Femto系统调试手册FEMTO培训文档.docx
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Femto系统调试手册
审核:
伍云
批准:
胡亿先
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文件编号
文件标题
Femto系统调试手册
文件履历
版本
编制整理
日期
更改内容(条款)
V1.0
陈沛豪
2013-12-31
1、系统简介
1.1Femto系统介绍
根据目前相关机构的统计结果,现阶段全球无线数据业务年增长率超过100%;而未来数据业务预计5年增长40倍,10年增长1000倍。
目前移动语音业务的60%和数据业务的70%发生在室内;据预测,未来室内业务将占总业务量的90%。
为了应对未来网络容量的巨大需求,京信通信经推出了室内宽带无线接入系统(Femto:
IndoorBroadband-WirelessAccessSystem)。
该系统基于SmallCell架构,与电信级WLAN系统端到端融合,是一个基于IP宽带网络为回传的无线接入系统。
京信Femto系统是以固定宽带接入网络为回传,提供TD-SCDMA、WLAN、GSM的无线接入覆盖。
该系统价值及特点如下:
Ø价值一:
增加容量、提升流量、降低成本
(1)增加整网容量;
(2)吸收热点业务流量;
(3)按需提供容量和流量;
(4)提供每bit服务的成本大幅下降。
Ø价值二:
精确覆盖,深度覆盖,改善客户体验
(1)即插即用,按需提供网络服务;
(2)快速应用于各种室内场景;
(3)提高频率复用率。
Ø价值三:
减轻运营压力,提升流量价值
(1)流量卸载,降低对核心网的压力;
(2)智能选择路由,提升用户感知。
Ø价值四:
支持多种回传方式,快速低成本建网
(1)宽带入户的实施,为Femto的应用提供了广阔的空间;
(2)支持多种回传方式:
Ethernet,ADSL,PON和PTN。
1.2项目目标
通过引入Femto系统主要用于解决以下问题:
(1)需要快速解决的投诉热点;
(2)传统室分难以深度覆盖区域;
(3)协调难度大的新楼宇室分建设;
(4)高数据流量区域的数据分流问题。
此外引入该项目可在现网中进一步验证Femto系统的技术成熟度,分析对现有网络的影响及实际网络覆盖及业务质量,并探讨TD-SCDMA与WLAN网络或GSM与WLAN通过同一基站进行协同覆盖的可行性,研究适用场景及后续引入及部署、推广策略等。
1.3系统架构
Femto系统由核心侧设备和用户侧设备组成,下图所示:
核心侧设备:
系统网关、网管(HMS)、AAA、防火墙(接入控制器AC可选,与WLAN瘦AP融合时部署)。
用户侧设备:
Femto基站,有两种产品形态:
企业级eNB、家庭网关。
1.4系统中各网元设备主要功能如下:
◆Femto企业级eNB或家庭级网关(HNB):
提供TD-SCDMA/GSM移动终端的无线接入,具备NodeB无线资源管理功能。
◆系统网关:
包括安全网关和业务网关两大功能。
安全网关用于与eNB和HNB建立IPSEC加密隧道,保证数据安全。
业务网关负责对基站侧数据的汇聚和转发,协议转换,接入核心网。
◆HMS:
集成Femto基站、网关、安全网关的网管,并提供北向接口到网管网(综合网管)。
◆AAA:
和安全网关一起完成对Femto基站的鉴权认证和准入控制,支持与营帐
网BOSS(DCN营账网)对接实现Femto基站鉴权卡(USIM)营业厅开销户操作。
1.5Femto系统与宏网的架构区别
Femto系统是基于4G无线接入系统架构,把无线资源管理功能由RNC/BSC下移到Femto企业级ENB或家庭级网关(HNB)实现,具有IP化和扁平化的网络架构特点。
Femto系统与宏网的架构区别如下图所示:
1.6GU功能简介
Ø企业级eNB或家庭级网关(HNB)与核心网之间,用于两者之间的信令和数据的汇聚和转发;
Ø企业级eNB或家庭级网关(HNB)的注册功能;
Ø用户终端UE的注册功能;
