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WO2025206759A1 - Access method and apparatus of iot device in communication system - Google Patents

Access method and apparatus of iot device in communication system

Info

Publication number
WO2025206759A1
WO2025206759A1 PCT/KR2025/003916 KR2025003916W WO2025206759A1 WO 2025206759 A1 WO2025206759 A1 WO 2025206759A1 KR 2025003916 W KR2025003916 W KR 2025003916W WO 2025206759 A1 WO2025206759 A1 WO 2025206759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
identifier
communication node
random access
iot device
iot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/003916
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
백승권
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI filed Critical Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Publication of WO2025206759A1 publication Critical patent/WO2025206759A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H04W74/0838Random access procedures, e.g. with 4-step access using contention-free random access [CFRA]
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16YINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
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    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02Terminal devices
    • H04W88/04Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Definitions

  • the present disclosure relates to a connection technology for an IoT device in a communication system, and more specifically, to a connection technology for an IoT device in a communication system that enables an IoT device to connect to a reader.
  • 5G communication systems e.g., communication systems supporting NR
  • a higher frequency band e.g., a frequency band higher than 6 GHz
  • 5G communication systems may support enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable and Low Latency Communication (URLLC), and massive Machine Type Communication (mMTC).
  • eMBB enhanced Mobile Broadband
  • URLLC Ultra-Reliable and Low Latency Communication
  • mMTC massive Machine Type Communication
  • the purpose of the present disclosure to solve the above problems is to provide a connection method and device for an IoT device to connect to a leader in a communication system.
  • the first communication node can receive resource setting information for the random access from the second communication node through a paging message.
  • the first communication node can transmit the first identifier or random access signal to the second communication node by utilizing the resource for random access.
  • the configuration information of the random access resource may include at least one of configuration information of wireless resources for contention-based random access (CBRA) and contention-free based random access (CFRA), configuration information of wireless resources for access occasions, configuration information of wireless resources for responding to a random access signal, configuration information for the operation of the first communication node, information on a waiting time for receiving the response, information on a selection window for selecting the access occasions, information on a maximum number of retransmission attempts, or transmission power ramping configuration information.
  • CBRA contention-based random access
  • CFRA contention-free based random access
  • the first identifier may be the entire device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier.
  • the method may further include: receiving a first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node; confirming the first identifier in the first response signal; and transmitting a second response signal including a second identifier to the second communication node when the first identifier is confirmed in the first response signal.
  • a method for connecting an IoT device may include, as a method of a second communication node, a step of transmitting setting information for random connection to a first communication node; and a step of receiving a first identifier from the first communication node based on the setting information.
  • the method may further include a step of transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; and a step of receiving a second identifier from the first communication node.
  • the method may further include a step of receiving a service request signal from an AIoT (ambient internet of things) controller; and a step of transmitting a service response signal including the second identifier to the AIoT controller in response to the service request signal.
  • AIoT ambient internet of things
  • the method may further include: transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; waiting for a second response signal to the first response signal from the first communication node during a waiting time; and transmitting a signal requesting the second response signal to the first communication node if the second response signal is not received during the waiting time.
  • a connection device of an IoT device includes, as a first communication node, at least one processor, wherein the at least one processor can cause the first communication node to receive setting information of resources for random access from a second communication node; and to transmit a first identifier of the first communication node to the second communication node by utilizing the resources for random access.
  • the at least one processor can cause the first communication node to transmit the first identifier or the random access signal to the second communication node by utilizing the resources for the random access.
  • the first identifier may be the entire device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier.
  • the first identifier may be a random value selected within the selection range of the first identifier set in the second communication node.
  • the at least one processor may further cause the first communication node to receive a first response signal from the second communication node for transmission of the first identifier; identify the first identifier in the first response signal; and, if the first identifier is identified in the first response signal, transmit a second response signal including a second identifier to the second communication node.
  • the second identifier may be a device identifier of a higher layer of the first communication node.
  • the at least one processor may further cause the first communication node to determine that reception of the first identifier has failed at the second communication node if the first response signal is not received during the waiting time of the first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node.
  • an IoT device can select a random access resource and transmit a random access signal to a reader. At this time, the IoT device can transmit a random access signal including a device identifier to the reader. The reader can receive the random access signal and recognize the device identifier. The reader can transmit a response signal including the recognized device identifier to the IoT device. When the IoT device receives the response signal including the transmitted device identifier, it can determine that the random access signal has been successfully received.
  • Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a communication system.
  • Figure 2 is a block diagram illustrating a first embodiment of a communication node constituting a communication system.
  • Figure 3 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a base station/IoT (internet of things) device topology.
  • Figure 4 is a conceptual diagram illustrating embodiments of an intermediate node/IoT device topology.
  • Figure 5 is a conceptual diagram illustrating embodiments of user terminal/IoT device topologies.
  • Figure 6 is a conceptual diagram showing examples of frame structures of an AIoT (ambient internet of things) network.
  • AIoT ambient internet of things
  • Figure 7 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a method for transmitting and receiving data between a leader and an IoT device.
  • Figure 8 is a conceptual diagram showing embodiments of a control frame of type 1.
  • Figure 9 is a conceptual diagram illustrating examples of data frames of type 1.
  • Transmission set #1 may include two R2D frames, one D2R frame, and one CW frame.
  • An IoT device may receive R2D frames and transmit D2R frames within transmission set #1 based on the configuration and allocation control information of radio resources of the R2D frames included within transmission set #1.
  • Transmission set #2 may include one R2D frame and two D2R frames.
  • the IoT device may perform R2D frame reception and D2R frame transmission within transmission set #2 based on the configuration and allocation control information of the radio resources of the R2D frame included within transmission set #2.
  • a Type 1 R2D frame may include a control frame that conveys configuration and allocation control information for wireless resources of a transmission set, and a data frame that transmits data from a leader to an IoT device.
  • the control frame and data frame in a Type 1 R2D frame can operate independently.
  • the control frame in a Type 1 R2D frame may be referred to as a Type 1 control frame.
  • the data frame in a Type 1 R2D frame may be referred to as a Type 1 data frame.
  • the random access resource configuration information may be configuration information for a random access occasion resource of a D2R frame and a random access response resource of an R2D frame mapped thereto.
  • the configuration information for the random access occasion resource and the random access response resource may include radio resource allocation information on time-frequency resources.
  • the random access resource configuration information may be information representing the locations of the random access occasion resource and the random access response resource as a two-dimensional bitmap.
  • the random access occasion resource may be a resource for a random access occasion.
  • the random access response resource may be a resource for a random access response.
  • the random access resource configuration information can provide a selection window for selecting a random access resource for an IoT device to participate in random access. Based on the information about the selection window for selecting a random access resource, the IoT device can select a random value and then transmit a random access signal to the leader from the random access occasion resource configured using the selected value.
  • the selection window for selecting a random access resource can be arbitrarily changed by the leader considering the status of the AIoT network, collision rate, etc.
  • the leader can transmit information about the selection window for selecting a random access resource to the IoT device as the random access resource configuration information of the D2R frame.
  • the random access resource configuration information may include a waiting time for a random access response and selection window reset information for selecting a random access resource.
  • the waiting time for a random access response may refer to the time for which an IoT device waits for a response after transmitting a random access signal, and may be a timer operation value of the IoT device or a value in units of frames.
  • the selection window reset information for selecting a random access resource may be information on how to expand the size of the selection window for selecting a random access resource when re-executing the random access procedure. For example, when expanding the random access interval by an exponent of 2, the IoT device can double the size of the selection window for selecting an existing random access resource. After selecting a random number from the selection window for selecting a random access resource that has been expanded twice, the IoT device can transmit a random access signal to the reader from the random access occasion resource set using the selected number.
  • Scheduling information may include allocation information of radio resources for transmission in each R2D frame and D2R frame included in a transmission set.
  • the scheduling information may include allocation information of radio resources for R2D assignment and D2R grant.
  • the allocation information of radio resources for R2D assignment and the allocation information of radio resources for D2R grant may include an IoT device identifier, radio resource allocation information indicating a position in time and frequency resources for data transmission/reception, a static scheduling flag indicating whether to allocate the same radio resources of a frame within a transmission set to a specific IoT device, and physical layer operation information including modulation and demodulation-related parameters, coding schemes, etc. for transmission.
  • scheduling information can be expressed by mapping transmission symbols included in an R2D frame or a D2R frame to bits.
  • the second R2D frame included in transmission set #1 can be composed of 14 (0 to 13) symbols.
  • the leader can allocate symbols 4 and 5 from the 14 symbols to IoT device A for transmission.
  • the device identifier (device ID) of the scheduling information can be A.
  • the time resource allocation information can be expressed as '00001100000000' in a bitmap (bitmap for resource allocation).
  • the IoT device may confirm the random access result on a D2R frame through a mapping relationship included in the random access resource configuration information of the R2D frame.
  • the data may indicate information transmitted from the operation of the AIoT network and upper application layers.
  • the CRC field may contain information for detecting errors in the R2D frame being transmitted.
  • Figure 10 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a type 2 R2D (reader to device) frame.
  • a Type 2 R2D frame may include control information for setting and allocating wireless resources of a transmission set and data transmitted from a leader to a device.
  • a Type 2 R2D frame may include a preamble including a synchronization signal, frame setting information within a transmission set, random access resource setting information, random access response information, scheduling information of R2D frames and D2R frames included in the transmission set, data, and a CRC field.
  • the preamble of the R2D frame of type 2 may be identical to the contents of the control frame of the R2D frame of type 1 described above.
  • the CRC field may be used to detect errors in the R2D frame.
  • IoT devices in an AIoT network can receive wireless resource configuration and allocation control information in R2D frames from the leader. Furthermore, the IoT devices can transmit D2R frames to the leader based on the received wireless resource configuration and allocation control information.
  • Figure 11 is a conceptual diagram showing embodiments of a D2R (device to reader) frame.
  • the IoT device can transmit capability information of the IoT device along with its identifier to the leader using the identifier resource of the random access opportunity.
  • the data can indicate information transmitted from the operation of the AIoT network and upper application layer, etc. transmitted from the IoT device to the leader.
  • the data can be transmitted by utilizing the radio resources and physical layer operation parameters set according to the D2R grant scheduling information transmitted in the R2D frame.
  • the CRC field can be used to detect errors in the transmitted D2R frame.
  • IoT devices can connect to a reader using a four-step message exchange.
  • Figure 12 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.
  • a connection method using a four-step message exchange may include a random connection resource setting information receiving step (S1201), a random connection signal transmitting step (S1202), a random connection response receiving step (S1203), an IoT device identifier and capability information transmitting step (S1204), a response receiving step (S1205), a data transmission/reception step (S1206), etc.
  • Step 1 Receiving random access resource configuration information
  • the leader can transmit an R2D frame including random access resource configuration information, which is composed of allocation information of wireless resources and scheduling information, to the IoT device.
  • the random access resource configuration information can include information about the location of a D2R frame for random access and the locations of wireless resources of random access occasions in the D2R frame.
  • the IoT device can receive an R2D frame including random access resource configuration information, which is composed of allocation information of wireless resources and scheduling information, from the leader.
  • the IoT device can determine the location of the D2R frame for random access and the locations of wireless resources of random access occasions in the D2R frame from the allocation information of wireless resources and scheduling information of the received R2D frame.
  • the leader can transmit the random access resource configuration information to the IoT device using a paging message.
  • the IoT device can receive the random access resource configuration information through the paging message.
  • IoT devices can select wireless resources for random access based on the allocation and scheduling information in the R2D frame received from the leader. When selecting wireless resources for random access, IoT devices can utilize the random access resource configuration information provided by the leader.
  • the random access resource configuration there may be three symbols capable of transmitting random access signals, and three frequency resources per symbol.
  • an IoT device can select one random access occasion from a total of nine random access occasions and transmit a random access signal to the leader using the radio resources of the selected random access occasion.
  • the random access signal may be Msg1.
  • the IoT device can select a random number from 0 to 8 based on the value 9 provided in the selection window for selecting a random access resource included in the random access resource configuration information.
  • the IoT device can decrease the selected random number by 1 whenever a random access occasion occurs.
  • the IoT device can transmit a random access signal to the leader on the wireless resource corresponding to the point in time when the random number becomes 0.
  • the random access signal can be a signal similar to the NR (new radio) random access channel (RACH) preamble or an on-off signal.
  • RACH random access channel
  • An IoT device can initiate random access by transmitting a predefined on signal on a selected radio resource.
  • the random access signal can be multiplexed and transmitted on time resources or frequency resources depending on a multiplexing method.
  • code-based multiplexing is considered for transmission depending on the type of signal being transmitted, multiple random access signals can be transmitted and decoded on the same time-frequency resource.
  • An IoT device may not receive a response within a set time period after transmitting a random access signal. In this case, the IoT device may determine that a random access signal collision has occurred. Alternatively, the IoT device may determine that the random access signal was not received by the leader.
  • IoT devices can identify wireless resources for random access responses based on a timer.
  • the timer value can be a preset value for the IoT device.
  • the timer value can be a waiting time for a random access response transmitted from the reader to the IoT device using an R2D frame.
  • IoT devices can identify wireless resources for random access responses based on the frame.
  • the frame value for waiting for a response can be a value preset for the IoT device.
  • the frame value for waiting for a response can be the waiting time for a random access response transmitted from the leader to the IoT device using an R2D frame.
  • An IoT device may not be able to confirm a response signal on a wireless resource for a random access response even after a set time interval has elapsed.
  • the IoT device can reset the length of the random access interval based on the selection window reset information for selecting a random access resource received from the leader.
  • the IoT device can select an arbitrary number and re-perform the random access procedure. For example, when extending the random access interval by an exponent of 2, the IoT device can double the size of the selection window for selecting an existing random access resource. Then, the IoT device can select an arbitrary number from the selection window for selecting a random access resource that has been doubled in size and then perform the random access signal transmission described above.
  • the reader can determine whether a random access signal is received from an IoT device by decoding wireless resources for random access opportunities (RA opportunities). For example, the reader may not detect a random access signal in the resources for the configured random access opportunity. In this case, the reader can recognize the absence of the IoT device attempting to connect. Conversely, the IoT device may detect a random access signal in the wireless resources for the configured random access opportunity. In this case, the reader can recognize the presence of the IoT device attempting to connect. The reader can generate a response signal to enable the IoT device to confirm whether the IoT device has received the random access signal and transmit the generated response signal to the IoT device.
  • the response signal may be Msg2.
  • the reader can detect a random access signal from resources for a configured random access opportunity.
  • the reader can transmit a response signal to the IoT device using radio resources for a random access response (RA response) of the R2D frame.
  • the response signal can be an on/off-based signal in the same format as the random access signal transmitted by the IoT device during the random access opportunity.
  • the reader can allocate radio resources capable of transmitting the identifier of the IoT device.
  • the reader can allocate radio resources capable of transmitting the identifier of the IoT device in a predefined format.
  • An IoT device can receive a response signal from a radio resource for a random access response (RA response) of an R2D frame received from a leader.
  • the IoT device can transmit a signal (in other words, Msg3) including an identifier that can identify the IoT device and information on the capabilities that the IoT device can support to the leader.
  • the identifier of the IoT device can mean a unique value of fixed length or an arbitrary selection value.
  • the capabilities of the IoT device can mean functions and capabilities that the IoT device can provide.
  • the capabilities of the IoT device can be, for example, information on the type of the IoT device.
  • the capability information of the IoT device can be expressed as a fixed-length value.
  • the radio resource for transmitting the identifier of the IoT device and the information on the capabilities that the IoT device can support can utilize radio resources for a random access occasion of the random access resource configuration of the D2R frame.
  • the identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier.
  • a temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc.
  • a unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc.
  • a unique permanent identifier can be an electronic product code (EPC).
  • EPC electronic product code
  • a unique identifier can also be used as a temporary identifier.
  • the IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.
  • IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.
  • SA2 The 3GPP service and system aspects working group 2 (SA2), a technical standardization group within 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers.
  • SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when the IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.
  • the methods using random numbers and those using a portion of the device identifier may be similar.
  • temporary identifiers can be assigned from the core network (CN) through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers.
  • the permanent identifiers can be composed of a mobile network operator ID (MNO ID), an owner ID, and an instance ID. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.
  • the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in indoor environments, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.
  • the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.
  • Msg3 The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case.
  • inventory-only use there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted.
  • an additional command is transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message.
  • command-only use since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.
  • This approach may include defining an Access Stratum (AS)-level message to respond to Msg3 reception.
  • the reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received.
  • the reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received.
  • the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader does not receive Msg3, it may send a NACK.
  • AS Access Stratum
  • retransmission of Msg2 If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.
  • the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.
  • indicating the success or failure of a msg3 transmission to a device can be achieved using different approaches depending on the use case, or a new AS-layer message can be defined that uses a consistent method across use cases.
  • AIoT services typically have limited time constraints and are mostly best-effort, it may be more practical to re-execute the leader's procedure to verify the success of the msg3 transmission rather than defining a specific response message. Therefore, an implicit mechanism, rather than an explicitly defined message, can be used to determine the success of the msg3 transmission.
  • the leader can receive a D2R frame from an IoT device, including the IoT device's identifier and capability information.
  • the leader can decode the wireless resources for the IoT device's identifier presented in the random access configuration of the received D2R frame. Furthermore, the leader can verify the identifier of the IoT device that performed the random access and the capability information of the IoT device.
  • multiple IoT devices may transmit identifiers of the IoT devices using wireless resources for the identifiers of the same IoT device.
  • a decoding error may occur.
  • a decoding error may not occur.
  • the reader may perform a registration procedure for the IoT device based on the identifier of the IoT device received from the IoT device.
  • the reader may notify the device that identifier reception is complete through a response signal of the R2D frame (i.e., Msg4).
  • the IoT device may receive a response signal from the reader.
  • An IoT device can transmit an arbitrary selection value to the reader as its identifier.
  • the selection value of the randomly selected IoT device may conflict with the identifier of a previously registered IoT device.
  • the reader can generate a response signal including a new selection value (e.g., an Access Stratum (AS) layer identifier) that does not conflict and transmit the generated response signal to the IoT device.
  • the IoT device can receive the response signal including the new selection value.
  • the IoT device can use the new selection value as a temporary identifier of the IoT device.
  • AS Access Stratum
  • the reader can transmit information to the IoT device in the control information of the response signal of the R2D frame that assigns a new identifier to the IoT device.
  • the identifier or temporary identifier of the registered IoT device can be used as an identifier for data transmission on the R2D link or the D2R link.
  • the capabilities of the IoT device can be utilized for scheduling wireless resources, etc.
  • the leader if the leader fails to receive Msg3, it can use Msg4. For example, during the random access procedure, the IoT device may not transmit Msg3 due to insufficient available energy for communication. Alternatively, during the random access procedure, the IoT device may not transmit Msg3 if its transmission power is low. In such a situation, the leader may not receive Msg3 even after a certain period of time has passed since transmitting Msg2. The leader may infer that a transmission error has occurred. To resolve this, the leader can use Msg2 as a message instructing retransmission of Msg3. The leader can transmit Msg2, instructing retransmission of Msg3, to the IoT device. The IoT device can receive Msg2, instructing the leader to retransmit Msg3. The IoT device can retransmit Msg3 according to the instruction of Msg2. The leader can receive Msg3 from the IoT device.
  • An IoT device can receive a response from the leader to the transmission of its identifier.
  • An IoT device that has completed registration in this manner can transmit and receive data in the following ways.
  • the response to the transmission of its identifier may be an identifier response.
  • the leader can transmit device terminated (DT) traffic to the IoT device.
  • the leader can configure the IoT device's identifier for data reception and time/frequency-based radio resource allocation information in the R2D allocation of scheduling information.
  • the leader can encapsulate application data received from the upper layer to create an R2D frame and transmit the created R2D frame to the IoT device.
  • the IoT device can receive the R2D frame from the leader and check the application data.
  • a leader can perform D2R scheduling for registered IoT devices periodically or based on events. Through this, IoT devices can receive identifier responses and transmit DO (device originated) and DO-DTT (device originated-device terminated triggered) traffic to the leader based on D2R scheduling. To this end, the IoT device decodes D2R grant information, which includes the IoT device identifier and time/frequency-based radio resource allocation information provided by the leader, and then encapsulates application data received from a higher layer to generate a D2R frame. The IoT device can transmit the generated D2R frame to the leader. The leader can receive D2R frames from IoT devices. The leader can check the application data in the received D2R frame.
  • Figure 13 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.
  • a connection method using a four-step message exchange may include a connection setup information receiving step (S1301), a connection signal transmitting step (S1302), a resource allocation information receiving step (S1303), an IoT device identifier transmitting step (S1304), a response receiving step (S1304), etc.
  • the leader can generate connection configuration information that includes information about a transmission set, information about resource configuration of a connection occasion, and information about operational parameters of a random connection.
  • the leader can transmit the generated connection configuration information to an IoT device.
  • the IoT device can receive the connection configuration information from the leader.
  • the leader can transmit the connection configuration information to the IoT device using a paging message.
  • the IoT device can receive the connection configuration information via the paging message.
  • a transmission set can define multiple transmission opportunities.
  • a transmission set can consist of access occasions and R2D/D2R frames.
  • the resource configuration of an access occasion can be radio resource information of the access occasion.
  • the resource configuration of an access occasion can include multiple access occasions in the time, frequency, or code domain.
  • the resource configuration of an access occasion can specify the number of access occasions and resource allocation for each access occasion.
  • the number of access occasions can define the number of opportunities for connection from an IoT device during a specific period.
  • the resource allocation for each access occasion can refer to time, frequency, or code domain resources allocated to each access occasion.
  • the selection window size and backoff-related information may be key parameters for slotted-ALOHA and random access.
  • the selection window size may refer to the maximum value for generating a random number when selecting an access occasion in an IoT device.
  • the selection window size may be similar to the Q parameter in RFID (radio frequency identification).
  • Backoff-related parameters may consider waiting time and backoff window.
  • the waiting time may refer to the maximum time that an IoT device must wait for a response message after transmitting an access signal.
  • a backoff window describes a mechanism for expanding the selection window size used for random number generation when a collision occurs. This prevents IoT devices from retransmitting at the same time on subsequent connection attempts.
  • An IoT device can receive connection configuration information from a leader.
  • the IoT device can extract radio resources of access occasions designated for random access from the connection configuration information.
  • the IoT device can randomly select one access occasion to transmit an access signal from the radio resources of the access occasions designated for random access.
  • the IoT device can randomly select a number within a selection window designated for selecting an access occasion.
  • the IoT device can decrease the random number by 1 whenever a new access occasion occurs. When the random number becomes 0, the IoT device can transmit an access signal to the leader from the designated resource.
  • the access signal can be Msg1.
  • IoT devices can use a signal similar to the NR RACH preamble or a code-multiplexed signal as the access signal. These access signal transmission steps can be applied in a 4-step procedure.
  • An IoT device can transmit a connection signal to a reader.
  • the reader can receive the connection signal from the IoT device.
  • the reader can transmit an acknowledgment to the IoT device.
  • the acknowledgment may be Msg2.
  • the reader can allocate wireless resources that enable the IoT device to transmit an identifier.
  • the reader can transmit an acknowledgment response to the IoT device that includes information about the allocated wireless resources for transmitting the identifier.
  • IoT devices may not receive a positive response or information about allocated wireless resources within a certain timeframe.
  • the IoT device can apply a backoff mechanism to re-perform Step 1 (i.e., the connection signal transmission step).
  • Step 1 i.e., the connection signal transmission step.
  • the resource allocation information reception step can be applied to specific procedures.
  • the IoT device can receive an acknowledgment response from the leader, which includes information about the radio resources allocated for transmitting the identifier.
  • the IoT device can transmit a signal including its identifier to the leader using the radio resources allocated for transmitting the identifier.
  • the signal can be Msg3.
  • a connection occasion can be randomly selected using random number generation. This can be similar to the "connection signal transmission" in step 1. After the IoT device randomly selects a connection occasion, it can transmit its identifier to the leader.
  • the identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier.
  • a temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc.
  • a unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc.
  • a unique permanent identifier can be an electronic product code.
  • a unique identifier can also be used as a temporary identifier.
  • the IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.
  • IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In the method using device identifiers, IoT devices can use the entire device identifier or a portion of the device identifier.
  • SA2 a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers.
  • SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.
  • the use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar.
  • temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers.
  • Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.
  • the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.
  • the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.
  • Msg3 The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case.
  • inventory-only use there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted.
  • additional commands are transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message.
  • command-only use since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.
  • This approach may include defining an AS-level message to respond to Msg3 reception.
  • the reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received.
  • the reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received.
  • the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader fails to receive Msg3, it may send a NACK.
  • retransmission of Msg2 If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.
  • the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.
  • a re-access mechanism can be used to resolve contention.
  • a transmission set may have only one connection occasion.
  • the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message.
  • a backoff mechanism may be an appropriate re-access mechanism to reduce the probability of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide the device(s) with a connection retry mechanism that can handle contention.
  • a connection method using a three-step message exchange may include a connection setting information receiving step (S1401), a temporary device identifier transmitting step (S1402), a temporary device identifier receiving step (S1403), and a device identifier transmitting step (S1404).
  • Figure 15 is a conceptual diagram illustrating embodiments of random access resource configuration based on a transmission set.
  • one transmission set #n or transmission set #n+1 can be configured as a wireless resource for transmitting an R2D frame or a D2R frame.
  • N can be a positive integer.
  • the wireless resource for transmitting an R2D frame can be configured as a resource for transmitting configuration information within the transmission set and a resource for transmitting data from the leader to the IoT device.
  • IoT devices cannot receive periodic system information such as NR's SIB (system information block) due to battery status and low capability. Therefore, the leader can transmit configuration information of wireless resources for transmitting an R2D frame or a D2R frame and information to be transmitted to IoT devices through configuration information in units of transmission sets.
  • SIB system information block
  • a leader can allocate resources for multiple random accesses.
  • the resources for multiple random accesses can be defined as access occasions.
  • Access occasions can be divided into shared access occasions (sharded access occasions) and dedicated access occasions (dedicated access occasions).
  • CBRA contention-based random access
  • IoT devices can select one of the shared access occasions and transmit data to the leader using the selected shared access occasion.
  • CBRA contention-based random access
  • CFRA contention-free random access
  • IoT devices can transmit information to the leader through a dedicated access occasion set in the IoT device's identifier.
  • the leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device for transmitting an R2D frame or a D2R frame through a transmission set (S1401).
  • the IoT device can receive resource configuration information for random access from the leader.
  • the leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device using a paging message.
  • the IoT device can receive resource configuration information for random access through the paging message.
  • IoT devices may require the following resource configuration information for random access.
  • the leader can variably configure configuration information for random access, taking into account factors such as the density of IoT devices and network load. Therefore, the leader may require a procedure to transmit message-based configuration information to IoT devices.
  • IoT devices can utilize wireless resources for established random access to transmit an identifier to the leader via Msg1 (S1402).
  • the identifier may be a temporary identifier or a temporary device identifier.
  • the purpose of Msg1 may be to notify the network of the presence of the IoT device. To this end, each IoT device can generate a different temporary device identifier and transmit the generated device identifier to the leader.
  • the identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier.
  • a temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc.
  • a unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc.
  • a unique permanent identifier can be an electronic product code.
  • a unique identifier can also be used as a temporary identifier.
  • the IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.
  • SA2 a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers.
  • SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.
  • the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.
  • the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.
  • the IoT device can determine whether the transmission of Msg1 was successful or not based on whether Msg2 was received. After transmitting Msg1, the IoT device can receive Msg2. The IoT device can determine that the transmission of Msg1 was successful if the received Msg2 includes the random number transmitted through its own Msg1. The IoT device can consider Msg1 transmission failure if Msg2 is not received or if Msg2 does not contain the random number. The cause of the Msg1 transmission failure may be a collision of multiple devices or a transmission error in the D2R link.
  • an IoT device After transmitting Message 1, an IoT device can wait for Message 2 for a certain amount of time. If the IoT device fails to receive Message 2 within this time limit, or if the received Message 2 does not contain its own random number, it may determine that Message 1 transmission has failed. Therefore, a method utilizing a timer mechanism to determine the success or failure of Message 1 may be necessary.
  • the reader can receive Msg1 including temporary device identifier information from the IoT device.
  • the reader can transmit Msg2, which is a response to Msg1, to the IoT device (S1403).
  • the reader can transmit Msg2 including the temporary device identifier information received from the IoT device and additional configuration information to the IoT device.
  • the IoT device can receive Msg2 including the temporary device identifier information and additional configuration information transmitted from the reader.
  • the temporary device identifier information included in Msg2 may be identical to the temporary device identifier transmitted by the IoT device through Msg1.
  • Additional configuration information may include radio resource scheduling information for transmitting Msg3, encryption method, etc.
  • the radio resource configuration information of AIoT can consider a new, simple method that considers the capabilities of the IoT device, rather than the scheduling based on DCI (downlink control information) considered in the existing NR.
  • resources composed of frequency domain and time domain allocated with a fixed size can be configured as x, y coordinate values in a table format or a linear list.
  • the x, y coordinate values in a table format or the linear list can be mapped to a device identifier.
  • Msg3 may include a device identifier.
  • Msg2 may include encryption settings required for secure transmission over the wireless interface between the IoT device and the reader.
  • RAN2 may also consider the security issues discussed in SA2 and SA3.
  • the step of transmitting the device identifier via Msg3 may be identical to the procedure of step 3 of the connection method using a 4-step message exchange.
  • the IoT device can transmit Msg3 containing its own unique device identifier to the reader (S1404).
  • the reader can receive Msg3 containing the unique device identifier of the IoT device from the IoT device.
  • the reader that receives the message can determine that the random connection procedure has been completed and can transmit a service response message to the AIoT controller or AF entity (S1405).
  • the service response message may include the unique device identifier of the IoT device.
  • a reconnection mechanism can be used to resolve contention.
  • a transmission set may have only one connection occasion.
  • the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message.
  • a backoff mechanism may be an appropriate reconnection method to reduce the probability of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide a connection retry mechanism to the devices through paging to handle contention.
  • the IoT device may recognize that contention has occurred and initiate a re-access procedure. To re-connect, the IoT device may select a new connection occasion and retransmit Msg1 using a backoff mechanism.
  • the backoff mechanism may operate by increasing the selection window size for connection occasion selection to reduce the probability of collision. Accordingly, the connection occasion for retransmitting Msg1 may be selected from the current transmission set or a new transmission set. To support this, the IoT device may require the following configuration information.
  • Msg4 may not be included in the 3-step RA procedure. However, if necessary, the leader can use Msg4 as an optional procedure in AIoT service scenarios. For example, command services such as read, write, or disable may be required after inventory. In such cases, the leader can optionally use Msg4 to facilitate these procedures.
  • Msg3 The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case.
  • inventory-only use there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted.
  • additional commands are transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message.
  • command-only use since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.
  • This approach may include defining an Access Stratum (AS)-level message to respond to Msg3 reception.
  • the reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received.
  • the reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received.
  • the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader does not receive Msg3, it may send a NACK.
  • AS Access Stratum
  • retransmission of Msg2 If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.
  • the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.
  • indicating the success or failure of a msg3 transmission to a device can be achieved using different approaches depending on the use case, or a new AS-layer message can be defined that uses a consistent method across use cases.
  • AIoT services typically have limited time constraints and are mostly best-effort, it may be more practical to re-execute the leader's procedure to verify the success of the msg3 transmission rather than defining a specific response message. Therefore, an implicit mechanism, rather than an explicitly defined message, can be used to determine the success of the msg3 transmission.
  • IoT devices can connect to a reader using a two-step message exchange.
  • Figure 16 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.
  • a connection method using a two-step message exchange may include a resource setting information receiving step (S1601), an IoT device identifier transmitting step (S1602), a response receiving step (S1603), a data transmission/reception step (S1604), etc.
  • the step of receiving wireless resource configuration information may be the same as the step of receiving wireless resource configuration information of a connection method using a four-step message exchange.
  • the step of transmitting the identifier of an IoT device may be similar to a hybrid form of the procedure of the transmission step of Msg3 (transmitting the identifier and capability information of the IoT device) of the connection method using a three-step message exchange.
  • the IoT device can transmit the identifier of the IoT device in the following manner in the connection method using a two-step message exchange.
  • An IoT device can transmit an on/off-based random access signal from a signal resource of random access resource configuration information, and can transmit an identifier of the IoT device to a leader from an identifier resource of the random access resource configuration information.
  • IoT devices may not use the signal resource of the random access resource configuration information. IoT devices may transmit their identifiers in the identifier resource of the random access resource configuration information. In this case, the random access resource configuration information may only contain identifier resources.
  • the identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier.
  • a temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc.
  • a unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc.
  • a unique permanent identifier can be an electronic product code.
  • a unique identifier can also be used as a temporary identifier.
  • the IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.
  • IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.
  • SA2 a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers.
  • SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.
  • the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer ( km2 ) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily represent the number of devices that a single reader should accommodate.
  • the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.
  • An IoT device may not receive a response within a set time period after transmitting a random access signal and its identifier. In this case, the IoT device may determine that a random access signal collision has occurred. Alternatively, the IoT device may determine that the reader has not received a random access signal. Alternatively, the IoT device may determine that the reader has not received the IoT device identifier.
  • the IoT devices can check for wireless resources for responses based on a timer.
  • the timer value can be a preset value for the IoT device.
  • the timer value can be a waiting time for a response transmitted from the reader to the IoT device using an R2D frame.
  • the IoT device can identify wireless resources for a response based on the frame.
  • the frame value for waiting for a response can be a value preset for the IoT device.
  • the frame value for waiting for a response can be the waiting time for a response transmitted from the leader to the IoT device using an R2D frame.
  • An IoT device may not detect a response signal on a wireless resource even after a set time interval has elapsed. In such cases, the IoT device can reset the length of the random access window based on the selection window reset information received from the leader for selecting a random access resource. The IoT device can then select a random number and re-perform the IoT device identifier transmission procedure.
  • the response reception step of the IoT device may be identical to the procedure of step 4 of the connection method using a 4-step message exchange (i.e., the response reception step for transmission of the identifier and capability information of the IoT device).
  • the data transmission and reception step may be identical to the procedure of step 5 (i.e., the data transmission and reception step) of the connection method using a 4-step message exchange.
  • Figure 17 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.
  • a connection method using a two-step message exchange may include a connection setup information transmission step (S1701), an IoT device identifier transmission step (S1702), a response transmission step (S1703), etc.
  • the leader can generate connection configuration information, including information about the transmission set, information about the resource configuration of the connection occasion, and information about the operational parameters of the random connection.
  • the leader can transmit the generated connection configuration information to the IoT device.
  • a transmission set can define multiple transmission opportunities.
  • a transmission set can consist of access occasions and R2D/D2R frames.
  • the resource configuration of an access occasion can be radio resource information of the access occasion.
  • the resource configuration of an access occasion can include multiple access occasions in the time, frequency, or code domain.
  • the resource configuration of an access occasion can specify the number of access occasions and resource allocation for each access occasion.
  • the number of access occasions can define the number of opportunities for connection from an IoT device during a specific period.
  • the resource allocation for each access occasion can refer to time, frequency, or code domain resources allocated to each access occasion.
  • selection window size and backoff-related information may be key parameters for slotted ALOHA and random access.
  • the selection window size can refer to the maximum value at which a random number is generated when an IoT device selects a connection occasion.
  • the selection window size can be similar to the Q parameter in RFID.
  • Backoff-related parameters may consider latency and the backoff window.
  • the latency can refer to the maximum time an IoT device must wait for a response message after transmitting an access signal.
  • the backoff window can describe a mechanism for expanding the selection window size used for random number generation when a collision occurs. This can prevent IoT devices from retransmitting at the same time in subsequent connection attempts.
  • step 4 if the IoT device successfully receives wireless resources from the leader, it can transmit its identifier. In contrast, in step 2, the IoT device can select a connection occasion using random number generation. This can be similar to the "connection signal transmission" in step 1. After selecting a connection occasion, the IoT device can transmit its identifier to the leader using Msg1.
  • the identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier.
  • a temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc.
  • a unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc.
  • a unique permanent identifier can be an electronic product code.
  • a unique identifier can also be used as a temporary identifier.
  • the IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.
  • IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.
  • SA2 a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers.
  • SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.
  • the use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar.
  • temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers.
  • Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.
  • the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.
  • the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.
  • the reader can receive an identifier from the IoT device. Accordingly, the reader can successfully decode the received identifier and confirm the absence of a collision.
  • the reader can transmit an acknowledgment response (i.e., Msg2) containing the identifier of the IoT device received in the previous step to the IoT device.
  • the IoT device can receive the acknowledgment response from the reader. Alternatively, the IoT device cannot receive the acknowledgment response. Then, the IoT device can determine that the collision resolution is not complete.
  • the IoT device can apply a backoff mechanism to perform step 1 (i.e., the identifier transmission step of the IoT device) again.
  • Contention may occur between different devices.
  • a reconnection mechanism can be used to resolve contention.
  • a transmission set may have only one connection occasion.
  • the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message.
  • a backoff mechanism may be an appropriate reconnection method to reduce the likelihood of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide the device(s) with a connection retry mechanism that can handle contention.
  • Msg2 can be used to check whether the device ID was successfully transmitted in Msg1.
  • the IoT device can use the additional data received in response to the command to verify the success of the Msg1 transmission. In other words, if the IoT device receives a command after transmitting Msg1, it can assume that Msg1 was successfully transmitted.
  • Random access may not be required because the leader already knows about the existence of the IoT device.
  • Msg2 may vary depending on the use case. Therefore, IoT devices may apply different mechanisms depending on the use case or define new messages to accommodate these variations. Furthermore, since the device ID and random number are transmitted together, it may be necessary to discuss whether various mechanisms are applied to resolve contention and the mechanism for indicating the success or failure of Msg1 transmission.
  • a two-step CBRA may involve simultaneously transmitting a random number and a device ID in Msg1. Unlike a three-step CBRA, a two-step CBRA may require specific connection event configuration because the device ID is transmitted in Msg1. Therefore, IoT devices can signal this configuration via a paging message.
  • the reader can specify which device performs the connection for a specific connection occasion. This may mean that the reader must already know the device identifier.
  • the identifier that specifies the device can be either an ID provided by the upper layer or an ID configured at the AS layer. Such an ID configured at the AS layer can be considered equally in all four-step, three-step, two-step, and one-step procedures. Using a higher-layer device ID may be longer and may raise security issues, but it has the advantage of only managing a single ID for the device. On the other hand, using an AS layer device ID requires multiple IDs for the device, but its temporary assignment and shorter ID length may enhance security.
  • the AS layer ID can also be used as a scheduling identifier for control information and data transmission during a specific period. Therefore, the reader can assign a unique AS layer device ID, which can serve as a device identifier for AIoT scheduling.
  • Option 1 During initial connection (receiving MSg1 from inventory), the leader can assign the AS layer ID of the device and transmit it to the device via Msg2.
  • o Device Random Number Generation (Option 2): The device can generate a random number during initial connection. When the IoT device receives Msg2 containing the same random number sent in Msg1, it can use that random number as its AS layer ID.
  • the leader can transmit additional information about the AS layer ID to the device.
  • the device uses a random number transmitted in Msg1, so Msg2 may not require the additional AS layer ID. Considering the size of the transmitted content, Option 2 may be more advantageous.
  • IoT devices can connect to a leader using a one-step message exchange.
  • Figure 18 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a one-step message exchange.
  • a connection method using a one-step message exchange may include a connection setup information receiving step (S1801) and a temporary device identifier transmission step (S1802).
  • Wireless resources in AIoT networks can be divided into wireless resources for R2D links, which transmit control information and data from the leader to IoT devices, and wireless resources for D2R links, which transmit data from IoT devices to the leader.
  • An AIoT controller or AF entity can transmit a service request signal to a leader to request a service (S1800). Then, the leader can receive the service request signal from the AIoT controller or AF entity and initiate a service based on the received service request.
  • a unit that performs such a service can be defined as a transmission set.
  • an inventory and command service can be a service that detects the identifiers of surrounding IoT devices and retrieves status information about a specific IoT device. Such an inventory and command service can be configured as a single transmission set.
  • the leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device for transmitting an R2D frame or a D2R frame through a transmission set (S1801).
  • the resource configuration information for random access may be connection configuration information for random access.
  • the IoT device can receive the resource configuration information for random access from the leader. Through the resource configuration and operation procedures described above, the IoT device may require the following connection configuration information for random access.
  • the reader can variably configure the configuration information for random access by considering the density of IoT devices, network load, etc. Therefore, the reader may require a procedure for transmitting message-based configuration information to IoT devices.
  • the reader may include radio resource scheduling information, encryption method, etc. for transmitting Msg1 in the configuration information for random access.
  • the radio resource configuration information of AIoT may consider a new, simple method that considers the capabilities of IoT devices, rather than the DCI-based scheduling considered in the existing NR.
  • resources composed of frequency domain and time domain allocated with a fixed size can be configured as x, y coordinate values in a table format or a linear list.
  • the x, y coordinate values in a table format or the linear list can be mapped to a device identifier.
  • the step of transmitting the device identifier via Msg1 may be identical to the three-step procedure of the connection method using a three-step message exchange.
  • the IoT device can transmit its unique identifier to the reader using the encryption method received from the random access configuration information.
  • the reader receiving this message can determine that the random access procedure is complete and send a service response message to the AIoT controller.
  • Unified random access can support both contention-based and contention-free random access.
  • Figure 19 is a flowchart showing embodiments of an integrated random access method.
  • the integrated random access method may include a random access wireless resource allocation information receiving step (i.e., MsgO receiving step) (S1901), a device identifier transmitting step (i.e., Msg1 transmitting step) (S1901), and a device identifier receiving step (i.e., Msg2 receiving step) (S1902).
  • MsgO receiving step i.e., MsgO receiving step
  • device identifier transmitting step i.e., Msg1 transmitting step
  • Msg2 receiving step i.e., Msg2 receiving step
  • An AIoT controller or an AF (application function) entity can transmit a service request signal to a leader to request a service (S1900). Then, the leader can receive the service request signal from the AIoT controller or AF entity and initiate a service according to the received service request. The leader can transmit random access wireless resource allocation information including the following information to an IoT device (S1901). The signal transmitting the random access resource allocation information may be Msg0. Msg0 may be included in a paging procedure or a paging message.
  • An IoT device can receive a signal containing random access wireless resource allocation information from a leader. Based on the received random access wireless resource allocation information, the IoT device can select a connection occasion and then transmit a signal containing a device identifier to the leader (S1902). Through this, the IoT device can notify the network of its presence.
  • the signal containing the device identifier may be Msg1.
  • Msg1 may contain the following information:
  • the reader can receive a signal including a device identifier.
  • the reader can recognize the device identifier from the received signal.
  • the reader can successfully decode the device identifier in the corresponding wireless resource.
  • the signal including the received device identifier can be transmitted to the IoT device (S1903).
  • the signal including the received device identifier may be Msg2.
  • the IoT device can receive Msg2. If the IoT device receives Msg2 including the same identifier as the device identifier transmitted through Msg1, the IoT device can recognize that the collision has been resolved. After transmitting Msg1, the IoT device may not receive an identifier identical to the device identifier transmitted through Msg1. In this case, the IoT device may determine that Msg1 was not transmitted due to a collision or transmission error.
  • a computer-readable recording medium includes any type of recording device that stores information readable by a computer system. Furthermore, a computer-readable recording medium can be distributed across network-connected computer systems, allowing the computer-readable program or code to be stored and executed in a distributed manner.
  • the computer-readable recording medium may include hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.
  • the program instructions may include not only machine language codes produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
  • a block or device corresponds to a method step or a feature of a method step.
  • aspects described in the context of a method may also be described as a corresponding block or item or a feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as, for example, a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, at least one or more of the most important method steps may be performed by such a device.
  • a programmable logic device e.g., a field-programmable gate array
  • the field-programmable gate array may operate in conjunction with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are preferably performed by some hardware device.

