JP2013541289A - モバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供するための方法および基地局システム - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局を備えるモバイル通信ネットワークに対するアクセスを提供するための一方法に関連しており、通信ネットワークは、ホーム・ネットワークの中にホーム・オペレータを有する、１つのユーザ装置によって訪問される。本方法は、ベース・トランシーバ基地局において、前記ユーザ装置からチャネル要求を受信するステップと、前記ユーザ装置の前記ホーム・オペレータに関連する仮想マシンを生成するステップと、前記仮想マシンを使用してチャネルを確立するステップと、前記チャネルを受け入れるために前記少なくとも１つの基地局のチャネル・リソースを割り付けるステップとを含む。本発明はまた、本発明の方法を実行する基地局システムにも関連する。

Description

本発明は、モバイル通信に関し、より詳細には、複数のサービス・プロバイダが仮想化された基地局を共用することができる、モバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供するための方法およびシステムに関する。

基地局を仮想化することは、基地局、基地局が動作する関連する周波数帯域、増幅器および無線、または他の当事者によって使用するための基地局の一般的に任意の物理的態様を作り出す（ｏｐｅｎ ｕｐ）ことを意味するものと理解される。

知られている基地局仮想化の提案のうちには、アナログ・レイヤを仮想化すること、基地局の大部分をクラウド・コンピュータ・システムにおいて動作させること、およびモバイル仮想ネットワーク・オペレータ（ＭＶＮＯ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ）のような構造を経由して基地局と、関連する無線アクセス・ネットワークとを仮想化することがある。これらの伝統的なアプローチのどれも、技術的に簡単であり、しかも既存のネットワークにおいて簡単に統合することを可能にするのに十分に柔軟性があり、また異なるビジネス機会を開発する可能性を提供する解決法を提供してはいない。

最近では、基地局内で、それぞれ異なる仮想オペレータを表す複数の仮想マシンを実行する概念が、提案されている。しかしながら、これらの仮想オペレータの存在および能力についてユーザ装置に効率よく通知するという問題は、解決されていない。

欧州特許出願第０９１６５６８２．７号

アセットが仮想プロバイダによって所有されているかのように当事者が（仮想化された）基地局を使用するために、基地局を最適に仮想化し、また第三者に対して一時的に、またはより長期の関係を通して基地局のアセットを提供するという懸案は、今日まで未解決の問題のままである。この問題は、独立請求項１および８に列挙される機能の組合せによって解決される。本発明の実施形態は、複数の仮想オペレータが、セルラー方式基地局の内部の物理チャネル・レイヤにおいてそれらのサービスを提供することを可能にすることにより、基地局を仮想化している。

本発明の一態様によれば、少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）を備えるモバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供するための一方法が、提供されており、前記通信ネットワークは、ホーム・ネットワークにおいてホーム・オペレータを有するユーザ装置によって訪問されており、前記方法は、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、前記ユーザ装置からチャネル要求を受信するステップと、前記ユーザ装置の前記ホーム・オペレータに関連する仮想マシンを生成するステップと、前記仮想マシンを使用してチャネルを確立するステップと、前記チャネルを受け入れるために前記少なくとも１つの基地局のチャネル・リソースを割り付けるステップとを含む。

ローミングを用いずに乏しいスペクトル・リソースをよりよく活用するために複数の仮想オペレータの間で基地局を共用できることは、本発明の１つの利点である。仮想オペレータ・サービス・プロバイダは、ベース・トランシーバ基地局の所有者によって提供される無線伝送に関連したサービスを最大限に利用しながら、仮想チャネルの上で送信されるデータに対する制御を保持する。

物理レイヤの仮想化を回避できることが、この実施形態のさらなる１つの利点であり、これは、物理レイヤの仮想化が、効率の向上をもたらさないという識見に従うものである。基地局によって保持される論理レイヤは、仮想化され、これは、論理チャネル構造のすべてを含んでいる。論理ブロードキャスト・チャネルは、仮想化されることも、元のままになっていることもある。

一実施形態においては、本発明の方法は、前記少なくとも１つの基地局において、ブロードキャスト制御チャネルの上で、それぞれの仮想オペレータ・サービス・プロバイダによって提供される仮想オペレータ・サービスの複数の識別情報と、前記仮想オペレータ・サービスに関連する接続命令とをブロードキャストするステップをさらに含み、そこでは前記チャネル要求は、前記ユーザ装置の前記ホーム・オペレータに対応する前記仮想オペレータ・サービス・プロバイダのうちの選択された１つに関連している。

適切なユーザ装置を使用して、同じ物理リソース（周波数サブバンドなど）を共用する様々なオペレータのうちから、ホーム・オペレータのサービスを選択することができることは、この実施形態の１つの利点である。

本発明の方法の一実施形態においては、チャネル・リソースについて割り付けるステップは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、前記チャネル要求をホーム・オペレータに対して中継するステップと、前記ホーム・オペレータからリソース要求を受信するステップとを含む。

仮想オペレータのサービス・プロバイダ（すなわち、ホーム・オペレータ）は、差別化されたサービスをその加入者に対して提供するためにリソースの割付けを制御できることは、この実施形態の１つの利点である。仮想オペレータのサービス・プロバイダと、スペクトルを制御するベース・トランシーバ基地局の所有者とは、このようにして、例えば、価格と、持続期間と、チャネルがセットアップされるべき許容可能なパワー・レベルとについてネゴシエートすることができる。

本発明の方法の特定の一実施形態においては、チャネル・リソースを割り付ける前記ステップは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、前記リソース要求を受け入れるのに十分なリソースが前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において使用可能であるかどうかを検証するステップと、前記十分なリソースが使用可能である場合に、前記リソース要求に従ってリソースを割り付けるステップとを含む。

