中国联通对家庭基站进行Femtocell部署

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　中国联通和中国网通合并后，成为同时拥有移动和固定网络的全业务运营商，这就使得新联通在Femtocell的部署方面拥有非常便利的条件。在WCDMA网络部署完成后，中国联通将具备Femtocell部署的核心网条件;而中国网通的IP宽带网络已经覆盖北方绝大部分城市，南方也有一定的覆盖网络。因此，无论从网络承载还是网络架构来看条件都已经具备。

　　Femtocell概念及特点

　　Femtocell被称为毫微微小区(也称飞蜂窝)，是一种小型、低功率蜂窝基站，主要用于家庭及办公室等室内场所，因此也被称为家庭基站(homebasestation)。它的作用是作为蜂窝网在室内覆盖的补充，为用户提供话音及数据服务。它的外形通常和Wi-FiAP类似，既可以单独使用，也可以集成在家庭网关中作为家庭网络的一部分。

　　Femtocell概念最早由英国Ubiquisys公司提出，源于3G初期覆盖的不足以及Wi-Fi技术的挑战。3G发展初期的网络建设重点主要是室外覆盖，用户在室内的通信需求往往无法很好地满足。尤其是近年来Wi-Fi技术的迅速普及以及Wi-Fi/蜂窝网双模手机的不断增多，3G话音及数据业务都有被分流的危险。在这种情况下，Femtocell概念一经推出，就受到移动运营商的追捧。利用这种新技术及终端，移动运营商可以进入原来被固定网络和Wi-Fi网络所控制的家庭及办公场所市场。

　　Femtocell具有以下特点：

　　1.低成本

　　Femtocell结构简单，与传统基站相比，价格低廉，用户可以自己购买。

　　2.用户安装

　　支持即插即用，用户可以自行安装Femtocell终端，只需要运营商进行激活。

　　3.宽带接入

　　Femtocell是基于IP协议的，采用扁平化的基站架构，可以通过现有的DSL、cable或光纤等宽带手段接入移动运营商的网络。

　　4.低功率

　　Femtocell的发射功率为10～100mW，与Wi-Fi接入点类似。

　　5.基于蜂窝移动网络标准

　　Femtocell可以基于任何移动蜂窝通信技术，包括现有的3G标准及即将成熟的UMB、LTE。

　　6.使用单模终端

　　与UMA技术不同，Femtocell不需要双模终端支持。

　　7.支持多种标准化协议

　　Femtocell独立于网络连接方式，支持连接运营商核心网的多种接口(如UMA和SIP/IMS协议等)(如图1)。



　Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的连接。它的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。Femtocell适用于CDMA、GSM、UMTS等各种标准和支持2G、2.5G、3G的产品，与运营商的其它移动基站同制式、同频段，因此手机等移动终端可以通用。它具有1个载波，发射功率为10～100mW(与Wi-Fi的AP差不多)，覆盖半径为50～200m，支持4～6个活动用户，允许的最大用户运动速度为10km/h。
　　

　　图1 Femtocell网络实现架构图

　　Femtocell关键技术
　　1.即插即用
　　Femtocell所扮演的角色类似于终端设备，因此其使用方法必须简单明确，用户从运营商获取Femtocell基站后，只要接通电源和网络，必须能自动完成IP连接和IP分配，进行远程的自动软件升级、自动网络规划(包括最小干扰频点的选择、扰码的自动分配、邻区列表的自动创建及发射功率的自动调整)。
　　2.接入控制
　　接入控制主要有三个层面。第一，接入层的UE接入鉴权。用户必须可以设置Femtocell的接入模式，是否允许所有用户接入?能否设置不同的接入用户?Femtocell信号是否可以独享?因此Femtocell必须设置一个白名单编辑功能，以满足对Femtocell接入终端的控制。第二，Femtocell基站设备的接入控制。运营商要能够监控Femtocell基站的使用，并控制其IP是否允许接入。目前主要采用在Femtocell基站内置一张类似于SIM卡的信息鉴权设备，在用户获取Femtocell基站时，运营商可以在SIM卡上烧制相应的鉴权信息。第三，核心网3GPP标准的UE接入鉴权。Femtocell对用户的接入必须满足3GPP对3G的各项标准规定。
　　3.切换控制
　　Femtocell必须与宏峰窝之间实现无缝切换，以提高用户的感知度，切换主要包括三个方面：Femtocell和Femtocell之间的切换;Femtocell向宏峰窝的切换;宏峰窝向Femtocell的切换(如图2)。
　　