Ø移动性管理功能;
ØRAB管理功能;
ØIu链路管理功能;
Ø用户终端准入控制;
Ø安全网关功能
2、回传网络解决方案
2.1Femto回传支持的接入方式
Femto支持以下三种上网方式:
(1)PPPoE拔号
这是目前比较常用的一种家庭宽带上网方式。
PC上(windows操作系统上)新建宽带连接,用户输入运营商给的帐号密码,进行拔号连接,用户名密码认证通过后,即可上网。
Femto在上网方式上选择PPPoE即支持这种宽带接入方式。
用户电脑上通过新建拔号连接,输入账号密码可以上网的,我们的Femto就支持。
(2)DHCP
内部局域网常用的一种上网方式,用户电脑设置自动获取IP地址,从上一级网关上获取IP后,不需要任何用户密码即可上网。
在Femto上对应的也是DHCP方式。
(3)静态IP
通常是运营商提供给企业、网吧等一些需要较高Internet带宽客户的一种上网方式,给定一个固定的上网端口及公网IP地址,接在这个端口上的设备,设置这个固定IP,不需要任何用户密码即可上网。
2.2B-WAS回传不支持的接入方式
在已知上网方式中,Femto回传不支持的有以下几种。
(1)特殊加密的PPPoE
用电脑的宽带连接不能拔号,用户需要通过【互联星空/星空极速】等客户端输入用户名密码进行宽带连接的方式。
这种方式运营商通过定制的拔号软件,对用户的账号、密码进行了一些特殊加密。
这是运营商有意防止用户使用路由器进行多人共享上网,而必须单台电脑使用专用的拔号软件拔号上网。
我们无法知道运营商对用户帐号密码的加密算法,因此Femto不支持这种上网方式。
(2)WEB认证
用户访问一个固定的页面,或是用户访问任意网站时,运营推送给用户一个认证页面,用户在这个页面上输入帐号密码,有的还需要输入随机验证码,认证通过后可以正常用访问Internet。
因随机验证码通常是一些图片中包含的字母,数字或问题,Femto无法读取图片中的内容,因此,Femto不支持这种上网方式。
(3)代理服务器上网。
用户在浏览器上需要输入代理服务器之后,可以浏览网页。
这种方式通常只能访问网页,而我们的Femto需要使用特殊的端口跟网关进行交互,因此也不支持在这种上网方式下使用
Femto。
2.3国内主流运营商可为Femto提供回传网络
1)移动和铁通:
GPON互联网专线、PTN互联网专线、GPON承载内部网络、PTN承载内部网络、铁通ADSL、FTTTH、FTTB;
2)电信和联通:
ADSL、FTTB(LAN)、FTTH光纤入户;
3)非主流宽带运营商:
长城宽带(LAN和FTTH)、E家宽(LAN和FTTH)、广电宽带(cablemodem)等
注意事项:
1)关注各运营商的家庭宽带的上行链路是否满足Femto回传链路上行带宽的要求,电信ADSL上行带宽一般较小(一般为512kbps),开通前要进行宽带测速验证上行带宽;
2)长城宽带(LAN和FTTH)、E家宽(LAN和FTTH)、广电宽带(cablemodem)等家庭宽带网络结构为带宽共享,在晚上、周末、节假日的网络使用高峰期,网速随着用户骤增而下降,可能会影响Femto用户业务感知。
2.4Femto回传链路的带宽要求
Femto采用IP宽带回传,为了保证业务良好体验,需要宽带网络满足以下条件,其中上下行带宽要求为基站设备满负荷下所需带宽,若业务不能达到满负荷,带宽要求可适当降低。
网络指标
TD家庭网关
TD企业级eNB
GSM家庭网关
GSM企业级eNB
时延
≤200ms
≤200ms
≤200ms
≤200ms
丢包率
≤5%
≤5%
≤5%
≤5%
网络抖动
≤150ms
≤150ms
≤150ms
≤150ms
下行带宽
≥2Mbps
≥4Mbps
≥1Mbps
≥2Mbps
上行带宽
≥1Mbps
≥2Mbps
≥512Kbps
≥1Mbps
2.5广东Femto企业级ENB一期工程所采用的各类回传网络解决方案
目前,广东Femto组网架构为全省集中广州TDFemto网关进行集中转发,需跨越核心网、IP专用承载网、CMNET、城域网、GPON、传输等多个专业,以下是广分在Femto一期工程多次组网应用中摸索,总结的各种Femto回传解决方案。
