Femto cell technology and its application
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Femto cell technology and its application. 資科三 /99703008/ 黃麒瑋. What is Femto cell?. 僅次於 3G 行動通訊服務業者的 Macro Cell 基地台以及社區的 Pico Cell 微型 基地台的 3G 毫微微蜂巢式基地台 , Femtocell 的覆蓋範圍通常在 40 英尺,大約 12 米。部分情況下, Femtocell 可以提供更大範圍的覆蓋,以滿足辦公環境的需要。

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Femto cell technology and its application

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Presentation Transcript


Femto cell technology and its application

Femto cell technology and its application

資科三/99703008/黃麒瑋


What is femto cell

What is Femto cell?

  • 僅次於3G行動通訊服務業者的Macro Cell基地台以及社區的Pico Cell微型基地台的3G毫微微蜂巢式基地台,Femtocell的覆蓋範圍通常在40英尺,大約12米。部分情況下,Femtocell可以提供更大範圍的覆蓋,以滿足辦公環境的需要。

  • 體積與常見的家用WiFi基地台相近,利用低功率、低耗能的接收器,連接行動通訊,並藉由特定範圍內的WiFi無線區域網路建構綿密行動通訊網絡,猶如蜂巢緊密堆疊,因此又俗稱為蜂巢式基地台。


How does femtocell functions

How does femtocell functions

  • Femtocell通常是住宅網關或更小的大小,並連接到用戶的寬帶線路。集成的femtocells(其中包括一個DSL路由器和femtocell)也是存在的。一旦插入,femtocell即連接MNO(mobile network operator)的移動網絡,並提供額外的覆蓋。從用戶的角度來看,它是即插即用,沒有具體的安裝或技術知識的要求,任何人都可以在家裡安裝一個毫微微蜂窩。


How does femtocell functions1

How does femtocell functions

  • 在大多數情況下,用戶必須再宣布允許連接到他的femtocell的手機號碼,通常是通過Web界面提供MNO。這只需要做一次。當這些手機到達femtocell的覆蓋下,他們自動從macrocell(室外)切換到femtocell。當用戶離開femtocell的覆蓋區域(不論是否在通話中或沒有),他的電話無縫地換手到macrocell。femtocell需要特定的硬件,所以現有的WiFi或DSL路由器無法升級到femtocell。


How does femtocell functions2

How does femtocell functions

  • 一旦安裝在一個特定的位置,大多數femtocell有保護機制,使一個位置的變化將被報告給MNO。MNO的femtocell是否可以工作在不同的位置取決於MNO的政策。


What does it features

What does it features?

