TD-SCDMA Femto系統(tǒng)部署存在的問題及解決方案

鄧安達，張新程，林菁，馬穎

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

1 引言

中國移動的TD-SCDMA宏蜂窩網(wǎng)絡部署于1.9 GHz、2 GHz頻段，信號傳播和穿透能力差，利用室外宏站覆蓋室內(nèi)效果欠佳。而室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)由于受到物業(yè)阻撓、投資過大等原因限制，難以在城中村、居民區(qū)等特定場景展開大規(guī)模建設。TD-SCDMA Femto系統(tǒng)為特定場景補盲提供了一種可能的手段。

Femto系統(tǒng)由Femto基站（又稱家庭基站、Femto家庭網(wǎng)關或Femto AP）及Femto核心網(wǎng)組成。Femto基站是一種小型、低功率、可放置于室內(nèi)的基站，它集成了Node B與RNC的部分功能，可通過各種基于IP的寬帶回傳網(wǎng)絡接入Femto核心網(wǎng)。Femto核心網(wǎng)由Femto系統(tǒng)網(wǎng)關、Femto網(wǎng)管系統(tǒng)、AAA服務器及防火墻等組成。TD-SCDMA Femto基站通過Femto核心網(wǎng)，連接至TD-SCDMA核心網(wǎng)的CS域及PS域。

中國移動從2008年開始啟動TD-SCDMA Femto系統(tǒng)研究，至2011年進行Femto規(guī)模試點，迄今已發(fā)展用戶2萬多戶。本文分析了TD-SCDMA系統(tǒng)部署中，在移動性管理、時間同步、回傳時延、跨地區(qū)接入等方面遇到的若干問題，并總結(jié)了其解決方案。

2 預留頻率、擾碼資源，便于Femto基站與宏蜂窩小區(qū)間的重選和切換

2.1 問題提出

Femto基站由用戶帶走并安放在家中，運營商事先并不知道其安放位置，無法靜態(tài)地預先為Femto基站及宏蜂窩小區(qū)添加對應鄰區(qū)，用戶在Femto基站及宏蜂窩小區(qū)之間移動時將引發(fā)小區(qū)重選和切換問題。

根據(jù)Femto現(xiàn)有機制，F(xiàn)emto基站具有偵聽功能，可以自動添加宏蜂窩作為鄰區(qū)，從而實現(xiàn)從Femto基站到宏蜂窩小區(qū)的重選和切換。

但從宏蜂窩小區(qū)到Femto基站，由于宏蜂窩小區(qū)無法自動添加Femto基站為鄰區(qū)，因此無法進行從宏蜂窩小區(qū)到Femto基站的小區(qū)重選及切換，如圖1所示。

2.2 解決方案

為Femto基站統(tǒng)一規(guī)劃特定的頻率、擾碼資源；且不論宏蜂窩小區(qū)周圍存在哪些Femto基站，都將這些頻率和擾碼配置為鄰區(qū)，即為宏蜂窩小區(qū)統(tǒng)一配置虛擬鄰區(qū)組。

對于在宏蜂窩覆蓋邊緣，利用少量Femto基站來“補盲”的場景，因為同覆蓋范圍內(nèi)的Femto數(shù)量很少，F(xiàn)emto基站之間不存在頻率和擾碼干擾，可以較好地實現(xiàn)從宏蜂窩小區(qū)到Femto的重選或切換。

對于利用Femto基站分流宏蜂窩小區(qū)業(yè)務流量、宏蜂窩小區(qū)周圍有很多Femto基站的“補熱”場景，由于為Femto基站預留的頻率、擾碼資源有限，會帶來眾多Femto基站之間較強的相互干擾；對于宏蜂窩小區(qū)而言，如果鄰區(qū)中有同頻同擾碼組的多個Femto小區(qū)存在，會導致終端無法正確識別目標小區(qū)，會出現(xiàn)切換到非目標小區(qū)情況。因此，“補熱”場景下從宏蜂窩小區(qū)向Femto基站的重選或切換，仍需再繼續(xù)尋求創(chuàng)新的途徑。

3 利用多種方式實現(xiàn)時間同步

3.1 問題提出

TD-SCDMA系統(tǒng)是個時分系統(tǒng)，要求嚴格的時間同步。宏蜂窩網(wǎng)絡中主要利用GPS來實現(xiàn)時間同步。而Femto基站由用戶安放在室內(nèi)非確定位置，并且由于設備成本原因，無法要求每個Femto基站都設置GPS，或能夠接收到GPS信號。Femto基站除了GPS，還有哪些可行的時間同步方式？

