KR101521468B1 - 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하기 위한 방법 및 기지국 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 기지국 트랜시버를 포함하는 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법에 관한 것으로, 이러한 통신 네트워크는 가정 네트워크 내에 가정 운영자를 갖는 하나의 사용자 장비에 의해 방문된다. 이 방법은, 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 상기 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하는 단계; 상기 사용자 장비의 상기 가정 운영자와 관련된 가상의 머신을 생성하는 단계; 상기 가상의 머신을 사용하여 채널을 구축하는 단계; 및 상기 채널을 조정하기 위하여 상기 적어도 하나의 기지국의 채널 자원들을 할당하는 단계;를 포함한다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 기지국 시스템에 관한 것이다.

Description

모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하기 위한 방법 및 기지국 시스템{METHOD AND BASE STATION SYSTEM FOR PROVIDING ACCESS TO A MOBILE COMMUNICATION NETWORK}

본 발명은 모바일 통신들에 관한 것이고, 보다 상세하게는 복수의 서비스 공급자들이 가상화된 기지국을 공유하는 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

기지국을 가상화하는 것은, 다른 당사자들에 의한 사용을 위해, 기지국, 기지국이 동작하는 관련 주파수 대역, 증폭기들 및 무선들, 또는 기지국의 일반적으로 임의의 물리적인 양상들을 개방하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

기지국들을 가상화시키기 위한 알려진 제안들 중에서, 아날로그 층을 가상화하고, 대부분의 기지국을 클라우드 컴퓨터 시스템들(cloud computer systems) 내에서 동작시키고, 모바일 가상 네트워크 운영자(MVNO)-유사 구조들을 통한 기지국과 관련 무선-액세스 네트워크를 가상화하는 것이 존재한다. 이들 전통적인 접근법들 중 어느 것도 기술적으로 단순하고, 또한 기존의 네트워크들에 쉬운 통합을 허용하기에 충분할 정도로 유연하고, 상이한 사업 기회들을 전개하기 위한 가능성을 제공하는 해결책을 제공하지 못한다.

최근에, 기지국 내에서 다수의 가상 머신들을 구동시키고, 상이한 가상 운영자들을 나타내는 개념이 제안되었다. 그러나, 사용자 장비에 이들 가상 운영자들의 존재 및 성능들을 효율적으로 통보하는 문제점은 해결되지 않고 있다.

기지국을 최적으로 가상화하고, 일시적으로 또는 긴 기간의 관계를 통해 기지국 자산을, 자산이 마치 가상의 공급자가 자산을 소유한 것처럼 (가상화된) 기지국을 사용하는, 제 3 당사자에게 제공하는 문제는 아직까지 해결되지 않은 문제로 남아 있다. 이러한 문제는 독립항인 제 1항과 제 8항에서 언급된 특징들의 조합을 통해 해결된다. 본 발명의 실시예들은 다수의 가상의 운영자들이 셀룰러 기지국 내부의 물리적인 채널 층에서 그들의 서비스들을 제공하는 것을 가능케 함으로써 기지국을 가상화한다.

본 발명의 일 양상에 따라, 적어도 하나의 기지국 트랜시버(base transceiver station)를 포함하는 모바일 통신 네트워크로서, 가정 네트워크 내의 가정 운영자를 갖는 사용자 장비에 의해 방문되는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 상기 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하는 단계; 상기 사용자 장비의 상기 가정 운영자와 관련된 가상 머신을 생성하는 단계; 상기 가상 머신을 사용하여 채널을 구축하는 단계; 및 상기 채널을 조정하기 위하여 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버의 채널 자원들을 할당하는 단계를 포함한다.

본 발명의 장점은, 로밍에 의존하지 않고 부족한 스펙트럼 자원들을 양호하게 사용하기 위하여 다수의 가상 운영자들 사이에서 기지국이 공유될 수 있다는 점이다. 가상 운영자 서비스 공급자는, 기지국 트랜시버 소유자에 의해 제공된 무선 송신 관련 서비스들을 최대로 이용하면서, 가상 채널을 통해 송신된 데이터를 통한 제어를 유지한다.

본 실시예의 다른 장점은, 물리적인 층의 가상화가 회피될 수 있다는 점이고, 이는 물리적인 층의 가상화가 효율성의 증가를 초래하지 못한다는 통찰력을 따른 것이다. 기지국에 의해 유지되는 논리 층들이 가상화되며, 이는 논리 채널 구조들 모두를 포함한다. 논리적인 방송 채널은 가상화될 수 있거나, 본래대로 남아 있을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 상기 적어도 하나의 기지국에서, 방송 제어 채널을 통해, 각 가상 운영자 서비스 공급자들에 의해 제공된 가상 운영자 서비스들의 복수의 신원들, 및 상기 가상의 운영자 서비스들에 속한 연결 명령들을 방송하는 단계를 더 포함하는데, 상기 채널 요청은, 상기 사용자 장비의 상기 가정 운영자에 대응하는 상기 가상의 운영자 서비스 공급자들 중 선택된 하나에 속한다.

본 실시예의 장점은, 적절한 사용자 장비가 동일한 물리적인 자원들(주파수 하위-대역과 같은)을 공유하는 다양한 운영자들 중으로부터 가정 운영자의 서비스들을 선택하기 위하여 사용될 수 있다는 점이다.

본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 채널 자원들을 할당하는 단계는, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 상기 채널 요청을 상기 가정 운영자에게 중계하는 단계; 및 상기 가정 운영자로부터 자원 요청을 수신하는 단계;를 포함한다.

본 실시예의 장점은, 가상 운영자 서비스 공급자(즉, 가정 운영자)가, 차별화한 서비스들을 그 가입자들에게 제공하도록, 자원들의 할당을 제어할 수 있다는 점이다. 가상 운영자 서비스 공급자 및 스펙트럼을 제어하는 기지국 트랜시버 소유자는 따라서 예컨대, 설정될 채널에 대한, 가격, 지속기간, 및 허용 가능한 전력 레벨을 협의할 수 있다.

