毫微微蜂窩基站面臨的設計挑戰(zhàn)

　　過去兩年多來，毫微微蜂窩(femtocell)產業(yè)已經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，該技術是移動通信業(yè)務歷史中最具突破意義的一項技術。雖然該領域目前仍由初創(chuàng)開發(fā)商所主導，但最近許多大型供應商已宣布向該領域投資，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在美國，但人們的普遍預期是初期的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基站的全球領先者，無論是上市時間還是他們所推薦產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絡。femtocell可以為在家中發(fā)起的呼叫和連接提供高質量的語音、最佳的數據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。全球的大多數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網絡的室內覆蓋性不好，而將主要的容量集中在回傳網絡上意味著移動寬帶業(yè)務不能支持更廣泛的應用。femtocell技術將永久地解決這些問題，因為它能為發(fā)起絕大多數移動呼叫的所有家庭提供最佳的覆蓋率，還能為回傳網絡的容量提供指數式增長。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)務帶來機會。

　　許多人會拿femtocell與近幾年應用比較有限的WiFi/雙模產品進行比較，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電纜的技術，但該技術主要設計用于可以外接電源或者帶有大容量電池的設備(如筆記本電腦)。WiFi與蜂窩技術不同，缺乏自適應的功率管理功能。因此在移動領域里引起的最突出問題是采用該技術的手機的電池供電時間非常短。而蜂窩技術則非常靈敏，當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技術難點

　　許多供應商和業(yè)界觀察人士都強調了femtocell技術研發(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)的宏蜂窩網絡部署中，為了確保每個蜂窩之間沒有干擾，需要一位有經驗的現場工程師對每個基站進行大量的設置和優(yōu)化。這是一個相當耗時的過程，需要預先作好規(guī)劃，并進行大量的現場觀察測試。但對于femtocell則不然，用戶只需簡單地將設備從包裝盒中取出來，插上電并連接寬帶網絡后就能夠工作。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。這指的是femtocell中的無線電電路不斷地監(jiān)測射頻環(huán)境，并根據情況進行自身設置。Ubiquisys公司的設備會每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鍵需求是要滿足消費電子產品的功率限制要求，并且不用風扇而保持安靜的工作。進一步說，當作為一個現有家庭網關產品中的一個集成模塊時，必須在無需太多重新設計的條件下能滿足冷卻和電源的限制條件。Ubiquisys公司設法解決了這些問題，設計出了無風扇模塊，目前這種模塊已經成功地集成到摩托羅拉和Netgear公司的家庭網關產品中。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，femtocell能幫助他們降低網絡的整體功耗。

　　集成標準：運營商部署femtocell需要的不僅僅是用戶家中的設備，他們還需要移動中心里的設備將上百萬計的設備集成到網絡中。遺憾的是，現有網絡設計僅僅支持幾千個基站，而非數百萬個，故需要一個全新的解決方案。femtocell供應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商選擇femtocell和核心網中的網關設備。那些著眼于移動網絡長期演進的運營商采用SIP/IMS進行集成，并用主導與目前網絡兼容的雙模FMC領域的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的基礎依據達成一致。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)網絡架構不同，femtocell部署的數量很大，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，一些供應商會開發(fā)專用方案，一些供應商會采用現有標準。于是，femtocell之間的互操作性風險依然存在。

　　這一次供應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調制解調器的標準化方案，即TR-069協(xié)議。Ubiquisys公司已經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備所采用的TR-069標準已經證明它可以幫助運營商提供更簡單的安裝和配置、實現先進的故障診斷并以特別高性價比的方式對數百萬終端設備進行固件和服務的遠程升級。

　　本文小結

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