АНАЛIЗ ПАРАМЕТРIВ ЯКОСТI ОБСЛУГОВУВАННЯ У МЕРЕЖАХ МОБIЛЬНИХ ОПЕРАТОРIВ, ПОБУДОВАНИХ НА БАЗI РIЗНИХ ТЕХНОЛОГIЙ



Использование фемтосот в домашних сетях мобильной связи

(перевод статьи)

Авторы: DU Yan, CHENG Feng

Перевод с английского : Бороздин А.В.

Аннотация
Фемтосота - передвижная базовая станция, введена в последние годы на основе тенденций развития технологий 3G и мобильных широкополосных услуг. Её также называют домашней базовой станцией и она служит для создания покрытия внутри дома пользователя. Бизнес режимы и развитие фемтосот в StarHub, Vodefone и China Unicom подробно обсуждаются в этой статье. В этой статье рассмотрены технические документы  для фемтосот и сравнение их с другими широко используемыми сетевыми технологиями.

Введение

Фемтосота - передвижная базовая станция, введена в последние годы на основе тенденций развития технологий 3G и мобильных широкополосных услуг [1-2]. Её также называют домашней базовой станцией и она служит для создания покрытия внутри дома пользователя. Оборудования фемтосот имеет компактные размеры и может быть размещено на крыше дома или непосредственно внутри дома, к примеру на стене. Одна фемтосота может охватывать зону с радиусом 50 м, что близко к сети WLAN. Она может поддерживать 4 одновременных телефонных звонка и нескольких абонентов с высокой скоростью серфинга в сети. Многие производители имеют встроенный домашний мультимедийный центр и WiFi. С помощью фемтосоты можно соединить компьютеры, телевизоры и мобильные телефоны между собой через общую платформу и сделать их центром домашних развлечений.

1. Другие схемы сети


1) IMS-архитектуры сети
Фемтосоты и базовая сеть соединены с помощью SIP-протокола. Ядро ​​сети предоставляет услуги пользователям. Сетевой терминал должен поддерживать протокол SIP. SIP / IMS является конечной целью для будущего развития сети. Перед тем как все сети полностью перейдут к IP сетям  IMS, необходимы огромные инвестиции и большие расходы на техническое обслуживание.

 

2) Туннелированный Iub интерфейс сетевой архитектуры
Сетевая архитектура этой схемы аналогична архитектуре сети беспроводного доступа. Оборудования фемтосот имеет только функцию узла B. Это самая первая схема доступа для фемтосот. Она подразумевает меньшее количество первоначальных инвестиций. Фемтосоты могут разделить RNC оборудования с макросотами. Сетевая структура проста. Основными недостатками этой схемы: низкая эффективность затрат, затраты на оборудование порта RNC и плохая реализация.

Сетевая архитектура
Нынешние поставщики оборудования массово используют плоскую архитектуру, которая объединяет функции узла B и RNC функции в одном оборудовании. Оборудование фемтосот предоставляет стандартный интерфейс lub. CPE обеспечивает воздушный интерфейс для мобильных терминалов. Это может быть либо независимое оборудования или интегрированное с модемом ADSL. Интерфейс обеспечивается оборудования фемтосот сетевыми протоколами, такими как lu_CS, lu_PS, GN / Gi и т.д. оборудования фемтосот также обеспечивает функции безопасности, для установки безопасного соединения от фемтосоты CPE к оборудованию через шлюз фемтосот.

Орган по стандартизации опубликовал формальные спецификации для фемтосот для наиболее популярных технологий, а именно WCDMA, CDMA2000, LTE и WiMAX. Все они в целом соответствуют архитектуре с  тремя основными элементами [1]:


1) доступ: фемтосоты – точки доступа, которые создают большую функциональность, чем сети, построенные на макро-базовых станциях. Это позволяет достичь гораздо большей автономии в фемтосотах, что позволяет производить самоконфигурацию и самостоятельную оптимизацию. Фемтосоты соединены с центром коммутации базовой сети оператора  при помощью широкополосных IP, таких как DSL или кабельные модемы.

2) шлюз фемтосоты, включая шлюз безопасности, который заканчивается большим количеством зашифрованных соединений  IP от сотен тысяч фемтосот, и шлюз сигнализации, агрегаты которого  и проверяют сигнальный трафик, аутентификацию каждой фемтосоты и интерфейс с мобильной базовой сети, с помощью стандартных протоколов, таких как Iu.