1.Femto(TD-Femto)系统总体组网
2.方案一:
常规宽带承载(TD单模组网)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP或PPPoE,动态获取私网或公网IP地址。
由业主提供回传传输条件,回传宽带接入网包括ADSL、FTTB(LAN)、FTTH光纤入户宽带等,一种是企业级TDFemtoAP通过铁通、电信、联通、其它的常规互联网宽带Internet网回传至D-Femto网关。
另一种是企业级TDFemtoAP通过移动驻地网和宽带接入网(GPON网络),移动在BRAS开通家庭宽带帐号,TDFemto配置PPPoE拔号方式连接至TDFemto网关。
各地市移动公司组织集成施工建设单位负责AP接入和开通。
网络拓扑图如下所示:
3.方案二:
移动GPON互联网专线承载(TD单模组网)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为静态IP,配置公网IP地址。
利用移动GPON接入网络,在BRAS、IP城域网汇聚交换机、GPON网络(OLT、ODN、ONU)间开通一条基于GPON的互联网专线作为回传链路,上、下行传输带宽可灵活控制,能为TDFemtoAP业务提供QoS业务保障。
组网缺点:
在广东一期工程:
利用GPON接入网络开启互联网专线功能,需要通过移动工程管理中心、政企中心、客响中心、网维中心多个部门协调,同时,因占用公网IP地址涉及考核,地市移动需向省移动进行报备,且因互联网专线业务需涉及费用和考核,实施进展缓慢。
网络拓扑图如下所示:
4.方案三:
移动PTN互联网专线承载(TD单模组网)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为静态IP,配置公网IP地址。
利用移动PTN接入网络,在SR业务汇聚路由器和PTN接入设备(如华为PTN910或PTN950、中兴PTN6100或PTN6200),开通一条基于PTN的互联网专线作为回传链路,上、下行传输带宽可灵活控制,能为TDFemtoAP业务提供QoS业务保障。
组网缺点:
同方案二。
网络拓扑图如下所示:
5.方案四:
移动GPON内部网络承载(TD单模组网,BRAS配置DHCP为
ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动GPON接入网络,在BRAS宽带接入服务器起DHCP服务器,为一定的内网地址段(管理地址)给FemtoAP专用,并在BRAS、IP城域网汇聚交换机、GPON网络(OLT、ODN、ONU)之间建立独立FemtoAPVLAN,同时,BRAS配置NAT地址转换,及路由指向Femto网关,FemtoAP即可连上Femto网关。
组网优点:
只需涉及客响中心、网维中心、工程中心等部门协调,不涉及费用和考核,与移动较好协商组网,可快速建站、灵活组网布署。
网络拓扑图如下所示:
6.方案五:
移动PTN内部网络承载(TD单模组网,BRAS配置DHCP为
ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动PTN接入网络,在BRAS宽带接入服务器起DHCP服务器,为一定的内网地址段(管理地址)给FemtoAP专用,并在BRAS到PTN接入设备之间建立FemtoVLAN,同时,BRAS对这一地址段的IP做NAT地址转换,及路由指向Femto网关,FemtoAP即可连上Femto网关。
组网优点:
同方案四。
网络拓扑图如下所示:
7.方案六:
移动GPON内部网络承载(TD和WLAN单模组网,BRAS配置
DHCP为ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP,BRAS起DHCP服务器和配置WLANOption43属性,为TDFemtoAP分配私网IP管理地址,WLAN用户地址由AC分配。
