一种分布式Femto用户侧多模HNB设备及其应用

王传江，余刚，徐红波

一种分布式Femto用户侧多模HNB设备及其应用

王传江，余刚，徐红波

（武汉虹信通信技术有限责任公司，湖北 武汉 430073）

为了解决传统Femto用户侧HNB设备制式单一、容量低的问题，介绍了一款新型分布式Femto用户侧多模HNB设备，通过对该设备的系统组成、网络架构、优势对比和实际运用场景等方面进行分析，该设备采用扁平化和分布式架构，能够有效解决运营商共建共享的问题，并降低施工成本和难度。

Femto 多模 HNB 扁平化 分布式 共建共享

1 引言

Femto（家庭基站）是解决室内覆盖的有效手段之一，它实现了传统固定网络与移动网络的有效融合。Femto技术的优势在于不仅能够利用固网资源吸收数据业务，减轻宏站的业务流量压力，而且还能够弥补宏站网络覆盖的不足，提高用户的业务体验。Femto产品具有发射功率低、体积小巧、施工便捷等特点，近年来得到了运营商的广泛运用。

随着4G网络的快速发展以及大数据时代的来临，数据需求呈几何倍数发展，尤其是室内数据业务需求增长迅速，所以运营商对室内覆盖十分重视。当前较多室内环境中各运营商的2G/3G和4G业务共存，移动网络的室内分布系统逐渐向多技术、多系统融合的方向演进。如果三家运营商各自独立建设，则重复建设和施工、物业协调难、成本高等问题将会更加突出。此外，由于传统Femto用户侧HNB设备支持的制式单一，仅能支持2G/3G或4G中的一种频段制式，带宽小、系统容量低，已不能满足用户的需求，市场亟需一种多模设备来解决上述问题。基于此，本文提出了一种分布式Femto用户侧多模HNB设备，可以很好地满足运营商的需求。

2 用户侧设备HNB在网络中的位置

以3G移动网络为例，Femto接入网络主要由HNB、家庭网关（HNB GW）、安全网关（SeGW）和家庭基站网管系统（HMS）构成，其网络架构图如图1所示：

图1 Femto接入网络架构图

HNB为无线接入设备，HNB与UE采用标准的Uu接口进行通信，从UE侧来看，HNB接入网设备是类似移动通信系统中的Node B。HNB主要实现无线承载、寻呼，进行无线资源管理、移动性管理，实现相关物理层功能并与网关之间进行相关鉴权、位置限制等，并且其还提供HNB GW的Iuh接口。

HNB GW是为HNB系统新增的网关设备，主要实现将众多HNB的业务进行汇聚，进行相关接入控制后通过标准的Iu_CS和Iu_PS接口传回到核心网。HNB GW主要功能有：移动性管理、编码转换、用户终端准入控制、Femtocell注册功能和安全网关接入认证等。

LTE Femto中用户侧设备HeNB在网络中的位置和作用同HNB，只是HeNB-GW网关在LTE Femto中是可选设备，HeNB可直接接入核心网，本文在此不再赘述。

3 运营商对室内覆盖方案的要求

随着4G的快速发展和大数据时代的到来，运营商对室内覆盖的建设要求越来越高。针对目前室内覆盖的现状，运营商十分关注以下需求：

一是2G/3G/4G多网融合共建共享，尤其是新建场所希望一套系统产品能够解决多制式的覆盖，避免重复施工，进而减少投资；

二是设备体积小、安装简单，解决施工难、入户难的问题；

三是终端能远程取电，解决选址困难、取电难的问题。

目前室内覆盖解决方案主要如下：

（1）基于分布式基站的BBU+RRU+天馈系统：该方案采用“信源+合路”方式，在建网之初天馈要考虑几大运营商的共建共享问题，POI（Point Of Interface，多系统合路平台）合路要预留通道；

（2）基于分布式基站BBU+RRU+分布式系统产品：由于分布式产品体积小巧、安装方便，特别适用于人员密集场所如高档酒店、写字楼等，近年来运用十分广泛；

（3）基于Femto技术的HNB-AP：该方案利用HNB-AP终端对移动信号进行放大、覆盖，随着4G的快速发展，传统HNB-AP设备制式单一，不能满足共建共享的要求，其体积较大且不支持远程取电。

4 一种多模分布式HNB室内覆盖设备

4.1 HNB设备的组成

一种多模分布式用户侧HNB设备分为AU（Accent Unit，接入单元）、EU（Extended Unit，扩展单元）和RU（Remote Unit，远端单元）三部分，其中AU与EU之间通过光纤连接传输，EU与RU之间通过网线连接传输。HNB的功能由三部分完成，各部分功能具体如下：