본 발명의 방법의 특정 실시예에 있어서, 상기 채널 자원들을 할당하는 단계는, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 상기 자원 요청을 조정하기 위하여 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서 충분한 자원들이 사용 가능한지를 확인하는 단계; 및 만약 상기 충분한 자원들이 사용 가능하다면, 상기 자원 요청에 따라 자원들을 할당하는 단계;를 포함한다.

본 실시예의 장점은, 서비스의 상이한 레벨들이 상기 기지국 트랜시버의 소유자와 상기 가상의 서비스 공급자 사이에서 자원들의 사용 가능성의 함수로 협의될 수 있다는 점이다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 제 1 및 제 2 공통 파일럿 채널들, 제 1 공통 제어 물리 채널, 및 동기 채널을 방송하는 단계를 더 포함한다.

본 실시예의 장점은, 기지국 트랜시버가, 적용 가능한 프로토콜에 의해 요구된 모든 다른 통신 채널들의 가상화를 허용하는 동안, 사용자 장비가 방송 트랜스포트 채널 및 그위에 변조된 논리 채널을 동기화시키고 디코드하는 것을 가능케하기 위한 기본 채널들을 제공한다는 점이다.

본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 요청은 역방향 액세스 채널을 통해 수신된 업링크 전용 제어 채널 메시지를 포함한다.

본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버는 복수의 가상 머신들을 호스트하도록 적응된 계산 플랫폼을 포함하고, 상기 가상 머신 각각은 가상화된 가정 운영자에 전용되고, 상기 가상 머신은 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에 의해 제공된 통신 기능들에 동작 가능하게 연결되는데, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서, 상기 선택된 가상 운영자 서비스에 대응하는 가상 머신 인스턴스가 상기 계산 플랫폼에 존재하는지를 확인하는 단계; 상기 확인의 결과가 부정이면, 가상 머신 인스턴스를 인스턴스화하는 단계; 기지국 자원들을 상기 가상 머신 인스턴스에 할당하는 단계; 및 통신 데이터를 상기 가정 운영자와 교환하고, 상기 통신 데이터를 포함하는 무선 송신을 상기 사용자 장비와 교환하는 단계를 포함하고, 상기 채널 자원들의 할당 및 상기 통신 데이터 교환은 상기 할당된 기지국 자원들 중으로부터의 자원들을 사용하여, 상기 가상 머신 인스턴스를 통해 발생한다.

본 발명은 또한 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하기 위한 기지국 시스템에 관한 것으로, 상기 기지국 시스템은, 채널을 구축하기 위한 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하도록 적응된 수신 유닛; 상기 채널을 조정하기 위하여, 상기 기지국의 채널 자원들을 선택된 가상 운영자 서비스에 할당하도록 적응된 자원 할당 모듈; 상기 선택된 가상 운영자 서비스와 통신 데이터를 교환하도록 적응된 서비스 공급자 인터페이스; 상기 통신 데이터를 포함하는 무선 송신들을 상기 사용자 장비와 교환하도록 적응된 공중 인터페이스; 및 복수의 가상 머신들을 인스턴스화하도록 적응된 계산 플랫폼을 포함하고, 상기 자원들은 상기 계산 플랫폼 내에서 인스턴스화된 가상 머신 인스턴스의 자원들을 포함하고, 상기 가상 머신 인스턴스는 상기 선택된 가상 운영자 서비스와 관련된다.

본 발명의 기지국 시스템의 일 실시예에 있어서, 상기 채널 요청은 사용자 장비 신원을 포함하고, 상기 기지국 시스템은 상기 사용자 장비 신원에 기초하여 상기 선택된 가상 운영자 서비스를 선택하도록 적응된다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 기지국 시스템은, 각 가상 운영자 서비스 공급자들에 의해 제공된 가상 운영자 서비스들의 복수의 신원을 방송하도록 적응된 방송 제어 채널 송신 유닛, 및 상기 가상 운영자 서비스들에 속한 연결 명령들을 더 포함하되, 상기 채널 요청은 상기 가상 운영자 서비스들 중으로부터 상기 선택된 가상 운영자 서비스의 신원을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 기지국 시스템은, 상기 채널 요청을 상기 선택된 가상 운영자 서비스에 대응하는 가상 운영자 서비스 공급자에 중계하고, 상기 가상 운영자 서비스 공급자로부터 자원 요청을 수신하도록, 적응된 자원 협의 에이전트를 더 포함한다.

본 발명에 따른 기지국 시스템의 다양한 실시예들의 장점들은 일반적으로, 본 발명에 따른 방법의 대응하는 실시예들의 것에 대응한다.

본 발명의 실시예들에 따른 장치 및/또는 방법들의 일부 실시예들이 이제 첨부된 도면을 참조하여, 예시를 통해 기술된다.

도 1은 종래의 로밍 기능을 제공하는 기지국을 갖는 모바일 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 가상화된 서비스들을 제공하는 모바일 네트워크를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 방법의 일 실시예를 나타내는 메시지 도면.
도 5는 본 발명의 기지국 시스템의 일 실시예의 블록도.
도 6은 본 발명의 방법의 다른 실시예를 도시하는 흐름도.

도면들을 통해 유사 요소들은 유사 참조 부호들로서 나타내어진다.

