毫微微蜂窩基站面臨的設計挑戰
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雖然最初的商用部署出現在美國，但人們的普遍預期是初期的3G部署將在亞洲展開(kāi)。該地區的運營(yíng)商被公認為是推動(dòng)部署femtocell基站的全球領(lǐng)先者，無(wú)論是上市時(shí)間還是他們所推薦產(chǎn)品的成熟度都能說(shuō)明這一點(diǎn)。本文將介紹部署femtocell所面臨的主要挑戰以及應對措施。
為何用femtocell？
femtocell是一種用戶(hù)住宅蜂窩接入點(diǎn)，它通過(guò)用戶(hù)的寬帶連接接入移動(dòng)運營(yíng)商的核心網(wǎng)絡(luò )。femtocell可以為在家中發(fā)起的呼叫和連接提供高質(zhì)量的語(yǔ)音、最佳的數據速率以及更便宜的資費，所有這些都可以采用標準的移動(dòng)手機來(lái)實(shí)現。全球的大多數運營(yíng)商都把主要精力放到兩個(gè)方面，即覆蓋率和容量。這樣做無(wú)論何時(shí)都是正確的。目前3G網(wǎng)絡(luò )的室內覆蓋性不好，而將主要的容量集中在回傳網(wǎng)絡(luò )上意味著(zhù)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)不能支持更廣泛的應用。femtocell技術(shù)將永久地解決這些問(wèn)題，因為它能為發(fā)起絕大多數移動(dòng)呼叫的所有家庭提供最佳的覆蓋率，還能為回傳網(wǎng)絡(luò )的容量提供指數式增長(cháng)。此外，也是亞洲市場(chǎng)特別感興趣的地方，就是femtocell能夠為靈活的商業(yè)模式以及創(chuàng )新型增值業(yè)務(wù)帶來(lái)機會(huì )。
許多人會(huì )拿femtocell與近幾年應用比較有限的WiFi/雙模產(chǎn)品進(jìn)行比較，實(shí)際上他們之間存在許多差別。WiFi是一項很好的替代以太網(wǎng)電纜的技術(shù)，但該技術(shù)主要設計用于可以外接電源或者帶有大容量電池的設備(如筆記本電腦)。WiFi與蜂窩技術(shù)不同，缺乏自適應的功率管理功能。因此在移動(dòng)領(lǐng)域里引起的最突出問(wèn)題是采用該技術(shù)的手機的電池供電時(shí)間非常短。而蜂窩技術(shù)則非常靈敏，當靠近基站時(shí)可以將功率降下來(lái)，從而節省電池能量。這使得femtocell技術(shù)可以帶來(lái)額外的好處，即極大地增加手機電池的使用時(shí)間。另外，femtocell支持所有的標準3G手機，無(wú)需像增加WiFi功能那樣增加額外的BOM和集成費用。
femtocell技術(shù)難點(diǎn)
許多供應商和業(yè)界觀(guān)察人士都強調了femtocell技術(shù)研發(fā)中存在的潛在問(wèn)題。最常提到的四個(gè)方面是如何降低干擾、遠程管理、功耗和標準化?？陀^(guān)地說(shuō)，所有這四個(gè)方面確實(shí)極具挑戰性，femtocell市場(chǎng)的成功與否取決于能否成功地解決這些問(wèn)題，以及解決這些問(wèn)題需要付出多少時(shí)間和努力。
干擾：在傳統的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò )部署中，為了確保每個(gè)蜂窩之間沒(méi)有干擾，需要一位有經(jīng)驗的現場(chǎng)工程師對每個(gè)基站進(jìn)行大量的設置和優(yōu)化。這是一個(gè)相當耗時(shí)的過(guò)程，需要預先作好規劃，并進(jìn)行大量的現場(chǎng)觀(guān)察測試。但對于femtocell則不然，用戶(hù)只需簡(jiǎn)單地將設備從包裝盒中取出來(lái)，插上電并連接寬帶網(wǎng)絡(luò )后就能夠工作。同時(shí)，運營(yíng)商還必須保證這些femtocell不會(huì )對他們的宏蜂窩產(chǎn)生干擾。femtocell還必須能夠解決在被移動(dòng)位置、放置到毗鄰其他設備旁甚至被企業(yè)用戶(hù)放置到屋外試圖為鄰居提供電話(huà)服務(wù)時(shí)發(fā)生的問(wèn)題。解決這些問(wèn)題的方法是利用所謂的“認知無(wú)線(xiàn)電”技術(shù)。這指的是femtocell中的無(wú)線(xiàn)電電路不斷地監測射頻環(huán)境，并根據情況進(jìn)行自身設置。Ubiquisys公司的設備會(huì )每100秒監測一次，它會(huì )被動(dòng)地偵聽(tīng)鄰近的基站和femtocell，確保沒(méi)有干擾，同時(shí)偵聽(tīng)射頻環(huán)境以確保其信號恰好能夠覆蓋它所處的房屋空間而不至于太強。
