TD-Femto家庭基站组网方案及现网应用

【摘要】 家庭基站技术作为一种提高室内信号覆盖的新技术，受到了业界的广泛关注。它能以较低的功率为室内用户提供高速率高带宽的服务。本文首先介绍了家庭基站的应用背景、概念，并对家庭基站设备及S-RAN系统的网络结构进行说明及分析。最后对黑龙江移动进行的家庭基站实验网实际应用进行介绍。

【关键词】 TD-Femto 家庭基站 核心网 sNode

一、应用背景

中国移动TD-SCDMA 网络完成四期建设之后，已经有21 万个基站覆盖主要城市，

但是现网室内覆盖并不深入，大多数建筑物内的信号覆盖较差，极大影响的用户的业务体验和3G 的推广，同时也未能有效分担GSM 网络的负荷，给TD 网的运营和形象都带来负面影响[1]。

新兴的Femto家庭基站技术可以做到精确的覆盖，又可以最大限度的满足客户的

无线资源需求，另外针对于施工、组网等方面的优化，有利于散点布设，相比室内覆盖即节省投资又没有增加覆盖不增加容量的弊病，因此，Femto家庭基站技术是解决TDSCDMA网络质量问题的非常有效的方案[2]。

针对这些问题，黑龙江移动采用Femto家庭基站实验网解决方案，用于有效解决困扰用户与运营商的TD 信号室内覆盖问题。

二、TD-Femto家庭基站总体介绍

Femto又称毫微微小区，主要用于解决家庭等室内环境的无线接入系统，可以借助固定宽带接入作为其回程网络。目前家庭基站系统设计支持容量为最大2000 激活AP（依赖于话务量模型），超过2000 基站之后，系统容量需要进行扩容，目前扩容方案有两种：一是采用多Femto家庭基站系统叠加，二是升级为大型TD-Femto接入系统。

2.1 多Femto家庭基站系统叠加

当系统容量需求大于2000 节点或者在另外一个区域提供Femto 服务（不同区号）时，需要对S-RAN 系统进行扩容，扩容的办法是增加IAG 网关，多个IAG 网关之间进行Load Sharing[3]。此种扩容方法比较灵活，针对于万级以下的布设，其网关建设成本和投资都比较小，另外针对于多区域的方式，也可以解决漫游的问题，不同的网关接入不通区域的sNode 服务。但是由于平台的限制，该系统仅支持冷备份模式，不能够支持热备份。

2.2大型规模TD-Femto 接入系统

除了使用Load Sharing 方式增加IAG 网关进行扩容之外，在用户规模较大时，也可以将现网系统更新至大规模的TD-Femto 接入系统。升级为大规模之后，所有的家庭基站设备 可以无缝割接到新系统上运行，该系统也可以提供第三方的TD-Femto 接入点的接入，给运营商更多选择[4]。

现阶段黑龙江移动拟新建1000台Femto家庭基站设备。基站设备及网关设备分别在省会城市及1个地市建设，分别接入省会城市、地市现网的核心网及PS域设备。网管设备统一建设在省会核心网机房，地市的本地设备通过DCN网络接入哈尔滨网管。

三、S-RAN网络架构及组网方案

3.1 组网架构

本次黑龙江移动家庭基站实验网建设采用博威科技厂家提供的设备，该系统主要由sNode 和IAG 两部分组成：

IAG 的功能是将sNode进行汇聚并提供核心网路由功能、IPSec 安全网关、sNode 管理（sManager）等。网络连接如图1所示。

3.2 主要设备及其功能介绍

3.2.1 sNode

sNode 是S-RAN 网络接入设备，也就是TD-Femto网络中的接入点。sNode 安装在Home、SOHO 或者SME场景的室内，为这些场景下的UE 用户提供TD 无线接入服务。sNode 集成了NodeB 和RNC功能，包括无线调制解调、无线资源管理、功率控制等功能。

3.2.2 IAG 接入网关

IAG 是S-RAN网络的核心网络设备。IAG 的功能包括：Iu 接口控制面信令和用户面数据包的转发功能IAG 通过标准的Iu 接口与UMTS 核心网设备MSC和SGSN连接，完成控制面信令和用户面数据包在sNode 与UMTS 核心网之间的转发功能。

sNode 的链路控制和链路管理功能IAG 通过私有接口与sNode 连接，实现对sNode 的链路控制和链路管理功能。

IPsec 安全通道提供IPsec VPN隧道功能。通过在sNode与IAG之间建立IPsec VPN 隧道，可以为sNode 和IAG 的通信提供安全保护。

3.3 核心网组网方案

IAG 设备通过标准的Iu接口与核心网CS域及PS域互通连接。其中，Iu-PS 接口仅支持基于IP 传输的选项，IuCS 接口可以支持ATM 或者IP 传输的选项，根据运营商的实际需要进行配置[5]。现阶段在省会城市选择现网1部MGW（此MGW下的TD无线覆盖区域和sNode的覆盖区尽量相同）和sNode进行连接，采用ATM方式连接。IAG网关设备和现网PS域CE路由器连接，接入SGSN设备。同时IAG网关设备还需接入CMNET 网络。

3.4 局址选择

目前阶段，sNode设备选择放置在现网机房及移动公司内进行测试。IAG网关设备放置在现网核心网机房内，机房需要具备接入PS域CE路由器及CMNET的能力。

四、TD-Femto家庭基站未来发展及存在问题

Femto 家庭基站与传统的基站相比，具有低成本、功率低 、宽带接入、安装方便等特点，能够适应网络快速部署的需要。目前 3GPP 仅制定了南向接口的相关规范，没有制定北向接口规范。 Femto 的网管如何与运营商的运营支撑系统和综合网管系统相连，是个比较现实的问题。另外 Femto 的维护界面也很难进行分工， 即 Femto 由核心网网络管理还是由无线网网管管理的问题， 以上问题还需要进一步的研究及探索。

参 考 文 献

[1]唐伟，杨龙祥，马毅.3G/4G Femtocell 的组网方式研究，电信科学2010 年第11A 期 210-215。

[2]王晓鸣，杜艳艳，蒋鑫. 新型家庭基站鉴权技术解析， 电信科学，2009 年第4期，16-19.

[3]何文略.LTE 家庭基站研究，信息通信，2015 年第1 期.

[4]耿玉波， 谷金山. Femto组网应用若干问题研究，移动通信，2010年第19期，29-32.

[5]田英男，张欣，王静，郑瑞明，杨大. LTE家庭基站干扰管理研究，移动通信，2010年第8期，52-57.