一種新型的室內信號覆蓋技術－Femtocell

背景

隨著國內電信運營商重組的完成，我國3G網絡開始進入大規(guī)模建設階段，據有關機構統(tǒng)計：目前階段移動語音業(yè)務的60％，數據業(yè)務的70％發(fā)生在室內，這說明移動用戶雖然使用的是移動終端，但大部分的業(yè)務發(fā)生在固定場所，因此確保室內信號的覆蓋質量是3G是否能夠取得成功的關鍵。

由于3G網絡工作在較高的2G頻段，無線信號的穿墻損耗較2G網絡高了很多，原來2G網絡室外宏基站可以覆蓋到的室內區(qū)域現在很多成了盲區(qū)。通過增加室外基站的數量來進行深度覆蓋的方法成本很高，包括基站選址、設備投入等問題，而目前傳統(tǒng)的室內分布系統(tǒng)只能解決商業(yè)樓宇和公共空間的覆蓋，尚無法進行住宅小區(qū)的室內布線，因此3G時代室內覆蓋問題將比2G更嚴重。

正是基于以上問題的，近年來一種新型的室內信號覆蓋技術－Femtocell受到業(yè)界的高度關注，各大運營商均在加緊測試和驗證Femtocell技術，有望在數年內達到商用水平。

Femtocell概念

根據Femto Forum對Femtocell的定義，Femtocell是一種工作在許可頻段上的低功率AP（無線接入點）設備，通過居民的DSL或cable寬帶與移動運營商網絡連接，支持標準的移動終端設備。

Femtocell被稱為毫微微小區(qū)，是一種小型的低功率蜂窩基站，設計的初衷主要用于家庭及小型辦公室等室內場所，因此也被稱為家庭基站（home base station）。它的作用是作為蜂窩網在室內覆蓋的補充，為用戶提供話音及數據服務；其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級，覆蓋半徑一般為50～200米。單個Femtocell設備一般可支持4個活動用戶，空中接口符合3GPP/3GPP2標準，因此適用于任何現有的移動終端。

Femtocell使用IP協議，通過用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠端由專用網關實現從IP網到移動網的連接。設備大小與ADSL調制解調器相似，具有安裝方便、自動配置、自動規(guī)劃、即插即用等特點，支持GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、EVDO等各種網絡制式。

Femtocell網絡構架

Femtocell系統(tǒng)在網元功能配置上與傳統(tǒng)宏蜂窩網絡有很大的不同，主要定位于家庭或中小辦公室接入，室內通信的特點不同于室外環(huán)境，對容量需求小，且沒有用戶突然增加的情況，不需要過多考慮呼吸效應、切換等問題。

在Femtocell技術出現的早期，由于缺乏統(tǒng)一的標準，對于Femtocell設備的功能組成及設備接口，各廠家的實現方式各不相同，通常采用扁平化的網絡構架，Femtocell設備集成傳統(tǒng)宏蜂窩網絡中多個網元的功能，如NodeB、RNC功能，更進一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、SGSN與GGSN功能。

長期以來，標準的不統(tǒng)一導致了不同廠家的產品不能夠互聯互通，無法統(tǒng)一組網，阻礙了Femtocell的商用進程，2009年4月，全球第一個UMTS Femtocell標準獲批并被納入3GPP Release8標準，使不同廠商的設備接入到統(tǒng)一的Femto網關成為可能，新標準的發(fā)布為Femtocell網絡的大規(guī)模商用鋪平了道路，圖1為統(tǒng)一標準公布的網絡構架。

圖1 Femtocell網絡構架

HNB（Home NodeB）為femtocell終端設備，安裝于家庭內，為家庭內的標準3G手機提供無線信號覆蓋，HNB不僅具有標準NodeB的功能，還集成了無線網絡控制器(RNC)的無線資源管理功能。HNB GW（Home NodeB Gateway)安裝在運營商網絡一側，匯聚來自眾多HNB的業(yè)務，通過標準的lu-CS和lu-PS接口回傳到無線核心網絡。統(tǒng)一標準規(guī)定HNB和HNB GW之間采用lu-h接口，該接口定義了在互聯網上傳送lu控制信令的一種高效靈活方法。

Femtocell的市場價值

1、Femtocell對運營商的價值

改善室內信號覆蓋，提高服務質量

在3G環(huán)境中，通過室外宏基站的穿透來覆蓋住宅小區(qū)無法保證室內的深度覆蓋，通過部署室內Femtocell可以有效的提高室內信號質量水平，由此帶來用戶的寬帶和語音服務質量的極大提高，同時由于Femtocell只支持家庭授權用戶的接入，家庭用戶可獨享3G網絡的帶寬資源，提升用戶的上網體驗。

快速擴充網絡，增加網絡容量

每個Femtocell相當于一個完整的基站，增加Femtocell終端數量相當于增加基站數量，當然也增加全網的容量，一旦獲得用戶認可并大量使用，可快速擴充網絡容量。

節(jié)省運營商投資，減少CAPEX和OPEX值

Femtocell主要用于家庭部署，設備的購買費用由用戶或者與運營商共同承擔，同時由于借助于固定寬帶接入作為其回程，無需額外的網絡布線，不存在站址選址和建設維護等投入，可以大大降低網絡建設和開通的投資，從而減少CAPEX。由于Femtocell設備放置在用戶家中，節(jié)省了機房、電源、空調及電路維護等運行成本，從而減少了OPEX。
運營商業(yè)FMC業(yè)務推廣的有效手段

