微蜂窩基站

微蜂窩基站

微蜂窩型基站(Femtocel)是利用微蜂窩技術實現微蜂窩小區覆蓋的移動通信系統,它可以達到小範圍即微蜂窩小區內提供高密度話務量的目的。

  • 中文名稱
    微蜂窩基站
  • 外文名稱
    Femtocell
  • 類型
    移動通信系統
  • 核心技術
    微蜂窩技術
  • 目的
    解決信號難以覆蓋的盲點區等
  • 特點
    小型、低功率

簡介

微蜂窩型基站系統套用的目的是解決一些信號難以覆蓋的盲點區和陰影區,比如隧道、地下車庫、地下通道、地下商場、高層建築物低層和頂層等區域;其次還可以解決商業中心、交通要道、娛樂中心、會議中心的話務熱點區域的信號覆蓋,可以降低這些區域的通信阻塞率和改善通信質量;最後,微蜂窩型室內分布系統也常部署于高層建築的中間層,可以有效避免手機的頻繁切換甚至掉話。

網路結構

Femtocell是一種小型、低功率的3G無線設備,可以把使用者手機發出的話音和資料呼叫傳輸到基于標準接口的3G核心網路,且它的家庭接入點可以即插即用,可連線到任何現有的基于IP的傳送網路,提供家庭範圍的移動通信服務。

2.1、Femtocell設備

Femtocell系統在網元功能配置上與傳統宏蜂窩網路有很大的不同,它的環境定位是家庭或中小企業使用,室內通信的特點不同于室外環境,對容量需求小,且沒有使用者突然增加的情況,不需要過多考慮呼吸效應、切換等問題。Femtocell設備數量眾多,一般採用偏平化的網路結構,即Femtocell設備集成了傳統宏蜂窩網路中多個網元的功能,如NodeB、RNC、SGSN、GGSN等。對于Femtocell設備的功能組成及其設備接口,各廠家都有不同的實現方式,通常功能集成方案有兩種,第一種是集成NodeB、RNC功能,第二種是集成NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能。

2.2、Femtocell 網路結構

Femtocell設備的引入原則上不對移動核心網產生任何影響,設備集成的功能越多,其網路結構就越扁平化,當Femtocell設備集成了NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能的時候,使用者通過Femtocell設備就可以直接接入Internet網路,無須經過移動分組域核心網。

Femtocell設備功能集成度與其接入到核心網的方式是相對應的。本文總結了近些年來提出的Femtocell的各種接入方式,主要可以歸納為3種。

2.2.1、Iu-boverIP方式

Femtocell設備隻具備NodeB部分功能,是最早提出的Femtocell接入方案,此方案需要的初期投資小,Femtocell可以與宏蜂窩共用RNC設備,網路結構清晰。其缺點是經濟性能較差,由于RNC具有容量與連線埠的限製,理想情況是由大容量宏蜂窩基站佔用連線埠,Femtocell恰恰是連線埠消耗型的低容量配置設備,數目眾多且同時線上使用者很少,造成RNC設備連線埠與容量的浪費。核心網與RNC都把Femtocell設備看做普通NodeB來處理,其網路結構與傳統3G網相同。此方式可實施性差。

2.2.2、RAN網關方式

Femtocell設備集成了NodeB和RNC的部分功能,最新提出的Femtocell接入方案是在核心網與IP接入網之間引入一個新的網元即RAN網關。RAN網關在IuOverIP接口收集來自Femtocell的業務,然後通過標準Iu-CS、Iu-PS連線埠分送到核心網。RANGateWay(RGW)方式初期投資小,對核心網影響小。核心網將RGW當成普通RNC設備處理,RGW負責網路安全、業務匯聚、協定轉換、Femtocell設備管理與配置及Femtocell設備的接入控製,如圖1所示。

圖1 Femtocell網路結構(RGW方式)

微蜂窩基站

2.2.3、SIP/IMS方式

Femtocell設備集成了NodeB和RNC的功能,是在Femtocell與核心網之間採用基于SIP協定的連線方式,運營商同時建設一張基于SIP協定的核心網,與現有分組、資料核心網路同步運行,Femtocell使用者由新的核心網提供服務。其缺點是需要將宏蜂窩網路的現有的業務復製到SIP網路上,加上建設新核心網的費用,其初期投資比較大。

SIP/IMS方式(如圖2所示)是網路發展的最終目標,但在核心網升級到IMS全IP網路之前,此方式投資比較大,維護成本高。運營商可能更傾向于選用具有平滑升級能力的RGW設備。

圖2 Femtocell網路結構(SIP/IMS方式)

