新型的室內信號覆蓋技術(shù)－Femtocell

背景

隨著(zhù)國內電信運營(yíng)商重組的完成，我國3G網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始進(jìn)入大規模建設階段，據有關(guān)機構統計：目前階段移動(dòng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的60％，數據業(yè)務(wù)的70％發(fā)生在室內，這說(shuō)明移動(dòng)用戶(hù)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，因此確保室內信號的覆蓋質(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(xiàn)信號的穿墻損耗較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區域現在很多成了盲區。通過(guò)增加室外基站的數量來(lái)進(jìn)行深度覆蓋的方法成本很高，包括基站選址、設備投入等問(wèn)題，而目前傳統的室內分布系統只能解決商業(yè)樓宇和公共空間的覆蓋，尚無(wú)法進(jìn)行住宅小區的室內布線(xiàn)，因此3G時(shí)代室內覆蓋問(wèn)題將比2G更嚴重。

正是基于以上問(wèn)題的，近年來(lái)一種新型的室內信號覆蓋技術(shù)－Femtocell受到業(yè)界的高度關(guān)注，各大運營(yíng)商均在加緊測試和驗證Femtocell技術(shù)，有望在數年內達到商用水平。

Femtocell概念

根據Femto Forum對Femtocell的定義，Femtocell是一種工作在許可頻段上的低功率AP（無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)）設備，通過(guò)居民的DSL或cable寬帶與移動(dòng)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )連接，支持標準的移動(dòng)終端設備。

Femtocell被稱(chēng)為毫微微小區，是一種小型的低功率蜂窩基站，設計的初衷主要用于家庭及小型辦公室等室內場(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)在室內覆蓋的補充，為用戶(hù)提供話(huà)音及數據服務(wù)；其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級，覆蓋半徑一般為50～200米。單個(gè)Femtocell設備一般可支持4個(gè)活動(dòng)用戶(hù)，空中接口符合3GPP/3GPP2標準，因此適用于任何現有的移動(dòng)K端。

Femtocell使用IP協(xié)議，通過(guò)用戶(hù)已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠端由專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)實(shí)現從IP網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的連接。設備大小與ADSL調制解調器相似，具有安裝方便、自動(dòng)配置、自動(dòng)規劃、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 )構架

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

在Femtocell技術(shù)出現的早期，由于缺乏統一的標準，對于Femtocell設備的功能組成及設備接口，各廠(chǎng)家的實(shí)現方式各不相同，通常采用扁平化的網(wǎng)絡(luò )構架，Femtocell設備集成傳統宏蜂窩網(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(cháng)期以來(lái)，標準的不統一導致了不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品不能夠互聯(lián)互通，無(wú)法統一組網(wǎng)，阻礙了Femtocell的商用進(jìn)程，2009年4月，全球第一個(gè)UMTS Femtocell標準獲批并被納入3GPP Release8標準，使不同廠(chǎng)商的設備接入到統一的Femto網(wǎng)關(guān)成為可能，新標準的發(fā)布為Femtocell網(wǎng)絡(luò )的大規模商用鋪平了道路，圖1為統一標準公布的網(wǎng)絡(luò )構架。

圖1 Femtocell網(wǎng)絡(luò )構架

HNB（Home NodeB）為femtocell終端設備，安裝于家庭內，為家庭內的標準3G手機提供無(wú)線(xiàn)信號覆蓋，HNB不僅具有標準NodeB的功能，還集成了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器(RNC)的無(wú)線(xiàn)資源管理功能。HNB GW（Home NodeB Gateway)安裝在運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )一側，匯聚來(lái)自眾多HNB的業(yè)務(wù)，通過(guò)標準的lu-CS和lu-PS接口回傳到無(wú)線(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò )。統一標準規定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對運營(yíng)商的價(jià)值

改善室內信號覆蓋，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)覆蓋住宅小區無(wú)法保證室內的深度覆蓋，通過(guò)部署室內Femtocell可以有效的提高室內信號質(zhì)量水平，由此帶來(lái)用戶(hù)的寬帶和語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量的極大提高，同時(shí)由于Femtocell只支持家庭授權用戶(hù)的接入，家庭用戶(hù)可獨享3G網(wǎng)絡(luò )的帶寬資源，提升用戶(hù)的上網(wǎng)體驗。

