专利名称：在宽带无线接入系统中分配资源的方法
技术领域：
本发明涉及一种宽带无线接入系统，更具体地说，涉及一种在随机接入系统中高效地向终端分配资源的方法和装置。
背景技术：
首先，简要描述机器对机器(M2M)通信环境。
如术语所表述的，术语“机器对机器(M2M)通信”是指在电子设备之间执行的通信。 但是，从广义上说，术语“M2M通信”是指电子设备之间的有线或无线通信、或者受人控制的设备与机器之间的通信，该术语近来通常用于指示在电子设备之间执行的不涉及人的无线通信。
在二十世纪九十年代早期，当引入M2M通信概念时，M2M被认为是诸如远程控制或远程信息处理(telematics)的概念，相关市场非常有限。然而，近年来，M2M通信持续快速发展，形成了引起全球关注的新的市场。特别是，M2M通信对诸如安全相关应用市场中销售点(POS)和车队管理以及用于自动测量消耗的热量或电量、测量建筑设备和设施以及远程监控机器和设施的运行时间的智能仪表的领域形成很大影响。在将来，结合已有移动通信和无线高速互联网或诸如W1-Fi和ZigBee的低功率通信方案，M2M通信将用于更宽范围的用途，并且将不再限于企业对企业(B2B)市场，其应用领域将扩展至企业对消费者(B2C)市场。
在M2M通信时代，配备有用户标识模块(SM)卡的所有机器均能够发送和接收数据，使得能够远程管理 和控制所有这些机器。例如，M2M通信技术的应用范围非常广，使得 M2M通信技术能够用于大量装置和设备，例如汽车、卡车、火车、集装箱、自动售货机和煤气罐。
现有技术中，通常基于个体来管理终端，因此基于一对一的通信方案来执行基站与终端之间的通信。假设大量M2M设备通过这种一对一通信方案与基站通信，由于在各个 M2M设备与基站之间生成的信令，可以预期网络将过载。当M2M通信在上述广范围应用中迅速扩展时，可能存在与由于M2M设备之间的通信或M2M设备与基站之间的通信导致的过载相关联的问题。
此外，在M2M系统中，由于M2M设备的操作中不涉及人，所以可能出现与M2M设备相关联的异常断电(power outage)事件。当M2M设备中已经出现这种异常断电事件时,在该M2M设备所属于的点处，在大多数M2M设备中可能出现断电事件。
当已经出现断电事件时，M2M设备需要向基站报告该断电事件。例如，处于空闲模式的M2M设备将执行测距过程，以便报告该断电事件。在这种情况下，M2M设备之间可能出现冲突。此外，处于正常状态的M2M设备将执行带宽请求过程，以便报告该断电事件。在这种情况下，也非常有可能在M2M设备之间出现冲突。
当M2M设备之间出现冲突时，执行冲突解决过程，以便解决冲突情形。因此，当已经出现异常断电事件时，问题在于M2M设备的不必要的功耗增加，并且系统资源效率也会下降。发明内容
因此，本发明致力于一种在宽带无线接入系统中高效地分配资源的方法，其基本上克服了由现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种更高效的随机接入方法及其装置。
本发明的另一目的在于提供一种高效地确定终端的随机接入尝试的结果的方法。
本发明的目的不限于上述那些目的，根据下面的描述，本领域技术人员将清楚地理解其他目的。
本发明另外的优点、目的和特征将在随后的描述中部分地阐述，并且对于本领域技术人员而言将通过阅读随后的内容而部分地变得明显，或者可通过实践本发明而了解。 本发明的目的以及其他优点可通过所撰写的说明书及其权利要求以及附图中所具体指出的结构来实现并获得。
为了实现这些目的以及其他优点并且根据本发明的目的，如本文具体实施并概括描述地，一种在无线通信系统中从机器对机器(M2M)设备发送异常掉电(power down)报告的方法可包括以下步骤向基站发送带宽请求(BR, Bandwidth Request)前导序列和第一消息；从所述基站接收上行链路资源分配；利用所述上行链路资源分配发送异常掉电报告；以及启动用于确认所发送的异常掉电报告的第一定时器，其中，所述第一消息可包括所述M2M设备的标识符和用于发送异常掉电报告的BR索引。
所述方法还可响应于所发送的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号，并且响应于所接收的第一确认信号停止所述第一定时器。
所述方法还可包括以下步骤当所述M2M设备在第一定时器到期之前没有从基站接收到响应于发送的异常掉电报告的第一确认信号时，向基站重新发送所述异常掉电报 生口 ο
在本发明的另一方面中，一种在无线通信系统中从机器对机器(M2M)设备发送异常掉电报告的方法可包括以下步骤向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；以及启动用于确认所发送的第一消息的第一定时器，其中，所述第一消息包括所述M2M设备的标识符和指示所述异常掉电报告的BR索引。
所述方法还可包括以下步骤响应于所发送的第一消息从所述基站接收确认 (ACK)信息；以及响应于所接收到的ACK信息停止所述第一定时器。
所述方法还可包括以下步骤当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到所述ACK信息时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息。
