CN103168447A

CN103168447A - 无线网络的虚拟化方法和设备

Info

Publication number: CN103168447A
Application number: CN2011800467564A
Authority: CN
Inventors: P.塔霍尔
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-06-19
Also published as: WO2012024088A2; WO2012024088A3; EP2606609A4; US20120044876A1; EP2606609A2

Abstract

公开用于供不同运营商的移动装置共享无线频谱的方法、设备和系统。无线频谱的共享通过提供与第一运营商的移动装置通信的第一虚拟基站以及提供与第二运营商的移动装置通信的第二虚拟基站来进行。

Description

无线网络的虚拟化方法和设备

背景技术

传统上，移动蜂窝运营商获取昂贵的频谱许可并且部署他们自己的无线电接入网络（RAN）和核心网络（CN）。新网络部署要花费很长的时间并且要求很大的资本支出。

在一些国家，就用户而言，由不同运营商所提供的覆盖相当类似。RAN基本上为数据分配预定频谱带宽，并且运营商的差异可能是在分配给最终用户的这些频谱带宽之上所提供的服务。

无线宽带和移动因特网的需求还将推进下一代RAN、即第四代（4G）的部署。新兴的4G宽带技术（例如，WiMAX和/或长期演进（LTE）无线电系统）可能要求大块的频谱。4G的有用的全局可用频谱在大多数国家都很有限并且稀少。此外，这些频谱的拍卖可能会导致每个运营商具有甚至更小的频谱片。因此，需要更加有效地利用频率系统。

附图说明

说明书的结论部分中特别指出视为本发明的主题并明确要求其权利。但是，在结合附图阅读本发明时参照以下详细描述可以最好地了解本发明的组织和操作方法及其目的、特征和优点，附图中：

图1是根据本发明一些示范实施例的无线通信系统的图示；

图2是根据本发明一些示范实施例的无线通信系统的组件之间的协议流的图示；

图3是描绘根据本发明示范实施例由不同运营商的多个移动装置共享无线频谱的方法的流程图；以及

图4是根据本发明示范实施例的基站的框图的图示。

将明白，为了简单且清楚地说明，图中示出的单元不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，其中一些单元的尺寸可能相对于其它单元有所放大。此外，在认为合适之处，附图中重复附图标记来指示对应或类似的单元。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对本发明的透彻了解。但是，本领域技术人员将了解，没有这些具体细节也可实践本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免使本发明晦涩难懂。

以下详细描述的一些部分用对数据位或二进制数字信号的操作的算法和符号表示加以介绍。这些算法描述和表示可以是供信号处理领域或/和无线通信领域的技术人员用来向本领域其他技术人员传达他们的工作实质的技术。

除非另外特别指出，否则从以下论述显而易见，将明白，在整篇说明书论述中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语的论述是指操纵表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的物理（如电子）量的数据和/或将这些数据变换为类似地表示为计算系统的存储器、寄存器或其它这样的信息存储装置、传送等内的物理量的其它数据的计算机和/或计算系统和/或介质访问控制器（MAC）和/或通信处理器或类似电子计算装置的动作和/或过程。另外，在整篇说明书中，术语“多个”可用于描述两个或更多组件、装置、单元、参数等。例如，“多个移动台”描述两个或更多移动台。

应了解，本发明的实施例可以在各种应用中使用。本文公开的电路和技术可以在诸如无线电系统的通信装置的许多设备中使用，但是本发明在这方面不受限制。预计要包含在本发明范围内的通信装置包括（只是举例）无线电系统（又可称为WiFi的无线局域网（WLAN），又可称为WiMAX的无线城域网（WMAN），利用例如Bluetooth ^TM协议的无线个域网（WPAN））的移动台、基站和接入点、双向无线电发射器、数字系统发射器、模拟系统发射器、蜂窝无线电话发射器、数字订户线、LTE蜂窝系统。

本发明的一些实施例可以利用例如可存储指令或指令集的机器可读介质或物品来实现，该指令或指令集在由处理器或机器执行时使处理器或机器执行根据本发明的实施例的方法和/或操作。这样的机器可以包括例如任何合适的处理平台、计算平台、计算装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可以利用硬件和/或软件的任何合适的组合来实现。机器可读介质或物品可以包括例如任何合适类型的存储器单元、存储器装置、存储器物品、存储器介质、存储装置、存储物品、存储介质和/或存储单元等。指令可以包括任何合适类型的代码，例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等，并且可以利用诸如C、C++、Java、汇编语言、机器代码等的任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解释编程语言来实现。