異なるレベルのサービスが、リソースの使用可能性の機能においてベース・トランシーバ基地局の所有者と、仮想サービス・プロバイダとの間でネゴシエートされることもあることが、この実施形態の１つの利点である。

一実施形態においては、本発明の方法は、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、一次および二次の共通のパイロット・チャネルと、一次の共通制御物理チャネルと、同期チャネルとをブロードキャストするステップをさらに含んでいる。

ベース・トランシーバ基地局は、ベーシック・チャネルを提供して、ユーザ装置が同期化して、適用可能なプロトコルによって必要とされるすべての他の通信チャネルの仮想化を可能にしながら、ブロードキャスト・トランスポート・チャネルと、その上で変調される論理チャネルとを復号することを可能にすることが、この実施形態の１つの利点である。

本発明の方法の一実施形態においては、前記要求は、逆方向アクセス・チャネルの上で受信されるアップリンク専用の制御チャネル・メッセージを含んでいる。

本発明の方法の一実施形態においては、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局は、複数の仮想マシンをホストするようになされた計算プラットフォーム（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ）を備え、複数の仮想マシンのおのおのは、仮想化されたホーム・オペレータに専用になっており、前記仮想マシンは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局によって提供される通信機能に対して、動作するように接続されており、本方法は、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、選択された仮想オペレータ・サービスに対応する仮想マシン・インスタンスが、前記計算プラットフォームの上に存在するかどうかを検証するステップと、検証する前記ステップの結果が、否定的である場合に、仮想マシン・インスタンスをインスタンス化するステップと、基地局リソースを前記仮想マシン・インスタンスに割り付けるステップと、通信データを前記ホーム・オペレータと交換し、および前記通信データを含むワイヤレス伝送を前記ユーザ装置と交換するステップとをさらに含み、チャネル・リソースを割り付ける前記ステップと、通信データを交換する前記ステップとは、前記割り付けられた基地局リソースのうちからのリソースを使用して、前記仮想マシン・インスタンスを通して行われる。

本発明は、さらに、モバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供するための基地局システムに関連しており、前記基地局システムは、チャネルの確立を求める、ユーザ装置からのチャネル要求を受信するようになされた受信ユニットと、前記チャネルを受け入れるために前記基地局のチャネル・リソースを選択された仮想オペレータ・サービスに割り付けるようになされたリソース割付モジュールと、通信データを前記選択された仮想オペレータ・サービスと交換するようになされたサービス・プロバイダ・インターフェースと、前記通信データを含むワイヤレス伝送を前記ユーザ装置と交換するようになされたエア・インターフェースと、複数の仮想マシンをインスタンス化するようになされた計算プラットフォーム（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ）とを備え、そこでは、前記リソースは、前記計算プラットフォームにおいてインスタンス化される仮想マシン・インスタンスのリソースを備え、前記仮想マシン・インスタンスは、前記選択された仮想オペレータ・サービスに関連づけられている。

本発明の基地局システムの一実施形態においては、前記チャネル要求は、ユーザ装置識別情報を含み、また前記基地局システムは、前記ユーザ装置識別情報に基づいて前記選択された仮想オペレータ・サービスを選択するようになされる。

一実施形態においては、本発明の基地局システムは、それぞれの仮想オペレータ・サービス・プロバイダによって提供される仮想オペレータ・サービスの複数の識別情報と、前記仮想オペレータ・サービスに関連する接続命令とをブロードキャストするようになされたブロードキャスト制御チャネル伝送ユニットをさらに備え、そこでは、前記チャネル要求は、前記仮想オペレータ・サービスのうちからの前記選択された仮想オペレータ・サービスの識別情報を含む。

一実施形態においては、本発明の基地局システムは、前記選択された仮想オペレータ・サービスに対応する仮想オペレータ・サービス・プロバイダに対して前記チャネル要求を中継するようになっており、また前記仮想オペレータ・サービス・プロバイダからリソース要求を受信するようになされたリソース・ネゴシエーション・エージェントをさらに備える。

本発明による基地局システムの様々な実施形態の利点は、一般に、本発明による方法の対応する実施形態の利点に対応している。

本発明の実施形態による装置および／または方法のいくつかの実施形態は、次に、例としてのみ、また添付の図面を参照して、説明される。

伝統的なローミング機能を提供する基地局を有するモバイル・ネットワークを示す図である。 本発明による仮想化されたサービスを提供するモバイル・ネットワークを示す図である。 本発明の方法の一実施形態を表すフロー・チャートである。 本発明の方法の一実施形態を表すメッセージ・チャートである。 本発明の基地局システムの一実施形態のブロック図である。 本発明の方法の別の実施形態を表すフロー・チャートである。

図面全体を通して、同様な要素は、同様な参照符号によって示される。

以降では、セルラー方式通信プロトコルにおける４つの基本的な役割が、以下のもの、すなわち（ａ）ベース・トランシーバ基地局、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）、および認可されたスペクトルを所有する無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ：Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）所有者と、（ｂ）それらの（ローミング）ユーザがどこに存在するとしても仮想サービスを提供することに興味のあるホーム・オペレータと、（ｃ）ホーム・オペレータからＲＡＮ所有者のネットワークおよび要求サービスへとローミングするそのユーザ装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を有するローミング・ユーザ自身と、（ｄ）ＲＡＮ所有者のインフラストラクチャにおいて展開される必要のあるホーム・オペレータからの仮想化されたプロトコル・スタックとして定義されることになる。説明が、ある種のオペレーションを加入者、オペレータ、装置の所有者などによるものと考える場合には、そのようなオペレーションは、適切なネットワーク接続を経由して適切な装置によって技術的に実行されるものと理解されるべきである。