  • 使用標準的移動技術

  • 工作在授權的頻譜上

  • 保證室內無線覆蓋的效果

  • 基於Internet的傳輸

  • 低成本

  • 可管理

  • 自我配置與優化

  • 支持開放式和封閉式接入


Femto cell technology and its application

使用標準的移動技術

  • Femtocell在空中介面使用標準的無線協議與手機或其他的移動終端進行通訊。

  • 標準的無線協議包括:GSM,CDMA,WCDMA,EVDO,LTE,WiMax和其他由3GPP,3GPP2,WiMax論壇制定的協議標準。

  • 使用標準的無線協議可以使手機等移動終端無需任何改動就可以接入femtocell,並且可以實現從macrocell自由的切入/切出femtocell。


Femto cell technology and its application

工作在授權的頻譜上

  • 工作在授權的頻譜上可以保證運營商通過抗干擾技術來保證服務質量

  • 對於用戶來說,工作在授權的頻譜上可以透過用戶數據在wifi port上的傳輸經過嚴格的加密保護和完整性驗證來保證用戶得到充分的安全保證。


Femto cell technology and its application

保證室內無線覆蓋的效果

  • 室內覆蓋的問題在3G時代更加突出。因為3G頻譜大多被分配在高頻率上,牆體等障礙物對信號的衰減作用更加明顯。

  • Femtocell就是設計為解決室內覆蓋的難題。

  • 簡單的增加一個Femtocell就可以解決100 – 250平方米的室內覆蓋問題。有些廠家設計的用於商業環境的femtocell可以提供更大範圍的室內覆蓋。


Internet

基於Internet的傳輸

  • Femtocell通過傳統的Internet和標準的IP協議傳輸數據到運營商的核心網。

  • 基於Internet的傳輸可以降低運營商的建網成本,同時降低用戶的使用費用。


Femto cell technology and its application

低成本

  • 使用femtocell可以極大的節省運營商保證室內無線覆蓋質量所需要的投入,並保護運營商已有的投資。因此在室內使用無線業務的用戶也可以節省費用。

  • 目前的無線數據業務由於受限於網路容量,大多是基於數據流量進行計費的。

  • 使用femtocell可以極大的提高室內的無線容量,因此在室內進行無線數據業務的用戶可以按時間計費,或享受無限制的包月包年服務。


Femto cell technology and its application

可管理

  • 與其他的無線接入設備不同的是femtocell對於運營商而言是完全可見的。

  • 運營商需要對femtocell進行參數配置,來保證femtocell不會與macrocell或其他femtocell產生干擾。同時運營商可以通過網管系統對每個femtocell進行軟體升級,配置修改,性能檢測,故障修復等。


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自我配置與優化

  • Femtocell可以由普通用戶自行安裝,無需專業人士到現場進行安裝。

  • 第一次安裝femtocell的時候,femtocell會自行下載需要的配置數據和其他軟體。在運行過程中,femtocell會定時的檢測周圍的無線環境。一旦周圍的無線環境發生變化,femtocell為了保證服務質量會調整當前使用的無線參數。

  • 「傻瓜式」的安裝是保證femtocell可以被大範圍的部署的關鍵。


Femto cell technology and its application

支持開放式和封閉式接入

  • 由於femtocell可以被廣泛應用於家庭環境,用戶需要配置哪些人可以使用家裡的femtocell。

  • Femtocell會保存一個允許列表記錄哪些終端號碼可以接入到femtocell。不在允許列表中的號碼無法通過femtocell進行語音或數據業務,但可以撥打緊急號碼,如:110,119。此稱做封閉式接入。

  • 商業環境中的femtocell一般不需要限制用戶接入。例如任何進入到商場里的顧客都可以使用商場femtocell提供的信號。


How can we utilize femto

How can we utilize femto?

  • Iu-boverIP方式

  • RAN網關方式

  • SIP/IMS方式


Iu boverip

Iu-boverIP方式

  • Femtocell設備只具備NodeB部分功能,是最早提出的Femtocell接入方案

  • 其優點為:此方案需要的初期投資小,Femtocell可以與macrocell共用RNC設備,網絡結構清晰。

  • 缺點是經濟性能較差,由於RNC具有capacity與port的限制,理想情況是由大容量macrocell佔用port,Femtocell恰恰是低capacity配置設備,數目眾多且同時在線用戶很少,造成RNC設備port與capacity的浪費。


Femto cell technology and its application

RAN網關方式

  • Femtocell設備集成了NodeB和RNC的部分功能,最新提出的Femtocell接入方案是在核心網與IP接入網之間引入一個新的網元即RANgateway。

  • RANgateway在IuOverIP接口收集來自Femtocell的業務,然後通過標準Iu- CS、Iu-PS端口分送到核心網。 

  • RANGateWay(RGW)方式初期投資小,對核心網影響小。 核心網將RGW當成普通RNC設備處理,RGW負責網絡安全、業務匯聚、協議轉換、Femtocell設備管理與配置及Femtocell設備的接入控制。


Sip ims

SIP/IMS方式

  • Femtocell設備集成了NodeB和RNC的功能,是在Femtocell與核心網之間採用基於SIP協議的連接方式,運營商同時建設一張基於SIP協議的核心網,與現有分組、數據核心網絡同步運行, Femtocell用戶由新的核心網提供服務。

  • 缺點是需要將macrocell網絡的現有的業務複製到SIP網絡上,加上建設新核心網的費用,其初期投資比較大。


Femto utilization comparison

Femto Utilization comparison

  • SIP/IMS方式是網絡發展的最終目標,但在核心網升級到IMS全IP網絡之前,此方式投資比較大,維護成本高。 運營商可能更傾向於選用具有平滑升級能力的RGW設備。

