Femtocell

Femtocell ( anglicky Femtocell )  je nízkoenergetická a miniaturní celulární komunikační stanice navržená pro obsluhu malého prostoru (jedna kancelář nebo byt). Připojuje se k síti mobilního operátora prostřednictvím komunikačního kanálu připojeného k uživateli (veřejný internet), současně obsluhuje určitý počet telefonů v režimu hovoru - od 4/8 pro domácnosti a malé kanceláře a 16/32 pro podnik. Na femtobuňce může být v klidovém režimu mnohem více uživatelů.

Femtobuňky, pikobuňky, metrobuňky a mikrobuňky patří do kategorie tzv. „malých buněk“ – nízkopříkonových bezdrátových přístupových bodů pracujících v licencovaném frekvenčním spektru a řízených operátorem.

Výhody

Díky femtobuňkám se pokrytí mobilní sítě dramaticky zlepšuje přesně v místech, kde je to potřeba. Poskytuje všechny stejné funkce jako „velká“ buňka, ale v jednom zařízení se snadnou instalací, podobně jako běžné routery. Přestože se zaměřujeme na vývoj femtobuněk UMTS (standard 3G), lze je vytvořit i pro jiné standardy.

Mobilnímu operátorovi umožňuje zlepšit pokrytí a kapacitu sítě zejména uvnitř budov. Je možné poskytovat doplňkové služby za snížené ceny a ušetřit na vybavení.

Podobné principy byly použity v technologii Fixed Mobile Convergence, ta však vyžadovala telefony s duálním standardem, které by mohly přepínat mezi mobilním připojením a připojením Wi-Fi .

Vlastnosti femtobuněk, potíže při implementaci a použití

Přestože femtobuňky mohou operátorovi výrazně pomoci, existuje mnoho technických omezení pro jejich masové přijetí.

