微蜂窝型基站(Femtocell)是利用微蜂窝技术实现微蜂窝小区覆盖的移动通信系统,它可以达到小范围即微蜂窝小区内提供高密度话务量的目的。
微蜂窝型基站系统应用的目的是解决一些信号难以覆盖的盲点区和阴影区,比如隧道、地下车库、地下通道、地下商场、高层建筑物低层和顶层等区域;其次还可以解决商业中心、交通要道、娱乐中心、会议中心的话务热点区域的信号覆盖,可以降低这些区域的通信阻塞率和改善通信质量;最后,微蜂窝型室内分布系统也常部署于高层建筑的中间层,可以有效避免手机的频繁切换甚至掉话。
微蜂窝基站的结构
Femtocell是一种小型、低功率的3G无线设备,可以把用户手机发出的话音和数据呼叫传输到基于标准接口的3G核心网络,且它的家庭接入点可以即插即用,可连接到任何现有的基于IP的传送网络,提供家庭范围的移动通信服务。
1、Femtocell设备
Femtocell系统在网元功能配置上与传统宏蜂窝网络有很大的不同,它的环境定位是家庭或中小企业使用,室内通信的特点不同于室外环境,对容量需求小,且没有用户突然增加的情况,不需要过多考虑呼吸效应、切换等问题。Femtocell设备数量众多,一般采用偏平化的网络结构,即Femtocell设备集成了传统宏蜂窝网络中多个网元的功能,如NodeB、RNC、SGSN、GGSN等。对于Femtocell设备的功能组成及其设备接口,各厂家都有不同的实现方式,通常功能集成方案有两种,第一种是集成NodeB、RNC功能,第二种是集成NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能。
2、Femtocell 网络结构
Femtocell设备的引入原则上不对移动核心网产生任何影响,设备集成的功能越多,其网络结构就越扁平化,当Femtocell设备集成了NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能的时候,用户通过Femtocell设备就可以直接接入Internet网络,无须经过移动分组域核心网。
Femtocell设备功能集成度与其接入到核心网的方式是相对应的。本文总结了近些年来提出的Femtocell的各种接入方式,主要可以归纳为3种。
2.1 Iu-boverIP方式
Femtocell设备只具备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资小,Femtocell可以与宏蜂窝共用RNC设备,网络结构清晰。其缺点是经济性能较差,由于RNC具有容量与端口的限制,理想情况是由大容量宏蜂窝基站占用端口,Femtocell恰恰是端口消耗型的低容量配置设备,数目众多且同时在线用户很少,造成RNC设备端口与容量的浪费。核心网与RNC都把Femtocell设备看做普通NodeB来处理,其网络结构与传统3G网相同。此方式可实施性差。
2.2 RAN网关方式
Femtocell设备集成了NodeB和RNC的部分功能,最新提出的Femtocell接入方案是在核心网与IP接入网之间引入一个新的网元即RAN网关。RAN网关在IuOverIP接口收集来自Femtocell的业务,然后通过标准Iu-CS、Iu-PS端口分送到核心网。RANGateWay(RGW)方式初期投资小,对核心网影响小。核心网将RGW当成普通RNC设备处理,RGW负责网络安全、业务汇聚、协议转换、Femtocell设备管理与配置及Femtocell设备的接入控制
2.3 SIP/IMS方式
Femtocell设备集成了NodeB和RNC的功能,是在Femtocell与核心网之间采用基于SIP协议的连接方式,运营商同时建设一张基于SIP协议的核心网,与现有分组、数据核心网络同步运行,Femtocell用户由新的核心网提供服务。其缺点是需要将宏蜂窝网络的现有的业务复制到SIP网络上,加上建设新核心网的费用,其初期投资比较大。SIP/IMS方式是网络发展的最终目标,但在核心网升级到IMS全IP网络之前,此方式投资比较大,维护成本高。运营商可能更倾向于选用具有平滑升级能力的RGW设备。
由于具备业务透明度高、成本低、对网络影响小的优点,目前多数厂家选择了RGW实现方式。现实中,各厂家提供的Femtocell设备经常是集成了WiFi、ADSL家庭网关等功能的综合性产品,有的还提供了Gi接口,这使得移动用户可以通过Femtocell设备直接接入Internet网络,而不需要接入移动分组域核心网。
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