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Abstract

The present invention relates to access technology of an IoT device in a communication system. The present disclosure may provide a method of a first communication node, the method comprising the steps of: receiving configuration information of a resource for random access from a second communication node; and transmitting a first identifier of the first communication node to the second communication node by utilizing the resource for the random access.

Description

통신 시스템에서 IOT 디바이스의 접속 방법 및 장치Method and device for connecting IoT devices in a communication system

본 개시는 통신 시스템에서 IoT 디바이스의 접속 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT 디바이스가 리더에 접속할 수 있도록 하는 통신 시스템에서 IoT 디바이스의 접속 기술에 관한 것이다.The present disclosure relates to a connection technology for an IoT device in a communication system, and more specifically, to a connection technology for an IoT device in a communication system that enables an IoT device to connect to a reader.

정보 통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발될 수 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio), 6G(6th Generation) 등이 있을 수 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.Advances in information and communication technology (ICT) can lead to the development of various wireless communication technologies. Representative wireless communication technologies include LTE (long term evolution), NR (new radio), and 6G (6th Generation), all of which are defined by the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standards. LTE can be one of the 4th Generation (4G) wireless communication technologies, and NR can be one of the 5th Generation (5G) wireless communication technologies.

4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려될 수 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)를 지원할 수 있다.In order to process the rapidly increasing amount of wireless data following the commercialization of 4G communication systems (e.g., communication systems supporting LTE), 5G communication systems (e.g., communication systems supporting NR) that use a higher frequency band (e.g., a frequency band higher than 6 GHz) than the frequency band of the 4G communication system (e.g., a frequency band below 6 GHz) may be considered. 5G communication systems may support enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable and Low Latency Communication (URLLC), and massive Machine Type Communication (mMTC).

한편, 최근에 많은 '사물'들이 상호 연결되어 동작하는 사물 인터넷(internet of things, IoT) 기술이 산업 생산 효율성을 높일 수 있고, 삶의 편안함을 높이기 위하여 많은 주목을 받고 있다. IoT 디바이스는 크기, 복잡성 및 전력 소비를 더욱 줄이면서 다양한 애플리케이션을 고려하여 수천 억개 이상의 대용량으로 배치될 수 있다. 하지만, IoT 디바이스의 관리 업체가 유지 보수 및 관리 등의 문제로 해당 IoT 디바이스의 배터리를 수동으로 교체하기 어려울 수 있고, 재충전하기 어려울 수 있다. 따라서, IoT 기술은 에너지 저장 기능이 없는 장치, 배터리 없는 장치, 배터리를 수동으로 교체할 필요가 없는 장치 또는 배터리를 재충전할 필요가 없는 장치를 지원하기 위하여 새로운 앰비언트 IoT(ambient IoT, AIoT) 기술을 필요로 할 수 있다.Meanwhile, the Internet of Things (IoT), where numerous "things" are interconnected and operate, has recently attracted significant attention for its potential to improve industrial production efficiency and enhance the comfort of life. IoT devices can be deployed in large quantities—hundreds of billions—to accommodate diverse applications while further reducing size, complexity, and power consumption. However, IoT device management companies may find it difficult to manually replace or recharge the batteries of these IoT devices due to maintenance and management issues. Therefore, IoT technology may require new ambient IoT (AIoT) technologies to support devices without energy storage capabilities, batteries, or devices that do not require manual battery replacement or recharging.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 목적은, 통신 시스템에서 IoT 디바이스가 리더에 접속하기 위한 접속 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The purpose of the present disclosure to solve the above problems is to provide a connection method and device for an IoT device to connect to a leader in a communication system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 IoT 디바이스의 접속 방법은, 제1 통신 노드의 방법으로서, 제2 통신 노드로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신하는 단계; 및 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 통신 노드의 제1 식별자를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a method for connecting an IoT device in a communication system according to a first embodiment of the present disclosure may include, as a method of a first communication node, a step of receiving setting information of resources for random connection from a second communication node; and a step of transmitting a first identifier of the first communication node to the second communication node by utilizing the resources for random connection.

여기서, 상기 제1 통신 노드는 상기 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 페이징 메시지를 통하여 상기 제2 통신 노드로부터 수신할 수 있다.Here, the first communication node can receive resource setting information for the random access from the second communication node through a paging message.

여기서, 상기 제1 통신 노드는 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 식별자 또는 임의 접속 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송할 수 있다.Here, the first communication node can transmit the first identifier or random access signal to the second communication node by utilizing the resource for random access.

여기서, 상기 임의 접속 자원의 설정 정보는 CBRA(contention based random access)와 CFRA(contention-free based random access)를 위한 무선 자원의 설정 정보, 접속 오케이션들을 위한 무선 자원들의 설정 정보, 임의 접속 신호에 대한 응답을 위한 무선 자원의 설정 정보, 상기 제1 통신 노드의 동작을 위한 설정 정보, 상기 응답의 수신을 위한 대기 시간에 대한 정보, 상기 접속 오케이션들의 선택을 위한 선택 윈도우에 대한 정보, 재전송 시도의 최대 횟수에 대한 정보 또는 전송 전력 램핑 설정 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the configuration information of the random access resource may include at least one of configuration information of wireless resources for contention-based random access (CBRA) and contention-free based random access (CFRA), configuration information of wireless resources for access occasions, configuration information of wireless resources for responding to a random access signal, configuration information for the operation of the first communication node, information on a waiting time for receiving the response, information on a selection window for selecting the access occasions, information on a maximum number of retransmission attempts, or transmission power ramping configuration information.

여기서, 상기 제1 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체 또는 상기 디바이스 식별자의 일부일 수 있다.Here, the first identifier may be the entire device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier.

여기서, 상기 제1 식별자는 상기 제2 통신 노드에서 설정된 상기 제1 식별자의 선정 범위 내에서 선택된 임의 값일 수 있다.Here, the first identifier may be a random value selected within the selection range of the first identifier set in the second communication node.

여기서, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자를 확인하는 단계; 및 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자가 확인되면 제2 식별자를 포함하는 제2 응답 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include: receiving a first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node; confirming the first identifier in the first response signal; and transmitting a second response signal including a second identifier to the second communication node when the first identifier is confirmed in the first response signal.

여기서, 상기 제2 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자일 수 있다.Here, the second identifier may be a device identifier of a higher layer of the first communication node.

여기서, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호의 대기 시간 동안에 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 통신 노드에서 상기 제1 식별자에 대한 수신이 실패한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a step of determining that reception of the first identifier has failed at the second communication node if the first response signal is not received during the waiting time for the first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 IoT 디바이스의 접속 방법은, 제2 통신 노드의 방법으로서, 임의 접속을 위한 설정 정보를 제1 통신 노드로 전송하는 단계; 및 상기 제1 통신 노드로부터 상기 설정 정보에 기반하여 제1 식별자를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, in a communication system according to a second embodiment of the present disclosure for achieving the above purpose, a method for connecting an IoT device may include, as a method of a second communication node, a step of transmitting setting information for random connection to a first communication node; and a step of receiving a first identifier from the first communication node based on the setting information.

여기서, 상기 제1 식별자를 포함하는 제1 응답 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계; 및 상기 제1 통신 노드로부터 제2 식별자를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a step of transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; and a step of receiving a second identifier from the first communication node.

여기서, AIoT(ambient internet of things) 제어기에서 서비스 요청 신호를 수신하는 단계; 및 상기 서비스 요청 신호에 응답하여 상기 제2 식별자를 포함하는 서비스 응답 신호를 상기 AIoT 제어기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include a step of receiving a service request signal from an AIoT (ambient internet of things) controller; and a step of transmitting a service response signal including the second identifier to the AIoT controller in response to the service request signal.

여기서, 상기 제1 식별자를 포함하는 제1 응답 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계; 상기 제1 통신 노드로부터 상기 제1 응답 신호에 대한 제2 응답 신호를 대기 시간 동안 기다리는 단계; 및 상기 대기 시간 동안에 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 응답 신호를 요청하는 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include: transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; waiting for a second response signal to the first response signal from the first communication node during a waiting time; and transmitting a signal requesting the second response signal to the first communication node if the second response signal is not received during the waiting time.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 제3 실시예에 따른 통신 시스템에서 IoT 디바이스의 접속 장치는, 제1 통신 노드로서, 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가, 제2 통신 노드로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신하고; 그리고 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 통신 노드의 제1 식별자를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 야기할 수 있다.Meanwhile, in a communication system according to a third embodiment of the present disclosure for achieving the above purpose, a connection device of an IoT device includes, as a first communication node, at least one processor, wherein the at least one processor can cause the first communication node to receive setting information of resources for random access from a second communication node; and to transmit a first identifier of the first communication node to the second communication node by utilizing the resources for random access.

여기서, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가, 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 식별자 또는 임의 접속 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 할 수 있다.Here, the at least one processor can cause the first communication node to transmit the first identifier or the random access signal to the second communication node by utilizing the resources for the random access.

여기서, 상기 제1 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체 또는 상기 디바이스 식별자의 일부일 수 있다.Here, the first identifier may be the entire device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier.

여기서, 상기 제1 식별자는 상기 제2 통신 노드에서 설정된 상기 제1 식별자의 선정 범위 내에서 선택된 임의 값일 수 있다.Here, the first identifier may be a random value selected within the selection range of the first identifier set in the second communication node.

여기서, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호를 수신하고; 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자를 확인하고; 그리고 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자가 확인되면 제2 식별자를 포함하는 제2 응답 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 더 야기할 수 있다.Here, the at least one processor may further cause the first communication node to receive a first response signal from the second communication node for transmission of the first identifier; identify the first identifier in the first response signal; and, if the first identifier is identified in the first response signal, transmit a second response signal including a second identifier to the second communication node.

여기서, 상기 제2 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자일 수 있다.Here, the second identifier may be a device identifier of a higher layer of the first communication node.

여기서, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호의 대기 시간 동안에 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 통신 노드에서 상기 제1 식별자에 대한 수신이 실패한 것으로 판단하도록 더 야기할 수 있다.Here, the at least one processor may further cause the first communication node to determine that reception of the first identifier has failed at the second communication node if the first response signal is not received during the waiting time of the first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node.

본 개시에 의하면, IoT 디바이스는 임의 접속 자원을 선택해서 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. 이때, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 포함하는 임의 접속 신호를 리더로 송신할 수 있다. 리더는 임의 접속 신호를 수신하여 디바이스 식별자를 인식할 수 있다. 리더는 인식한 디바이스 식별자를 포함하는 응답 신호를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 송신한 디바이스 식별자를 포함하는 응답 신호를 수신하면 임의 접속 신호의 성공적인 수신으로 판단할 수 있다. According to the present disclosure, an IoT device can select a random access resource and transmit a random access signal to a reader. At this time, the IoT device can transmit a random access signal including a device identifier to the reader. The reader can receive the random access signal and recognize the device identifier. The reader can transmit a response signal including the recognized device identifier to the IoT device. When the IoT device receives the response signal including the transmitted device identifier, it can determine that the random access signal has been successfully received.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a communication system.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다. Figure 2 is a block diagram illustrating a first embodiment of a communication node constituting a communication system.

도 3은 기지국/IoT(internet of things) 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a base station/IoT (internet of things) device topology.

도 4는 중간 노드/IoT 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 4 is a conceptual diagram illustrating embodiments of an intermediate node/IoT device topology.

도 5는 사용자 단말/IoT 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다. Figure 5 is a conceptual diagram illustrating embodiments of user terminal/IoT device topologies.

도 6은 AIoT(ambient internet of things) 네트워크의 프레임 구조의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram showing examples of frame structures of an AIoT (ambient internet of things) network.

도 7은 리더와 IoT 디바이스 간의 데이터 송수신 방법의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 7 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a method for transmitting and receiving data between a leader and an IoT device.

도 8은 유형 1의 제어 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 8 is a conceptual diagram showing embodiments of a control frame of type 1.

도 9는 유형 1의 데이터 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 9 is a conceptual diagram illustrating examples of data frames of type 1.

도 10은 유형 2의 R2D(reader to device) 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 10 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a type 2 R2D (reader to device) frame.

도 11은 D2R(device to reader) 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram showing embodiments of a D2R (device to reader) frame.

도 12는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 12 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.

도 13은 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 13 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.

도 14는 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 14 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.

도 15는 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 15 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.

도 16은 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 16 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a three-step message exchange.

도 17은 전송 세트에 기반한 임의 접속 자원 설정의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 17 is a conceptual diagram illustrating embodiments of random access resource configuration based on a transmission set.

도 18은 1단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 18 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a one-step message exchange.

도 19는 통합 임의 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 19 is a flowchart showing embodiments of an integrated random access method.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.This disclosure may be subject to various modifications and various embodiments. Specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. However, this is not intended to limit the disclosure to specific embodiments, but rather to encompass all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and technical scope of the disclosure.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.While terms such as "first" and "second" may be used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms are used solely to distinguish one component from another. For example, without departing from the scope of the present disclosure, a first component could be referred to as a "second component," and similarly, a second component could also be referred to as a "first component." The term "and/or" includes a combination of multiple related items described herein or any of multiple related items described herein.

본 개시의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.In embodiments of the present disclosure, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B.” Furthermore, in embodiments of the present disclosure, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B.”

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other component, but that there may be other components intervening. Conversely, when a component is referred to as being "directly connected" or "connected" to another component, it should be understood that there are no other components intervening.

본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this disclosure is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present disclosure. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this disclosure, it should be understood that the terms "comprise" or "have" indicate the presence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which this disclosure pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant technology, and shall not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined herein.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in more detail with reference to the attached drawings. In order to facilitate an overall understanding in describing the present disclosure, identical reference numerals will be used for identical components in the drawings, and redundant descriptions of identical components will be omitted.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a communication system.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, a communication system (100) may include a plurality of communication nodes (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6). Here, the communication system may be referred to as a "communication network." Each of the plurality of communication nodes may support at least one communication protocol. For example, each of the plurality of communication nodes may support a communication protocol based on CDMA (code division multiple access), a communication protocol based on WCDMA (wideband CDMA), a communication protocol based on TDMA (time division multiple access), a communication protocol based on FDMA (frequency division multiple access), a communication protocol based on OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), a communication protocol based on OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), a communication protocol based on SC (single carrier)-FDMA, a communication protocol based on NOMA (non-orthogonal multiple access), a communication protocol based on SDMA (space division multiple access), etc. Each of the plurality of communication nodes may have the following structure.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram illustrating a first embodiment of a communication node constituting a communication system.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.Referring to FIG. 2, a communication node (200) may include at least one processor (210), a memory (220), and a transceiver (230) that is connected to a network and performs communication. In addition, the communication node (200) may further include an input interface device (240), an output interface device (250), a storage device (260), etc. Each component included in the communication node (200) may be connected by a bus (270) to perform communication with each other. However, each component included in the communication node (200) may be connected through an individual interface or an individual bus centered around the processor (210), rather than a common bus (270). For example, the processor (210) may be connected to at least one of the memory (220), the transceiver (230), the input interface device (240), the output interface device (250), and the storage device (260) through a dedicated interface.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 개시의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.The processor (210) can execute program commands stored in at least one of the memory (220) and the storage device (260). The processor (210) may refer to a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor in which the methods according to embodiments of the present disclosure are performed. Each of the memory (220) and the storage device (260) may be configured with at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory (220) may be configured with at least one of a read-only memory (ROM) and a random access memory (RAM).

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 UE들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 UE(130-3) 및 제4 UE(130-4)가 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 UE(130-2), 제4 UE(130-4) 및 제5 UE(130-5)가 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 UE(130-4), 제5 UE(130-5) 및 제6 UE(130-6)가 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 UE(130-1)가 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 UE(130-6)가 속할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the communication system (100) may include a plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) and a plurality of user equipment (UEs) (130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6). Each of the first base station (110-1), the second base station (110-2), and the third base station (110-3) may form a macro cell. Each of the fourth base station (120-1) and the fifth base station (120-2) may form a small cell. The fourth base station (120-1), the third UE (130-3), and the fourth UE (130-4) may be within the coverage of the first base station (110-1). The second UE (130-2), the fourth UE (130-4), and the fifth UE (130-5) may be within the coverage of the second base station (110-2). The fifth base station (120-2), the fourth UE (130-4), the fifth UE (130-5), and the sixth UE (130-6) may be within the coverage of the third base station (110-3). The first UE (130-1) may be within the coverage of the fourth base station (120-1). The sixth UE (130-6) may be within the coverage of the fifth base station (120-2).

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 UE들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.Here, each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) may be referred to as a NodeB, an evolved NodeB, a BTS (base transceiver station), a radio base station, a radio transceiver, an access point, an access node, a road side unit (RSU), a DU (digital unit), a CDU (cloud digital unit), a RRH (radio remote head), a RU (radio unit), a TP (transmission point), a TRP (transmission and reception point), a relay node, etc. Each of the plurality of UEs (130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) may be referred to as a terminal, an access terminal, a mobile terminal, a station, a subscriber station, a mobile station, a portable subscriber station, a node, a device, etc.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), 5G NR(New Radio) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 UE(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 UE(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.Each of the plurality of communication nodes (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) can support cellular communication (e.g., long term evolution (LTE), advanced LTE-A, 5G NR (New Radio) as defined in the 3rd generation partnership project (3GPP) standard). Each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can operate in a different frequency band or can operate in the same frequency band. Each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can be connected to each other via an ideal backhaul or a non-ideal backhaul, and can exchange information with each other via the ideal backhaul or the non-ideal backhaul. Each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can be connected to a core network (not shown) via an ideal backhaul or a non-ideal backhaul. Each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can transmit a signal received from the core network to the corresponding UE (130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6), and can transmit a signal received from the corresponding UE (130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) to the core network.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 하향링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 UE들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2,110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.Each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can support OFDMA-based downlink transmission and SC-FDMA-based uplink transmission. In addition, each of the plurality of base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) can support MIMO (multiple input multiple output) transmission (e.g., single user (SU)-MIMO, multi user (MU)-MIMO, massive MIMO, etc.), CoMP (coordinated multipoint) transmission, carrier aggregation transmission, transmission in an unlicensed band, device to device (D2D) communication (or, ProSe (proximity services), etc.). Here, each of the plurality of UEs (130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) can support the base station (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) and can perform operations supported by base stations (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2).