利用移动GPON接入网络,在BRAS宽带接入服务器起DHCP服务器,为一定的内网地址段(管理地址)给FemtoAP专用,并在BRAS到ONU之间建立VLAN,同时,BRAS对这一地址段的IP做NAT地址转换,及路由指向Femto网关,FemtoAP即可连上Femto网关。
组网优点:
同方案四。
网络拓扑图如下所示:
8.方案七:
移动PTN内部网络承载(TD和WLAN单模组网,BRAS配置
DHCP为ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP,BRAS起DHCP服务器和配置WLANOption43属性,为TDFemtoAP分配私网IP管理地址,WLAN用户地址由AC分配。
利用移动GPON接入网络,在BRAS宽带接入服务器起DHCP服务器,为一定的内网地址段(管理地址)给FemtoAP专用,并在BRAS到PTN接入设备之间建立VLAN,同时,BRAS对这一地址段的IP做NAT地址转换,及路由指向Femto网关,FemtoAP即可连上Femto网关。
组网优点:
同方案四。
网络拓扑图如下所示:
七、广东移动推荐Femto企业级ENB的回传网络解决方案
企业级TD-FemtoAP一期工程建设周期为1个月完成施工开通,在项目实施中,发现设备开通速度十分缓慢,深入一线调查、研究发现,开通瓶颈主要在回传方式的选择上,原GPON和PTN互联网专线来承载Femto回传方案需开启互联网专线功能,要通过工程、政企、客响、网维多个部门协调,且因互联网专线业务需涉及费用和考核,为了加快
TD-FemtoAP开通进度,我们积极与省移动规划技术部、网络部、网维维护中心、网络优化中心、工程建设中心进行协商沟通,特制定了如下回传方案:
(1)对于企业级TD-FemtoAP回传方式选择,原则上采用自有铁通的ADSL宽带、FTTH、FTTB,自有的GPON、PTN网络作为承载Femto回传网络,BRAS以上网络设备节点启用QoS保障TD语音通话,回传链路故障处理时限与家庭宽带和WLAN一致。
(2)在建设中仅涉及客响中心、网络维护中心、网络优化中心、工程建设中心等部门协调,不涉及互联网市场费用和考核,节约大量公网IP地址资源,可快速建站、灵活组网布署。
1.方案八:
移动GPON内部网络承载(TD单模组网,AC配置DHCP为
ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动GPON接入网络,在AC起DHCP服务器,配置一定的私用IP地址段(管理地址)给TDFemtoAP专用,且配置option43属性,TD用户地址由TDFemtoAP网关分配。
在BRAS到ONU之间为TDFemtoAP分配独立的VLAN段,同时,BRAS对TD业务流配置NAT地址转换,及路由指向TDFemtoAP网关,连接TDFemtoAP网关。
网络拓扑图如下所示:
2.方案九:
移动PTN内部网络承载(TD单模组网,AC配置DHCP为ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动PTN接入网络,在AC起DHCP服务器,配置一定的内网地址段(管理地址)给FemtoAP专用,且配置option43属性,TD用户地址由TDFemtoAP网关分配。
在PTN设备内部建立二层VLAN隧道,上传透传至城网络汇聚层设备BRAS上,同时,BRAS对TD业务流配置NAT地址转换,及路由指向TDFemtoAP网关,连接TDFemtoAP网关。
网络拓扑图如下所示:
3.方案十:
移动GPON内部网络承载(TD和WLAN单模组网,AC配置DHCP为ENB分配
IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动GPON接入网络,在AC起两个DHCP服务器,为TDFemtoAP管理IP地址,为WLAN业务为WLAN用户地址,且配置option43属性;TD用户地址由TDFemtoAP网关分配。