  • 由於具備業務透明度高、成本低、對網絡影響小的優點,目前多數廠家選擇了RGW實現方式。 現實中,各廠家提供的Femtocell設備經常是集成了WiFi、ADSL家庭網關等功能的綜合性產品,有的還提供了Gi接口,這使得移動用戶可以通過Femtocell設備直接接入Internet網絡。


Femto cell applications

Femto cell applications

  • 改善室內通訊品質

  • 提供更快速的網路服務

  • 數位家庭服務

  • 家庭成員顯示

  • 室內電話系統

  • 停車場收費系統

  • 感應系統


Femto cell technology and its application

改善室內通訊品質

  • 由於LTE Femtocell、Picocell、Metrocell及Relay等微型基地台設備有助於拓展LTE網路在基地台覆蓋邊緣的收訊能力,因此被視為LTE建置能否成功的關鍵性裝置。

  • 其中Femtocell有機會被廣泛建置在一些收訊不佳的家中或辦工環境中,以改善室內通話品質及增進多媒體傳輸率。。


Femto cell technology and its application

提供更快速的網路服務

  • 一般使用手機上網時,由於基地台需要服務的使用者很多,必須和其他的使用者分享下載頻寬,導致有時在連線速率上並沒有很好的表現,不過若是使用Femtocell基地台的服務,就可改善手機上網的速率。

  • 由於一台Femtocell基地台所服務的使用者人數並不會太多,目前一般是四或八人,因此各個使用者所分配到的頻寬也會比較多,可享受高速上網的網路服務。


Femto cell technology and its application

數位家庭服務

  • Femtocell基地台也可與數位家庭系統結合,讓使用者只要將手機帶在身邊,就可以進行控制。

  • 例如門鈴響時,可利用手機看到訪客的影像,或是與訪客對話,甚至是控制大門的開關;防盜或消防系統啟動時,也可利用簡訊通知使用者;若有裝設監視器,使用者也可透過手機看到監視器的影像。


Femto cell technology and its application

家庭成員顯示

  • 另外一項Femtocell基地台在家中的應用,就是可查看家中的成員是否在家。

  • 如當小孩回到家中,Femtocell基地台會知道小孩的手機已進入Femtocell基地台的服務範圍

  • 父母如果不在家中,就可以利用這個功能知道小孩已回到家中。


Femto cell technology and its application

室內電話系統

  • 若是在公司大樓內裝設Femtocell基地台,利用其架構,可把手機當作室內電話使用。

  • 在Femtocell基地台的網路架構上,可調整Femto閘道器(Gateway),即加入這個動作--如果撥打的電話號碼是室內分機,就不再送到後端的核心網路,而是直接送到對方的手機,如圖中的b路線,如此一來,就可把手機當作是公司的分機使用。


Femto cell technology and its application

停車場收費系統

  • Femtocell基地台也可使用在收費停車場等利用時間計費的場所。

  • 業者可以將Femtocell基地台放在停車場的出入口處,當有車輛進出時,車上乘客的手機會進入Femtocell基地台服務範圍,此時Femtocell基地台可記錄當時的時間,計算進出的時間差以收取費用。

  • 也可和電信業者合作,將費用整合進手機的帳單中,讓使用者付費時更加方便。


Femto cell technology and its application

感應系統

  • Femtocell基地台也可作為感應器,配合資料挖掘(Data Mining)技術一起使用

  • 例如在計程車招呼站,可以放一台Femtocell基地台,當有人走進計程車招呼站時,Femtocell基地台會感應到,並持續通知後端伺服器。後端伺服器可以利用Data Mining技術,判斷客人只是經過還是想搭計程車,再通知計程車行派車接送乘客。


References

references

  • http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%AE%B6%E5%BA%AD%E5%9F%BA%E7%AB%99

  • http://www.moneydj.com/kmdj/wiki/wikiviewer.aspx?keyid=ec97bffb-2772-48e5-84d6-22db9e9c65a2

  • http://www.2cm.com.tw/markettrend_content.asp?sn=1011010015

  • http://translate.google.com.tw/translate?hl=zh-TW&sl=zh-CN&u=http://www.hqew.com/tech/wiki/5079.html&prev=/search%3Fq%3Dfemto%2B%25E9%2581%258B%25E4%25BD%259C%2B%25E5%258E%259F%25E7%2590%2586%26biw%3D1366%26bih%3D599


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