1、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
2、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 U
3、S 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 HotSpotH 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
4、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 femtoce
5、ll 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
6、部署的主要挑战之一时，femto 论坛就解释说， “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。 ”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
7、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，
8、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
9、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
10、 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
11、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
12、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
13、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 femto
14、cell 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。6 Qos 和业务优先级由于基于良好室内覆盖的较强的 RF 射频信号，femtocell 将提供比移动用户过去所使用的更高的数据传输速率，可以预计家庭将会使用更多的数据业务和视频流。对于移动运营商部署 femtocell 网络，这可能是最重要的一个原因，因为 femtocell 不仅使移动电话可以与固定电话相竞争，还能够与提供家庭娱乐和信息服务的 PC 及 TV 竞
15、争。语音具有实时性并对时延敏感，这就意味着尽力而为的 IP 传输并不够好。当有一个共享的 IP 连接，它同时承载语音、视频、点对点的通信和数据时，提供高质量的服务是一个重大的挑战。在这种运营环境下，业务优先级变得至关重要，不仅要有效处理实时语音数据分组，还有优先考虑网络时间协议 NTP 或 IEEE1588 时序数据包。如果定时数据包不优先处理， femtocell 可能失去同步，并导致掉话，从而导致客户满意度下降。DSL 上行带宽，在某些特定的部署场景，会有一些额外的限制。例如在美国，取决于到 CO 的距离，许多中层计划上行仅有200K 的吞吐量。随着其他设备比如 PC，使用活跃的 VPN
16、连接，共享与 femtocell 相同的上行链路，业务优先级变得至关重要，以确保用户在使用移动语音通话时，不会因为 VPN 连接断开而影响用户体验。7 定时和网络同步获得所需要的定时和网络同步是 femtocell 的一个重大挑战。3GPP 规定指出：基站发射 频率必须足够精确并密切同步，需要精准的时间参考，而这又会增加基站的成本。标准在 R6 中已对 picocell 放宽了要求，并提议在未来的标准版本中更进一步的放宽要求。低成本的同步解决方案仍然是必要的。为满足严格的网络同步要求，femtocll 可以使用 IEEE1588 作为网元之间的精准时间同步协议。正如 picochip 所指出的
17、， “通过将高精度的时基分布在网络的各处，对于基于宽带互联网连接的一般的数据包延迟和抖动具有修复能力，低成本实现也是有可能的。 ”另外也可以使用 GPS 参考时间，或者基站可以接收相邻宏小区的发射信号，从而调整它的时钟。最后，一些新型的低成本/高稳定性的温度控制晶体振荡器的到来，使获得所需要的同步水平更加容易。Femtocell 运营的这一关键问题还需要更多的研究。8 配置从消费者的角度来看，femtocell 技术应该是“即插即用”的，因此无缝的安装和激活非常重要。如果设备不容易安装，如果服务不能简单地激活使用，现场服务人员的支持就是必要的。由于“上门服务”会增加运营商的开支，从而违背了 f
18、emto 的价格建议，运营商必须实现“零接触安装”来成功部署 femtocell。为保持对 femtocell 用户的业务和技术支持的成本降低，运营商将使用大量现有的核心网，比如计费、认证、鉴权。注册和配置将采用与许多电缆和 ADSL 网络运营商相同的方式实现。例如，在大多数情况，用户有一个密码以接入宽带连接。DSL 论坛的 TR-069 协议（用于 DSL 网关的远程供应和管理）已被扩展为 femtocell 的标准。可选的，femtocell 可以包括用户识别模块 SIM，它可以存储用户识别码。当 femtocell 在连接和开机状态时，SIM用来验证网络并提供一个安全连接。无论哪种方式，
19、运营商都应该密切关注客户体验，以确保平滑快速的安装过程。远程设备配置和激活的标准化需求，是必须的，以确保运营商能够部署来自多个供应商的femtocell，而不必改变他们的 BSS 和 OSS 系统。这对于运营商强有力的控制 femtocell 的远程激活至关重要。根据位置或者灰名单和黑名单列表，运营商应能够去激活 femtocell 以阻止激活被盗窃的 femtocell。9 管制障碍成功部署 femtocell 必须克服许多困难。由于 femtocell 承载语音通话，它将需要支持911 紧急呼叫业务。对于现有的电信系统，替代能源或后备电源对于 E911 的实现将是可行的方式。为满足 E91
20、1 的要求，运营商应能够向公共安全应答点（PSAP）提供设备的位置信息，这又带来了一个挑战，因为消费者可能将他们的 femtocell 携带到一个新的位置。在它被移动到别的地方时，一些制造商使用 GPS 来锁定设备。在某些国家，现有的牌照规定运营商必须保持基站位置的一个书面记录。对每一个 femtocell 建立和保持记录是不必要的，这会加重运营商的负担。这种记录对于现有的无绳电话和无线局域网也是不必要的，很多运营商也都认为 femtocell 不需要这种记录。在某些国家例如日本，安装基站需要一个持许可证的技术员。如果 femtocell 被监管机构列为基站，也需要由持许可证的技术员来安装的话
21、，这一规定将击败 femtocell 的价格建议，因为铺设网络的成本将大大增加。为预测并积极应对这些问题和其他潜在的管制障碍，femto 论坛已与它的成员和国际监管机构一起努力，为部署 femtocell 构建一个良好的监管环境。10 市场最初，运营商主要关注的是 femtocell 与移动网络融合的技术挑战，但是他们也不应忽视 femtocell 在行业内和更广范围内的成功定位的重要性。除了开发一个公共的术语和有效的服务品牌之外，建立一个强大的营销计划以促使 femtocell 的使用也是非常重要的。为获得成功，运营商需要在适当的时候采取一个引人注目的价格建议。增强的室内覆盖及家庭内通话费用
22、的降低可能还不足以说服用户使用 femtocell 技术，尤其是在有 UMA/WiFi 可选的时候。当用户在室内时，运营商可以提供相对廉价的高品质的语音通话，而在其他的地方时则收取一定的额外费用，通过这样的方式，3G femtocell 可以明显地提高运营商收入。运营商可以享受某些“软”利益，比如增加客户减少流失，通过提供各种各样的集体和家庭业务，以吸引家庭中的其他成员。此外，femtocell 使运营商可以提供相似的服务与蜂窝网/WLAN 相竞争，而不需要使用特殊的手机。无论是在策略上来说，对于 femtocell 的成功部署，行业还需要有一个聪明有针对性的，差异化的方式来开拓市场。后记趋势是显而易见的：语音业务将持续从固定向移动迁移，除非 3G 主营语音技术。同样，消费者在家庭中对移动数据的需求也在增长，未来的增长也非常显著。在家庭的市场战斗中，先发优势是关键，femtocell 技术具有极大的潜力，其与 WiFi 的竞争已经开始了。在这种要么成功要么失败的竞争环境中，快速的进入市场的时间可能会产生不同的结果：要么成功部署 femtocell 产生广泛的社会变革，要么进入历史的垃圾桶。随着更多电信专业人才的努力，femtocell 将能够实现自己的诺言。