（1）接入单元（AU）

按照网络中接入制式的不同，接入单元（AU）又可以分为2G接入单元、3G接入单元和4G接入单元，AU通过光纤与扩展单元（EU）连接，两者之间通过标准的CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口）协议进行通信。对上AU通过光纤或网线与HNB-SeGW网关、HMS网管连接，实现业务与监控信号的交互。2G/3G与4G接入单元工作原理虽有差异，但其完成的主要功能是一致的。其主要完成物理层接入、无线资源管理和移动性管理三大方面的功能，具体如下：

◆物理层接入：主要进行UE接入与鉴权、信道编码、调制、无线链路控制和系统的同步；

◆无线资源管理：主要实现无线链路测量、功率控制、信道分配和管理；

◆移动性管理：主要实现小区切换和重选。

（2）扩展单元（EU）

扩展单元（EU）实现与接入单元和远端单元的信息交互功能，与RU通过五类或六类网线连接并实现远端的POE（Power Over Ethernet，有源以太网）供电功能。EU支持EU级联，并可实现同时与2G/3G或4G接入单元MU（Main Unit，主单元）的连接组网。

（3）远端单元（RU）

远端单元（RU）实现与UE通过标准的Uu接口进行信号的交互，具体为：将扩展单元下发的数字信号转成射频信号，实现2G、3G、LTE等制式的无线覆盖（视网络需求，2G/3G或4G射频部分可灵活选配）；同时将接收的上行射频信号转成数字信号传至扩展单元，实现特定小区工作信号的接入和覆盖。

4.2 组网及应用

采用扁平化和分布式架构的多模HNB设备组网灵活，可采用星型、链型及混合型组网，根据不同的应用场景选取不同的制式频段设备，即可解决多制式共建共享的组网需求。

下面以实际应用较多的2G和4G室内覆盖需求为例，需要选用的设备为2G/4G远端单元、EU扩展单元、2G接入单元和4G接入单元，其组网连接示意图如图2所示。

4.3 多模分布式HNB设备优势分析

多模分布式HNB设备的优势具体如下：

（1）根据不同的应用场景选取不同的制式频段设备，可实现多系统融合共建共享的需求，并且不同的产品可实现共平台，极大地减少了设备投资；

（2）充分利用驻地网网线和光纤资源，物业协调难度降低，一次布放、施工安装方便快捷，可节省建设周期；

（3）远端可实现POE远程供电或本地取电，解决了选址困难、取电难的问题；

（4）设备支持2G/3G/4G多制式多业务，利用双网线传输4G可实现LTE MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出），满足了高带宽、高速率的覆盖要求；

图2 多模分布式HNB设备组网连接示意图

（5）设备组网灵活，可采用分布式建设模式，将扩展单元、远端单元设备分布到平层，解决了传统设备集中放置机房空间不足的问题。

4.4 多模分布式HNB设备应用场景

多模分布式HNB设备主要解决覆盖问题和容量问题，其主要适用于以下场景：

（1）需要用低成本达到快速建网解决室内覆盖的小型私有场景，如酒店、商务休闲场所等；

（2）小型公共场景，如营业厅、事业单位办公网点、连锁超市等；

（3）需要整体覆盖、解决室内外大容量需求的场景，如中小企业、校园等；

（4）物业要求高、站址协调难、布线困难的场景，如大型写字楼、政府机关等；

（5）需要对数据流量话务量较高区域分担分流压力的场景；

（6）对覆盖不足的区域进行补盲。

5 结束语

本文从系统组成、网络架构、优势对比和实际运用等方面介绍了一款多模分布式HNB设备，该设备采用扁平化、分布式架构，具有体积小、安装开通方便、成本低的特点，可以很好地解决运营商关注的多模共建共享、取电难的问题，是运营商利用Femto技术解决室内覆盖的有效手段。多制式、多频段、高容量将是室内覆盖产品后续发展的趋势。

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A Distributed Femto User-Side Multimode HNB Device and its Applications

WANG Chuanjiang, YU Gang, XU Hongbo
(Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., Ltd., Wuhan 430073, China)

In order to deal with the problems of HNB equipment such as the onefold mode and low capacity at the Femto user side, a novel distributed Femto user-side multimode HNB equipment was introduced. The system composition,network architecture, advantage comparison and practical application scenarios of the equipment were elaborated.The fl at and distributed architecture is adopted by the equipment, which can effectively solve the co-construction and sharing for operators and reduce the construction cost and diffi culty.

Femto multimode HNB fl at distributed co-construction and sharing

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.22.004

TN838

A

1006-1010(2017)22-0014-04

王传江,余刚,徐红波. 一种分布式Femto用户侧多模HNB设备及其应用[J]. 移动通信, 2017,41(22): 14-17.

2017-08-02

袁婷 yuanting@mbcom.cn

王传江：工程师，学士毕业于中北大学，现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司，主要从事无线通信类相关产品的开发、系统设计工作。

余刚：工程师，硕士毕业于华中科技大学，现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司，主要从事无线通信协议、设备、组网相关研究工作。

徐红波：工程师，学士毕业于武汉工程大学，现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司研发部，主要从事RRU接收机射频系统的设计工作。