이후, 셀룰러 통신 프로토콜에서 4개의 기본 역할이 다음과 같이 한정된다: (a) 기지국 트랜시버들, 무선 네트워크 제어기들(RNCs) 및 라이센스된 스펙트럼을 소유하는 무선 액세스 네트워크(RAN) 소유자, (b) 그들의 (로밍) 사용자들이 존재할 때마다 가상의 서비스를 제공하는데 관심이 있는 가정 운영자, (c) 스스로 RAN 소유자의 네트워크로 로밍하는 자신의 사용자 장비(UE)를 갖고 가정 운영자로부터 서비스를 요청하는 로밍 사용자, 및 (d) RAN 소유자의 하부구조에서 전개될 필요가 있는 가정 운영자로부터 가상화된 프로토콜 스택. 설명을 통해 특정 동작들이 가입자들, 운영자들, 장비 소유자들, 등에 기인한다고 추정될 때, 이러한 동작들은 기술적으로 적절한 네트워크 연결들을 통해 적절한 장비에 의해 수행되는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 코어 라우터(120)에 연결된 공통 무선 제어기(110)에 의해 제어되는 기지국(100)을 포함하는 모바일 네트워크을 개략적으로 도시하는데, 코어 라우터(120)는 방문된 네트워크로 작용한다. 일반성을 잃지 않고, 두 개의 기지국들(100)과 관련하여 오로지 2개의 사용자 장비(31, 32)가 도시된다. 도 1에 도시된 시나리오에서, 로밍 사용자들에 속하는 상이한 개수들의 사용자 장비(31,32)가, 회로-스위칭된 통신 서비스들, 인터넷, 또는 다른 적합한 네트워크를 액세스하기 위하여, 기지국들(100)에 의해 서빙되는 네트워크을 방문하고, 로밍을 통해 각 가정 운영자의 네트워크들(131,132)의 서비스들을 사용한다고 간주된다. 이러한 로밍 액세스는, 기지국들(100)이 방문된 네트워크의 소유자에 의해 동작되는 채널을 제공하고, 이러한 채널은 방문된 코어 라우터(120)로부터 각 네트워크 터널들을 통해 적절한 가정 코어 라우터(131,132)로 라우팅되는 것을 의미한다.

한 개의 사용자 장비(31, 32)는 주파수 대역의 다양한 하위-대역들을 검사함으로써 기지국들(100)에 의해 표현되는 무선 네트워크에 액세스하는 것을 시도할 것이고, 하위-대역들은 그들의 특정 가정 운영자(131,132)에 속하는 것으로 자신을 식별하는 방송 채널의 존재를 위해 동작할 수 있다. 타깃화된 가정 운영자(131,132)에 전용인 하위-대역의 부재시에, 예컨대 사용자 장비의 SIM 카드 내에 저장된 적당한 로밍 네트워크들의 목록에 기초하여, 적합한 로밍 운영자가 대신에 선택될 것이다. 기지국들(100)은 이후로, 가정 운영자들(131,132)의 각각의 가입자들에 로밍 서비스들을 제공하는 네트워크 공급자에 속한 것으로 식별되는 적어도 하나의 방송 채널을 방송하는 것으로 간주된다.

각 로밍 사용자(31, 32)의 가정 운영자(131,132)와 방문 네트워크 내의 기지국(100) 사이의 링크는 실질적으로 각 가정 운영자와 RAN 소유자, 즉 방문 네트워크의 소유자 사이의 상업적인 협의이다. 기술적인 관점으로부터, 각 가정 운영자들(131,132)은 방문 네트워크의 무선 네트워크 하부구조 내의 임의의 구체적인 존재를 갖지 않고, 따라서 그들이 이러한 방문 네트워크 내에 존재할 때 그들의 가입자들(31, 32)에 차별화된 서비스들을 제공할 수 없다. 방문 네트워크와 가정 네트워크 사이의 데이터의 실제 교환은, 선택적으로 GTP 라우팅 교환에 의해 제공된 GTP 또는 GRE 터널들과 같은 적절한 터널들을 통해 발생한다.

본 발명은, 논리 채널 층에서의 기지국을 가상화하는 것이 유리하다는 통찰력에 기초한다. 일반성을 잃지 않고, 예시적인 모바일 기술로서 W-CDMA(광대역 코드 분할 다중 액세스)를 취함으로써, 가상의 기지국이 기지국의 BCCH(방송 제어 채널)의 논리 채널 내에서 기술될 수 있어서, 각 가상 운영자는 BCCH 데이터 구조에서 특정 필드를 갖고, (a) 가상 서비스가 제공되는 것과, (b) 가상의 공급자를 통해 (가상화된) 액세스를 어떻게 얻는지를 기술한다.

본 발명의 방법의 실시예는 이제 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다. 일반성을 잃지 않고, 도 2 내지 도 4는 3개의 사용자 장비(31, 32, 33), 및 가상 운영자들(131, 132, 133)로서 작용하는 그들의 3개의 관련 가정 운영자들을 언급한다. 사용자들과 운영자들의 수는 임의적으로 선택되고, 오로지 일 예로서 기여한다.

도 2는 도 1의 것과 유사한 모바일 네트워크을 도시하는데, 여기에서 다시 일반성을 잃지 않고, 3개의 사용자 장비(31, 32, 33)가 기지국(500)에 의해 서빙되는 모바일 네트워크 내의 방문 가입자들로서 도시된다.

기지국들(500)은 본 발명의 원리에 따라 동작하여, 기지국(500)에 의해 서빙되는 영역 내에서 가상의 방식으로 각 가입자의 가정 네트워크 공급자들의 로컬 서비스를 제공한다. 가상의 공급자들(131, 132, 133)로서 작용하는 가정 운영자들의 대응하는 코어 네트워크 라우터들은 네트워크 내에 존재하는 가상의 코어(120)로부터 통신 데이터를 로밍 사용자의 사용자 장비(31, 32, 33)로 중계하기 위하여, 기지국(500)의 물리적인 층의 서비스들을 사용한다.

도 2는, 가상의 코어(200)와, 기지국(500)에 의해 제공된 자원들 사이의 책임들의 정확한 분할, 또는 가상의 코어(120)의 장소에 관해 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 특히, 아래에서 보다 상세하게 기술될 본 발명의 실시예들은, 가상의 공급자에 의해 운영되고 기지국(500)에 존재하는 완전한 가상의 머신의 존재를 대비하여, 다양한 기지국 기능들을 액세스한다. 본 발명의 다른 실시예들은 기지국(500)을 제공하는데, 이 기지국은 유일하게, 공급자 정보와 동기화 정보를 사용자 장비(31, 32, 33)에 방송하고, 가상화된 물리 층의 기능, 즉 감소된 가상의 머신을 가상의 운영자들(131, 132, 133)에 제공하는 책임이 있다. 당업자는 책임의 상이한 분할들이 또한 적용될 수 있음을 인식해야 한다.