所述方法还可包括以下步骤响应于包括在所发送的BR索引中的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号；以及响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器。
所述方法还可包括以下步骤当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到第一确认信号时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信系统中发送异常掉电报告的机器对机器 (M2M)设备可包括发送模块，其向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；接收模块，其从所述基站接收上行链路资源分配；以及处理器，其执行用于利用所述上行链路资源分配发送所述异常掉电报告的控制操作以及用于启动用于确认所发送的异常掉电报告的第一定时器的控制操作，其中，所述第一消息可包括所述M2M设备的标识符和用于发送异常掉电报告的BR索引。
所述接收模块可以响应于所发送的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号， 并且所述处理器可以执行用于响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器的控制操作。
此外，所述处理器可以执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到响应于所发送的异常掉电报告的第一确认信号时，向所述基站重新发送所述异常掉电报告的控制操作。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信系统中发送异常掉电报告的机器对机器 (M2M)设备可包括发送模块，其向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；以及处理器，其执行用于启动用于确认所发送的第一消息的第一定时器的控制操作，其中，所述第一消息可包括所述M2M设备的标识符和指示异常掉电报告的BR索引。
所述M2M设备还可包括接收模块，该接收模块响应于所发送的第一消息从基站接收确认(ACK)信息，其中，所述处理器可执行用于响应于所接收到的ACK信息停止所述第一定时器的控制操作。
所述处理器可以执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到所述ACK信息时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息的控制操作。
所述M2M设备还可以包括接收模块，该接收模块响应于包括在所发送的BR索引中的所述异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号，其中，所述处理器可以执行用于响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器的控制操作。
此外，所述处理器可以执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到第一确认信号时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息的控制操作。
本发明的实施方式具有以下优点。
根据本发明的实施方式，终端(M2M设备)可利用已分配给终端的上行链路资源高效地向基站发送异常掉电报告。
另外，根据本发明的实施方式，所述终端可利用用于确认发送的异常掉电报告的定时器来执行高效的通信。
本发明的优点不限于上述那些，本领域技术人根据下面的描述将清楚地理解其他优点。
应当理解，上面对本发明的一般描述以及下面对本发明的详细描述是示例性和说明性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且并入并构成本申请的一部分，其示出本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中
图1示意性地示出根据本发明的实施方式的M2M设备和基站的构造；
图2示出可以在通用IEEE 802. 16系统中执行的3步骤上行链路资源请求过程；
图3示出可以在通用IEEE 802. 16系统中执行的5步骤上行链路资源请求过程；
图4示出可以在通用IEEE 802. 16系统中执行的示例性初始/切换测距过程；
图5示出可以在通用IEEE 802. 16系统中执行的示例性周期性测距过程；
图6示出通用IEEE 802. 16系统中当下行链路与上行链路的比率是5:3时随机接入区的示例性设置；
图7示出用于本发明的M2M设备的示例性状态转变过程；
图8示出本发明的M2M设备执行掉电的一种方法；
图9示出根据本发明的实施方式的用于发送异常掉电报告的示例性方法；
图10示出根据本发明的实施方式的终端向基站发送异常掉电报告并从基站接收确认信号的示例；
图11示出通过与本发明的实施方式相关联的快速接入上行链路分配请求过程发送异常掉电报告的一个示例；
图12示出通过与本发明的实施方式相关联的快速接入上行链路分配请求过程发送异常掉电报告的另一个示例；
