). Thereafter, the M2M device may receive the superframe header (SFH) transmitted through the downlink and obtain downlink / uplink parameters (S320).
  • DL PHY synchronization preamble downlink physical synchronization preamble
  • SC superframe header
  • the M2M device may exchange an initial ranging request / response message (initial RNG-REQ / RSP) with the base station (S330).
  • This embodiment proposes to use RNG-REQ / RSP including information as shown in Table 1 in the initial ranging process.
  • Table 1 Name Value usage To - - M2M device location information indicator '1' GPS information available'0 'GPS information not available M2M device location information Location information: LatitudeLongitudeOr Other coordinate system MS Speed Include when the M2M device location information indicator is '1' To - -
  • the M2M device proposes to inform the base station of its location information during the initial network entry process, and the base station may be considered to determine the group formation of the M2M devices.
  • 2 illustrates an example of informing the base station of the location information of the M2M device in the initial ranging procedure.
  • the location information of the M2M device may be added later in the registration step.
  • the M2M device may exchange an SBC-REQ / RSP message as a negotiation step for basic capabilities with the base station (S340), and may perform an encryption key setting procedure (S350). . Thereafter, the M2M device exchanges a registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station and may perform a network registration procedure (S360).
  • a registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station and may perform a network registration procedure (S360).
  • One embodiment of the present invention proposes that an M2M device informs BS of its device application type by using a message including information as shown in Table 2 and Table 3 as such a network registration request / response message.
  • Table 2 shows an AAI-REG-REQ message as an example of a registration request message
  • Table 3 shows an AAI-REG-RSP message as an example of a registration response message.
  • M2M device application types include logistics management, device-to-device communication of a vending machine, smart meter, and surveillance video communication of a surveillance camera. Although an example is shown as an example, it does not need to be limited to this.
  • Table 3 shows that the registration response message includes a device ID (identifier used to distinguish M2M devices in the network, DID).
  • the M2M device may be assigned a DID through a network registration process, and this DID may perform the same function as the “Station ID” in the IEEE 802.16m standard. After performing such a procedure, the M2M device may perform an authentication procedure with the base station (S370).
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a method of selecting an M2M device led group head according to an embodiment of the present invention.
  • the M2M device when the M2M device performs an initial network entry procedure with the base station as described above with reference to FIG. 2 (S410), if the M2M device determines that it is suitable as a group head, the base station For example, an AAI_HEAD-REQ message may be transmitted to request to be selected as a group head (S420).
  • the conditions under which the M2M device determines that it is suitable as a group head may be as follows.
  • RSSI Received Signal Strength Indicator
  • CINR Carrier to Interference and Noise Ratio
  • M2M devices may consider additional conditions or other conditions equivalent to the above conditions.
  • the base station may transmit an AAI-HEAD-RSP message to inform that the corresponding M2M device has been selected as the group head ( S330).
  • the base station may consider location information, battery information, signal quality information, device application type, etc. of the M2M device informed by the M2M device in the initial network entry procedure.
  • FIG. 5 is a view for explaining a base station led group head selection method according to an embodiment of the present invention.
  • the M2M device may first perform an initial network entry procedure with a base station (S510), as described above with reference to FIG. 3.
  • S510 a base station
  • the base station may select a group head among M2M devices attached to it, that is, network entry is completed, and notify the corresponding M2M device.
  • the base station may consider the following conditions as a condition that the M2M device is suitable as a group head.
  • the base station may transmit the AAI_HEAD-RSP message including the group ID and the group head ID to the device selected as the group head (S520).
  • AAI_HEAD-RSP may include a structure as shown in Table 4 below.
  • the corresponding AAI_HEAD-RSP message is first transmitted from the base station to the M2M device according to the base station-driven group head selection method, and then the M2M device starts operation as the group head.
  • FIG. 4 shows an AAI_HEAD-RSP message having an action code of 0b00. The case of transmitting to an M2M device is shown.
  • the base station may transmit the AAI_HEAD-RSP message including the group ID and the ID of the M2M device selected as the group head.
  • the M2M device which has received the AAI_HEAD-RSP message as described above may transmit an AAI_HEAD-REQ message to the base station as a response (S530).
  • the AAI_HEAD-REQ message may include a structure as shown in Table 5 below.
  • the operation code of the AAI_HEAD-REQ message is the operation code (0b00) when the corresponding AAI_HEAD-REQ message is a message for requesting the selection of the group head by the M2M device, and the approval / selection for the base station-led group head selection
  • An operation code 0b01 / 0b10 in the case of a reject message is included.
  • an AAI_HEAD-REQ message having an operation code 0b01 is transmitted to the BS.
  • the base station may transmit an ACK message to the M2M device in response to the AAI_HEAD-REQ message (S540).
  • the M2M device may perform uplink / downlink communication with the base station on behalf of the group as a group head.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of components of an M2M group ID according to an embodiment of the present invention.
  • M2M devices are formed into groups due to network overload and air interface overload.
  • each group needs an identifier.
  • An identifier for identifying these groups may be referred to as a group ID.
  • the M2M group ID information may include application category information serviced by the corresponding M2M device and information on the head device (eg, head device ID). In other words, by looking at the M2M group ID, the head device of the group or the M2M application type can be inferred. However, this is possible when the M2M group has a fixed head unit.
  • the M2M device type (or M2M application type) included in the M2M group ID is defined by (1) security, (2) public safety, (3) tracking and tracing, ( 4) paymendt, (5) healthcare, (6) remote maintennance and control, (7) metering, (8) consumer device, (9 ) (Fleet Management) in point of sales (POS) and security application markets, (10) Vending machine communication, (11) remote monitoring of machinery and equipment, construction machinery It can refer to various application information such as smart meter for measuring operating time of the phase and automatic measurement of heat or electricity usage, and (12) Surveillance Video communication of surveillance camera.
  • the aforementioned group head device (or head device) is an M2M device representing one M2M group, and the group head device ID may be represented by about 24 bits.
  • the M2M group management, the functions and roles of the M2M group head device will be described in detail.
  • M2M device 1 is a head device of group A.
  • the method of determining the head device has been described in which the base station determines the driving direction and the M2M device driving method.
  • Initial network entry of all M2M devices belonging to group A (M2M device 1, M2M device 2 and M2M device 3) is made directly to the base station, and as a result of this initial network entry, an M2M group is formed. That is, the initial network entry of all M2M devices to the group head device is made to the base station.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of forming an M2M group by a base station and selecting a group head to perform communication between M2M devices.
  • the M2M device 1 may perform a network entry procedure to a base station (eg, a base station of an IEEE 802.16p system).
  • the M2M device 1 may transmit service area category (for example, application type) information that it performs in the capability negotiation procedure to the base station (S705).
  • the devices belonging to the device announce the device characteristics so that similar QoS or policies can be applied, and then the M2M device 1 exchanges a registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station and registers the network.
  • the procedure may be performed (S710).
  • the M2M device 2 may also perform a network entry procedure to the base station (for example, the base station of the EEE 802.16p system) (S715).
  • the M2M device 2 may also transmit service area category (for example, application type) information which is performed by the M2M device 2 to the base station in the capability negotiation procedure (S715). ) May be managed in the same group as the M2M device 1 if it is determined that the service area of the M2M device 2 is the same as the M2M device 1 by a method such as a result of communication with the M2M server. It automatically joins the same group as the device 1.
  • the processor 170 of the base station needs to determine the group head (group representative) of this group, and as shown in Fig. 7, the M2M device 1 is group headed.
  • the base station may inform the M2M device 1 via the group CFM (ConFirM) message, etc., indicating that it has been selected as the group head (S720). 1 becomes a group head device and M2M device 2 becomes a member M2M device.
  • group CFM ConFirM
  • the M2M device 2 may perform a network registration procedure by exchanging a registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station (S725).
  • the base station may inform the M2M device 2 including information on the head device (ie, M2M device 1) of the group to which the M2M device 2 belongs, and M2M group ID information in a Registration RSP message (S725).
  • the base station may further inform the M2M device 2 by further including information about the group member in a registration response message (S725).
  • the M2M device 1 and the M2M device 2 constitute one group (group A), but more M2M devices may be included in the group A. Table 6 below is an example of information of an M2M group stored in a base station.
  • the M2M device 2 which is a member M2M device, may transmit to the M2M device 1, which is a group head (S730). Then, the M2M device 1 may collect data received from the M2M device 2 and transmit the collected data to the base station (S735). That is, the M2M device 1 that is a group head may serve to transmit data in place of data to be transmitted to base stations of member M2M devices belonging to the same group.
  • the paging advertisement from the base station may be performed based on the group ID (S740).
  • the M2M device 2 may perform a network de-registration procedure through a control message (for example, a de-registration request / response message) with the M2M device 1 that is the group head (S745). . Thereafter, the M2M device 1, which is the group head, may transmit a message for group update to the base station (S750), and receive an acknowledgment from the base station (S755).
  • the base station receives the group update message from the M2M device 1, it may transmit it to the M2M server (S760).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of forming an M2M group by a base station and selecting a group head to perform communication between M2M devices.
  • the M2M device 1 may perform a network entry procedure to a base station (eg, a base station of an IEEE 802.16p system).
  • the M2M device 1 may transmit service area category (eg, application type) information and zone ID information which it performs in a capability negotiation procedure to the base station (S805). This process informs the device characteristics so that the base station can apply similar QoS or policies to devices belonging to the same group later.