기지국(500)의 소유자는 최소한 오로지, 제 1 및 제 2 공통 파일럿 채널들(CPICH), 제 1 공통 제어 물리 채널(CPCCH) 및 동기화 채널(SCH)를 공급한다. 이들은 사용자 장비(31, 32, 33) 중 하나가 기지국(500)에 동기화하고, 방송 트랜스포트 채널(BCH)와 BCH 상에서 변조된 논리 채널(BCCH)을 디코드하는 것을 가능케 하는 기본 채널들이다. 제 2 CPCCH, 전용 물리 채널(DPCH), 전용 공유 채널(DSCH), 및 사용자 장비(31, 32, 33)로부터 모든 업링크 채널들을 포함하여, 다른 모든 채널들은 가상 공급자를 위해 동작될 수 있다. 본 발명에 따른 가상화는, 가상화된 채널들이 RAN 소유자의 기본 대역의 디코더들에 의해 디코드되지만, 가정 운영자(131, 132, 133)에 의해 제어됨을 의미한다.

기지국 트랜시버(500)에 의한 BCCH 방송(310)은, 수 개의 가상 운영자들 사이에서 공유된다는 점에서 가상화된다. 본 발명의 실시예들에 따라, BCCH는 각 가상의 운영자(131, 132, 133)에 대해, FACH 및 PCH가 순방향 무작위 액세스 및 페이징을 지원하도록 제 2 CPCCH를 식별하고, 역 방향 무작위 액세스를 위해 가상화된 PRACH를 기술한다.

사용자 장비(31, 32, 33) 중 하나가 가상의 기지국(500)에 대한 액세스를 얻기 위하여, 공유된 방송 채널(BCCH)을 먼저 디코드하고, 그 후 가상의 서비스 공급자를 선택한다. 이러한 선택은 전형적으로, 적합한 운영자의 채널들을 전달하는 주파수 대역을 결정하기 위하여 수 개의 주파수 대역들을 스캐닝하는 배경에서 발생하고, 오늘날의 네트워크 선택과 상이하지 않다, 하지만 본 발명의 실시예에서 방송 채널이, 자신의 방송 채널을 갖는 각 반송파-선택기 대신에, 이제 기지국(500) 상에서 호스트되는 가상의 서비스 공급자들(131, 132, 133) 중에서 호스트되고; 이러한 선택은 이후 (가상의) 가정 운영자의 추가적인 채널들을 선택한다.

유리한 대안적인 실시예에 있어서, 광대역 무선이 사용될 수 있어서, 기지국이 사용된 하위-대역과 관계없이 사용자 장비(31, 32, 33)로부터 네트워크 선택 메시지를 수신하는 것을 허용한다. 가상화된 기지국(500)은, 선택된 가정 운영자의 가상의 서비스를 제공하기 위하여, 선택된 가정 운영자를 위한 적절한 대역을 조사하고, 그 무선들을 그 대역에 동조시킨다. 사용자 장비(31, 32, 33)는 주파수간 핸드오버를 통해 적절한 대역으로 재방향설정된다.

가상화된 기지국(500)의 제 2 잠재적인 기능은 사용자 장비(31, 32, 33) 중 하나가 액세스를 요구할 때마다 자원 요청들을 협의하는 것이다. 예컨대, 사용자 장비(31, 32, 33)가 정규 DCH(전용 채널)을 호스트하기 위한 새로운 DPCH(전용 물리 채널)를 구축하기 위하여 예컨대 RACH 또는 업링크 전용 제어 채널(UL DCCH)을 통해 제어 메시지(320)를 송신할 때, 가상의 운영자(131, 132, 133)는 RAN 소유자(500)와 협의하는 것(321-330)이 필요하다.

본 발명의 실시예들에 있어서, 가상의 서비스 공급자(131, 132, 133)로 작용하는 가정 운영자는 DPCH에 대한 요청(322)을 물리 자원 소유자 또는 RAN 소유자(500)(즉, 기지국(500)의 소유자 및 스펙트럼)에 제출하고, 그 특정 채널에 대한 가격, 지속기간 및 허용 가능한 전력 레벨들을 협의한다. RAN 소유자(500)는 선택적으로 충분한 자원들의 가용성을 확인하고(323), 사용자 장비(31, 32, 33)와 통신하기 위하여, OVSF 분산 코드와 같은 적용 가능한 자원들 또는 거기에 속한 정보를 가상의 공급자(131, 132, 133)에 반환하고(330), 새로운 채널을 호스트하기 위하여 (340) 물리적인 층을 구성한다. 채널을 호스트하는 것(340)은 선택된 물리층 프로토콜에 의해 필요한 가상의 공급자(131, 132, 133)로부터 수신된 통신 데이터를 적합하게 변환하고, 변환된 데이터를 공중 인터페이스를 통해 사용자 장비(31, 32, 33)로 송신하는 것과; 공중 인터페이스를 통해 사용자 장비(31, 32, 33)로부터 수신된 무선 송신들을, 선택된 물리 층 프로토콜에 의해 요구된 가상의 공급자(131, 132, 133)에 송신될 통신 데이터로 변환하는 것;을 포함한다. 한 편으로는 사용자 장비(31, 32, 33)와 기지국 트랜시버(500) 사이, 다른 한 편으로는 기지국 트랜시버(500)와 가상의 공급자(131, 132, 133) 사이의 교환은 도 4에서 각각 340a와 340b로 할당된다. 본 발명의 이러한 배경에서, 통신 데이터는 모바일 음성 전화 호출 및/또는 모바일 패킷-교환된 데이터 송신들에 속할 수 있다.