图13示出通过与本发明的实施方式相关联的快速接入上行链路分配请求过程发送异常掉电报告的另一个示例；
图14示出通过与本发明的实施方式相关联的快速接入上行链路分配请求过程发送异常掉电报告的另一个示例；
图15示出通过与本发明的实施方式相关联的快速接入上行链路分配请求过程发送异常掉电报告的另一个示例。
具体实施方式
本发明的实施方式提供了一种在支持M2M环境的无线接入系统中广播介质访问控制(MAC)控制消息的方法和装置。
通过以特定形式组合本发明的组件和特征来提供下述实施方式。除非另外明确指出，本发明的组件或特征可被认为是可选的。所述组件或特征可在不与其他组件或特征组合的情况下实施。还可通过组合所述组件和/或特征中的一些来提供本发明的实施方式。 本发明的实施方式中上述操作的顺序可改变。一个实施方式的一些组件或特征可包括在另一实施方式中，或者可用另一实施方式的对应组件或特征代替。
在结合附图进行的以下说明中，不会描述将使本发明的主旨变得不清楚的过程和步骤，并且不会描述对于本领域技 术人员而言明显的过程和步骤。
在本说明书中，主要聚焦于移动台(MS)和基站(BS)之间的数据通信关系来描述本发明的实施方式。BS是网络中与MS直接进行通信的终端节点。被描述为由BS执行的特定操作也可根据需要由BS的上层节点执行。
也就是说，BS或任何其它网络节点可执行各种操作以与网络中的MS进行通信，所述网络包括多个网络节点(包括BS)。术语“基站(BS)”可用另一术语代替，例如“固定站”、 “节点 B”、“eNode B (eNB)”、“高级基站(ABS)”、或“接入点(AP)”。
术语“移动台(MS)”也可用另一术语代替，例如“用户设备(UE)”、“用户台(SS)”、 “移动用户台(MSS)”、“移动终端”、“高级移动台(AMS)”或“终端”。尤其是，在本发明中，术语“移动台(MS)”可以具有与“M2M设备”相同的含义。
术语“发送端”是指提供数据或音频业务的固定节点和/或移动节点，并且“接收端”是指接收数据或音频业务的固定节点和/或移动节点。因此，在上行链路中，MS可以作为发送端，BS可以作为接收端。类似地，在下行链路中，MS可以作为接收端，BS可以作为发送端。
本发明的实施方式可由作为无线接入系统的IEEE 802xx系统、3GPP系统、 3GPPLTE系统和3GPP2系统中的至少一种的标准文献支持。即，本发明的实施方式中未描述的明显步骤或部分可参考所述标准文献来解释。
针对本公开中使用的所有术语，可以参照这些标准文献。特别是，本发明的实施方式可由作为 IEEE 802. 16 系统的标准文献的 P802. 16e_2004、P802. 16e_2005、P802. 16m、 P802. 16p和P802. 16.1b中的至少一种支持。
现在将参照附图来详细参照本发明的优选实施方式。以下将参照附图给出的详细描述旨在解释本发明的示例性实施方式，而不是仅示出可根据本发明实现的实施方式。
现在将参照附图来详细描述本发明的实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实践本发明。然而，本发明不限于以下所述的实施方式，并且能够按照各种其它形式来实现。将不描述与本发明不太相关的部分，以便清楚地解释本发明，并且类似的附图标记将在全部附图中指代类似的部件。
除非另行说明，否则，在该说明书中使用的表述 “一部分包括特定组件”指示该部分还可以包括其它组件，而不是仅包括该特定组件。本说明书中使用的术语“单元”、“器” 或“模块”是指执行可由硬件或软件或者由硬件或软件的组合实现的至少一个功能或操作的单元。
提供本发明的实施方式中使用的特定术语以更好地理解本发明，并且在不脱离本发明的精神的情况下可以利用其它术语来替代。
首先，在详细描述本发明之前描述M2M设备。
术语“M2M通信”是指在不涉及人的情况下经由基站在终端之间、或者在基站与终端之间执行的通信的类型，或者是指在M2M设备之间执行的通信的类型。因而，术语“M2M 设备”是指能够支持上述M2M设备通信的终端。
M2M业务的接入业务网络被称作M2M接入业务网络(ASN)，并且与M2M设备通信的网络实体被称作M2M服务器。M2M服务器运行M2M应用并为一个或更多个M2M设备提供M2M 特定业务。术语“M2M特征”是指M2M应用的特征，并且可能需要一个或更多个特征来提供该应用。术语“M2M设备组”是指共享一个或更多个特征的一组M2M设备。
以M2M方式通信的设备(可不同地称为M2M设备、M2M通信设备或机器型通信 (MTC)设备)的数量将随着机器应用类型的数量增加而逐渐增加。
这些机器应用类型包括(I)安全；(2 )公共安全；(3 )跟踪与追溯；(4 )支付；(5 ) 保健；(6)远程维护和控制；(7)计量、；(8)消费设备；(9)安全相关应用市场中的销售点 (POS)和车队管理；(10)自动售货机之间的通信；(11)用于自动测量消费的热量或电量、测量建筑设备和设施以及远程监控机器和设施的运行时间的智能仪表；(12)监视相机的监视视频通信，各种其他机器应用类型也正在讨论。然而，这些机器应用类型不必限于这些类型，并且可以应用各种其它机器应用类型。
M2M设备的另一特征在于低移动性,使得一旦安装之后M2M设备几乎不会移动。 BP, M2M设备可长期保持固定。系统可简化或优化具有固定位置的特定M2M应用的移动性相关操作，例如用于安全进入和监视、公共安全、支付、远程维护和控制以及计量的应用。
