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毫微微蜂巢式基地台面臨的設計挑戰

上網時間: 2008年11月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:干擾  功耗  標準化 

過去兩年多來,毫微微蜂巢網路(femtocell)產業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,該技術是行動通訊服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開發商所主導,但最近許多大型供應商已宣佈向該領域投資,這些公司包括了高通、Google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。該地區的廠商被公認為是推動部署femtocell基地台的全球領先者,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所面臨的主要挑戰以及應對措施。

為何採用femtocell?

femtocell是一種用戶住宅蜂巢式接取點,它透過用戶的寬頻連接接取行動廠商的核心網路。femtocell可以為家中發起的呼叫和連接提供高品質的語音、最佳的數據速率以及更便宜的資費,所有這些都可以採用標準的行動手機來實現。全球的主要業者都聚焦於兩大發展方向,即覆蓋率和容量。這樣做無論何時都是正確的。目前3G網路的室內覆蓋性不好,而將主要的容量集中在回傳網路上意味著行動寬頻服務不能支援更廣泛的應用。femtocell技術將永久地解決這些問題,因為它能為發起絕大多數行動呼叫的所有家庭提供最佳的覆蓋率,還能為回傳網路的容量提供指數式成長。此外,也是亞洲市場特別感興趣的地方,就是femtocell能夠為靈活的商業模式以及創新型增值服務帶來機會。

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是一項很好的替代乙太網路電纜的技術,但該技術主要設計用於可以外接電源或者具有大容量電池的設備(如筆記型電腦)。WiFi與蜂巢式技術不同,缺乏自適應的功率管理功能。因此在行動領域裡引起的最突出問題是採用該技術的手機的電池供電時間非常短。而蜂巢式技術則非常靈敏,當靠近基地台時可以將功率降下來,因而節省電池能量。這使得femtocell技術可以帶來額外的好處,即大幅增加手機電池的使用時間。另外,femtocell支援所有的標準3G手機,無需像增加WiFi功能那樣增加額外的BOM和整合費用。

femtocell技術難點

許多供應商和業界觀察人士都強調了femtocell技術研發中存在的潛在問題。最常提到的是如何降低干擾、遠端管理、功耗標準化。客觀地說,這四個問題確實極具挑戰性,femtocell市場的成功與否取決於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:在傳統的大型蜂巢式網路部署中,為了確保每個蜂巢網路之間沒有干擾,需要一位有經驗的現場工程師對每個基地台進行大量的設置和最佳化。這是一個相當耗時的過程,需要預先作好規劃,並進行大量的現場觀察測試。但對於femtocell則不然,用戶只需簡單地將設備從包裝盒中取出來,插上電並連接寬頻網路後就能夠工作。同時,廠商還必須保證這些femtocell不會對他們的大型蜂巢式網路產生干擾。femtocell還必須能夠解決在被行動位置、放置到毗鄰其他設備旁甚至被企業用戶放置到屋外試圖為鄰居提供電話服務時產生的問題。解決這些問題的方法是利用所謂的‘感知無線電’技術。這指的是femtocell中的無線電電路不斷地監測射頻環境,並根據情況進行自身設置。Ubiquisys公司的設備會每100秒監測一次,它會被動地偵聽鄰近的基地台和femtocell,確保沒有干擾,同時偵聽射頻環境以確保其訊號恰好能夠覆蓋它所處的房屋空間而不至於太強。

功率:功耗是另一個需要考慮的因素。雖然最初的誘惑是,femtocell供應商可以製作微微蜂巢式基地台的精簡版本,但家庭蜂巢網路的一個關鍵需求是要滿足消費電子產品的功率限制要求,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路閘道產品中的一個整合模組時,必須在無需太多重新設計條件下能滿足冷卻和電源的限制條件。Ubiquisys公司解決了這些問題,設計出了無風扇模組,目前這種模組已經成功地整合在摩托羅拉和Netgear公司的家庭網路閘道產品中。其額外優勢是隨著廠商日益尋求增強‘綠色’特性,femtocell能幫助他們降低網路的整體功耗。

整合標準:廠商部署femtocell需要的不僅僅是用戶家中的設備,他們還需要行動中心裡的設備將上百萬計的設備整合在網路中。遺憾的是,現有網路設計僅僅支援幾千個基地台,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部署中的私有方法有很大的不同,也有些做法是利用電信產業裡的各種標準。

私有方案意味著廠商必須從同一供應商選擇femtocell和核心網中的網路閘道設備。那些著眼於行動網路長期演進的廠商採用SIP/IMS進行整合,並用主導與目前網路相容的雙模FMC領域的UMA/GAN標準作為補充。此外,femto論壇、femtocell產業協會以及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公司已宣佈支援所有這些開放式標準,包括GAN、SIP和Iuh。

管理:實際上挑戰還不止這些。同樣地,femtocell的整合與其同類的節點b有很大不同,管理上也是如此。與傳統網路架構不同,femtocell部署的數量很大,並且由用戶自己安裝,因此監控和配置必須完全自動完成,並由行動廠商進行遠端管理。不用說廠商無法像對待大型蜂巢式基地台那樣,可以派出工程師開著汽車去現場修改或者升級軟體。需要重申的是,不同的femtocell供應商採用不同的方法,一些供應商會開發專用方案,一些供應商會採用現有標準。於是,femtocell之間的互通作業性風險依然存在。

這一次供應商承諾採用針對整個IT產業、特別是ISP如何管理上百萬台DSL數據機的標準化方案,即TR-069協議。Ubiquisys公司已經意識到這是一個理想的解決方案,並採用了該標準-這種做法隨後也被femtocell論壇所接納。這個被全球大約3千萬套固定寬頻設備所採用的TR-069標準已經證明它可以幫助廠商提供更簡單的安裝和配置、實現先進的故障診斷並以特別高性價比的方式對數百萬終端設備進行韌體和服務的遠端升級。

本文小結

雖然開發和部署femtocell網路將遇到許多技術挑戰,但客觀地說,許多問題是低估了產業的解決能力了。不宜採用精簡現有微微蜂巢網路(picocell)或節點b的方法,應該採用從無到有的方式設計femtocell,這種解決方案的優勢在於可以使用各種現有標準和創新技術。

作者:Paul Palmer

總監

Ubiquisys亞太公司





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