호출 도중에, 가상의 공급자는 전력 또는 더 짧거나(또는 더 긴) OVSF 분산 코드들과 같은 추가적인 자원들에 대해 협의할 수 있다(345, 322-330). 채널이 더 이상 필요하지 않을 때, 분산 코드는 물리적인 기지국(500)으로 반환된다(350).

가상의 서비스 공급자는, 가상화된 기지국에 연결될 때, 대부분의 셀룰러 프로토콜 스택(무선 액세스 네트워크와 코어 네트워크)을 제공하는 것이 필요하다. 방송 채널의 관리를 제외한 모든 것은 가상화될 수 있고, 물리적인 기지국에서 인스턴스화된 (따라서 가상의 기지국을 형성하는) 가상의 머신, 가상의 기지국 라우터, 및 물리적인 무선 네트워크 제어기들(RNCs), SGSNs, GGSNs 및 MSCs와의 더 일반적인 전개에 대해, 게다가 심지어 가상화된 무선 액세스 네트워크(RAN) 및 가상화된 코어 네트워크들(CNs)에서 동작할 수 있다.

특히, 후자는 가상화 가능한 기지국들과 결합될 때, 완벽하게 가상적인 셀룰러 운영자 네트워크를 허용하고, 이를 통해 (가상의) 셀룰러 서비스 공급자는 셀룰러 서비스를 제공하기 위한 임의의 물리적인 요소를 필요로 하지 않는다. vBSR 접근법은, 분산 코드들과 전력에 대한 모든 협의들이 기지국 내에서 진행될 수 있고, 가상의 기지국 원리를 설계하기 위하여, 본 발명의 특정 실시예에서 방송 채널들에 대한 변화들을 제외하고, 어떠한 추가 표준화도 요구되지 않는다는 장점을 갖는다.

도 5는 사용자 장비들과 무선 송신들을 교환하기 위한 무선 인터페이스(또는 공중 인터페이스)(550), 및 가상 공급자 장비와 통신 데이터를 교환하기 위한 서비스 공급자 인터페이스(540)를 구비하여, 무선 네트워크에서 동작하도록 의도된 기지국 트랜시버(500)를 개략적으로 나타낸다.

본 실시예의 기지국 트랜시버(500)는, 가상 운영자 서비스들의 복수의 신원들을 방송하도록 적응되고, 각 가상 운영자 서비스 공급자들에 의해 제공된 BCCH 송신 유닛(510)과, 상기 가상 운영자 서비스들에 속한 연결 명령들을 더 포함한다. BCCH 송신 유닛(510)은 상술한 공중 인터페이스(550)를 통한 이러한 송신을 구현한다.

기지국 트랜시버(500)는 선택된 가상 운영자 서비스를 사용하여 채널을 구축하기 위하여 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하도록 적응된 수신 유닛(520)을 더 포함한다. 수신 유닛은 상술한 공중 인터페이스(550)를 통해 이러한 요청을 수신한다. 수신 유닛(520)에 의해 수신된 요청은, 적용가능한 서비스 공급자 인터페이스(540)에 의해 발생하는 서비스 공급자와의 선택적인 협의 후, 자원 할당자(530)에 의한 자원들의 할당을 초래하여야 한다. 자원 할당자(530)는 상기 채널 자원들을 할당하여 요청된 채널을 조정하도록 적응된다.

채널이 설정되었을 때, 인코더(560)와 디코더(570)는 서비스 공급자 인터페이스(540)와 공중 인터페이스(550) 사이의 채널에 속한 정보를 교환하기 위하여 동작한다. 특히, 인코더(560)와 디코더(570)는 가상 운영자와 그 가입자들 사이에서 교환된 데이터를 위해 선택된 물리 층 프로토콜에 따른 물리 층 기능을 제공하기 위하여 협력한다.

본 발명의 일부 실시예들은 관련 오버디에어(Over-the-Air) 표준들(3GPP를 위한 Uu 인터페이스)을 변화시키지 않고 기지국 가상화를 제공한다. 이들 실시예들의 장점은, 이들이 배타적으로 기지국과 셀룰러 코어 네트워크의 변화들을 통해 구현될 수 있고, 기존의 단말들(사용자 장비)은 변화되지 않고 계속 사용될 수 있다는 점이다. 이들 실시예들은 이제 도 6을 참조하여 보다 더 상세하게 기술될 것이다.

본 발명의 이들 실시예들의 장점은, RAN 소유자가 그의 주요 자산, 기지국, 스펙트럼, 및 무선 네트워크 제어기를 가상화시킬 수 있고, 가정 운영자가 자신의 가상의 셀룰러 서비스를 RAN 소유자를 통해 제공하는 것을 허용할 수 있다는 점이다.

또 다시, 기본 구조는, 로밍 사용자가 RAN 소유자의 네트워크에 대해 서명하기 위하여 가정 공급자와 관련된 식별자를 갖는 초기 제어 메시지를 송신할 때, RAN 소유자는 잘-알려진 프로세서 가상화 기술들을 사용하여 가정 운영자를 위한 가상의 처리 도메인을 생성하고, 가정 운영자가 RAN 소유자의 장비 내에서 자신의 프로토콜 스택을 최소로 동작시키는 것을 가능케 하는 것이다. 본 발명의 실시예들에 따라, 가정 운영자는, 가정 운영자가 기본-대역 코더들 및 디코더들과 같은 기초가 되는 물리적인 자원들, 백홀 네트워킹 인터페이스들, 및 잠재적으로 더 가상화된 프로세싱 및 저장 자원들과 직접 인터페이스 접속하는 것을 가능케 하는 인터페이스들을 제공한다.