  • the M2M device 1 may exchange a registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station and perform a network registration procedure (S810).
  • REG-REQ / RSP registration request / response
  • the M2M device 2 may also perform a network entry procedure to the base station (for example, the base station of the EEE 802.16p system) (S815). At this time, the M2M device 2 may also transmit the service area category (eg, application type) information and zone ID information which it performs in the capability negotiation procedure (S815). In addition, the M2M device 2 may perform a network registration procedure by exchanging a network registration request / response (REG-REQ / RSP) message with the base station (S820).
  • REG-REQ / RSP network registration request / response
  • the processor 170 of the base station may manage the same group as the M2M device 1. M2M device 2 then automatically joins the same group as M2M device 1. In this case, the processor 170 of the base station needs to determine the group head (group representative) of this group, and as shown in FIG. 8, can designate the M2M device 1 as the group head. In addition, the base station transmits the information on the group head device (ie, the M2M device 1), the group ID, and the M2M device 2 to the group head device through the registration RSP message. The M2M device 1 may be informed about information on transmission power to be used for data transmission.
  • the information about the transmission power that the M2M device 2 uses when transmitting data to the M2M device 2 may be predefined and informed by the base station.
  • the transmission power may be transmitted by the M2M device 2 which is a member device to the base station.
  • the transmission power value may be set in advance as a lower value than the transmission power used, and data communication of the M2M devices may be performed using the transmission power value. It may be desirable to apply this transmit power value to fixed M2M devices or M2M devices with low mobility.
  • the base station may inform the M2M device 1 via a group CFM (ConFirM) message as an example of the message indicating that the group head has been selected (S825).
  • M2M device 2 now becomes a group head device and M2M device 1 becomes a member M2M device.
  • the group CFM message may include information such as a member device list, a group ID of the M2M group.
  • the M2M device 1 and the M2M device 2 constitute one group (group A), but more M2M devices may be included in the group A.
  • the M2M device 2 which is a member M2M device, may transmit a message requesting a bandwidth to the M2M device 1 (S830), and the received M2M device 1 may transmit it to the base station (S835). Thereafter, the base station may transmit an assignment A-MAP IE including allocation resource information to M2M device 2 which is a member M2M device (S840). Thereafter, the M2M device 2 may transmit the data to be transmitted to the base station to the M2M device 1 as a transmission power value to be used for data transmission allocated in step S820 (S845).
  • the M2M device 2 may further include information on the transmission power adjustment value during data transmission (S845).
  • the M2M device 1 receiving the data from the M2M device 2 may relay the data to the base station (S850).
  • the M2M device 1 may further include transmission power adjustment value information received during data transmission to the base station (S850).
  • the base station receiving the transmission power adjustment value information may transmit an ACK message to the M2M device 2 if the base station approves it (S855).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment in which an M2M device performs communication in a formed M2M group.
  • M2M group 1 is predefined as a group head and that the base station is known in advance.
  • the M2M device 1 may transmit an advertisement message indicating that it is a group head to adjacent M2M devices (S910). Then, based on the advertisement message received from the M2M device 1, M2M device 2 can know that M2M device 1 is the adjacent (neighbor) group head.
  • the advertisement message may include information on the group ID, and the M2M device 2 may determine whether the service area is the same as the M2M device 1 through the group ID (S920). If the service areas are the same, the M2M device 2 may send a group join request to the M2M device 1 (S930).
  • the M2M device 2 transmits data to be transmitted to the base station to the M2M device 1 that is the group head (S940), and the M2M device 1 that has received the data may relay the data to the base station (S950).
  • the M2M devices can significantly reduce the bandwidth request collision (BR collision) that the base station performs with numerous M2M devices by transmitting data to the grouped head devices. Since communication between member M2M devices in the group is not essential, the member M2M device may not be aware of the existence of other M2M devices in the group. However, if the group head device fails to transmit data to the base station, a problem may occur when the member M2M device transmits data to the base station. To solve this problem, if the member M2M device does not receive an acknowledgment message (ACK message) from the group head device for the data sent to the group head device, the M2M device may perform data transmission directly to the base station.
  • ACK message acknowledgment message
  • the group head may transmit a state to the base station that has failed to transmit data.
  • the base station may newly select a head of the group, and may inform all M2M devices belonging to the group ID of information on the reselected group head device.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a data transmission method of member M2M devices when a group head device fails to transmit data in an M2M group.
  • the member M2M devices M2M device 2 and M2M device 3 deliver data for transmission to the base station to M2M device 1, which is a group head device.
  • M2M device 1 due to the error of the M2M device 1 failed to deliver data to the base station, M2M device 2 and M2M device 3 may not receive the ACK message from the M2M device 1. If the number of failures to receive the ACK message for data transmission from the M2M device 1 exceeds a predetermined number, the M2M device 2 and the M2M device 3 send a group request message to the base station as an example. Send a request to update the group head device. Alternatively, the M2M device 2 and the M2M device 3 may request to update the group head device while directly transmitting data to the base station.
  • the base station receiving the message requesting the update of the group head device reselects the group head device and reselects the group head device (for example, the group head device (eg, a CFF) message) to the M2M device 2 and the M2M device 3 as an example.
  • the group head device for example, the group head device (eg, a CFF) message
  • the head device ID information is used for the group ID information component, the group ID may be reassigned and notified so that the M2M devices may implicitly know the group head.
  • M2M devices (M2M 2 and M2M device 3) that has received information about the group head device (ie, M2M device 2) from the base station may update the head device to M2M device 2. Thereafter, data transmission of the member M2M device is performed through the M2M device 2.
  • the base station initiates (or starts) and transmits a keep-alive (Keep-Alive, Keep ALV) MAC message to a head device of one M2M group, and receives the group header device. May broadcast the Keep ALV MAC message to the member M2M devices of the group.
  • the Keep ALV MAC message is a message sent by the representative M2M device to know whether the member M2M devices are operating normally.
  • the representative M2M device may determine that the member M2M devices are operating normally.
  • the group head M2M device may be led to check the current state of the M2M devices, which will be described with reference to FIG. 11.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a method of checking a current state of M2M devices by a group head M2M device.
  • M2M device 1, M2M device 2 and M2M device 3 form a group
  • M2M device 1 is the head device of this group, and is networked between the M2M devices and between the M2M devices and the base station. Assume that it is in the (connected) state.
  • the M2M device 1 which is a group head device, may transmit a Keep-ALV message to the M2M device 2 and the M2M device 3 belonging to the group in order to check the current state of the member M2M devices (S1110).
  • the M2M device 1 delivers a Keep-ALV MAC message to the M2M device 2 and the M2M device 3 belonging to the group, or the M2M device 1, which is a group head device, has a predetermined time.
  • the keep-ALV MAC message may be broadcast to the M2M device 2 and the M2M device 3 (S1110).
  • the broadcast message may be a broadcast (multicast) message for the group or an entire broadcast broadcast message.
  • the M2M device 1 When the M2M device 2 and the M2M device 3 successfully receive the Keep ALV message, the M2M device 1 should deliver an acknowledgment message (MSG-ACK). If there is an M2M device that does not receive the MSG-ACK more than a predetermined number of times (for example, at least once), the M2M device 1 (M2M device 3 in FIG. 11) (S1120), M2M The device 1 transmits a group update message (eg, a Group REQ MAC message) requesting the group 1 to update the group to the base station (S1130).
  • the report message of the M2M device 1 is represented as a Group REQ MAC message as an example, which is to update information about group member M2M devices (for example, an M2M device that does not receive MSG-ACK). Delete from the group).
  • the base station receiving the group update request message from the M2M device 1 performs an update for the requested group (S1140), and a message confirming the group update to the M2M device 1 in response to the group update request message (for example, Group CFM) can be transmitted (S1150).
  • the message confirming the group update may include information on the M2M device updated and deleted from the group.
  • the base station may transmit the Keep-ALV message to the M2M device 3 again to check whether the base station exists in the area of the base station again (S1160).
  • the base station receiving the group update request message from the M2M device 1 in response to the step S1140 process for updating the requested group and the group update request message in response to the M2M device 1 to confirm the group update (for example, Step S1150 of transmitting the group CFM) may be omitted.
  • the base station If the base station receives the MSG-ACK from the M2M device 3 (S1170), although not shown in FIG. 11, the base station recognizes that the M2M device 3 exists in the area of the base station and informs that there is no change for the group.
  • the containing message eg, Group CFM
  • FIG. 12 is a diagram illustrating another example of a method of checking the current state of M2M devices by a group head M2M device.
  • the M2M device 1, the M2M device 2, and the M2M device 3 form a group, and the M2M device 1 is the head device of the group, and between the M2M devices and the M2M devices. It is assumed that the base stations are network connected.
  • the process from step S1110 to step S1160 shown in FIG. 11 may have the same content as described with reference to FIG. 11.
  • the base station receiving the group update request message from the M2M device 1 receives a request for the requested group.
  • the step S1140 of updating and the step S1150 of transmitting a message (for example, Group CFM) confirming the group update to the M2M device 1 in response to the group update request message may be omitted.