根据本发明的实施例，信道可以是物理传递介质。物理传递介质可用于传递可通过一个或多个调制方案进行调制的信号，例如信息数据信号、训练信号、导频信号、子载波信号、前导信号等。此外，信道可以是物理传递介质、发射器和/或接收器的组件（例如，路径损耗、噪声、干扰等）的组合。本领域技术人员应当了解，本发明的实施例可以利用上文部分提到的许多类型的信号操作，并且本发明决不限于上面提到的信号。

首先转到图1，示出根据本发明一些示范实施例的无线通信系统100的图示。无线通信系统100可以包括但不限于由第一运营商110或服务提供商操作的第一核心网络110、由第二运营商120或服务提供商操作的第二核心网络120、虚拟专用网络（VPN）云130、多虚拟路由选择和转发（VRF）客户边缘（CE）140以及基站150。对于本发明的实施例，运营商可以是例如与包括设备在内的网络相关联或操作该网络的组织或公司。

根据本发明的一个示范实施例，核心网络110可以包括但不限于：服务网关（S-GW）111，移动管理实体（MME）112，分组网关（P-GW）113，归属订户服务器（HSS）114，操作、经营、管理（OAM）115，策略收费规则功能（PCRF）116，运营商核心网络云117，以及因特网和/或其它服务118。核心网络120可以包括但不限于S-GW 121、MME 122、P-GW 123、HSS 124、OAM 125、PCRF 126以及因特网和/或其它服务128。

根据该示例，核心网络110可以经由客户端边缘（CE）138和提供商边缘（PE）134在操作上耦合到VPN云130。核心网络120可以经由CE 138和PE 132在操作上耦合到VPN云130。

根据本发明的一个示例实施例，无线通信系统100包括长期演进（LTE）蜂窝系统和演进分组核心（EPC）。根据该示例，VPN云130可以包括多协议标签交换（MPLS）核心135。根据本发明的实施例，MPLS 135是这样一种机制，它可在诸如LTE和WiMAX的4G蜂窝通信系统中使用，以便将来自一个网络节点（例如，CE 139和PE 134、CE 138和PE 132）的数据引导并携带至诸如PE 136的下一个网络节点。MPLS 135机制可用于在远距离无线通信系统100节点之间创建虚拟链路。例如，VPN云130的MPLS机制135可以经由多虚拟路由选择和转发（VRF）CE 140在核心网络110和120与基站150之间创建虚拟链路，但应了解，本发明的范围不限于本发明的该示范实施例。

基站150可以包括LTE蜂窝系统的eNB 153。eNB可以定义为演进型节点B。eNB是处理与小区中的多个装置的无线电通信的复杂基站，并且可以进行无线电资源管理和切换决定。基站150可以包括与核心网络110一起使用的虚拟eNB 153和与核心网络120一起使用的虚拟eNB 157，但本发明的范围在这方面不受限制。

转到图2，示出根据本发明实施例的无线通信系统的组件之间的协议流的图示。在所示实施例中，协议流包括用于共享由基站（BS）虚拟化（例如，eNB 220）生成的无线电接入网络（RAN）的协议命令流。BS虚拟化使得BS（例如，eNB 220）能够操作在逻辑上位于单个物理BS（例如，BS 150）中的两个或更多BS实例。每个虚拟化的实例可以代表一个运营商或者与一个运营商相关联，以使得那些运营商的订户看不到虚拟化BS和/或未虚拟化BS之间的任何差异。协议命令流可以在移动台（例如，用户设备（UE）210）与基站（例如，eNB 220，它可包括例如BS 150）之间。根据本发明的一个示范实施例，MME 230、HSS 240和S-GW/P-GW 250可用于建立基站虚拟化连接。

根据该示范实施例，eNB 220可以通过向UE 210传送例如主信息块（MIB）和多个系统信息块（SIB）来广播系统信息。在LTE系统的一个示例中，MIB可以包括关于小区带宽、PHICH（物理HARQ指示符信道）和系统帧号（SFN）、发射天线数等的信息。如果需要，可以用小区id来对MIB加扰。SIB可以在PDSCH中携带，其信息可从由控制格式指示符（CFI）字段所指示的PDCCH中获得。

UE 210可以提取MIB和SIB（文本框215），并且可以将无线电资源控制（RRC）连接请求发送到基站（例如，eNB 220）。例如，RRC连接请求可以包括非接入层（NAS）请求。

