毫微微蜂窩基站面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)

　　過去兩年多來，毫微微蜂窩(femtocell)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從不為人們所知的特殊市場步入主流市場，而且人們已普遍認識到，該技術(shù)是移動通信業(yè)務(wù)歷史中最具突破意義的一項技術(shù)。雖然該領(lǐng)域目前仍由初創(chuàng)開發(fā)商所主導(dǎo)，但最近許多大型供應(yīng)商已宣布向該領(lǐng)域投資，這些公司包括了高通、谷歌和T-Mobile等。

　　雖然最初的商用部署出現(xiàn)在美國，但人們的普遍預(yù)期是初期的3G部署將在亞洲展開。該地區(qū)的運營商被公認為是推動部署femtocell基站的全球領(lǐng)先者，無論是上市時間還是他們所推薦產(chǎn)品的成熟度都能說明這一點。本文將介紹部署femtocell所面臨的主要挑戰(zhàn)以及應(yīng)對措施。

　　為何用femtocell？

　　femtocell是一種用戶住宅蜂窩接入點，它通過用戶的寬帶連接接入移動運營商的核心網(wǎng)絡(luò)。femtocell可以為在家中發(fā)起的呼叫和連接提供高質(zhì)量的語音、最佳的數(shù)據(jù)速率以及更便宜的資費，所有這些都可以采用標準的移動手機來實現(xiàn)。全球的大多數(shù)運營商都把主要精力放到兩個方面，即覆蓋率和容量。這樣做無論何時都是正確的。目前3G網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋性不好，而將主要的容量集中在回傳網(wǎng)絡(luò)上意味著移動寬帶業(yè)務(wù)不能支持更廣泛的應(yīng)用。femtocell技術(shù)將永久地解決這些問題，因為它能為發(fā)起絕大多數(shù)移動呼叫的所有家庭提供最佳的覆蓋率，還能為回傳網(wǎng)絡(luò)的容量提供指數(shù)式增長。此外，也是亞洲市場特別感興趣的地方，就是femtocell能夠為靈活的商業(yè)模式以及創(chuàng)新型增值業(yè)務(wù)帶來機會。

　　許多人會拿femtocell與近幾年應(yīng)用比較有限的WiFi/雙模產(chǎn)品進行比較，實際上他們之間存在許多差別。WiFi是一項很好的替代以太網(wǎng)電纜的技術(shù)，但該技術(shù)主要設(shè)計用于可以外接電源或者帶有大容量電池的設(shè)備(如筆記本電腦)。WiFi與蜂窩技術(shù)不同，缺乏自適應(yīng)的功率管理功能。因此在移動領(lǐng)域里引起的最突出問題是采用該技術(shù)的手機的電池供電時間非常短。而蜂窩技術(shù)則非常靈敏，當(dāng)靠近基站時可以將功率降下來，從而節(jié)省電池能量。這使得femtocell技術(shù)可以帶來額外的好處，即極大地增加手機電池的使用時間。另外，femtocell支持所有的標準3G手機，無需像增加WiFi功能那樣增加額外的BOM和集成費用。

　　femtocell技術(shù)難點

　　許多供應(yīng)商和業(yè)界觀察人士都強調(diào)了femtocell技術(shù)研發(fā)中存在的潛在問題。最常提到的四個方面是如何降低干擾、遠程管理、功耗和標準化?？陀^地說，所有這四個方面確實極具挑戰(zhàn)性，femtocell市場的成功與否取決于能否成功地解決這些問題，以及解決這些問題需要付出多少時間和努力。

　　干擾：在傳統(tǒng)的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署中，為了確保每個蜂窩之間沒有干擾，需要一位有經(jīng)驗的現(xiàn)場工程師對每個基站進行大量的設(shè)置和優(yōu)化。這是一個相當(dāng)耗時的過程，需要預(yù)先作好規(guī)劃，并進行大量的現(xiàn)場觀察測試。但對于femtocell則不然，用戶只需簡單地將設(shè)備從包裝盒中取出來，插上電并連接寬帶網(wǎng)絡(luò)后就能夠工作。同時，運營商還必須保證這些femtocell不會對他們的宏蜂窩產(chǎn)生干擾。femtocell還必須能夠解決在被移動位置、放置到毗鄰其他設(shè)備旁甚至被企業(yè)用戶放置到屋外試圖為鄰居提供電話服務(wù)時發(fā)生的問題。解決這些問題的方法是利用所謂的“認知無線電”技術(shù)。這指的是femtocell中的無線電電路不斷地監(jiān)測射頻環(huán)境，并根據(jù)情況進行自身設(shè)置。Ubiquisys公司的設(shè)備會每100秒監(jiān)測一次，它會被動地偵聽鄰近的基站和femtocell，確保沒有干擾，同時偵聽射頻環(huán)境以確保其信號恰好能夠覆蓋它所處的房屋空間而不至于太強。