  • the base station may transmit the keep-ALV message to the M2M device 3 again to confirm whether the base station exists in the area of the base station. Thereafter, if the base station does not receive the acknowledgment response message (MSG-ACK) from the M2M device 3, it may be determined that the M2M device 3 may not exist in the area of the base station, and may perform a process of updating the group. In addition, the base station may transition to the Deregistration with Context Retention (DCR) mode for the M2M device 3.
  • the DCR mode refers to a mode in which the base station deregisters the context held by the M2M 3 device, which is a network entity.
  • the base station may transfer the static context for the M2M device 3 to the M2M device 1 that is the network or group head device while transitioning the M2M device 3 to the DCR mode. Then, the M2M device 3 can perform the optimized entry later when the network re-entry.
  • the present invention can reduce the network load between the base station and a number of M2M devices by forming a group of M2M devices, and designating a group of head devices and relaying data to the base station through the head devices. It has an effect.
  • the head device of the M2M group proposes a method of confirming the current status (existence confirmation) of the member M2M devices, thereby quickly responding to the inability of the member M2M devices.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • An apparatus and method for performing group-based M2M communication are available industrially in various communication systems such as IEEE 802.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

그룹 기반 Ｍ2Ｍ 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시형태에 따라 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법은, 상기 기지국에 네트워크 등록을 요청하는 제 1 메시지를 전송하고, 상기 제 1 메시지에 대한 응답으로 상기 그룹의 대표가 되는 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 수신하며, 상기 제 2 메시지에 기초하여 상기 기지국에 전송하기 위한 데이터를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

그룹 기반 Ｍ2Ｍ 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법
본 발명은 그룹 기반 M2M 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
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(POS, Point Of Sales)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 소출력 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.
종래에는 단말을 개별 단위로 관리하는 것이 일반적이어서 기지국과 단말 간에는 일대일 통신환경이었다. 이러한 환경에서 만약 수많은 M2M 기기들을 고려하면, 각 개별 M2M 기기들과 기지국 사이에 발생하는 시그널링으로 인한 네트워크 과부하가 예상된다. 상술한 바와 같이 M2M 통신이 급격히 확산되고 광범위화 되는 경우, 이들 M2M 기기들 사이의 또는 M2M 기기들과 기지국 사이의 통신으로 인한 오버헤드(overhead)가 문제될 수 있다. 따라서, M2M 통신 방식의 특성을 고려하여 이러한 오버헤드 문제를 효율적으로 해결하기 위한 통신 기법이 필요하게 되었다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 기지국이 그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 기지국 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 기지국과 통신을 수행하는 특정 M2M 통신 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법은, 상기 기지국으로부터 상기 특정 M2M 통신 기기가 상기 그룹의 대표임을 알리는 메시지를 수신하는 단계; 상기 그룹에 포함된 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 수신한 대역폭 요청에 대한 메시지를 상기 기지국에 전달하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 수신된 데이터는 상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기가 상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 통해 전송된 데이터일 수 있다. 상기 그룹을 형성하는 M2M 통신 기기들은 동종의 어플리케이션(application)을 수행하는 동종의 M2M 통신 타입일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법은, 상기 기지국에 네트워크 등록을 요청하는 제 1 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 제 1 메시지에 대한 응답으로 상기 그룹의 대표가 되는 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제 2 메시지에 기초하여 상기 기지국에 전송하기 위한 데이터를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 2 메시지는 상기 특정 M2M 통신 기기가 상기 대표 M2M 통신 기기로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 전력값 정보를 더 포함할 수 있고, 상기 전송 전력값 정보에 기초하여 상기 데이터를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송할 수 있다. 상기 데이터 전송시 상기 전송 전력값에 대한 전송 전력 조정값에 관한 정보가 추가적으로 포함되어 전송될 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 2 메시지에 기초하여 상기 대표 M2M 통신 기기로 대역폭을 요청하는 제 3 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 제 3 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 상기 데이터 전송을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 제 4 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 데이터를 전송하는 단계는 상기 제 4 메시지를 추가적으로 이용하여 할당받은 자원을 통해 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법은, 그룹의 대표 M2M 통신 기기로 데이터를 전송하는 단계; 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로 전송한 데이터에 대해 상기 대표 M2M 통신 기기로부터 수신긍정확인 응답(ACK)을 받지 못하면 상기 기지국으로 상기 그룹의 대표를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 제 1 메시지에 대한 응답으로서 상기 기지국으로부터 갱신된 그룹 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 메시지는 상기 대표 M2M 통신 기기에 복수 회로 전송한 데이터에 대해 사전에 결정된 횟수 만큼 상기 기지국으로부터 수신긍정확인 응답을 받지 못한 경우 전송될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 M2M 통신 기기와 기지국이 통신을 수행하는 방법은, 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기가 아닌 특정 멤버 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 대표를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 단계; 상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 새로운 대표 M2M 통신 기기를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 메시지에 대한 응답으로서 상기 결정된 새로운 그룹 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 특정 멤버 M2M 기기로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법은, 상기 그룹의 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기의 존재 확인(presence check)을 위해 제 1 메시지를 상기 그룹의 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계; 상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 상기 제 1 메시지에 대한 수신긍정확인 응답(ACK)을 받지 못하면 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 2 메시지에 대한 응답으로 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 대해 갱신한 정보를 포함하는 제 3 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 메시지는 복수회 전송된 상기 제 1 메시지에 대해 사전에 결정된 횟수 만큼 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기가 있는 경우 전송될 수 있다. 상기 제 2 메시지는 상기 제 1 메시지에 대한 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 기지국이 그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 방법은, 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 단계; 상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 갱신하는 단계; 및 상기 갱신된 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 메시지는 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 존재 확인(presence check)을 위해 보낸 제 3 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기에게 존재 확인(presence check)을 위한 제 4 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 제 4 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)이 오지 않으면 상기 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기와 유지하고 있는 콘텍스트(context)를 등록취소(deregistration)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 기지국 장치는, 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 수신기; 상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 갱신하는 프로세서; 및 상기 갱신된 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 송신기를 포함하되, 상기 제 1 메시지는 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 존재 확인(presence check)을 위해 보낸 제 3 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 기지국과 통신을 수행하는 특정 M2M 통신 기기는, 상기 기지국으로부터 상기 M2M 통신 기기가 상기 그룹의 대표임을 알리는 메시지를 수신하는 수신기; 상기 그룹에 포함된 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 데이터를 수신하는 수신기; 및 상기 수신한 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 송신기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 수많은 M2M 기기들을 위한 서비스를 수행하는데 있어서 관리의 효율성을 위해 한 개 이상의 M2M 기기들을 그룹으로 형성하고, 해당 그룹에 대한 대표를 정하여 M2M 기기와 기지국과 간에 통신을 수행함으로써 시그널링 및 자원 오버헤드를 상당히 감소시킬 수 있었다.
또한, 그 대표자를 통한 M2M 기기의 현재 상태를 점검하고, 그룹 헤드 기기가 데이터 전송에 실패하거나, 멤버 M2M 기기들의 현재 상태를 신속히 확인하는 절차를 수행함으로써 M2M 기기들과 기지국 간의 통신 성능이 현저히 향상될 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 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 그룹 기반 M2M(Machine to Machine) 통신의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 M2M 기기와 기지국 간 초기 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 M2M 기기 주도 그룹 헤드 선출 방법을 간략히 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기지국 주도 그룹 헤드 선출 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 M2M 그룹 ID의 구성요소의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 기지국 주도로 M2M 그룹의 형성하고 그룹 헤드를 선정하여 M2M 기기 간의 통신을 수행하는 일 예를 나타낸 도면,
도 8은 기지국 주도로 M2M 그룹의 형성하고 그룹 헤드를 선정하여 M2M 기기 간의 통신을 수행하는 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 형성된 M2M 그룹에서 M2M 기기가 통신을 수행하는 실시예를 나타낸 도면,
도 10은 M2M 그룹에서 그룹 헤드 기기가 데이터 전송에 실패하는 경우의 멤버 M2M 기기들의 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면,
도 11은 그룹 헤드 M2M 기기가 주도하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인하는 방법의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 12는 그룹 헤드 M2M 기기가 주도하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인하는 방법의 다른 예를 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.
한편, 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 그룹 기반 M2M(Machine to Machine) 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
M2M 그룹이란 비슷한 M2M 어플리케이션(비슷한 데이터 트래픽 전송 패턴), 서버, 같은 M2M 가입자(subscriber)에 속하는 M2M 기기들을 하나의 그룹으로 형성하는 것을 나타내며, 같은 M2M 그룹에 속하는 M2M 기기들은 그 그룹을 나타내는 그룹 식별자(M2M 그룹 ID)가 필요하다.
M2M 방식 통신 기기(M2M 기기, M2M 통신 기기등 다양하게 호칭될 수 있다)들은 그 기기 어플리케이션(또는 적용) 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 있으며, 따라서 이들 모두가 각각 개별적으로 기지국과 통신을 수행하는 경우 무선 인터페이스에 심각한 부하를 줄 수 있으며, 기지국의 스케줄링 방식에 따라 충돌(Collision)이 발생하는 문제가 증가할 수 있다.