최근에 많은 '사물'들이 상호 연결되어 동작하는 사물 인터넷(internet of things, IoT) 기술이 산업 생산 효율성을 높일 수 있고, 삶의 편안함을 높이기 위하여 많은 주목을 받고 있다. IoT 디바이스는 크기, 복잡성 및 전력 소비를 더욱 줄이면서 다양한 어플리케이션을 고려하여 수천 억개 이상의 대용량으로 배치될 수 있다. 하지만, IoT 디바이스는 유지 보수 및 관리 등의 문제로 인해 배터리를 수동으로 교체하기 어려울 수 있고, 재충전하기 어려울 수 있다. 따라서, IoT 기술은 에너지 저장 기능이 없는 장치, 배터리를 구비하지 않은 장치, 배터리를 수동으로 교체할 필요를 가지지 않은 장치 또는 배터리를 재충전할 필요를 가지지 않는 장치를 지원하기 위하여 새로운 앰비언트 IoT(ambient IoT, AIoT) 기술을 필요로 할 수 있다. The Internet of Things (IoT), where numerous "things" are interconnected and operated, has recently attracted significant attention for its potential to improve industrial production efficiency and enhance the comfort of daily life. IoT devices can be deployed in large quantities—hundreds of billions—for diverse applications while further reducing size, complexity, and power consumption. However, IoT devices can be difficult to manually replace or recharge due to maintenance and management issues. Therefore, IoT technology may require new ambient IoT (AIoT) technologies to support devices without energy storage capabilities, batteries, manual battery replacement, or recharging.

이러한 AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스는 NB(narrow band)-IoT 디바이스, LTE-MTC(long-term evolution machine type communication) 디바이스보다 낮은 복잡성을 가질 수 있다. 또한, AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스는 배터리를 가지지 않을 수 있다. 또는, AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스는 제한된 용량의 배터리를 가질 수 있다. In these AIoT networks, IoT devices may have lower complexity than narrowband (NB)-IoT devices or long-term evolution machine type communication (LTE-MTC) devices. Furthermore, IoT devices in AIoT networks may not have batteries. Alternatively, IoT devices in AIoT networks may have batteries with limited capacity.

본 개시는 다수의 IoT 디바이스들로 구성된 AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스의 무선 접속 및 통신 방법을 제시할 수 있다. 특히, 본 개시는 AIoT 네트워크의 리더와 디바이스간 무선 접속을 위한 프레임 구조 및 기능 노드간 동작 절차에 대해서 제시할 수 있다.The present disclosure may propose a method for wireless connection and communication between IoT devices in an AIoT network comprised of multiple IoT devices. In particular, the present disclosure may propose a frame structure and inter-node operation procedures for wireless connection between a leader and devices in an AIoT network.

1. 네트워크 토폴로지 1. Network topology

AIoT 네트워크는 다음과 같이 3개의 네트워크 토폴로지를 고려할 수 있다. AIoT networks can consider three network topologies:

1-1. 기지국(base station, BS)/IoT(internet of things) 디바이스 토폴로지1-1. Base station (BS)/Internet of Things (IoT) device topology

도 3은 기지국/IoT(internet of things) 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다. Figure 3 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a base station/IoT (internet of things) device topology.

도 3을 참조하면, 기지국/IoT 디바이스 토폴로지에서 IoT 디바이스(310)는 기지국(320)과 직접 연결되어 통신할 수 있다. 기지국/IoT 디바이스 토폴로지에서 기지국은 IoT 디바이스에게 데이터, 신호 및 IoT 디바이스에게 필요한 에너지를 전달할 수 있다. 이때 기지국은 IoT 디바이스에서 에너지 하베스팅을 할 수 있도록 RF(radio frequency) 신호를 사용하여 에너지를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. 해당 RF 신호는 데이터 혹은 신호를 포함할 수 있다. 이와 같은 토폴로지에서 기지국은 리더(reader)의 기능을 수행하며 셀룰러 네트워크의 gNB, eNB 혹은 무선랜 네트워크의 AP(access point) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, in the base station/IoT device topology, an IoT device (310) can be directly connected to and communicate with a base station (320). In the base station/IoT device topology, the base station can transmit data, signals, and energy required by the IoT device to the IoT device. At this time, the base station can transmit energy to the IoT device using an RF (radio frequency) signal so that the IoT device can harvest energy. The RF signal can include data or a signal. In this topology, the base station performs the function of a reader and can include a gNB, eNB of a cellular network, or an AP (access point) of a wireless LAN network.

1-2. 중간 노드(immediate node)/IoT 디바이스 토폴로지1-2. Immediate Node/IoT Device Topology

도 4는 중간 노드/IoT 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다. Figure 4 is a conceptual diagram illustrating embodiments of an intermediate node/IoT device topology.

도 4를 참조하면, 중간 노드/IoT 디바이스 토폴로지에서 IoT 디바이스(410)는 중간 노드(420)를 통해 기지국(430)과 연결되어 통신할 수 있다. 이와 같은 토폴로지에서 기지국은 중간 노드와 셀룰러 네트워크의 데이터 및 신호 절차를 수행할 수 있다. 중간 노드는 IoT 디바이스에게 데이터, 신호 그리고 IoT 디바이스에 필요한 에너지를 전달할 수 있다. 이때 중간 노드는 IoT 디바이스에서 에너지 하베스팅을 할 수 있도록 RF 신호를 사용하여 에너지를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. 해당 RF 신호는 데이터 혹은 신호를 포함할 수 있다. 이러한 토폴로지에서 중간 노드는 리더(reader)의 기능을 수행하며 릴레이(relay), 통합 액세스 및 백홀(integrated access and backhaul, IAB) 노드, UE(user equipment) 리피터(repeater)등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the intermediate node/IoT device topology, an IoT device (410) can be connected to and communicate with a base station (430) through an intermediate node (420). In this topology, the base station can perform data and signal procedures of the intermediate node and the cellular network. The intermediate node can transmit data, signals, and energy required for the IoT device to the IoT device. At this time, the intermediate node can transmit energy to the IoT device using an RF signal so that the IoT device can harvest energy. The RF signal can include data or a signal. In this topology, the intermediate node performs the function of a reader and can include a relay, an integrated access and backhaul (IAB) node, a user equipment (UE) repeater, etc.

1-3. 사용자 단말(user equipment)/IoT 디바이스 토폴로지1-3. User Equipment/IoT Device Topology

도 5는 사용자 단말/IoT 디바이스 토폴로지의 실시예들을 나타내는 개념도이다. Figure 5 is a conceptual diagram illustrating embodiments of user terminal/IoT device topologies.

도 5를 참조하면, 사용자 단말(user equipment)/IoT 디바이스 토폴로지에서 IoT 디바이스(510)는 사용자 단말(520)과 직접 연결되어 통신할 수 있다. 이와 같은 토폴로지에서 사용자 단말은 IoT 디바이스에게 데이터 및 신호 그리고 IoT 디바이스에 필요한 에너지를 전달할 수 있다. 이때 사용자 단말은 IoT 디바이스에서 에너지 하베스팅을 할 수 있도록 RF 신호를 사용하여 에너지를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. 해당 RF 신호는 데이터 혹은 신호를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, in a user equipment/IoT device topology, an IoT device (510) can be directly connected to and communicate with a user equipment (520). In this topology, the user equipment can transmit data and signals, as well as energy required by the IoT device, to the IoT device. In this case, the user equipment can transmit energy to the IoT device using an RF signal so that the IoT device can harvest energy. The RF signal can include data or a signal.

2. 디바이스 형태2. Device type

AIoT 네트워크의 디바이스는 다음과 같은 형태로 분류될 수 있다. Devices in AIoT networks can be classified into the following types:

-A 타입의 IoT 디바이스: A 타입의 IoT 디바이스는 IoT 디바이스와 리더간의 링크 전송/수신 시 증폭기를 사용하지 않을 수 있다. A 타입의 IoT 디바이스의 최대 전력 소모는 0보다 클 수 있고, 1μW 이하일 수 있다. A 타입의 IoT 디바이스에서 리더로의 링크 전송은 외부에서 제공되는 캐리어 웨이브(carrier wave)상의 후방 산란을 통해서 이루어질 수 있다. A 타입의 IoT 디바이스는 자체적인 에너지 저장소를 가지지 않을 수 있다.-Type A IoT device: Type A IoT devices may not use amplifiers when transmitting/receiving links between the IoT device and the reader. The maximum power consumption of Type A IoT devices may be greater than 0 and less than or equal to 1 μW. Link transmission from Type A IoT devices to the reader may be achieved through backscattering on an externally provided carrier wave. Type A IoT devices may not have their own energy storage.

-B 타입의 IoT 디바이스: B 타입의 IoT 디바이스는 IoT 디바이스와 리더간의 링크 전송/수신 시 증폭기를 사용하지 않을 수 있다. B 타입의 IoT 디바이스에서 최대 전력 소모는 0보다 클 수 있고, 1μW 이하일 수 있다. B 타입의 IoT 디바이스에서 리더로의 링크 전송은 외부에서 제공되는 캐리어 웨이브 상의 후방 산란을 통해 이루어질 수 있다. B 타입의 IoT 디바이스는 자체적인 에너지 저장소를 가질 수 있다.-Type B IoT devices: Type B IoT devices may not use amplifiers during link transmission/reception between the IoT device and the reader. The maximum power consumption of Type B IoT devices may be greater than 0 and less than 1 μW. Link transmission from Type B IoT devices to the reader may be achieved through backscattering on an externally provided carrier wave. Type B IoT devices may have their own energy storage.

-C 타입의 IoT 디바이스: C 타입의 IoT 디바이스는 IoT 디바이스와 리더간의 링크 전송/수신 시 증폭기를 사용할 수 있다. C 타입의 IoT 디바이스에서 최대 전력 소모는 0보다 클 수 있고, 수백 μW 이하일 수 있다. C 타입의 IoT 디바이스에서 리더로의 링크 전송은 외부에서 제공되는 캐리어 웨이브 상의 후방 산란을 통해 이루어질 수 있다. 또는, C 타입의 IoT 디바이스에서 리더로의 링크 전송은 자체적으로 생성한 신호를 전송하여 이루어질 수 있다. C 타입의 IoT 디바이스는 자체적인 에너지 저장소를 가질 수 있다.- Type C IoT Device: Type C IoT devices can use amplifiers during link transmission/reception between the IoT device and the reader. The maximum power consumption of Type C IoT devices can be greater than 0 and less than several hundred μW. Link transmission from Type C IoT devices to the reader can be achieved through backscattering on an externally provided carrier wave. Alternatively, link transmission from Type C IoT devices to the reader can be achieved by transmitting a signal generated by the device itself. Type C IoT devices can have their own energy storage.

3. 프레임 구조3. Frame structure

도 6은 AIoT(ambient internet of things) 네트워크의 프레임 구조의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram showing examples of frame structures of an AIoT (ambient internet of things) network.

도 6을 참조하면, AIoT 네트워크에서 프레임 구조는 시간 및 주파수 자원으로 구성된 자원풀에서 프레임, 서브프레임, 슬롯 그리고 심볼로 표현될 수 있다. 프레임은 복수의 서브프레임들로 구성될 수 있다. 일예로, 프레임은 I개의 서브프레임들로 구성될 수 있다. 각각의 서브프레임은 복수의 슬롯들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 서브프레임은 J개의 슬롯들로 이루어질 수 있다. 각각의 슬롯은 복수의 심볼들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 슬롯은 K개의 심볼들로 이루어질 수 있다. 여기서, I, J 및 K는 양의 정수일 수 있다.Referring to FIG. 6, the frame structure in an AIoT network can be expressed as a frame, subframe, slot, and symbol in a resource pool composed of time and frequency resources. A frame can be composed of multiple subframes. For example, a frame can be composed of I subframes. Each subframe can be composed of multiple slots. For example, a subframe can be composed of J slots. Each slot can be composed of multiple symbols. For example, a slot can be composed of K symbols. Here, I, J, and K can be positive integers.

AIoT 네트워크에서 리더와 IoT 디바이스는 리더 투 디바이스(reader to device, R2D) 프레임과 디바이스 투 리더(device to reader D2R) 프레임을 통해서 리더와 디바이스간 통신을 수행할 수 있다. 리더 투 디바이스 프레임과 디바이스 투 리더 프레임은 서브프레임, 슬롯, 혹은 심볼 단위로 전송될 수 있다. 여기서, R2D 링크는 리더에서 디바이스로 정보를 전달하는 전송 링크를 의미할 수 있다. D2R 링크는 디바이스에서 리더로 정보를 전달하는 전송 링크를 의미할 수 있다. R2D 프레임은 R2D 링크상으로 전송된 프레임을 의미할 수 있다. D2R 프레임은 D2R 링크상으로 전송된 프레임을 의미할 수 있다.In an AIoT network, a reader and an IoT device can communicate with each other through a reader-to-device (R2D) frame and a device-to-reader (D2R) frame. The reader-to-device frame and the device-to-reader frame can be transmitted in units of subframes, slots, or symbols. Here, the R2D link may refer to a transmission link that transmits information from a reader to a device. The D2R link may refer to a transmission link that transmits information from a device to a reader. An R2D frame may refer to a frame transmitted over an R2D link. A D2R frame may refer to a frame transmitted over a D2R link.

도 7은 리더와 IoT 디바이스 간의 데이터 송수신 방법의 실시예들을 나타내는 개념도이다. Figure 7 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a method for transmitting and receiving data between a leader and an IoT device.

도 7을 참조하면, 리더와 IoT 디바이스는 R2D 링크 및 D2R 링크를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. R2D 링크 및 D2R 링크는 서브프레임, 슬롯 혹은 심볼과 같은 시간 단위로 동작할 수 있다. R2D 링크 및 D2R 링크에서 서브프레임, 슬롯 혹은 심볼과 같은 시간 단위는 AIoT 네트워크의 전송 단위로 사용될 수 있고, 프레임으로 통칭될 수 있다. 따라서, AIoT 디바이스는 D2R 프레임의 송신 및 R2D 프레임의 수신을 통해서 데이터 송수신 절차를 수행할 수 있다. 또한, AIoT 디바이스는 AIoT 네트워크에서 제공하는 무선 주파수(RF) 뿐만 아니라 다양한 형태의 에너지 하베스팅 기능을 통해 동작에 필요한 에너지를 충전할 수 있다. AIoT 디바이스의 에너지 충전을 위해서 CW(carrier wave) 프레임이 정의될 수 있다.Referring to FIG. 7, a leader and an IoT device can transmit and receive data using an R2D link and a D2R link. The R2D link and the D2R link can operate in time units such as subframes, slots, or symbols. In the R2D link and the D2R link, time units such as subframes, slots, or symbols can be used as transmission units of the AIoT network and can be collectively referred to as frames. Therefore, the AIoT device can perform data transmission and reception procedures by transmitting D2R frames and receiving R2D frames. In addition, the AIoT device can charge the energy required for operation through various forms of energy harvesting functions as well as the radio frequency (RF) provided by the AIoT network. A CW (carrier wave) frame can be defined to charge the energy of the AIoT device.

AIoT 네트워크에서 리더와 IoT 디바이스는 R2D 프레임과 D2R 프레임으로 구성된 전송 세트(transmission set) 단위로 통신을 수행할 수 있다. 전송 세트는 가변적인 수의 R2D 프레임 및 D2R 프레임으로 구성될 수 있으며 하나 이상의 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임을 포함할 수 있다. 전송 세트는 무선 자원 설정을 위한 기본적인 단위로 사용될 수 있으며 AIoT 네트워크의 제어에 의한 R2D 프레임의 무선 자원 설정을 통해서 (반)고정적 혹은 가변적으로 운영될 수 있다. In an AIoT network, leaders and IoT devices can communicate in units of transmission sets, each consisting of R2D frames and D2R frames. A transmission set can consist of a variable number of R2D frames and D2R frames and can include one or more R2D frames or D2R frames. A transmission set can be used as a basic unit for wireless resource configuration and can be operated (semi-)statically or variably through wireless resource configuration of R2D frames under the control of the AIoT network.

리더는 전송 세트의 설정 정보를 R2D 프레임을 통해서 IoT 디바이스들에게 전송할 수 있다. IoT 디바이스들은 리더로부터 전송 세트의 설정 정보를 수신할 수 있다. 그리고, IoT 디바이스들의 각각은 수신한 전송 세트의 설정 정보를 기반으로 R2D 프레임의 수신 및 D2R 프레임의 송신 절차를 수행할 수 있다. 이와 더불어 전송 세트는 복수의 접속 오케이션(access occasion)들로 구성될 수 있다. 각각의 접속 오케이션은 IoT 디바이스가 임의 접속을 위해서 사용할 수 있는 무선 자원을 포함할 수 있다. 접속 오케이션은 임의 접속 오케이션일 수 있다.A leader can transmit configuration information of a transmission set to IoT devices via an R2D frame. The IoT devices can receive the configuration information of the transmission set from the leader. In addition, each IoT device can perform a procedure of receiving an R2D frame and transmitting a D2R frame based on the configuration information of the received transmission set. In addition, the transmission set can be composed of a plurality of access occasions. Each access occasion can include wireless resources that an IoT device can use for random access. The access occasions can be random access occasions.

전송 세트 #1은 2개의 R2D 프레임, 하나의 D2R 프레임 그리고 하나의 CW 프레임을 포함할 수 있다. IoT 디바이스는 전송 세트 #1내에 포함된 R2D 프레임의 무선 자원의 설정 및 할당 제어 정보를 기반으로 전송 세트 #1내에서 R2D 프레임 수신 및 D2R 프레임 전송을 수행할 수 있다.Transmission set #1 may include two R2D frames, one D2R frame, and one CW frame. An IoT device may receive R2D frames and transmit D2R frames within transmission set #1 based on the configuration and allocation control information of radio resources of the R2D frames included within transmission set #1.

전송 세트 #2는 하나의 R2D 프레임과 2개의 D2R 프레임을 포함할 수 있다. IoT 디바이스는 전송 세트 #2내에 포함된 R2D 프레임의 무선 자원의 설정 및 할당 제어 정보를 기반으로 전송 세트 #2내에서 R2D 프레임 수신 및 D2R 프레임 전송을 수행할 수 있다.Transmission set #2 may include one R2D frame and two D2R frames. The IoT device may perform R2D frame reception and D2R frame transmission within transmission set #2 based on the configuration and allocation control information of the radio resources of the R2D frame included within transmission set #2.

3-1. R2D 프레임 구조3-1. R2D frame structure

AIoT 네트워크의 리더는 주기적 혹은 비주기적으로 R2D 프레임을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. AIoT 네트워크에서 무선 자원 할당을 위한 정보를 전달하는 방식에 따라 R2D 프레임은 유형 1(Type-1)의 R2D 프레임 및 유형 2(Type-2)의 R2D 프레임으로 구별될 수 있다. The leader of an AIoT network can transmit R2D frames to IoT devices periodically or aperiodically. Depending on how information for wireless resource allocation is conveyed in an AIoT network, R2D frames can be categorized into Type 1 and Type 2 R2D frames.

유형 1의 R2D 프레임은 전송 세트의 무선 자원의 설정 및 할당 제어 정보를 전달하는 제어 프레임과 리더에서 IoT 디바이스로 데이터를 전송하는 데이터 프레임을 포함할 수 있다. 이처럼 유형 1의 R2D 프레임에서 제어 프레임과 데이터 프레임은 독립적으로 운영될 수 있다. 유형 1의 R2D 프레임에서 제어 프레임은 유형 1의 제어 프레임이라고 할 수 있다. 또한, 유형 1의 R2D 프레임에서 데이터 프레임은 유형 1의 데이터 프레임이라고 할 수 있다.A Type 1 R2D frame may include a control frame that conveys configuration and allocation control information for wireless resources of a transmission set, and a data frame that transmits data from a leader to an IoT device. Thus, the control frame and data frame in a Type 1 R2D frame can operate independently. The control frame in a Type 1 R2D frame may be referred to as a Type 1 control frame. Furthermore, the data frame in a Type 1 R2D frame may be referred to as a Type 1 data frame.

도 8은 유형 1의 제어 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 8 is a conceptual diagram showing embodiments of a control frame of type 1.

도 8을 참조하면, 유형 1의 제어 프레임은 프리앰블(preamble), 프레임 유형(frame type) 정보, 전송 세트(transmission set)내의 프레임 설정 정보, 임의 접속 자원 설정 정보, 전송 세트에 포함된 R2D 프레임과 D2R프레임의 스케줄링 정보, 그리고 CRC(cyclic redundancy check) 필드를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, a control frame of type 1 may include a preamble, frame type information, frame setup information within a transmission set, random access resource setup information, scheduling information of R2D frames and D2R frames included in the transmission set, and a CRC (cyclic redundancy check) field.

여기서, 프리앰블은 R2D 프레임의 시작을 지시하는 정보일 수 있고, 프레임 및 슬롯 동기를 위해서 사용되는 정보일 수 있다. 프리앰블은 트레이닝 시퀀스(training sequence)와 채널 추정을 위한 시퀀스(channel estimation sequence)를 포함할 수 있다. Here, the preamble may be information indicating the start of an R2D frame and may be information used for frame and slot synchronization. The preamble may include a training sequence and a channel estimation sequence.

프레임 유형은 제어 프레임 혹은 데이터 프레임과 같이 전송되는 R2D 프레임의 유형을 의미할 수 있다. 프레임 설정(frame configuration)에 대한 정보는 전송 세트에 포함된 프레임의 수와 전송 세트에 포함된 프레임의 형태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 프레임의 형태는 R2D 프레임, D2R 프레임, CW 프레임의 형태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전송 세트 #1의 프레임 설정 정보에서 프레임의 수는 3일 수 있다. 그리고, 전송 세트 #1의 프레임 설정 정보에서 프레임 형태에 대한 정보는 R2D 프레임, D2R 프레임 및 CW 프레임을 각각 2비트의 정보 '00', '01', '10'으로 표현한다고 가정할 때에 '00000110'와 같은 비트 스트림으로 표현될 수 있다. The frame type may refer to the type of R2D frame transmitted, such as a control frame or a data frame. Information about the frame configuration may include information about the number of frames included in the transmission set and the format of the frames included in the transmission set. Here, the format of the frame may refer to the format of an R2D frame, a D2R frame, or a CW frame. For example, in the frame configuration information of transmission set #1, the number of frames may be 3. In addition, information about the frame format in the frame configuration information of transmission set #1 may be expressed as a bit stream such as '00000110', assuming that the R2D frame, the D2R frame, and the CW frame are expressed as 2-bit information '00', '01', and '10', respectively.

임의 접속 자원 설정 정보는 D2R 프레임의 임의 접속 오케이션 자원과 이에 맵핑되는 R2D 프레임의 임의 접속 응답 자원의 설정 정보일 수 있다. 임의 접속 오케이션 자원과 임의 접속 응답 자원의 설정 정보는 시간 주파수 자원상의 무선 자원 할당 정보를 포함할 수 있다. 임의 접속 자원 설정 정보는 임의 접속 오케이션 자원 및 임의 접속 응답 자원의 위치를 2차원의 비트맵으로 표현된 정보일 수 있다. 임의 접속 오케이션 자원은 임의 접속 오케이션을 위한 자원일 수 있다. 임의 접속 응답 자원은 임의 접속 응답을 위한 자원일 수 있다.The random access resource configuration information may be configuration information for a random access occasion resource of a D2R frame and a random access response resource of an R2D frame mapped thereto. The configuration information for the random access occasion resource and the random access response resource may include radio resource allocation information on time-frequency resources. The random access resource configuration information may be information representing the locations of the random access occasion resource and the random access response resource as a two-dimensional bitmap. The random access occasion resource may be a resource for a random access occasion. The random access response resource may be a resource for a random access response.

예를 들어, 전송 세트 #1에 포함된 첫 번째 D2R 프레임은 14개의 심볼로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 전송 세트 #1에 포함된 첫 번째 D2R 프레임은 0번 내지 13번의 14개의 심볼로 구성될 수 있다. 이때, 첫 번째 D2R 프레임의 4번 심볼에서 6번 심볼까지는 임의 접속을 위한 프리앰블 전송을 위해서 할당될 수 있다. 이와 같은 경우에 임의 접속 자원 설정 정보의 시간 자원에 대한 설정 정보는 '00001110000000'의 비트맵으로 표현될 수 있다. 임의 접속을 위한 프리앰블 전송을 위하여 할당된 심볼은 임의 접속 오케이션 자원일 수 있다.For example, the first D2R frame included in transmission set #1 may be composed of 14 symbols. In other words, the first D2R frame included in transmission set #1 may be composed of 14 symbols numbered 0 to 13. At this time, symbols 4 to 6 of the first D2R frame may be allocated for preamble transmission for random access. In this case, the configuration information for the time resource of the random access resource configuration information may be expressed as a bitmap of '00001110000000'. The symbol allocated for preamble transmission for random access may be a random access occasion resource.

임의 접속을 위한 프리앰블 전송을 위하여 할당된 심볼에 대한 주파수 자원 설정은 사전에 정의된 단위로 전체 주파수 대역을 할당하여 전체 주파수 대역을 설정할 수 있다. 또는, 임의 접속을 위한 프리앰블 전송을 위하여 할당된 심볼에 대한 주파주 자원 설정은 시간 자원의 설정과 동일하게 설정된 심볼에 대해 주파수 자원 단위에 해당하는 비트맵으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 전송 세트 #1의 D2R 프레임의 4번 심볼에 6개의 주파수 자원을 할당할 수 있는 경우에 이중 하위 3개의 주파수 자원을 임의 접속을 위해서 할당할 수 있다. 이와 같은 경우에 임의 접속을 위한 프리앰블 전송을 위하여 할당된 심볼에 대한 주파수 자원 설정은 '111000'의 비트 스트림으로 표현될 수 있다. The frequency resource configuration for the symbols allocated for preamble transmission for random access can be configured by allocating the entire frequency band in units defined in advance. Alternatively, the frequency resource configuration for the symbols allocated for preamble transmission for random access can be expressed as a bitmap corresponding to the frequency resource unit for the set symbols in the same way as the time resource configuration. For example, if six frequency resources can be allocated to symbol 4 of the D2R frame of transmission set #1, the lower three frequency resources among them can be allocated for random access. In this case, the frequency resource configuration for the symbols allocated for preamble transmission for random access can be expressed as a bit stream of '111000'.

임의 접속 자원 설정 정보는 D2R 프레임의 임의 접속 기회(RA opportunity)와 R2D 프레임의 임의 접속 응답에 동일하게 적용될 수 있다. IoT 디바이스는 D2R 프레임의 임의 접속 오케이션들을 위한 자원들에서 선택한 어느 하나의 무선 자원을 사용하여 리더에 임의 접속을 시도할 수 있다. 이때, IoT 디바이스의 리더에 대한 임의 접속의 성공 여부는 설정된 R2D 프레임의 임의 접속 응답의 동일 위치의 무선 자원의 디코딩을 통해서 IoT 디바이스에서 판단할 수 있다. 또한, 임의 접속 자원 설정 정보는 임의 접속 자원 설정을 적용한 D2R 프레임과 임의 접속 결과를 제시하는 임의 접속 응답의 무선 자원을 포함한 R2D 프레임의 연관 관계를 나타내는 맵핑값을 포함할 수 있다. 예를 들어 특정 전송 세트 #n에 포함된 첫 번째 D2R 프레임의 임의 접속 자원은 해당 전송 세트에 포함된 두 번째 R2D 프레임의 임의 접속 응답의 무선 자원과 맵핑될 수 있다. 여기서, n은 양의 정수일 수 있다.The random access resource configuration information can be applied equally to the random access opportunity (RA opportunity) of the D2R frame and the random access response of the R2D frame. The IoT device can attempt to randomly access the leader using any one of the wireless resources selected from the resources for the random access occasions of the D2R frame. At this time, whether the random access of the IoT device to the leader is successful can be determined by the IoT device through decoding the wireless resources of the same location of the random access response of the configured R2D frame. In addition, the random access resource configuration information can include a mapping value indicating the relationship between the D2R frame to which the random access resource configuration has been applied and the R2D frame including the wireless resources of the random access response that presents the random access result. For example, the random access resource of the first D2R frame included in a specific transmission set #n can be mapped to the wireless resources of the random access response of the second R2D frame included in the transmission set. Here, n can be a positive integer.

이와 더불어 임의 접속 자원 설정 정보는 임의 접속에 참여할 IoT 디바이스의 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우를 제공할 수 있다. 이와 같은 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우에 대한 정보를 기반으로 IoT 디바이스는 임의의 값을 선택한 후 해당 값을 이용하여 설정된 임의 접속 오케이션 자원에서 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우는 AIoT 네트워크의 상태, 충돌율 등을 고려하여 리더가 임의로 변경할 수 있다. 리더는 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우에 대한 정보를 D2R 프레임의 임의 접속 자원 설정 정보로 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. In addition, the random access resource configuration information can provide a selection window for selecting a random access resource for an IoT device to participate in random access. Based on the information about the selection window for selecting a random access resource, the IoT device can select a random value and then transmit a random access signal to the leader from the random access occasion resource configured using the selected value. The selection window for selecting a random access resource can be arbitrarily changed by the leader considering the status of the AIoT network, collision rate, etc. The leader can transmit information about the selection window for selecting a random access resource to the IoT device as the random access resource configuration information of the D2R frame.

또한, 임의 접속 자원 설정 정보는 임의 접속 응답을 위한 대기 시간 및 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우 재설정 정보를 포함할 수 있다. 임의 접속 응답을 위한 대기 시간은 IoT 디바이스에서 임의 접속 신호를 전송한 후에 응답을 기다리는 시간을 의미할 수 있으며 IoT 디바이스의 타이머 동작값 또는 프레임 단위의 값일 수 있다. Additionally, the random access resource configuration information may include a waiting time for a random access response and selection window reset information for selecting a random access resource. The waiting time for a random access response may refer to the time for which an IoT device waits for a response after transmitting a random access signal, and may be a timer operation value of the IoT device or a value in units of frames.