根据本发明的实施例，NAS是在核心网络（CN）与UE之间的UMTS协议堆中的功能层。该层分别支持每个运营商的CN到每个运营商的UE之间的信令和业务。

eNB 220可以从NAS请求中提取移动国家码（MCC）和国际移动订户身份（IMSI），但本发明的范围不限于该示范实施例。eNB 220可以识别UE 220的MPLS虚拟路由选择和转发（VRF）（文本框224），并且可以识别诸如MME地址的网络管理器地址（文本框226）。在下一个协议步骤中，eNB 220可以将NAS请求发送到诸如MME 230的网络管理器。MME 230可以控制UE 210与HSS 240之间的数据流上的认证和安全性，并且可以在HSS 240更新UE 210的位置。最后，eNB 220可以向UE 210提供数据承载过程以便经由S-GW和P-GW 250提供服务，但本发明的范围在这方面不受限制。

如果需要，本发明的实施例可以通过eNB虚拟化来共享RAN基础设施。例如，服务提供商与无线电接入网络（RAN）运营商之间的关联可以变成虚拟。业务和信令路由选择可以通过诸如MPLS、L2TP、IPSec等的各种虚拟专用网络（VPN）技术来实现。

转到图3，示出描绘根据本发明示范实施例由不同运营商的多个移动装置共享无线频谱的方法的流程图。根据该实施例，归属网络基站（例如，eNB 150）可以从另一个运营商（例如，CN 110）的移动台（例如，MS 119）接收与归属网络基站建立连接的连接请求（文本框300）。例如，该消息可以是或者包括NAS请求。如果需要，NAS请求可以包括移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码。在本文中使用时，运营商或服务提供商“的（of）”可以表示，设备或服务与运营商相关联、由运营商控制或操作。例如，蜂窝服务运营商可以经由基站向移动装置提供服务。

在接收连接请求之后或者响应于接收连接请求，归属网络基站可以基于移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码来识别请求移动台的归属网络，并且可以在归属网络基站生成另一运营商的虚拟基站（例如，虚拟eNB-1 155和虚拟eNB-2 157）（文本框310）。在该阶段，可以建立移动台与虚拟基站之间的连接（文本框320）。在本发明的一些实施例中，如果需要，可以通过识别网络管理器地址（例如，MME地址）并向网络管理器（例如，MME 230）发送连接请求来建立连接。

此外，可以将站点临时和永久身份（例如，移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码）链接到对应的虚拟基站上下文数据库，但本发明的范围在这方面不受限制。

转到图4，示出根据本发明示范实施例的基站400的框图的图示。基站400可以包括可生成虚拟基站（BS）430和虚拟BS 440的虚拟BS生成器410。虚拟BS 430和440可以连接到发射器（TX）450和接收器（RX）460（用虚线示出）。应了解，TX 450和RX 460可以供物理BS 400以及虚拟基站430和440使用。

此外，BS 400可以包括处理器420、存储器470、数据库475以及天线480和490。例如，处理器420可以控制虚拟BS生成器460，并且为此可以利用或执行可存储在存储器470和数据库475中的软件应用、指令和数据，但本发明的范围在这方面不受限制。

根据本发明的实施例，天线480和490可以是用于无线通信的任何天线，例如偶极天线、天线阵列等。存储器470和数据库475可以是与基站一起使用的任何存储介质，例如硬盘、闪速存储器等。处理器420可以是和/或包括例如介质访问控制器（MAC）、物理层（PHY）控制器、数字信号处理器（DSP）等。

根据本发明的一个示范实施例，BS 400可以是归属网络基站，并且可以通过天线490和RX 460从另一个运营商和/或另一个网络的移动台接收与BS 400建立连接的连接请求。如果需要，连接请求可以包括这样的消息，该消息包括移动台的临时和永久身份，例如移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码以及其它参数。如果需要，可以将移动台的临时和永久身份链接到对应的虚拟基站上下文数据库，例如数据库475，其可供虚拟基站430和440各自和同时使用。

处理器420可以基于移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码来识别所述移动台的归属网络。处理器420可以识别网络管理器地址，并且可以向网络管理器（例如，MME 230）发送连接请求。如果需要，处理器420可以命令虚拟BS生成器410在归属BS（例如，BS 400）生成虚拟BS（例如，虚拟BS 440），虚拟BS可以模仿移动台归属网络的归属BS。虚拟BS 440可以在操作上连接到TX 450和RX 460以便在移动台与虚拟BS 440之间建立连接，但本发明的范围不限于该示例。

