CDMA Femtocell标准及关键技术

摘要：首先阐述了CDMA Femtocell标准的制定历程和发展现状，再从应用和开发的角度出发，对CDMA Femtocell网络架构和关键技术进行深入分析。对3GPP2标准中未明确但十分重要的内容，如汇聚管理、移动性管理等给出具体实现方案，有益于Femtocell产品开发和实现。
关键词：CDMA；Femtocell；FAP；架构；汇聚；切换

0 引言
Femtocell(毫微微蜂窝)是一种新型的小型化、低功率基站，利用有线宽带接入作为回传，具有低成本、接入方便、覆盖灵活等特点，主要部署在家庭或企业等室内环境，可以帮助运营商扩大无线网络覆盖，提高容量，提高运营商的竞争力。
Femtocell技术出现后，各国际标准组织制定了相关技术规范。本文介绍了CDMA Femtocell标准的现状，深入剖析3GPP2 Femtocell网络架构以及实现关键技术，并探讨了标准的未来演进方向。

1 标准现状
与CDMA Femtocell相关的标准化组织有3GPP2、Femto Forum和Broadband Forum等。Femto Forum是发起者。在产业内部协调需求，研究技术及市场应用。Broadband Forum与3GPP2合作，制定Femtocell与网管系统之间的TR-069数据模型，提供接口开放建议。3GPP2定义需求，制定CDMA Femtocell相关技术规范。
3GPP2 CDMA Femtocell需求规范S．R0126-0于2008月5月发布。规范分两个阶段进行。Phase 1主要支持基于IMS的1X电路域Femtocell和基于IOS的分组Femtocell(HRPD和1X分组域)，于2010年4月前发布。Phase 2主要支持基于IOS的1X电路域Femtocell、扁平架构Femtocell和HRPD Femtocell增强特性。
CDMA Femtocell规范主要包括空口、接入网IOS和核心网部分。空口规范主要涉及支持Fetmocell增强特性的1XC．S0005-E规范，HRPD C．S0024-C规范，增强系统选择C．S0016-D以及最小性能规范C．S0010-D和C．S0032-C。接入网IOS规范主要涉及同时支持基于现有终端和增强特性终端的A．S0024规范。核心网规范为X．S0059-100～500，包括Femtocell网络框架、Femtocell IP技术、Femtocell配置参数、基于IMS的1X Femtocell规范。

2 Femtocell网络架构
CDMA Femtoeell网络架构包括1x电路域架构，1x分组域架构和HRPD架构。
1x分组域架构与HRPD架构相同，如图1所示。其中FAP(Femtocell接入点)是用户端设备，集成BTS和BSC／PCF的功能，通过A接口接入FGW(Femtocell网关)。SeGW(Femtocell安全网关)为FAP连接运营商网络提供安全接入。Femtocell AAA是FetmoCell认证服务器，提供FAP认汪与授权功能，也可以发送策略信息给SeGW。FMS(Femtocell管理系统)为FAP提供管理和参数配置，基于TR-069网管接口标准。

1x电路域FemtoceIl架构有两种方式，即通过SIP接入IMS和通过A接口接入MSC。
Femtocell通过SIP接入IMS，FAP实现SIP客户端功能，将传统1x空口协议转换为SIP协议接入IMS。其优点是Femtocell直接接入新的独立的IMS网络，对现有网络影响小；使用SIP协议，可扩展性好。
缺点是接入过程复杂，性能低于现有1x网络；传输效率低，时延大；与宏网之间的切换流程复杂，时间长；在业务方面也不能重用现网业务，需要重新开发补充业务。但现实中，对没有部署IMS的运营商，该架构优势难以发挥，部署时还需要新增转换设备，将SIP信令转换后接入现有核心网，但不适合中国使用。
Femtocell通过A接口接入MSC，FAP完成BTS和BSC功能，提供标准A接口，FGW完成A接口代理功能接入MSC。优点是采用标准A接口，业务接入与处理与宏网络完全相同；与宏网间的切换与现有切换类似，切换时间较短；FGW功能简单，对现网MSC影响较小。在具体使用时，FAP与FGW问A接口的底层承载方式可以有不同方式。该架构受到更多运营商和设备商的支持，如图2所示。本文中后续的分析也将基于该架构。