임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우 재설정 정보는 임의 접속 절차를 재수행할때 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우의 크기를 어떤 형태로 확장할지에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어 2의 지수승의 임의 접속 구간을 확장하는 경우 IoT 디바이스는 기존 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우의 크기를 2배로 확장할 수 있다. IoT 디바이스는 2배로 확장된 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우에서 임의의 번호를 선택한 후에 해당 값을 이용하여 설정된 임의 접속 오케이션 자원에서 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. The selection window reset information for selecting a random access resource may be information on how to expand the size of the selection window for selecting a random access resource when re-executing the random access procedure. For example, when expanding the random access interval by an exponent of 2, the IoT device can double the size of the selection window for selecting an existing random access resource. After selecting a random number from the selection window for selecting a random access resource that has been expanded twice, the IoT device can transmit a random access signal to the reader from the random access occasion resource set using the selected number.

스케줄링 정보(scheduling information)는 전송 세트에 포함된 각각의 R2D 프레임, D2R 프레임에서 전송을 위한 무선 자원의 할당 정보를 포함할 수 있다. 스케줄링 정보는 R2D 할당(R2D assignment) 및 D2R 그랜트(D2R grant)를 위한 무선 자원의 할당 정보를 포함할 수 있다. R2D 할당을 위한 무선 자원의 할당 정보와 D2R 그랜트를 위한 무선 자원의 할당 정보는 IoT 디바이스 식별자(device identifier), 데이터 송/수신을 위한 시간 자원 및 주파수 자원상에서 위치를 나타내는 무선 자원 할당 정보, 전송 세트내의 프레임의 동일 무선 자원을 특정 IoT 디바이스에 할당할지를 나타내는 정적 스케줄링 플래그, 그리고 전송을 위한 변조 및 복조 관련 파라미터, 코딩 방식 등을 포함하는 물리 계층 동작 정보를 포함할 수 있다. Scheduling information may include allocation information of radio resources for transmission in each R2D frame and D2R frame included in a transmission set. The scheduling information may include allocation information of radio resources for R2D assignment and D2R grant. The allocation information of radio resources for R2D assignment and the allocation information of radio resources for D2R grant may include an IoT device identifier, radio resource allocation information indicating a position in time and frequency resources for data transmission/reception, a static scheduling flag indicating whether to allocate the same radio resources of a frame within a transmission set to a specific IoT device, and physical layer operation information including modulation and demodulation-related parameters, coding schemes, etc. for transmission.

예를 들어, 스케줄링 정보는 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임에 포함된 전송 심볼을 비트로 맵핑하여 표현할 수 있다. 예를 들어, 전송 세트 #1에 포함된 두 번째 R2D 프레임은 14(0 내지 13)개의 심볼로 구성될 수 있다. 리더는 14개의 심볼들에서 4번과 5번 심볼을 IoT 디바이스 A에게 전송을 위하여 할당할 수 있다. 이때, 스케줄링 정보의 디바이스 식별자(device identifier, device ID)는 A일 수 있다. 스케줄링 정보의 데이터 송/수신을 위한 시간 자원 및 주파수 자원상에서 위치를 나타내는 무선 자원 할당 정보에서 시간 자원 할당 정보는 비트맵(bitmap for resource allocation)으로 '00001100000000'로 표현될 수 있다. For example, scheduling information can be expressed by mapping transmission symbols included in an R2D frame or a D2R frame to bits. For example, the second R2D frame included in transmission set #1 can be composed of 14 (0 to 13) symbols. The leader can allocate symbols 4 and 5 from the 14 symbols to IoT device A for transmission. At this time, the device identifier (device ID) of the scheduling information can be A. In the radio resource allocation information indicating a location on time resources and frequency resources for data transmission/reception of the scheduling information, the time resource allocation information can be expressed as '00001100000000' in a bitmap (bitmap for resource allocation).

또한, 할당된 시간 자원에 해당하는 주파수 자원의 할당에 대한 주파수 자원 할당 정보는 동일한 형태의 비트맵으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 전송 세트 #1에 포함된 두 번째 R2D 프레임의 4번 심볼에 12개의 주파수 자원이 할당 가능할 수 있다. 스케줄링 정보의 데이터 송/수신을 위한 시간 자원 및 주파수 자원상에서 위치를 나타내는 무선 자원 할당 정보에서 주파수 자원 할당 정보는 모든 주파수 자원을 IoT 디바이스 A에게 할당하는 경우'111111111111'의 형태의 비트 스트림의 비트맵으로 표현될 수 있다. In addition, frequency resource allocation information for allocation of frequency resources corresponding to allocated time resources can be expressed as a bitmap in the same form. For example, 12 frequency resources can be allocated to symbol 4 of the second R2D frame included in transmission set #1. In the radio resource allocation information indicating the location on the time resource and frequency resource for data transmission/reception of scheduling information, the frequency resource allocation information can be expressed as a bitmap of a bit stream in the form of '111111111111' when all frequency resources are allocated to IoT device A.

리더는 스케쥴링의 방법으로 동적인 스케쥴링이 아닌 전송 세트내의 모든 프레임에서 동일 무선 자원을 IoT 디바이스에 할당하는 설정된 스케쥴링을 사용할 수 있다. 이와 같은 경우 리더는 스케줄링 정보에 포함된 정적 스케줄링 플래그를 설정하여 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 예를 들어, 리더는 전송 세트 #1에 포함된 첫 번째 R2D 프레임의 4번 심볼에 12개의 주파수 자원을 IoT 디바이스 A에게 할당할 수 있다. 또한, 리더는 전송 세트 #1에 포함된 두 번째 R2D 프레임의 4번 심볼에 12개의 주파수 자원을 IoT 디바이스 A에게 할당할 수 있다. 이때, 리더는 이와 같은 할당 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 정적 스케줄링 플래그를 설정하여 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. 이와 같이 리더는 전송 세트 #1의 첫 번째 R2D 프레임뿐만 아니라 두 번째 R2D 프레임의 4번 심볼에 12개의 주파수 자원을 명시적인 스케줄링 정보의 전달 없이 해당 IoT 디바이스에게 할당할 수 있다.The leader can use established scheduling, which allocates the same radio resources to IoT devices in all frames within a transmission set, rather than dynamic scheduling, as a scheduling method. In this case, the leader can set a static scheduling flag included in the scheduling information and transmit it to the IoT device. For example, the leader can allocate 12 frequency resources to IoT device A in symbol 4 of the first R2D frame included in transmission set #1. Additionally, the leader can allocate 12 frequency resources to IoT device A in symbol 4 of the second R2D frame included in transmission set #1. At this time, the leader can transmit scheduling information including such allocation information to the IoT device by setting a static scheduling flag. In this way, the leader can allocate 12 frequency resources to the IoT device in symbol 4 of the second R2D frame as well as the first R2D frame of transmission set #1 without explicitly transmitting scheduling information.

CRC 필드는 전송되는 R2D 링크 프레임의 오류를 검출하기 위한 정보를 포함하며 시스템에서 정의한 다항식(polynomial)을 통해 도출될 수 있다. 리더는 도출된 CRC 필드를 프레임에 추가하여 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 CRC 필드를 포함한 프레임을 수신할 수 있고, 다항식을 통해 계산한 수신 프레임의 CRC 필드와 프레임에 포함된 CRC 필드를 비교하여 프레임의 오류를 검출할 수 있다.The CRC field contains information for detecting errors in the transmitted R2D link frame and can be derived using a system-defined polynomial. The reader can add the derived CRC field to the frame and transmit it. IoT devices can receive frames containing the CRC field and detect frame errors by comparing the CRC field of the received frame calculated using the polynomial with the CRC field included in the frame.

도 9는 유형 1의 데이터 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 9 is a conceptual diagram illustrating examples of data frames of type 1.

도 9를 참조하면, 유형 1의 데이터 프레임은 프리앰블, 프레임 유형 정보, 임의 접속 응답 정보, 데이터, 그리고 CRC 필드를 포함할 수 있다. 데이터는 유형 1의 R2D 프레임의 설정 및 제어 정보 전달 프레임의 스케줄링 정보에 해당할 수 있다. 프리앰블은 R2D 프레임의 시작을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 프레임 유형에 대한 정보는 제어 프레임 혹은 데이터 프레임과 같이 전송되는 R2D 프레임의 유형을 나타내는 정보일 수 있다. Referring to FIG. 9, a data frame of type 1 may include a preamble, frame type information, random access response information, data, and a CRC field. The data may correspond to the setup of the R2D frame of type 1 and scheduling information of the control information transmission frame. The preamble may include information indicating the start of the R2D frame. The information about the frame type may be information indicating the type of R2D frame transmitted, such as a control frame or a data frame.

임의 접속 응답에 대한 정보는 이전 D2R 프레임에서 IoT 디바이스에서 전송한 임의 접속을 위한 신호 전송에 대한 응답을 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들어 IoT 디바이스는 D2R 프레임의 임의 접속 오케이션의 첫 번째 심볼과 세 번째 주파수 자원에 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 R2D 프레임의 임의 접속 응답의 무선 자원의 동일한 위치(첫 번째 심볼과 세 번째 주파수 자원)에 응답 신호를 수신할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스는 해당 임의 접속 신호를 리더에서 수신하였다고 판단할 수 있다. 또한, IoT 디바이스는 리더에서 임의 접속 신호에 대한 응답을 전송하였다고 판단할 수 있다. 그리고, IoT 디바이스는 리더에서 전송한 임의 접속 신호에 대한 응답을 수신하였다고 판단할 수 있다. 또 다른 실시 예로 IoT 디바이스는 R2D 프레임의 임의 접속 자원 설정 정보에 포함된 맵핑 관계를 통해서 D2R 프레임 상의 임의 접속 결과를 확인할 수 있다. 데이터는 AIoT 네트워크의 운용 및 상위 응용 계층등에서 전달되는 정보를 지시할 수 있다. CRC 필드는 송신되는 R2D 프레임의 오류를 검출하기 위한 정보를 포함할 수 있다.Information about a random access response may be information indicating a response to a signal transmission for random access transmitted from an IoT device in a previous D2R frame. For example, an IoT device may transmit a random access signal to a leader in the first symbol and the third frequency resource of a random access occasion of a D2R frame. The IoT device may receive a response signal in the same location (the first symbol and the third frequency resource) of the radio resources of a random access response of an R2D frame. In this case, the IoT device may determine that the leader has received the random access signal. In addition, the IoT device may determine that the leader has transmitted a response to the random access signal. In addition, the IoT device may determine that the leader has received a response to the random access signal. In another embodiment, the IoT device may confirm the random access result on a D2R frame through a mapping relationship included in the random access resource configuration information of the R2D frame. The data may indicate information transmitted from the operation of the AIoT network and upper application layers. The CRC field may contain information for detecting errors in the R2D frame being transmitted.

도 10은 유형 2의 R2D(reader to device) 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 10 is a conceptual diagram illustrating embodiments of a type 2 R2D (reader to device) frame.

도 10을 참조하면, 유형 2의 R2D 프레임은 전송 세트의 무선 자원의 설정 및 할당을 위한 제어 정보와 리더에서 디바이스로 전송하는 데이터를 포함할 수 있다. 유형 2의 R2D 프레임은 동기 신호를 포함한 프리앰블, 전송 세트내의 프레임 설정 정보, 임의 접속 자원 설정 정보, 임의 접속 응답 정보, 전송 세트에 포함된 R2D 프레임과 D2R 프레임의 스케줄링 정보, 데이터, 그리고 CRC 필드를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, a Type 2 R2D frame may include control information for setting and allocating wireless resources of a transmission set and data transmitted from a leader to a device. A Type 2 R2D frame may include a preamble including a synchronization signal, frame setting information within a transmission set, random access resource setting information, random access response information, scheduling information of R2D frames and D2R frames included in the transmission set, data, and a CRC field.

유형 2의 R2D 프레임의 프리앰블, 전송 세트내의 프레임 설정 정보, 임의 접속 자원 설정 정보, 임의 접속 응답 정보, 전송 세트에 포함된 R2D 프레임과 D2R 프레임의 스케줄링 정보는 앞서 기술한 유형 1의 R2D 프레임의 제어 프레임의 내용과 동일할 수 있다. CRC 필드는 R2D 프레임의 오류를 검출하기 위해 사용될 수 있다.The preamble of the R2D frame of type 2, the frame setup information within the transmission set, the random access resource setup information, the random access response information, and the scheduling information of the R2D frame and D2R frame included in the transmission set may be identical to the contents of the control frame of the R2D frame of type 1 described above. The CRC field may be used to detect errors in the R2D frame.

3-2. D2R 프레임 구조3-2. D2R frame structure

AIoT 네트워크의 IoT 디바이스는 리더에서 R2D 프레임의 무선 자원의 설정 및 할당 제어 정보를 수신할 수 있다. 그리고, IoT 디바이스는 수신한 무선 자원의 설정 및 할당 제어 정보에 따라 D2R 프레임을 리더로 전송할 수 있다. IoT devices in an AIoT network can receive wireless resource configuration and allocation control information in R2D frames from the leader. Furthermore, the IoT devices can transmit D2R frames to the leader based on the received wireless resource configuration and allocation control information.

도 11은 D2R(device to reader) 프레임의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram showing embodiments of a D2R (device to reader) frame.

도 11을 참조하면, D2R 프레임은 프리앰블, 시간 측정 신호(time measurement signal) 혹은 타임 스탬프(time stamp), 임의 접속 기회(RA opportunities), 데이터 그리고 CRC 필드를 포함할 수 있다. 프리앰블은 D2R 프레임의 시작을 지시하는 정보일 수 있다. 측정 신호 혹은 타임 스탬프는 리더에서 IoT 디바이스의 근접성(proximity) 측정을 위해서 사용하는 정보일 수 있다. 측정 신호 기반의 근접성 측정을 위해서 IoT 디바이스는 사전에 설정된 시간 및 주파수상의 무선 자원에 사전에 설정된 시퀀스 기반의 신호를 전송할 수 있다. 그러면, 리더는 해당 신호를 수신하여 해당 IoT 다바이스의 근접성을 확인할 수 있다. 이러한 방법에서 IoT 디바이스는 사전에 설정된 강도로 신호를 전송할 수 있다. Referring to FIG. 11, a D2R frame may include a preamble, a time measurement signal or a timestamp, random access opportunities (RA opportunities), data, and a CRC field. The preamble may be information indicating the start of the D2R frame. The measurement signal or timestamp may be information used by the reader to measure the proximity of an IoT device. For proximity measurement based on the measurement signal, the IoT device may transmit a signal based on a preset sequence on a wireless resource at a preset time and frequency. Then, the reader may receive the signal and determine the proximity of the IoT device. In this method, the IoT device may transmit a signal with a preset strength.

리더는 RSRP(reference signal received power)와 같은 수신한 신호의 수신 강도를 통해서 리더와 IoT 디바이스의 거리를 추정할 수 있다. 또 다른 방법으로는 타임 스탬프를 활용하는 방법으로 리더에서 설정한 전역 시간을 기반으로 IoT 디바이스는 D2R 프레임의 전송 시에 동작 클럭에 기반한 시간값인 타임 스탬프를 리더로 전송할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스에서 타임 스탬프를 수신할 수 있고, D2R 프레임의 수신 시간과 D2R 프레임에 포함된 타임 스탬프를 비교하여 리더와 디바이스의 거리를 추정할 수 있다.The reader can estimate the distance between the reader and the IoT device based on the reception strength of the received signal, such as the reference signal received power (RSRP). Another method is to utilize a timestamp. Based on the global time set by the reader, the IoT device can transmit a timestamp, which is a time value based on the operating clock, to the reader when transmitting the D2R frame. The reader can receive the timestamp from the IoT device and estimate the distance between the reader and the device by comparing the reception time of the D2R frame with the timestamp included in the D2R frame.

임의 접속 기회는 주파수 및 시간 차원의 무선 자원을 의미할 수 있다. 임의 접속 기회의 무선 자원은 신호 자원(signal resource)과 식별자 자원(identifier resource)으로 구성될 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속 기회의 신호 자원을 사용하여 임의 접속을 위한 신호를 리더로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속 기회의 식별자 자원을 사용하여 IoT 디바이스를 식별할 수 있는 식별자를 리더로 전송할 수 있다. A random access opportunity can refer to wireless resources in the frequency and time dimensions. The wireless resources of a random access opportunity can consist of signal resources and identifier resources. IoT devices can use the signal resources of a random access opportunity to transmit signals for random access to the leader. IoT devices can use the identifier resources of a random access opportunity to transmit an identifier that identifies the IoT device to the leader.

이때, IoT 디바이스는 임의 접속 기회의 식별자 자원을 사용하여 IoT 디바이스의 식별자와 함께 IoT 디바이스의 능력(capability) 정보를 리더로 전송할 수 있다. 데이터는 IoT 디바이스에서 리더로 전송되는 AIoT 네트워크의 운용 및 상위 응용 계층등에서 전달되는 정보를 지시할 수 있다. 데이터는 R2D 프레임에서 전송된 D2R 그랜트 스케줄링 정보에 따라 설정된 무선 자원 및 물리 계층 동작 파라미터를 활용하여 전송될 수 있다. CRC 필드는 송신되는 D2R 프레임의 오류를 검출하기 위해 사용될 수 있다.At this time, the IoT device can transmit capability information of the IoT device along with its identifier to the leader using the identifier resource of the random access opportunity. The data can indicate information transmitted from the operation of the AIoT network and upper application layer, etc. transmitted from the IoT device to the leader. The data can be transmitted by utilizing the radio resources and physical layer operation parameters set according to the D2R grant scheduling information transmitted in the R2D frame. The CRC field can be used to detect errors in the transmitted D2R frame.

4. 접속 방법4. Connection Method

AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스는 에너지 하베스팅을 활용하여 내장된 에너지 저장소에 충전을 진행할 수 있다. IoT 디바이스는 D2R 프레임을 전송할 수 있는 상태에서 임의 접속 및 등록 절차를 수행할 수 있다. 임의 접속 및 등록 절차에서 IoT 디바이스는 리더에서 설정한 무선 자원 설정 정보를 기반으로 D2R 링크를 사용하여 IoT 디바이스의 식별자 및 IoT 디바이스의 능력 정보 등을 리더로 전달할 수 있다. 임의 접속 및 등록 절차에서 리더는 IoT 디바이스에서 IoT 디바이스의 식별자 및 IoT 디바이스의 능력 정보를 수신할 수 있고, 자신의 서비스 영역에 포함되는 IoT 디바이스들을 확인할 수 있다. In an AIoT network, IoT devices can utilize energy harvesting to charge their built-in energy storage. IoT devices can perform random access and registration procedures while being able to transmit D2R frames. During the random access and registration procedures, IoT devices can use the D2R link to transmit their identifiers and capabilities to the leader based on wireless resource configuration information configured by the leader. During the random access and registration procedures, the leader can receive the identifiers and capabilities from IoT devices and identify IoT devices within its service area.

4-1. 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법4-1. Connection method using 4-step message exchange

IoT 디바이스는 4단계의 메시지 교환을 이용하여 리더에 접속할 수 있다. IoT devices can connect to a reader using a four-step message exchange.

도 12는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 12 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.

도 12를 참조하면, 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법은 임의 접속 자원 설정 정보 수신 단계(S1201), 임의 접속 신호 전송 단계(S1202), 임의 접속 응답 수신 단계(S1203), IoT 디바이스의 식별자와 능력 정보 전송 단계(S1204), 응답 수신 단계(S1205), 데이터 송수신 단계(S1206) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, a connection method using a four-step message exchange may include a random connection resource setting information receiving step (S1201), a random connection signal transmitting step (S1202), a random connection response receiving step (S1203), an IoT device identifier and capability information transmitting step (S1204), a response receiving step (S1205), a data transmission/reception step (S1206), etc.

4-1-1-0. 임의 접속 자원 설정 정보 수신 단계4-1-1-0. Step 1: Receiving random access resource configuration information

리더는 무선 자원의 할당 정보 및 스케줄링 정보로 구성된 임의 접속 자원 설정 정보를 포함한 R2D 프레임을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 임의 접속 자원 설정 정보는 임의 접속을 위한 D2R 프레임의 위치 및 D2R 프레임에서 임의 접속 오케이션들의 무선 자원들의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. IoT 디바이스는 무선 자원의 할당 정보 및 스케줄링 정보로 이루어진 임의 접속 자원 설정 정보를 포함한 R2D 프레임을 리더로부터 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 수신한 R2D 프레임의 무선 자원의 할당 정보 및 스케줄링 정보로부터 임의 접속을 위한 D2R 프레임의 위치 및 D2R 프레임의 임의 접속 오케이션들의 무선 자원들의 위치를 파악할 수 있다. 리더는 임의 접속 자원 설정 정보를 페이징 메시지를 사용하여 IoT 디바이스로 전달할 수 있다. IoT 디바이스는 페이징 메시지를 통하여 임의 접속 자원 설정 정보를 수신할 수 있다.The leader can transmit an R2D frame including random access resource configuration information, which is composed of allocation information of wireless resources and scheduling information, to the IoT device. The random access resource configuration information can include information about the location of a D2R frame for random access and the locations of wireless resources of random access occasions in the D2R frame. The IoT device can receive an R2D frame including random access resource configuration information, which is composed of allocation information of wireless resources and scheduling information, from the leader. The IoT device can determine the location of the D2R frame for random access and the locations of wireless resources of random access occasions in the D2R frame from the allocation information of wireless resources and scheduling information of the received R2D frame. The leader can transmit the random access resource configuration information to the IoT device using a paging message. The IoT device can receive the random access resource configuration information through the paging message.

4-1-1-1. 임의 접속 신호 전송 4-1-1-1. Transmitting a random access signal

IoT 디바이스는 리더로부터 수신한 R2D 프레임의 무선 자원의 할당 정보 및 스케줄링 정보를 기반으로 임의 접속을 위한 무선 자원을 선택할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속을 위한 무선 자원을 선택할 때 리더로부터 제공된 임의 접속 자원 설정 정보를 활용할 수 있다. IoT devices can select wireless resources for random access based on the allocation and scheduling information in the R2D frame received from the leader. When selecting wireless resources for random access, IoT devices can utilize the random access resource configuration information provided by the leader.

예를 들어, 임의 접속 자원 설정에서 임의 접속 신호를 전송할 수 있는 심볼이 3개일 수 있고, 주파수 자원은 각 심볼별로 3개일 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 전체 9개의 임의 접속 오케이션들 중에서 하나의 임의 접속 오케이션을 선택할 수 있고, 선택한 임의 접속 오케이션의 무선 자원을 이용하여 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. 임의 접속 신호는 Msg1일 수 있다.For example, in the random access resource configuration, there may be three symbols capable of transmitting random access signals, and three frequency resources per symbol. In this case, an IoT device can select one random access occasion from a total of nine random access occasions and transmit a random access signal to the leader using the radio resources of the selected random access occasion. The random access signal may be Msg1.

이를 위해서 IoT 디바이스는 임의 접속 자원 설정 정보에 포함된 임의 접속 자원 선택을 선택하기 위한 선택 윈도우에서 제공하는 값인 9를 기반으로 0부터 8까지에서 임의의 숫자를 선택할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속 오케이션이 발생할 때마다 선택된 임의의 숫자를 1씩 감소시킬 수 있다. IoT 디바이스는 0이 되는 임의의 숫자의 시점에 해당하는 무선 자원에서 임의 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다.To this end, the IoT device can select a random number from 0 to 8 based on the value 9 provided in the selection window for selecting a random access resource included in the random access resource configuration information. The IoT device can decrease the selected random number by 1 whenever a random access occasion occurs. The IoT device can transmit a random access signal to the leader on the wireless resource corresponding to the point in time when the random number becomes 0.

임의 접속 신호는 NR(new radio) RACH(random access channel) 프리앰블(preamble)과 유사한 신호 혹은 온(on)과 오프(off) 기반의 신호일 수 있다. IoT 디바이스는 선택된 무선 자원에서 사전에 정의된 온 신호를 전송하여 임의 접속을 시작할 수 있다. 또는, 임의 접속 신호는 멀티플렉싱 방법에 따라 시간 자원 혹은 주파수 자원에서 멀티플렉싱되어 전송될 수 있다. 또는, 전송되는 신호의 형태에 따라 코드 기반의 멀티플렉싱을 고려하여 전송하는 경우 동일한 시간 주파수 자원에서 복수개의 임의 접속 신호들이 전송될 수 있고, 디코딩될 수 있다. The random access signal can be a signal similar to the NR (new radio) random access channel (RACH) preamble or an on-off signal. An IoT device can initiate random access by transmitting a predefined on signal on a selected radio resource. Alternatively, the random access signal can be multiplexed and transmitted on time resources or frequency resources depending on a multiplexing method. Alternatively, if code-based multiplexing is considered for transmission depending on the type of signal being transmitted, multiple random access signals can be transmitted and decoded on the same time-frequency resource.

IoT 디바이스는 임의 접속 신호를 전송한 후에 설정된 시간 구간 동안에 응답을 수신하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 임의 접속 신호의 충돌이 발생하였다고 판단할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 리더에서 임의 접속 신호를 수신하지 못한 것으로 판단할 수 있다. An IoT device may not receive a response within a set time period after transmitting a random access signal. In this case, the IoT device may determine that a random access signal collision has occurred. Alternatively, the IoT device may determine that the random access signal was not received by the leader.

이를 위해서 IoT 디바이스는 타이머를 기반으로 임의 접속 응답을 위한 무선 자원을 확인할 수 있다. 타이머 값은 IoT 디바이스의 기설정된 값일 수 있다. 또는, 타이머 값은 리더에서 R2D 프레임을 사용하여 IoT 디바이스로 전달하는 임의 접속 응답을 위한 대기 시간일 수 있다. To achieve this, IoT devices can identify wireless resources for random access responses based on a timer. The timer value can be a preset value for the IoT device. Alternatively, the timer value can be a waiting time for a random access response transmitted from the reader to the IoT device using an R2D frame.

다른 형태의 임의 접속 신호를 전송 후 응답을 대기하는 방법으로 IoT 디바이스는 프레임을 기반으로 임의 접속 응답을 위한 무선 자원을 확인할 수 있다. 응답 대기를 위한 프레임 값은 IoT 디바이스에 기설정된 값일 수 있다. 또는, 응답 대기를 위한 프레임 값은 리더에서 R2D 프레임을 사용하여 IoT 디바이스로 전달하는 임의 접속 응답을 위한 대기 시간일 수 있다.By transmitting a different type of random access signal and then waiting for a response, IoT devices can identify wireless resources for random access responses based on the frame. The frame value for waiting for a response can be a value preset for the IoT device. Alternatively, the frame value for waiting for a response can be the waiting time for a random access response transmitted from the leader to the IoT device using an R2D frame.

IoT 디바이스는 설정된 시간 구간이 지난 후에도 임의 접속 응답을 위한 무선 자원 상에서 응답 신호를 확인하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스는 리더로부터 수신한 임의 접속 자원 선택을 선택하기 위한 선택 윈도우 재설정 정보를 기반으로 임의 접속 구간의 길이를 재설정할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 숫자를 선택하여 임의 접속 절차를 재수행할 수 있다. 예를 들어 2의 지수승의 임의 접속 구간을 확장하는 경우 IoT 디바이스는 기존 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우의 크기를 2배로 확장할 수 있다. 그리고, IoT 디바이스는 크기에서 2배로 확장된 임의 접속 자원을 선택하기 위한 선택 윈도우에서 임의의 숫자를 선택한 후에 앞서 기술한 임의 접속 신호 전송을 수행할 수 있다.An IoT device may not be able to confirm a response signal on a wireless resource for a random access response even after a set time interval has elapsed. In such a case, the IoT device can reset the length of the random access interval based on the selection window reset information for selecting a random access resource received from the leader. The IoT device can select an arbitrary number and re-perform the random access procedure. For example, when extending the random access interval by an exponent of 2, the IoT device can double the size of the selection window for selecting an existing random access resource. Then, the IoT device can select an arbitrary number from the selection window for selecting a random access resource that has been doubled in size and then perform the random access signal transmission described above.

4-1-1-2. 임의 접속 응답 수신4-1-1-2. Receiving a random access response

리더는 임의 접속 기회(RA opportunity)들을 위한 무선 자원들을 디코딩하여 IoT 디바이스로부터 임의 접속 신호의 수신 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어 리더는 설정한 임의 접속 기회를 위한 자원에서 임의 접속 신호를 검출할 수 없다. 이와 같은 경우에 리더는 접속을 시도하는 IoT 디바이스의 무존재를 인식할 수 있다. 이와 반대로 IoT 디바이스는 설정된 임의 접속 기회를 위한 무선 자원에서 임의 접속 신호를 검출할 수 있다. 이와 같은 경우 리더는 임의 접속을 시도하는 IoT 디바이스의 존재를 인식할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스에서 임의 접속 신호의 수신 여부를 확인하도록 하기 위한 응답 신호를 생성하여 생성한 응답 신호를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 응답 신호는 Msg2일 수 있다.The reader can determine whether a random access signal is received from an IoT device by decoding wireless resources for random access opportunities (RA opportunities). For example, the reader may not detect a random access signal in the resources for the configured random access opportunity. In this case, the reader can recognize the absence of the IoT device attempting to connect. Conversely, the IoT device may detect a random access signal in the wireless resources for the configured random access opportunity. In this case, the reader can recognize the presence of the IoT device attempting to connect. The reader can generate a response signal to enable the IoT device to confirm whether the IoT device has received the random access signal and transmit the generated response signal to the IoT device. The response signal may be Msg2.

리더는 설정한 임의 접속 기회를 위한 자원에서 임의 접속 신호를 검출할 수 있다. 이와 같은 경우 리더는 R2D 프레임의 임의 접속 응답(RA response)을 위한 무선 자원을 사용하여 응답 신호를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 해당 응답 신호는 임의 접속 기회에 IoT 디바이스에서 전송한 임의 접속 신호와 동일한 형태의 온(on)과 오프(off) 기반의 신호일 수 있다. 이와 더불어 리더는 IoT 디바이스의 식별자를 전송할 수 있는 무선 자원을 할당할 수 있다. 리더는 사전에 정의된 형태로 IoT 디바이스의 식별자를 전송할 수 있는 무선 자원을 할당할 수 있다. The reader can detect a random access signal from resources for a configured random access opportunity. In this case, the reader can transmit a response signal to the IoT device using radio resources for a random access response (RA response) of the R2D frame. The response signal can be an on/off-based signal in the same format as the random access signal transmitted by the IoT device during the random access opportunity. In addition, the reader can allocate radio resources capable of transmitting the identifier of the IoT device. The reader can allocate radio resources capable of transmitting the identifier of the IoT device in a predefined format.