또한, M2M 통신 기법은 기존 이동통신 방식과 비교할 때 기기들의 이동성이 낮다는 특징이 있다. 예를 들어, 전기 사용량을 자동 측정하는 지능 검침을 위한 M2M 기기는 최초 설치된 위치에서 특별한 사정이 없는 한 지속적으로 해당 위치에서 전기 사용량을 자동 측정하여 주기적으로(또는 특정 이벤트 발생시) 해당 자동 검침을 관장하는 M2M 서버에 데이터를 전송할 것이다. 따라서, 상술한 예에서 M2M 서버로부터 전기 사용량 자동 측정 주기가 변경되거나, M2M 기기들에 대한 스케줄링 정보가 변경되었음을 나타내는 메시지를 수신한 기지국 입장에서, 이 스케줄링 정보 변경을 개별적인 M2M 기기에 전송하는 대신 M2M 기기들이 그룹을 형성하고 각 그룹의 대표 M2M 기기(이하 그룹 헤드(Group Head)라 칭하나, 그룹 대표 등 다양하게 표현가능하다)에게만 이를 알려주면, 그룹 헤드(대표) M2M 기기가 이를 해당 그룹 내 M2M 기기들에게 알려 주도록 하는 경우 무선 인터페이스의 부하 문제를 효율적으로 해결할 수 있을 것이다.
도 2는 상술한 바와 같은 개념에 따라 M2M 기기들이 산재한 네트워크에서 그룹 헤드가 선출되어 그룹이 형성된 것을 간략히 나타낸 도면이다. 그룹 헤드로서 선출된 M2M 기기는 그룹을 대표하여 기지국과 상향링크 및/또는 하향링크 신호 송수신을 수행할 수 있다. 또한, 그룹 헤드는 각 M2M 기기로부터 수신된 신호(데이터)를 취합하여, 오버헤드를 최소화한 형태로 기지국에 보고할 수 있으며, 이를 수신한 기지국은 해당 M2M 서버에 이를 전달할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시형태에서는 M2M 통신 환경에서 M2M 기기들간 그룹을 형성하기 위한 첫 번째 단계로서 그룹을 대표하는 그룹 헤드를 선출하는 방법에 대해 설명한다. 그룹 헤드를 선출하는 방법으로는 M2M 기기가 주도하여 그룹 헤드를 선출하는 방법과 BS가 주도하여 그룹 헤드를 선출하는 방법으로 두 가지 방법이 있을 수 있다. 이하의 설명은 M2M 통신 기법이 IEEE 802.16m 표준에 따른 이동통신 시스템과 결합하여 수행되는 경우의 예를 들어 설명하지만, 이에 한정될 필요는 없으며, M2M 통신 기법은 다양한 이동통신 기술과 결합되어 이용될 수 있다. 먼저 M2M 기기가 주도하여 그룹 헤드를 선출하는 방법을 설명한다.
< M2M 기기 주도 그룹 헤드 선출 방법 >
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 M2M 기기와 기지국 간 초기 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
먼저, M2M 기기는 기지국으로부터 하향링크 물리 동기 프리엠블(DL PHY synchronization preamble)을 수신하여 하향링크 동기를 획득할 수 있다(S310). 이후 M2M 기기는 하향링크로 전송되는 수퍼프레임 헤더(SuperFrame Header, SFH)를 수신하여 하향링크/상향링크 파라미터들을 획득할 수 있다(S320).
그 후, M2M 기기는 기지국과 초기 레인징 요청/응답 메시지(initial RNG-REQ/RSP)를 교환할 수 있다(S330). 본 실시형태에서는 이와 같은 초기 레인징 수행 과정에서 다음 표 1과 같은 정보를 포함하는 RNG-REQ/RSP를 이용하는 것을 제안한다.
표 1
Name Value usage
~ - -
M2M device location information indicator ‘1’ GPS information available‘0’ GPS information not available
M2M device location information Location information:LatitudeLongitudeOr Other coordinate systemMS Speed Include when the M2M device location information indicator is ‘1’
~ - -
즉, 본 실시형태에서 M2M 기기는 초기 네트워크 진입 과정에서 기지국에 자신의 위치 정보를 알려주는 것을 제안하며, 기지국을 이를 고려하여 M2M 기기들의 그룹 형성을 결정할 수 있다. 도 2의 실시형태에서는 이와 같은 M2M 기기의 위치 정보를 초기 레인징 절차에서 기지국에 알려주는 예를 나타내고 있다. 이와 같은 M2M 기기의 위치 정보는 이후 등록 단계에서도 추가될 수 있다.
한편, 레인징을 완료한 이후, M2M 기기는 기지국과 기본 성능(basic capabilities)에 대한 협상 단계로서 SBC-REQ/RSP 메시지를 교환하고(S340), 암호화 키 설정 절차를 수행할 수 있다(S350). 그 후, M2M 기기는 기지국과 등록 요청/응답(REG-REQ/RSP) 메시지를 교환하며 네트워크 등록 절차를 수행할 수 있다(S360). 본 발명의 일 실시형태에서는 이와 같은 네트워크 등록 요청/응답 메시지로서 다음 표 2, 표 3과 같은 정보를 포함하는 메시지를 이용하여 M2M 기기가 BS에 자신의 기기 어플리케이션 타입을 알려주는 것을 제안한다.
표 2
Name Value usage
~ - -
Machine Application Type 0 : Fleet Management1 : Vending Machine2 : Smart Metering3 : Surveillance Video4 ~xxx : Reserved
~ - -
표 3
Name Value usage
~ - -
Machine Application Type 0 : Fleet Management1 : Vending Machine2 : Smart Metering3 : Surveillance Video4 ~xxx : Reserved
DID (Device ID) Network entry 의 Registration과정에서 Network 으로부터 할당 받은 ID. Network 은 DID를 통해 M2M device를 식별한다.
~ - -
상기 표 2는 등록 요청 메시지의 예로서 AAI-REG-REQ 메시지를, 상기 표 3은 등록 응답 메시지의 예로서 AAI-REG-RSP 메시지를 나타낸다. 구체적으로, 상기 표 2 및 표 3에서 M2M 기기 어플리케이션 타입으로는 물류 관리(Fleet Management), 자동 판매기(Vending Machine)의 기기간 통신, 지능 검침(Smart Meter), 감시 카메라의 감시 영상(Surveillance Video) 통신 등을 예로서 나타내고 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 또한, 상기 표 3은 등록 응답 메시지가 기기 ID(네크워크에서 M2M 기기를 구별하기 위해 사용하는 식별자, DID)를 포함함을 나타내고 있다. 즉, 네트워크 등록 과정을 통해 M2M 기기는 DID를 할당받을 수 있으며, 이 DID는 IEEE 802.16m 표준에서 “Station ID”와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 절차를 수행한 이후 M2M 기기는 기지국과 인증 절차를 수행할 수 있다(S370).
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 M2M 기기 주도 그룹 헤드 선출 방법을 간략히 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 M2M 기기는 상기 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이 기지국과 초기 네트워크 진입(Initial network entry) 절차를 수행한 후(S410), 자신이 그룹 헤드로서 적합하다고 판단한 경우, 기지국에 일 예로서 AAI_HEAD-REQ 메시지를 전송하여 그룹 헤드로서 선출할 것을 요청할 수 있다(S420). M2M 기기가 자신이 그룹 헤드로서 적합하다고 판단하는 조건은 아래와 같을 수 있다.
1) 기기의 배터리 잔여량이 충분한 경우
2) 초기 네트워크 진입 과정 중 기지국과 주고 받은 신호를 바탕으로 수신신호세기(Received Signal Strength Indicator: RSSI) 및 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)이 값이 충분히 좋은 경우
3) 기지국과 자신과의 거리가 충분히 가까운 경우(GPS가 장착되어 있어 M2M 기기 자신의 위치 정보와 기지국의 위치정보를 알고 있다는 가정하에 가능함)
기타 M2M 기기는 상술한 조건에 대해 추가적인 조건 또는 이와 동등한 의미를 가지는 다른 조건을 고려할 수 있다.
한편, 기지국은 AAI_HEAD-REQ 메시지를 수신한 후 요청한 M2M 기기가 그룹 헤드로서 적합하다고 판단한 경우, 예를 들어, AAI-HEAD-RSP 메시지를 전송하여 해당 M2M 기기가 그룹 헤드로 선출 되었음을 알릴 수 있다(S330). 이때 기지국은 상술한 바와 같이 M2M 기기가 초기 네트워크 진입 절차에서 알려준 M2M 기기의 위치 정보, 배터리 정보, 신호 품질 정보, 기기 어플리케이션 타입 등을 고려할 수 있다.
< BS 주도 그룹 헤드 선출 방법 >
본 실시형태에서는 기지국이 주도하여 그룹 헤드를 선출하는 방식에 대해 기술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기지국 주도 그룹 헤드 선출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 우선 M2M 기기는 기지국과 초기 네트워크 진입 절차를 수행할 수 있으며(S510), 이는 도 3과 관련하여 상술한 바와 같다.
이후, 기지국은 자신에게 접속(Attached)된, 즉, 네트워크 진입이 완료된 M2M 기기들 중 그룹 헤드를 선택하여 해당 M2M 기기에게 알릴 수 있다. 기지국은 M2M 기기가 그룹 헤드로 적합하다고 판단하는 조건으로 아래와 같은 조건을 고려할 수 있다.