　　功率：功耗是另一個需要考慮的因素。雖然最初的誘惑是，femtocell供應(yīng)商可以創(chuàng)建微微蜂窩基站的精簡版本，但家庭蜂窩的一個關(guān)鍵需求是要滿足消費電子產(chǎn)品的功率限制要求，并且不用風(fēng)扇而保持安靜的工作。進一步說，當(dāng)作為一個現(xiàn)有家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中的一個集成模塊時，必須在無需太多重新設(shè)計的條件下能滿足冷卻和電源的限制條件。Ubiquisys公司設(shè)法解決了這些問題，設(shè)計出了無風(fēng)扇模塊，目前這種模塊已經(jīng)成功地集成到摩托羅拉和Netgear公司的家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中。作為一個額外的好處是，隨著運營商日益尋求增強“綠色”的資質(zhì)，femtocell能幫助他們降低網(wǎng)絡(luò)的整體功耗。

　　集成標準：運營商部署femtocell需要的不僅僅是用戶家中的設(shè)備，他們還需要移動中心里的設(shè)備將上百萬計的設(shè)備集成到網(wǎng)絡(luò)中。遺憾的是，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計僅僅支持幾千個基站，而非數(shù)百萬個，故需要一個全新的解決方案。femtocell供應(yīng)商的做法與某些正在部署中的私有方法有很大的不同，也有些做法是利用電信行業(yè)里的各種標準。

　　私有方案意味著運營商必須從同一供應(yīng)商選擇femtocell和核心網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。那些著眼于移動網(wǎng)絡(luò)長期演進的運營商采用SIP/IMS進行集成，并用主導(dǎo)與目前網(wǎng)絡(luò)兼容的雙模FMC領(lǐng)域的UMA/GAN標準作為補充。此外，femto論壇、femtocell行業(yè)協(xié)會以及3GPP已就Iuh的基礎(chǔ)依據(jù)達成一致。Iuh是一個femtocell專用標準，將會在今年底完成。Ubiquisys公司已宣布支持所有這些開放式標準，包括GAN、SIP和Iuh。

　　管理：實際上挑戰(zhàn)還不止這些。同樣地，femtocell的集成與其同類的節(jié)點b有很大不同，管理上也是如此。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同，femtocell部署的數(shù)量很大，并且由用戶自己安裝，因此監(jiān)控和配置必須完全自動完成，并由移動運營商進行遠程管理。不用說運營商無法像對待宏蜂窩基站那樣，可以派出工程師開著汽車去現(xiàn)場修改或者升級軟件。需要重申的是，不同的femtocell提供商采用不同的方法，一些供應(yīng)商會開發(fā)專用方案，一些供應(yīng)商會采用現(xiàn)有標準。于是，femtocell之間的互操作性風(fēng)險依然存在。

　　這一次供應(yīng)商承諾采用面向整個IT行業(yè)、特別是ISP如何管理上百萬臺DSL調(diào)制解調(diào)器的標準化方案，即TR-069協(xié)議。Ubiquisys公司已經(jīng)意識到這是一個理想的解決方案，并采用了該標準-這種做法隨后也被femtocell論壇所接納。這個被全球大約3千萬套固定寬帶設(shè)備所采用的TR-069標準已經(jīng)證明它可以幫助運營商提供更簡單的安裝和配置、實現(xiàn)先進的故障診斷并以特別高性價比的方式對數(shù)百萬終端設(shè)備進行固件和服務(wù)的遠程升級。

　　本文小結(jié)

　　雖然開發(fā)和部署femtocell網(wǎng)絡(luò)將遇到許多技術(shù)挑戰(zhàn)，但客觀地說，許多問題是低估了行業(yè)的解決能力了。不宜采用精簡現(xiàn)有微微蜂窩(picocell)或節(jié)點b的方法，應(yīng)該采用從無到有的方式設(shè)計femtocell，這種解決方案的優(yōu)勢在于可以使用各種現(xiàn)有標準和創(chuàng)新技術(shù)。