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Femtocell 更新时间:2011-05-29 00:10

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Femtocell是近年来根据3G发展和移动宽带化趋势推出的低功率无线接入点,超小型化移动基站。其发展的驱动力主要来自于移动运营商,产品初衷主要是在不改变现有移动通信空口技术的前提下(既对移动终端不需要做任何改变),更好地解决室内信号覆盖弱、室内分布系统布线难等网络运营实际中存在的具体优化问题。Femtocell的出现使得用户在室内使用移动电话获得和固定电话一样的通信体验及资费水平,实现了通信终端的融合。

Femtocell的由来

  • Femtocell概念最早由英国Ubiquisys公司提出,源于3G 初期覆盖的不足以及Wi-Fi技术的挑战。

    3G发展初期的网络建设重点主要是室外覆盖,用户在室内的通信需求往往无法很好地满足。

    尤其是近年来Wi-Fi技术的迅速普及以及Wi-Fi/蜂窝网双模手机的不断增多,3G话音及数据业务都有被分流的危险。

    在这种情况下,Femtocell概念一经推出,就受到移动运营商的追捧。利用这种新技术及终端,移动运营商可以进入原来被固定网络和Wi-Fi网络所控制的家庭及办公场所市场。

Femtocell的优点

  • 1、低成本

    Femtocell结构简单,与传统基站相比,价格低廉,用户可以自己购买。

    2、用户安装

    支持即插即用,用户可以自行安装Femtocell终端,只需要运营商进行激活。

    3、宽带服务

    Femtocell是基于IP协议的,采用扁平化的基站架构,可以通过现有的DSL、LAN或光纤等宽带手段接入移动运营商的网络。

    4、低功率

    Femtocell的发射功率为10~100mW,与Wi-Fi接入点类似。

    5、基于蜂窝移动网络标准

    Femtocell可以基于任何移动蜂窝通信技术,包括现有的3G标准及即将成熟的LTE。

    6、使用单模终端

    与UMA技术不同,Femtocell不需要双模终端支持。

    7、支持多种标准化协议

    Femtocell独立于网络连接方式,支持连接运营商核心网的多种接口(如UMA和SIP/IMS协议等)。

    Femtocell使用IP协议,通过用户已有的、LAN等宽带电路连接,远端由专用实现从IP网到移动网的连接。它的大小与ADSL调制解调器相似,具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。Femtocell适用于、GSM、UMTS等各种标准和支持2G、2.5G、3G的产品,与运营商的其它移动基站同制式、同频段,因此手机等移动终端可以通用。它具有1个载波,发射功率为10~100mW(与Wi-Fi的AP差不多),覆盖半径为50~200m,支持4~6个活动用户,允许的最大用户运动速度为10km/h。

Femtocell的接入方式

  • Femtocell设备的引入原则上不对移动核心网产生任何影响,设备集成的功能越多,其网络结构就越扁平化,当Femtocell设备集成了NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能的时候,用户通过Femtocell设备就可以直接接入Internet网络,无须经过移动分组域核心网。 Femtocell设备功能集成度与其接入到核心网的方式是相对应的。本文总结了近些年来提出的Femtocell的各种接入方式,主要可以归纳为3种。

    (1)Iu-boverIP方式

    Femtocell设备只具备NodeB部分功能,是最早提出的Femtocell接入方案,此方案需要的初期投资小,Femtocell可以与宏蜂窝共用RNC设备,网络结构清晰。其缺点是经济性能较差,由于RNC具有容量与端口的限制,理想情况是由大容量宏蜂窝基站占用端口,Femtocell恰恰是端口消耗型的低容量配置设备,数目众多且同时在线用户很少,造成RNC设备端口与容量的浪费。核心网与RNC都把Femtocell设备看做普通NodeB来处理,其网络结构与传统3G网相同。此方式可实施性差。

    (2)RAN网关方式

    Femtocell设备集成了NodeB和RNC的部分功能,最新提出的Femtocell接入方案是在核心网与IP接入网之间引入一个新的网元即RAN网关。RAN网关在IuOverIP接口收集来自Femtocell的业务,然后通过标准Iu-CS、Iu-PS端口分送到核心网。RANGateWay(RGW)方式初期投资小,对核心网影响小。核心网将RGW当成普通RNC设备处理,RGW负责网络安全、业务汇聚、协议转换、Femtocell设备管理与配置及Femtocell设备的接入控制。

    (3)SIP/IMS方式

    Femtocell设备集成了NodeB和RNC的功能,是在Femtocell与核心网之间采用基于SIP协议的连接方式,运营商同时建设一张基于SIP协议的核心网,与现有分组、数据核心网络同步运行,Femtocell用户由新的核心网提供服务。其缺点是需要将宏蜂窝网络的现有的业务复制到SIP网络上,加上建设新核心网的费用,其初期投资比较大。

    SIP/IMS方式是网络发展的最终目标,但在核心网升级到IMS全IP网络之前,此方式投资比较大,维护成本高。运营商可能更倾向于选用具有平滑升级能力的RGW设备。

    由于具备业务透明度高、成本低、对网络影响小的优点,目前多数厂家选择了RGW实现方式。现实中,各厂家提供的Femtocell设备经常是集成了WiFi、ADSL家庭网关等功能的综合性产品,有的还提供了Gi接口,这使得移动用户可以通过Femtocell设备直接接入Internet网络,而不需要接入移动分组域核心网。