図１は、共通の無線制御装置１１０によって制御され、コア・ルータ１２０に接続され、訪問されたネットワークをサーブする基地局１００を備えるモバイル・ネットワークを概略的に示すものである。一般性を失うことなく、２つの要素のユーザ装置３１、３２だけが、２つの基地局１００と通信するように示されている。図１に示されるシナリオにおいては、ローミング・ユーザに属する、異なる要素のユーザ装置３１、３２が、基地局１００によってサーブされるネットワークを訪問しており、ローミングを経由して彼らのそれぞれのホーム・オペレータのネットワーク１３１、１３２のサービスを使用して、回路交換された通信サービス、インターネット、または別の適切なネットワークにアクセスすると仮定する。このローミング・アクセスは、基地局１００が、訪問されるネットワークの所有者によって動作させられるチャネルを提供することを意味しており、このチャネルは、それぞれのネットワーク・トンネルを経由して訪問されたコア・ルータ１２０から適切なホーム・コア・ルータ１３１、１３２へとルーティングされる。

１つのユーザ装置３１、３２は、彼らが、彼らの特定のホーム・オペレータ１３１、１３２に属するものとしてそれ自体を識別するブロードキャスト・チャネルの存在のために動作することができる周波数帯域の様々なサブバンドをチェックすることにより、基地局１００によって表される無線ネットワークにアクセスしようと、試みることになる。ターゲットとされるホーム・オペレータ１３１、１３２に専用のサブバンドのない場合に、適切なローミング・オペレータは、例えば、ユーザ装置のＳＩＭカードに記憶される、資格のあるローミング・ネットワークのリストに基づいて、その代わりに選択されることになる。基地局１００は、以降では、ホーム・オペレータ１３１、１３２のおのおのの加入者に対してローミング・サービスを提供するネットワーク・プロバイダに属するものとして識別される少なくとも１つのブロードキャスト・チャネルをブロードキャストするように仮定されることになる。

それぞれのローミング・ユーザ３１、３２のホーム・オペレータ１３１、１３２と、訪問されたネットワークの中の基地局１００との間のリンクは、実質的に、それぞれのホーム・オペレータと、ＲＡＮ所有者、すなわち、訪問されたネットワークの所有者との間の商業協定である。技術的な観点から、それぞれのホーム・オペレータ１３１、１３２は、訪問されたネットワークの無線ネットワーク・インフラストラクチャにおいて具体的に存在しておらず、またそれゆえに、彼らがこの訪問したネットワークに存在するときに、彼らの加入者３１、３２に対して差別化されたサービスを提供することができない。訪問されたネットワークと、ホーム・ネットワークとの間のデータの実際の交換は、オプションとしてＧＴＰルーティング交換（ＧＴＰ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）によって提供される、ＧＴＰトンネルやＧＲＥトンネルなど、適切なトンネルを経由して起こる。

本発明は、論理チャネル・レイヤにおいて基地局を仮想化することが有利であるという洞察に基づいたものである。Ｗ−ＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ））を例示のモバイル技術として取り上げて、一般性を失うことなく、仮想基地局は、各仮想オペレータが、ＢＣＣＨデータ構造において特定のフィールドを有するように、また（ａ）仮想サービスが提供されること、および（ｂ）どのようにして、仮想プロバイダを通して（仮想化された）アクセスを獲得すべきかを説明するように、基地局のＢＣＣＨ（ブロードキャスト制御チャネル）論理チャネルにおいて説明されることもある。

本発明の方法の一実施形態は、次に、図２〜４を参照して、より詳細に説明されることになる。一般性を失うことなく、図２〜４は、３つのユーザ装置３１、３２、３３と、仮想オペレータ１３１、１３２、１３３としての機能を果たすそれらの３つの関連するホーム・オペレータとについて言及するものである。ユーザおよびオペレータの数は、任意に選択され、また単なる一例としての役割を果たすものにすぎない。

図２は、図１のうちの１つに類似したモバイル・ネットワークを示すものであり、このモバイル・ネットワークにおいては、この場合にも一般性を失うことなく、３つのユーザ装置３１、３２、３３が、基地局５００によってサーブされるモバイル・ネットワークにおける訪問する加入者として示される。

基地局５００は、本発明の原理に従って動作して、仮想化されたやり方で、基地局５００によってサーブされるエリアにおいて、それぞれの加入者のホーム・ネットワーク・プロバイダのローカル・サービスを提供する。仮想プロバイダ１３１、１３２、１３３としての機能を果たすホーム・オペレータの対応するコア・ネットワーク・ルータは、基地局５００の物理レイヤ・サービスを使用して、ネットワークの中に存在する仮想コア１２０からローミング・ユーザのユーザ装置３１、３２、３３に対して通信データを中継する。

図２は、仮想コア１２０と、基地局５００によって提供されるリソースとの間の責任の正確な分担に関して、または仮想コア１２０のロケーションに関して制限するように意図されるものではない。とりわけ、下記で、より詳細に説明されている本発明の実施形態は、仮想プロバイダによって動作させられ、また基地局５００に存在する完全な仮想マシンの存在を提供し、様々な基地局機能にアクセスしている。本発明の他の実施形態は、ユーザ装置３１、３２、３３に対してプロバイダ情報と同期情報とをブロードキャストするための、また仮想オペレータ１３１、１３２、１３３に対して仮想化された物理レイヤ機能、すなわち、低減された仮想マシンを提供するための役割をただ担っている基地局５００を提供している。当業者なら、異なった責任の分担もまた適用され得ることを理解すべきである。