4-1-1-3. IoT 디바이스의 식별자와 능력 정보 전송4-1-1-3. Transmitting IoT device identifiers and capability information

IoT 디바이스는 리더로부터 수신한 R2D 프레임의 임의 접속 응답(RA response)을 위한 무선 자원에서 응답 신호를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 IoT 디바이스를 식별할 수 있는 식별자와 IoT 디바이스의 지원 가능한 능력(capability) 정보를 포함하는 신호(다른 말로 Msg3)를 리더로 전송할 수 있다. IoT 디바이스의 식별자는 고정 길이의 고유한 값 혹은 임의의 선택값을 의미할 수 있다. IoT 디바이스의 능력은 해당 IoT 디바이스에서 제공할 수 있는 기능 및 능력을 의미할 수 있다. IoT 디바이스의 능력은 예를 들어 IoT 디바이스의 형태에 대한 정보 등일 수 있다. IoT 디바이스의 능력 정보는 고정 길이의 값으로 표현될 수 있다. IoT 디바이스의 식별자와 IoT 디바이스의 지원 가능한 능력 정보를 전송하는 무선 자원은 D2R 프레임의 임의 접속 자원 설정의 임의 접속 오케이션을 위한 무선 자원을 활용할 수 있다.An IoT device can receive a response signal from a radio resource for a random access response (RA response) of an R2D frame received from a leader. The IoT device can transmit a signal (in other words, Msg3) including an identifier that can identify the IoT device and information on the capabilities that the IoT device can support to the leader. The identifier of the IoT device can mean a unique value of fixed length or an arbitrary selection value. The capabilities of the IoT device can mean functions and capabilities that the IoT device can provide. The capabilities of the IoT device can be, for example, information on the type of the IoT device. The capability information of the IoT device can be expressed as a fixed-length value. The radio resource for transmitting the identifier of the IoT device and the information on the capabilities that the IoT device can support can utilize radio resources for a random access occasion of the random access resource configuration of the D2R frame.

IoT 디바이스의 식별자의 유형은 임시 식별자 또는 고유 식별자일 수 있다. 임시 식별자는 임의 숫자(random number), 임의의 선택값 등일 수 있다. 고유 식별자는 고유 영구 식별자(unique permanent identifier). 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체, 상위 계층의 디바이스 식별자의 일부 등일 수 있다. 고유 영구 식별자는 전자 제품 코드(EPC, electronic product code)일 수 있다. 고유 식별자를 임시 식별자로 사용할 수도 있다. The identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier. A temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc. A unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc. A unique permanent identifier can be an electronic product code (EPC). A unique identifier can also be used as a temporary identifier.

IoT 디바이스는 임의 숫자를 Msg1의 임시 식별자로 사용할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 Msg1의 임시 디바이스 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 리더에서 제시한 선정 범위내에서 임의의 숫자를 선택하여 임시 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 임의 숫자의 선택을 위한 선택 윈도우의 최대값을 필요로 할 수 있다. 리더는 선택 윈도우의 최대값을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 리더로부터 수신할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 사전에 설정된 값을 사용할 수 있다. The IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.

이에 비해 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 상위 계층에서 설정된 디바이스 ID를 활용하여 Msg1의 디바이스 식별자로 활용할 수 있다. 이와 같은 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 디바이스 식별자의 전체를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용할 수 있다.In contrast, in a method using device identifiers, IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.

서비스 및 시스템 구조(service and system architecture)를 담당하는 3GPP의 기술 표준화 그룹인 SA2(3GPP service and system aspects working group 2)는 디바이스 식별자와 관련해서 영구 식별자 및 임시 식별자로 나누어 논의하였다. SA2는 AIoT 제어기와 리더간에 적합한 식별자로 긴 임시 식별자의 사용에 대하여 논의하였고, IoT 디바이스와 리더간에 적합한 식별자로 짧은 임시 식별자의 사용에 대해 논의하였다. 따라서, IoT 디바이스는 상위 계층의 디바이스 식별자를 사용하여 Msg1에 포함되는 식별자를 생성할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스에서 길이가 긴 전체 디바이스 식별자를 사용하는 것보다 짧은 길이의 임시 식별자를 생성한 후에 전송하게 되면 무선 자원의 소모 및 보안 측면에서 적합할 수 있다. 또한, IoT 디바이스가 임시 식별자를 생성하는 경우 해당 어떤 형태로 전체 디바이스 식별자에서 선택되어야 할지에 대한 설정도 필요할 수 있다. The 3GPP service and system aspects working group 2 (SA2), a technical standardization group within 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers. SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when the IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.

임의 숫자를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식은 유사할 수 있다. 하지만, SA2에서 고려한 바와 같이 임시 식별자는 등록 절차를 통해 코어 네트워크(core network, CN)로부터 할당될 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 임의 접속 절차의 Msg1에 사용하는 디바이스 식별자를 영구 식별자로부터 생성할 수 있다. 영구 식별자는 이동 통신 사업자 식별자(mobile network operator ID, MNO ID), 소유자 식별자(owner ID), 그리고 인스턴스 식별자(instance ID)로 구성될 수 있다. 동일한 식별자를 생성한 확률은 임의 숫자를 사용하는 방식에 비해서 높아질 수 있다. 따라서, Msg1에 사용하는 디바이스 식별자로 임의 숫자를 사용하는 방식이 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식에 비해 많은 장점을 가질 수 있다.The methods using random numbers and those using a portion of the device identifier may be similar. However, as considered in SA2, temporary identifiers can be assigned from the core network (CN) through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers. The permanent identifiers can be composed of a mobile network operator ID (MNO ID), an owner ID, and an instance ID. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.

SA1(3GPP service and system aspects working group 1)의 사용예(use cases)의 요구 사항을 기반으로 인벤토리 서비스는 최대 150만의 디바이스 밀도를 고려할 수 있다. 하지만, 이는 인도어(indoor) 환경에서 km2당 최대 수용 가능한 IoT 디바이스의 수를 나타낸 것으로 하나의 리더가 수용해야 하는 디바이스의 수는 아닐 수 있다. Based on the requirements of the use cases of SA1 (3GPP service and system aspects working group 1), the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in indoor environments, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.

하지만, 예를 들어 하나의 리더가 가로와 세로 100m 혹은 200m길이의 공간에서 인벤토리 서비스를 수행하는 경우 최대 1,000개 혹은 60,000개 IoT 디바이스의 동시 접속을 고려할 수 있다. 따라서, 리더의 서비스 영역 및 IoT 디바이스의 송신 전력을 고려할 때 Msg1에 포함되어 전송되는 디바이스 식별자는 최소 16비트들 이상을 고려할 수 있다.However, for example, if a single reader performs inventory services in a space measuring 100 or 200 meters in length and width, simultaneous connections from up to 1,000 or 60,000 IoT devices can be considered. Therefore, considering the reader's service area and the transmission power of IoT devices, the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.

Msg3의 실패/성공 여부는 사용 사례(Use Case)에 따라 다르게 평가될 수 있다. 인벤토리에만 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가적인 데이터 전송이 없으므로, IoT 디바이스가 디바이스 식별자의 성공적인 전송 여부를 확인할 수 없다. 인벤토리와 명령(command)에 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가 명령이 전송되므로, IoT 디바이스는 명령 메시지를 수신하면 Msg3이 성공적으로 전송되었다고 판단할 수 있다. 명령에만 사용하는 사례의 경우 임의 접속을 사용하지 않으므로, IoT 디바이스는 Msg3 전송 성공 여부를 판단할 필요가 없을 수 있다. The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case. In the case of inventory-only use, there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted. In the case of inventory and command use, an additional command is transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message. In the case of command-only use, since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.

- 응답이 있는 명시적 메커니즘(Msg3 수신에 대한 응답 메시지): 이와 같은 접근 방식은 Msg3 수신에 응답하기 위한 AS(Access Stratum) 수준의 메시지를 정의하는 것을 포함할 수 있다. 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하였을 때 확인 응답을 보낼 수 있다. 리더는 Msg3를 수신하지 않았을 때 부정적인 확인 응답을 보낼 수 있다. 이러한 방법에서 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하면 ACK를 전송할 수 있다. 리더가 Msg3를 수신하지 못하면 NACK를 전송할 수 있다.- Explicit mechanism with response (response message for Msg3 reception): This approach may include defining an Access Stratum (AS)-level message to respond to Msg3 reception. The reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received. The reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received. In this approach, the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader does not receive Msg3, it may send a NACK.

- 재전송의 명시적 메커니즘(Msg2의 재전송): 리더가 Msg2를 전송한 후 일정 시간 내에 Msg3를 수신하지 못하면 Msg2를 재전송할 수 있다. 재전송된 Msg2를 수신하면 IoT 디바이스는 Msg3를 재전송할 수 있다.- Explicit retransmission mechanism (retransmission of Msg2): If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.

- 암묵적 메커니즘(인벤토리 서비스 재초기화): Msg2 전송 후 지정된 기간 내에 Msg3가 수신되지 않으면 리더는 페이징 메시지를 통해 IoT 디바이스에 인벤토리 서비스 재초기화를 요청할 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 리더의 요청에 따라 Msg1을 재전송할 수 있다. IoT 디바이스가 인벤토리 서비스 재초기화 요청을 수신하지 못하면 리더가 Msg3를 성공적으로 수신한 것으로 간주할 수 있다.- Implicit Mechanism (Inventory Service Reinitialization): If Msg3 is not received within a specified period after Msg2 is transmitted, the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.

앞서 언급했듯이 디바이스에 대한 msg3 전송의 성공 또는 실패를 나타내는 방법은 사용 사례에 따라 다른 접근 방식을 적용하거나 사용 사례에 관계없이 일관된 방법을 사용하는 새로운 AS 계층 메시지를 정의할 수 있다. 그러나, AIoT 서비스는 일반적으로 시간 제약이 적고 대부분 최선의 노력을 기울이기 때문에 특정 응답 메시지를 정의하는 것보다 리더의 절차를 다시 실행하여 msg3 전송의 성공 여부를 검증하는 것이 더 실용적일 수 있다. 따라서 명시적으로 정의된 메시지가 아닌 암묵적 메커니즘을 사용하여 msg3 전송의 성공 여부를 판단할 수 있다.As mentioned earlier, indicating the success or failure of a msg3 transmission to a device can be achieved using different approaches depending on the use case, or a new AS-layer message can be defined that uses a consistent method across use cases. However, because AIoT services typically have limited time constraints and are mostly best-effort, it may be more practical to re-execute the leader's procedure to verify the success of the msg3 transmission rather than defining a specific response message. Therefore, an implicit mechanism, rather than an explicitly defined message, can be used to determine the success of the msg3 transmission.

4-1-1-4. IoT 디바이스의 식별자와 능력 정보의 전송에 대한 응답 수신4-1-1-4. Receiving a response to the transmission of IoT device identifier and capability information.

리더는 IoT 디바이스로부터 IoT 디바이스의 식별자와 IoT 디바이스의 능력 정보를 포함한 D2R 프레임을 수신할 수 있다. 리더는 수신한 D2R 프레임의 임의 접속 설정에서 제시된 IoT 디바이스의 식별자를 위한 무선 자원을 디코딩할 수 있다. 그리고, 리더는 임의 접속을 수행한 IoT 디바이스의 식별자 및 IoT 디비아스의 능력 정보를 확인할 수 있다. The leader can receive a D2R frame from an IoT device, including the IoT device's identifier and capability information. The leader can decode the wireless resources for the IoT device's identifier presented in the random access configuration of the received D2R frame. Furthermore, the leader can verify the identifier of the IoT device that performed the random access and the capability information of the IoT device.

이러한 절차에서 복수의 IoT 디바이스들에서 동일한 IoT 디바이스의 식별자를 위한 무선 자원을 이용하여 IoT 디바이스의 식별자들을 전송할 수 있다. 이와 같은 경우 디코딩 오류가 발생할 수 있다. 이와 달리, 디코딩 오류가 발생하지 않을 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로부터 수신한 IoT 디바이스의 식별자를 기반으로 IoT 디바이스의 등록 절차를 수행할 수 있다. 리더는 R2D 프레임의 응답 신호(다시 말하면 Msg4)를 통하여 식별자 수신이 완료되었음을 디바이스로 알려줄 수 있다. IoT 디바이스는 리더로부터 응답 신호를 수신할 수 있다. In this procedure, multiple IoT devices may transmit identifiers of the IoT devices using wireless resources for the identifiers of the same IoT device. In this case, a decoding error may occur. Alternatively, a decoding error may not occur. The reader may perform a registration procedure for the IoT device based on the identifier of the IoT device received from the IoT device. The reader may notify the device that identifier reception is complete through a response signal of the R2D frame (i.e., Msg4). The IoT device may receive a response signal from the reader.

IoT 디바이스는 임의의 선택값을 IoT 디바이스의 식별자로 리더로 전송할 수 있다. 이와 같은 경우에 임의로 선택된 IoT 디바이스의 선택값과 기존에 등록된 IoT 디바이스의 식별자가 충돌할 수 있다. 이러한 경우에 리더는 충돌이 발생하지 않은 새로운 선택값(예를 들어 AS(Access Stratum) 계층 ID(identifier))을 포함하는 응답 신호를 생성할 수 있고, 생성된 응답 신호를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 새로운 선택값을 포함하는 응답 신호를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 새로운 선택값을 IoT 디바이스의 임시 식별자로 활용할 수 있다. 이를 위해서 리더는 R2D 프레임의 응답 신호의 제어 정보에 새로운 IoT 디바이스의 식별자를 할당한다는 정보를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다. 등록된 IoT 디바이스의 식별자 혹은 임시 식별자는 R2D 링크 혹은 D2R 링크상의 데이터 전송을 위한 식별자로 활용될 수 있다. IoT 디바이스의 능력은 무선 자원의 스케쥴링 등에 활용될 수 있다. An IoT device can transmit an arbitrary selection value to the reader as its identifier. In this case, the selection value of the randomly selected IoT device may conflict with the identifier of a previously registered IoT device. In this case, the reader can generate a response signal including a new selection value (e.g., an Access Stratum (AS) layer identifier) that does not conflict and transmit the generated response signal to the IoT device. The IoT device can receive the response signal including the new selection value. The IoT device can use the new selection value as a temporary identifier of the IoT device. To this end, the reader can transmit information to the IoT device in the control information of the response signal of the R2D frame that assigns a new identifier to the IoT device. The identifier or temporary identifier of the registered IoT device can be used as an identifier for data transmission on the R2D link or the D2R link. The capabilities of the IoT device can be utilized for scheduling wireless resources, etc.

4단계 임의 접속 절차 중 리더는 Msg3을 수신하지 못하는 경우 Msg4를 사용할 수 있다. 예를 들어, 임의 접속 절차에서 IoT 디바이스는 통신을 위한 가용 에너지의 부족으로 Msg3를 전송하지 않을 수 있다. 또는, 임의 접속 절차에서 IoT 디바이스는 전송 전력이 낮은 경우 Msg3를 전송하지 않을 수 있다. 이러한 상황에서, 리더는 Msg2를 전송한 후 일정 시간이 경과한 후에도 Msg3을 수신하지 못할 수 있다. 리더는 전송 오류가 발생했다고 추론할 수 있다. 이를 해결하기 위해 리더는 Msg2를 Msg3의 재전송을 지시하는 메시지로 활용할 수 있다. 리더는 Msg3의 재전송을 지시하는 Msg2를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 리더로 Msg3의 재전송을 지시하는 Msg2를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg2의 지시에 따라 Msg3를 재전송할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로부터 Msg3를 수신할 수 있다.During the 4-step random access procedure, if the leader fails to receive Msg3, it can use Msg4. For example, during the random access procedure, the IoT device may not transmit Msg3 due to insufficient available energy for communication. Alternatively, during the random access procedure, the IoT device may not transmit Msg3 if its transmission power is low. In such a situation, the leader may not receive Msg3 even after a certain period of time has passed since transmitting Msg2. The leader may infer that a transmission error has occurred. To resolve this, the leader can use Msg2 as a message instructing retransmission of Msg3. The leader can transmit Msg2, instructing retransmission of Msg3, to the IoT device. The IoT device can receive Msg2, instructing the leader to retransmit Msg3. The IoT device can retransmit Msg3 according to the instruction of Msg2. The leader can receive Msg3 from the IoT device.

4-1-1-5. 데이터 송신 4-1-1-5. Data transmission

IoT 디바이스는 리더로부터 IoT 디바이스의 식별자의 전송에 대한 응답을 수신할 수 있다. 이와 같이 등록이 완료된 IoT 디바이스는 다음과 같은 방법으로 데이터를 송수신할 수 있다. IoT 디바이스의 식별자의 전송에 대한 응답은 식별자 응답일 수 있다.An IoT device can receive a response from the leader to the transmission of its identifier. An IoT device that has completed registration in this manner can transmit and receive data in the following ways. The response to the transmission of its identifier may be an identifier response.

리더는 IoT 디바이스의 식별자의 전송에 대한 응답 신호를 전달한 후에 디바이스 종결(device terminated, DT) 트래픽을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 이를 위해서 리더는 스케줄링 정보의 R2D 할당에 데이터 수신을 위한 IoT 디바이스의 식별자와 시간/주파수 기반의 무선 자원 할당 정보를 설정할 수 있다. 리더는 상위 계층으로부터 수신한 응용 데이터를 캡슐화하여 R2D 프레임을 생성하여 생성한 R2D 프레임을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 리더로부터 R2D 프레임을 수신할 수 잇고, 응용 데이터를 확인할 수 있다.After transmitting a response signal to the transmission of the IoT device's identifier, the leader can transmit device terminated (DT) traffic to the IoT device. To this end, the leader can configure the IoT device's identifier for data reception and time/frequency-based radio resource allocation information in the R2D allocation of scheduling information. The leader can encapsulate application data received from the upper layer to create an R2D frame and transmit the created R2D frame to the IoT device. The IoT device can receive the R2D frame from the leader and check the application data.

리더는 등록된 IoT 디바이스에 대해서 주기적 혹은 이벤트를 기반으로 D2R 스케줄링을 할 수 있다. 이를 통해서 IoT 디바이스는 식별자 응답을 수신할 수 있고, D2R 스케줄링을 기반으로 DO(device originated) 및 DO-DTT(device originated-device terminated triggered) 트래픽을 리더로 전송할 수 있다. 이를 위해서 IoT 디바이스는 리더에서 제공하는 IoT 디바이스의 식별자와 시간/주파수 기반의 무선 자원 할당 정보를 포함하는 D2R 그랜트 정보를 디코딩한 후 상위 계층으로부터 수신한 응용 데이터를 캡슐화하여 D2R 프레임을 생성할 수 있다. IoT 디바이스는 생성한 D2R 프레임을 리더로 전송할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로부터 D2R 프레임을 수신할 수 있다. 리더는 수신한 D2R 프레임에서 응용 데이터를 확인할 수 있다. A leader can perform D2R scheduling for registered IoT devices periodically or based on events. Through this, IoT devices can receive identifier responses and transmit DO (device originated) and DO-DTT (device originated-device terminated triggered) traffic to the leader based on D2R scheduling. To this end, the IoT device decodes D2R grant information, which includes the IoT device identifier and time/frequency-based radio resource allocation information provided by the leader, and then encapsulates application data received from a higher layer to generate a D2R frame. The IoT device can transmit the generated D2R frame to the leader. The leader can receive D2R frames from IoT devices. The leader can check the application data in the received D2R frame.

도 13은 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 13 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a four-step message exchange.

도 13을 참조하면, 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법은 접속 설정 정보 수신 단계(S1301), 접속 신호 전송 단계(S1302), 자원 할당(resource allocation) 정보 수신 단계(S1303), IoT 디바이스의 식별자 전송 단계(S1304), 응답 수신 단계(S1304) 등을 포함할 수 있다.Referring to Fig. 13, a connection method using a four-step message exchange may include a connection setup information receiving step (S1301), a connection signal transmitting step (S1302), a resource allocation information receiving step (S1303), an IoT device identifier transmitting step (S1304), a response receiving step (S1304), etc.

4-1-2-0. 접속 설정 정보 수신 4-1-2-0. Receiving connection setup information

리더는 전송 세트에 대한 정보, 접속 오케이션의 자원 설정에 대한 정보 그리고 임의 접속의 운영 파라미터(operational parameters)에 대한 정보를 포함하는 접속 설정 정보를 생성할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로 생성한 접속 설정 정보를 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 리더로부터 접속 설정 정보를 수신할 수 있다. 리더는 접속 설정 정보를 페이징 메시지를 사용하여 IoT 디바이스로 전달할 수 있다. IoT 디바이스는 페이징 메시지를 통하여 접속 설정 정보를 수신할 수 있다.The leader can generate connection configuration information that includes information about a transmission set, information about resource configuration of a connection occasion, and information about operational parameters of a random connection. The leader can transmit the generated connection configuration information to an IoT device. The IoT device can receive the connection configuration information from the leader. The leader can transmit the connection configuration information to the IoT device using a paging message. The IoT device can receive the connection configuration information via the paging message.

전송 세트는 여러 전송 기회를 정의할 수 있다. 전송 세트는 접속 오케이션과 R2D/D2R 프레임으로 구성될 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 접속 오케이션의 무선 자원 정보일 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 시간, 주파수, 또는 코드 도메인(code domain)에서 여러 개의 접속 오케이션들을 포함할 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 접속 오케이션의 개수 및 각 오케이션별 자원 할당(resource allocation)을 지정할 수 있다. 접속 오케이션의 개수는 특정 기간 동안에 IoT 디바이스에서 접속할 수 있는 기회의 수를 정의할 수 있다. 각 접속 오케이션별 자원 할당은 각 접속 오케이션에 대해서 할당된 시간, 주파수, 또는 코드 도메인 자원을 의미할 수 있다.A transmission set can define multiple transmission opportunities. A transmission set can consist of access occasions and R2D/D2R frames. The resource configuration of an access occasion can be radio resource information of the access occasion. The resource configuration of an access occasion can include multiple access occasions in the time, frequency, or code domain. The resource configuration of an access occasion can specify the number of access occasions and resource allocation for each access occasion. The number of access occasions can define the number of opportunities for connection from an IoT device during a specific period. The resource allocation for each access occasion can refer to time, frequency, or code domain resources allocated to each access occasion.

최근 3GPP(3rd generation partnership project) 내에서 무선 접속 네트워크(radio access network, RAN)의 레이어 2(layer 2) 및 레이어 3(layer 3) 프로토콜을 표준화하는 작업 그룹인 RAN2(radio access network 2) 회의에서, AIoT 임의 접속의 기본 메커니즘으로 슬로티드 ALOHA(slotted-ALOHA(additive links on-line Hawaii area))를 사용하기로 하였다. 따라서, 선택 윈도우 크기(window size) 및 백오프 관련 정보(backoff-related information)가 슬로티드 ALOHA 및 임의 접속을 위한 주요 파라미터일 수 있다. 선택 윈도우 크기는 IoT 디바이스에서 접속 오케이션을 선택할 때 임의 숫자(random number)를 생성하는 최대 값을 의미할 수 있다. 선택 윈도우 크기는 RFID(radio frequency identification)의 Q 파라미터와 유사할 수 있다. 백오프 관련 파라미터는 대기 시간(waiting time)과 백오프 윈도우(backoff window)를 고려할 수 있다. 대기 시간은 IoT 디바이스에서 접속 신호를 전송한 후, 응답 메시지를 기다려야 하는 최대 시간을 의미할 수 있다. 백오프 윈도우(backoff window)는 충돌(collision)이 발생했을 때, 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장하는 메커니즘을 설명할 수 있다. 이를 통해 IoT 디바이스들이 다음 접속 시도에서 동일한 시간에 재전송하는 것을 방지할 수 있다.Recently, at the RAN2 (radio access network 2) meeting, a working group that standardizes layer 2 and layer 3 protocols of radio access networks (RAN) within the 3rd generation partnership project (3GPP), it was decided to use slotted-ALOHA (additive links on-line Hawaii area) as the basic mechanism for AIoT random access. Therefore, the selection window size and backoff-related information may be key parameters for slotted-ALOHA and random access. The selection window size may refer to the maximum value for generating a random number when selecting an access occasion in an IoT device. The selection window size may be similar to the Q parameter in RFID (radio frequency identification). Backoff-related parameters may consider waiting time and backoff window. The waiting time may refer to the maximum time that an IoT device must wait for a response message after transmitting an access signal. A backoff window describes a mechanism for expanding the selection window size used for random number generation when a collision occurs. This prevents IoT devices from retransmitting at the same time on subsequent connection attempts.

4-1-2-1. 접속 신호 전송4-1-2-1. Transmitting a connection signal

IoT 디바이스는 리더로부터 접속 설정 정보를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 접속 설정 정보에서 임의 접속(random access)을 위해서 지정된 접속 오케이션들의 무선 자원(radio resource)들을 추출할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속을 위해서 지정된 접속 오케이션들의 무선 자원들에서 접속 신호(access signal)를 전송할 어느 하나의 접속 오케이션을 임의로 선택할 수 있다. IoT 디바이스는 접속 오케이션을 선택하기 위해서 설정된 선택 윈도우(window) 내에서 임의로 숫자를 선택할 수 있다. IoT 디바이스는 새로운 접속 오케이션이 발생할 때마다 해당 임의의 숫자를 1씩 감소시킬 수 있다. IoT 디바이스는 임의의 숫자가 0이 되면, 지정된 자원에서 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. 접속 신호는 Msg1일 수 있다. An IoT device can receive connection configuration information from a leader. The IoT device can extract radio resources of access occasions designated for random access from the connection configuration information. The IoT device can randomly select one access occasion to transmit an access signal from the radio resources of the access occasions designated for random access. The IoT device can randomly select a number within a selection window designated for selecting an access occasion. The IoT device can decrease the random number by 1 whenever a new access occasion occurs. When the random number becomes 0, the IoT device can transmit an access signal to the leader from the designated resource. The access signal can be Msg1.

IoT 디바이스는 접속 신호로 NR RACH 프리앰블과 유사한 신호 또는 코드 다중화된 신호(code-multiplexed signal)를 사용할 수 있다. 이러한 접속 신호 전송 단계는 4단계 절차(4-step procedure)에 적용될 수 있다.IoT devices can use a signal similar to the NR RACH preamble or a code-multiplexed signal as the access signal. These access signal transmission steps can be applied in a 4-step procedure.

4-1-2-2. 자원 할당 정보 수신 4-1-2-2. Receiving resource allocation information

IoT 디바이스가 접속 신호를 리더로 전송할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로부터 접속 신호를 수신할 수 있다. 리더는 접속 신호에 대한 응답으로 승인 응답(acknowledgement)을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 승인 응답은 Msg2일 수 있다. 리더는 IoT 디바이스에서 식별자를 전송할 수 있도록 하는 무선 자원을 할당할 수 있다. 리더는 식별자의 전송을 위하여 할당된 무선 자원에 대한 정보를 포함하는 승인 응답을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. An IoT device can transmit a connection signal to a reader. The reader can receive the connection signal from the IoT device. In response to the connection signal, the reader can transmit an acknowledgment to the IoT device. The acknowledgment may be Msg2. The reader can allocate wireless resources that enable the IoT device to transmit an identifier. The reader can transmit an acknowledgment response to the IoT device that includes information about the allocated wireless resources for transmitting the identifier.

다양한 스케줄링(scheduling) 메커니즘을 고려할 수 있으나, AIoT 디바이스들의 복잡성과 에너지 용량 제한으로 인해 단순한 방식이 중요할 수 있다. IoT 디바이스는 일정 시간 내에 긍정적인 응답(positive response) 또는 할당된 무선 자원에 대한 정보를 수신하지 못할 수 있다. 이때, IoT 디바이스는 백오프(backoff) 메커니즘을 적용하여 1단계(다시 말해서 접속 신호 전송 단계)를 다시 수행할 수 있다. 자원 할당 정보 수신 단계는 특정 절차에 적용될 수 있다.While various scheduling mechanisms can be considered, the complexity and energy limitations of AIoT devices may necessitate a simple approach. IoT devices may not receive a positive response or information about allocated wireless resources within a certain timeframe. In this case, the IoT device can apply a backoff mechanism to re-perform Step 1 (i.e., the connection signal transmission step). The resource allocation information reception step can be applied to specific procedures.

4-1-2-3. IoT 디바이스의 식별자 전송4-1-2-3. Transmitting the IoT device identifier

4단계 절차(4-step procedure)에서 IoT 디바이스는 식별자의 전송을 위하여 할당된 무선 자원에 대한 정보를 포함하는 승인 응답을 리더로부터 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 식별자의 전송을 위하여 할당된 무선 자원을 이용하여 자신의 식별자를 포함하는 신호를 리더로 전송할 수 있다. 여기서, 신호는 Msg3일 수 있다. 이와 달리, 2단계 절차(2-step procedure)에서 임의 숫자 생성(random number generation)을 이용하여 접속 오케이션을 임의로 선택할 수 있다. 이는 1단계의 "접속 신호 전송"과 유사할 수 있다. IoT 디바이스는 접속 오케이션을 임의로 선택한 후, 자신의 식별자를 리더에게 전송할 수 있다. In the 4-step procedure, the IoT device can receive an acknowledgment response from the leader, which includes information about the radio resources allocated for transmitting the identifier. The IoT device can transmit a signal including its identifier to the leader using the radio resources allocated for transmitting the identifier. Here, the signal can be Msg3. Alternatively, in the 2-step procedure, a connection occasion can be randomly selected using random number generation. This can be similar to the "connection signal transmission" in step 1. After the IoT device randomly selects a connection occasion, it can transmit its identifier to the leader.

IoT 디바이스의 식별자의 유형은 임시 식별자 또는 고유 식별자일 수 있다. 임시 식별자는 임의 숫자, 임의의 선택값 등일 수 있다. 고유 식별자는 고유 영구 식별자. 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체, 상위 계층의 디바이스 식별자의 일부 등일 수 있다. 고유 영구 식별자는 전자 제품 코드일 수 있다. 고유 식별자를 임시 식별자로 사용할 수도 있다. The identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier. A temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc. A unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc. A unique permanent identifier can be an electronic product code. A unique identifier can also be used as a temporary identifier.

IoT 디바이스는 임의 숫자를 Msg1의 임시 식별자로 사용할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 Msg1의 임시 디바이스 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 리더에서 제시한 선정 범위내에서 임의의 숫자를 선택하여 임시 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 임의 숫자의 선택을 위한 선택 윈도우의 최대값을 필요로 할 수 있다. 리더는 선택 윈도우의 최대값을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 리더로부터 수신할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 사전에 설정된 값을 사용할 수 있다. The IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.

디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 상위 계층에서 설정된 디바이스 ID를 활용하여 Msg1의 디바이스 식별자로 활용할 수 있다. 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 디바이스 식별자의 전체를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용할 수 있다.In the method using device identifiers, IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In the method using device identifiers, IoT devices can use the entire device identifier or a portion of the device identifier.