隨著電信運營商重組的完成，三大運營商已全部實現全業(yè)務運營，擁有完善的有線和無線運營網絡，為Femtocell的部署提供了絕佳的網絡資源，運營商借助固定接入提供移動業(yè)務，一方面可以把現有固定業(yè)務和移動業(yè)務進行綁定，從而提高用戶的忠誠度；另一方面，也可以把原本只部署于固定網絡的業(yè)務擴展到移動終端，從而增強用戶的使用體驗以吸引更多的用戶。

Femtocell對最終用戶的價值

改善語音和數據業(yè)務服務質量

由于Femtocell針對家庭環(huán)境專門覆蓋，具有良好的室內信號覆蓋質量，較之室外的宏蜂窩網絡環(huán)境，語音通話更加清晰；同時由于覆蓋的用戶少，Femtocell可以為每個用戶提供更高速率的寬帶服務，給用戶更好的寬帶體驗，享受VIP級別的通信服務。

更加環(huán)保節(jié)能

由于Femtocell覆蓋半徑小，用戶手機發(fā)射功率很小，給用戶帶來的是更長的手機待機時間，減少對人體的輻射。

享受更經濟的服務

由于部署成本相對較低．為了吸引用戶，運營商有可能通過給予用戶補貼、優(yōu)惠和更經濟實惠的家庭域套餐等多種優(yōu)惠政策，讓用戶享受到更多的資費優(yōu)惠。

Femtocell推廣建議

前面已經提到，Femtocell技術主要定位于家庭環(huán)境的移動信號覆蓋，為家庭用戶提供高質量的語音和數據業(yè)務服務，從目前情況來看，各運營商的態(tài)度比較謹慎，技術性能和商業(yè)運行模式尚處在探索之中，Femtocell離正式商用尚有很長的路要走。

1、明確Femtocell的市場定位，實現和WIFI的錯位運營

和Femtocell剛剛開始起步不同，WIFI作為一項成熟的技術，三大運營商均已開始大規(guī)模的實際部署，兩種技術均可向用戶提供寬帶的接入手段，具有明顯的相互替代性。現在很多家庭自發(fā)安裝的WIFI AP設備已很普及，為手機、筆記本電腦等移動設備提供方便的高速上網服務，使用非常方便，Femtocell要取代WIFI的地位，必須要有能夠打動用戶的充足理由，兩種技術，孰優(yōu)孰劣，我們可以作一下比較，見表1所示。

表1 Femtocell和WIFI性能比較

可以看出，Femtocell具有明顯的技術優(yōu)勢，運營商也在積極推進，而WIFI有著先發(fā)優(yōu)勢，市場成熟度較高，各運營商和地方政府均在推進無線城市的建設。由于目前Femtocell產業(yè)鏈還不成熟，客戶端成本高等問題，使得近期市場化存在一定難度，但應該看到的是，目前各大運營商正在建設的WIFI熱點主要分布在城市商業(yè)樓宇區(qū)域，Femtocell無意也不可能去爭奪此部分市場，Femtocell一開始就應定位于家庭用戶，通過改善室內信號質量，給用戶提供高質量的語音和數據業(yè)務，在沒有網絡信號和信號質量較差的地方，確保手機信號的暢通是最重要的，畢竟誰也離不開手機，如果運營商能夠推出富有吸引力的消費套餐，相信不少人是愿意嘗試Femtocell的，此時家庭內的WIFI就失去了存在的必要。

2、加緊技術測試和驗證，完善Femtocell技術

作為一項新技術，在國外也處在試商用階段，國內還未開始真正起步，全球統(tǒng)一標準也是剛剛出臺，在技術上尚有許多不完善和缺乏驗證的地方，尤其針對國內住宅小區(qū)建筑密集的國情，Femtocell技術是否完善？目前還是未知數，比如說Femtocell設備與室外宏蜂窩網絡、大量相鄰的Femtocell設備之間的干擾；宏蜂窩網絡和Femtocell網絡的切換控制；來訪客戶的接入控制等問題，尚需要進行大量的測試和驗證。

完善Femtocell產業(yè)鏈，盡快降低推廣成本

和WIFI AP相比，目前Femtocell終端的成本高數倍以上，除非運營商愿意承擔起終端費用，否則很難吸引客戶購買。一項新技術推出的初期，由于產業(yè)鏈的缺失，成本相對較高是正常的，隨著越來越多的廠家看好和加入到Femtocell產業(yè)鏈中來，終端成本將會很快下降，到時Fmetocell將會真正進入到尋常百姓家。Femtocell推廣初期，運營商可參照目前的3G數據卡和上網本補貼政策，對廠家和最終用戶進行補貼，以使最終用戶承擔的費用控制在合理的范圍內，補貼的損失可在日后客戶的服務費用中逐年收回，同時鼓勵廠商進行技術革新，盡快降低終端的BOM成本。

3、合理的商業(yè)模式是Femtocell成功的關鍵

作為一項融合固定和移動業(yè)務的新技術，Femtocell有可能為運營商提供了一個全新的商業(yè)模式操作平臺，通過為家庭用戶提供捆綁收費、有線無線寬帶、家庭網關業(yè)務、家庭域無線局域網等特色服務，給用戶提供良好業(yè)務體驗，吸引用戶增加消費時長，提升運營商的盈利水平。

總之：Femtocell的出現為運營商提供了一種室內覆蓋技術的新選擇，非常值得期待，能否在國內獲得發(fā)展取決于諸多因素，成功與否，我們將拭目以待。