Femtocell—一種新型的家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)

背景

隨著國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商重組的完成，我國(guó)3G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段，據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)：目前階段移動(dòng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的60％，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的70％發(fā)生在室內(nèi)，這說(shuō)明移動(dòng)用戶雖然使用的是移動(dòng)終端，但大部分的業(yè)務(wù)發(fā)生在固定場(chǎng)所，因此確保室內(nèi)信號(hào)的覆蓋質(zhì)量是3G是否能夠取得成功的關(guān)鍵。

由于3G網(wǎng)絡(luò)工作在較高的2G頻段，無(wú)線信號(hào)的穿墻損耗較2G網(wǎng)絡(luò)高了很多，原來(lái)2G網(wǎng)絡(luò)室外宏基站可以覆蓋到的室內(nèi)區(qū)域現(xiàn)在很多成了盲區(qū)。通過(guò)增加室外基站的數(shù)量來(lái)進(jìn)行深度覆蓋的方法成本很高，包括基站選址、設(shè)備投入等問(wèn)題，而目前傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)只能解決商業(yè)樓宇和公共空間的覆蓋，尚無(wú)法進(jìn)行住宅小區(qū)的室內(nèi)布線，因此3G時(shí)代室內(nèi)覆蓋問(wèn)題將比2G更嚴(yán)重。

正是基于以上問(wèn)題的，近年來(lái)一種新型的室內(nèi)信號(hào)覆蓋技術(shù)－Femtocell受到業(yè)界的高度關(guān)注，各大運(yùn)營(yíng)商均在加緊測(cè)試和驗(yàn)證Femtocell技術(shù)，有望在數(shù)年內(nèi)達(dá)到商用水平。

Femtocell概念

根據(jù)Femto Forum對(duì)Femtocell的定義，F(xiàn)emtocell是一種工作在許可頻段上的低功率AP（無(wú)線接入點(diǎn)）設(shè)備，通過(guò)居民的DSL或cable寬帶與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)連接，支持標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)終端設(shè)備。

Femtocell被稱(chēng)為毫微微小區(qū)，是一種小型的低功率蜂窩基站，設(shè)計(jì)的初衷主要用于家庭及小型辦公室等室內(nèi)場(chǎng)所，因此也被稱(chēng)為家庭基站（home base station）。它的作用是作為蜂窩網(wǎng)在室內(nèi)覆蓋的補(bǔ)充，為用戶提供話音及數(shù)據(jù)服務(wù)；其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級(jí)，覆蓋半徑一般為50～200米。單個(gè)Femtocell設(shè)備一般可支持4個(gè)活動(dòng)用戶，空中接口符合3GPP/3GPP2標(biāo)準(zhǔn)，因此適用于任何現(xiàn)有的移動(dòng)終端。

Femtocell使用IP協(xié)議，通過(guò)用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠(yuǎn)端由專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的連接。設(shè)備大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，具有安裝方便、自動(dòng)配置、自動(dòng)規(guī)劃、即插即用等特點(diǎn)，支持GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、EVDO等各種網(wǎng)絡(luò)制式。

Femtocell網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

Femtocell系統(tǒng)在網(wǎng)元功能配置上與傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，主要定位于家庭或中小辦公室接入，室內(nèi)通信的特點(diǎn)不同于室外環(huán)境，對(duì)容量需求小，且沒(méi)有用戶突然增加的情況，不需要過(guò)多考慮呼吸效應(yīng)、切換等問(wèn)題。

在Femtocell技術(shù)出現(xiàn)的早期，由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于Femtocell設(shè)備的功能組成及設(shè)備接口，各廠家的實(shí)現(xiàn)方式各不相同，通常采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，F(xiàn)emtocell設(shè)備集成傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)網(wǎng)元的功能，如NodeB、RNC功能，更進(jìn)一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能。

長(zhǎng)期以來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一導(dǎo)致了不同廠家的產(chǎn)品不能夠互聯(lián)互通，無(wú)法統(tǒng)一組網(wǎng)，阻礙了Femtocell的商用進(jìn)程，2009年4月，全球第一個(gè)UMTS Femtocell標(biāo)準(zhǔn)獲批并被納入3GPP Release8標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商的設(shè)備接入到統(tǒng)一的Femto網(wǎng)關(guān)成為可能，新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為Femtocell網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用鋪平了道路，圖1為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)公布的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

圖1 Femtocell網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

HNB（Home NodeB）為femtocell終端設(shè)備，安裝于家庭內(nèi)，為家庭內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)3G手機(jī)提供無(wú)線信號(hào)覆蓋，HNB不僅具有標(biāo)準(zhǔn)NodeB的功能，還集成了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)的無(wú)線資源管理功能。HNB GW（Home NodeB Gateway)安裝在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)一側(cè)，匯聚來(lái)自眾多HNB的業(yè)務(wù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的lu-CS和lu-PS接口回傳到無(wú)線核心網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定HNB和HNB GW之間采用lu-h接口，該接口定義了在互聯(lián)網(wǎng)上傳送lu控制信令的一種高效靈活方法。

Femtocell的市場(chǎng)價(jià)值

1、Femtocell對(duì)運(yùn)營(yíng)商的價(jià)值

改善室內(nèi)信號(hào)覆蓋，提高服務(wù)質(zhì)量

在3G環(huán)境中，通過(guò)室外宏基站的穿透來(lái)覆蓋住宅小區(qū)無(wú)法保證室內(nèi)的深度覆蓋，通過(guò)部署室內(nèi)Femtocell可以有效的提高室內(nèi)信號(hào)質(zhì)量水平，由此帶來(lái)用戶的寬帶和語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量的極大提高，同時(shí)由于Femtocell只支持家庭授權(quán)用戶的接入，家庭用戶可獨(dú)享3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，提升用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)。

快速擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)，增加網(wǎng)絡(luò)容量

每個(gè)Femtocell相當(dāng)于一個(gè)完整的基站，增加Femtocell終端數(shù)量相當(dāng)于增加基站數(shù)量，當(dāng)然也增加全網(wǎng)的容量，一旦獲得用戶認(rèn)可并大量使用，可快速擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量。

節(jié)省運(yùn)營(yíng)商投資，減少CAPEX和OPEX值

Femtocell主要用于家庭部署，設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用由用戶或者與運(yùn)營(yíng)商共同承擔(dān)，同時(shí)由于借助于固定寬帶接入作為其回程，無(wú)需額外的網(wǎng)絡(luò)布線，不存在站址選址和建設(shè)維護(hù)等投入，可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和開(kāi)通的投資，從而減少CAPEX。由于Femtocell設(shè)備放置在用戶家中，節(jié)省了機(jī)房、電源、空調(diào)及電路維護(hù)等運(yùn)行成本，從而減少了OPEX。
運(yùn)營(yíng)商業(yè)FMC業(yè)務(wù)推廣的有效手段

隨著電信運(yùn)營(yíng)商重組的完成，三大運(yùn)營(yíng)商已全部實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，擁有完善的有線和無(wú)線運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，為Femtocell的部署提供了絕佳的網(wǎng)絡(luò)資源，運(yùn)營(yíng)商借助固定接入提供移動(dòng)業(yè)務(wù)，一方面可以把現(xiàn)有固定業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)進(jìn)行綁定，從而提高用戶的忠誠(chéng)度；另一方面，也可以把原本只部署于固定網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展到移動(dòng)終端，從而增強(qiáng)用戶的使用體驗(yàn)以吸引更多的用戶。