随着设备应用类型数量的增加，相比于一般移动通信设备的数量，M2M通信设备的数量可能显著增加。在所有M2M通信设备均与基站单独执行通信的情况下，这样的通信会对无线接口和/或网络施加严重负载。
下面将参照M2M通信应用于无线通信系统(例如，P802. 16e、P802. 16m、 P802. 16.1b或P802. 16p系统)的情况为例描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于此类系统，而是也可应用于不同的通信系统，例如3GPP LTE/LTE-A系统。
图1示意性地示出根据本发明的实施方式的M2M设备和基站的构造。
如图1所示，M2M设备100和基站150可分别包括射频(RF)单元110和160以及处理器120和170，并可任选地分别包括存储器130和180。尽管图1示出一个M2M设备和一个基站的构造，但M2M通信环境可在多个M2M设备和基站之间实施。
RF单元110和160可分别包括发送器111和161以及接收器112和162。M2M设备100的发送器111和接收器112可被配置为向基站150和其他M2M设备发送信号以及从其接收信号，处理器120可在功能上连接至发送器111和接收器112，以控制发送器111和接收器112向其他设备发送信号以及从其接收信号所执行的处理。处理器120可在对信号执行多种处理之后向发送器111发送信号，并可处理由接收器112接收的信号。
当需要时，处理器120可将交换的消息中所包括的信息存储在存储器130中。利用这样的结构 ，M2M设备100可执行根据下述各种实施方式的方法。
尽管图1未不出，根据M2M设备的设备应用类型,M2M设备100可包括各种附加组件。例如，当M2M设备100为用于智能测量的M2M设备时，该M2M设备100可包括用于功率测量等的附加组件，并且这样的功率测量操作可由图1所示的处理器120控制，或由单独的处理器(未示出)控制。
尽管作为示例，图1示出在M2M设备100和基站150之间执行通信的情况，根据本发明的M2M通信方法可在M2M设备之间执行，每一个M2M设备可具有与图1所示相同的构造，并且可以按照如图1所示相同的方式执行根据下述各种实施方式的方法。
基站150的发送器161和接收器162可被配置为向另一基站、M2M服务器和M2M设备发送信号以及从其接收信号，处理器170可在功能上连接至发送器161和接收器162，以控制发送器161和接收器162向其他设备发送信号以及从其接收信号所执行的处理。处理器170可在对信号执行多种处理之后向发送器161发送信号，并可处理由接收器162接收的信号。当需要时，处理器170可将交换的消息中所包括的信息存储在存储器180中。利用这样的结构，基站150可执行根据下述各种实施方式的方法。
RF单元110和基站150的处理器120和170分别命令(例如，控制、调节或管理) RF单元110和基站150的操作。处理器120和170可连接至存储程序代码和数据的存储器130和180。存储器130和180分别连接至处理器120和170，并存储操作系统、应用和一般文件。
本发明的处理器120和170中的每一个也可称为控制器、微控制器、微处理器或微计算机。处理器120和170中的每一个可通过硬件、固件、软件或其任何组合来实施。在本发明的实施方式通过硬件来实施的情况下，处理器120和170可包括专用集成电路(ASIC)、 数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微处理器等。
在本发明的实施方式通过固件或软件来实施的情况下，所述固件或软件可被配置为包括执行本发明的特征或操作的模块、进程、功能等，并且被配置为实施本发明的固件或软件可设置在处理器120和170中，或者可存储在存储器130和180中，以由处理器120和 170运行。
下面描述宽带无线接入系统中的通用随机接入上行链路资源请求过程。
图2示出可以在通用IEEE 802. 16系统中执行的3步骤上行链路资源请求过程。
如图2所示，终端(AMS)向基站(ABS)发送带宽请求(BR)前导序列(B卩，BR码)和包括上行链路带宽请求信息(诸如站ID和指示所请求的资源区的大小的BR索引)的快速接入消息(S101)。
这里，快速接入消息可以具有如下表I所示的格式。
[表 I]
权利要求
1.一种在无线通信系统中从机器对机器(M2M)设备发送异常掉电报告的方法，该方法包括以下步骤向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；从所述基站接收上行链路资源分配；利用所述上行链路资源分配发送异常掉电报告；以及启动用于确认所发送的异常掉电报告的第一定时器，其中，所述第一消息包括所述M2M设备的标识符和用于发送异常掉电报告的BR索引。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤响应于所发送的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号；以及响应于所接收的第一确认信号停止所述第一定时器。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到响应于所发送的异常掉电报告的第一确认信号时， 向所述基站重新发送所述异常掉电报告。