서비스 및 시스템 구조를 담당하는 3GPP의 기술 표준화 그룹인 SA2는 디바이스 식별자와 관련해서 영구 식별자 및 임시 식별자로 나누어 논의하였다. SA2는 AIoT 제어기와 리더간에 적합한 식별자로 긴 임시 식별자의 사용에 대하여 논의하였고, IoT 디바이스와 리더간에 적합한 식별자로 짧은 임시 식별자의 사용에 대해 논의하였다. 따라서, IoT 디바이스는 상위 계층의 디바이스 식별자를 사용하여 Msg1에 포함되는 식별자를 생성할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스에서 길이가 긴 전체 디바이스 식별자를 사용하는 것보다 짧은 길이의 임시 식별자를 생성한 후에 전송하게 되면 무선 자원의 소모 및 보안 측면에서 적합할 수 있다. 또한, IoT 디바이스가 임시 식별자를 생성하는 경우 해당 어떤 형태로 전체 디바이스 식별자에서 선택되어야 할지에 대한 설정도 필요할 수 있다. SA2, a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers. SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.

임의 숫자를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식은 유사할 수 있다. 하지만, SA2에서 고려한 바와 같이 임시 식별자는 등록 절차를 통해 코어 네트워크로부터 할당될 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 임의 접속 절차의 Msg1에 사용하는 디바이스 식별자를 영구 식별자로부터 생성할 수 있다. 영구 식별자는 이동 통신 사업자 식별자, 소유자 식별자, 그리고 인스턴스 식별자로 구성될 수 있다. 동일한 식별자를 생성한 확률은 임의 숫자를 사용하는 방식에 비해서 높아질 수 있다. 따라서, Msg1에 사용하는 디바이스 식별자로 임의 숫자를 사용하는 방식이 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식에 비해 많은 장점을 가질 수 있다.The use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar. However, as considered in SA2, temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers. Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.

SA1의 사용예의 요구 사항을 기반으로 인벤토리 서비스는 최대 150만의 디바이스 밀도를 고려할 수 있다. 하지만, 이는 인도어(indoor) 환경에서 km2당 최대 수용 가능한 IoT 디바이스의 수를 나타낸 것으로 하나의 리더가 수용해야 하는 디바이스의 수는 아닐 수 있다. Based on the requirements of the SA1 use case, the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.

하지만, 예를 들어 하나의 리더가 가로와 세로 100m 혹은 200m길이의 공간에서 인벤토리 서비스를 수행하는 경우 최대 1,000개 혹은 60,000개 IoT 디바이스의 동시 접속을 고려할 수 있다. 따라서, 리더의 서비스 영역 및 IoT 디바이스의 송신 전력을 고려할 때 Msg1에 포함되어 전송되는 디바이스 식별자는 최소 16비트들 이상을 고려할 수 있다.However, for example, if a single reader performs inventory services in a space measuring 100 or 200 meters in length and width, simultaneous connections from up to 1,000 or 60,000 IoT devices can be considered. Therefore, considering the reader's service area and the transmission power of IoT devices, the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.

Msg3의 실패/성공 여부는 사용 사례(Use Case)에 따라 다르게 평가될 수 있다. 인벤토리에만 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가적인 데이터 전송이 없으므로, IoT 디바이스가 디바이스 식별자의 성공적인 전송 여부를 확인할 수 없다. 인벤토리와 명령에 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가 명령이 전송되므로, IoT 디바이스는 명령 메시지를 수신하면 Msg3이 성공적으로 전송되었다고 판단할 수 있다. 명령에만 사용하는 사례의 경우 임의 접속을 사용하지 않으므로, IoT 디바이스는 Msg3 전송 성공 여부를 판단할 필요가 없을 수 있다. The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case. In the case of inventory-only use, there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted. In the case of inventory and command use, additional commands are transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message. In the case of command-only use, since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.

- 응답이 있는 명시적 메커니즘(Msg3 수신에 대한 응답 메시지): 이와 같은 접근 방식은 Msg3 수신에 응답하기 위한 AS 수준의 메시지를 정의하는 것을 포함할 수 있다. 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하였을 때 확인 응답을 보낼 수 있다. 리더는 Msg3를 수신하지 않았을 때 부정적인 확인 응답을 보낼 수 있다. 이러한 방법에서 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하면 ACK를 전송할 수 있다. 리더가 Msg3를 수신하지 못하면 NACK를 전송할 수 있다.- Explicit mechanism with response (response message for Msg3 reception): This approach may include defining an AS-level message to respond to Msg3 reception. The reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received. The reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received. In this approach, the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader fails to receive Msg3, it may send a NACK.

- 재전송의 명시적 메커니즘(Msg2의 재전송): 리더가 Msg2를 전송한 후 일정 시간 내에 Msg3를 수신하지 못하면 Msg2를 재전송할 수 있다. 재전송된 Msg2를 수신하면 IoT 디바이스는 Msg3를 재전송할 수 있다.- Explicit retransmission mechanism (retransmission of Msg2): If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.

- 암묵적 메커니즘(인벤토리 서비스 재초기화): Msg2 전송 후 지정된 기간 내에 Msg3가 수신되지 않으면 리더는 페이징 메시지를 통해 IoT 디바이스에 인벤토리 서비스 재초기화를 요청할 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 리더의 요청에 따라 Msg1을 재전송할 수 있다. IoT 디바이스가 인벤토리 서비스 재초기화 요청을 수신하지 못하면 리더가 Msg3를 성공적으로 수신한 것으로 간주할 수 있다.- Implicit Mechanism (Inventory Service Reinitialization): If Msg3 is not received within a specified period after Msg2 is transmitted, the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.

앞서 언급했듯이 디바이스에 대한 msg3 전송의 성공 또는 실패를 나타내는 방법은 사용 사례에 따라 다른 접근 방식을 적용하거나 사용 사례에 관계없이 일관된 방법을 사용하는 새로운 AS 계층 메시지를 정의할 수 있다. 그러나, AIoT 서비스는 일반적으로 시간 제약이 적고 대부분 최선의 노력을 기울이기 때문에 특정 응답 메시지를 정의하는 것보다 리더의 절차를 다시 실행하여 msg3 전송의 성공 여부를 검증하는 것이 더 실용적일 수 있다. 따라서 명시적으로 정의된 메시지가 아닌 암묵적 메커니즘을 사용하여 msg3 전송의 성공 여부를 판단할 수 있다.As mentioned earlier, indicating the success or failure of a msg3 transmission to a device can be achieved using different approaches depending on the use case, or a new AS-layer message can be defined that uses a consistent method across use cases. However, because AIoT services typically have limited time constraints and are mostly best-effort, it may be more practical to re-execute the leader's procedure to verify the success of the msg3 transmission rather than defining a specific response message. Therefore, an implicit mechanism, rather than an explicitly defined message, can be used to determine the success of the msg3 transmission.

4-1-2-4. 응답 수신 4-1-2-4. Receiving a response

리더는 IoT 디바이스로부터 식별자를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 이에 따라, 리더는 수신한 신호에서 식별자를 성공적으로 디코딩(decoding)할 수 있고, 충돌(collision)의 부존재를 확인할 수 있다. 리더는 이전 단계에서 받은 IoT 디바이스의 식별자를 포함한 승인 응답(acknowledgement)을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. 승인 응답은 Msg4일 수 있다. IoT 디바이스는 리더로부터 승인 응답을 수신할 수 있다. 이와 달리, IoT 디바이스는 승인 응답을 수신할 수 없다. 그러면, IoT 디바이스는 충돌 해결이 완료되지 않았다고 판단할 수 있다. IoT 디바이스는 백오프(backoff) 메커니즘을 적용하여 1단계(다시 말하면 접속 신호 전송 단계) 또는 3단계(다시 말하면 IoT 디바이스의 식별자 전송 단계)를 다시 수행할 수 있다.The reader can receive a signal including an identifier from the IoT device. Accordingly, the reader can successfully decode the identifier in the received signal and confirm the absence of a collision. The reader can transmit an acknowledgment including the identifier of the IoT device received in the previous step to the IoT device. The acknowledgment may be Msg4. The IoT device can receive the acknowledgment from the reader. Alternatively, the IoT device cannot receive the acknowledgment. Then, the IoT device can determine that the collision resolution is not complete. The IoT device can apply a backoff mechanism to perform step 1 (i.e., the connection signal transmission step) or step 3 (i.e., the identifier transmission step of the IoT device) again.

다른 디바이스들 사이에서 경쟁(contention)이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 경쟁 해소(contention resolution)를 위한 재접속(re-access) 메커니즘이 사용될 수 있다. 전송 세트에 접속 오케이션이 하나만 있을 수 있다. 이와 같은 경우 다음 접속 오케이션이 이후의 접속 설정 메시지에 의해 지정될 수 있다. 그러나 여러 접속 오케이션을 가지는 전송 세트의 경우, 경쟁 발생 확률을 줄이기 위해서 백오프 메커니즘이 적절한 재접속 방식일 수 있다. 예를 들어, 백오프 메커니즘은 재접속 시도를 위한 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장할 수 있다. 따라서, 리더는 경쟁을 처리할 수 있는 접속 재시도(retry) 메커니즘을 디바이스(들)에 제공할 수 있다.Contention may occur between different devices. In such cases, a re-access mechanism can be used to resolve contention. A transmission set may have only one connection occasion. In this case, the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message. However, for transmission sets with multiple connection occasions, a backoff mechanism may be an appropriate re-access mechanism to reduce the probability of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide the device(s) with a connection retry mechanism that can handle contention.

4-2. 3단계 메시지 교환을 이용한 임의 접속 방법 4-2. Random access method using three-step message exchange

IoT 디바이스는 3단계 메시지 교환을 이용하여 리더에 접속할 수 있다.IoT devices can connect to a reader using a three-step message exchange.

도 14는 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 14 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a three-step message exchange.

도 14를 참조하면, 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법은 접속 설정 정보 수신 단계(S1401), 임시 디바이스 식별자 전송 단계(S1402), 임시 디바이스 식별자 수신 단계(S1403), 디바이스 식별자 전송 단계(S1404)를 포함할 수 있다. Referring to Fig. 14, a connection method using a three-step message exchange may include a connection setting information receiving step (S1401), a temporary device identifier transmitting step (S1402), a temporary device identifier receiving step (S1403), and a device identifier transmitting step (S1404).

4-2-1-0. Msg0을 통한 접속 설정 정보 수신4-2-1-0. Receiving connection setup information via Msg0

AIoT 네트워크에서 고려하는 인벤토리(inventory)와 커맨드(command) 서비스는 네트워크의 요구에 의해서 시작되는 절차일 수 있다. 인벤토리와 커맨드 서비스는 네트워크 요구를 고려한 무선 자원 설정을 필요로 할 수 있다. AIoT 네트워크의 무선 자원은 리더에서 IoT 디바이스로 제어 정보 및 데이터를 전송하는 R2D 링크를 위한 무선 자원과 IoT 디바이스에서 리더로 데이터를 전송하는 D2R 링크를 위한 무선 자원으로 나누어 볼 수 있다. Inventory and command services considered in AIoT networks can be procedures initiated by network demands. These services may require wireless resource configurations tailored to network requirements. Wireless resources in AIoT networks can be divided into wireless resources for R2D links, which transmit control information and data from the leader to IoT devices, and wireless resources for D2R links, which transmit data from IoT devices to the leader.

AIoT 제어기 혹은 핵심망의 AF(application function) 엔터티는 리더로 서비스를 요청하기 위한 서비스 요청 신호를 전송할 수 있다(S1400). 그러면, 리더는 AIoT 제어기 또는 AF 엔터티로부터 서비스 요청 신호를 수신할 수 있다. 리더는 AIoT 제어기 또는 AF 엔터티로부터 수신한 서비스 요청에 따라 서비스를 시작할 수 있다. 이와 같은 서비스를 수행하는 단위는 전송 세트로 정의될 수 있다. 예를 들어 인벤토리 및 커맨드 서비스는 주변에 있는 IoT 디바이스들의 식별자들을 탐지하여 특정 IoT 디바이스의 상태 정보를 읽어오라는 서비스일 수 있다. 이와 같은 인벤토리 및 커맨드 서비스는 하나의 전송 세트로 구성될 수 있다.An AIoT controller or an application function (AF) entity of a core network can transmit a service request signal to a leader to request a service (S1400). Then, the leader can receive the service request signal from the AIoT controller or AF entity. The leader can initiate a service according to the service request received from the AIoT controller or AF entity. The unit that performs such a service can be defined as a transmission set. For example, an inventory and command service can be a service that detects the identifiers of IoT devices in the vicinity and reads the status information of a specific IoT device. Such an inventory and command service can be configured as a single transmission set.

도 15는 전송 세트에 기반한 임의 접속 자원 설정의 실시예들을 나타내는 개념도이다.Figure 15 is a conceptual diagram illustrating embodiments of random access resource configuration based on a transmission set.

도 15를 참조하면, 하나의 전송 세트 #n 또는 전송 세트 #n+1은 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임의 전송을 위한 무선 자원으로 구성될 수 있다. N은 양의 정수일 수 있다. R2D 프레임의 전송을 위한 무선 자원은 전송 세트내의 설정 정보를 전송하는 자원과 리더에서 IoT 디바이스로 데이터를 전송하는 자원으로 구성될 수 있다. AIoT 네트워크에서 IoT 디바이스는 배터리 상태 및 낮은 능력으로 인해서 NR의 SIB(system information block)와 같은 주기적인 시스템 정보를 수신할 수 없다. 따라서, 리더는 전송 세트 단위의 설정 정보를 통해서 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임의 전송을 위한 무선 자원의 설정 정보와 IoT 디바이스들에게 전달되어야 할 정보들을 전달할 수 있다.Referring to FIG. 15, one transmission set #n or transmission set #n+1 can be configured as a wireless resource for transmitting an R2D frame or a D2R frame. N can be a positive integer. The wireless resource for transmitting an R2D frame can be configured as a resource for transmitting configuration information within the transmission set and a resource for transmitting data from the leader to the IoT device. In an AIoT network, IoT devices cannot receive periodic system information such as NR's SIB (system information block) due to battery status and low capability. Therefore, the leader can transmit configuration information of wireless resources for transmitting an R2D frame or a D2R frame and information to be transmitted to IoT devices through configuration information in units of transmission sets.

이와 달리 D2R 프레임의 전송을 위한 자원은 임의 접속을 위한 임의 접속 자원과 IoT 디바이스에서 리더로 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송 자원으로 구성될 수 있다. 임의 접속을 위한 절차는 다수의 IoT 디바이스들에서 자신의 식별자를 리더로 전달하는 절차일 수 있다. 이를 위해서 IoT 디바이스는 R2D 프레임의 설정 정보를 활용하여 임의 접속을 위한 무선 자원의 설정, 동작 방식 등의 설정 정보를 획득할 수 있다. In contrast, resources for transmitting D2R frames can be comprised of random access resources for random access and data transmission resources for transmitting data from IoT devices to the leader. The random access procedure may involve multiple IoT devices transmitting their identifiers to the leader. To this end, IoT devices can utilize the configuration information in the R2D frame to obtain configuration information, such as wireless resource settings and operating methods, for random access.

복수의 IoT 디바이스들이 하나의 전송 세트에서 임의 접속을 수행할 수 있다. 이를 위해서 리더는 복수의 임의 접속들을 위한 자원들 할당할 수 있다. 여기서, 복수의 임의 접속들을 위한 자원들은 접속 오케이션들로 정의될 수 있다. 접속 오케이션은 공유 접속 오케이션(sharded access occasion)과 전용 접속 오케이션(dedicated access occasion)으로 나누어질 수 있다. 경쟁 기반 임의 접속(contention based random access, CBRA)의 경우 IoT 디바이스들은 공유 접속 오케이션들 중에서 하나의 공유 접속 오케이션을 선택하여 선택한 공유 접속 오케이션을 이용하여 데이터를 리더로 전송할 수 있다. 비경쟁 기반 임의 접속(contention free random access, CFRA)의 경우 IoT 디바이스는 IoT 디바이스의 식별자에 설정된 전용 접속 오케이션을 통해서 정보를 리더로 전달할 수 있다.Multiple IoT devices can perform random access in a single transmission set. To this end, a leader can allocate resources for multiple random accesses. Here, the resources for multiple random accesses can be defined as access occasions. Access occasions can be divided into shared access occasions (sharded access occasions) and dedicated access occasions (dedicated access occasions). In the case of contention-based random access (CBRA), IoT devices can select one of the shared access occasions and transmit data to the leader using the selected shared access occasion. In the case of contention-free random access (CFRA), IoT devices can transmit information to the leader through a dedicated access occasion set in the IoT device's identifier.

다시, 도 14를 참조하면, 리더는 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임을 전송 세트를 통하여 전송하기 위한 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다(S1401). IoT 디바이스는 리더로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신할 수 있다. 리더는 페이징 메시지를 사용하여 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보는 IoT 디바이스로 전달할 수 있다. IoT 디바이스는 페이징 메시지를 통하여 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신할 수 있다.Referring again to FIG. 14, the leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device for transmitting an R2D frame or a D2R frame through a transmission set (S1401). The IoT device can receive resource configuration information for random access from the leader. The leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device using a paging message. The IoT device can receive resource configuration information for random access through the paging message.

앞서 기술한 자원 구성 및 동작 절차를 통해서 IoT 디바이스는 다음과 같은 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 필요로 할 수 있다.Through the resource configuration and operation procedures described above, IoT devices may require the following resource configuration information for random access.

- 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보- Resource configuration information for random access

o CBRA와 CFRA를 위한 무선 자원(들) 설정o Setting up wireless resources for CBRA and CFRA

o 접속 오케이션들을 위한 무선 자원(들) 설정 o Setting up wireless resources for connection occasions

o Msg2를 위한 무선 자원(들) 설정(즉, 임의 접속에서 Msg1의 응답)o Setting up wireless resources(s) for Msg2 (i.e., response to Msg1 in random access)

- IoT 디바이스의 동작을 위한 설정 정보- Configuration information for IoT device operation

o Msg1의 전송 후에 Msg2의 수신을 위한 대기 시간o Wait time for receiving Msg2 after sending Msg1

o 접속 오케이션들의 선택을 위한 선택 윈도우o Selection window for selecting connection occasions

o 재전송 시도의 최대 횟수o Maximum number of retransmission attempts

o 필요시, 전송 전력 램핑 설정(transmission power ramping configuration)o Transmission power ramping configuration, if required

리더는 임의 접속을 위한 설정 정보를 IoT 디바이스의 밀도, 네트워크의 부하(load) 등을 고려하여 가변적으로 설정할 수 있다. 따라서, 리더는 IoT 디바이스로 메시지 기반의 설정 정보를 전달하는 절차를 필요로 할 수 있다.The leader can variably configure configuration information for random access, taking into account factors such as the density of IoT devices and network load. Therefore, the leader may require a procedure to transmit message-based configuration information to IoT devices.

4-2-1-1. Msg1을 통한 임시 디바이스 식별자 전송 4-2-1-1. Sending a temporary device identifier via Msg1

IoT 디바이스는 설정된 임의 접속을 위한 무선 자원을 활용하여 식별자를 Msg1을 통하여 리더로 전송할 수 있다(S1402). 식별자는 임시 식별자 또는 임시 디바이스 식별자일 수 있다. Msg1의 목적은 IoT 디바이스의 존재를 네트워크에 알리는 것일 수 있다. 이를 위해서 각각의 IoT 디바이스가 서로 다른 임시 디바이스 식별자를 생성하여 생성한 디바이스 식별자를 리더로 전송할 수 있다. IoT devices can utilize wireless resources for established random access to transmit an identifier to the leader via Msg1 (S1402). The identifier may be a temporary identifier or a temporary device identifier. The purpose of Msg1 may be to notify the network of the presence of the IoT device. To this end, each IoT device can generate a different temporary device identifier and transmit the generated device identifier to the leader.

IoT 디바이스의 식별자의 유형은 임시 식별자 또는 고유 식별자일 수 있다. 임시 식별자는 임의 숫자, 임의의 선택값 등일 수 있다. 고유 식별자는 고유 영구 식별자. 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체, 상위 계층의 디바이스 식별자의 일부 등일 수 있다. 고유 영구 식별자는 전자 제품 코드일 수 있다. 고유 식별자를 임시 식별자로 사용할 수도 있다. The identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier. A temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc. A unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc. A unique permanent identifier can be an electronic product code. A unique identifier can also be used as a temporary identifier.

IoT 디바이스는 임의 숫자를 Msg1의 임시 식별자로 사용할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 Msg1의 임시 디바이스 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 리더에서 제시한 선정 범위내에서 임의의 숫자를 선택하여 임시 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 임의 숫자의 선택을 위한 선택 윈도우의 최대값을 필요로 할 수 있다. 리더는 선택 윈도우의 최대값을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 리더로부터 수신할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 사전에 설정된 값을 사용할 수 있다. The IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.

이에 비해 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 상위 계층에서 설정된 디바이스 ID를 활용하여 Msg1의 디바이스 식별자로 활용할 수 있다. 이와 같은 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 디바이스 식별자의 전체를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용할 수 있다.In contrast, in a method using device identifiers, IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.

서비스 및 시스템 구조를 담당하는 3GPP의 기술 표준화 그룹인 SA2는 디바이스 식별자와 관련해서 영구 식별자 및 임시 식별자로 나누어 논의하였다. SA2는 AIoT 제어기와 리더간에 적합한 식별자로 긴 임시 식별자의 사용에 대하여 논의하였고, IoT 디바이스와 리더간에 적합한 식별자로 짧은 임시 식별자의 사용에 대해 논의하였다. 따라서, IoT 디바이스는 상위 계층의 디바이스 식별자를 사용하여 Msg1에 포함되는 식별자를 생성할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스에서 길이가 긴 전체 디바이스 식별자를 사용하는 것보다 짧은 길이의 임시 식별자를 생성한 후에 전송하게 되면 무선 자원의 소모 및 보안 측면에서 적합할 수 있다. 또한, IoT 디바이스가 임시 식별자를 생성하는 경우 해당 어떤 형태로 전체 디바이스 식별자에서 선택되어야 할지에 대한 설정도 필요할 수 있다. SA2, a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers. SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.

임의 숫자를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식은 유사할 수 있다. 하지만, SA2에서 고려한 바와 같이 임시 식별자는 등록 절차를 통해 코어 네트워크로부터 할당될 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 임의 접속 절차의 Msg1에 사용하는 디바이스 식별자를 영구 식별자로부터 생성할 수 있다. 영구 식별자는 이동 통신 사업자 식별자, 소유자 식별자, 그리고 인스턴스 식별자로 구성될 수 있다. 동일한 식별자를 생성한 확률은 임의 숫자를 사용하는 방식에 비해서 높아질 수 있다. 따라서, Msg1에 사용하는 디바이스 식별자로 임의 숫자를 사용하는 방식이 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식에 비해 많은 장점을 가질 수 있다.The use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar. However, as considered in SA2, temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers. Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.

SA1의 사용예의 요구 사항을 기반으로 인벤토리 서비스는 최대 150만의 디바이스 밀도를 고려할 수 있다. 하지만, 이는 인도어(indoor) 환경에서 km2당 최대 수용 가능한 IoT 디바이스의 수를 나타낸 것으로 하나의 리더가 수용해야 하는 디바이스의 수는 아닐 수 있다. Based on the requirements of the SA1 use case, the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.

하지만, 예를 들어 하나의 리더가 가로와 세로 100m 혹은 200m길이의 공간에서 인벤토리 서비스를 수행하는 경우 최대 1,000개 혹은 60,000개 IoT 디바이스의 동시 접속을 고려할 수 있다. 따라서, 리더의 서비스 영역 및 IoT 디바이스의 송신 전력을 고려할 때 Msg1에 포함되어 전송되는 디바이스 식별자는 최소 16비트들 이상을 고려할 수 있다.However, for example, if a single reader performs inventory services in a space measuring 100 or 200 meters in length and width, simultaneous connections from up to 1,000 or 60,000 IoT devices can be considered. Therefore, considering the reader's service area and the transmission power of IoT devices, the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.

IoT 디바이스는 Msg1의 전송 성공 여부를 Msg2의 수신 여부를 통해서 판단할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg1을 전송한 후, Msg2를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 수신한 Msg2에 자신의 Msg1을 통하여 전송한 임의 숫자가 포함된 경우에 Msg1의 성공적인 전송으로 판단할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg2가 수신되지 않거나 Msg2에 해당 임의 숫자가 없으면, Msg1 전송 실패로 간주할 수 있다. Msg1 전송 실패 원인은 다중 디바이스 충돌 또는 D2R 링크에서의 전송 오류 때문일 수 있다.The IoT device can determine whether the transmission of Msg1 was successful or not based on whether Msg2 was received. After transmitting Msg1, the IoT device can receive Msg2. The IoT device can determine that the transmission of Msg1 was successful if the received Msg2 includes the random number transmitted through its own Msg1. The IoT device can consider Msg1 transmission failure if Msg2 is not received or if Msg2 does not contain the random number. The cause of the Msg1 transmission failure may be a collision of multiple devices or a transmission error in the D2R link.

IoT 디바이스는 Msg1을 전송한 후 일정 시간 동안 Msg2를 기다릴 수 있다. 만약, IoT 디바이스는 Msg2를 해당 시간 내에 수신하지 못하거나, 수신한 Msg2에 자신의 임의 숫자가 포함되지 않은 경우, Msg1의 전송 실패로 판단할 수 있다. 따라서, 타이머 메커니즘을 활용하여 Msg1의 성공 여부를 결정하는 방식이 필요할 수 있다.After transmitting Message 1, an IoT device can wait for Message 2 for a certain amount of time. If the IoT device fails to receive Message 2 within this time limit, or if the received Message 2 does not contain its own random number, it may determine that Message 1 transmission has failed. Therefore, a method utilizing a timer mechanism to determine the success or failure of Message 1 may be necessary.

4-2-1-2. Msg2를 통하여 임시 디바이스 식별자 수신4-2-1-2. Receiving a temporary device identifier via Msg2

리더는 IoT 디바이스에서 임시 디바이스 식별자 정보를 포함하는 Msg1을 수신할 수 있다. 리더는 Msg1에 대한 응답인 Msg2를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다(S1403). 리더는 IoT 디바이스에서 수신한 임시 디바이스 식별자 정보와 추가적인 설정 정보를 포함하는 Msg2를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 리더에서 전송한 임시 디바이스 식별자 정보와 추가적인 설정 정보를 포함한 Msg2를 수신할 수 있다. Msg2에 포함된 임시 디바이스 식별자 정보는 IoT 디바이스에서 Msg1을 통해서 전송한 임시 디바이스 식별자와 동일할 수 있다. The reader can receive Msg1 including temporary device identifier information from the IoT device. The reader can transmit Msg2, which is a response to Msg1, to the IoT device (S1403). The reader can transmit Msg2 including the temporary device identifier information received from the IoT device and additional configuration information to the IoT device. The IoT device can receive Msg2 including the temporary device identifier information and additional configuration information transmitted from the reader. The temporary device identifier information included in Msg2 may be identical to the temporary device identifier transmitted by the IoT device through Msg1.

이와 같은 경우 리더는 IoT 디바이스를 인식할 수 있고, 임의 접속 절차를 성공적으로 진행되었다고 판단할 수 있다. 추가적인 설정 정보는 Msg3를 전송하기 위한 무선 자원 스케줄링 정보, 암호 방식 등을 포함할 수 있다. AIoT의 무선 자원 설정 정보는 기존 NR에서 고려하는 DCI(downlink control information) 기반의 스케줄링이 아닌 IoT 디바이스의 능력을 고려한 새로운 형태의 간단한 방식을 고려할 수 있다. 예를 들어 고정 크기로 할당된 주파수 도메인과 시간 도메인으로 구성된 자원은 테이블 형태의 x, y 좌표값 혹은 선형적인 리스트로 구성될 수 있다. 그리고, 테이블 형태의 x, y 좌표값 혹은 선형적인 리스트는 디바이스 식별자와 매핑될 수 있다.In this case, the leader can recognize the IoT device and determine that the random access procedure has been successfully completed. Additional configuration information may include radio resource scheduling information for transmitting Msg3, encryption method, etc. The radio resource configuration information of AIoT can consider a new, simple method that considers the capabilities of the IoT device, rather than the scheduling based on DCI (downlink control information) considered in the existing NR. For example, resources composed of frequency domain and time domain allocated with a fixed size can be configured as x, y coordinate values in a table format or a linear list. In addition, the x, y coordinate values in a table format or the linear list can be mapped to a device identifier.

보안 측면을 고려하면, Msg3는 디바이스 식별자를 포함할 수 있다. Msg2는 IoT 디바이스와 리더 간의 무선 인터페이스에서 안전한 전송을 위해 필요한 암호화 설정을 포함할 수 있다. RAN2는 SA2 및 SA3에서 논의된 보안 관련 사항도 고려할 수 있다.For security reasons, Msg3 may include a device identifier. Msg2 may include encryption settings required for secure transmission over the wireless interface between the IoT device and the reader. RAN2 may also consider the security issues discussed in SA2 and SA3.

4-2-1-3. Msg3를 통한 디바이스 식별자 전송4-2-1-3. Sending device identifier via Msg3

Msg3를 통한 디바이스 식별자를 전송하는 단계는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 3단계의 절차와 동일할 수 있다. 다시 말하면, Msg2에서 수신한 암호 방식 등을 이용하여 IoT 디바이스는 자신의 고유 디바이스 식별자를 포함하는 Msg3를 리더로 전송할 수 있다(S1404). 리더는 IoT 디바이스에 IoT 디바이스의 고유 디바이스 식별자를 포함하는 Msg3를 수신할 수 있다. 해당 메시지를 수신한 리더는 임의 접속 절차가 완료되었다고 판단할 수 있고, AIoT 제어기 또는 AF 엔터티로 서비스 응답 메시지를 전송할 수 있다(S1405). 서비스 응답 메시지는 IoT 디바이스의 고유 디바이스 식별자를 포함할 수 있다.The step of transmitting the device identifier via Msg3 may be identical to the procedure of step 3 of the connection method using a 4-step message exchange. In other words, using the encryption method received in Msg2, the IoT device can transmit Msg3 containing its own unique device identifier to the reader (S1404). The reader can receive Msg3 containing the unique device identifier of the IoT device from the IoT device. The reader that receives the message can determine that the random connection procedure has been completed and can transmit a service response message to the AIoT controller or AF entity (S1405). The service response message may include the unique device identifier of the IoT device.

다른 디바이스들 사이에서 경쟁(contention)이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 경쟁 해소를 위한 재접속 메커니즘이 사용될 수 있다. 전송 세트에 접속 오케이션이 하나만 있을 수 있다. 이와 같은 경우 다음 접속 오케이션이 이후의 접속 설정 메시지에 의해 지정될 수 있다. 그러나 여러 접속 오케이션을 가지는 전송 세트의 경우, 경쟁 발생 확률을 줄이기 위해서 백오프 메커니즘이 적절한 재접속 방식일 수 있다. 예를 들어, 백오프 메커니즘은 재접속 시도를 위한 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장할 수 있다. 따라서, 리더는 경쟁을 처리할 수 있는 접속 재시도(retry) 메커니즘을 페이징을 통해 디바이스(들)에 제공할 수 있다.Contention may occur between different devices. In such cases, a reconnection mechanism can be used to resolve contention. A transmission set may have only one connection occasion. In this case, the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message. However, for transmission sets with multiple connection occasions, a backoff mechanism may be an appropriate reconnection method to reduce the probability of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide a connection retry mechanism to the devices through paging to handle contention.