• Vzájemné rušení femtobuňky a venkovní buňky. Rádiový signál z femtobuňky může ovlivnit „globální“ buňky, pokud používá stejný frekvenční rozsah. Rozhodnutí pro operátora může být buď použití jiné frekvence pro femtobuňky, nebo na stejných frekvencích ve správném plánování, které spočívá ve správném umístění femtobuňky a v nastavení určitých parametrů, které vyvažují femtobuňku a venkovní buňku. makro síť. Mezní hodnoty pro úrovně překrytí femtobuňky a venkovní buňky, při které nedojde k rušení, jsou řádově 90-95 dBm. Na vyšších úrovních může docházet k vzájemnému rušení, zvláště když dva uživatelé mluví vedle sebe, ale jeden z nich mluví přes femtobuňku a druhý přes venkovní buňku.
• Spotřeba frekvenčního spektra. Při budování celulární sítě operátoři využívají komplexní technologie frekvenčního plánování. Není možné je aplikovat pro každou mikročlánek prodávaný uživateli, což znamená, že jejich provoz musí být navržen pro blízkost stejných zařízení a také „globálních“ článků v úzkém frekvenčním rozsahu přiděleném operátorovi.
• Brání spojení přes sousední femtobuňku. Mohou nastat situace, kdy by měl být vyloučen provoz prostřednictvím cizí femtobuňky (pokud jsou poskytovány cenové pobídky nebo musí být přenášená data tajná). Technologie má různé režimy autorizace, ale je nutný správný přístup nebo správné nastavení režimů autorizace přístupových bodů femtobuňky.
• V některých zemích musí být známa přesná poloha buněk, zejména pro tísňová volání. Toto pravidlo je obtížné dodržet u stanic, které jsou připojeny nezávisle uživatelem a mohou být dokonce přepravovány do jiné země. Technologie Femtocell má schopnost určit polohu podle určitých parametrů, ale různí výrobci to řeší odlišně: nejzákladnějším způsobem je skenování vnější sítě a určení vaší polohy pomocí známých makrobuněk, ale v případě, že neexistují, mohou to být parametry jako je IP adresa, MAC adresa upstream síťových zařízení. Důležitá je zde i právní stránka smlouvy, kdy provozovatel umožňuje použití femtobuňky.
• Potíže s podporou velkého počtu stanic. Architektura celulárních sítí je navržena pro tisíce nebo desetitisíce základnových stanic, ale ne miliony malých stanic, které generují velké celkové zatížení sítě a přepínačů. I když je technologie založena na tom, že femtokluster má svůj vlastní femtogate, který podporuje desítky tisíc femtobuněk, musí být integrován do jádra operátora a tyto záležitosti musí být vyřešeny.
• Technologie nepřetržité služby je potřebná pro nouzové situace, a to i pro výpadky proudu a připojení k internetu. Možným řešením je redundantní připojení přes pevné telefonní rozvody a nepřerušitelné zdroje napájení. Pro léto 2009 to v technologii femtobuněk není zahrnuto a při vypnutí napájení nebo ztrátě přístupu k internetu připojení účastníka zmizí. Většina operátorů proto upřednostňuje tísňová volání pro pevné buňky.
• Internetové připojení musí vždy vyhradit potřebnou šířku pásma pro buňku, aby nedocházelo k přerušení komunikace. Jsou stanoveny určité ukazatele kapacity internetového kanálu , při kterém femtobuňka poskytuje určité služby. Pro hlasové volání stačí kanál s malou kapacitou, ale pro poskytování služeb UMTS, jako je HSDPA, je potřeba kanál s určitou kapacitou.
• Buňka potřebuje extrémně stabilní zdroj referenční frekvence, což je docela technická výzva. Stacionární články jsou tomuto parametru pravidelně přizpůsobovány. Synchronizace je nutná, aby femtobuňka a venkovní buňka pracovaly se stejným časem, abyste mohli zpracovávat přechodové události z femtobuňky do venkovní buňky a koordinovat hlasové hovory mezi uživateli femtobuňky a uživateli na jiných buňkách. Synchronizace obvykle probíhá pomocí speciálního protokolu NTP uvnitř nebo vně tunelu IPSec, který femtobuňka naváže přes veřejný internet. Zdrojem synchronizace jsou buď dočasné servery instalované provozovatelem nebo servery třetích stran na internetu. Někteří výrobci (HUAWEI) femtobuňky mohou brát zdroj hodin z venkovních buněk.
• Buňkový terminál se musí spolehlivě přepnout na femtobuňku, když je v zóně viditelnosti, jinak nebude mít jeho použití žádný účinek. Tento problém je vyřešen nastavením parametrů rádia. Přechody z makrosítě do femto buňky a naopak řeší každý výrobce jinak a v závislosti na verzi mohou, ale nemusí být podporovány. Existuje standard, který definuje, o co je třeba usilovat, a výrobci v konkurenci technologii vylepšují. Ve femtotechnologii je problém přechodů z venkovní buňky do femtobuňky. Spočívá ve zpoždění zpracování této události, protože síť femtobuněk je oddělena od sítě pouličních buněk a nestihnou se při rychlém pohybu účastníků dohodnout na převodu (předání) z pouliční sítě do sítě femtone. V letech 2017–2018, se silným rozvojem pokrytí LTE a prioritami sítí LTE povolenými operátory, došlo k problému s přenosem (CSFB) ze sítě LTE do sítě femtobuněk, když uživatel přijme nebo provede hlasový hovor. Telefony nevidí femtobuňku, když jsou na venkovní mobilní síti LTE. Tento problém bude přetrvávat až do instalace femtobuňky s LTE nebo do využití hlasových hovorů ve standardu LTE.

Porovnání s piko buňkami

Picocells jsou podobný koncept; se liší tím, že piko buňka není nezávislou základnovou stanicí, ale pouze vzdáleným prvkem pro příjem a vysílání signálu, který vyžaduje připojení ke standardnímu „velkému“ ovladači základnové stanice. Takové spojení lze organizovat přes levné internetové sítě. Problémy této možnosti jsou nižší zabezpečení přenášeného signálu, spolehlivost kanálu a skutečnost, že řadiče základnové stanice nejsou navrženy pro velký počet podřízených vysílačů. Otázka bezpečnosti je vyřešena pomocí VPN .

Úvody

Jednu z prvních a největších instalací femtobuněk vytvořila společnost Sprint (USA) ve městech Denver a Indianapolis. Práce probíhají od konce roku 2007 pomocí femtobuněk vyráběných společností Samsung Electronics , nazvaných Sprint Airave. Podporován je jakýkoli telefon zakoupený od Sprint.