　　图2 Femtocell和宏峰窝之间无缝切换

Femtocell和Femtocell之间的切换及Femtocell向宏峰窝小区的切换不存在问题，只要在Femtocell中设置相应的邻区列表即可。

　　但宏峰窝小区向Femtocell的切换中，由于Femtocell小区众多，宏峰窝邻区列表有限，同时还有相当一部分用于宏峰窝小区之间的邻区列表，因此宏峰窝向Femtocell方向的切换目前还在讨论当中。由于运算的复杂度及成本问题，大部分运营商已经同意可以放弃宏峰窝小区向Femtocell的切换。但有少数设备商也提出了逻辑小区的概念，将多个Femtocell归为一个逻辑小区，宏峰窝只关心逻辑小区的设置，而无需了解Femtocell的真实小区，以此来解决邻区列表有限的难题。

　　4.IP传输网络质量要求

　　因为Femtocell是完全通过IP网络实现与核心网的连接，因此如何保证业务的QoS服务等级，特别是语音业务的QoS要求非常关键，因此对于IP传输网络需要有一定的性能要求，一般要求如下。

　　满足语音业务QoS最低要求：

　　a.时延：上行<200ms;下行<2.5s

　　b.抖动：<100ms

　　c.丢包率：<20%

　　d.带宽：>100kbit/s

　　满足视频电话及PS384K业务QoS最低要求：

　　a.时延：<100ms

　　b.抖动：<70ms

　　c.丢包率：<5%

　　d.带宽：>200kbit/s

　　5.时钟同步技术

　　Femtocell主要通过接收周围宏基站信号来提取同步时钟信号，如果Femtocell完全处于孤岛环境，就需要通过自身的时钟振荡器来获取时钟。当然GPS也可以应用到Femtocell，但由于成本较高，目前仅在CDMAFemtocell中有少量应用。

Femtocell带来家庭固定移动融合新思路

　　Femtocell的出现将给移动通信在家庭市场带来前所未有的机会。2006年，沃达丰对用户消费习惯进行调查。调查显示，在家庭环境里，4%的用户只使用移动通信，只有1.1%的潜在用户可能在未来只使用移动通信，而94.9%的用户则需要多种接入方式。面对如此巨大的市场，移动运营商及全业务运营商纷纷利用固定移动融合(FMC)业务来切入这个市场。但现有的技术手段主要是依靠基于Wi-Fi的UMA技术。这种方式在实现FMC方面有其一定的优势，如Wi-Fi接入点成本低廉、用户使用简便，但用户必须使用Wi-Fi/蜂窝网双模终端，这就增加了用户的替换成本。Femtocell给移动运营商进入家庭市场带来新的技术选择。
　　固定和移动融合主要包括业务融合和技术融合两个层面。Femtocell将家庭有线宽带业务和移动电话业务进行了有效融合，Femtocell基站可以与运营商的原有网络设备无缝连接，可以充分利用用户已有的宽带接入资源，为最终用户提供了FMC(移动和固网融合)业务。
　　随着技术的发展，Femtocell不仅可以提供3G网络的接入，还将集成Wi-Fi、Modem等功能，成为真正意义上的家庭网关融合设备，用户可以通过这样一台Femtocell设备实现移动电话、宽带上网、IPTV等固定移动业务的融合(如图3)。
　　

　　图3 固定移动融合是有线的带宽和无线的便利之间的结合点

　　Femtocell投资分析
　　Femtocell与传统基站存在很大的不同，传统基站主要分为宏峰窝基站、微蜂窝基站以及微微蜂窝基站，而Femtocell则更像是电子类产品，无需运营商安装。因此它的商业模式更多地类似于终端销售的方式，运营商采取一定的终端补贴方式向用户提供Femtocell基站设备，而用户需要签署相应的资费套餐，以享受优惠的资费政策。因此运营商部署Femtocell主要的投资有设备投资和终端补贴两个方面。
　　1.设备投资
　　因为Femtocell采用和3G相同的核心网，因此可以利用原有的3G核心网，核心网的投资费用可以忽略，主要的费用在于无线网，包括Femtocell基站、基站控制器、网管等。
　　