초기 Msg1을 전송한 후, IoT 디바이스는 일정 기간 내에 Msg2를 수신하지 못하거나 수신한 Msg2에 자신의 디바이스 ID가 포함되지 않은 경우, IoT 디바이스는 경쟁이 발생했음을 인식하고 재접속(re-access) 절차를 시작할 수 있다. 재접속을 위해, IoT 디바이스는 새로운 접속 오케이션을 선택할 수 있고, 백오프 메커니즘을 적용하여 Msg1을 재전송할 수 있다. 이때, 백오프 메커니즘은 접속 오케이션 선택을 위한 선택 윈도우 크기를 증가시켜 충돌 확률을 줄이는 방식으로 동작할 수 있다. 따라서, Msg1 재전송을 위한 접속 오케이션은 현재 전송 세트 내에서 선택될 수도 있고, 새로운 전송 세트에서 선택될 수도 있다. 이를 지원하기 위해, IoT 디바이스는 다음과 같은 설정 정보를 필요로 할 수 있다.After transmitting the initial Msg1, if the IoT device does not receive Msg2 within a certain period of time or if the received Msg2 does not include its device ID, the IoT device may recognize that contention has occurred and initiate a re-access procedure. To re-connect, the IoT device may select a new connection occasion and retransmit Msg1 using a backoff mechanism. The backoff mechanism may operate by increasing the selection window size for connection occasion selection to reduce the probability of collision. Accordingly, the connection occasion for retransmitting Msg1 may be selected from the current transmission set or a new transmission set. To support this, the IoT device may require the following configuration information.

o Msg1 전송 후 Msg2 수신을 위한 대기 시간(waiting time)o Waiting time for receiving Msg2 after sending Msg1

o 접속 오케이션 재선택을 위한 선택 윈도우 크기(window size)o Selection window size for connection occasion reselection

o 재전송 시도의 최대 횟수(maximum number of retransmission attempts)o Maximum number of retransmission attempts

o 필요 시 전송 전력 램핑(transmission power ramping) 설정o Set transmission power ramping when needed

리더는 Msg2를 전송한 후에도 Msg3을 수신하지 못한 경우, Msg3의 재전송을 요청하기 위해 Msg2를 다시 전송할 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 Msg3을 전송한 후 리더로부터 Msg2를 다시 수신하면, 이를 Msg3 재전송 요청으로 해석할 수 있고, Msg3을 리더로 다시 전송할 수 있다.If the leader does not receive Msg3 after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2 to request a retransmission of Msg3. Therefore, if an IoT device receives Msg2 from the leader again after transmitting Msg3, it can interpret this as a request to retransmit Msg3 and retransmit Msg3 to the leader.

Msg4는 3단계 RA 절차에 포함되지 않을 수 있다, 그러나 필요한 경우 AIoT 서비스 시나리오에서 리더는 Msg4를 선택적 절차로 사용할 수 있다. 예를 들어 인벤토리 후 읽기, 쓰기 또는 비활성화와 같은 명령 서비스가 필요할 수 있다. 이와 같은 경우 리더는 이러한 절차를 용이하게 하기 위해 선택적으로 Msg4를 사용할 수 있다.Msg4 may not be included in the 3-step RA procedure. However, if necessary, the leader can use Msg4 as an optional procedure in AIoT service scenarios. For example, command services such as read, write, or disable may be required after inventory. In such cases, the leader can optionally use Msg4 to facilitate these procedures.

Msg3의 실패/성공 여부는 사용 사례(Use Case)에 따라 다르게 평가될 수 있다. 인벤토리에만 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가적인 데이터 전송이 없으므로, IoT 디바이스가 디바이스 식별자의 성공적인 전송 여부를 확인할 수 없다. 인벤토리와 명령에 사용하는 사례의 경우 Msg3 이후 추가 명령이 전송되므로, IoT 디바이스는 명령 메시지를 수신하면 Msg3이 성공적으로 전송되었다고 판단할 수 있다. 명령에만 사용하는 사례의 경우 임의 접속을 사용하지 않으므로, IoT 디바이스는 Msg3 전송 성공 여부를 판단할 필요가 없을 수 있다. The success or failure of Msg3 can be evaluated differently depending on the use case. In the case of inventory-only use, there is no additional data transmission after Msg3, so the IoT device cannot determine whether the device identifier was successfully transmitted. In the case of inventory and command use, additional commands are transmitted after Msg3, so the IoT device can determine that Msg3 was successfully transmitted upon receiving the command message. In the case of command-only use, since random access is not used, the IoT device may not need to determine whether Msg3 was successfully transmitted.

- 응답이 있는 명시적 메커니즘(Msg3 수신에 대한 응답 메시지): 이와 같은 접근 방식은 Msg3 수신에 응답하기 위한 AS(Access Stratum) 수준의 메시지를 정의하는 것을 포함할 수 있다. 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하였을 때 확인 응답을 보낼 수 있다. 리더는 Msg3를 수신하지 않았을 때 부정적인 확인 응답을 보낼 수 있다. 이러한 방법에서 리더는 Msg3를 성공적으로 수신하면 ACK를 전송할 수 있다. 리더가 Msg3를 수신하지 못하면 NACK를 전송할 수 있다.- Explicit mechanism with response (response message for Msg3 reception): This approach may include defining an Access Stratum (AS)-level message to respond to Msg3 reception. The reader may send an acknowledgment when Msg3 is successfully received. The reader may send a negative acknowledgment when Msg3 is not received. In this approach, the reader may send an ACK when Msg3 is successfully received. If the reader does not receive Msg3, it may send a NACK.

- 재전송의 명시적 메커니즘(Msg2의 재전송): 리더가 Msg2를 전송한 후 일정 시간 내에 Msg3를 수신하지 못하면 Msg2를 재전송할 수 있다. 재전송된 Msg2를 수신하면 IoT 디바이스는 Msg3를 재전송할 수 있다.- Explicit retransmission mechanism (retransmission of Msg2): If the leader does not receive Msg3 within a certain amount of time after transmitting Msg2, it can retransmit Msg2. Upon receiving the retransmitted Msg2, the IoT device can retransmit Msg3.

- 암묵적 메커니즘(인벤토리 서비스 재초기화): Msg2 전송 후 지정된 기간 내에 Msg3가 수신되지 않으면 리더는 페이징 메시지를 통해 IoT 디바이스에 인벤토리 서비스 재초기화를 요청할 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 리더의 요청에 따라 Msg1을 재전송할 수 있다. IoT 디바이스가 인벤토리 서비스 재초기화 요청을 수신하지 못하면 리더가 Msg3를 성공적으로 수신한 것으로 간주할 수 있다.- Implicit Mechanism (Inventory Service Reinitialization): If Msg3 is not received within a specified period after Msg2 is transmitted, the leader can request the IoT device to reinitialize the inventory service via a paging message. In this case, the IoT device can retransmit Msg1 at the leader's request. If the IoT device does not receive the inventory service reinitialization request, the leader can assume that Msg3 was successfully received.

앞서 언급했듯이 디바이스에 대한 msg3 전송의 성공 또는 실패를 나타내는 방법은 사용 사례에 따라 다른 접근 방식을 적용하거나 사용 사례에 관계없이 일관된 방법을 사용하는 새로운 AS 계층 메시지를 정의할 수 있다. 그러나, AIoT 서비스는 일반적으로 시간 제약이 적고 대부분 최선의 노력을 기울이기 때문에 특정 응답 메시지를 정의하는 것보다 리더의 절차를 다시 실행하여 msg3 전송의 성공 여부를 검증하는 것이 더 실용적일 수 있다. 따라서 명시적으로 정의된 메시지가 아닌 암묵적 메커니즘을 사용하여 msg3 전송의 성공 여부를 판단할 수 있다.As mentioned earlier, indicating the success or failure of a msg3 transmission to a device can be achieved using different approaches depending on the use case, or a new AS-layer message can be defined that uses a consistent method across use cases. However, because AIoT services typically have limited time constraints and are mostly best-effort, it may be more practical to re-execute the leader's procedure to verify the success of the msg3 transmission rather than defining a specific response message. Therefore, an implicit mechanism, rather than an explicitly defined message, can be used to determine the success of the msg3 transmission.

4-3. 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법4-3. Connection method using two-step message exchange

IoT 디바이스는 2단계의 메시지 교환을 이용하여 리더에 접속할 수 있다. IoT devices can connect to a reader using a two-step message exchange.

도 16은 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 16 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.

도 16을 참조하면, 2단계 메시지를 교환을 이용한 접속 방법은 자원 설정 정보 수신 단계(S1601), IoT 디바이스의 식별자 전송 단계(S1602), 응답 수신 단계(S1603), 데이터 송수신 단계(S1604) 등을 포함할 수 있다. Referring to Fig. 16, a connection method using a two-step message exchange may include a resource setting information receiving step (S1601), an IoT device identifier transmitting step (S1602), a response receiving step (S1603), a data transmission/reception step (S1604), etc.

4-3-1-0. 자원 설정 정보 수신4-3-1-0. Receiving resource configuration information

무선 자원 설정 정보를 수신하는 단계는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 무선 자원 설정 정보를 수신하는 단계와 동일할 수 있다.The step of receiving wireless resource configuration information may be the same as the step of receiving wireless resource configuration information of a connection method using a four-step message exchange.

4-3-1-1. IoT 디바이스의 식별자 전송4-3-1-1. Transmitting the IoT device identifier

IoT 디바이스의 식별자를 전송하는 단계는 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 Msg3의 전송 단계(IoT 디바이스의 식별자와 능력 정보 전송)의 절차를 혼합한 형태와 유사할 수 있다. 하지만 IoT 디바이스는 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법에서 임의 접속 신호를 전송하는 방식에 비해 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법에서 다음과 같은 방식으로 IoT 디바이스의 식별자를 전송할 수 있다.The step of transmitting the identifier of an IoT device may be similar to a hybrid form of the procedure of the transmission step of Msg3 (transmitting the identifier and capability information of the IoT device) of the connection method using a three-step message exchange. However, compared to the method of transmitting a random connection signal in the connection method using a three-step message exchange, the IoT device can transmit the identifier of the IoT device in the following manner in the connection method using a two-step message exchange.

1) 임의 접속 신호와 IoT 디바이스의 식별자를 동시에 전송하는 방법1) Method for simultaneously transmitting a random access signal and an IoT device identifier

IoT 디바이스는 임의 접속 자원 설정 정보의 신호 자원에서 온/오프 기반의 임의 접속 신호를 전송할 수 있고, 임의 접속 자원 설정 정보의 식별자 자원에서 IoT 디바이스의 식별자를 리더로 전송할 수 있다.An IoT device can transmit an on/off-based random access signal from a signal resource of random access resource configuration information, and can transmit an identifier of the IoT device to a leader from an identifier resource of the random access resource configuration information.

2) IoT 디바이스의 식별자를 전송하는 방법2) How to transmit the identifier of an IoT device

IoT 디바이스는 임의 접속 자원 설정 정보의 신호 자원은 사용하지 않을 수 있다. IoT 디바이스는 임의 접속 자원 설정 정보의 식별자 자원에서 IoT 디바이스의 식별자를 전송할 수 있다. 이와 같은 경우 임의 접속 자원 설정 정보는 식별자 자원만을 포함할 수 있다.IoT devices may not use the signal resource of the random access resource configuration information. IoT devices may transmit their identifiers in the identifier resource of the random access resource configuration information. In this case, the random access resource configuration information may only contain identifier resources.

IoT 디바이스의 식별자의 유형은 임시 식별자 또는 고유 식별자일 수 있다. 임시 식별자는 임의 숫자, 임의의 선택값 등일 수 있다. 고유 식별자는 고유 영구 식별자. 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체, 상위 계층의 디바이스 식별자의 일부 등일 수 있다. 고유 영구 식별자는 전자 제품 코드일 수 있다. 고유 식별자를 임시 식별자로 사용할 수도 있다. The identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier. A temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc. A unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc. A unique permanent identifier can be an electronic product code. A unique identifier can also be used as a temporary identifier.

IoT 디바이스는 임의 숫자를 Msg1의 임시 식별자로 사용할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 Msg1의 임시 디바이스 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 리더에서 제시한 선정 범위내에서 임의의 숫자를 선택하여 임시 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 임의 숫자의 선택을 위한 선택 윈도우의 최대값을 필요로 할 수 있다. 리더는 선택 윈도우의 최대값을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 리더로부터 수신할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 사전에 설정된 값을 사용할 수 있다. The IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.

이에 비해 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 상위 계층에서 설정된 디바이스 ID를 활용하여 Msg1의 디바이스 식별자로 활용할 수 있다. 이와 같은 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 디바이스 식별자의 전체를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용할 수 있다.In contrast, in a method using device identifiers, IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.

서비스 및 시스템 구조를 담당하는 3GPP의 기술 표준화 그룹인 SA2는 디바이스 식별자와 관련해서 영구 식별자 및 임시 식별자로 나누어 논의하였다. SA2는 AIoT 제어기와 리더간에 적합한 식별자로 긴 임시 식별자의 사용에 대하여 논의하였고, IoT 디바이스와 리더간에 적합한 식별자로 짧은 임시 식별자의 사용에 대해 논의하였다. 따라서, IoT 디바이스는 상위 계층의 디바이스 식별자를 사용하여 Msg1에 포함되는 식별자를 생성할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스에서 길이가 긴 전체 디바이스 식별자를 사용하는 것보다 짧은 길이의 임시 식별자를 생성한 후에 전송하게 되면 무선 자원의 소모 및 보안 측면에서 적합할 수 있다. 또한, IoT 디바이스가 임시 식별자를 생성하는 경우 해당 어떤 형태로 전체 디바이스 식별자에서 선택되어야 할지에 대한 설정도 필요할 수 있다. SA2, a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers. SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.

임의 숫자를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식은 유사할 수 있다. 하지만, SA2에서 고려한 바와 같이 임시 식별자는 등록 절차를 통해 코어 네트워크로부터 할당될 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 임의 접속 절차의 Msg1에 사용하는 디바이스 식별자를 영구 식별자로부터 생성할 수 있다. 영구 식별자는 이동 통신 사업자 식별자, 소유자 식별자, 그리고 인스턴스 식별자로 구성될 수 있다. 동일한 식별자를 생성한 확률은 임의 숫자를 사용하는 방식에 비해서 높아질 수 있다. 따라서, Msg1에 사용하는 디바이스 식별자로 임의 숫자를 사용하는 방식이 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식에 비해 많은 장점을 가질 수 있다.The use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar. However, as considered in SA2, temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers. Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.

SA1의 사용예의 요구 사항을 기반으로 인벤토리 서비스는 최대 150만의 디바이스 밀도를 고려할 수 있다. 하지만, 이는 인도어(indoor) 환경에서 km2당 최대 수용 가능한 IoT 디바이스의 수를 나타낸 것으로 하나의 리더가 수용해야 하는 디바이스의 수는 아닐 수 있다. Based on the requirements of the SA1 use case, the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer ( km2 ) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily represent the number of devices that a single reader should accommodate.

하지만, 예를 들어 하나의 리더가 가로와 세로 100m 혹은 200m길이의 공간에서 인벤토리 서비스를 수행하는 경우 최대 1,000개 혹은 60,000개 IoT 디바이스의 동시 접속을 고려할 수 있다. 따라서, 리더의 서비스 영역 및 IoT 디바이스의 송신 전력을 고려할 때 Msg1에 포함되어 전송되는 디바이스 식별자는 최소 16비트들 이상을 고려할 수 있다.However, for example, if a single reader performs inventory services in a space measuring 100 or 200 meters in length and width, simultaneous connections from up to 1,000 or 60,000 IoT devices can be considered. Therefore, considering the reader's service area and the transmission power of IoT devices, the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.

IoT 디바이스는 임의 접속 신호와 IoT 디바이스의 식별자를 전송한 후에 설정된 시간 구간 동안에 응답을 수신하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 임의 접속 신호의 충돌이 발생하였다고 판단할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 리더에서 임의 접속 신호를 수신하지 못한 것으로 판단할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 리더에서 IoT 디바이스의 식별자를 수신하지 못한 것으로 판단할 수 있다. An IoT device may not receive a response within a set time period after transmitting a random access signal and its identifier. In this case, the IoT device may determine that a random access signal collision has occurred. Alternatively, the IoT device may determine that the reader has not received a random access signal. Alternatively, the IoT device may determine that the reader has not received the IoT device identifier.

IoT 디바이스는 타이머를 기반으로 응답을 위한 무선 자원을 확인할 수 있다. 타이머 값은 IoT 디바이스의 기설정된 값일 수 있다. 또는, 타이머 값은 리더에서 R2D 프레임을 사용하여 IoT 디바이스로 전달하는 응답을 위한 대기 시간일 수 있다. IoT devices can check for wireless resources for responses based on a timer. The timer value can be a preset value for the IoT device. Alternatively, the timer value can be a waiting time for a response transmitted from the reader to the IoT device using an R2D frame.

다른 형태의 임의 접속 신호와 IoT 디바이스를 전송 후 응답을 대기하는 방법으로 IoT 디바이스는 프레임을 기반으로 응답을 위한 무선 자원을 확인할 수 있다. 응답 대기를 위한 프레임 값은 IoT 디바이스에 기설정된 값일 수 있다. 또는, 응답 대기를 위한 프레임 값은 리더에서 R2D 프레임을 사용하여 IoT 디바이스로 전달하는 응답을 위한 대기 시간일 수 있다.By transmitting a different form of random access signal and waiting for a response after transmitting, the IoT device can identify wireless resources for a response based on the frame. The frame value for waiting for a response can be a value preset for the IoT device. Alternatively, the frame value for waiting for a response can be the waiting time for a response transmitted from the leader to the IoT device using an R2D frame.

IoT 디바이스는 설정된 시간 구간이 지난 후에도 응답을 위한 무선 자원 상에서 응답 신호를 확인하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스는 리더로부터 수신한 임의 접속 자원을선택하기 위한 선택 윈도우 재설정 정보를 기반으로 임의 접속 구간의 길이를 재설정할 수 있다. IoT 디바이스는 임의 숫자를 선택하여 IoT 디바이스의 식별자 전송 절차를 재수행할 수 있다. An IoT device may not detect a response signal on a wireless resource even after a set time interval has elapsed. In such cases, the IoT device can reset the length of the random access window based on the selection window reset information received from the leader for selecting a random access resource. The IoT device can then select a random number and re-perform the IoT device identifier transmission procedure.

4-3-1-2. IoT 디바이스의 응답 수신 4-3-1-2. Receiving a response from an IoT device

IoT 디바이스의 응답 수신 단계는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 4단계(다시 말하면 IoT 디바이스의 식별자와 능력 정보의 전송에 대한 응답 수신 단계)의 절차와 동일할 수 있다. The response reception step of the IoT device may be identical to the procedure of step 4 of the connection method using a 4-step message exchange (i.e., the response reception step for transmission of the identifier and capability information of the IoT device).

4-3-1-3. 데이터 송수신4-3-1-3. Data transmission and reception

데이터 송수신 단계는 4단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 5단계(다시 말하면 데이터 송수신 단계)의 절차와 동일할 수 있다. The data transmission and reception step may be identical to the procedure of step 5 (i.e., the data transmission and reception step) of the connection method using a 4-step message exchange.

다른 디바이스들 사이에서 경쟁(contention)이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 경쟁 해소를 위한 재접속 메커니즘이 사용될 수 있다. 전송 세트에 접속 오케이션이 하나만 있을 수 있다. 이와 같은 경우 다음 접속 오케이션이 이후의 접속 설정 메시지에 의해 지정될 수 있다. 그러나 여러 접속 오케이션을 가지는 전송 세트의 경우, 경쟁 발생 확률을 줄이기 위해서 백오프 메커니즘이 적절한 재접속 방식일 수 있다. 예를 들어, 백오프 메커니즘은 재접속 시도를 위한 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장할 수 있다. 따라서, 리더는 경쟁을 처리할 수 있는 접속 재시도(retry) 메커니즘을 디바이스(들)에 제공할 수 있다.Contention may occur between different devices. In such cases, a reconnection mechanism can be used to resolve contention. A transmission set may have only one connection occasion. In this case, the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message. However, for transmission sets with multiple connection occasions, a backoff mechanism may be an appropriate reconnection method to reduce the likelihood of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide the device(s) with a connection retry mechanism that can handle contention.

도 17은 2단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 17 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a two-step message exchange.

도 17을 참조하면, 2단계 메시지를 교환을 이용한 접속 방법은 접속 설정 정보 전송 단계(S1701), IoT 디바이스의 식별자 전송 단계(S1702), 응답 전송 단계(S1703) 등을 포함할 수 있다. Referring to Fig. 17, a connection method using a two-step message exchange may include a connection setup information transmission step (S1701), an IoT device identifier transmission step (S1702), a response transmission step (S1703), etc.

4-3-2-0. 접속 설정 정보 전송 4-3-2-0. Transmit connection setup information

리더는 전송 세트에 대한 정보, 접속 오케이션의 자원 설정에 대한 정보 그리고 임의 접속의 운영 파라미터(operational parameters)에 대한 정보를 포함하는 접속 설정 정보를 생성할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로 생성한 접속 설정 정보를 전송할 수 있다.The leader can generate connection configuration information, including information about the transmission set, information about the resource configuration of the connection occasion, and information about the operational parameters of the random connection. The leader can transmit the generated connection configuration information to the IoT device.

전송 세트는 여러 전송 기회를 정의할 수 있다. 전송 세트는 접속 오케이션과 R2D/D2R 프레임으로 구성될 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 접속 오케이션의 무선 자원 정보일 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 시간, 주파수, 또는 코드 도메인(code domain)에서 여러 개의 접속 오케이션들을 포함할 수 있다. 접속 오케이션의 자원 설정은 접속 오케이션의 개수 및 각 오케이션별 자원 할당(resource allocation)을 지정할 수 있다. 접속 오케이션의 개수는 특정 기간 동안에 IoT 디바이스에서 접속할 수 있는 기회의 수를 정의할 수 있다. 각 접속 오케이션별 자원 할당은 각 접속 오케이션에 대해서 할당된 시간, 주파수, 또는 코드 도메인 자원을 의미할 수 있다.A transmission set can define multiple transmission opportunities. A transmission set can consist of access occasions and R2D/D2R frames. The resource configuration of an access occasion can be radio resource information of the access occasion. The resource configuration of an access occasion can include multiple access occasions in the time, frequency, or code domain. The resource configuration of an access occasion can specify the number of access occasions and resource allocation for each access occasion. The number of access occasions can define the number of opportunities for connection from an IoT device during a specific period. The resource allocation for each access occasion can refer to time, frequency, or code domain resources allocated to each access occasion.

최근 RAN2 회의에서, AIoT 임의 접속의 기본 메커니즘으로 슬로티드 ALOHA를 사용하기로 하였다. 따라서, 선택 윈도우 크기 및 백오프 관련 정보가 슬로티드 ALOHA 및 임의 접속을 위한 주요 파라미터일 수 있다. 선택 윈도우 크기는 IoT 디바이스에서 접속 오케이션을 선택할 때 임의 숫자를 생성하는 최대 값을 의미할 수 있다. 선택 윈도우 크기는 RFID의 Q 파라미터와 유사할 수 있다. 백오프 관련 파라미터는 대기 시간과 백오프 윈도우를 고려할 수 있다. 대기 시간은 IoT 디바이스에서 접속 신호를 전송한 후, 응답 메시지를 기다려야 하는 최대 시간을 의미할 수 있다. 백오프 윈도우는 충돌(collision)이 발생했을 때, 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장하는 메커니즘을 설명할 수 있다. 이를 통해 IoT 디바이스들이 다음 접속 시도에서 동일한 시간에 재전송하는 것을 방지할 수 있다.At a recent RAN2 meeting, it was decided to use slotted ALOHA as the basic mechanism for AIoT random access. Therefore, selection window size and backoff-related information may be key parameters for slotted ALOHA and random access. The selection window size can refer to the maximum value at which a random number is generated when an IoT device selects a connection occasion. The selection window size can be similar to the Q parameter in RFID. Backoff-related parameters may consider latency and the backoff window. The latency can refer to the maximum time an IoT device must wait for a response message after transmitting an access signal. The backoff window can describe a mechanism for expanding the selection window size used for random number generation when a collision occurs. This can prevent IoT devices from retransmitting at the same time in subsequent connection attempts.

4-3-2-1. IoT 디바이스의 식별자 전송4-3-2-1. Transmitting the IoT device identifier

4단계 절차에서 IoT 디바이스는 리더로부터 무선 자원을 성공적으로 할당받으면, 자신의 식별자를 전송할 수 있다. 이와 달리, 2단계 절차에서 IoT 디바이스는임의 숫자 생성을 이용하여 접속 오케이션을 선택할 수 있다. 이는 1단계의 "접속 신호 전송"과 유사할 수 있다. IoT 디바이스는 접속 오케이션을 선택한 후, 자신의 식별자를 리더에게 Msg1을 사용하여 전송할 수 있다. In step 4, if the IoT device successfully receives wireless resources from the leader, it can transmit its identifier. In contrast, in step 2, the IoT device can select a connection occasion using random number generation. This can be similar to the "connection signal transmission" in step 1. After selecting a connection occasion, the IoT device can transmit its identifier to the leader using Msg1.

IoT 디바이스의 식별자의 유형은 임시 식별자 또는 고유 식별자일 수 있다. 임시 식별자는 임의 숫자, 임의의 선택값 등일 수 있다. 고유 식별자는 고유 영구 식별자. 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체, 상위 계층의 디바이스 식별자의 일부 등일 수 있다. 고유 영구 식별자는 전자 제품 코드일 수 있다. 고유 식별자를 임시 식별자로 사용할 수도 있다. The identifier of an IoT device can be either a temporary identifier or a unique identifier. A temporary identifier can be a random number, a randomly selected value, etc. A unique identifier is a unique permanent identifier. It can be the entire upper-layer device identifier, a portion of the upper-layer device identifier, etc. A unique permanent identifier can be an electronic product code. A unique identifier can also be used as a temporary identifier.

IoT 디바이스는 임의 숫자를 Msg1의 임시 식별자로 사용할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 디바이스 식별자를 Msg1의 임시 디바이스 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 리더에서 제시한 선정 범위내에서 임의의 숫자를 선택하여 임시 식별자로 사용할 수 있다. 임의 숫자를 사용하는 방식에서 IoT 디바이스는 임의 숫자의 선택을 위한 선택 윈도우의 최대값을 필요로 할 수 있다. 리더는 선택 윈도우의 최대값을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 리더로부터 수신할 수 있다. 또는, IoT 디바이스는 선택 윈도우의 최대값을 사전에 설정된 값을 사용할 수 있다. The IoT device can use a random number as a temporary identifier for Msg1. Alternatively, the IoT device can use the device identifier as a temporary device identifier for Msg1. In the method using a random number, the IoT device can select a random number within a selection range provided by the reader and use it as a temporary identifier. In the method using a random number, the IoT device may require a maximum value of a selection window for selecting a random number. The reader can transmit the maximum value of the selection window to the IoT device. The IoT device can receive the maximum value of the selection window from the reader. Alternatively, the IoT device can use a preset maximum value of the selection window.

이에 비해 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 상위 계층에서 설정된 디바이스 ID를 활용하여 Msg1의 디바이스 식별자로 활용할 수 있다. 이와 같은 디바이스 식별자를 이용하는 방식에서 IoT 디바이스는 디바이스 식별자의 전체를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용할 수 있다.In contrast, in a method using device identifiers, IoT devices can utilize the device ID set in the upper layer as the device identifier for Msg1. In this method of using device identifiers, IoT devices can use either the entire device identifier or a portion of the device identifier.

서비스 및 시스템 구조를 담당하는 3GPP의 기술 표준화 그룹인 SA2는 디바이스 식별자와 관련해서 영구 식별자 및 임시 식별자로 나누어 논의하였다. SA2는 AIoT 제어기와 리더간에 적합한 식별자로 긴 임시 식별자의 사용에 대하여 논의하였고, IoT 디바이스와 리더간에 적합한 식별자로 짧은 임시 식별자의 사용에 대해 논의하였다. 따라서, IoT 디바이스는 상위 계층의 디바이스 식별자를 사용하여 Msg1에 포함되는 식별자를 생성할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스에서 길이가 긴 전체 디바이스 식별자를 사용하는 것보다 짧은 길이의 임시 식별자를 생성한 후에 전송하게 되면 무선 자원의 소모 및 보안 측면에서 적합할 수 있다. 또한, IoT 디바이스가 임시 식별자를 생성하는 경우 해당 어떤 형태로 전체 디바이스 식별자에서 선택되어야 할지에 대한 설정도 필요할 수 있다. SA2, a technical standardization group of 3GPP responsible for service and system architecture, discussed device identifiers by dividing them into permanent identifiers and temporary identifiers. SA2 discussed the use of long temporary identifiers as suitable identifiers between AIoT controllers and readers, and the use of short temporary identifiers as suitable identifiers between IoT devices and readers. Therefore, IoT devices can generate identifiers included in Msg1 using upper-layer device identifiers. In this case, it may be more appropriate in terms of radio resource consumption and security to generate and transmit a short temporary identifier rather than using a long full device identifier in the IoT device. In addition, when an IoT device generates a temporary identifier, it may also be necessary to configure which form it should be selected from the full device identifier.

임의 숫자를 사용하는 방식과 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식은 유사할 수 있다. 하지만, SA2에서 고려한 바와 같이 임시 식별자는 등록 절차를 통해 코어 네트워크로부터 할당될 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 임의 접속 절차의 Msg1에 사용하는 디바이스 식별자를 영구 식별자로부터 생성할 수 있다. 영구 식별자는 이동 통신 사업자 식별자, 소유자 식별자, 그리고 인스턴스 식별자로 구성될 수 있다. 동일한 식별자를 생성한 확률은 임의 숫자를 사용하는 방식에 비해서 높아질 수 있다. 따라서, Msg1에 사용하는 디바이스 식별자로 임의 숫자를 사용하는 방식이 디바이스 식별자의 일부를 사용하는 방식에 비해 많은 장점을 가질 수 있다.The use of random numbers and the use of a portion of the device identifier may be similar. However, as considered in SA2, temporary identifiers can be assigned from the core network through a registration procedure. Therefore, IoT devices can generate device identifiers used in Msg1 of the random access procedure from permanent identifiers. Permanent identifiers can be composed of a mobile carrier identifier, an owner identifier, and an instance identifier. The probability of generating identical identifiers may be higher than that of using random numbers. Therefore, using a random number as the device identifier used in Msg1 may have many advantages over using a portion of the device identifier.