1) 배터리 잔여량이 충분한 기기
2) 초기 네트워크 진입 과정 중 M2M 기기와 주고 받은 신호를 바탕으로 RSSI 및 CINR이 값이 충분히 좋은 기기
3) M2M 기기 중 자신(BS)과 거리가 충분히 가까운 기기(GPS가 장착되어 있어 M2M 기기 자신의 위치 정보와 BS의 위치정보를 알고 있다는 가정하에 가능함)
4) 기타
기지국은 그룹 헤드로 선정한 기기에게 그룹 ID 및 그룹 헤드 ID를 포함하는 AAI_HEAD-RSP 메시지를 전달할 수 있다(S520). 이와 같은 AAI_HEAD-RSP의 일례는 다음 표 4와 같은 구조를 포함할 수 있다.
표 4
Syntax Size Notes
AAI_HEAD-RSP_Message_format() { - -
Action Code Used to indicate the purpose of this message0b00: M2M device shall begin Group-Head initiation (signal M2M device to begin Group-Head initiation in unsolicited manner 0b01: This option is valid only in response to a AAI_HEAD-REQ message with HEAD-REQ Code 0b00( to allow M2M device-initiated Group-Head request) 0b10: This option is valid only in response to a AAI_HEAD-REQ message with HEAD-REQ Code 0b00( to reject M2M device-initiated Group-Head request)0b11: reserved
Group-Head ID Used to indicate Group-Head ID used to identify Group-Head in Network
Group ID Used to indicate Group ID used to identify M2M Group in Network
~ - -
상기 표 4에 나타난 바와 같이 동작 코드(action code)는 해당 AAI_HEAD-RSP 메시지가 기지국 주도 그룹 헤드 선출 방식에 따라 기지국에서 M2M 기기에 먼저 응답메시지가 전송되고, 이후 M2M 기기가 그룹 헤드로서 동작을 개시할 것을 알리는 메시지임을 나타내는 동작 코드(Action code = 0b00), M2M 기기 주도 그룹 헤드 선출 방식에 따라 M2M 기기의 그룹 헤드 선정 요청에 대해 그룹 헤드로 동작하는 것을 허용하는 응답 메시지임을 나타내는 동작 코드(Action code = 0b01), 그리고 M2M 기기의 요청에 대해 그룹 헤드로 동작하는 것을 거부하는 응답 메시지임을 나타내는 동작 코드(Action code = 0b10)를 포함하며, 도 4는 기지국이 동작 코드 0b00를 가지는 AAI_HEAD-RSP 메시지를 M2M 기기에 전송하는 경우를 나타내고 있다. 또한, 기지국은 AAI_HEAD-RSP 메시지에 그룹 ID 및 그룹 헤드로 선정된 M2M 기기의 ID 포함하여 전송할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 AAI_HEAD-RSP 메시지를 수신한 M2M 기기는 이에 대한 응답으로서, AAI_HEAD-REQ 메시지를 기지국에 전송할 수 있다(S530). 본 실시형태에서 AAI_HEAD-REQ 메시지는 다음 표 5와 같은 구조를 포함할 수 있다.
표 5
Syntax Size Notes
AAI_HEAD-RSP_Message_format() { - -
HEAD_REQ Code Used to indicate the purpose of this message0b00: M2M device initiated Group-Head request 0b01: Response (accept) for the unsolicited AAI_HEAD-RSP message with action code 0x00 by the ABS.0b10: reject for the unsolicited AAI_DREG-RSP message with action code 0x00 by the ABS. 0x11: reserved
DID (Device ID) Network entry 의 Registration과정에서 Network 으로부터 할당 받은 ID. Network 은 DID를 통해 M2M device를 식별한다.
~ - -
표 5에 나타난 바와 같이, AAI_HEAD-REQ 메시지의 동작 코드는 해당 AAI_HEAD-REQ 메시지가 M2M 기기 주도로 그룹 헤드 선정을 요청하는 메시지인 경우의 동작 코드(0b00), 기지국 주도 그룹 헤드 선정에 대한 승인/거부 메시지인 경우의 동작 코드(0b01/0b10)을 포함하며, 도 4의 예에서는 동작 코드 0b01인 AAI_HEAD-REQ 메시지가 BS에 전송되는 경우를 가정한다. 또한, M2M 기기는 자신이 그룹 헤드로 적합하다고 판단한 경우, 기지국에 자신의 DID를 포함하는 AAI_HEAD-REQ (HEAD-REQ code = 0b01)를 전송할 수 있다.
이에 대해 기지국은 AAI_HEAD-REQ 메시지에 대한 응답으로 ACK 메시지를 M2M 기기에 전달할 수 있다(S540). MSG-ACK을 성공적으로 수신한 M2M 기기는 이후 그룹 헤드로서 해당 그룹을 대표하여 기지국과 상향링크/하향링크 통신을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 각 개별 M2M 기기들과 기지국 사이에 발생하는 시그널링으로 인한 네트워크 과부하가 예상되므로, M2M 기기들의 그룹을 형성하여 시그널링을 단순화하고 무선 인터페이스 부하를 줄이기 위한 절차가 필요하다. 또한, 종래에는 M2M 기기의 그룹관리가 정의되어 있지 않았으므로 그룹에 속한 기기들의 상태(status)를 확인하는 과정 또한 정의 되어 있지 않았다. 따라서, M2M 기기 들은 대부분의 라이프 타임(life time) 동안 유휴(idle) 상태를 유지하는 것을 가정할 때 네트워크가 주기적으로 M2M 기기 들의 존재 확인(presence check)을 하지 않는다면 M2M 기기의 잘못된 상태를 네트워크에서 알고 이를 해결하는데 지연이 발생할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 M2M 그룹 ID의 구성요소의 일 예를 나타낸 도면이다.
네트워크 과부하, 무선 인터페이스 과부하 등을 이유로 M2M 기기들을 그룹으로 형성하는데, 그룹을 형성하는 경우 각 그룹에는 식별자가 필요하다. 이들 그룹을 식별하기 위한 식별자를 그룹 ID라고 할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, M2M 그룹 ID 정보는 해당 M2M 기기가 서비스하는 어플리케이션 카테고리(application category) 정보와 헤드 기기에 관한 정보(예를 들어, 헤드 기기 ID)를 포함할 수 있다. 즉, M2M 그룹 ID를 보면 그룹의 헤드 기기나 M2M 어플리케이션 타입을 유추할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 M2M 그룹이 고정된 헤드 기기를가지고 있을 때 가능하다. M2M 그룹 ID에 포함된 M2M 기기 타입(또는 M2M 어플리케이션 타입)은 소정 비트 크기로 (1) 보안(secrurity), (2) 치안(public safety), (3) 트래킹 및 트레이싱(tracking and tracing), (4) 지불(paymendt), (5) 건강관리(healthcare), (6) 원격 유지 및 제어(remote maintennance 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 등과 같은 다양한 어플리케이션 정보를 가리킬 수 있다.
앞서 기술한 그룹 헤드 기기(또는 헤드 기기)란 하나의 M2M 그룹을 대표하는 M2M 기기로서, 그룹 헤드 기기 ID는 일 예로서 24 비트 크기 정도로 표현될 수 있다. 이하에서 M2M 그룹 관리, M2M 그룹 헤드 기기의 기능, 역할에 대해 세부적으로 설명하도록 한다.
하나의 M2M 그룹(그룹 A)에 M2M 기기 1, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3이 있다고 가정한다. 여기서, M2M 기기 1을 그룹 A의 헤드 기기라고 가정한다. 헤드 기기를 정하는 방법은 앞서 기술한 바와 같이 기지국이 주도로 결정하는 방법과 M2M 기기 주도로 결정하는 방법을 설명한 바 있다. 그룹 A에 속하는 모든 M2M 기기들(M2M 기기 1, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3)의 초기 네트워크 진입(Initial network entry)은 기지국으로 직접 이루어지며 그러한 초기 네트워크 진입의 결과로 M2M 그룹이 형성된다. 즉, 그룹 헤드 기기를 모든 M2M 기기들의 초기 네트워크 진입은기지국으로 이루어진다.
<기지국 주도로 M2M 그룹을 형성하고 그룹 헤드를 선정하여 M2M 기기 간의 통신을 수행하는 실시예>
도 7은 기지국 주도로 M2M 그룹의 형성하고 그룹 헤드를 선정하여 M2M 기기 간의 통신을 수행하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, M2M 기기 1은 기지국(예를 들어, IEEE 802.16p 시스템의 기지국)으로 네트워크 진입(network entry) 절차를 수행할 수 있다. M2M 기기 1은 성능 협상(Capability negotiation) 절차에서 자신이 수행하는 서비스 영역 카테고리(service area category(예를 들어, 어플리케이션 종류) 정보를 기지국으로 전달할 수 있다(S705). 이러한 과정은 기지국이 추후 같은 그룹에 속하는 기기끼리는 비슷한 QoS 혹은 정책(policy)들을 적용할 수 있도록 하기 위해 기기 특성을 알리는 것이다. 그 후, M2M 기기 1은 기지국과 등록 요청/응답(REG-REQ/RSP) 메시지를 교환하며 네트워크 등록 절차를 수행할 수 있다(S710).
