Femto技術(shù)與組網(wǎng)應(yīng)用

Femto技術(shù)在3GPP R8中被引入，并成為R8的研究熱點(diǎn)。因?yàn)镕emto具有發(fā)射功率低、覆蓋范圍小、部署方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，所以受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。Femto以固定寬帶接入網(wǎng)絡(luò)為回程，同時(shí)向用戶提供移動(dòng)業(yè)務(wù)，是一種典型的固定移動(dòng)融合技術(shù)，F(xiàn)emto將是全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商提供差異化服務(wù)的重要手段。

對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，F(xiàn)emto技術(shù)的應(yīng)用可以提高室內(nèi)覆蓋質(zhì)量、提升用戶體驗(yàn)、減少用戶離網(wǎng)率，同時(shí)可以在空口分流宏網(wǎng)絡(luò)流量、緩解宏網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容壓力、降低3G建網(wǎng)的CAPEX和OPEX。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，因?yàn)镕emto部署的成本低，運(yùn)營(yíng)商可以為用戶提供更低的通信資費(fèi)，另外Femto用戶可以獨(dú)享無(wú)線資源和傳輸資源，獲得更好的信號(hào)質(zhì)量和接入速率，能夠促進(jìn)用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用習(xí)慣的培養(yǎng)?？傊現(xiàn)emto技術(shù)的出現(xiàn)為運(yùn)營(yíng)商提供了室內(nèi)覆蓋的新思路。

1 Femto技術(shù)概述

1.1 Femto標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

3GPP稱Femto為Home Node B（HNB），即家庭基站。3GPP于2007年3月啟動(dòng)HNB的相關(guān)研究工作，其目標(biāo)是試圖形成家庭基站的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)景，找到標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。2008年5月3GPP完成了這個(gè)研究工作，形成了技術(shù)報(bào)告：TR 25.820“3G Home Node B Study Item Technical Report（R8）”。

R8規(guī)范了HNB架構(gòu)、Iuh接口、CSG相關(guān)標(biāo)識(shí)、測(cè)量規(guī)則、小區(qū)選擇與重選規(guī)則、HNB網(wǎng)管南向接口等方面的內(nèi)容。R9將繼續(xù)完善HNB的標(biāo)準(zhǔn)，工作目標(biāo)主要涉及以下幾部分：從宏小區(qū)到HNB小區(qū)的連接態(tài)的切換、從HNB小區(qū)到HNB小區(qū)的連接態(tài)的切換、支持OPEN模式和hybrid模式的HNB小區(qū)、Iuh接口上CS業(yè)務(wù)的上行復(fù)用。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，2009年4月CCSA開始了HNB系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。該系列標(biāo)準(zhǔn)包括家庭基站設(shè)備技術(shù)要求和測(cè)試方法、家庭基站網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求和測(cè)試方法、家庭基站管理系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求和測(cè)試方法、家庭基站與家庭基站管理系統(tǒng)之間接口測(cè)試方法、家庭基站Iuh接口技術(shù)要求和測(cè)試方法。目前該系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)陸續(xù)完成報(bào)批，處于待發(fā)布階段。

1.2 Femto產(chǎn)業(yè)鏈狀況

在Femto標(biāo)準(zhǔn)制定的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)界也迅速跟進(jìn)，華為、阿朗、諾西在2009年年初第一批推出了Femto解決方案，到2009年下半年思科、NEC、新郵通等廠家都推出了自己的Femto產(chǎn)品。從設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的角度講，F(xiàn)emto技術(shù)已經(jīng)成熟，具備了規(guī)模商用的條件。

商用方面，NTT Docomo、Vodafone、T-mobile等主流運(yùn)營(yíng)商已開展相關(guān)試驗(yàn)，Sprint、Verzion、AT&T 也在著手Femto的試驗(yàn)和商用籌備，但是目前尚未有真正大規(guī)模商用的Femto網(wǎng)絡(luò)。

2 Femto關(guān)鍵問(wèn)題

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

Femto接入網(wǎng)絡(luò)主要由HNB、家庭基站網(wǎng)關(guān)（HNB GW）、安全網(wǎng)關(guān)（SeGW）和家庭基站網(wǎng)管系統(tǒng)（HMS）構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。HNB為用戶私有設(shè)備，通過(guò)公共IP網(wǎng)絡(luò)連接到HNB GW，HNB GW通過(guò)Iu接口連接到核心網(wǎng)。從核心網(wǎng)來(lái)看，HNB接入網(wǎng)是RNC，HNB GW通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Iu接口接入到核心網(wǎng)；從UE側(cè)來(lái)看，HNB接入網(wǎng)是Node B，HNB與UE采用標(biāo)準(zhǔn)的Uu接口進(jìn)行通信。

圖1 Femto 我網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

HNB具有Node B的無(wú)線承載功能，向終端提供標(biāo)準(zhǔn)的Uu接口，同時(shí)也集成了RNC的無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等功能，HNB還提供了HNB GW的Iuh接口。

HNB GW是為HNB系統(tǒng)新增的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，將來(lái)自眾多HNB的業(yè)務(wù)匯聚在一起，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Iu_CS和Iu_PS接口傳回到已有的核心網(wǎng)絡(luò)，這樣就向核心網(wǎng)屏蔽了Iuh接口和HNB系統(tǒng)特性。HNB GW還具有Iuh鏈接管理、UE注冊(cè)、HNB注冊(cè)、UE接入控制等功能。

HMS主要提供HNB的網(wǎng)絡(luò)管理功能，HMS與HNB之間采用TR069協(xié)議。具體的網(wǎng)管功能包括用戶管理、軟件管理、參數(shù)配置、故障管理、性能管理、HNB拓?fù)涔芾?、日志管理等。HMS還支持HNB初始化過(guò)程中的HNB GW發(fā)現(xiàn)功能，為HNB提供初始配置數(shù)據(jù)，對(duì)HNB進(jìn)行位置信息驗(yàn)證，準(zhǔn)入列表維護(hù)。

2.2 自配置自優(yōu)化功能

自配置自優(yōu)化功能是Femto最重要的功能。

一方面，F(xiàn)emto數(shù)量眾多，運(yùn)營(yíng)商不方便也不可能投入巨大的精力對(duì)其進(jìn)行開通和維護(hù)，這就要求HNB能夠即插即用，維護(hù)便捷。即插即用指Femto上電后，自動(dòng)完成認(rèn)證鑒權(quán)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、IP獲取、IP Sec隧道建立、自動(dòng)參數(shù)配置等過(guò)程。維護(hù)便捷指運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)OMC進(jìn)行遠(yuǎn)程批量配置管理、軟件升級(jí)、日志自動(dòng)保存等操作。

另一方面，F(xiàn)emto部署的一個(gè)重要原則是不能對(duì)宏網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大干擾，不能造成宏網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的下降。這就要求Femto具有自適應(yīng)自優(yōu)化算法，保證最優(yōu)的發(fā)射功率，以減小Femto網(wǎng)絡(luò)對(duì)宏蜂窩的干擾。

此外，F(xiàn)emto具有自動(dòng)無(wú)線測(cè)量、自動(dòng)鄰區(qū)配置等功能，以滿足其與宏網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性管理要求。

2.3 UE接入控制

Femto是用戶私有設(shè)備，所以要對(duì)終端進(jìn)行接入控制。根據(jù)接入控制策略的不同，3GPP將Femto分為3種模式，即封閉模式、開放模式和混合模式。