基地局５００の所有者は、少なくとも、一次および二次の共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）と、一次共通制御物理チャネル（ＣＰＣＣＨ）と、同期チャネル（ＳＣＨ）とを提供するにすぎない。これらは、１つのユーザ装置３１、３２、３３が、基地局５００に対して同期化することを可能にして、ブロードキャスト・トランスポート・チャネルＢＣＨと、ＢＣＨの上で変調される論理チャネルＢＣＣＨとを復号するベーシック・チャネルである。二次ＣＰＣＣＨと、専用物理チャネルＤＰＣＨと、専用共用チャネルＤＳＣＨと、ユーザ装置３１、３２、３３からのすべてのアップリンク・チャネルとを含めて、すべての他のチャネルは、仮想プロバイダのために動作させられることもある。本発明による仮想化は、仮想化されたチャネルが、ＲＡＮ所有者のベース・バンド・デコーダによって復号されるが、ホーム・オペレータ１３１、１３２、１３３によって制御されることを意味する。

ベース・トランシーバ基地局５００によるＢＣＣＨブロードキャスト３１０は、それが、いくつかの仮想オペレータの間で共用されるという意味において、仮想化される。本発明の実施形態によれば、ＢＣＣＨは、各仮想オペレータ１３１、１３２、１３３ごとに、ＦＡＣＨおよびＰＣＨが、順方向ランダム・アクセスおよびページングをサポートするための二次ＣＰＣＣＨを識別しており、また逆方向ランダム・アクセスについての仮想化されたＰＲＡＣＨを説明している。

１つのユーザ装置３１、３２、３３が、仮想基地局５００に対するアクセスを獲得するために、それは、先ず、共用ブロードキャスト・チャネルＢＣＣＨを復号し、また次いでその仮想サービス・プロバイダを選択する。この選択は、一般的に、適切なオペレータのチャネルを搬送する周波数帯域を決定するためにいくつかの周波数帯域をスキャンする場合に行われるが、本発明の実施形態においては、各キャリア・セクタがそれ自体のブロードキャスト・チャネルを有するのではなく、基地局５００の上でホストされる仮想サービス・プロバイダ１３１、１３２、１３３の間でブロードキャスト・チャネルがここでは共用され、次いでそれが（仮想）ホーム・オペレータの追加チャネルを選択するが、今日のネットワーク選択と全く変わらない。

有利な代替的実施形態においては、使用されるサブバンドにもかかわらず、基地局が、ユーザ装置３１、３２、３３からのネットワーク選択メッセージを受信することを可能にする広帯域無線が、使用されることもある。仮想化された基地局５００は、選択されたホーム・オペレータについての適切な帯域を調べ、またその無線をその帯域に合わせて、選択されたホーム・オペレータの仮想サービスを提供する。ユーザ装置３１、３２、３３は、周波数間のハンドオーバーを用いて適切な帯域へとリダイレクトされる。

仮想化された基地局５００の第２の可能性のある機能は、１つのユーザ装置３１、３２、３３がアクセスを必要とするときはいつでもリソース要求についてネゴシエートすることである。例えば、ユーザ装置３１、３２、３３が、例えば、ＲＡＣＨまたはアップリンク専用制御チャネル（ＵＬ ＤＣＣＨ）の上で制御メッセージ３２０を送信して、正常なＤＣＨ（専用チャネル）をホストする新しいＤＰＣＨ（専用物理チャネル）を確立するときに、仮想オペレータ１３１、１３２、１３３は、ＲＡＮ所有者５００とネゴシエートする（３２１〜３３０）必要がある。

本発明の実施形態においては、仮想サービス・プロバイダ１３１、１３２、１３３としての機能を果たすホーム・オペレータは、ＤＰＣＨについての要求３２２を物理リソース所有者またはＲＡＮ所有者５００（すなわち、基地局５００とスペクトルとの所有者）に対してサブミットし、また価格、持続時間、およびその特定のチャネルについての許容可能なパワー・レベルについてネゴシエートする。ＲＡＮ所有者５００は、オプションとして、十分なリソースの使用可能性を検証し（３２３）、またＯＶＳＦ拡散符号など、適用可能なリソースまたはそれに関連する情報をユーザ装置３１、３２、３３と通信するための仮想プロバイダ１３１、１３２、１３３に対して戻し３３０、また新しいチャネルをホストする（３４０）ようにその物理レイヤを構成する。チャネルをホストするステップ（３４０）は、選択された物理レイヤ・プロトコルによって必要とされるように、仮想プロバイダ１３１、１３２、１３３から受信される通信データを適切に変換するステップと、エア・インターフェースを経由して変換されたデータをユーザ装置３１、３２、３３に対して送信するステップと、エア・インターフェースを経由してユーザ装置３１、３２、３３から受信されるワイヤレス伝送を、選択された物理レイヤ・プロトコルによって必要とされるように、仮想プロバイダ１３１、１３２、１３３に対して送信されるべき通信データへと変換するステップとを含む。一方では、ユーザ装置３１、３２、３３と、ベース・トランシーバ基地局５００との間の交換、および他方では、ベース・トランシーバ基地局５００と、仮想プロバイダ１３１、１３２、１３３との間の交換は、図４において、それぞれ３４０ａおよび３４０ｂとして指定される。本発明の場合には、通信データは、モバイル音声電話コール、および／またはモバイルパケット交換データ伝送に関連することもある。

コール中に、仮想プロバイダは、パワーや、より短い（またはより長い）ＯＶＳＦ拡散符号など、追加のリソースについてネゴシエートする（３４５、３２２〜３３０）ことができる。チャネルが、もはや必要とされないときに、拡散符号は、物理的基地局５００に対して戻される（３５０）。

