融合創(chuàng)新：開啟家庭移動寬帶新時(shí)代

1  隨時(shí)隨地寬帶接入，信息社會的召喚

隨著歷史的發(fā)展，人類進(jìn)入信息時(shí)代，使用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行信息交流已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)、社會、生活領(lǐng)域不可缺少的基本需求。因此，人們對于信息獲取及傳遞提出了更高的需求和期望：一方面，人們需要擺脫場地和環(huán)境的束縛，隨時(shí)隨地可以進(jìn)行信息的交互。近年移動通信迅速普及反映了這一需求的迫切，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2009年7月底，全球移動用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到44億，西歐等發(fā)達(dá)國家的移動滲透率已經(jīng)普遍達(dá)到100%以上；另一方面，信息的載體要求豐富多彩，不僅包括語音、文本，還需要以高清晰視頻為特征的多媒體。這一需求加速了寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，ITU的最新預(yù)測表明，到2009年底，全球移動寬帶用戶數(shù)量將達(dá)到6億，超過固定寬帶的規(guī)模（同期用戶數(shù)約為5億）。

家庭是人類從事活動的重要室內(nèi)場所，人的一生約70%的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，家庭環(huán)境更加舒適，人類更加渴望獲取大量信息用于工作、生活及休閑娛樂。因此，家庭場景下的通信業(yè)務(wù)需求巨大，此外辦公室也是另一個(gè)關(guān)鍵的場景。Cellular的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，在眾多的移動業(yè)務(wù)應(yīng)用場景中，大約60%的業(yè)務(wù)量產(chǎn)生在室內(nèi)場景下（包括家庭及辦公場所，見圖1）。且隨著DORB，HSPA+，LTE等新技術(shù)的引入，空口的帶寬不斷增加，用戶對移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也將持續(xù)增加。

圖1 移動業(yè)務(wù)應(yīng)用場景分布（Source：Celluar）

家庭場景覆蓋增強(qiáng)了3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的連續(xù)性，提升了網(wǎng)絡(luò)的總體容量，從而帶來良好業(yè)務(wù)體驗(yàn)。這對于運(yùn)營商發(fā)展新用戶、留住老用戶，吸納話務(wù)量來增加ARPU值都具有重要的意義。運(yùn)營商誰能贏得這個(gè)市場，搶先占領(lǐng)這個(gè)制高點(diǎn)，誰就在未來激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位。家庭場景的覆蓋方案，越來越受到運(yùn)營商特別是全業(yè)務(wù)運(yùn)營商的重點(diǎn)關(guān)注，包括中國移動，中國電信，中國聯(lián)通，AT&T，Vodafone，TIM，Telefonica，T-Mobile，Orange，Softbank等全球各大運(yùn)營商都在積極探索家庭場景的解決方案及業(yè)務(wù)模式，家庭覆蓋已經(jīng)成為運(yùn)營商角逐的“重要戰(zhàn)場”。

2  家庭覆蓋面臨巨大挑戰(zhàn)

家庭場景下的業(yè)務(wù)需求旺盛，給運(yùn)營商提供了一個(gè)巨大的市場機(jī)遇，但是由于家庭的特定應(yīng)用場景，其解決方案必須面臨以下需求和挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)之一：網(wǎng)絡(luò)覆蓋要好，還要健康環(huán)保。無線網(wǎng)絡(luò)必須依靠良好的信號覆蓋，才能保證通信的暢通。在過去，信號強(qiáng)度的保證是可以通過足夠高的發(fā)射功率來實(shí)現(xiàn)，可隨著人們環(huán)保健康意識的增強(qiáng)，通過大功率來保證良好覆蓋越來越大限制和約束。因此，要解決好家庭場景覆蓋問題，必須解決在低輻射條件下的良好信號覆蓋問題。

挑戰(zhàn)之二：業(yè)務(wù)品質(zhì)要高，還要資費(fèi)便宜。用戶渴望體驗(yàn)更優(yōu)質(zhì)的語音和更加豐富多彩的多媒體業(yè)務(wù)，但是高清晰的多媒體需要高帶寬來保證。同時(shí)，在關(guān)注業(yè)務(wù)品質(zhì)的同時(shí)，便宜的資費(fèi)依然是用戶選擇運(yùn)營商的主要依據(jù)。

挑戰(zhàn)之三：要部署快捷方便，還要TCO節(jié)省。電信行業(yè)激烈競爭形勢，運(yùn)營商要想迅速占領(lǐng)家庭覆蓋的市場，必須以快捷的建網(wǎng)方案實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，同時(shí)，以低廉的資費(fèi)實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)量的擴(kuò)張，而低廉的資費(fèi)是以較低的CAPEX及OPEX來支撐，因此，家庭覆蓋方案必須實(shí)現(xiàn)建網(wǎng)快速與TCO節(jié)省的統(tǒng)一，才能滿足運(yùn)營需求。

挑戰(zhàn)之四：要兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，還要利于技術(shù)演進(jìn)。當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展迅速，更新?lián)Q代周期越來越短，因此解決方案應(yīng)該不但要能兼容現(xiàn)網(wǎng)以有利于迅速發(fā)展用戶占領(lǐng)市場，還能夠不斷應(yīng)用新技術(shù)持續(xù)提升用戶體驗(yàn)。需要更好的網(wǎng)絡(luò)性能來提升用戶體驗(yàn)。

面對家庭覆蓋提出的種種挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的宏蜂窩覆蓋室內(nèi)或WiFi解決方案本身存在種種缺陷，顯得有些力不從心，無法全面滿足需求。