功率：功耗是另一個(gè)需要考慮的因素。雖然最初的誘惑是，femtocell供應商可以創(chuàng )建微微蜂窩基站的精簡(jiǎn)版本，但家庭蜂窩的一個(gè)關(guān)鍵需求是要滿(mǎn)足消費電子產(chǎn)品的功率限制要求，并且不用風(fēng)扇而保持安靜的工作。進(jìn)一步說(shuō)，當作為一個(gè)現有家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中的一個(gè)集成模塊時(shí)，必須在無(wú)需太多重新設計的條件下能滿(mǎn)足冷卻和電源的限制條件。Ubiquisys公司設法解決了這些問(wèn)題，設計出了無(wú)風(fēng)扇模塊，目前這種模塊已經(jīng)成功地集成到摩托羅拉和Netgear公司的家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中。作為一個(gè)額外的好處是，隨著(zhù)運營(yíng)商日益尋求增強“綠色”的資質(zhì)，femtocell能幫助他們降低網(wǎng)絡(luò )的整體功耗。
集成標準：運營(yíng)商部署femtocell需要的不僅僅是用戶(hù)家中的設備，他們還需要移動(dòng)中心里的設備將上百萬(wàn)計的設備集成到網(wǎng)絡(luò )中。遺憾的是，現有網(wǎng)絡(luò )設計僅僅支持幾千個(gè)基站，而非數百萬(wàn)個(gè)，故需要一個(gè)全新的解決方案。femtocell供應商的做法與某些正在部署中的私有方法有很大的不同，也有些做法是利用電信行業(yè)里的各種標準。
私有方案意味著(zhù)運營(yíng)商必須從同一供應商選擇femtocell和核心網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)設備。那些著(zhù)眼于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )長(cháng)期演進(jìn)的運營(yíng)商采用SIP/IMS進(jìn)行集成，并用主導與目前網(wǎng)絡(luò )兼容的雙模FMC領(lǐng)域的UMA/GAN標準作為補充。此外，femto論壇、femtocell行業(yè)協(xié)會(huì )以及3GPP已就Iuh的基礎依據達成一致。Iuh是一個(gè)femtocell專(zhuān)用標準，將會(huì )在今年底完成。Ubiquisys公司已宣布支持所有這些開(kāi)放式標準，包括GAN、SIP和Iuh。
管理：實(shí)際上挑戰還不止這些。同樣地，femtocell的集成與其同類(lèi)的節點(diǎn)b有很大不同，管理上也是如此。與傳統網(wǎng)絡(luò )架構不同，femtocell部署的數量很大，并且由用戶(hù)自己安裝，因此監控和配置必須完全自動(dòng)完成，并由移動(dòng)運營(yíng)商進(jìn)行遠程管理。不用說(shuō)運營(yíng)商無(wú)法像對待宏蜂窩基站那樣，可以派出工程師開(kāi)著(zhù)汽車(chē)去現場(chǎng)修改或者升級軟件。需要重申的是，不同的femtocell提供商采用不同的方法，一些供應商會(huì )開(kāi)發(fā)專(zhuān)用方案，一些供應商會(huì )采用現有標準。于是，femtocell之間的互操作性風(fēng)險依然存在。
這一次供應商承諾采用面向整個(gè)IT行業(yè)、特別是ISP如何管理上百萬(wàn)臺DSL調制解調器的標準化方案，即TR-069協(xié)議。Ubiquisys公司已經(jīng)意識到這是一個(gè)理想的解決方案，并采用了該標準-這種做法隨后也被femtocell論壇所接納。這個(gè)被全球大約3千萬(wàn)套固定寬帶設備所采用的TR-069標準已經(jīng)證明它可以幫助運營(yíng)商提供更簡(jiǎn)單的安裝和配置、實(shí)現先進(jìn)的故障診斷并以特別高性?xún)r(jià)比的方式對數百萬(wàn)終端設備進(jìn)行固件和服務(wù)的遠程升級。
本文小結
雖然開(kāi)發(fā)和部署femtocell網(wǎng)絡(luò )將遇到許多技術(shù)挑戰，但客觀(guān)地說(shuō)，許多問(wèn)題是低估了行業(yè)的解決能力了。不宜采用精簡(jiǎn)現有微微蜂窩(picocell)或節點(diǎn)b的方法，應該采用從無(wú)到有的方式設計femtocell，這種解決方案的優(yōu)勢在于可以使用各種現有標準和創(chuàng )新技術(shù)。
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