仮想サービス・プロバイダは、仮想化された基地局に接続されるときに、セルラー方式プロトコル・スタック（無線アクセス・ネットワークおよびコア・ネットワーク）の大部分を提供する必要がある。ブロードキャスト・チャネルの管理以外のあらゆるものが、物理基地局においてインスタンス化される仮想マシン（このようにして仮想基地局を作る）、仮想基地局ルータから、物理的無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、ＳＧＳＮ、ＧＧＳＮ、およびＭＳＣ、を有するより伝統的な展開において、または仮想化された無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）および仮想化されたコア・ネットワーク（ＣＮ）においてさえのいずれかで仮想化される可能性があり、また動作することができる。

特に、後者は、仮想化可能な基地局と組み合わされるときに、完全に仮想セルラー方式オペレータ・ネットワークを可能にし、それによって（仮想）セルラー方式サービス・プロバイダは、セルラー方式サービスを提供するどのような物理要素も必要としない。ｖＢＳＲアプローチは、拡散符号とパワーとについてのすべてのネゴシエーションが、基地局の内部で進むことができ、また本発明のある種の実施形態におけるブロードキャスト・チャネルに対する変更を除いて、仮想基地局の原理を設計するために、さらなる標準化が必要とされないという議論の余地がない利点を有する。

図５は、ワイヤレス伝送を複数のユーザ装置と交換するためのワイヤレス・インターフェース（またはエア・インターフェース）５５０と、通信データを仮想プロバイダ装置と交換するためのサービス・プロバイダ・インターフェース５４０とを用いてワイヤレス・ネットワークにおいて動作するように意図されたベース・トランシーバ基地局５００を概略的に示すものである。

この実施形態のベース・トランシーバ基地局５００は、それぞれの仮想オペレータ・サービス・プロバイダによって提供される仮想オペレータ・サービスの複数の識別情報と、前記仮想オペレータ・サービスに関連する接続命令とをブロードキャストするようになされたＢＣＣＨ伝送ユニット５１０をさらに備える。ＢＣＣＨ伝送ユニット５１０は、前述のエア・インターフェース５５０を経由してこの伝送を実現する。

ベース・トランシーバ基地局５００は、選択された仮想オペレータ・サービスを使用してチャネルを確立するために、ユーザ装置からのチャネル要求を受信するようになされた受信ユニット５２０をさらに備える。それは、前述のエア・インターフェース５５０を経由してこの要求を受信する。受信ユニット５２０によって受信される要求は、適用可能な場合にサービス・プロバイダ・インターフェース５４０によって行われる、サービス・プロバイダとのオプションのネゴシエーションの後に、リソース割付器５３０によるリソースの割付けをもたらすはずである。リソース割付器５３０は、要求されたチャネルを受け入れるために、前記チャネル・リソースを割り付けるようになされる。

チャネルがセットアップされているときに、エンコーダ５６０およびデコーダ５７０は、サービス・プロバイダ・インターフェース５４０と、エア・インターフェース５５０との間のチャネルに関連する情報を交換するように動作する。とりわけ、エンコーダ５６０とデコーダ５７０とは、仮想オペレータと、その加入者との間で交換されるデータについての選択された物理レイヤ・プロトコルに従って、物理レイヤ機能を提供するように協力する。

本発明のいくつかの実施形態は、関連のあるオーバー・ザ・エア規格（例えば、３ＧＰＰ、Ｕｕインターフェース）を変更することなく、基地局仮想化を提供する。それは、それらが、排他的に、基地局とセルラー方式コア・ネットワークとに対する変更を用いて実装され得ること、また既存の端末（ユーザ装置）は、変更されないまま使用され続けることができることというこれらの実施形態の利点である。これらの実施形態については、次に、図６を参照して、より詳細に説明されることになる。

ＲＡＮ所有者が、その主要アセット、基地局、スペクトル、および無線ネットワーク制御装置を仮想化することができ、またホーム・オペレータがＲＡＮ所有者を通してそれ自体の仮想セルラー方式サービスを提供することを可能にすることができることが、本発明のこれらの実施形態の利点である。

この場合にも、基本的な構造は、ローミング・ユーザが、ホーム・プロバイダに関連する識別子を有するその初期制御メッセージを送信して、ＲＡＮ所有者のネットワークに署名契約するときに、ＲＡＮ所有者は、よく知られているプロセッサ仮想化技法を使用して、ホーム・オペレータについての仮想処理ドメインを生成し、またホーム・オペレータが、ＲＡＮ所有者の装置の内部でそれ自体のプロトコル・スタックを最小でも動作させることを可能にするというものである。本発明の実施形態によれば、ホーム・オペレータは、ホーム・オペレータが、ベース・バンドのコーダおよびデコーダ、バックホール・ネットワーキング・インターフェース、場合によっては仮想化された処理リソースおよびストレージ・リソースさえなど、基礎をなす物理リソースと直接にインターフェースすることを可能にするインターフェースを提供している。

このアプローチの主要な利点は、このアプローチにより、ホーム・オペレータが、基地局に対して差別化されたサービスの権利を提供することができるようになるということである。例えば、ホーム・オペレータが、それ自体のスケジューリング技法、その顧客のある種のグループの優先的な取り扱い、その顧客に対するサービス配信を通してそれ自体を差別化する場合、それは、そのような差別化の権利を仮想化されたＲＡＮに対して提供することができる。さらに、仮想化されたホーム・オペレータは、それだけには限定されないが、そのローミング・ユーザとともに移動する完全に仮想化されたセルラー方式ネットワークを含めて、それ自体のコア・ネットワーキング・インターフェースを提供することができる。

