FEMTO简介及联通3G驿站建设指导意见

FEMTO简介及联通“3G驿站”建设指导意见沈文明2009年12月2提纲1FEMTO的背景2FEMTO技术简介3适用场景分析4典型厂家FEMTO设备情况5联通FEMTO建设指导意见3认识FEMTO“FemtoCell或HomeNodeB”•Femto－意为“千万亿分之一”，极微小•HomeNodeB–家庭基站•Femto作为一个蜂窝基站其覆盖范围非常小，通常的覆盖半径是20到50米•通过Femto的引入，可以与传统家庭网关结合来提供优质3G服务•适用于任何符合3GPP标准的终端•扁平化的IP架构——简化传输要求、更适合承载数据业务•支持语音及高速数据业务（UMTS/HSPA)集成到一个“盒子”移动核心网CS/PSBSRfemto网关RNC宏蜂窝接入费率家庭接入费率Femtocell宏基站宏蜂窝4FEMTO需求背景•业务角度3G主要应满足数据业务需求,而数据业务需求往往集中在室内的局部区域,如:家庭、企业办公室等对数据资费敏感，需要进一步降低每比特承载成本来创造价格优势家庭型用户数不多，但是需要更高带宽•市场竞争角度WLAN：每比特成本低，但达不到电信级服务、且不支持部分3G终端和应用有线宽带：缺乏移动便利性其他3G技术：暂时还没有FEMTO产品FEMTO符合业务使用需求5FEMTO需求背景•3G逐渐向扁平化发展FEMTO符合技术发展趋势•不同的接入手段将逐渐融合——NodeB代表接入节点；FMC/IMSRNC3SGSNNodeBR6/HSPAR7/设RNCR7/不设RNC•扁平化的优点：减少时延，提高数据业务性能控制功能在基站中完成，减少RNC瓶颈和网管压力•3GPP正在对FEMTO进行标准化工作——应用推动标准化3GPPTR25.820：3GHomeNodeBStudyItemTechnicalReport(Release8)3GPP计划年底实现FEMTO与NodeB之间的双向切换、企业级应用（更大功率、更大容量）等改进6FEMTO需求背景•3GPPR8中对FEMTO（HNB）的标准化情况安全性架构即插既用应用控制平面协议用户平面协议系统承载接口•Iuh接口:FEMTO与Gateway之间的接口•SA5接口:网管接口—接口基本确定—完成基本需求研究：Femto优选；接入控制；位置显示；业务支持等•3GPPR9中对FEMTO（HNB）的标准化情况（09年底完成）—增强需求的研究：宏网络向Femto的切换；支持IMS；Localaccess等7FEMTO需求背景FEMTO的运营模式与经济性•FEMTO可对微小区内提供丰富的容量资源家庭/单位内部用户包月无限制通话家庭/单位内部用户包月上网•FEMTO的全球应用美国（Sprint/08.07、Verizon/09.1），新加坡（StarHub/08.12），英国（VodafoneUK/09.06）都已经商用大多数WCDMA运营商准备采用，扩展速度极快•联通FEMTO的商业模式在北方十省，面向用户销售资费：安装价格为1200元/台，月使用费10元/月8提纲1FEMTO的背景2FEMTO技术简介3适用场景分析4典型厂家FEMTO设备情况5联通FEMTO建设指导意见9FEMTO的组成原理•典型的FEMTO可对外提供：WCDMA无线接口、WLAN接口、10/100以太网接口10FEMTO的主要功能自动配置自动优化准入控制移动性管理Femto网络标识安全性管理其他功能11FEMTO的主要功能——自动配置OAM3GFMSCM运营商操作后台FMS中Femto数据的离线配置-Femto位置信息-Femto的覆盖类型-宏站网络的无线配置1ADSLaccessNetworkUEFemto首次连接后的自动配置-连接到预先设定的HNMS-基于射频测量自动配置参数2FemtoFemto持续不断的自动优化-周期性的射频测量-基于事件触发的自动无线优化3自动配置自动优化12FEMTO的主要功能——自动配置FEMTO的位置接入限制控制AP的迁移，以便于管理和避免收入流失联通指导意见中建议有宏蜂窝覆盖时采用宏蜂窝绑定，没有宏蜂窝覆盖时依靠端口的IP地址段绑定13FEMTO的主要功能——准入控制-封闭式接入：仅支持内部用户，不许外部用户接入-增强型开放式接入向所有用户开放-支持半开放接入在支持内部用户基础上，允许少量用户以低优先级接入并使用话音等基本业务私人场所封闭式接入模式公共场所GatewaysBPGBVGBSG开放式接入模式准入控制封闭式在同频组网是可能对其他用户产生”死区”14FEMTO的主要功能——准入控制准入控制-支持FemtoGroup功能FemtoGroup中连续覆盖的Femto之间可以进行切换场景：机场场景：企业逻辑上捆绑为1个，共享相同的接入列表（封闭式）。空口上采用同一个LAC，扰码是各小区不同的，通过邻区设置进行切换。15FEMTO的主要功能——移动性管理-支持Femto到2G/3G宏站、2G/3G宏站到Femto和Femto到Femto的小区重选-支持分层小区结构（HCS）UE小区重选算法考虑其移动快慢和HCS参数设置可以尽可能地将静态UE保留在Femto小区中可以减少Femto小区和宏小区间的乒乓小区重选，减少信令P3P2Copyright?1996NorthernTelecomP1移动性管理小区重选小区切换16FEMTO的主要功能——移动性管理从宏小区-FEMTO对宏小区的要求:•广播为femto邻小区特设的参数(如Sintrasearch,Treselection,…)•广播最多15个femto邻小区以及相应参数(如Qqualmin,QrxlevminQoffset,…)参数设置的目的:•当宏小区质量较强时，UE应该测量同频或异频femto小区•当Femto小区满足小区选择条件是，UE应重选到Femto邻小区小区重选原则:§主要的重选判据是femto小区的质量;§UE一旦进入Femto覆盖范围（图中红色区域），应立刻驻留到Femto小区。