尽管以结构特征和/或方法动作所特有的语言描述了主题，但是应了解，随附权利要求中所定义的主题不一定局限于上文描述的特定特征或动作。而是，上文描述的特定特征和动作只是作为实现权利要求的示例形式而公开。

Claims

1. 一种由不同核心网络的多个移动装置共享无线频谱的方法，所述方法包括：

在由第一运营商操作的第一核心网络的基站生成由第二运营商操作的第二核心网络的虚拟基站；以及

在所述第二核心网络的移动台与所述第一核心网络的所述虚拟基站之间建立连接。

2. 如权利要求1所述的方法，其中生成包括：

从所述移动台接收与归属网络基站建立连接的连接请求；

生成所述移动台的虚拟归属网络基站；以及

与所述移动台的所述虚拟归属基站建立连接。

3. 如权利要求2所述的方法，其中接收包括：

接收包括移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码的消息；以及

基于所述移动国家码、所述移动网络码和所述移动订户识别（ID）码识别所述移动台的归属网络。

4. 如权利要求3所述的方法，包括：

识别网络管理器地址；以及

将所述连接请求发送到网络管理器。

5. 如权利要求4所述的方法，包括：

基于所述连接请求建立连接；以及

将所述移动台的临时和永久身份链接到对应的虚拟基站上下文数据库。

6. 一种用于供不同运营商的多个移动装置共享无线频谱的无线通信系统的基站，所述基站包括：

第一运营商的第一虚拟基站；以及

第二运营商的第二虚拟基站，其中所述基站能够在第一运营商的第一移动台与所述第一虚拟基站之间建立连接，并在所述第二虚拟基站与所述第二运营商的第二移动台之间建立连接。

7. 如权利要求6所述的基站，包括：

接收器，用于从所述第一或第二移动台的至少其中之一接收与归属网络基站的连接请求；以及

虚拟基站生成器，用于根据所述连接请求生成虚拟归属网络基站。

8. 如权利要求7所述的基站，包括：

处理器，用于基于从所述第一或所述第二移动台接收的消息根据移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码识别所述第一或第二移动台的归属网络，其中所述消息包括移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码以及订户识别（ID）码。

9. 如权利要求8所述的基站，其中所述处理器能够识别网络管理器地址，并将所述连接请求发送到网络管理器。

10. 如权利要求8所述的基站，其中所述处理器能够在所述第一移动台与所述第一虚拟基站之间建立连接，以及在所述第二移动台与所述第二虚拟基站之间建立连接，并将移动台临时和永久身份链接到对应的虚拟基站上下文数据库。

11. 一种无线通信系统，包括：

基站，用于供不同运营商的多个移动装置共享无线频谱，所述基站包括：

第一运营商的第一虚拟基站；以及

12. 如权利要求11所述的无线通信系统，包括：

13. 如权利要求12所述的无线通信系统，其中所述接收器能够从所述第一或所述第二移动台接收包括移动国家码、移动网络码和移动订户识别（ID）码的消息，并根据所述移动国家码、所述移动网络码和所述移动订户识别（ID）码识别所述第一或第二移动台的归属网络。

14. 如权利要求12所述的无线通信系统，其中所述基站能够识别网络管理器地址，并将所述连接请求发送到网络管理器。

15. 如权利要求12所述的无线通信系统，其中所述基站能够分别在所述第一和第二移动台与所述第一和第二虚拟基站之间建立连接，并将移动台临时和永久身份链接到对应的虚拟基站上下文数据库。

16. 一种用于供不同运营商的多个移动装置共享无线频谱的无线通信系统的基站，所述基站包括：

第一运营商的第一虚拟基站；

第二运营商的第二虚拟基站，其中所述基站能够在第一运营商的第一移动台与所述第一虚拟基站之间建立连接，并在所述第二虚拟基站与所述第二运营商的第二移动台之间建立连接；以及

两个或更多偶极天线，在操作上耦合到所述基站以便向不同运营商的所述多个移动台传送信号和从不同运营商的所述多个移动台接收信号。

17. 如权利要求16所述的基站，包括：

18. 如权利要求17所述的基站，包括：

19. 如权利要求18所述的基站，其中所述处理器能够识别网络管理器地址，并将所述连接请求发送到网络管理器。

20. 如权利要求18所述的基站，其中所述处理器能够分别在所述第一和第二移动台与所述第一和第二虚拟基站之间建立连接，并将移动台临时和永久身份链接到对应的虚拟基站上下文数据库。