本発明は、このようにして、（ａ）伝統的なサービス・プロバイダが、その場所においてそれ自体のスペクトルを所有していないこともあり、（ｂ）そのエリアにおいてカバレッジを提供することが、法外に高いものにつき、または（ｃ）それが、一時的なサービスを提供する必要があるにすぎないので、伝統的なサービス・プロバイダが、そのようなエリアにおいてサービスを提供したくない、または提供することができないときに、それによってユーティリティ・セルラー方式プロバイダが、伝統的なサービス・プロバイダに対して認可されたスペクトルを提供して、スーパーマーケット、百貨店、タウンシップ、スタジアムなど、一般的とは言えないロケーションにおいてカバレッジを提供することができるメカニズムを提供している。

以下で、本発明者等は、この仮想化が、実現され得る例示の一方法について説明する。

第１のステップ６１０において、ＲＡＮ所有者は、そのブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＣＨ：Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）をブロードキャストし、またローミング・サービス利用者は、ＢＣＣＨを見出すこと、および復号すること、ならびにＲＡＮ所有者に対して逆方向アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ａｃｃｅｓｓ ＣＨａｎｎｅｌ）の上でＵＬ−ＤＣＣＨ（アップリンク専用制御チャネル（Ｕｐｌｉｎｋ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ））−要求を送信することにより、基地局／ＲＮＣに接続する。

ＵＬ−ＤＣＣＨ−要求の内部に埋め込んで、ローミング・サービス利用者は、そのホーム・ネットワーク・パラメータをＲＡＮ所有者に対して送信し、またホーム・オペレータは、これらのホーム・ネットワーク・パラメータに基づいてＲＡＮ所有者によって識別される。これらのパラメータは、ユーザ装置の一時的な、または全面的な識別情報（ＴＭＳＩおよび／またはＩＭＳＩ）とすることができる。それゆえに、本実施形態においては、本発明に従って、仮想ネットワーク・プロバイダを選択することを可能にする、ユーザ装置の特別な適応は、必要にならない。ＵＬ−ＤＣＣＨ−要求は、第２のステップ６２０において、ＲＡＮ所有者によって受信される。

ＲＡＮ所有者は、次に、ユーザ装置の「ホーム」オペレータが、既にＲＡＮ所有者のネットワークの上で存在しているかどうかを検証する（６２５）。

これがそうではない場合、ＲＡＮ所有者は、第３のステップ６３０においてホーム・オペレータとネゴシエートして、ＲＡＮ所有者のインフラストラクチャの上での存在を開始する。両当事者が、サービス協定に合意する場合、ＲＡＮ所有者は、ホーム・オペレータについての基地局／ＲＮＣ−すなわち、ＲＡＮインフラストラクチャ−の上で新しい処理ドメインを開始する。ドメインは、仮想マシン（Ｘｅｎ、ＫＶＭなど）、セキュリティ保護された仮想マシン（ＳＶＭ、例えば、その内容がこの目的のために参照によって組み込まれている本出願者の名前で欧州特許出願第０９１６５６８２．７号に開示されているようなもの）、ソラリス・マルチ・テナント・ゾーン（Ｓｏｌａｒｉｓ ｍｕｌｔｉ−ｔｅｎａｎｔ ｚｏｎｅ）、またはジャバ仮想マシン（ＪＶＭ：Ｊａｖａ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｃｈｉｎｅ）とさえすることができる。仮想ドメインは、ホーム・オペレータに、また基地局の基礎となっているベース・バンド・ハードウェアに（例えば、基地局の上のデバイス・ドライバを経由したアクセスを通して直接に、またはワイヤレス・チャネルに向かっての既存のＩｕｂインターフェースを通して間接的に）接続する最小限の環境を伴って開始される。ドメインは、サービスの中断から既存の実行するドメインを保護する適切なリアル・タイムのスケジューリング・パラメータによって管理されることに注意すべきである。

第４のステップ６４０においては、基地局／ＲＮＣ−すなわち、ＲＡＮ−は、例えば、ドメインのブート・ローダのＩＰアドレスについてホーム・オペレータに通知することにより、仮想ドメインが、オペレータのために生成されており、またネットワーク経路をホーム・オペレータに対して提供することをホーム・オペレータに通知する。

ＲＡＮ所有者は、次いで、ホーム・オペレータが、基地局／ＲＮＣ−すなわち、ＲＡＮ−においてその仮想ドメインの上にそのＲＡＮプロトコル・プロセッサ（ＵＭＴＳ、少なくともＲＲＣ、ＰＤＣＰ、ＲＬＣおよびＭＡＣであるが、ＳＧＳＮおよびＧＧＳＮとすることもできるものについての）を実装する（ｐｏｐｕｌａｔｅ）ことを可能にする（６４５）ことになる。ホーム・オペレータは、それが好きな任意の形態でこれを実装することができ、またカスタマイゼーションが、ここでは重要になっており、また仮想プロトコル・スタックに追加して、サービスは、ＰＢＸ、ＳＩＰ、ＣＤＮ、またはローミング・ユーザ装置に対して仮想サービスを提供することが必要とされる一般的に任意のサービス・プロバイダにより提供されたサービスを含んでいることに注意すべきである。

第５のステップ６５０において、初期のＵＬ−ＤＣＣＨ−要求は、ＲＡＮ所有者のインフラストラクチャにおけるホーム・オペレータについての仮想ドメインから新しく生成され、または既に存在している仮想化されたプロトコル・スタックへと転送される。以前の検証６２５によって、オペレータが既に、ＲＡＮインフラストラクチャの上に存在していたことが明らかである場合、処理は、この第５のステップ６５０から再開する。