　　表1 Femtocell设备及其他相关投资

　　Femtocell基站的价格目前约在250美元/台，出货量大的话有望降到180美元/台或更低。作为一个用户端产品，并且通过公用IP网接入，安全性是保证运营的重要问题。Femtocell基站内有一个与手机相似的SIM卡，存有设备信息、身份信息和配置信息，加电后，通过该SIM卡向网络自动进行认证和鉴权，完成注册后建立连接。

2.终端补贴
　　终端补贴的费用需要根据实际的市场情况来确定，根据英国电信Fusion(类似于Femtocell，但采用的是UMA技术)采用的资费方式：用户签约半年，每月宽带消费不低于50英镑或者话费消费不低于30英镑的情况下，赠送一部HomeHub(类似于Femtocell基站)。
　　中国联通可以切合中国网通丰富的宽带资源，与用户进行Femtocell和家庭有线宽带的捆绑方式，如用户签约两年在网，150元/月的家庭宽带费用，赠送一套Femtocell基站，享受在家庭内室内通话免费、长途通话5折的优惠政策。
　　终端补贴具体费用的确定需要综合考虑当地居民经济状况及成本收回周期等因素，一般认为终端补贴的方式需要在2年内收入补贴成本。
　　中国联通Femtocell部署分析
　　1.中国联通Femtocell部署必要性
　　在3G建网之初，大多数运营商选择先用宏覆盖方案解决覆盖问题，然后再解决容量问题。到了3G业务发展阶段，用户规模稳步增长，而且早先开通业务的3G用户已经习惯使用高速数据业务，此时粗放型的3G宏覆盖就无法很好地满足家庭区域内的高速数据业务覆盖需求。尤其是在密集的居民区用户家里，粗放型的3G宏覆盖投资成本高，投资效率低下，用户感知度较低，因此需要考虑容量和覆盖进一步深入的Femtocell解决方案。
　　中国联通目前还没有一张广覆盖的3G网络，虽然国内电信市场形势逐渐明朗，3G牌照的发放时间依然不确定，同时WCDMA网络建设是一个长期过程，不可能实现一步到位的无缝覆盖，WCDMA应该优先满足中心发达城市和商业热点地区，逐步实现全网的无缝覆盖，参考其他运营商的工程和运营经验，即WCDMA能够在2009年中期开始运营、承担语音和数据业务，但预计到2009年底WCDMA承担的语音业务量不超过10%。
　　因此，中国联通的当务之急应该是集中力量快速建设一张WCDMA网络，实现全国主要城市的广覆盖及重点城市地区的深度覆盖。在用户逐步发展及网络覆盖逐步深入的时候，开始考虑规模部署Femtocell。但目前必须开始跟踪Femtocell的相关技术及海外应用进展，如果条件允许，就加入Femto论坛开展相关工作。
　　2.中国联通Femtocell部署可行性
　　中国联通和中国网通合并后，成为同时拥有移动和固定网络的全业务运营商，这就使得新联通在Femtocell的部署方面拥有非常便利的条件。在WCDMA网络部署完成后，中国联通将具备部署Femtocell的核心网条件;而中国网通的IP宽带网络已经覆盖北方绝大部分城市，南方也有一定的覆盖网络。无论从网络承载还是网络架构来看条件都已经具备。
　　因此,未来中国联通可以通过Femtocell的部署来实现对WCDMA网络覆盖的补充和完善，并通过Femtocell提供一种移动固定融合的思路，为用户的发展及业务的提升提供较为有利的条件(如图4)。
　　

　　图4 中国联通Femtocell网络部署架构图

　　但因为Femtocell完全通过IP承载，要保证一定的QoS等级，必须对现有的IP网络进行摸底，以验证中国网通现有的IP承载网络是否满足需求，在WCDMA网络建设后，可以考虑进行Femtocell的实际环境验证性测试，为未来Femtocell规模部署提供详细的网络数据。