이러한 접근법의 기본 장점은, 가정 운영자가 차별화된 서비스들을 직접 기지국에 제공하는 것을 가능케 한다는 점이다. 예컨대, 만약 가정 운영자가 자신의 스케쥴링 기술들, 그 고객들의 특정 그룹의 선호되는 처리, 및 그 고객들에 대한 서비스 전달을 통해 자신을 구별한다면, 이러한 구별을 직접 가상화된 RAN에 제공할 수 있다. 더욱이, 가상화된 가정 운영자는, 그 로밍 사용자와 함께 이동하는 완벽하게 가상화된 셀룰러 네트워크를 포함하지만 이에 국한되지 않는, 자신의 코어 네트워킹 인터페이스들을 제공할 수 있다.

본 발명은 따라서 하나의 메커니즘을 제공하는데, 이러한 메커니즘을 통해 유틸리티 셀룰러 공급자는 라이센스된 스펙트럼을 종래의 서비스 공급자에게 제공하여, 종래의 서비스 공급자들이 수퍼마켓, 백화점, 읍, 운동장, 등과 같은 관습적이지 않은 장소에서 커버리지를 제공하는데, 특히 (a) 이들이 그러한 장소에서 스펙트럼을 소유하지 않을 수 있거나, (b) 그러한 영역에서 커버리지를 제공하는 것이 너무 비용이 많이 들거나, 또는 (c) 일시적인 서비스를 제공하는 것만이 필요하여서, 이러한 영역들에서 자발적으로 서비스를 제공하지 않거나 제공하지 못할 때, 제공한다.

아래에서, 이러한 가상화가 실현될 수 있게 하는 예시적인 방법을 기술한다.

제 1 단계(610)에서, RAN 소유자는 자신의 방송 제어 채널(BCCH)를 방송하고, 로머(roamer)는 BCCH를 발견 및 디코딩하고, UL-DCCH-요청(업링크 전용 제어 채널)을 역방향 액세스 채널(RACH)를 통해 RAN 소유자에게 송신함으로써 기지국/RNC에 연결된다.

UL-DCCH 요청 내부에 삽입시켜, 로머는 가정 네트워크 파라미터들을 RAN 소유자에게 송신하고, 가정 운영자는 이들 가정 네트워크 파라미터들에 기초하여 RAN 소유자에 의해 식별된다. 이들 파라미터들은 사용자 장비의 일시적 또는 완전한 신원들(TMSI 및/또는 IMSI)이 될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 본 발명에 따라 가상 네트워크 공급자를 선택하는 것을 가능케 하기 위하여, 사용자 장비의 어떠한 특정 적응도 필요하지 않다. UL-DCCH-요청은 제 2 단계(620)에서 RAN 소유자에 의해 수신된다.

RAN 소유자는 이제 사용자 장비의 "가정" 운영자가 이미 RAN 소유자의 네트워크상에 존재하는지를 확인한다(625).

만약 그렇지 않다면, RAN 소유자는 RAN 소유자의 하부구조상의 존재를 개시하기 위하여 제 3 단계(630)에서 가정 운영자와 협의한다. 두 당사자들이 서비스 배치에 합의하면, RAN 소유자는 가정 운영자를 위한 기지국/RNC-즉, RAN 하부구조-상의 새로운 프로세싱 도메인을 개시한다. 도메인은, 가상 머신(Xen, KVM, 등), 보안 가상 머신(예컨대, 본 출원인 명의의 유럽 특허출원으로 그 내용이 이러한 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 통합되는 EP09165682.7호에 개시된, SVM), 솔라리스(Solaris) 멀티 테넌트(multi-tenant) 구역, 또는 심지어 자바 가상 머신(JVM)이 될 수 있다. 가상 도메인은 가정 운영자에, 및 기지국의 기초가 되는 기본-대역 하드웨어(예, 직접 기지국상의 디바이스 드라이버들을 경유한 액세스를 통해, 또는 간접적으로 무선 채널을 향한 기존의 Iub 인터페이스들을 통해)에 연결하기 위한 최소 환경을 통해 개시된다. 도메인이 서비스 혼란들로부터 이미 실행중인 도메인들을 보호하기 위하여 적절한 실시간 스케쥴링 파라미터들에 의해 관리됨을 주목해야 한다.

제 4 단계(640)에서, 기지국/RNC-즉, RAN-은 가정 운영자에게, 가상 도메인이 운영자를 위하여 생성되었고, 가정 운영자에게 예컨대 도메인의 부트 로더(boot loader)의 IP 어드레스를 통보함으로써 가정 운영자에 대한 네트워크 경로를 제공함을 통보한다.

RAN 소유자는 이후 가정 운영자가 기지국/RNC-즉, RAN 내의 가상 도메인상의 RAN 프로토콜 프로세서(적어도 RRC, RDCP, RLC 및 MAC를 위한 UMTS, 하지만 SGSN 및 GGSN이 될 수도 있다)를 채우는 것을 허용할 것이다(645). 가정 운영자가 이것을 선호하는 임의의 형태로 채울 수 있고, 여기에서 맞춤화가 핵심인 것 - 가상 프로토콜 스택에 부가하여, 서비스는 PBX, SIP, CDN, 또는 일반적으로 로밍 사용자 장비에 가상 서비스를 제공하기 위하여 요구되는 서비스를 제공한 임의의 서비스 공급자를 포함할 수 있는 것에 주목해야 한다.

제 5 단계(650)에서, 초기 UL-DCCH-요청은 RAN 소유자의 하부구조 내의 가정 운영자를 위한 가상 도메인으로부터 새로 생성되거나 또는 이미 존재하는 가상화된 프로토콜 스택으로 전달된다. 만약 초기 확인(625)이 운영자가 RAN 하부구조상에 이미 존재한다고 나타내면, 프로세싱이 제 5 단계(650)에서 재개된다.

