TD-Femto家庭基站組網方案及現網應用

魏佳旻 劉海麗

【摘要】 家庭基站技術作為一種提高室內信號覆蓋的新技術，受到了業(yè)界的廣泛關注。它能以較低的功率為室內用戶提供高速率高帶寬的服務。本文首先介紹了家庭基站的應用背景、概念，并對家庭基站設備及S-RAN系統(tǒng)的網絡結構進行說明及分析。最后對黑龍江移動進行的家庭基站實驗網實際應用進行介紹。

【關鍵詞】 TD-Femto 家庭基站 核心網 sNode

一、應用背景

中國移動TD-SCDMA 網絡完成四期建設之后，已經有21 萬個基站覆蓋主要城市，

但是現網室內覆蓋并不深入，大多數建筑物內的信號覆蓋較差，極大影響的用戶的業(yè)務體驗和3G 的推廣，同時也未能有效分擔GSM 網絡的負荷，給TD 網的運營和形象都帶來負面影響[1]。

新興的Femto家庭基站技術可以做到精確的覆蓋，又可以最大限度的滿足客戶的

無線資源需求，另外針對于施工、組網等方面的優(yōu)化，有利于散點布設，相比室內覆蓋即節(jié)省投資又沒有增加覆蓋不增加容量的弊病，因此，Femto家庭基站技術是解決TDSCDMA網絡質量問題的非常有效的方案[2]。

針對這些問題，黑龍江移動采用Femto家庭基站實驗網解決方案，用于有效解決困擾用戶與運營商的TD 信號室內覆蓋問題。

二、TD-Femto家庭基站總體介紹

Femto又稱毫微微小區(qū)，主要用于解決家庭等室內環(huán)境的無線接入系統(tǒng)，可以借助固定寬帶接入作為其回程網絡。目前家庭基站系統(tǒng)設計支持容量為最大2000 激活AP（依賴于話務量模型），超過2000 基站之后，系統(tǒng)容量需要進行擴容，目前擴容方案有兩種：一是采用多Femto家庭基站系統(tǒng)疊加，二是升級為大型TD-Femto接入系統(tǒng)。

2.1 多Femto家庭基站系統(tǒng)疊加

當系統(tǒng)容量需求大于2000 節(jié)點或者在另外一個區(qū)域提供Femto 服務（不同區(qū)號）時，需要對S-RAN 系統(tǒng)進行擴容，擴容的辦法是增加IAG 網關，多個IAG 網關之間進行Load Sharing[3]。此種擴容方法比較靈活，針對于萬級以下的布設，其網關建設成本和投資都比較小，另外針對于多區(qū)域的方式，也可以解決漫游的問題，不同的網關接入不通區(qū)域的sNode 服務。但是由于平臺的限制，該系統(tǒng)僅支持冷備份模式，不能夠支持熱備份。

2.2大型規(guī)模TD-Femto 接入系統(tǒng)

除了使用Load Sharing 方式增加IAG 網關進行擴容之外，在用戶規(guī)模較大時，也可以將現網系統(tǒng)更新至大規(guī)模的TD-Femto 接入系統(tǒng)。升級為大規(guī)模之后，所有的家庭基站設備 可以無縫割接到新系統(tǒng)上運行，該系統(tǒng)也可以提供第三方的TD-Femto 接入點的接入，給運營商更多選擇[4]。

現階段黑龍江移動擬新建1000臺Femto家庭基站設備。基站設備及網關設備分別在省會城市及1個地市建設，分別接入省會城市、地市現網的核心網及PS域設備。網管設備統(tǒng)一建設在省會核心網機房，地市的本地設備通過DCN網絡接入哈爾濱網管。

三、S-RAN網絡架構及組網方案

3.1 組網架構

本次黑龍江移動家庭基站實驗網建設采用博威科技廠家提供的設備，該系統(tǒng)主要由sNode 和IAG 兩部分組成：

IAG 的功能是將sNode進行匯聚并提供核心網路由功能、IPSec 安全網關、sNode 管理（sManager）等。網絡連接如圖1所示。

3.2 主要設備及其功能介紹

3.2.1 sNode

sNode 是S-RAN 網絡接入設備，也就是TD-Femto網絡中的接入點。sNode 安裝在Home、SOHO 或者SME場景的室內，為這些場景下的UE 用戶提供TD 無線接入服務。sNode 集成了NodeB 和RNC功能，包括無線調制解調、無線資源管理、功率控制等功能。

3.2.2 IAG 接入網關

IAG 是S-RAN網絡的核心網絡設備。IAG 的功能包括：Iu 接口控制面信令和用戶面數據包的轉發(fā)功能IAG 通過標準的Iu 接口與UMTS 核心網設備MSC和SGSN連接，完成控制面信令和用戶面數據包在sNode 與UMTS 核心網之間的轉發(fā)功能。

sNode 的鏈路控制和鏈路管理功能IAG 通過私有接口與sNode 連接，實現對sNode 的鏈路控制和鏈路管理功能。

IPsec 安全通道提供IPsec VPN隧道功能。通過在sNode與IAG之間建立IPsec VPN 隧道，可以為sNode 和IAG 的通信提供安全保護。

3.3 核心網組網方案

IAG 設備通過標準的Iu接口與核心網CS域及PS域互通連接。其中，Iu-PS 接口僅支持基于IP 傳輸的選項，IuCS 接口可以支持ATM 或者IP 傳輸的選項，根據運營商的實際需要進行配置[5]?，F階段在省會城市選擇現網1部MGW（此MGW下的TD無線覆蓋區(qū)域和sNode的覆蓋區(qū)盡量相同）和sNode進行連接，采用ATM方式連接。IAG網關設備和現網PS域CE路由器連接，接入SGSN設備。同時IAG網關設備還需接入CMNET 網絡。

3.4 局址選擇

目前階段，sNode設備選擇放置在現網機房及移動公司內進行測試。IAG網關設備放置在現網核心網機房內，機房需要具備接入PS域CE路由器及CMNET的能力。

四、TD-Femto家庭基站未來發(fā)展及存在問題

Femto 家庭基站與傳統(tǒng)的基站相比，具有低成本、功率低 、寬帶接入、安裝方便等特點，能夠適應網絡快速部署的需要。目前 3GPP 僅制定了南向接口的相關規(guī)范，沒有制定北向接口規(guī)范。 Femto 的網管如何與運營商的運營支撐系統(tǒng)和綜合網管系統(tǒng)相連，是個比較現實的問題。另外 Femto 的維護界面也很難進行分工， 即 Femto 由核心網網絡管理還是由無線網網管管理的問題， 以上問題還需要進一步的研究及探索。

參 考 文 獻

[1]唐偉，楊龍祥，馬毅.3G/4G Femtocell 的組網方式研究，電信科學2010 年第11A 期 210-215。

[2]王曉鳴，杜艷艷，蔣鑫. 新型家庭基站鑒權技術解析， 電信科學，2009 年第4期，16-19.

[3]何文略.LTE 家庭基站研究，信息通信，2015 年第1 期.

[4]耿玉波， 谷金山. Femto組網應用若干問題研究，移動通信，2010年第19期，29-32.

[5]田英男，張欣，王靜，鄭瑞明，楊大. LTE家庭基站干擾管理研究，移動通信，2010年第8期，52-57.