【摘要】為了解決傳統Femto用戶側HNB設備制式單一、容量低的問題，介紹了一款新型分布式Femto用戶側多模HNB設備，通過對該設備的系統組成、網絡架構、優勢對比和實際運用場景等方面進行分析，該設備采用扁平化和分布式架構，能夠有效解決運營商共建共享的問題，并降低施工成本和難度。
【關鍵詞】Femto 多模 HNB 扁平化 分布式 共建共享
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2017.22.004 中圖分類號：TN838 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010(2017)22-0014-04
引用格式：王傳江,余剛,徐紅波. 一種分布式Femto用戶側多模HNB設備及其應用[J]. 移動通信, 2017,41(22): 14-17.
1 引言
Femto（家庭基站）是解決室內覆蓋的有效手段之一，它實現了傳統固定網絡與移動網絡的有效融合。Femto技術的優勢在于不僅能夠利用固網資源吸收數據業務，減輕宏站的業務流量壓力，而且還能夠彌補宏站網絡覆蓋的不足，提高用戶的業務體驗。Femto產品具有發射功率低、體積小巧、施工便捷等特點，近年來得到了運營商的廣泛運用。
隨著4G網絡的快速發展以及大數據時代的來臨，數據需求呈幾何倍數發展，尤其是室內數據業務需求增長迅速，所以運營商對室內覆蓋十分重視。當前較多室內環境中各運營商的2G/3G和4G業務共存，移動網絡的室內分布系統逐漸向多技術、多系統融合的方向演進。如果三家運營商各自獨立建設，則重復建設和施工、物業協調難、成本高等問題將會更加突出。此外，由于傳統Femto用戶側HNB設備支持的制式單一，僅能支持2G/3G或4G中的一種頻段制式，帶寬小、系統容量低，已不能滿足用戶的需求，市場亟需一種多模設備來解決上述問題。基于此，本文提出了一種分布式Femto用戶側多模HNB設備，可以很好地滿足運營商的需求。
2 用戶側設備HNB在網絡中的位置
以3G移動網絡為例，Femto接入網絡主要由HNB、家庭網關（HNB GW）、安全網關（SeGW）和家庭基站網管系統（HMS）構成。
HNB為無線接入設備，HNB與UE采用標準的Uu接口進行通信，從UE側來看，HNB接入網設備是類似移動通信系統中的Node B。HNB主要實現無線承載、尋呼，進行無線資源管理、移動性管理，實現相關物料層功能并與網關之間進行相關鑒權、位置限制等，并且其還提供HNB GW的Iuh接口。
HNB GW是為HNB系統新增的網關設備，主要實現將眾多HNB的業務進行匯聚，進行相關接入控制后通過標準的Iu_CS和Iu_PS接口傳回到核心網。HNB GW主要功能有：移動性管理、編碼轉換、用戶終端準入控制、Femtocell注冊功能和安全網關接入認證等。
LTE Femto中用戶側設備HeNB在網絡中的位置和作用同HNB，只是HeNB-GW網關在LTE Femto中是可選設備，HeNB可直接接入核心網，本文在此不再贅述。
3 運營商對室內覆蓋方案的要求
隨著4G的快速發展和大數據時代的到來，運營商對室內覆蓋的建設要求越來越高。針對目前室內覆蓋的現狀，運營商十分關注以下需求：
一是2G/3G/4G多網融合共建共享，尤其是新建場所希望一套系統產品能夠解決多制式的覆蓋，避免重復施工，進而減少投資；
二是設備體積小、安裝簡單，解決施工難、入戶難的問題；
三是終端能遠程取電，解決選址困難、取電難的問題。
目前室內覆蓋解決方案主要如下：
（1）基于分布式基站的BBU+RRU+天饋系統：該方案采用“信源+合路”方式，在建網之初天饋要考慮幾大運營商的共建共享問題，POI（Point Of Interface，多系統合路平臺）合路要預留通道；
（2）基于分布式基站BBU+RRU+分布式系統產品：由于分布式產品體積小巧、安裝方便，特別適用于人員密集場所如高檔酒店、寫字樓等，近年來運用十分廣泛；
（3）基于Femto技術的HNB-AP：該方案利用HNB-AP終端對移動信號進行放大、覆蓋，隨著4G的快速發展，傳統HNB-AP設備制式單一，不能滿足共建共享的要求，其體積較大且不支持遠程取電。
4 一種多模分布式HNB室內覆蓋設備
4.1 HNB設備的組成
一種多模分布式用戶側HNB設備分為AU（Accent Unit，接入單元）、EU（Extended Unit，擴展單元）和RU（Remote Unit，遠端單元）三部分，其中AU與EU之間通過光纖連接傳輸，EU與RU之間通過網線連接傳輸。HNB的功能由三部分完成，各部分功能具體如下：