快速擴充網(wǎng)絡(luò )，增加網(wǎng)絡(luò )容量

每個(gè)Femtocell相當于一個(gè)完整的基站，增加Femtocell終端數量相當于增加基站數量，當然也增加全網(wǎng)的容量，一旦獲得用戶(hù)認可并大量使用，可快速擴充網(wǎng)絡(luò )容量。

節省運營(yíng)商投資，減少CAPEX和OPEX值

Femtocell主要用于家庭部署，設備的購買(mǎi)費用由用戶(hù)或者與運營(yíng)商共同承擔，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(xiàn)，不存在站址選址和建設維護等投入，可以大大降低網(wǎng)絡(luò )建設和開(kāi)通的投資，從而減少CAPEX。由于Femtocell設備放置在用戶(hù)家中，節省了機房、電源、空調及電路維護等運行成本，從而減少了OPEX。
運營(yíng)商業(yè)FMC業(yè)務(wù)推廣的有效手段

隨著(zhù)電信運營(yíng)商重組的完成，三大運營(yíng)商已全部實(shí)現全業(yè)務(wù)運營(yíng)，擁有完善的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )，為Femtocell的部署提供了絕佳的網(wǎng)絡(luò )資源，運營(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(hù)的忠誠度；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)擴展到移動(dòng)終端，從而增強用戶(hù)的使用體驗以吸引更多的用戶(hù)。

Femtocell對最終用戶(hù)的價(jià)值

改善語(yǔ)音和數據業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量

由于Femtocell針對家庭環(huán)境專(zhuān)門(mén)覆蓋，具有良好的室內信號覆蓋質(zhì)量，較之室外的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，語(yǔ)音通話(huà)更加清晰；同時(shí)由于覆蓋的用戶(hù)少，Femtocell可以為每個(gè)用戶(hù)提供更高速率的寬帶服務(wù)，給用戶(hù)更好的寬帶體驗，享受VIP級別的通信服務(wù)。

更加環(huán)保節能

由于Femtocell覆蓋半徑小，用戶(hù)手機發(fā)射功率很小，給用戶(hù)帶來(lái)的是更長(cháng)的手機待機時(shí)間，減少對人體的輻射。

享受更經(jīng)濟的服務(wù)

由于部署成本相對較低．為了吸引用戶(hù)，運營(yíng)商有可能通過(guò)給予用戶(hù)補貼、優(yōu)惠和更經(jīng)濟實(shí)惠的家庭域套餐等多種優(yōu)惠政策，讓用戶(hù)享受到更多的資費優(yōu)惠。

Femtocell推廣建議

前面已經(jīng)提到，Femtocell技術(shù)主要定位于家庭環(huán)境的移動(dòng)信號覆蓋，為家庭用戶(hù)提供高質(zhì)量的語(yǔ)音和數據業(yè)務(wù)服務(wù)，從目前情況來(lái)看，各運營(yíng)商的態(tài)度比較謹慎，技術(shù)性能和商業(yè)運行模式尚處在探索之中，Femtocell離正式商用尚有很長(cháng)的路要走。

1、明確Femtocell的市場(chǎng)定位，實(shí)現和WIFI的錯位運營(yíng)

和Femtocell剛剛開(kāi)始起步不同，WIFI作為一項成熟的技術(shù)，三大運營(yíng)商均已開(kāi)始大規模的實(shí)際部署，兩種技術(shù)均可向用戶(hù)提供寬帶的接入手段，具有明顯的相互替代性?，F在很多家庭自發(fā)安裝的WIFI AP設備已很普及，為手機、筆記本電腦等移動(dòng)設備提供方便的高速上網(wǎng)服務(wù)，使用非常方便，Femtocell要取代WIFI的地位，必須要有能夠打動(dòng)用戶(hù)的充足理由，兩種技術(shù)，孰優(yōu)孰劣，我們可以作一下比較，見(jiàn)表1所示。

表1 Femtocell和WIFI性能比較