Femtocell家庭网络覆盖技术畅谈记

 

　　以往家庭中一部电话、一台PC的传统通信应用模式开始发生变化，伴随着家庭休闲娱乐等应用，越来越多的家庭开始期盼这样一幅美好景象：可以把自己电脑中储存的高清晰影视片在家中的大屏幕电视上播放；可以在上班时间通过手机遥控家中的DVD刻录机录下精彩的NBA总决赛；在回家的路上通过掌上电脑遥控家中微波炉做好晚饭或是开启空调并调节好室内温度……

　　家庭网络（Home Networking）是以家庭网关为控制管理，使用各种无线/有线组网覆盖技术，在家庭范围内将PC、电话机、各类智能终端、家电、安防系统、照明系统与广域网相连接的一种新技术。

　　由于3G网络工作在较高的2G频段，无线信号的穿墙损耗较2G网络高了很多，原来2G网络室外宏基站可以覆盖到的室内区域现在很多成了盲区。通过增加室外基站的数量来进行深度覆盖的方法成本很高，包括基站选址、设备投入等问题，而目前传统的室内分布系统只能解决商业楼宇和公共空间的覆盖，尚无法进行住宅小区的室内布线，因此3G时代室内覆盖问题将比2G更严重。

　　正是基于以上问题的，近年来一种新型的室内信号覆盖技术-Femtocell受到业界的高度关注，各大运营商均在加紧测试和验证Femtocell技术，有望在数年内达到商用水平。

　　Femtocell概念

　　Femtocell是近年来根据3G发展和移动宽带化趋势推出的超小型化移动基站。femtoforum是积极推进其产品化的组织，目前会员包括阿尔卡特朗讯、AT&T、英国电信、思科、爱立信、华为、中兴、摩托罗拉、NEC、三星、沃达丰等电信运营商和设备制造商。

　　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网到移动网的联通。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有适用于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10~100毫瓦（与WiFi的AP差不多），覆盖半径为50~200米，支持4~6个活动用户，允许的用户运动速度为10公里/小时。

　　Femtocell网络构架

　　在Femtocell技术出现的早期，由于缺乏统一的标准，对于Femtocell设备的功能组成及设备接口，各厂家的实现方式各不相同，通常采用扁平化的网络构架，Femtocell设备集成传统宏蜂窝网络中多个网元的功能，如NodeB、RNC功能，更进一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能。

　　长期以来，标准的不统一导致了不同厂家的产品不能够互联互通，无法统一组网，阻碍了Femtocell的商用进程，2009年4月，个 UMTS Femtocell标准获批并被纳入3GPP Release8标准，使不同厂商的设备接入到统一的Femto网关成为可能，新标准的发布为Femtocell网络的大规模商用铺平了道路。

　　HNB（Home NodeB）为femtocell终端设备，安装于家庭内，为家庭内的标准3G手机提供无线信号覆盖，HNB不仅具有标准NodeB的功能，还集成了无线网络控制器（RNC）的无线资源管理功能。HNB GW（Home NodeB Gateway）安装在运营商网络一侧，汇聚来自众多HNB的业务，通过标准的lu-CS和lu-PS接口回传到无线网络。统一标准规定HNB和 HNB GW之间采用lu-h接口，该接口定义了在互联网上传送lu控制信令的一种高效灵活方法。

　　Femtocell的市场价值

　　1、Femtocell对运营商的价值

　　改善室内信号覆盖，提高服务质量

　　在3G环境中，通过室外宏基站的穿透来覆盖住宅小区无法保证室内的深度覆盖，通过部署室内Femtocell可以有效的提高室内信号质量水平，由此带来用户的宽带和语音服务质量的极大提高，同时由于Femtocell只支持家庭授权用户的接入，家庭用户可独享3G网络的带宽资源，提升用户的上网体验。

　　快速扩充网络，增加网络容量

　　每个Femtocell相当于一个完整的基站，增加Femtocell终端数量相当于增加基站数量，当然也增加全网的容量，一旦获得用户认可并大量使用，可快速扩充网络容量。

　　节省运营商投资，减少CAPEX和OPEX值

　　Femtocell主要用于家庭部署，设备的购买费用由用户或者与运营商共同承担，同时由于借助于固定宽带接入作为其回程，无需额外的网络布线，不存在站址选址和建设维护等投入，可以大大降低网络建设和开通的投资，从而减少CAPEX.由于Femtocell设备放置在用户家中，节省了机房、电源、空调及电路维护等运行成本，从而减少了OPEX.

　　运营商业FMC业务推广的有效手段

　　随着电信运营商重组的完成，三大运营商已全部实现全业务运营，拥有完善的有线和无线运营网络，为Femtocell的部署提供了的网络资源，运营商借助固定接入提供移动业务，一方面可以把现有固定业务和移动业务进行绑定，从而提高用户的忠诚度；另一方面，也可以把原本只部署于固定网络的业务扩展到移动终端，从而增强用户的使用体验以吸引更多的用户。

　　Femtocell对终用户的价值

　　改善语音和数据业务服务质量

　　由于Femtocell针对家庭环境专门覆盖，具有良好的室内信号覆盖质量，较之室外的宏蜂窝网络环境，语音通话更加清晰；同时由于覆盖的用户少，Femtocell可以为每个用户提供更高速率的宽带服务，给用户更好的宽带体验，享受VIP级别的通信服务。