（1）接入單元（AU）
按照網絡中接入制式的不同，接入單元（AU）又可以分為2G接入單元、3G接入單元和4G接入單元，AU通過光纖與擴展單元（EU）連接，兩者之間通過標準的CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共無線電接口）協議進行通信。AU通過光纖或網線與HNB-SeGW網關、HMS網管連接，實現業務與監控信號的交互。2G/3G與4G接入單元工作原理雖有差異，但其完成的主要功能是一致的。其主要完成物理層接入、無線資源管理和移動性管理三大方面的功能，具體如下：
◆物理層接入：主要進行UE接入與鑒權、信道編碼、調制、無線鏈路控制和系統的同步；
◆無線資源管理：主要實現無線鏈路測量、功率控制、信道分配和管理；
◆移動性管理：主要實現小區切換和重選。
（2）擴展單元（EU）
擴展單元（EU）實現與接入單元和遠端單元的信息交互功能，與RU通過五類或六類網線連接并實現遠端的POE（Power Over Ethernet，有源以太網）供電功能。EU支持EU級聯，并可實現同時與2G/3G或4G接入單元MU（Main Unit，主單元）的連接組網。
（3）遠端單元（RU）
遠端單元（RU）實現與UE通過標準的Uu接口進行信號的交互，具體為：將擴展單元下發的數字信號轉成射頻信號，實現2G、3G、LTE等制式的無線覆蓋（視網絡需求，2G/3G或4G射頻部分可靈活選配）；同時將接收的上行射頻信號轉成數字信號傳至擴展單元，實現特定小區工作信號的接入和覆蓋。
4.2 組網及應用
采用扁平化和分布式架構的多模HNB設備組網靈活，可采用星型、鏈型及混合型組網，根據不同的應用場景選取不同的制式頻段設備，即可解決多制式共建共享的組網需求。
下面以實際應用較多的2G和4G室內覆蓋需求為例，需要選用的設備為2G/4G遠端單元、EU擴展單元、2G接入單元和4G接入單元。
4.3 多模分布式HNB設備優勢分析
多模分布式HNB設備的優勢具體如下：
（1）根據不同的應用場景選取不同的制式頻段設備，可實現多系統融合共建共享的需求，并且不同的產品可實現共平臺，極大地減少了設備投資；
（2）充分利用駐地網網線和光纖資源，物業協調難度降低，一次布放、施工安裝方便快捷，可節省建設周期；
（3）遠端可實現POE遠程供電或本地取電，解決了選址困難、取電難的問題；
（4）設備支持2G/3G/4G多制式多業務，利用雙網線傳輸4G可實現LTE MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出），滿足了高帶寬、高速率的覆蓋要求；
（5）設備組網靈活，可采用分布式建設模式，將擴展單元、遠端單元設備分布到平層，解決了傳統設備集中放置機房空間不足的問題。
4.4 多模分布式HNB設備應用場景
多模分布式HNB設備主要解決覆蓋問題和容量問題，其主要適用于以下場景：
（1）需要用低成本達到快速建網解決室內覆蓋的小型私有場景，如酒店、商務休閑場所等；
（2）小型公共場景，如營業廳、事業單位辦公網點、連鎖超市等；
（3）需要整體覆蓋、解決室內外大容量需求的場景，如中小企業、校園等；
（4）物業要求高、站址協調難、布線困難的場景，如大型寫字樓、政府機關等；
（5）需要對數據流量話務量較高區域分擔分流壓力的場景；
（6）對覆蓋不足的區域進行補盲。
5 結束語
本文從系統組成、網絡架構、優勢對比和實際運用等方面介紹了一款多模分布式HNB設備，該設備采用扁平化、分布式架構，具有體積小、安裝開通方便、成本低的特點，可以很好地解決運營商關注的多模共建共享、取電難的問題，是運營商利用Femto技術解決室內覆蓋的有效手段。多制式、多頻段、高容量將是室內覆蓋產品后續發展的趨勢。
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作者簡介
王傳江：工程師，學士畢業于中北大學，現任職于武漢虹信通信技術有限責任公司，主要從事無線通信類相關產品的開發、系統設計工作。
余剛：工程師，碩士畢業于華中科技大學，現任職于武漢虹信通信技術有限責任公司，主要從事無線通信協議、設備、組網相關研究工作。
徐紅波：工程師，學士畢業于武漢工程大學，現任職于武漢虹信通信技術有限責任公司研發部，主要從事RRU接收機射頻系統的設計工作。