가상화된 프로토콜 스택은 UL-DCCH-요청 메시지를 처리하고, 다운링크 무선 채널에 대해 가정 운영자와 협의한다. 두 당사자들이 합의 도달한다고 가정하여, RAN 소유자는 (a) 기지국의 자원들을 제어하고 채널을 프로비저닝함으로써, 그리고 (b) 그 채널에 대한 액세스를 가상 도메인에 제공함으로써, 무선 채널을 가상 도메인에 제공한다. RAN 소유자는 제 6 단계(660)에서 UL-DCCH-요청 메시지에 대한 응답을 수신하고, 이것은 제 7 단계(670)에서 중계된다, 즉 이것은 가상 운영자가 단말 상의 전달을 위해 RAN 소유자의 FACH 채널을 통해 DL-DCCH 메시지(다운링크 전용 제어 채널)를 송신하는 것을 허용한다.

FACH 메시지의 단말에 의한 허용(675)시에, 사용자 장비는 그 논리 채널들을, 기지국 내의 가상화된 운영자에 의해 운영되는 새로 생성되고 가상화된 채널로 이동시킨다. 채널들 자체들을 위한 기본 대역 코딩은 단계(680)에서 RAN 소유자를 통해 수행된다. 역으로, 만약 FACH 메시지가 단말에 의해 거부되면, 채널은 구축되지 않는다(690).

단말이 그 채널들을 포기하는 경우, 할당된 채널들은 RAN 소유자에게 반환된다. 만약 채널들이 더 많은 전력을 필요로 하면, 이것은 RAN 소유자와 협의될 수 있다. 가상의 운영자가 어떠한 채널도 더 이상 관리하지 않는다면, 가상의 존재를 취소함으로써, 운영되고 있었던 RAN 소유자로부터 그 존재를 제거한다.

하나의 사용자 장비가 동일한 RAN 소유자에 의해 운영되는 기지국들 사이를 이동할 때, 그것의 모든 서비스들을 포함하여, 가정(및 가상화된) 운영자의 셀룰러 네트워크는 기지국들 사이에서 역시 재배치된다.

가상화된 기지국은 현재의 해결책들과 비교할 때 IP 어드레스 관리를 상이하게 취급하는 것을 필요로 한다. 이전에, 명시적인 GTP 또는 다른 유형들의 터널이 기지국, RAN 및 코어 네트워크 기능들 사이에서 구축되었지만, 가상화된 기지국에 대해, 가정 운영자는 프로토콜 스택의 가상 예를 다시 터널들을 통해 가정 네트워크에 연결하도록 결정할 수 있는데, 가정 운영자는 가상화된 기지국 내의 SGSN과 같은 코어 기능들 중 일부를 포함하여 모든 기능들을 실행할 수 있다. 가정 운영자는 또한 가상의 기지국들에 근접한 (마이크로) 데이터 센터 상에서 HA/GGSN/PDN을 개시할 수 있고, 로컬 트래픽이 국부적으로 남아있는 것을 의미한다. 가정 운영자는 가상화된 RAN 자체 내부에 HA/GGSN/PDN 기능을 더 포함할 수 있다.

위에서 기술된 방법은 역호환 방식으로 본 발명의 장점을 제공한다. 즉, 기존의 사용자 장비는, 사용자 장비의 어떠한 동작변화도 없이, 가상의 기지국 내에 존재하는 가정 운영자에 연결될 수 있다. 사용자 장비가 방문 네트워크의 것들에 의해서가 아니라, 기지국에서 가정 운영자의 가상의 존재의 성능에 의해 결정되는 서비스 레벨을 경험하는 동안, 사용자 장비는 마치 로밍하는 것처럼, 즉 그 가정 운영자에 속하지 않은 무선 네트워크에 연결하는 것처럼, 동작할 것이다. 전형적으로, 이러한 서비스 레벨은 사용자 장비가 가정 운영자의 무선 네트워크 내에 물리적으로 존재할 때 제공된 서비스 레벨과 동일하거나 이에 근접할 것이다. "마치 가정에서 같은" 경험을 추가로 강화하기 위하여, 적절한 제어 메시지가 가정 운영자의 가상 머신으로부터 사용자 장비로 송신되어, 사용자 장비에서 디스플레이된 운영자 신원 스트링을 방문 네트워크(정상적으로 디스플레이될)로부터 가정 네트워크로 변경할 수 있다.

본 발명이 위에서 특히 W-CDMA 표준에 타깃화된 실시예에 관해 기술되었지만, 이것은 단지 예시적인 목적을 위해 기술되었고, 본 발명의 범주를 어떠한 방식으로든 제한하지 않는다. 당업자는, 방송 채널이 가상화된 기지국을 통해 어느 가상의 운영자들이 지원되는지를 기술하는 개념을 포함하는 본 발명의 원리들이 언급된 절차들을 적절하게 대체함으로써, 다른 모바일 기술들, 특히 CDMA2000, GSM/GPRS, WiMAX, 및 LTE에 적용될 수 있음을 인식할 것이다.

본 발명을 구현하는 다양한 방법들이 일련의 단계를로서 기술되었고 및/또는 도시되었지만, 특정 단계가 다른 단계가 완료될 때까지 발생할 수 없다는 것이 설명으로부터 명확하지 않으면, 단계들의 순서는 순전히 예시적인 것이다.

당업자는 위에 기술된 다양한 방법들의 단계들이 프로그램된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 여기에서, 일부 실시예들은 또한, 머신 또는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 저장 디바이스들 예컨대 디지털 데이터 저장 매체를 포함하도록 의도되고, 머신 실행 가능한 또는 컴퓨터 실행 가능한 명령들의 프로그램들을 인코딩하려 의도되는데, 상기 명령들은 상기 위에서 기술된 방법들의 단계들 중 일부 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스들은 예컨대, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브들, 또는 광학적으로 판독 가능한 디지털 데이터 저장 매체가 될 수 있다. 실시예들은 또한 위의 기술된 방법들의 상기 단계들을 수행하도록 프로그램된 컴퓨터를 포함하도록 의도된다.