SA1의 사용예의 요구 사항을 기반으로 인벤토리 서비스는 최대 150만의 디바이스 밀도를 고려할 수 있다. 하지만, 이는 인도어(indoor) 환경에서 km2당 최대 수용 가능한 IoT 디바이스의 수를 나타낸 것으로 하나의 리더가 수용해야 하는 디바이스의 수는 아닐 수 있다. Based on the requirements of the SA1 use case, the inventory service can accommodate a device density of up to 1.5 million devices. However, this represents the maximum number of IoT devices per square kilometer (km2) that can be accommodated in an indoor environment, and may not necessarily be the number of devices that a single reader should accommodate.

하지만, 예를 들어 하나의 리더가 가로와 세로 100m 혹은 200m길이의 공간에서 인벤토리 서비스를 수행하는 경우 최대 1,000개 혹은 60,000개 IoT 디바이스의 동시 접속을 고려할 수 있다. 따라서, 리더의 서비스 영역 및 IoT 디바이스의 송신 전력을 고려할 때 Msg1에 포함되어 전송되는 디바이스 식별자는 최소 16비트들 이상을 고려할 수 있다.However, for example, if a single reader performs inventory services in a space measuring 100 or 200 meters in length and width, simultaneous connections from up to 1,000 or 60,000 IoT devices can be considered. Therefore, considering the reader's service area and the transmission power of IoT devices, the device identifier transmitted in Msg1 should be at least 16 bits.

4-3-2-2. 응답 전송4-3-2-2. Send response

리더는 IoT 디바이스로부터 식별자를 수신할 수 있다. 이에 따라, 리더는 수신한 식별자를 성공적으로 디코딩할 수 있고, 충돌의 부존재를 확인할 수 있다. 리더는 이전 단계에서 받은 IoT 디바이스의 식별자를 포함한 승인 응답(다시 말하면 Msg2)을 IoT 디바이스로 전송할 수 있다. IoT 디바이스는 리더로부터 승인 응답을 수신할 수 있다. 이와 달리, IoT 디바이스는 승인 응답을 수신할 수 없다. 그러면, IoT 디바이스는 충돌 해결이 완료되지 않았다고 판단할 수 있다. IoT 디바이스는 백오프(backoff) 메커니즘을 적용하여 1단계(다시 말하면 IoT 디바이스의 식별자 전송 단계)를 다시 수행할 수 있다.The reader can receive an identifier from the IoT device. Accordingly, the reader can successfully decode the received identifier and confirm the absence of a collision. The reader can transmit an acknowledgment response (i.e., Msg2) containing the identifier of the IoT device received in the previous step to the IoT device. The IoT device can receive the acknowledgment response from the reader. Alternatively, the IoT device cannot receive the acknowledgment response. Then, the IoT device can determine that the collision resolution is not complete. The IoT device can apply a backoff mechanism to perform step 1 (i.e., the identifier transmission step of the IoT device) again.

다른 디바이스들 사이에서 경쟁(contention)이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 경쟁 해소를 위한 재접속 메커니즘이 사용될 수 있다. 전송 세트에 접속 오케이션이 하나만 있을 수 있다. 이와 같은 경우 다음 접속 오케이션이 이후의 접속 설정 메시지에 의해 지정될 수 있다. 그러나 여러 접속 오케이션을 가지는 전송 세트의 경우, 경쟁 발생 확률을 줄이기 위해서 백오프 메커니즘이 적절한 재접속 방식일 수 있다. 예를 들어, 백오프 메커니즘은 재접속 시도를 위한 임의 숫자 생성에 사용할 선택 윈도우 크기를 확장할 수 있다. 따라서, 리더는 경쟁을 처리할 수 있는 접속 재시도(retry) 메커니즘을 디바이스(들)에 제공할 수 있다.Contention may occur between different devices. In such cases, a reconnection mechanism can be used to resolve contention. A transmission set may have only one connection occasion. In this case, the next connection occasion can be specified in a subsequent connection establishment message. However, for transmission sets with multiple connection occasions, a backoff mechanism may be an appropriate reconnection method to reduce the likelihood of contention. For example, a backoff mechanism could expand the selection window size used to generate random numbers for reconnection attempts. Therefore, the leader can provide the device(s) with a connection retry mechanism that can handle contention.

2단계 CBRA에서 Msg2의 필요성은 사용 사례에 따라 다양한 접근 방식을 고려할 수 있다.The need for Msg2 in a two-step CBRA can consider various approaches depending on the use case.

o 인벤토리에만 사용되는 사례: IoT 디바이스는 Msg1 이후에 추가 데이터 전송이 없으므로 Msg2를 통해 Msg1에서 디바이스 ID 전송의 성공 여부를 확인할 수 있다.o Case for inventory only: Since IoT devices do not transmit any additional data after Msg1, Msg2 can be used to check whether the device ID was successfully transmitted in Msg1.

o 인벤토리와 명령에 사용되는 사례: 이와 같은 경우 IoT 디바이스는 명령에 대해 수신한 추가 데이터를 사용하여 Msg1 전송의 성공 여부를 확인할 수 있다. 다시 말하면, IoT 디바이스가 Msg1을 전송한 후 명령을 수신하면 Msg1이 성공적으로 전송되었다고 가정할 수 있다.o Cases used in inventory and commands: In such cases, the IoT device can use the additional data received in response to the command to verify the success of the Msg1 transmission. In other words, if the IoT device receives a command after transmitting Msg1, it can assume that Msg1 was successfully transmitted.

o 명령에만 사용되는 사례: 리더가 이미 IoT 디바이스의 존재를 알고 있기 때문에 임의 접근이 필요하지 않을 수 있다.o Command-only use case: Random access may not be required because the leader already knows about the existence of the IoT device.

2단계 CBRA에서는 사용 사례에 따라 Msg2의 필요성이 달라질 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 사용 사례에 따라 다른 메커니즘을 적용하거나 이러한 변형을 수용하기 위해 새로운 메시지를 정의할 수 있다. 또한, 디바이스 ID와 임의 숫자가 함께 전송되기 때문에 경쟁 해결을 위해 다양한 메커니즘이 적용되는지 여부와 Msg1 전송의 성공 또는 실패를 나타내는 메커니즘에 대해서 논의할 필요가 있을 수 있다.In Phase 2 CBRA, the need for Msg2 may vary depending on the use case. Therefore, IoT devices may apply different mechanisms depending on the use case or define new messages to accommodate these variations. Furthermore, since the device ID and random number are transmitted together, it may be necessary to discuss whether various mechanisms are applied to resolve contention and the mechanism for indicating the success or failure of Msg1 transmission.

2단계 CBRA는 Msg1에서 임의 숫자와 디바이스 ID를 동시에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 특히 3단계 CBRA와 달리 2단계 CBRA은 디바이스의 ID가 Msg1에서 전송되므로 특정 접속 이벤트 설정이 필요할 수 있다. 따라서, IoT 디바이스는 페이징 메시지를 통해 이러한 설정을 알릴 수 있다.A two-step CBRA may involve simultaneously transmitting a random number and a device ID in Msg1. Unlike a three-step CBRA, a two-step CBRA may require specific connection event configuration because the device ID is transmitted in Msg1. Therefore, IoT devices can signal this configuration via a paging message.

CFRA에서 Msg1은 디바이스 간 충돌 없이 전송되어야 하므로, 리더는 특정 접속 오케이션에 어떤 디바이스가 접속을 수행하는지 지정할 수 있다. 이는 리더가 이미 디바이스의 식별자를 알고 있어야 함을 의미할 수 있다. 디바이스를 지정하는 식별자는 상위 계층에서 제공하는 ID이거나 AS 계층에서 구성한 ID일 수 있다. 이와 같은 AS 계층에서 구성한 ID는 4단계 절차, 3단계 절차, 2단계 절차, 1단계 절차에서 모두 동일하게 고려할 수 있다. 상위 계층의 디바이스 ID를 사용할 경우 더 길어지고 보안 문제가 발생할 수 있지만, 디바이스에 대해 단일 ID만 관리하면 된다는 장점이 있다. 반면, AS 계층의 디바이스 ID를 사용하려면 디바이스에 여러 개의 ID가 필요하지만 임시 할당과 짧은 ID 길이로 인해 보안이 강화될 수 있다. AS 계층 ID는 특정 기간 동안 제어 정보 및 데이터 전송을 위한 스케줄링 식별자로도 사용할 수 있다. 따라서 리더는 고유한 AS 계층 디바이스 ID를 할당할 수 있으며, 이는 AIoT 스케줄링을 위한 디바이스 식별자 역할을 할 수 있다.In CFRA, since Msg1 must be transmitted without collisions between devices, the reader can specify which device performs the connection for a specific connection occasion. This may mean that the reader must already know the device identifier. The identifier that specifies the device can be either an ID provided by the upper layer or an ID configured at the AS layer. Such an ID configured at the AS layer can be considered equally in all four-step, three-step, two-step, and one-step procedures. Using a higher-layer device ID may be longer and may raise security issues, but it has the advantage of only managing a single ID for the device. On the other hand, using an AS layer device ID requires multiple IDs for the device, but its temporary assignment and shorter ID length may enhance security. The AS layer ID can also be used as a scheduling identifier for control information and data transmission during a specific period. Therefore, the reader can assign a unique AS layer device ID, which can serve as a device identifier for AIoT scheduling.

AS 계층 ID를 할당하는 다음의 두 가지 잠재적 메커니즘이 있다.There are two potential mechanisms for assigning AS layer IDs:

o 리더 할당(옵션 1): 초기 접속(인벤토리에서 MSg1을 수신) 중에 리더는 디바이스의 AS 계층 ID를 할당할 수 있고, 이를 Msg2를 통해 디바이스로 전송할 수 있다.o Leader Assignment (Option 1): During initial connection (receiving MSg1 from inventory), the leader can assign the AS layer ID of the device and transmit it to the device via Msg2.

o 디바이스의 임의 숫자 생성(옵션 2): 디바이스는 초기 접속 중에 임의 숫자를 생성할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg1에서 전송된 것과 동일한 임의 숫자가 포함된 Msg2를 수신하면 해당 임의 숫자를 AS 계층 ID로 사용할 수 있다.o Device Random Number Generation (Option 2): The device can generate a random number during initial connection. When the IoT device receives Msg2 containing the same random number sent in Msg1, it can use that random number as its AS layer ID.

옵션 1에서 리더는 AS 계층 ID에 대한 추가 정보를 디바이스로 전송할 수 있다. 반면 옵션 2에서 디바이스가 전송하는 임의 숫자를 Msg1에서 사용하므로 Msg2에서 추가 AS 계층 ID 전송이 필요하지 않을 수 있다. 전송되는 콘텐츠의 크기를 고려할 때 옵션 2가 더 유리할 수 있다.In Option 1, the leader can transmit additional information about the AS layer ID to the device. In contrast, in Option 2, the device uses a random number transmitted in Msg1, so Msg2 may not require the additional AS layer ID. Considering the size of the transmitted content, Option 2 may be more advantageous.

4-4. 1단계 메시지 교환을 이용한 임의 접속 방법 4-4. Random access method using one-step message exchange

IoT 디바이스는 1단계 메시지 교환을 이용하여 리더에 접속할 수 있다.IoT devices can connect to a leader using a one-step message exchange.

도 18은 1단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 18 is a flowchart illustrating embodiments of a connection method using a one-step message exchange.

도 18을 참조하면, 1단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법은 접속 설정 정보 수신 단계(S1801), 임시 디바이스 식별자 전송 단계(S1802)를 포함할 수 있다.Referring to Fig. 18, a connection method using a one-step message exchange may include a connection setup information receiving step (S1801) and a temporary device identifier transmission step (S1802).

4-4-1-0. Msg0을 통한 접속 설정 정보 수신4-4-1-0. Receiving connection setup information via Msg0

AIoT 네트워크에서 고려하는 인벤토리와 커맨드 서비스는 네트워크의 요구에 의해서 시작되는 절차일 수 있다. 인벤토리와 커맨드 서비스는 네트워크 요구를 고려한 무선 자원 설정을 필요로 할 수 있다. AIoT 네트워크의 무선 자원은 리더에서 IoT 디바이스로 제어 정보 및 데이터를 전송하는 R2D 링크를 위한 무선 자원과 IoT 디바이스에서 리더로 데이터를 전송하는 D2R 링크를 위한 무선 자원으로 나누어 볼 수 있다. Inventory and command services considered in AIoT networks can be procedures initiated by network demands. These services may require wireless resource configurations tailored to network needs. Wireless resources in AIoT networks can be divided into wireless resources for R2D links, which transmit control information and data from the leader to IoT devices, and wireless resources for D2R links, which transmit data from IoT devices to the leader.

AIoT 제어기 혹은 AF 엔터티는 리더로 서비스를 요청하기 위한 서비스 요청 신호를 전송할 수 있다(S1800). 그러면, 리더는 AIoT 제어기 또는 AF 엔터티로부터 서비스 요청 신호를 수신할 수 있고, 수신한 서비스 요청에 따라 서비스를 시작할 수 있다. 이와 같은 서비스를 수행하는 단위는 전송 세트로 정의될 수 있다. 예를 들어 인벤토리 및 커맨드 서비스는 주변에 있는 IoT 디바이스들의 식별자를 탐지하여 특정 IoT 디바이스의 상태 정보를 읽어오라는 서비스일 수 있다. 이와 같은 인벤토리 및 커맨드 서비스는 하나의 전송 세트로 구성될 수 있다.An AIoT controller or AF entity can transmit a service request signal to a leader to request a service (S1800). Then, the leader can receive the service request signal from the AIoT controller or AF entity and initiate a service based on the received service request. A unit that performs such a service can be defined as a transmission set. For example, an inventory and command service can be a service that detects the identifiers of surrounding IoT devices and retrieves status information about a specific IoT device. Such an inventory and command service can be configured as a single transmission set.

리더는 R2D 프레임 혹은 D2R 프레임을 전송 세트를 통하여 전송하기 위한 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 IoT 디바이스에게 전달할 수 있다(S1801). 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보는 임의 접속을 위한 접속 설정 정보일 수 있다. 그러면, IoT 디바이스는 리더로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신할 수 있다. 앞서 기술한 자원 구성 및 동작 절차를 통해서 IoT 디바이스는 다음과 같은 임의 접속을 위한 접속 설정 정보를 필요로 할 수 있다.The leader can transmit resource configuration information for random access to the IoT device for transmitting an R2D frame or a D2R frame through a transmission set (S1801). The resource configuration information for random access may be connection configuration information for random access. Then, the IoT device can receive the resource configuration information for random access from the leader. Through the resource configuration and operation procedures described above, the IoT device may require the following connection configuration information for random access.

- 임의 접속을 위한 접속 설정 정보- Connection setting information for random access

o CBRA와 CFRA를 위한 무선 자원(들) 설정o Setting up wireless resources for CBRA and CFRA

o 접속 오케이션들을 위한 무선 자원(들) 설정 o Setting up wireless resources for connection occasions

리더는 임의 접속을 위한 설정 정보를 IoT 디바이스의 밀도, 네트워크의 부하(load) 등을 고려하여 가변적으로 설정할 수 있다. 따라서, 리더는 IoT 디바이스로 메시지 기반의 설정 정보를 전달하는 절차를 필요로 할 수 있다. 리더는 임의 접속을 위한 설정 정보에 Msg1을 전송하기 위한 무선 자원 스케줄링 정보, 암호 방식 등을 포함할 수 있다. AIoT의 무선 자원 설정 정보는 기존 NR에서 고려하는 DCI 기반의 스케쥴링이 아닌 IoT 디바이스의 능력을 고려한 새로운 형태의 간단한 방식을 고려할 수 있다. 예를 들어 고정 크기로 할당된 주파수 도메인과 시간 도메인으로 구성된 자원은 테이블 형태의 x, y 좌표값 혹은 선형적인 리스트로 구성될 수 있다. 그리고, 테이블 형태의 x, y 좌표값 혹은 선형적인 리스트는 디바이스 식별자와 매핑될 수 있다.The reader can variably configure the configuration information for random access by considering the density of IoT devices, network load, etc. Therefore, the reader may require a procedure for transmitting message-based configuration information to IoT devices. The reader may include radio resource scheduling information, encryption method, etc. for transmitting Msg1 in the configuration information for random access. The radio resource configuration information of AIoT may consider a new, simple method that considers the capabilities of IoT devices, rather than the DCI-based scheduling considered in the existing NR. For example, resources composed of frequency domain and time domain allocated with a fixed size can be configured as x, y coordinate values in a table format or a linear list. In addition, the x, y coordinate values in a table format or the linear list can be mapped to a device identifier.

4-4-1-1. Msg1를 통한 디바이스 식별자 전송4-4-1-1. Sending device identifier via Msg1

Msg1을 통한 디바이스 식별자를 전송하는단계는 3단계 메시지 교환을 이용한 접속 방법의 3단계의 절차와 동일할 수 있다. 다시 말하면, 임의 접속 설정 정보에서 수신한 암호 방식 등을 이용하여 IoT 디바이스는 자신의 고유 식별자를 리더로 전송할 수 있다. 해당 메시지를 수신한 리더는 임의 접속 절차가 완료되었다고 판단할 수 있고, AIoT 제어기로 서비스 응답 메시지를 전송할 수 있다.The step of transmitting the device identifier via Msg1 may be identical to the three-step procedure of the connection method using a three-step message exchange. In other words, the IoT device can transmit its unique identifier to the reader using the encryption method received from the random access configuration information. The reader receiving this message can determine that the random access procedure is complete and send a service response message to the AIoT controller.

4.5. 통합 임의 접속 방법 4.5. Integrated random access method

통합 임의 접속(unified random access)은 경쟁 기반(contention-based)의 임의 접속 및 비경쟁(contention-free)기반의 임의 접속을 모두 지원할수 있다.Unified random access can support both contention-based and contention-free random access.

도 19는 통합 임의 접속 방법의 실시예들을 나타내는 순서도이다.Figure 19 is a flowchart showing embodiments of an integrated random access method.

도 19를 참조하면, 통합 임의 접속 방법은 임의 접속 무선 자원 할당 정보 수신 단계(다시 말하면 MsgO 수신 단계)(S1901), 디바이스 식별자 전송 단계(다시 말하면 Msg1 전송 단계)(S1901), 디바이스 식별자 수신 단계(다시 말하면 Msg2 수신 단계)(S1902)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 19, the integrated random access method may include a random access wireless resource allocation information receiving step (i.e., MsgO receiving step) (S1901), a device identifier transmitting step (i.e., Msg1 transmitting step) (S1901), and a device identifier receiving step (i.e., Msg2 receiving step) (S1902).

AIoT 제어기 혹은 AF(application function) 엔터티는 리더로 서비스를 요청하기 위한 서비스 요청 신호를 전송할 수 있다(S1900). 그러면, 리더는 AIoT 제어기 또는 AF 엔터티로부터 서비스 요청 신호를 수신할 수 있고, 수신한 서비스 요청에 따라 서비스를 시작할 수 있다. 리더는 IoT 디바이스로 다음과 같은 정보를 포함하는 임의 접속 무선 자원 할당 정보를 전송할 수 있다(S1901). 임의 접속 자원 할당 정보를 전송하는 신호는 Msg0일 수 있다. Msg0은 페이징 절차 혹은 페이징 메시지에 포함될 수 있다.An AIoT controller or an AF (application function) entity can transmit a service request signal to a leader to request a service (S1900). Then, the leader can receive the service request signal from the AIoT controller or AF entity and initiate a service according to the received service request. The leader can transmit random access wireless resource allocation information including the following information to an IoT device (S1901). The signal transmitting the random access resource allocation information may be Msg0. Msg0 may be included in a paging procedure or a paging message.

- 임의 접속 형태(random access type) - Random access type

- 임의 접속 무선 자원 할당 정보(random access resource configuration)- Random access resource configuration information

o 접속 라운드 및 접속 기회로 구성o Composed of connection rounds and connection opportunities

- 상위계층 데이터 (upper layer data)- Upper layer data

- 디바이스 식별자- Device identifier

o 인벤토리의 경우 디바이스 식별자 없음o No device identifier for inventory

o 커맨드의 경우 디바이스 식별자 있음o command has device identifier

IoT 디바이스는 리더로부터 임의 접속 무선 자원 할당 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 수신한 임의 임의 접속 무선 자원 할당 정보를 기반으로 접속 오케이션을 선택한 후 디바이스 식별자를 포함하는 신호를 리더로 전송할 수 있다(S1902). 이를 통하여 IoT 디바이스는 디바이스의 존재를 네트워크에 알릴 수 있다. 디바이스 식별자를 포함하는 신호는 Msg1일 수 있다. An IoT device can receive a signal containing random access wireless resource allocation information from a leader. Based on the received random access wireless resource allocation information, the IoT device can select a connection occasion and then transmit a signal containing a device identifier to the leader (S1902). Through this, the IoT device can notify the network of its presence. The signal containing the device identifier may be Msg1.

Msg1은 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.Msg1 may contain the following information:

- 디바이스 식별자- Device identifier

- 상위 계층 데이터- Upper layer data

리더는 디바이스 식별자를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 리더는 수신한 신호에서 디바이스 식별자를 인식할 수 있다. 리더는 해당 무선 자원에서 디바이스 식별자를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 이와 같은 경우에 수신한 디바이스 식별자를 포함하는 신호를 IoT 디바이스로 전송할 수 있다(S1903). 수신한 디바이스 식별자를 포함하는 신호는 Msg2일 수 있다. IoT 디바이스는 Msg2를 수신할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg1을 통해 전송한 디바이스 식별자와 동일한 식별자를 포함한 Msg2를 수신하는 경우 충돌 해소로 인지할 수 있다. IoT 디바이스는 Msg1을 전송한 후 Msg1을 통해 전송한 디바이스 식별자와 동일한 식별자를 수신하지 못할 수 있다. 이와 같은 경우에 IoT 디바이스는 충돌 혹은 전송 오류로 Msg1을 전송되지 않았다고 판단할 수 있다.The reader can receive a signal including a device identifier. The reader can recognize the device identifier from the received signal. The reader can successfully decode the device identifier in the corresponding wireless resource. In this case, the signal including the received device identifier can be transmitted to the IoT device (S1903). The signal including the received device identifier may be Msg2. The IoT device can receive Msg2. If the IoT device receives Msg2 including the same identifier as the device identifier transmitted through Msg1, the IoT device can recognize that the collision has been resolved. After transmitting Msg1, the IoT device may not receive an identifier identical to the device identifier transmitted through Msg1. In this case, the IoT device may determine that Msg1 was not transmitted due to a collision or transmission error.

본 개시의 실시 예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The operations of the method according to the embodiments of the present disclosure can be implemented as a computer-readable program or code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes any type of recording device that stores information readable by a computer system. Furthermore, a computer-readable recording medium can be distributed across network-connected computer systems, allowing the computer-readable program or code to be stored and executed in a distributed manner.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.Additionally, the computer-readable recording medium may include hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. The program instructions may include not only machine language codes produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.

본 개시의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시 예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.While some aspects of the present disclosure have been described in the context of a device, they may also represent a description of a corresponding method, wherein a block or device corresponds to a method step or a feature of a method step. Similarly, aspects described in the context of a method may also be described as a corresponding block or item or a feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as, for example, a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, at least one or more of the most important method steps may be performed by such a device.

실시 예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In embodiments, a programmable logic device (e.g., a field-programmable gate array) may be used to perform some or all of the functions of the methods described herein. In embodiments, the field-programmable gate array may operate in conjunction with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, the methods are preferably performed by some hardware device.

이상 본 개시의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present disclosure has been described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present disclosure without departing from the spirit and scope of the present disclosure as set forth in the claims below.

Claims (20)

제1 통신 노드의 방법으로서, As a method of the first communication node, 제2 통신 노드로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신하는 단계; 및 A step of receiving resource configuration information for random access from a second communication node; and 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 통신 노드의 제1 식별자를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계를 포함하는, A step of transmitting the first identifier of the first communication node to the second communication node by utilizing the resource for the random access, 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 제1 통신 노드는 상기 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 페이징 메시지를 통하여 상기 제2 통신 노드로부터 수신하는, The first communication node receives the resource setting information for the random access from the second communication node through a paging message. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 제1 통신 노드는 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 식별자 또는 임의 접속 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는, The first communication node transmits the first identifier or random access signal to the second communication node by utilizing the resources for the random access. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 임의 접속 자원의 설정 정보는 CBRA(contention based random access)와 CFRA(contention-free based random access)를 위한 무선 자원의 설정 정보, 접속 오케이션들을 위한 무선 자원들의 설정 정보, 임의 접속 신호에 대한 응답을 위한 무선 자원의 설정 정보, 상기 제1 통신 노드의 동작을 위한 설정 정보, 상기 응답의 수신을 위한 대기 시간에 대한 정보, 상기 접속 오케이션들의 선택을 위한 선택 윈도우에 대한 정보, 재전송 시도의 최대 횟수에 대한 정보 또는 전송 전력 램핑 설정 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는, The configuration information of the random access resource includes at least one of configuration information of wireless resources for CBRA (contention based random access) and CFRA (contention-free based random access), configuration information of wireless resources for access occasions, configuration information of wireless resources for responding to a random access signal, configuration information for the operation of the first communication node, information on a waiting time for receiving the response, information on a selection window for selecting the access occasions, information on a maximum number of retransmission attempts, or transmission power ramping configuration information. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체 또는 상기 디바이스 식별자의 일부인, In claim 1, the first identifier is the entirety of the device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier. 제1 통신 노드의 방법. Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 제1 식별자는 상기 제2 통신 노드에서 설정된 상기 제1 식별자의 선정 범위 내에서 선택된 임의 값인, The first identifier is a random value selected within the selection range of the first identifier set in the second communication node. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호를 수신하는 단계; A step of receiving a first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node; 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자를 확인하는 단계; 및 a step of confirming the first identifier in the first response signal; and 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자가 확인되면 제2 식별자를 포함하는 제2 응답 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함하는, Further comprising the step of transmitting a second response signal including a second identifier to the second communication node when the first identifier is confirmed in the first response signal. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 7에 있어서In claim 7 상기 제2 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자인.The second identifier is a device identifier of the upper layer of the first communication node. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호의 대기 시간 동안에 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 통신 노드에서 상기 제1 식별자에 대한 수신이 실패한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, Further comprising a step of determining that reception of the first identifier has failed at the second communication node if the first response signal is not received during the waiting time of the first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node. 제1 통신 노드의 방법.Method of the first communication node. 제2 통신 노드의 방법으로서, As a method of the second communication node, 임의 접속을 위한 설정 정보를 제1 통신 노드로 전송하는 단계; 및 A step of transmitting configuration information for random access to a first communication node; and 상기 제1 통신 노드로부터 상기 설정 정보에 기반하여 제1 식별자를 수신하는 단계를 포함하는, A step of receiving a first identifier based on the setting information from the first communication node, 제2 통신 노드의 방법.Method of the second communication node. 청구항 10에 있어서, In claim 10, 상기 제1 식별자를 포함하는 제1 응답 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계; 및 a step of transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; and 상기 제1 통신 노드로부터 제2 식별자를 수신하는 단계를 더 포함하는, Further comprising the step of receiving a second identifier from the first communication node, 제2 통신 노드의 방법.Method of the second communication node. 청구항 12에 있어서,In claim 12, AIoT(ambient internet of things) 제어기에서 서비스 요청 신호를 수신하는 단계; 및A step of receiving a service request signal from an AIoT (ambient internet of things) controller; and 상기 서비스 요청 신호에 응답하여 상기 제2 식별자를 포함하는 서비스 응답 신호를 상기 AIoT 제어기로 전송하는 단계를 더 포함하는, Further comprising a step of transmitting a service response signal including the second identifier to the AIoT controller in response to the service request signal. 제2 통신 노드의 방법.Method of the second communication node. 청구항 10에 있어서, In claim 10, 상기 제1 식별자를 포함하는 제1 응답 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계; A step of transmitting a first response signal including the first identifier to the first communication node; 상기 제1 통신 노드로부터 상기 제1 응답 신호에 대한 제2 응답 신호를 대기 시간 동안 기다리는 단계; 및 A step of waiting for a second response signal to the first response signal from the first communication node for a waiting time; and 상기 대기 시간 동안에 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 응답 신호를 요청하는 신호를 상기 제1 통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함하는, Further comprising the step of transmitting a signal requesting the second response signal to the first communication node if the second response signal is not received during the waiting time. 제2 통신 노드의 방법.Method of the second communication node. 제1 통신 노드로서, As the first communication node, 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하며,Contains at least one processor, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가,The at least one processor is the first communication node, 제2 통신 노드로부터 임의 접속을 위한 자원의 설정 정보를 수신하고; 그리고 Receive resource configuration information for random access from a second communication node; and 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 통신 노드의 제1 식별자를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 야기하는, Causing the first identifier of the first communication node to be transmitted to the second communication node by utilizing the resources for the above random access, 제1 통신 노드.First communication node. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가, 상기 임의 접속을 위한 자원을 활용하여 상기 제1 식별자 또는 임의 접속 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 하는, The at least one processor causes the first communication node to transmit the first identifier or random access signal to the second communication node by utilizing the resources for the random access. 제1 통신 노드.First communication node. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 제1 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자의 전체 또는 상기 디바이스 식별자의 일부인, The first identifier is the entirety of the device identifier of the upper layer of the first communication node or a part of the device identifier. 제1 통신 노드. First communication node. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 제1 식별자는 상기 제2 통신 노드에서 설정된 상기 제1 식별자의 선정 범위 내에서 선택된 임의 값인, The first identifier is a random value selected within the selection range of the first identifier set in the second communication node. 제1 통신 노드.First communication node. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가,The at least one processor is the first communication node, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호를 수신하고; Receive a first response signal to the transmission of the first identifier from the second communication node; 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자를 확인하고; 그리고 Identifying the first identifier in the first response signal; and 상기 제1 응답 신호에서 상기 제1 식별자가 확인되면 제2 식별자를 포함하는 제2 응답 신호를 상기 제2 통신 노드로 전송하도록 더 야기하는, If the first identifier is confirmed in the first response signal, a second response signal including a second identifier is further caused to be transmitted to the second communication node. 제1 통신 노드.First communication node. 청구항 17에 있어서In claim 17 상기 제2 식별자는 상기 제1 통신 노드의 상위 계층의 디바이스 식별자인.The second identifier is a device identifier of the upper layer of the first communication node. 제1 통신 노드.First communication node. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 통신 노드가,The at least one processor is the first communication node, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 제1 식별자의 전송에 대한 제1 응답 신호의 대기 시간 동안에 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 제2 통신 노드에서 상기 제1 식별자에 대한 수신이 실패한 것으로 판단하도록 더 야기하는, Further causing the second communication node to determine that reception of the first identifier has failed if the first response signal is not received during the waiting time of the first response signal for transmission of the first identifier from the second communication node. 제1 통신 노드.First communication node.
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