또한, M2M 기기 2도 기지국(예를 들어, EEE 802.16p 시스템의 기지국)으로 네트워크 진입 절차를 수행할 수 있다(S715). 이때, M2M 기기 2도 성능 협상(Capability negotiation) 절차에서 자신이 수행하는 서비스 영역 카테고리(service area category(예를 들어, 어플리케이션 종류) 정보를 기지국으로 전달할 수 있다(S715). 이때 기지국의 프로세서(170)는 M2M 서버와의 통신의 결과 등의 방법으로 M2M 기기 2의 서비스 영역(service area)이 M2M 기기 1과 같다고 판단되면 M2M 기기 1과 동일한 그룹으로 관리할 수 있다. 그러면, M2M 기기 2는 M2M 기기 1과 동일한 그룹에 자동적으로 조인하게 된다. 이 경우, 기지국의 프로세서(170)는 이 그룹의 그룹 헤드(그룹 대표)를 정할 필요가 있으며, 도 7에 도시한 바와 같이 M2M 기기 1을 그룹 헤드로 정할 수 있다. 그리고, 기지국은 M2M 기기 1에게 그룹 헤드로 선출되었음을 알리는 메시지를 그룹 CFM(ConFirM) 메시지 등을 통하여 알릴 수 있다(S720). 따라서, 이제 M2M 기기 1은 그룹 헤드 기기가 되며 M2M 기기 2는 멤버 M2M 기기가 된다.
그 후, 마찬가지로 M2M 기기 2도 기지국과 등록 요청/응답(REG-REQ/RSP) 메시지를 교환하며 네트워크 등록 절차를 수행할 수 있다(S725). 이때, 기지국은 등록 응답(Registration RSP) 메시지에 M2M 기기 2가 속한 그룹의 헤드 기기(즉, M2M 기기 1)에 대한 정보와 M2M 그룹 ID 정보를 포함하여 M2M 기기 2에 알려줄 수 있다(S725). 선택적으로, 기지국은 등록 응답(Registration RSP) 메시지에 그룹 멤버에 관한 정보를 더 포함하여 M2M 기기 2에 알려줄 수도 있다(S725). 도 7에서는 설명의 편의상 M2M 기기 1 및 M2M 기기 2가 하나의 그룹(그룹 A)을 구성하는 것으로 기술하고 있지만 더 많은 M2M 기기가 그룹 A에 포함될 수 있다. 다음 표 6은 기지국이 저장하고 있는 M2M 그룹의 정보의 일 예이다.
표 6
그룹 ID 그룹 헤드 이 그룹에 속하는 M2M 기기들의 ID, M2M 그룹에 속하는 멤버 M2M 기기들의 리스트
A M2M 기기 1 M2M 기기 2
그 후, 멤버 M2M 기기인 M2M 기기 2는 기지국으로 전송할 데이터가 있으면 그룹 헤드인 M2M 기기 1로 전송할 수 있다(S730). 그러면, M2M 기기 1은 M2M 기기 2로부터 수신한 데이터를 취합하여 기지국으로 전송할 수 있다(S735). 즉, 그룹 헤드인 M2M 기기 1은 같은 그룹에 속하는 멤버 M2M 기기들의 기지국으로 전송할 데이터를 대신하여 전송해주는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 기지국으로부터의 페이징 광고(paging advertisement)는 그룹 ID를 기준으로 행하여질 수 있다(S740). M2M 기기 2가 네트워크 등록 취소(De-registration) 절차를 그룹 헤드인 M2M 기기 1과 제어 메시지(예를 들어, 등록-취소(de-registration) 요청/응답 메시지)를 통해 수행할 수 있다(S745). 그 후, 그룹 헤드인 M2M 기기 1은 기지국으로 그룹 갱신(group update)을 위한 메시지를 전달하고(S750), 이에 대한 확인 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다(S755). 그리고, 기지국은 M2M 기기 1로부터 그룹 갱신 메시지를 수신하면 이를 M2M 서버에 전달해 줄 수 있다(S760).
도 8은 기지국 주도로 M2M 그룹의 형성하고 그룹 헤드를 선정하여 M2M 기기 간의 통신을 수행하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, M2M 기기 1은 기지국(예를 들어, IEEE 802.16p 시스템의 기지국)으로 네트워크 진입 절차를 수행할 수 있다. M2M 기기 1은 성능 협상(Capability negotiation) 절차에서 자신이 수행하는 서비스 영역 카테고리(예를 들어, 어플리케이션 종류) 정보, 존 ID 정보를 기지국으로 전달할 수 있다(S805). 이러한 과정은 기지국이 추후 같은 그룹에 속하는 기기끼리는 비슷한 QoS 혹은 정책(policy)들을 적용할 수 있도록 하기 위해 기기 특성을 알리는 것이다. 그 후, M2M 기기 1은 기지국과 등록 요청/응답(REG-REQ/RSP) 메시지를 교환하며 네트워크 등록 절차를 수행할 수 있다(S810).
또한, M2M 기기 2도 기지국(예를 들어, EEE 802.16p 시스템의 기지국)으로 네트워크 진입 절차를 수행할 수 있다(S815). 이때, M2M 기기 2도 성능 협상(Capability negotiation) 절차에서 자신이 수행하는 서비스 영역 카테고리(예를 들어, 어플리케이션 종류) 정보, 존 ID 정보를 기지국으로 전달할 수 있다(S815). 그리고, M2M 기기 2는 기지국과 네트워크 등록 요청/응답(REG-REQ/RSP) 메시지를 교환하며 네트워크 등록 절차를 수행할 수 있다(S820).
기지국의 프로세서(170)는 M2M 기기 2의 서비스 영역(service area), 존 ID가 M2M 기기 1과 같다고 판단되면 M2M 기기 1과 동일한 그룹으로 관리할 수 있다. 그러면, M2M 기기 2는 M2M 기기 1과 동일한 그룹에 자동적으로 조인하게 된다. 이 경우, 기지국의 프로세서(170)는 이 그룹의 그룹 헤드(그룹 대표)를 정할 필요가 있으며, 도 8에 도시한 바와 같이 M2M 기기 1을 그룹 헤드로 정할 수 있다. 그리고, 기지국은 M2M 기기 2와 등록 요청/응답 과정에서 M2M 기기 2에게 일 에로서 등록 RSP 메시지를 통해 그룹 헤드 기기(즉, M2M 기기 1)에 대한 정보, 그룹 ID, M2M 기기 2가 그룹 헤드 기기인 M2M 기기 1에게 데이터 전송시 사용할 전송 전력에 관한 정보 등을 알려줄 수 있다. 여기서, M2M 기기 2가 M2M 기기 2에게 데이터 전송시 사용할 전송 전력에 관한 정보는 사전에 정의되어 기지국이 알려주는 것일 수 있으며, 일반적으로 이 전송 전력은 멤버 기기인 M2M 기기 2가 기지국으로 데이터 전송을 위해 사용하는 전송 전력 보다는 낮은 값으로서 사전에 설정될 수 있으며, 이 전송 전력값으로 M2M 기기 들의 데이터 통신이 이루어질 수 있다. 이 전송 전력값은 고정된 M2M 기기들이나 낮은 이동성을 갖는 M2M 기기들에게 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 기지국은 M2M 기기 1에게 그룹 헤드로 선출되었음을 알리는 메시지를 일 예로서 그룹 CFM(ConFirM) 메시지를 통하여 알릴 수 있다(S825). 따라서, 이제 M2M 기기 2는 그룹 헤드 기기가 되며 M2M 기기 1은 멤버 M2M 기기가 된다. 이때, 그룹 CFM 메시지는 M2M 그룹의 멤버 기기 리스트, 그룹 ID 등의 정보를 포함할 수 있다. 도 8에서도 설명의 편의상 M2M 기기 1 및 M2M 기기 2가 하나의 그룹(그룹 A)을 구성하는 것으로 기술하고 있지만 더 많은 M2M 기기가 그룹 A에 포함될 수 있다.
멤버 M2M 기기인 M2M 기기 2는 M2M 기기 1에게 대역폭을 요청하는 메시지를 전송할 수 있으며(S830), 이를 수신한 M2M 기기 1은 이를 기지국에 전달할 수 있다(S835). 그 후, 기지국은 멤버 M2M 기기인 M2M 기기 2에게 할당 자원 정보를 포함하는 할당(Assignment) A-MAP IE를 전송할 수 있다(S840). 그 후, M2M 기기 2는 S820 단계에서 할당받은 데이터 전송시 사용할 전송 전력값으로 기지국으로 전송할 데이터를 M2M 기기 1로 전달할 수 있다(S845). 이때, M2M 기기 2는 S820 단계에서 기지국으로 할당받은 전송 전력값을 조정하기를 원하면 데이터 전송시에 전송 전력 조정값에 대한 정보를 더 포함하여 전송할 수 있다(S845). M2M 기기 2로부터 데이터를 전달받은 M2M 기기 1은 기지국으로 데이터를 중계해줄 수 있다(S850). 이때, M2M 기기 2가 데이터 전송시 전송 전력 조정값 정보를 더 포함하여 전송하였다면, M2M 기기 1은 데이터 전송시 수신한 전송 전력 조정값 정보를 더 포함하여 기지국에 중계해 줄 수 있다(S850). 전송 전력 조정값 정보를 수신한 기지국은 이를 승인한다면 M2M 기기 2에 ACK 메시지를 전송해 줄 수 있다(S855).
