femtocell部署的十大挑战

Femtocell部署的十大挑战

在无线领域，femtocell将是一个重大的事件。最近的发展使得这种新兴的技术更加重要和可信：雄心勃勃的企业正参与进来，主要的现场试验和运营商测试都在进行当中，行业巨头都纷纷加入femto论坛——支持femtocell世界部署的独立的行业组织——根据记录的数据，它的会员由最初的七家公司，在短短不到八个月的时间里已跃升到近60。Femtocell的市场机会，预计于2013年高达225亿美元，它已引起了行业相关人员和新建公司的关注，也吸引了相当数量的分析师和媒体的注意力。

现在的问题是femtocell的设备厂商和网络运营商如何快速克服重大挑战，包括技术和商业上的，以他们的方式使femtocell成为家庭无线应用的首选技术。时间对于市场而言，绝对是非常重要的。因为WiFi和非授权移动接入（UMA）在技术优势的较量上已然领先。

1 低成本实现

大多数行业观察家都极为关注femtocell的设备成本。除非femtocell是公众都能负担得起的大众市场，否则这项技术将不会得到较大的发展。许多厂商都表示，他们计划对每个femtocell收费200美元，而这个价格对于大规模使用仍然太高了。对于一个可行的部署，远低于200美元的售价是必要的。与此同时，运营商将被迫为每个设备进行补贴以保持较低的价格，鼓励早期的用户使用。在US最初的femtocell试验当中，Sprint家庭基站的售价仅为50美元，而且对于个人套餐，每月统一向客户收取15美元的费用，家庭套餐每月费用30美元。这与T-Mobile的HotSpot@的服务差不多，它每月收取19.99美元的费用，并需要购买一个路由器，售价为50美元左右。由运营商补贴femtocell设备成本并不是一个长期可行的策略，供应商必须想办法降低femtocell客户端设备（CPE）成本。

支持femtocell成本降低的关键因素是软件与芯片的集成，也就是所谓的“femtocell-on-a-chip”。这样的集成降低了设备的开发成本，而且也减少了构建femtocell所需的组件的数量。从本质上来讲，较低的芯片数量也意味着较低的成本。将femtocell技术集成到机顶盒或电缆/数字用户线（DSL）调制解调器中，将有机会提供更进一步的成本降低，因为这些集成的设备CPE可以使移动运营商协同利用。另外，集成的CPE设备可以共享某些处理芯片和其他的组件，因此可以通过组件的重利用，使得物料清单BOM成本降低。显著的差异化的服务可以通过集成的设备，提供满足目标的方法来实现。集成CPE厂商的机遇就是发展集成设备，以提供真正的”Quad-Play”性能成本效益——语音、视频、数据和移动性。

实施低成本的femtocell还取决于它的出货量。如果有足够多的用户注册使用这项服务，运营商将能够避免宏小区昂贵的建设维护成本。大规模的使用也是必要的，以节省成本。到2012年如果60%的客户家庭中使用3G femtocell，那么一个典型的小运营商每年每个用户可以节省45美元的开支。但是如果到那个时候，仅仅有20%的客户使用femtocell服务，那么运营商每年每个用户仅能够节省20美元，因为大量的宏单元仍然是必要的。因此为了使家庭基站的投资得到回报，运营商必须迅速为大量客户推出femtocell服务——femtocell设备不但要负担得起，而且还要随时可用。因为当确定为femtocell部署的主要挑战之一时，femto “运营商需要相信，他们可以在适当的出货量的基础上得到一个合适的价格。”论坛就解释说，

2 网络架构融合

femtocell部署的另一个挑战就是对于将femtocell集成到移动核心网，缺少一个专门的行业标准架构。在femto技术重要性不断增长的同时，它也营造了这样一种环境——很多不同的，有时是专用的解决方案来集成femtocell。目前至少已经确定了15种不同的femtocell 架构，遍及所有的空中接口，包括CDMA，GSM，WCDMA和WiMAX。这样的多样性将会转换为市场的分割，而这又会反过来危害到它的部署规模，导致复杂的互操作性，最终造成成本的提升。正如一位分析家所指出的，“开放标准的出台对于行业规模的提升非常关键，它能够很好的促使OEM和半导体厂商制作出更有价格吸引力的产品，刺激市场经济。”

