一種家庭基站虛擬共小區的技術研究

摘 要：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，但它面臨一個問題，那就是過多地使用了核心網小區標識。針對該問題，需要在GSM、TD-SCDMA、WCDMA網絡制式下，找到Femto組網架構下的一種家庭基站虛擬共小區的實現方法。

關鍵詞：cell；Femto；基站虛擬共小區

中圖分類號：TN915.8文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0078-02

Abstract：Femto（Femtocell）is one of the effective means to solve the indoor coverage. It realizes the effective fusion of traditional fixed network and mobile network. However，it faces a problem and uses the cell identification too much. Aiming at this problem，we need to find a method of realizing virtual combine cell of Femtocell under the framework of GSM，TD-SCDMA and WCDMA networking.

Keywords：cell；Femto；vrtual common cell of base station

0 引 言

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。

現有的GSM、TD-SCDMA、WCDMA網絡制式的FemtoCell組網模式下，大多數設備廠商都開發出基于該模式下的網絡接入設備，比如網關，以滿足家庭基站群接入核心網的需要。對核心網而言，家庭基站相對宏網基站獨立存在，均需要配置宏網參數，特別是小區標識唯一標識一個基站的位置服務區域。然而各廠商設備在接入過程中，過量占用過多的核心網小區標識資源，這就造成核心網資源冗余和浪費，得不到充分和有效利用，增加核心網的信令傳輸負荷。為了達到上述功能要求，必須解決好如下3個問題：

（1）如何解決大量家庭基站接入網絡時對CI的過量使用，造成資源浪費的問題。移動通信網絡一般按CI確定計費標準。網絡按小區CI唯一編址，而不是LAC+CI唯一編址。

（2）如何解決家庭基站密集接入，同時覆蓋一個位置區域時產生小區不一致引起的用戶計費困難的問題。

（3）如何降低核心網A/Iu-CS/Iu-PS接口或Iuh接口之間的信令傳輸負荷和時延問題。

1 系統概述

Femto系統主要由家庭基站、網絡側接入設備和核心網組成，其中家庭基站與基站網關通過Iuh接口建立連接，網絡側接入設備與核心網通過A/Iu-CS/Iu-PS接口建立連接。具體組網結構如圖1所示。網絡接入設備需要根據業務場景和信令特性、核心網側的接口類型，來實現信令消息攜帶的宏網小區與虛擬小區的轉換策略，使家庭基站接入該設備時，能夠以統一的小區標識進行準確無誤的信令傳輸。

2 家庭基站虛擬共小區技術分析

網絡接入設備需要根據業務場景和信令特性、核心網側的接口類型，來實現信令消息攜帶的宏網小區與虛擬小區的轉換策略，使家庭基站接入該設備時，能夠以統一的小區標識進行準確無誤的信令傳輸。具體實現方法分為以下幾個步驟：

2.1 配置虛擬共小區關系映射表

基站接入網絡設備時，通過網關或任何監控設備配置虛擬小區和宏網小區的唯一映射關系，以虛擬小區唯一確認基站的位置服務，如圖2所示。

2.2 建立基站標識和小區信息的唯一映射關系

如圖2所示。系統網關收到基站接入請求消息，請求消息中包含該基站分配的虛擬小區，建立基站標識和虛擬小區、真實小區之間的映射關系。

2.3 建立用戶和基站標識之間的映射關系

如圖2所示。用戶接入時發起請求消息，根據請求消息的sctp信息建立和偶聯相同的基站之間的映射關系。

2.4 上行信令虛擬小區和宏網小區之間的轉換

如圖3所示。用戶上行信令消息攜帶虛擬小區進行業務，網關通過上述保存的映射關系對上行消息解析后，轉換成宏網分配的真實CI，發送到核心網。

2.5 下行信令消息虛擬小區和宏網小區之間的轉換

如圖3所示。用戶下行信令消息下發至系統網關，并攜帶宏網真實CI，系統網關通過上述步驟保存的映射關系對下行消息進行解析后，轉換成虛擬小區，如果下行消息攜帶的是虛擬小區，則直接透傳不進行轉換。

總之，網絡接入設備通過虛擬共小區的參數轉化，以實現家庭基站虛擬共小區接入系統網關的目的，并保證業務的正常處理。

3 總 結

本文詳細描述了一種完整的家庭基站虛擬共小區信令轉換和轉發方法。通過該方法，能夠有效地解決家庭基站接入系統網關時的小區資源大量占用問題，同時解決了核心網對家庭基站群的用戶計費難問題，并且顯著降低了A/Iu-CS/Iu-PS接口的信令負荷。該方法現在已應用于實際的2G/3G家庭基站設備中，并產生了很好的應用效果，未來會著重研究在4G/5G網絡中該技術的推廣應用。

參考文獻：

[1] 葉璇，張欣，曹亙，等.家庭基站技術挑戰和研究現狀 [J].電信工程技術與標準化，2011，24（4）：69-73.

[2] 王曉鳴.Femto在中小企業中的應用 [J].電信技術，2011（1）：78-80.

[3] 任偉，繆洪兵.TD-SCDMA Femtocell關鍵技術介紹及未來發展趨勢簡析 [J].通信與廣播電視，2012（2）：1-7+80.

[4] 張振，方瑋，秦光宇，等.Femto技術分析及其在UMTS網絡中的應用 [J].廣東通信技術，2015，35（3）：54-58.

[5] 高波.家庭基站的商用部署問題及解決方案 [J].電信工程技術與標準化，2010，23（12）：10-12.

[6] 李露.探討Femtocell網絡架構 [J].科協論壇（下半月），2010（7）：44-45.

[7] 曾凡強.GSM Femto網關資源管理的研究 [D].廣州：華南理工大學，2012.

[8] 楊俊.Macrocell/Femtocell分層網絡中的資源分配研究 [D].成都：西南交通大學，2011.

作者簡介：徐胤（1977-），男，漢族，四川人，中級工程師，工學碩士。研究方向：移動通信技術。