3) управление и операционная система, которая позволяет обновлять программное обеспечение и диагностировать проверки для введения. Они обычно используют тот же протокол управления TR.069 опубликованный Broadband Forum, а также используется для администрирования жилых модемов.
Ключ интерфейса находится между точками доступа фемтосети и шлюзом фемтосети. Стандартизация позволяет обеспечить более широкий выбор продуктов фемтосот, которые будут использоваться с любым шлюзом, что позволить усилить конкуретное давление и уменьшит затраты. Для общей фемтосети WCMDA, это определяется как South- интерфейс. В архитектуре South, шлюз фемтосот находится между фемтосотой и базовой сетью и выполняет необходимые переводы для обеспечения выступления фемтосоты в качестве контроллера радиосети к существующим компаниям MSC. Каждая фемтосота «разговаривает» со шлюзом фемтосот и шлюзы фемтосот «разговаривают» с CNE (MSC для звонков CS, SGSN для звонков PS). Эта модель была предложена в 3GPP и форумом фемтосот. В работах [3-4] были получены новые протоколы HNBAP и RUA протоколы; HNBAP используется для передачи сигналов управления между HNB и HNB-GW [5-6], в то время как RUA представляет собой легкий механизм для замены SCCP и M3UA протоколов в RNC , его основной функцией является прозрачная передача RANAP сообщений.

Случаи применения фемтосот

StarHub является вторым по величине оператором мобильной связи в Сингапуре и первым оператором, который устанавливает сети HSPA +. Он имеет 350 тысяч абонентов фиксированной широкополосной связи и 1,70 млн. мобильных пользователей. Его бизнес охватывает мобильную связь, кабельное ТВ, широкополосного доступа и фиксированной сети. В конце 2008 года, StarHub стал первым в мире оператором, который запустил бизнес-HomeZone [7] на основе технологии 3G фемтосот.
Зарядка и установка фемтосот CPE:
 фемтосоты CPE операторы отдали конечному пользователю совершенно бесплатно (однако любой ущерб возмещается пользователем). Она обычно устанавливается самим пользователем. Дополнительный заряд, необходимые для установки службы.
Дополнение: Тариф члена семьи упакован вместе с фемтосотой. Кроме того, аппликатор, при помощи которого 3 человека могут иметь бесплатные звонки и SMS между членами семьи. Он поддерживает 4 одновременных вызова.
Обязанности: коммунальная оплата данной функция. Плата за MMS и услуги передачи данных должна оставаться без изменений. Ежемесячная плата по данной функции 32,1 USD.

Комментарии: Это удобно для оператор: связать семью пользователей и также связать абонентов широкополосным кабельным беспроводное аудио и широкополосный бизнеса. Соответствующий бизнес может внести вклад в доходы оператора. Но цена является относительно высокой, так что продвигать эту услугу достаточно нелегко.

5. Сравнение с другими пользовательскими инфраструктурами

Как показано в таблице 1, сравним преимущества и недостатки фемтосот, распределенных антенн и микросот. Рассмотрим детальнее основные преимущества фемтосот [2]:
1) Лучше покрытие и емкость. Из-за их коротких приемопередающих расстояний, фемтосоты может значительно снизить мощность передачи, уменьшить затрату энергии телефонного аккумулятора  и достичь более высокого отношения сигнал-помеха плюс шум (SINR). Вследствие понижения уровня помех больше пользователей могут получить обслуживания в зоне действия данной фемто-базовой станции в той же области спектра, тем самым увеличивая площадь спектральной эффективности.
2) Повышение надежности макроячейки. Если трафик, исходящий в помещении может обрабатываться в сети фемтосот на IP Backbone, макроячейка BS может перенаправить свои ресурсы на обеспечение лучшего приема для других мобильных пользователей.
3) уменьшение стоимости. Развертывание фемтосот позволит снизить операционные и капитальные затраты для операторов. Типичные городские macrocellcosts свыше требуют  $ 1 000/месяц за место  аренды  и дополнительных затрат на электроэнергию и транспортные. В макросотовой сети будет  уменьшение операционных расходов, особенно когда рост абонентской базы не будет соответствовать возросшему спросу на трафик данных. Развертывание фемтосот позволит сократить необходимость добавления макро-BS.

6. Выводы

Фемтосота - передвижная базовая станция, введена в последние годы на основе тенденций развития технологий 3G и мобильных широкополосных услуг. Менее дорогой альтернативой макро-БС является недавняя идея в качестве фемтосот, которые также называются домашними базовыми станциями. Которые являются  точками доступа установленные  для домашних пользователей, чтобы получить лучшее покрытие, передачу речи и данных. В этой статье мы сделали обзор технических и деловых аспектов фемтосот и сравнили фемтосоты с другими широко используемыми сетевыми технологиями.

Благодарность

Эта работа была поддержана Национальным фондом крупных научно-технических проектов (2009ZX03002-014), Национальный фонд естественных наук Китая (60832009), Пекинский муниципальный фонд естественных наук (4102044), а также Национальным фондым естественных наук «выдающийся молодой ученый» ( 61001115).