당업자라면, 본 명세서에서 임의의 블록도들은 본 발명의 원리들을 구현하는 예시적인 회로의 개념도를 나타내는 것을 인식할 것이다. 유사하게, 임의의 흐름도들, 상태 천이도들, 유사 코드, 등은, 컴퓨터 판독 가능한 매체에 실질적으로 표현될 수 있고, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되었는지에 관계없이, 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 그렇게 실행될 수 있는 다양한 프로세스들을 나타낸다.

31,32,33 : 사용자 장비 100 : 기지국
110 : 무선 제어기 120 : 방문 코어
131,133,132: 가정 코어 150 : 인터넷
500 : 기지국 트랜시버 510 : BCC 송신 유닛
520 : 수신 유닛 530 : 자원 할당자
540 : 서비스 공급자 인터페이스 550 : 공중 인터페이스
560 : 인코더 570 : 디코더

Claims (11)

1. 적어도 하나의 기지국 트랜시버를 포함하는 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법으로서,
   상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버는, 복수의 가상 머신들을 호스트하도록 적응된 계산 플랫폼을 포함하고, 상기 가상 머신 각각은 가상화된 가정 운영자에 전용되고, 상기 가상 머신은 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에 의해 제공된 통신 기능들에 동작 가능하게 연결되고;
   상기 통신 네트워크는 가정 네트워크 내에 가정 운영자를 갖는 사용자 장비에 의해 방문되고,
   상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서 상기 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법은:
   - 방송 제어 채널을 통해, 각 가상 운영자 서비스 공급자들에 의해 제공된 가상 운영자 서비스들의 복수의 신원들, 및 상기 가상의 운영자 서비스들에 속한 연결 명령들을 방송하는 단계;
   - 상기 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하는 단계로서, 상기 채널 요청은 상기 사용자 장비의 상기 가정 운영자에 대응하는 상기 가상의 운영자 서비스 공급자들 중 선택된 하나에 속하는, 상기 채널 요청을 수신하는 단계;
   - 상기 선택된 가상 운영자 서비스에 대응하는 가상 머신 인스턴스가 상기 계산 플랫폼에 존재하는지를 확인하는 단계;
   - 상기 확인의 결과가 부정이면, 가상 머신 인스턴스를 인스턴스화하는 단계;
   - 기지국 자원들을 상기 가상 머신 인스턴스에 할당하는 단계;
   - 상기 가상 머신을 사용하여 채널을 구축하는 단계; 및
   - 상기 채널을 조정하기 위하여 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버의 채널 자원들을 할당하는 단계; 및
   - 통신 데이터를 상기 가정 운영자와 교환하고, 상기 통신 데이터를 포함하는 무선 송신을 상기 사용자 장비와 교환하는 단계를 포함하고,
   상기 채널 자원들의 할당 및 상기 통신 데이터의 교환은, 상기 할당된 기지국 자원들 중으로부터의 자원들을 사용하여, 상기 가상의 머신 인스턴스를 통해 발생하는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 채널 자원들을 할당하는 단계는, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서,
   - 상기 채널 요청을 상기 가정 운영자에게 중계하는 단계; 및
   - 상기 가정 운영자로부터 자원 요청을 수신하는 단계를 포함하는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 채널 자원들을 할당하는 단계는, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서,
   - 상기 자원 요청을 조정하기 위하여, 상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서 충분한 자원들이 사용 가능한지를 확인하는 단계; 및
   - 만약 상기 충분한 자원들이 사용 가능하다면, 상기 자원 요청에 따라 자원들을 할당하는 단계를 포함하는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 기지국 트랜시버에서,
   제 1 및 제 2 공통 파일럿 채널들, 제 1 공통 제어 물리 채널, 및 동기 채널을 방송하는 단계를 더 포함하는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 요청은 역방향 액세스 채널을 통해 수신된 업링크 전용 제어 채널 메시지를 포함하는, 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하는 방법.
7. 삭제
8. 모바일 통신 네트워크에 대한 액세스를 제공하기 위한 기지국 시스템으로서,
   - 방송 제어 채널을 통한, 각 가상 운영자 서비스 공급자들에 의해 제공된 가상 운영자 서비스들의 복수의 신원을 방송하도록 적응된 방송 제어 채널 송신 유닛, 및 상기 가상 운영자 서비스들에 속한 연결 명령들;
   - 채널을 구축하기 위한 사용자 장비로부터 채널 요청을 수신하도록 적응된 수신 유닛으로서, 상기 채널 요청은 상기 가상 운영자 서비스들 중으로부터 선택된 가상 운영자 서비스의 신원을 포함하는, 상기 수신 유닛;
   - 상기 채널을 조정하기 위하여, 상기 기지국의 채널 자원들을 상기 선택된 가상 운영자 서비스에 할당하도록 적응된 자원 할당 모듈;
   - 상기 선택된 가상 운영자 서비스와 통신 데이터를 교환하도록 적응된 서비스 공급자 인터페이스;
   - 상기 통신 데이터를 포함하는 무선 송신들을 상기 사용자 장비와 교환하도록 적응된 공중 인터페이스; 및
   - 복수의 가상 머신들을 인스턴스화하도록 적응된 계산 플랫폼을 포함하고,
   상기 자원들은, 상기 계산 플랫폼 내에서 인스턴스화된 가상 머신 인스턴스의 자원들을 포함하고, 상기 가상 머신 인스턴스는 상기 선택된 가상 운영자 서비스와 관련되는, 기지국 시스템.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 채널 요청은 사용자 장비 신원을 포함하고, 상기 기지국 시스템은 상기 사용자 장비 신원에 기초하여 상기 선택된 가상 운영자 서비스를 선택하도록 적응되는, 기지국 시스템.
10. 삭제
11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 채널 요청을 상기 선택된 가상 운영자 서비스에 대응하는 가상 운영자 서비스 공급자에 중계하고, 상기 가상 운영자 서비스 공급자로부터 자원 요청을 수신하도록, 적응된 자원 협의 에이전트를 더 포함하는, 기지국 시스템.

Images