为回应这种对融合的日益增长的需求，femto论坛提出了一项倡议，旨在协调femtocell 的网络架构，并为未来标准的发展打好基础。这里有两个主要方向：UMTS-centric和SIP-based。前者利用移动核心网来完成切换功能，但不能减轻核心网的压力。相反，基于SIP的架构通过将业务直接传送到IMS核心网或软交换为基础的移动核心网，可以减轻核心网的业务流量。在这种情况下，femtocell拥有更多的功能，可以采用基于IP的技术集成到核心网。新应用例，如语音呼叫连续性（VCC）就需要在femtocell和宏小区之间实现无缝的、安全的切换。

在femto论坛2008年3月全会上，Simon Saunders主席说，femtocell团体将会共同努力来制定femtocell统一的网络架构来提升行业的规模，降低成本，并且为将来新的应用做好准备。

3 远程设备管理和软件更新

一旦家庭基站大规模部署，远程软件更新对于运营商以高成本效益的方式完成网络演变至关重要。就像picoChip，一个femtocell芯片的领先供应商所指出的，“随着标准的演进和发展，有能力提供软件更新正变得越来越重要”。对于每一个femtocell部署网络架构，femtocell内部的软件架构都是不同的，如下图所述：

换言之，femtocell内部软件的改变取决于家庭基站部署的体系结构，但基本的硬件结构保持不变。为了避免“上门服务”维持客户满意度，运营商需要能够远程管理家庭基站。他

们必须能够更新软件和固件，监控femtocell的状态和性能，做诊断测试，所有都来自于运营商网络的控制台。为此，femtocell的开发者正努力确保femtocell CPE能够简单安全地配置，诊断，远程控制和管理。这将导致femtocell对TR-069协议越来越感兴趣，该协议由DSL 论坛完成标准化工作。TR-69将需要被扩展并且需要发展新的家庭基站协议。

4 RF射频干扰

由于femtocell工作在授权频段内，成功建设femtocell网络的一个关键因素就是最小化射频干扰。比如在一个单一频率的CDMA系统中，宏蜂窝和飞蜂窝网络共用相同的频段，femtocell的功率控制算法会对宏蜂窝产生干扰，从而降低网络性能和QoS. 此外，在多住户的地方，如公寓或者宿舍，各个femtocell不仅会对宏蜂窝产生干扰，而且相互之间也会产生干扰。

一些运营商打算将femtocell配置在与宏蜂窝不同的射频频段来避免干扰，但是购买频段的费用太高。另外一种解决方案是利用3G配置参数中的模式2固定功率选项，它可以阻止移动单元功率增加以及引起干扰，不过这是以牺牲性能为代价的。开发商正在研究自配置方案以解决干扰问题。femtocell制造商正在努力研究一种成熟的算法，可以根据环境缓解潜在的干扰以及调节信号功率。尽管运营商的模型显示这些算法可以解决干扰问题，但是却会造成其他运营方面的问题。例如算法需要知道宏蜂窝的发射功率，而这要求运营商集中配置femtocell。此外另一个需要知道的参数是到femtocell的视线距离，这需要运营商知道femtocell的安装位置。

5 潜在用户担忧

关于无线电波和无线通信设备的安全使用一直就是用户担心的问题。消费者可能对femtocell（通常也被称为“家庭基站”）怀有极大的安全顾虑，尤其是当孩子靠近它时。就如同一个评论者所说的：“当人们听到家庭基站的时候，就会认为它有危险，而这将会阻碍进步。”

Femto论坛已经开始行动来解除公众对femtocell产生健康影响的担忧。Femto论坛的论文“Femtocell和健康”声称femtocell必须符合和其他无线设备比如手机及天线，一样的安全规范，并且做出结论：“无线通信系统所使用的，暴露在安全范围以下的无线电波对于人体不会产生危害。”无线电产业必须花费更多的时间来向公众说明为什么femtocell不会对健康产生威胁。

接入控制也会成为公众的一个顾虑。运营商必须准备好来回答这些问题。公众肯定不会希望经过他家的人或者邻居可以无偿的使用femtocell，尤其是他们要为femtocell的IP回程付费。运营商需要开发出简单易用的接入控制机制，来保证用户可以方便的增加、删除授权用户并拒绝非法用户。

消费者对安全的顾虑也必须减少。由于femtocell使用住宅IP宽带连接，消费者需要通过电缆调制解调器和DSL路由器将femtocell连接到Internet。Internet作为回程网络的使用带来了一系列的安全问题：如何保护公共因特网环境下运营商核心网的完整性，如何保护用户数据的完整性，如何支持femtocell与宏小区之间的无缝切换。因此，每个Femtocell都必须建立加密的IPSec隧道。为阻止黑客，Femtocell还必须识别和鉴别自身到运营商网络的有效性。安全性和移动性网关将需要处理大量的IPsec加密隧道。