（1）室外宏基站覆蓋家庭場景的缺陷：宏蜂窩基站覆蓋室內(nèi)，穿透損耗大（>10dB），深層次覆蓋不理想，影響室內(nèi)信號的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低用戶體驗(yàn)；宏蜂窩基站站址獲取難，站址成本高，建網(wǎng)時(shí)間長，導(dǎo)致運(yùn)營商的OPEX較高；宏蜂窩基站不能針對目標(biāo)用戶（尤其是高價(jià)值用戶）提供更好的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

（2）WiFi覆蓋家庭存在以下固有問題：

●WiFi存在終端問題。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)室內(nèi)室外都能通用，需要專門的UMTS/WiFi雙模終端，而這種雙模終端的一方面滲透率低，影響寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效開展；另一方面，存在成本較高，耗電較大，待機(jī)時(shí)間短等問題。

●WiFi網(wǎng)絡(luò)存在QoS難以保證、存在安全隱患，可運(yùn)營性差等問題。

由于802.11只規(guī)定了MAC層及PHY層的相關(guān)協(xié)議，基于IP的高層協(xié)議難以保障業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；WiFi服務(wù)具有無限擴(kuò)散的可用性，越來越多的黑客把攻擊目標(biāo)鎖定在WiFi上，對用戶而言無法保證信息及網(wǎng)絡(luò)安全；由于WiFi路由器是互相直連或直接接入Internet，不能接入運(yùn)營商精心運(yùn)營的、成熟的移動網(wǎng)絡(luò)，由QoS及安全問題而導(dǎo)致的運(yùn)營商無法做到有效控制，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營受到局限等問題。

3  標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展?jié)M足商用需求

3.1  3GPP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

3GPP于2007年3月的TSG RAN#35次全會上啟動了家庭基站研究項(xiàng)目（Study Item，SI）：“Study on Home NodeB/eNodeB”，其主要目標(biāo)是根據(jù)家庭基站的典型應(yīng)用場景，綜合各運(yùn)營商和設(shè)備商的意見，形成標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。這個(gè)研究項(xiàng)目由RAN2，RAN3，RAN4 3個(gè)工作組承擔(dān)，分別在家庭基站架構(gòu)、移動性、訪問控制、無線射頻等方面開展可行性研究。

3GPP是從R8開始對家庭基站進(jìn)行研究的，R8版本在2009年3月凍結(jié)，滿足了基本的商用需求，R8版本主要定義了如下內(nèi)容：系統(tǒng)架構(gòu)，確定了基于Iuh的系統(tǒng)架構(gòu)；接入控制：支持對終端的后向兼容；移動性：支持向宏網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)重選和切換；接口流程：確定了基于Iuh的消息流程。

從2009年3月開始了R9標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，預(yù)計(jì)2009年12月結(jié)束，R9主要是對一些技術(shù)點(diǎn)的增強(qiáng)，如移動性支持從宏網(wǎng)絡(luò)到家庭基站的切換，支持家庭基站之間的切換，引入CSG概念以及網(wǎng)管接口的定義等。

隨著3GPP對家庭基站研究的深入，標(biāo)準(zhǔn)將逐步完善和穩(wěn)定，全面滿足運(yùn)營商日益高漲的需求，預(yù)計(jì)業(yè)界也將陸續(xù)推出符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的家庭基站解決方案，從而促進(jìn)3G家庭基站逐步走向規(guī)模商用。

以完善家庭基站標(biāo)準(zhǔn)為己任。從2007開始，華為就積極參與3GPP家庭基站標(biāo)準(zhǔn)化工作并發(fā)揮了巨大作用，并承擔(dān)了多個(gè)研究課題（Work Item）的報(bào)告人，如Security，O&M等。兩年來，華為在SA1，SA2，SA5，RAN2，RAN3等多個(gè)小組共提交500多篇提案，通過了200多篇，得到3GPP的肯定，有力的推動了家庭基站標(biāo)準(zhǔn)的成熟和演進(jìn)，為家庭基站標(biāo)準(zhǔn)的順利發(fā)布做出了極大貢獻(xiàn)。

3.2  CCSA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

在2008年9月WG9#23次會議上，華為聯(lián)合運(yùn)營商對家庭基站的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了立項(xiàng)并在制定過程中發(fā)揮了重要作用。針對中國的實(shí)際國情，CCSA家庭基站行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在幾個(gè)方面進(jìn)行了增強(qiáng)，如位置指示，支持MM Info、短消息等多種提示方法。截止到2009年11月底，CCSA已經(jīng)通過了家庭基站行業(yè)的大部分規(guī)范，如家庭基站設(shè)備技術(shù)要求和測試方法等，家庭基站相關(guān)的系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將計(jì)劃在2010年第一季度全部順利結(jié)束。

4  華為uBro解決方案

uBro 是華為針對家庭場景的解決方案，采用扁平化的全I(xiàn)P架構(gòu)，通過UMTS AP （簡稱UAP）給UE用戶提供UMTS服務(wù)。在華為uBro方案中，UMTS UE為標(biāo)準(zhǔn)的UMTS終端，通過WCDMA空口與UMTS AP相連。UMTS AP作為接入設(shè)備，集成了Node B 和 RNC 的功能，AG 作為RNC的代理來實(shí)現(xiàn)AG到UMTS 核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，UMTS AP支持ADSL和LAN作為backhaul網(wǎng)絡(luò)。AHR (AP Home Register)是華為uBro方案的本地服務(wù)器，用以存儲AP的位置信息及簽約信息等數(shù)據(jù)。EMS用以管理AP，如無線參數(shù)的管理等。安全網(wǎng)關(guān)(SeGW: Security Gateway)，建立IPSec隧道，保證AP和核心網(wǎng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�性�?/p>