中国电信Femtocell部署分析

  • Femtocell提供了一种领先的室内覆盖、数据业务分流和网络容量提升的综合解决方案,以满足家庭用户及商业用户对业务质量的高标准要求。同时由于运营商能够通过Femtocell部署丰富的增值业务和选择灵活的商业模式,可满足用户对个性化业务体验的旺盛需求,极大地提升移动宽带网络的盈利能力。

    1、中国电信Femtocell部署必要性

    中国电信3G网络已经覆盖了全国的所有地、县级城市和乡镇,天翼3G的用户规模正在快速增长。室外宏蜂窝基站建设已经达到完全满足覆盖需求的规模,但是,在高速数据业务使用比较集中的时段,在某些热点区域会因容量消耗过大造成覆盖空洞,从而影响到天翼3G的整体服务质量与品牌形象。此时Femtocell的引入方案不可能减少宏蜂窝数量,其最大的作用将是分流话务量,保证室外基站能够达到理想的覆盖范围。

    目前,在上海、北京等特大型城市高层导频污染现象特别严重,另外随着3G业务的发展,宏网容量不足,频点不足等问题也已呈现。用Femtocell进行导频覆盖是解决家庭导频污染和负荷分担的一种有效方法,需要使用独立频点是关键,可为室内覆盖单独分配频率,有利于Femtocell发挥作用,甚至呈现为一个叠加网形式,用做负荷分担。

    尤其是在密集的居民区用户家里,粗放型的3G宏覆盖投资成本高,投资效率低下,用户感知度较低,因此需要考虑容量和覆盖进一步深入的Femtocell解决方案。

    因此,中国电信在用户逐步发展及网络覆盖逐步深入的时候,要开始考虑用Femtocell来解决部署高速数据业务时面临的室内覆盖问题。密切跟踪Femtocell的相关技术及海外应用进展,加入Femto论坛开展与产业链合作伙伴紧密合作,共同促进Femtocell技术的成熟与商用,以及共同探索新的商业模式,帮助运营商部署可盈利的移动宽带网络。

    2、中国电信Femtocell部署可行性

    中国电信作为同时拥有移动和固定网络的全业务运营商,在Femtocell的部署方面拥有非常便利的条件。在CDMA EV-DO网络部署完成后,中国电信已具备部署Femtocell的核心网条件;无论从网络承载还是网络架构来看条件都已经具备。

    Femtocell倍受全业务运营商的推崇,它一般很少与移动网络同步建设,而是作为室外宏蜂窝网络有效补充的手段使用。因此,未来中国电信可以通过Femtocell的部署来实现对CDMA EV-DO网络覆盖的补充和完善,并通过Femtocell提供一种移动固定融合的思路,为用户的发展及业务的提升提供较为有利的条件。

    中国电信Femtocell网络架构建议采取“两个不变原则,即C网核心侧不做改动和用户终端不做改动”,试验网采取“BSC架构”,一套接入网关FAG,多个Femto AP,通过标准的A1/A2接口接入C网MSC及A10/A11接口介入C网EVDO的PDSN。另外,CDMA Femto回传方式采用多种IP回传方式,如ADSL、FTTB+、LAN、PON、卫星等链路;测试场景也采取多种类型的用户,如家庭、中小企业、宾馆酒店、地下车库等。

    CDMA Femtocell采用先技术验证试点、应用示范推广模式,有效地探索Femto应用。中国电信Femtocell发展可分为两个阶段:第一阶段,主要内容是利用Femtocell作为弱覆盖的一种有效手段,现网中一些地下室等区域无覆盖或弱覆盖,可使用Femto(GPS Free)这种即插即用、无需GPS同步的产品来解决,这是一种非常节省的方案。解决3G室内覆盖问题,以家庭数据业务优惠为主,突出天翼3G用户归家后的流量优惠;第二阶段,利用Femtocell解决高层导频污染和宏网负荷分担,缓解3G网络压力,探索新的应用和商业模式(如FMC融合业务),推出Femtocell的特色业务,基于用户规模叠加Femtocell特有的多媒体信息化产品及应用,比如位置服务、内容推送等。

    3、Femtocell对现网规划的影响

    CDMA网络中,同一小区中的用户共享下行功率,对于室内的用户,无线信号要穿透墙体才能到达终端,故这部分用户消耗了一大部分功率,造成宏蜂窝小区的容量下降,甚至造成小区中所有用户业务质量恶化。Femtocell能够分流宏蜂窝小区的话务,这样可以降低室外宏蜂窝网络的容量压力,或者等效为扩大基站覆盖范围。因此,建设Femtocell会对移动网络规划产生影响,鉴于CDMA网络的容量和覆盖可以相互转化的特点,这种影响可以等效为同样情况下减少基站的数量或者等效为降低系统扩容压力。

    Femtocell引入后,网络话务将会呈现出动态流动的特点,这对网络规划、优化工作人员提出了更高的要求。网络规划与优化工作要紧密结合现网实际话务量进行,运维与优化工作人员要密切关注网络运行状态,保证容量配置满足峰值话务需求,同时严格控制基站覆盖范围,及时对相关网络参数进行合理调整,避免出现严重导频污染现象。

    但因为Femtocell完全通过IP承载,要保证一定的QoS等级,可以考虑对现有的IP承载网络进行Femtocell的实际环境验证性测试,为未来Femtocell规模部署提供详细的网络数据。

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