微蜂窩型基站

1、微蜂窩型基站-Femtocell微蜂窩型基站(Femtocel)是利用微蜂窩技術實現(xiàn)微蜂窩小區(qū)覆蓋的移動通信系統(tǒng)，它可以達到小范圍即微蜂窩小區(qū)內提供高密度話務量的目的。微蜂窩型基站系統(tǒng)應用的目的是解決一些信號難以覆蓋的盲點區(qū)和陰影區(qū)，比如隧道、地下車庫、地下通道、地下商場、高層建筑物低層和頂層等區(qū)域；其次還可以解決商業(yè)中心、交通要道、娛樂中心、會議中心的話務熱點區(qū)域的信號覆蓋，可以降低這些區(qū)域的通信阻塞率和改善通信質量；最后，微蜂窩型室內分布系統(tǒng)也常部署于高層建筑的中間層，可以有效避免手機的頻繁切換甚至掉話。2、微蜂窩型基站的網絡結構Femtocell是一種小型、低功率的3G無線設備，可以把用戶手機發(fā)出的話音和數(shù)據(jù)呼叫傳輸?shù)交跇藴式涌诘?G核心網絡，且它的家庭接入點可以即插即用，可連接到任何現(xiàn)有的基于IP的傳送網絡，提供家庭范圍的移動通信服務。2.1、 Femtocell設備Femtocell系統(tǒng)在網元功能配置上與傳統(tǒng)宏蜂窩網絡有很大的不同，它的環(huán)境定位是家庭或中小企業(yè)使用，室內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、切換等問題。 Femtocell設備數(shù)量眾多，一般采用偏平化的網絡結構，即Femtocell設備集成了傳統(tǒng)宏蜂窩網絡中多個網元的功能，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(xiàn)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網絡結構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，其網絡結構就越扁平化，當Femtocell設備集成了NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能的時候，用戶通過Femtocell設備就可以直接接入Internet網絡，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設備只具備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，F(xiàn)emtocell可以與宏蜂窩共用RNC設備，網絡結構清晰。其缺點是經濟性能較差，由于RNC具有容量與端口的限制，理想情況是由大容量宏蜂窩基站占用端口，F(xiàn)emtocell恰恰是端口消耗型的低容量配置設備，數(shù)目眾多且同時在線用戶很少，造成RNC設備端口與容量的浪費。核心網與RNC都把Femtocell設備看做普通NodeB來處理，其網絡結構與傳統(tǒng)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(yè)務，然后通過標準Iu-CS、Iu-PS端口分送到核心網。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負責網絡安全、業(yè)務匯聚、協(xié)議轉換、Femtocell設備管理與配置及Femtocell設備的接入控制，如圖1所示。圖1Femtocell網絡結構（RGW方式）2.2.3、SIP/IMS方式Femtocell設備集成了NodeB和RNC的功能，是在Femtocell與核心網之間采用基于SIP協(xié)議的連接方式，運營商同時建設一張基于SIP協(xié)議的核心網，與現(xiàn)有分組、數(shù)據(jù)核心網絡同步運行，F(xiàn)emtocell用戶由新的核心網提供服務。其缺點是需要將宏蜂窩網絡的現(xiàn)有的業(yè)務復制到SIP網絡上，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）是網絡發(fā)展的最終目標，但在核心網升級到 IMS全IP網絡之前，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2Femtocell網絡結構（SIP/IMS方式）由于具備業(yè)務透明度高、成本低、對網絡影響小的優(yōu)點，目前多數(shù)廠家選擇了 RGW實現(xiàn)方式?，F(xiàn)實中，各廠家提供的Femtocell設備經常是集成了Wi日、ADSL家庭網關等功能的綜合性產品，有的還提供了Gi接口，這使得移動用戶可以通過Femtocell設備直接接入Internet網絡，而不需要接入移動分組域核心網。3、新型3G接入點對現(xiàn)網規(guī)劃的影響CDMA網絡中，同一小區(qū)中的用戶共享下行功率，對于室內的用戶，無線信號要穿透墻體才能到達終端，故這部分用戶消耗了一大部分功率，造成宏蜂窩小區(qū)的容量下降，甚至造成小區(qū)中所有用戶業(yè)務質量惡化。 Femtocell能夠分流宏蜂窩小區(qū)的話務，這樣可以降低室外宏蜂窩網絡的容量壓力，或者等效為擴大基站覆蓋范圍。因此，建設Femtocell會對移動網絡規(guī)劃產生影響，鑒于CDMA網絡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(shù)量或者等效為降低系統(tǒng)擴容壓力。Femtocell倍受綜合運營商的推崇，它一般很少與移動網絡同步建設，而是作為室外宏蜂窩網絡有效補充的手段使用。根據(jù)分析， Femtocell模式只有在高速數(shù)據(jù)業(yè)務需求比較旺盛的3G網絡發(fā)展成熟期才能發(fā)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(guī)模，但是，在高速數(shù)據(jù)業(yè)務使用比較集中的時段，在某些熱點區(qū)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(shù)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范圍。Femtocell引入后，網絡話務將會呈現(xiàn)出動態(tài)流動的特點，這對網絡規(guī)劃、優(yōu)化工作人員提出了更高的要求。網絡規(guī)劃與優(yōu)化工作要緊密結合現(xiàn)網實際話務量進行，運維與優(yōu)化工作人員要密切關注網絡運行狀態(tài)，保證容量配置滿足峰值話務需求，同時嚴格控制基站覆蓋范圍，及時對相關網絡參數(shù)進行合理調整，避免出現(xiàn)嚴重導頻污染現(xiàn)象。4、Femtocell的推廣應用關鍵4.1、從技術角度看從技術角度看，F(xiàn)emtocell在中國推廣使用需要解決以下問題。4.1.1、與宏蜂窩的區(qū)分，可以采用與外網使用不同的系統(tǒng) /網絡標識、使用獨立頻點等方式實現(xiàn)。4.1.2、 規(guī)避與宏蜂窩網絡的相互干擾。針對中國市區(qū)建筑密集的國情，干擾問題是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(qū)域，避免出現(xiàn)乒乓切換等影響網絡質量的問題。4.1.3、 實現(xiàn)與宏蜂窩網絡的切換。Femtocell技術的初衷是要實現(xiàn)與宏蜂窩網絡的無縫切換，但由于Femtocell設備數(shù)量龐大，基站鄰小區(qū)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、運營商需要制定合理的用戶接入策略。這一方面可以很大程度上規(guī)避Femtocell信號對非Femtocell用戶產生的強干擾，一方面有利于保證Femtocell與宏蜂窩網絡的服務質量，保護運營商的品牌形象。4?2、從商業(yè)模式角度看從商業(yè)模式角度看，F(xiàn)emtocell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數(shù)據(jù)業(yè)務形成主流。當數(shù)據(jù)業(yè)務量和3G用戶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(fā)展，F(xiàn)emtocell經濟效益不明顯，其所節(jié)省的宏蜂窩網絡建設成本可能遠遠低于 Femtocell所需的投入。4.2.2、 宏蜂窩網絡容量或覆蓋存在不足。如果宏蜂窩小區(qū)間距滿足要求且容量配置充足，那么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，F(xiàn)emtocell的大發(fā)展還需要用戶的廣泛接納，即 Femtocell的發(fā)展還取決于用戶是否愿意為Femtocell買單。隨著集成WiFi功能的終端的日益豐富，F(xiàn)emtocell的優(yōu)