　　更加环保节能

　　由于Femtocell覆盖半径小，用户手机发射功率很小，给用户带来的是更长的手机待机时间，减少对人体的辐射。

　　享受更经济的服务

　　由于部署成本相对较低。为了吸引用户，运营商有可能通过给予用户补贴、优惠和更经济实惠的家庭域套餐等多种优惠政策，让用户享受到更多的资费优惠。

　　Femtocell推广建议

　　前面已经提到，Femtocell技术主要定位于家庭环境的移动信号覆盖，为家庭用户提供高质量的语音和数据业务服务，从目前情况来看，各运营商的态度比较谨慎，技术性能和商业运行模式尚处在探索之中，Femtocell离正式商用尚有很长的路要走。

　　1、明确Femtocell的市场定位，实现和WIFI的错位运营

　　和Femtocell刚刚开始起步不同，WIFI作为一项成熟的技术，三大运营商均已开始大规模的实际部署，两种技术均可向用户提供宽带的接入手段，具有明显的相互替代性。现在很多家庭自发安装的WIFI AP设备已很普及，为手机、笔记本电脑等移动设备提供方便的高速上网服务，使用非常方便，Femtocell要取代WIFI的地位，必须要有能够打动用户的充足理由。

　　可以看出，Femtocell具有明显的技术优势，运营商也在积极推进，而WIFI有着先发优势，市场成熟度较高，各运营商和地方政府均在推进无线城市的建设。由于目前Femtocell产业链还不成熟，客户端成本高等问题，使得近期市场化存在一定难度，但应该看到的是，目前各大运营商正在建设的WIFI热点主要分布在城市商业楼宇区域，Femtocell无意也不可能去争夺此部分市场，Femtocell一开始就应定位于家庭用户，通过改善室内信号质量，给用户提供高质量的语音和数据业务，在没有网络信号和信号质量较差的地方，确保手机信号的畅通是重要的，毕竟谁也离不开手机，如果运营商能够推出富有吸引力的消费套餐，相信不少人是愿意尝试Femtocell的，此时家庭内的WIFI就失去了存在的必要。

　　2、加紧技术测试和验证，完善Femtocell技术

　　作为一项新技术，在国外也处在试商用阶段，国内还未开始真正起步，统一标准也是刚刚出台，在技术上尚有许多不完善和缺乏验证的地方，尤其针对国内住宅小区建筑密集的国情，Femtocell技术是否完善？目前还是未知数，比如说Femtocell设备与室外宏蜂窝网络、大量相邻的

　　Femtocell设备之间的干扰；宏蜂窝网络和Femtocell网络的切换控制；来访客户的接入控制等问题，尚需要进行大量的测试和验证。

　　完善Femtocell产业链，尽快降低推广成本

　　和WIFI AP相比，目前Femtocell终端的成本高数倍以上，除非运营商愿意承担起终端费用，否则很难吸引客户购买。一项新技术推出的初期，由于产业链的缺失，成本相对较高是正常的，随着越来越多的厂家看好和加入到Femtocell产业链中来，终端成本将会很快下降，到时Fmetocell将会真正进入到寻常百姓家。Femtocell推广初期，运营商可参照目前的3G数据卡和上网本补贴政策，对厂家和终用户进行补贴，以使终用户承担的费用控制在合理的范围内，补贴的损失可在日后客户的服务费用中逐年收回，同时鼓励厂商进行技术革新，尽快降低终端的BOM成本。

　　3、合理的商业模式是Femtocell成功的关键

　　作为一项融合固定和移动业务的新技术，Femtocell有可能为运营商提供了一个全新的商业模式操作平台，通过为家庭用户提供捆绑收费、有线无线宽带、家庭网关业务、家庭域无线局域网等特色服务，给用户提供良好业务体验，吸引用户增加消费时长，提升运营商的盈利水平。

　　总之：Femtocell的出现为运营商提供了一种室内覆盖技术的新选择，非常值得期待，能否在国内获得发展取决于诸多因素，成功与否，我们将拭目以待。

　　新型3G接入点对现网规划的影响

　　CDMA网络中，同一小区中的用户共享下行功率，对于室内的用户，无线信号要穿透墙体才能到达终端，故这部分用户消耗了一大部分功率，造成宏蜂窝小区的容量下降，甚至造成小区中所有用户业务质量恶化。Femtocell能够分流宏蜂窝小区的话务，这样可以降低室外宏蜂窝网络的容量压力，或者等效为扩大基站覆盖范围。因此，建设Femtocell会对移动网络规划产生影响，鉴于CDMA网络的容量和覆盖可以相互转化的特点，这种影响可以等效为同样情况下减少基站的数量或者等效为降低系统扩容压力。

　　Femtocell倍受综合运营商的推崇，它一般很少与移动网络同步建设，而是作为室外宏蜂窝网络有效补充的手段使用。根据分析，Femtocell模式只有在高速数据业务需求比较旺盛的3G网络发展成熟期才能发挥很好的效用。在此阶段我们可以认为，室外宏蜂窝基站建设已经达到完全满足覆盖需求的规模，但是，在高速数据业务使用比较集中的时段，在某些热点区域会因容量消耗过大造成覆盖空洞，从而影响到运营商的整体服务质量与品牌形象。此时Femtocell的引入方案不可能减少宏蜂窝数量，其的作用将是分流话务量，保证室外基站能够达到理想的覆盖范围。

　　Femtocell引入后，网络话务将会呈现出动态流动的特点，这对网络规划、优化工作人员提出了更高的要求。网络规划与优化工作要紧密结合现网实际话务量进行，运维与优化工作人员要密切关注网络运行状态，保证容量配置满足峰值话务需求，同时严格控制基站覆盖范围，及时对相关网络参数进行合理调整，避免出现严重导频污染现象。