仮想化されたプロトコル・スタックは、ＵＬ−ＤＣＣＨ−要求メッセージを取り扱い、またダウンリンク無線チャネルについてホーム・オペレータとネゴシエートする。両方の当事者が、合意に達することを仮定して、ＲＡＮ所有者は、（ａ）その基地局のリソースを制御すること、およびチャネルを使えるように設定すること、ならびに（ｂ）そのチャネルに対するアクセスを仮想ドメインに対して提供することにより、無線チャネルを仮想ドメインに対して提供する。ＲＡＮ所有者は、第６のステップ６６０において、ＵＬ−ＤＣＣＨ−要求メッセージに対する応答を受信し、ＲＡＮ所有者は、この応答を第７のステップ６７０において中継し、すなわち、それは、仮想オペレータが、端末の上の配信のためにＲＡＮ所有者のＦＡＣＨチャネルの上でＤＬ−ＤＣＣＨ（ダウンリンク専用制御チャネル（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ））メッセージを送信することを可能にする。

ＦＡＣＨメッセージの端末による受け入れ６７５のすぐ後に、ユーザ装置は、基地局の内部の仮想化されたオペレータによって動作させられる新しく生成され、また仮想化されたチャネルへとその論理チャネルを移動させる。それらのチャネルそれら自体のためのベース・バンド符号化は、ステージ６８０において、ＲＡＮ所有者を通して実行される。逆に、ＦＡＣＨメッセージが、端末によって拒絶される場合には、チャネルは確立されない（６９０）。

万一端末がそのチャネルを放棄する場合、割り付けられたチャネルは、ＲＡＮ所有者に対して戻される。チャネルが、より多くのパワーを必要とする場合、これは、ＲＡＮ所有者とネゴシエートされることもある。仮想オペレータが、どのようなチャネルももはや管理していない場合、仮想オペレータは、その仮想的な存在をキャンセルすることにより、それが動作していたＲＡＮ所有者からその存在を取り除くことができる。

１つのユーザ装置が、同じＲＡＮ所有者によって動作させられる複数の基地局の間を移動するときに、ホーム（および仮想化された）オペレータのセルラー方式ネットワークは、そのサービスのすべてを含めて、また複数の基地局の間を移動する。

仮想化された基地局は、現在の解決法と比べられるときに、ＩＰアドレス管理を異なるように取り扱う必要がある。以前には、明示的なＧＴＰ、または他のタイプのトンネルが、基地局と、ＲＡＮと、コア・ネットワーク機能との間で確立されるが、仮想化された基地局を用いて、ホーム・オペレータは、この場合にもトンネルにより、プロトコル・スタックの仮想インスタンスをそのホーム・ネットワークに接続するように決定することができ、そこでは、ホーム・オペレータは、仮想化された基地局の内部のＳＧＳＮなどのコア機能のうちのいくつかを含めて、すべての機能を実行することができる。ホーム・オペレータはまた、仮想基地局の近くにある（マイクロ）データ・センターの上でＨＡ／ＧＧＳＮ／ＰＤＮを開始することもでき、またローカル・トラフィックが、局所に留まることを暗に示す。ホーム・オペレータは、仮想化されたＲＡＮそれ自体の内部にＨＡ／ＧＧＳＮ／ＰＤＮ機能をさらに含むことができる。

上記で説明される方法は、後方互換可能なやり方で本発明の利点を提供している。言い換えれば、既存のユーザ装置は、ユーザ装置のオペレーションにおけるどのような変更もなしに、仮想基地局に存在するホーム・オペレータに接続することができる。ユーザ装置は、まるでそのユーザ装置がローミングしているかのように、すなわち、そのホーム・オペレータに属していない無線ネットワークに接続しているかのように動作することになるが、ユーザ装置は、基地局におけるホーム・オペレータの仮想的存在の能力によって決定され、また訪問されたネットワークの能力によっては決定されない、サービスのレベルを経験することになる。一般的に、サービスのこのレベルは、ユーザ装置が、ホーム・オペレータの無線ネットワークの中に物理的に存在しているときに提供されるサービスのレベルと全く同じであり、または近いことになる。「ちょうど家にいるような（ｊｕｓｔ ｌｉｋｅ ａｔ ｈｏｍｅ）」経験をさらに強化するために、適切な制御メッセージが、ホーム・オペレータの仮想マシンからユーザ装置へと送信されて、ユーザ装置において表示されるオペレータの識別情報ストリングを訪問されたネットワーク（これは、通常表示されることになる）からホーム・ネットワークへと変更する。

本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡ規格を具体的にターゲットとする一実施形態に関して以上で説明されているが、これは、例証の目的のためだけで行われたものであり、どのようなやり方であれ、本発明の範囲を限定するために行われたものではない。当業者なら、ブロードキャスト・チャネルが、どの仮想オペレータが仮想化された基地局を通してサポートされるかについて説明している概念を含めて、本発明の原理が、列挙されたプロシージャについて適切な置き換えを行うことにより、他のモバイル技術に対して、とりわけＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ、ＷｉＭＡＸ、およびＬＴＥに対しても適用される可能性もあることを理解するであろう。

本発明を実施する様々な方法は、一連のステップとして説明され、かつ／または示されており、これらのステップの順序は、特定のステップが、別のステップが完了されるまで起こり得ないことが説明から明らかでないかぎり、単に例示的なものである。