3.2 解決方案

3.2.1 宏基站偵聽

在Femto基站中嵌入自動搜索信號頻點的功能模塊，實現(xiàn)對周圍宏基站下行廣播信道的偵聽，并提取出同步信號。

該方案適宜在已有TD-SCDMA宏基站覆蓋區(qū)內(nèi)部署。3.2.2 IEEE 1588v2

IEEE 1588v2能夠通過IP網(wǎng)絡實現(xiàn)高精度時間同步信息的傳輸?？稍跐M足IEEE 1588v2協(xié)議的傳輸系統(tǒng)的某一節(jié)點上增設“時鐘同步處理裝置”，輸出精準的時間信息，并傳送至Femto基站。

目前中國移動新建的PTN及PON網(wǎng)絡均支持IEEE 1588 v2協(xié)議，該方案適宜在Femto基站的寬帶回傳網(wǎng)絡為中國移動自己新建時部署。

4 利用寬帶轉(zhuǎn)接服務器降低寬帶回傳時延

4.1 問題提出

中國移動自有寬帶接入資源較少，從Femto基站到Femto核心網(wǎng)的寬帶回傳常需借助其他運營商寬帶網(wǎng)絡?？邕\營商時帶寬不足、信道擁塞將一定程度上影響業(yè)務體驗，分別如表1和表2所示。

表1 某場景下不同運營商寬帶回傳平均時延（ms）

表2 某場景下不同運營商寬帶回傳平均分組丟失率

4.2 解決方案

如圖2所示，建設本地轉(zhuǎn)接服務器，減少路由迂回，保證時延、帶寬、抖動等指標，提高業(yè)務質(zhì)量。

5 通過虛擬網(wǎng)關技術實現(xiàn)跨地區(qū)接入

5.1 問題提出

在Femto部署初期，單個城市的Femto基站需求量不大，如果在每個城市都設置Femto核心網(wǎng)，將導致投資較大；如果集中在省會城市設置一套Femto核心網(wǎng)，且設置該Femto網(wǎng)關只與省會城市的一套MGW相連，將額外帶來其他城市Femto用戶漫游問題，影響計費。

圖2 設置本地轉(zhuǎn)接服務器減少時延

5.2 解決方案

采用虛擬網(wǎng)關技術，通過虛擬出多個邏輯網(wǎng)關接入不同地市的核心網(wǎng)；各地市部署的Femto基站通過公網(wǎng)進入Femto系統(tǒng)網(wǎng)關，并根據(jù)其所屬地LAC判斷進入本地的MGW/MSC Server。

既便于集中快速部署，又滿足跨區(qū)計費需求，可在保證用戶感知的同時快速擴大部署范圍。

圖3 虛擬網(wǎng)關設置示意圖

圖3為虛擬網(wǎng)關設置示意圖。

6 小結(jié)與展望

本文分析總結(jié)了TD-SCDMA Femto系統(tǒng)部署時存在的一些問題及其解決方案。解決了這些問題，將TD-SCDMA Femto系統(tǒng)應用于“補盲”場景已經(jīng)較為可行。

但本文尚未涉及針對TD-SCDMA Femto基站的宏微協(xié)調(diào)、干擾抑制及自優(yōu)化機制等方面的研究，對于Femto基站如何在“補熱”場景中應用，可展開進一步研究。

[1] 3GPP TR 25.820 V8.2.0 (2008-09) 3G Home NodeB Study Item Technical Report(Release 8)[S].

[2] 3GPP TS 22.220 V11.6.0(2012-09) Service requirements for Home Node B (HNB) and Home eNode B (HeNB)[S].

[3] Jiang X, Rui H L, Du Y Y, Study on synchronization solution for TD-SCDMA home Node B[J]. Telecommunications Science, 2009,25(4).

[4] 蔣鑫，芮鶴齡，杜艷艷. TD-SCDMA家庭基站時鐘同步解決方案的研究[J]. 電信科學，2009,25(4).

[5] Jiangxi Mobile. Application of GSM home Node B on weak coverage[Z].

[6] 江西GSM家庭網(wǎng)關補盲專題匯報材料.

[7] Huawei. by such Femto end-to-end suppliers as Comba, STS[Z].