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技术突破加快家庭基站繁荣

2011-01-13 10:21:56 来源:Picochip公司

直到2009年底,家庭基站(英文Femtocell,也被称为毫微微蜂窝基站3G接入点)低于预期的市场增长率,使许多人对这项前景良好的技术产生了质疑。但是2010年,这种困扰被一扫而光,因为正是这一年,家庭基站真正实现了大规模市场化。目前,已经有超过17项的家庭基站部署在全球展开,同时另外五家运营商也考虑加入该行列。分析师们预测,2010年家庭基站的数量会达到一百五十万个,到2014年这个数字则会上升到五百万。无论从技术角度还是商用角度来看,仅2010年一年家庭基站就取得了一系列激动人心的进展。表1展示了到目前为止家庭基站的全球部署情况。

2010年9月,picoChip宣布飞锋通信采用其技术开发了编号为F100-T的TD-SCDMA家庭基站,并正在由中国领先运营商采用来进行现场测试,同时,中国联通也正在一些北方省份对WCDMA家庭基站进行测试 (“3G驿站”)。与此同时,Broadcom宣布已经收购以色列公司Percello——如果需要一个市场起飞的信号,这就是一个非常清楚的市场转强的信号。

2010年也见证了家庭基站已经从住宅和企业应用走向更广阔的空间,运营商们实际上能够部署家庭基站并将它们作为自己网络展开的一部分,从而提高农村地区和都市中心3G的覆盖范围或容量。

家庭基站简要发展史

事实上,家庭基站仍然属于一项相对较新的技术。家庭基站的最初开发和原型机的展示虽然在2007年的一些会议上就有露面,但是真正的产品直到2009年后才开始供应。大致来讲,家庭基站技术“出现”于2007年;其大量的技术问题在2008年才得以解决,这些问题主要是连接中的Iuh标准开发,它证实了干扰问题可以被克服,同时也证实家庭基站根本不会破坏宏网络;对于“友好用户”的第一次测试是在2009年,但当时仍然需要解决产品化、区分OSS/BS、供应、收费以及其它“虽然单调但至关重要”的工作。这些问题现在都已解决,正因如此运营商们也已经开始大批量出货。

讨论家庭基站背后的支撑技术并非毫无意义。运营商们已经在非常认真地进行部署,确保能“覆盖所有基站”,从而让用户对该解决方案充满信心。但是在部署阶段前的很长时间里,家庭基站生态系统中的各个公司都在努力克服相关的重大技术障碍。

按照惯例,基站(3GPP中俗称的“B节点”)就是无线台(Radio Stage),而无线网络控制器(RNC)则用来处理信息并进行管理。RNC建立并终止通话、控制功率水平和实时参数、给用户分配带宽,并支持在分区和单元间的切换。它是基站无线接入网络(RAN)和核心网络间的桥梁,单个RNC可以控制大量基站。但是在一个家庭基站里,所有这些信息都是本地化的。管理通话、控制干扰(这一点非常重要,因此在不恰当传送时家庭基站不会破坏网络),以及安全地将电台和宽带网络连接起来,所有这些都是RNC所具备的功能。所以,一个家庭基站不只是一个基站,它也集成了RNC的智慧以及其他更多东西(参见图1)。

安全问题现在不仅得到了解决,而且还为家庭基站在企业或城市范围内比Wi-Fi更为有效提供了另一个证据。首先,利用强大的加密技术对无线通信中的所有信息进行加密,当然这里也存在理论上的攻击。但是即使是较老的GSM技术,也强大到足以应对所有实际攻击,更别说更为强大的3G技术了。

其次,还有端到端的技术。比如,核心网络必须验证手机,反之亦然,因此拦截是非常困难的。蜂窝网络的安全性设计手法与Wi-Fi截然不同,这对通话很有价值。这种设计的结果是,如果你不清楚接听方是谁,那么很难窃听或拦截通话内容。可能出现的令人吃惊的结果就是这个电话号码是无用的。一个在核处理器里仅能与电话号码相匹配的IMSI号码能够对手机进行辨识。

家庭基站实际上包含的信息远多于传统基站。由于这样的改变,许多任务在网络中被切分,家庭基站芯片如picoChip提供的picoXcell系列需要为验证、位置探测以及加密提供增强的安全性,就像防范拒绝服务攻击一样。

干扰管理在过去几年一直令人担心,但是这个问题现在能够得到解决。家庭基站是“认知无线电”的一个范例,同时也许是首批面向大众市场的范例之一,而且家庭基站能够适应整个市场环境。这通常也被称为自组织网络(SON)。

家庭基站提升了与它们连接的用户的性能。(这非常明显,因为用户现在可以在短距离范围内进行直接连接,而不用通过一种可能质量较差的远距离连接)。换言之,家庭基站也通过降低干扰程度以及从宏网络中带走部分用户提升了其它每个用户的性能。(用户设备在连接不好时需要通过更大功率的“吼叫”来获取信号,从而也提高了针对其它用户的噪音基准。)

早期的部署基于专有架构和端到端解决方案。但是在电信领域,一直以来我们都在利用跨供应商的互操作性测试(IOT)向标准化解决方案迈进。实现目标的第一步,是关于将家庭基站连接到网关的3GPP Iuh标准。另外,就是引入TR-196作为一个管理系统。TR-196是宽带论坛(Broadband Forum)的TR-069标准的扩展,已被广泛地用于管理数亿台的ADSL调制解调器。

家庭基站论坛(Femto Forum)在2010年3月份运行了其第一个Plugfest,跨越整个家庭基站生态系统的二十余家公司,从网络设备到接入点供应商(其中包括硬件和软件公司)会聚一堂,研究开发针对下一代家庭基站的行业范围标准。

随着技术挑战的攻破和运营商们深信家庭基站将给它们的网络带来价值,下一个有待克服的障碍又显现出来。2009年,Vodafone和AT&T都在市场萧条的情况下轻描淡写地推出它们的毫微微蜂窝服务,他们在其上的营销推广都很少。

2010则已经见证了更多、更密集的发布。在重新定义品牌的六个月前,Vodafone在英国最早发布了其家庭接入网关服务,而今天重装发布了如今被称作的SureSignal。Vodafone目前正在推动其成为它提供的主力服务的支撑点,,以保证其室内的覆盖。日本的Softbank为没有覆盖地方提供了免费的家庭基站,显示了家庭基站商业模式能够提高密度;同时在

中国,一家领先的运营商正采用飞烽通信的F100-T家庭基站进行现场测试。在2011年,我们有望看到更多的运营商提供这样的服务。

接下来会发生什么?

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