Od října 2009 již probíhá komerční uvedení v USA u AT&T na zařízení IPACCESS (s účastí CISCO), v angličtině Vodafone na zařízení Alcatel Lucent, v Japonsku Softbank na zařízení NEC. v Thajsku SturHub založený na zařízení HUAWEI. Komerční uvedení v Evropě pro rok 2010 proběhlo u několika mobilních operátorů. Nejznámější jsou SFR (Francie) na zařízení NEC, Optimus (Portugalsko) na zařízení HUAWEI, pilotní v Telefonice, Mobicom Austria, Telecom Italia, T-mobile Germany a dalších.

J'son & Partners Consulting představila analytickou zprávu „Femtogridy v Rusku a ve světě“.

Ke konci roku 2011 bylo na světě více než 3 miliony aktivních femtobuněk různých typů (soukromý a firemní segment, městské a venkovské sítě), tedy více než 3G základnových stanic. Do konce roku 2012 se očekává nárůst dodávek na 6 milionů kusů. Dominovat bude prodej 3G femtobuněk.

Hlavní poskytovatelé: ip.access, Ubiquisys, Airvana, Alcatel-Lucent, Cisco, Huawei, NEC, Nokia-Siemens Networks (NSN), Samsung, ZTE atd. Hlavní instalátoři: Sprint (1 milion), Softbank, SFR a Vodafone – 100 tisíc každý), AT & T (více než 500 tisíc).

LTE bude výkonným ovladačem pro pokrok v technologii femtobuněk (malých buněk). SK Telecom (Jižní Korea) již realizoval komerční projekt nasazení femtobuněk v síti LTE. Společnosti Virgin UK a Telefonica oznámily testování malých buněk pro LTE.

V Rusku

V Rusku operátoři v roce 2011 spustili technologii femtobuněk. Podle stávajících standardů jsou femtobuňky registrovány v rámci zjednodušeného oznamovacího postupu v určité geografické lokalitě, majiteli - mobilnímu operátorovi nebo účastníkovi, ale i když je koupí účastníkem, femtobuňka zůstává prvkem rádia operátora. sítě, protože funguje v licencovaném spektru na frekvenci podobné nejbližší makroBS, za kterou operátor platí. Operátor řídí umístění stanice a sílu její práce a další parametry pro správnou interakci s externí makro sítí [1] . Například v Moskvě jsou kvůli blízkosti vojenských frekvencí uvalena přísná omezení na záření 3G buněk, takže femtobuňky mohou mít velký význam.

MTS již provedl zkušební provoz s pozitivními výsledky - nárůst hlasového provozu [1] .

MegaFon v květnu 2011 spustil pilotní projekt pilotního komerčního provozu 1000 femtobuněk v každé pobočce (federální subjekt), který byl navržen na šest měsíců. V prosinci 2011 zhodnotil výsledky a vývojové trendy za rok 2012. VimpelCom zahájil pilotní komerční provoz ve dvou regionech (Severozápad a Střední) se zařízením Alcatel-Lucent .

V červnu 2011 se v Londýně konal světový summit o femtobuňkách. V rámci summitu přednesl zástupce MegaFonu zprávu o aktuálním stavu projektu v Rusku [2] .

V září 2011 zorganizovala pobočka společnosti MegaFon na Dálném východě komunikaci založenou na femtobuňkách prostřednictvím satelitního kanálu VSAT na cvičné plachetnici Naděžda , která patří Moskevské státní univerzitě. adm. G. I. Nevelskoy [3] .

V květnu 2012 zahájila plavbu kolem světa loď Sedov , na níž byly instalovány také dvě femtobuňky zajišťující technologickou komunikaci.

Poznámky

1. ↑ 1 2 Firemní abonenti budou moci zlepšit kvalitu komunikace v kancelářích. Článek v elektronické verzi deníku RBC Daily 19.04.2011
2. ↑ Program summitu Archivováno 15. srpna 2011 na Wayback Machine The Femtocells World Summit 2011
3. ↑ Naval VSAT Archivováno 24. dubna 2012 na výcvikovém plavidle Wayback Machine Sailing Nadezhda

Odkazy

• World Femtocell Summit London 2011, prezentace společnosti MegaFon (Pavel Skorodumov)
• World Femtocell Summit London 2012, recenzovaný Davidem Chambersem
• Co je femtobuňka, je jednoduchým způsobem složitý koncept.