微蜂窩基站

由于具備業務透明度高、成本低、對網路影響小的優點,目前多數廠家選擇了RGW實現方式。現實中,各廠家提供的Femtocell設備經常是集成了WiFi、ADSL家庭網關等功能的綜合性產品,有的還提供了Gi接口,這使得移動使用者可以通過Femtocell設備直接接入Internet網路,而不需要接入移動分組域核心網。

新型

CDMAWCDMA/網路中,同一小區中的使用者共享下行功率,對于室內的使用者,無線信號要穿透牆體才能到達終端,故這部分使用者消耗了一大部分功率,造成宏蜂窩小區的容量下降,甚至造成小區中所有使用者業務質量惡化。Femtocell能夠分流宏蜂窩小區的話務,這樣可以降低室外宏蜂窩網路的容量壓力,或者等效為擴大基站覆蓋範圍。因此,建設Femtocell會對移動網路規劃產生影響,鑒于CDMA網路的容量和覆蓋可以相互轉化的特點,這種影響可以等效為同樣情況下減少基站的數量或者等效為降低系統擴容壓力。

Femtocell倍受綜合運營商的推崇,它一般很少與移動網路同步建設,而是作為室外宏蜂窩網路有效補充的手段使用。根據分析,Femtocell模式隻有在高速資料業務需求比較旺盛的3G網路發展成熟期才能發揮很好的效用。在此階段我們可以認為,室外宏蜂窩基站建設已經達到完全滿足覆蓋需求的規模,但是,在高速資料業務使用比較集中的時段,在某些熱點區域會因容量消耗過大造成覆蓋空洞,從而影響到運營商的整體服務質量與品牌形象。此時Femtocell的引入方案不可能減少宏蜂窩數量,其最大的作用將是分流話務量,保證室外基站能夠達到理想的覆蓋範圍。

Femtocell引入後,網路話務將會呈現出動態流動的特點,這對網路規劃、最佳化工作人員提出了更高的要求。網路規劃與最佳化工作要緊密結合現網實際話務量進行,運維與最佳化工作人員要密切關註網路運行狀態,保證容量配置滿足峰值話務需求,同時嚴格控製基站覆蓋範圍,及時對相關網路參數進行合理調整,避免出現嚴重導頻污染現象。

推廣

4.1、從技術角度看

從技術角度看,Femtocell在中國推廣使用需要解決以下問題。

4.1.1、與宏蜂窩的區分,可以採用與外網使用不同的系統/網路標識、使用獨立頻點等方式實現。

4.1.2、規避與宏蜂窩網路的相互幹擾。針對中國市區建築密集的國情,幹擾問題是Femtocell必須克服的一個難題,尤其在基站附近室內信號也比較強的區域,避免出現乒乓切換等影響網路質量的問題。

4.1.3、實現與宏蜂窩網路的切換。Femtocell技術的初衷是要實現與宏蜂窩網路的無縫切換,但由于Femtocell設備數量龐大,基站鄰小區列表配置不具備可實施性,目前宏蜂窩到Femtocell的切換尚存在難度。

4.1.4、運營商需要製定合理的使用者接入策略。這一方面可以很大程度上規避Femtocell信號對非Femtocell使用者產生的強幹擾,一方面有利于保證Femtocell與宏蜂窩網路的服務質量,保護運營商的品牌形象。

4.2、從商業模式角度看

從商業模式角度看,Femtocell作為一種新的接入方式要想獲得成功,需要滿足以下兩個條件。

4.2.1、3G資料業務形成主流。當資料業務量和3G使用者滲透率都比較高的時候,運營商可以從Femtocell獲得可觀的收益。如果3G市場沒有得到充分發展,Femtocell經濟效益不明顯,其所節省的宏蜂窩網路建設成本可能遠遠低于Femtocell所需的投入。

4.2.2、宏蜂窩網路容量或覆蓋存在不足。如果宏蜂窩小區間距滿足要求且容量配置充足,那麽依靠宏蜂窩基站完全可以解決室內外覆蓋需求,Femtocell對運營商也就失去了意義。

除了運營商的支持,Femtocell的大發展還需要使用者的廣泛接納,即Femtocell的發展還取決于使用者是否願意為Femtocell買單。隨著集成WiFi功能的終端的日益豐富,Femtocell的優勢也大打折扣。因此,運營商需要為Femtocell製定完善的商業模式與具有競爭力的銷售策略,吸引使用者目光,提高使用者試用的積極性,通過提供豐富多彩的特色業務、優惠的價格、良好的客戶體驗等手段來增強使用者認知度,逐步擴大客戶規模。

因此Femtocell能否在國內獲得發展取決于諸多因素,但無論如何,在日益激烈的移動市場競爭中,它的出現為運營商提供了一種新的選擇。

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