도 9는 형성된 M2M 그룹에서 M2M 기기가 통신을 수행하는 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예의 시나리오에서는, M2M 그룹 1이 그룹 헤드로 사전에 정해져 있고 이를 기지국이 사전에 알고 있음을 가정한다. M2M 기기 1은 인접 M2M 기기들에게 자신이 그룹 헤드 임을 알리는 광고 메시지를 전송할 수 있다(S910). 그러면, M2M 기기 1로부터 수신한 광고 메시지에 기초하여 M2M 기기 2는 M2M 기기 1이 인접(이웃) 그룹 헤드임을 알 수 있다. 이때, 광고 메시지에는 그룹 ID에 대한 정보가 포함될 수 있으며, M2M 기기 2는 그룹 ID를 통해 서비스 영역 등이 M2M 기기 1과 같은지 여부를 판단할 수 있다(S920). 만약, 서비스 영역 등이 같다면 M2M 기기 2는 M2M 기기 1로 그룹 조인(Join) 요청을 보낼 수 있다(S930). 그리고, M2M 기기 2는 기지국으로 전송할 데이터를 그룹 헤드인 M2M 기기 1로 전달하고(S940), 데이터를 전달받은 M2M 기기 1은 기지국으로 이 데이터를 기지국으로 중계해 줄 수 있다(S950).
상술한 바와 같이, M2M 기기들은 그룹핑된 헤드 기기로 데이터를 전송함 으로써 기지국이 수많은 M2M 기기들과 수행하는 대역폭 요청 충돌(BR collision)을 상당히 줄일 수 있다. 그룹 내 멤버 M2M 기기들 간의 통신은 필수적인 것은 아니기 때문에 멤버 M2M 기기는 그룹 내 다른 M2M 기기 들의 존재에 대해서는 알지 못할 수도 있다. 그러나, 만약 그룹 헤드 기기의 잘못으로 기지국으로 데이터를 전송하는데 실패하는 경우에는 멤버 M2M 기기가 전송하고 싶은 데이터를 기지국으로 전달하는데 문제가 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 멤버 M2M 기기가 그룹 헤드 기기로 전송한 데이터에 대해 그룹 헤드 기기로부터 수신확인 응답 메시지(ACK 메시지)를 수신하지 못하면, M2M 기기는 기지국으로 직접 데이터 전송을 수행할 수 있고, 이때 그룹 헤드가 데이터 전송을 실패한 상태를 상태를 기지국에 전달할 수 있다. 이를 수신한 기지국은 해당 그룹의 헤드를 새로 선택할 수 있고, 그룹 ID에 속한 모든 M2M 기기들에게 재선택된 그룹 헤드 기기에 대한 정보를 알려줄 수 있다.
이하에서는 M2M 그룹에서 그룹 헤드 기기가 데이터 전송에 실패하는 경우에 대한 멤버 M2M 기기들의 데이터 전송 방법의 실시예들을 살펴본다.
도 10은 M2M 그룹에서 그룹 헤드 기기가 데이터 전송에 실패하는 경우의 멤버 M2M 기기들의 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 멤버 M2M 기기들인 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3은 기지국으로 전송하기 위한 데이터를 그룹 헤드 기기인 M2M 기기 1에 전달한다. 그러나, M2M 기기 1의 잘못으로 데이터를 기지국으로 전달하는데 실패하였고, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3는 M2M 기기 1로부터 ACK 메시지를 수신하지 못할 수 있다. 만약, M2M 기기 1로부터 데이터 전송에 대한 ACK 메시지를 수신하지 못하는 횟수가 사전에 정해놓은 횟수를 초과하는 경우에는, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3은 기지국에 일 예로서 그룹 요청(Group REQ) 메시지를 전송하여 그룹 헤드 기기를 갱신해 줄 것을 요청할 수 있다. 또는, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3은 데이터를 기지국으로 직접 전송하면서 그룹 헤드 기기를 갱신해 줄 것을 요청할 수도 있다.
그룹 헤드 기기 갱신을 요청하는 메시지를 수신한 기지국은 그룹 헤드 기기를 재선택하고, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3에 일 예로서 그룹 확인(Gurope CFM) 메시지를 통해 재선택된 그룹 헤드 기기(예를 들어, M2M 기기 2를 그룹 헤드로 재선택할 수 있다)에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 그룹 ID 정보 구성요소에 헤드 기기 ID 정보를 사용하였을때는 그룹 ID를 재할당하여 알려줌으로써 M2M 기기들이 그룹 헤드를 암묵적으로 알 수 있도록 할 수 있다.
기지국으로부터 그룹 헤드 기기(즉, M2M 기기 2)에 대한 정보를 수신한 M2M 기기들(M2M 2 및 M2M 기기 3)은 헤드 기기를 M2M 기기 2로 갱신할 수 있다. 이후 멤버 M2M 기기의 데이터 전송은 M2M 기기 2를 통해 이루어지게 된다.
<M2M 기기들의 존재 확인(presence check) 방법>
다음으로, 그룹을 형성하고 있는 M2M 기기들에게 상태가 변화가 있는 지 등을 알기 위해 M2M 기기들의 존재 확인(presence check)을 해 볼 필요가 있다. 먼저, 기지국이 주도(혹은 시작)하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인하기 위해 어느 한 M2M 그룹의 헤드 기기에게 킵-얼라이브(Keep-Alive, Keep ALV) MAC 메시지를 전송하고, 이를 수신한 그룹 헤더 기기는 이 Keep ALV MAC 메시지를 그룹의 멤버 M2M 기기들에게 방송해 줄 수 있다. Keep ALV MAC 메시지는 대표 M2M 기기가 멤버 M2M 기기들이 정상으로 작동하고 있는지 여부를 알기 위해 보내는 메시지이다. 이 Keep ALV MAC 메시지에 대한 ACK 응답을 받으면 대표 M2M 기기는 멤버 M2M 기기들이 정상으로 작동하고 있다고 판단할 수 있다. 다음으로, 그룹 헤드 M2M 기기가 주도하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인할 수 있는데 이러한 상세한 내용은 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 그룹 헤드 M2M 기기가 주도하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인하는 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, M2M 기기 1, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3은 하나의 그룹을 형성하고 있고, M2M 기기 1이 이 그룹의 헤드 기기이며, M2M 기기들 간 그리고 M2M 기기들과 기지국 간에는 네트워크 연결된(connected) 상태라고 가정한다.
그룹 헤드 기기인 M2M 기기 1은 멤버 M2M 기기들의 현재 상태를 확인(presence check)을 위하여 그룹에 속한 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3에 대해 Keep-ALV 메시지를 전송할 수 있다(S1110). 이때, M2M 기기 1은 존재 확인 타이머(presence check timer)가 만료될 때 마다 Keep-ALV MAC 메시지를 그룹에 속한 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3에 전달하거나, 또는 그룹 헤드 기기인 M2M 기기 1이 일정 시간 이상 동안 그룹에 속한 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3들로부터 오버히어링(overhearing)한 결과 사전에 결정된 횟수 보다 더 데이터 수신을 실패하게 되는 경우, 또는 M2M 기기 1로 주기적으로 데이터 전송을 하는 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3이 몇 번의 전송을 놓칠 경우(transmission miss) 할 경우, Keep-ALV MAC 메시지를 M2M 기기 2 및 M2M 기기 3으로 방송할 수 있다(S1110). 이때 방송메시지는 그룹에 대한 방송(멀티캐스트) 메시지 이거나, 전체 브로드캐스트 방송 메시지일 수 있다.
M2M 기기 2 및 M2M 기기 3가 Keep ALV 메시지를 성공적으로 받으면 M2M 기기 1에게 수신확인 응답 메시지(MSG-ACK)를 전달하여야 한다. 만약, M2M 기기 1이 사전에 결정된 횟수(예를 들어, 최소 1회) 보다 더 많은 횟수로 MSG-ACK을 받지 못하는 M2M 기기가 존재할 경우에는(도 11에서는 M2M 기기 3이)(S1120), M2M 기기 1이 그룹을 갱신하여 줄 것을 요청하는 그룹 갱신 메시지(예를 들어, Group REQ MAC 메시지)를 기지국으로 전달한다(S1130). 이와 같이, 도 11에서 M2M 기기 1의 리포트 메시지는 일 예로 Group REQ MAC 메시지로 표현하며 이는 그룹 멤버 M2M 기기들에 대한 정보를 갱신해 줄 것을(예를 들어, MSG-ACK을 받지 못하는 M2M 기기를 그룹에서 삭제) 요청하는 것이다.
M2M 기기 1로부터 그룹 갱신 요청 메시지를 수신한 기지국은 요청받은 그룹에 대한 갱신을 수행하고(S1140), 그룹 갱신 요청 메시지에 대한 응답으로 M2M 기기 1에게 그룹 갱신을 확인해주는 메시지(예를 들어, Group CFM)를 전송해 줄 수 있다(S1150). 이때, 그룹 갱신을 확인해 주는 메시지는 갱신하여 그룹에서 삭제된 M2M 기기에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편, 기지국이 M2M 기기 3에 대해 Keep-ALV 메시지를 다시 한번 전송하여 기지국의 영역내에 존재하는 지를 다시 확인할 수도 있다(S1160). 이러한 경우에는 M2M 기기 1로부터 그룹 갱신 요청 메시지를 수신한 기지국은 요청받은 그룹에 대한 갱신하는 S1140 단계 과정과 그룹 갱신 요청 메시지에 대한 응답으로 M2M 기기 1에게 그룹 갱신을 확인해주는 메시지(예를 들어, Group CFM)를 전송하는 S1150 단계는 생략될 수 있다.
