新型的室內(nèi)信號覆蓋技術(shù)－Femtocell

背景

隨著國內(nèi)電信運營商重組的完成，我國3G網(wǎng)絡(luò)開始進入大規(guī)模建設(shè)階段，據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計：目前階段移動語音業(yè)務(wù)的60％，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的70％發(fā)生在室內(nèi)，這說明移動用戶雖然使用的是移動終端，但大部分的業(yè)務(wù)發(fā)生在固定場所，因此確保室內(nèi)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，無線信號的穿墻損耗較2G網(wǎng)絡(luò)高了很多，原來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)。通過增加室外基站的數(shù)量來進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，尚無法進行住宅小區(qū)的室內(nèi)布線，因此3G時代室內(nèi)覆蓋問題將比2G更嚴(yán)重。

正是基于以上問題的，近年來一種新型的室內(nèi)信號覆蓋技術(shù)－Femtocell受到業(yè)界的高度關(guān)注，各大運營商均在加緊測試和驗證Femtocell技術(shù)，有望在數(shù)年內(nèi)達到商用水平。

Femtocell概念

根據(jù)Femto Forum對Femtocell的定義，F(xiàn)emtocell是一種工作在許可頻段上的低功率AP（無線接入點）設(shè)備，通過居民的DSL或cable寬帶與移動運營商網(wǎng)絡(luò)連接，支持標(biāo)準(zhǔn)的移動終端設(shè)備。

Femtocell被稱為毫微微小區(qū)，是一種小型的低功率蜂窩基站，設(shè)計的初衷主要用于家庭及小型辦公室等室內(nèi)場所，因此也被稱為家庭基站（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，覆蓋半徑一般為50～200米。單個Femtocell設(shè)備一般可支持4個活動用戶，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K端。

Femtocell使用IP協(xié)議，通過用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠端由專用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動網(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、自動配置、自動規(guī)劃、即插即用等特點，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)通信的特點不同于室外環(huán)境，對容量需求小，且沒有用戶突然增加的情況，不需要過多考慮呼吸效應(yīng)、切換等問題。

在Femtocell技術(shù)出現(xiàn)的早期，由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對于Femtocell設(shè)備的功能組成及設(shè)備接口，各廠家的實現(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)中多個網(wǎng)元的功能，如NodeB、RNC功能，更進一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能。

長期以來，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，無法統(tǒng)一組網(wǎng)，阻礙了Femtocell的商用進程，2009年4月，全球第一個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手機提供無線信號覆蓋，HNB不僅具有標(biāo)準(zhǔn)NodeB的功能，還集成了無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)的無線資源管理功能。HNB GW（Home NodeB Gateway)安裝在運營商網(wǎng)絡(luò)一側(cè)，匯聚來自眾多HNB的業(yè)務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)的lu-CS和lu-PS接口回傳到無線核心網(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的市場價值

1、Femtocell對運營商的價值

改善室內(nèi)信號覆蓋，提高服務(wù)質(zhì)量

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

快速擴充網(wǎng)絡(luò)，增加網(wǎng)絡(luò)容量

每個Femtocell相當(dāng)于一個完整的基站，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，一旦獲得用戶認可并大量使用，可快速擴充網(wǎng)絡(luò)容量。

節(jié)省運營商投資，減少CAPEX和OPEX值

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

隨著電信運營商重組的完成，三大運營商已全部實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運營，擁有完善的有線和無線運營網(wǎng)絡(luò)，為Femtocell的部署提供了絕佳的網(wǎng)絡(luò)資源，運營商借助固定接入提供移動業(yè)務(wù)，一方面可以把現(xiàn)有固定業(yè)務(wù)和移動業(yè)務(wù)進行綁定，從而提高用戶的忠誠度；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)擴展到移動終端，從而增強用戶的使用體驗以吸引更多的用戶。

Femtocell對最終用戶的價值

改善語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量

由于Femtocell針對家庭環(huán)境專門覆蓋，具有良好的室內(nèi)信號覆蓋質(zhì)量，較之室外的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，語音通話更加清晰；同時由于覆蓋的用戶少，F(xiàn)emtocell可以為每個用戶提供更高速率的寬帶服務(wù)，給用戶更好的寬帶體驗，享受VIP級別的通信服務(wù)。

更加環(huán)保節(jié)能

由于Femtocell覆蓋半徑小，用戶手機發(fā)射功率很小，給用戶帶來的是更長的手機待機時間，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，運營商有可能通過給予用戶補貼、優(yōu)惠和更經(jīng)濟實惠的家庭域套餐等多種優(yōu)惠政策，讓用戶享受到更多的資費優(yōu)惠。

Femtocell推廣建議

前面已經(jīng)提到，F(xiàn)emtocell技術(shù)主要定位于家庭環(huán)境的移動信號覆蓋，為家庭用戶提供高質(zhì)量的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，從目前情況來看，各運營商的態(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，F(xiàn)emtocell離正式商用尚有很長的路要走。

1、明確Femtocell的市場定位，實現(xiàn)和WIFI的錯位運營

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

表1 Femtocell和WIFI性能比較