4.一种在无线通信系统中从机器对机器(M2M)设备发送异常掉电报告的方法，该方法包括以下步骤向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；以及启动用于确认所发送的第一消息的第一定时器，其中，所述第一消息包括所述M2M设备的标识符和指示异常掉电报告的BR索引。
5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤响应于所发送的第一消息从所述基站接收确认(ACK)信息；以及响应于所接收到的ACK信息停止所述第一定时器。
6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括以下步骤当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到ACK信息时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息。
7.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤响应于包括在所发送的BR索引中的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号；以及响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到第一确认信号时，向所述基站重新发送所述BR前导序列和所述第一消息。
9.一种在无线通信系统中发送异常掉电报告的机器对机器(M2M)设备，该M2M设备包括发送模块，所述发送模块用于向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；接收模块，所述接收模块用于从所述基站接收上行链路资源分配；以及处理器，所述处理器用于执行用于利用所述上行链路资源分配发送异常掉电报告的控制操作以及用于启动用于确认所发送的异常掉电报告的第一定时器的控制操作，其中，所述第一消息包括所述M2M设备的标识符和用于发送异常掉电报告的BR索引。
10.根据权利要求9所述的M2M设备，其中，所述接收模块响应于所发送的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号，并且所述处理器执行用于响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器的控制操作。
11.根据权利要求9所述的M2M设备，其中，所述处理器执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到响应于所发送的异常掉电报告的第一确认信号时、向所述基站重新发送所述异常掉电报告的控制操作。
12.一种在无线通信系统中发送异常掉电报告的机器对机器(M2M)设备，该M2M设备包括发送模块，所述发送模块用于向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；以及处理器，所述处理器用于执行用于启动用于确认所发送的第一消息的第一定时器的控制操作，其中，所述第一消息包括所述M2M设备的标识符和指示异常掉电报告的BR索引。
13.根据权利要求12所述的M2M设备，该M2M设备还包括接收模块，所述接收模块用于响应于所发送的第一消息从基站接收确认(ACK)信息， 其中，所述处理器执行用于响应于所接收到的ACK信息停止所述第一定时器的控制操作。
14.根据权利要求13所述的M2M设备，其中，所述处理器执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到ACK信息时、向所述基站重新发送所述BR 前导序列和所述第一消息的控制操作。
15.根据权利要求12所述的M2M设备，该M2M设备还包括接收模块，所述接收模块用于响应于包括在所发送的BR索引中的异常掉电报告从所述基站接收第一确认信号，其中，所述处理器执行用于响应于所接收到的第一确认信号停止所述第一定时器的控制操作。
16.根据权利要求15所述的M2M设备，其中，所述处理器执行用于当所述M2M设备在所述第一定时器到期之前没有从所述基站接收到第一确认信号时、向所述基站重新发送所述 BR前导序列和所述第一消息的控制操作。
全文摘要
在宽带无线接入系统中分配资源的方法。提供了一种在随机接入系统中高效地向终端分配资源的方法和装置。一种在无线通信系统中从机器对机器(M2M)设备发送异常掉电报告的方法可包括以下步骤向基站发送带宽请求(BR)前导序列和第一消息；从所述基站接收上行链路资源分配；利用所述上行链路资源分配发送异常掉电报告；以及启动用于确认所发送的异常掉电报告的第一定时器，其中，所述第一消息可包括M2M设备的标识符和用于发送异常掉电报告的BR索引。
文档编号H04W74/08GK103024909SQ20121021256
公开日2013年4月3日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年9月25日
发明者赵嬉静, 朴基源, 陆昤洙 申请人:Lg电子株式会社