만약, 기지국이 M2M 기기 3로부터 MSG-ACK을 전달받으면(S1170), 도 11에 도시하지는 않았지만 기지국은 M2M 기기 3이 기지국의 영역 내에 존재하고 있다는 것으로 인지하고, 그룹에 대한 변경 사항이 없다는 정보를 포함하는 메시지(예를 들어, Group CFM)를 이제 M2M 기기 1에 전송해 줄 수 있다.
도 12는 그룹 헤드 M2M 기기가 주도하여 M2M 기기들의 현재 상태를 확인하는 방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 도 11과 마찬가지로 M2M 기기 1, M2M 기기 2 및 M2M 기기 3은 하나의 그룹을 형성하고 있고, M2M 기기 1이 이 그룹의 헤드 기기이며, M2M 기기들 간 그리고 M2M 기기들과 기지국 간에는 네트워크 연결된(connected) 상태라고 가정한다. 그리고, 도 11에 도시한 S1110 단계에서 S1160 단계까지의 과정은 도 11에 설명한 내용을 동일할 수 있다.
기지국이 M2M 기기 3에 대해 Keep-ALV 메시지를 다시 한번 전송하여 기지국의 영역내에 존재하는 지를 다시 확인하는 시나리오에서는 도 11과 마찬가지로 M2M 기기 1로부터 그룹 갱신 요청 메시지를 수신한 기지국이 요청받은 그룹에 대한 갱신하는 S1140 단계 과정과 그룹 갱신 요청 메시지에 대한 응답으로 M2M 기기 1에게 그룹 갱신을 확인해주는 메시지(예를 들어, Group CFM)를 전송하는 S1150 단계는 생략될 수 있다.
도 11의 S1160 단계와 마찬가지로, 기지국이 M2M 기기 3에 대해 Keep-ALV 메시지를 다시 한번 전송하여 기지국의 영역내에 존재하는 지를 다시 확인할 수도 있다. 그 후, 기지국이 M2M 기기 3으로부터 수신확인 응답 메시지(MSG-ACK)을 받지 못하면 M2M 기기 3이 기지국의 영역 내에 존재하지 않을 수 있다고 판단하여, 그룹을 갱신하는 과정을 수행할 수 있다. 그리고, 기지국은 M2M 기기 3에 대해 DCR(Deregistration with Context Retention) 모드로 천이시킬 수 있다. DCR 모드로 함은 기지국이 네트워크 엔티티(network entity)인 M2M 3 기기가 유지하고 있는 콘텍스트(context)를 등록 취소하는 모드를 말한다. 기지국이 M2M 기기 3을 DCR 모드로 천이시키면서, M2M 기기 3에 대한 정적 콘텍스트(static context)를 네트워크 혹은 그룹 헤드 기기인 M2M 기기 1로 전달할 수 있다. 그러면, 추후에 M2M 기기 3은 네트워크 재진입할 시에 최적화된 진입을 수행할 수 있도록 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 M2M 기기들을 그룹으로 형성하고 이때 한 그룹의 헤드 기기를 지정하는 과정과 그 헤드 기기를 통하여 데이터를 기지국으로 중계하게 함으로써 기지국과 수많은 M2M 기기들 사이의 네트워크 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 헤드 기기가 데이터 전송에 실패하는 경우, 그룹 헤드 기기를 변경하여 변경된 그룹 헤드 기기 정보를 알려주는 절차를 정의함으로써 그룹 헤드 기기 잘못으로 인한 통신 성능이 저하되는 상황에 효과적으로 대처할 수 있다. 또한, M2M 그룹의 헤드 기기가 멤버 M2M 기기들에 대한 현재 상태 확인(존재 확인)하는 방법을 제시함으로써 멤버 M2M 기기의 불능에 대해 신속하게 대응할 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.
그룹 기반 Ｍ2Ｍ 통신을 수행하기 위한 장치 및 그 방법은 IEEE 802 등 다양한 통신 시스템에서 산업상으로 이용가능 하다.

Claims (18)

  1. (Head device 입장에서 헤드 선정, 데이터 전송)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 특정 M2M 통신 기기가 상기 그룹의 대표임을 알리는 메시지를 수신하는 단계;
    상기 그룹에 포함된 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 수신한 대역폭 요청에 대한 메시지를 상기 기지국에 전달하는 단계를 더 포함하며,
    상기 수신된 데이터는 상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기가 상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 통해 전송된 데이터인, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 그룹을 형성하는 M2M 통신 기기들은 동종의 어플리케이션(application)을 수행하는 동종의 M2M 통신 타입을 가지는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  4. (멤버 M2M 기기 입장에서 헤드 선정, 데이터 전송)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 기지국에 네트워크 등록을 요청하는 제 1 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제 1 메시지에 대한 응답으로 상기 그룹의 대표가 되는 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제 2 메시지에 기초하여 상기 기지국에 전송하기 위한 데이터를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 메시지는 상기 특정 M2M 통신 기기가 상기 대표 M2M 통신 기기로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 전력값 정보를 더 포함하며,
    상기 전송 전력값 정보에 기초하여 상기 데이터를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터 전송시 상기 전송 전력값에 대한 전송 전력 조정값에 관한 정보를 추가적으로 포함하여 전송하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 메시지에 기초하여 상기 대표 M2M 통신 기기로 대역폭을 요청하는 제 3 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제 3 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국으로부터 상기 데이터 전송을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 제 4 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 데이터를 전송하는 단계는 상기 제 4 메시지를 추가적으로 이용하여 할당받은 자원을 통해 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전달하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  8. (멤버 M2M 기기 입장에서 대표 M2M 기기의 Failure)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 멤버인 특정 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    그룹의 대표 M2M 통신 기기로 데이터를 전송하는 단계;
    상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로 전송한 데이터에 대해 상기 대표 M2M 통신 기기로부터 수신긍정확인 응답(ACK)을 받지 못하면 상기 기지국으로 상기 그룹의 대표를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제 1 메시지에 대한 응답으로서 상기 기지국으로부터 갱신된 그룹 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 수신하는 단계를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 메시지는 상기 대표 M2M 통신 기기에 복수 회로 전송한 데이터에 대해 사전에 결정된 횟수 만큼 상기 기지국으로부터 수신긍정확인 응답을 받지 못한 경우 전송되는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  10. (기지국 입장에서 대표 M2M 기기의 Failure)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 M2M 통신 기기와 기지국이 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기가 아닌 특정 멤버 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 대표를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 새로운 대표 M2M 통신 기기를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 메시지에 대한 응답으로서 상기 결정된 새로운 그룹 대표 M2M 통신 기기에 대한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 특정 멤버 M2M 기기로 전송하는 단계를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  11. (헤드 Device 입장에서 M2M device presence check)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기가 기지국과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 그룹의 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기의 존재 확인(presence check)을 위해 제 1 메시지를 상기 그룹의 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계;
    상기 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 상기 제 1 메시지에 대한 수신긍정확인 응답(ACK)을 받지 못하면 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 메시지에 대한 응답으로 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 대해 갱신한 정보를 포함하는 제 3 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 메시지는 복수회 전송된 상기 제 1 메시지에 대해 사전에 결정된 횟수 만큼 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기가 있는 경우 전송되는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 메시지는 상기 제 1 메시지에 대한 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  15. (기지국 입장에서 M2M device presence check에 대한 통신)
    기지국이 그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 갱신하는 단계; 및
    상기 갱신된 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 메시지는 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 존재 확인(presence check)을 위해 보낸 제 3 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기에게 존재 확인(presence check)을 위한 제 4 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 제 4 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)이 오지 않으면 상기 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 멤버 M2M 통신 기기와 유지하고 있는 콘텍스트(context)를 등록취소(deregistration)하는 단계를 더 포함하는, 그룹 기반 M2M 통신 방법.
  17. (기지국 입장에서 M2M device presence check에 대한 통신)
    그룹을 이루는 복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기 중 그룹의 대표 M2M 통신 기기와 통신을 수행하는 기지국 장치에 있어서,
    상기 그룹의 대표 M2M 통신 기기로부터 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기 정보를 갱신해 줄 것을 요청하는 제 1 메시지를 수신하는 수신기;
    상기 제 1 메시지에 기초하여 상기 그룹의 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 갱신하는 프로세서; 및
    상기 갱신된 멤버 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는 제 2 메시지를 상기 대표 M2M 통신 기기에게 전송하는 송신기를 포함하되,
    상기 제 1 메시지는 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 존재 확인(presence check)을 위해 보낸 제 3 메시지에 대해 수신긍정확인 응답(ACK)을 하지 않은 M2M 통신 기기에 관한 정보를 포함하는, 기지국 장치.
  18. (Head device 입장에서 헤드 선정, 데이터 전송)
    복수의 M2M(Machine to Machine) 통신 기기가 그룹을 형성하고, 기지국과 통신을 수행하는 특정 M2M 통신 기기에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 M2M 통신 기기가 상기 그룹의 대표임을 알리는 메시지를 수신하는 수신기;
    상기 그룹에 포함된 하나 이상의 멤버 M2M 통신 기기로부터 데이터를 수신하는 수신기; 및
    상기 수신한 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 송신기를 포함하는, M2M 통신 기기.
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