§UE应能够在宏小区信号质量好于femto小区时还驻留于femto小区（如在宏基站附近）§当femto小区的覆盖变弱时UE应转移到宏小区从FEMTO-宏小区对femto小区的要求:•广播femto小区参数(parameterQqualmin,Qrxlevmin,Sintrasearch,Treselection,…)•广播宏蜂窝邻小区参数(Qualmin,Qrxlevmin,Qoffset,…)参数设置的目的:•当femto小区质量变差时，UE只测量同频和异频宏蜂窝小区•当femto覆盖变差时，UE应重选到满足条件的宏小区17FEMTO的主要功能——移动性管理移动性管理小区重选小区切换-支持Femto向2G/3G宏小区的切换当UE移动出Femto覆盖区域，Femto的质量和电平差于一定门限的时候，将会触发Femto向2G/3G宏小区的切换-支持Femto向Femto的切换FemtoGroup中支持Femto向Femto的切换均为硬切换SourceFemtoCellTargetFemtoCellIPSECRouterUEBVGIu-CSUPBSGIu-CSCP3GMSCManagedTransportNetworkHandover18FEMTO的主要功能——移动性管理Femto网络标识MacroUE-MacroPLMNUEcanaccessMacroonlyFemtoUE-FemtoPLMNCanaccessbothFemtoandMacroePLMNconceptFemtoCellMacroLayerMacroLayer…FemtoLayerMacroPLMNFemtoPLMNUEH-BSR1.RRCConnectionEstablishment5.NAS:LocationUpdateAccept2.NAS:LocationUpdateRequest3.NAS:MMInformation(networkname)6.NAS:LocationUpdateComplete3G-MSC5.NAS:LocationUpdateAccept2.NAS:LocationUpdateRequest7.RRCConnectionRelease3.NAS:MMInformation(modifiednetworkname)4.NAS:MMStatus4.NAS:MMStatus6.NAS:LocationUpdateComplete-方案一：基于ePLMN的Femto网络标识为FEMTO申请新的网号，Femto网络和宏站网络使用不同的PLMN，做RPL等效后同属联通-方案二：基于MM/GMM信息插入的Femto网络标识同网号，UE从宏小区向Femto进行位置更新/路由更新时，Femto在核心网下发的MM/GMMInformaiton消息中插入Femto网络名称替换原有的HPLMN名称字段，标识Femto区域不用新网号，外场中发现有不支持中文网号的手机目前联通在申请新网号，之前暂用方案二19FEMTO的主要功能——安全性OnePhysicalHousingOnePhysicalHousingUTRAN(RNC+L1radio)Iu-CSFemtoBSRLegacy3GPPR99&HSPAterminalWMSHNM3GPPInterfacesBSRGatewaysAndOAM3GPPCoreNetworkIPSECoverxDSL…InternetApps;Portals;InternetPSTNMSCHLRSGSNOnePhysicalElementOnePhysicalElementBVGBSGBPGFirewall/IPSecRoutingIu-PSGi-TrafficAggregation-Security-SignallingTranslationUTRAN(RNC+L1radio)OnePhysicalHousingOnePhysicalHousingOnePhysicalElementOnePhysicalElementBVGBSGBPGFirewall/IPSecRoutingAAAServer/Authdatabase非安全区域Femto关键数据安全的本地存储基于3GPP的空口加密网络防火墙Femto内嵌防火墙IPSec隧道Femto鉴权安全性管理20FEMTO的主要功能——其他功能其他功能——部分厂家支持LAC转换BSRGatewaysBPGBVGBSGDSLNetworkMSCIu-CSFemtoSIBmessagewithAirLAC空口LAC/Iu口LAC转换空口LAC尽可能多Iu口LAC尽可能少从核心网侧来看,过多的LAC不便于MSC/SGSN管理,也增加信令负荷为了便于准入控制，一个交换机下不同FEMTO的空口LAC应该尽可能不同利用FEMTO提供空口LAC到Iu口LAC的转换功能，可以使得FEMTO的空口LAC和Iu口的LAC不同，无论FEMTO下空口LAC如何不同，Iu口上只会有一个LAC分为上报核心网LAC（称IuLAC）和下发终端LAC（称UuLAC）21FEMTO的覆盖分析-10-8-6-4-20246810-10-8-6-4-20246810XCoordinateinMeterYCoordinateinMeter-130-120-110-100-90-80-70-60-50-40一般家庭环境的路径损耗在70dB~100dB左右L≈39.5+20logd按照导频RSCP-100dBm的FEMTO覆盖门限，那么FEMTO在穿透3堵墙的情况下，能覆盖到10米的距离，基本能够满足一般家庭覆盖在异频组网的场景下，Femto与宏站之间基本没有干扰Femto的小区半径主要取决于导频的RSCP接收电平Femto与UMTS宏站异频组网情况下行受限：家庭型发射功率：20mW企业级发射功率：100mW既13-20dBm22FEMTO的覆盖分析Femto与UMTS宏站同频组网