当業者なら、様々な上記で説明された方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって実行され得ることを簡単に認識するであろう。本明細書においては、いくつかの実施形態は、プログラム・ストレージ・デバイス、例えば、デジタル・データ・ストレージ媒体を対象として含むようにも意図され、これらのプログラム・ストレージ・デバイスは、マシン読取り可能、またはコンピュータ読取り可能であり、また命令のマシン実行可能なプログラム、またはコンピュータ実行可能なプログラムを符号化しており、そこでは前記命令は、前記上記で説明された方法のステップの一部または全部を実行する。プログラム・ストレージ・デバイスは、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気ストレージ媒体、ハード・ドライブ、または光学的に読取り可能なデジタル・データ・ストレージ媒体とすることができる。それらの実施形態はまた、上記で説明された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされるコンピュータを対象として含むようにも意図される。

本明細書における任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する実例となる回路の概念図を表すことが、当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフロー・チャートと、流れ図と、状態遷移図と、擬似コードなどとは、コンピュータ読取り可能媒体の形で実質的に表され、またそのようにしてコンピュータまたはプロセッサにより、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実行され得る様々なプロセスを表すことが、理解されるであろう。

Claims (11)

1. 少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局を備えるモバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供する方法であって、前記通信ネットワークは、ホーム・ネットワークにおいてホーム・オペレータを有するユーザ装置によって訪問され、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において前記方法は、
   前記ユーザ装置からチャネル要求を受信すること、
   前記ユーザ装置の前記ホーム・オペレータに関連する仮想マシンを生成すること、
   前記仮想マシンを使用してチャネルを確立すること、そして、
   前記チャネルを受け入れるために前記少なくとも１つの基地局のチャネル・リソースを割り付けること、を含む方法。
2. 前記少なくとも１つの基地局において、ブロードキャスト制御チャネルの上で、それぞれの仮想オペレータ・サービス・プロバイダによって提供される仮想オペレータ・サービスの複数の識別情報と、前記仮想オペレータ・サービスに関連する接続命令とをブロードキャストすることをさらに含み、前記チャネル要求は、前記ユーザ装置の前記ホーム・オペレータに対応する前記仮想オペレータ・サービス・プロバイダのうちの選択された１つに関連する、請求項１に記載の方法。
3. 前記チャネル・リソースを割り付けることは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、
   前記チャネル要求を前記ホーム・オペレータに対して中継すること、及び
   前記ホーム・オペレータからリソース要求を受信することを含む、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記チャネル・リソースを割り付けることは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において、
   前記リソース要求を受け入れるのに十分なリソースが前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において使用可能であるかどうかを検証すること、そして、
   前記十分なリソースが使用可能である場合に、前記リソース要求に従ってリソースを割り付けることを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの基地局において、一次および二次の共通のパイロット・チャネルと、一次の共通制御物理チャネルと、同期チャネルとをブロードキャストすることをさらに含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記要求は、逆方向アクセス・チャネルの上で受信されるアップリンク専用の制御チャネル・メッセージを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局は、複数の仮想マシンをホストするようになされた計算プラットフォームを備え、前記複数の仮想マシンの各々は、仮想化されたホーム・オペレータに専用であり、前記仮想マシンは、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局によって提供される通信機能に対して、動作するように接続されており、前記少なくとも１つのベース・トランシーバ基地局において前記方法が、
   選択された仮想オペレータ・サービスに対応する仮想マシン・インスタンスが、前記計算プラットフォームの上に存在するかどうかを検証すること、
   検証する前記ステップの結果が、否定的である場合に、仮想マシン・インスタンスをインスタンス化すること、
   基地局リソースを前記仮想マシン・インスタンスに割り付けること、及び
   通信データを前記ホーム・オペレータと交換し、前記通信データを含むワイヤレス伝送を前記ユーザ装置と交換することをさらに含み、
   前記チャネル・リソースを割り付けること及び前記通信データを交換することは、前記割り付けられた基地局リソースのうちからのリソースを使用して、前記仮想マシン・インスタンスを通して起こる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. モバイル通信ネットワークに対してアクセスを提供する基地局システムであって、
   チャネルの確立を求める、ユーザ装置からのチャネル要求を受信するよう適応された受信ユニットと、
   前記チャネルを受け入れるために前記基地局のチャネル・リソースを選択された仮想オペレータ・サービスに割り付けるよう適応されたリソース割付モジュールと、
   通信データを前記選択された仮想オペレータ・サービスと交換するよう適応されたサービス・プロバイダ・インターフェースと、
   前記通信データを含むワイヤレス伝送を前記ユーザ装置と交換するよう適応されたエア・インターフェースと、
   複数の仮想マシンをインスタンス化するよう適応された計算プラットフォームとを備え、
   前記リソースは、前記計算プラットフォームにおいてインスタンス化される仮想マシン・インスタンスのリソースを備え、前記仮想マシン・インスタンスは、前記選択された仮想オペレータ・サービスに関連づけられている、基地局システム。
9. 前記チャネル要求はユーザ装置識別情報を含み、前記基地局システムは、前記ユーザ装置識別情報に基づいて前記選択された仮想オペレータ・サービスを選択するよう適応される、請求項８に記載の基地局システム。
10. それぞれの仮想オペレータ・サービス・プロバイダによって提供される仮想オペレータ・サービスの複数の識別情報と、前記仮想オペレータ・サービスに関連する接続命令とをブロードキャストするよう適応されたブロードキャスト制御チャネル伝送ユニットをさらに備え、
    前記チャネル要求は、前記仮想オペレータ・サービスのうちからの前記選択された仮想オペレータ・サービスの識別情報を含む、請求項８に記載の基地局システム。
11. 前記選択された仮想オペレータ・サービスに対応する前記仮想オペレータ・サービス・プロバイダに対して前記チャネル要求を中継するように、そして、前記仮想オペレータ・サービス・プロバイダからリソース要求を受信するように適応されるリソース・ネゴシエーション・エージェントをさらに備える、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の基地局システム。

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