在BRAS到ONU之间为TDFemtoAP业务分配独立的VLAN段,同时,BRAS对WLAN业务流和TD业务流进行分流和判定业务流向,同时,BRAS对TD业务流配置NAT地址转换,TDFemtoAP网关,连接TDFemtoAP网关。
BRAS对WLAN业务流路由指向AC,由AC实现NA地址转换,连接Internet。
现网FemtoAC未实现与全网的BRAS进行链接,考虑到Femto分散接入的特点,为避免传输资源消耗,建议各个BRAS间打通二层VPN,使每台BRAS的业务可到达该FemtoAC。
4.方案十一:
移动PTN内部网络承载(TD和WLAN单模组网,AC配置DHCP为ENB分配IP地址)回传方案
组网思路:
TDFemtoAP接入方式为DHCP动态IP。
利用移动PTN接入网络,在AC起两个DHCP服务器,为FemtoAP管理IP地址,为WLAN业务为WLAN用户地址,且配置option43属性;TD用户地址由Femto网关分配。
在PTN设备内部建立二层VLAN隧道,上传透传至城网络汇聚层设备BRAS上,同时,BRAS对WLAN业务流和TD业务流进行分流和判定业务流向,同时,BRAS对TD业务流配置NAT地址转换,TDFemtoAP网关,连接TDFemtoAP网关。
BRAS对WLAN业务流路由指向AC,由AC实现NA地址转换,连接Internet。
现网FemtoAC未实现与全网的BRAS进行链接,考虑到Femto分散接入的特点,为避免传输资源消耗,建议各个BRAS间打通二层VPN,使每台BRAS的业务可到达该FemtoAC。
九、总结
利用低成本、广覆盖的已有GPON网络应对更加密集的Femto无线回传,比传统宏站回传方式(PTN/IP-RAN)不仅更加经济,而且具有部署周期短、投资回报快的规模优势。
利用移动现有GPON和PTN网络资源实现Femto的回传,不仅改善了移动GPON和PTN网络利用率低的现状,同时,也优化了移动GPON和PTN投入产出比,减少了移动网络投资回报周期,真正将固定宽带网络与移动语音网络的优势进行互补和融合FMC。
移动自建设的GPON和PTN网络所配置的平台引擎,可以更好地应对Femto灵活组网,及回传带宽需求的承载,并为公司一系Smallcell产品(GSM、TD、LTE)组网应用及网络演进提供了坚实的基础。
3、选点指导
3.1选点必要条件
3.1.1.宽带条件
SmallCell基站采用IP宽带回传,为了保证业务良好体验,需要宽带网络满足以下条件,其中上下行带宽要求为基站设备满负荷下所需带宽,若业务不能达到满负荷,带宽要求可适当降低。
网络指标
TD家庭网关
TD企业级eNB
GSM家庭网关
GSM企业级eNB
时延
≤200ms
≤200ms
≤200ms
≤200ms
丢包率
≤5%
≤5%
≤5%
≤5%
网络抖动
≤150ms
≤150ms
≤150ms
≤150ms
下行带宽
≥2Mbps
≥4Mbps
≥1Mbps
≥2Mbps
上行带宽
≥1Mbps
≥2Mbps
≥512Kbps
≥1Mbps
3.1.2.同步条件
SmallCell基站需要一定的同步条件,其中GSM需要频率同步,TD设备不仅需要频率同步,还需要时间同步。
目前采用同步的方式主要有3种,场景能满足任何一种即可。
SON同步:
即通过侦听宏网信号,进行频率和时间同步,需要宏网信号有一定的强度,在设备安装位置,GSM要求宏网信号强度大于-85dBm,TD要求宏网信号强度大于-95dBm,此同步方式应用最普遍;
GPS同步:
家庭网关不支持GPS同步方式,二代企业级eNB支持GPS同步方式,需要安装GPS天线及接收器,天线要确保能接收到GPS卫星信号;
IP时钟方式:
目前GSM基站设备支持IP时钟同步方式,需架设专门的时间服务器,建议在本地放置服务器,效果还待验证;
3.1.3.邻区条件
为了与宏网的顺利交互,需要相互具有邻区关系,包括重选和切换邻区。
在开启SON的情况下,SmallCell基站会自动添加侦测到的宏网信号为重选和切换邻区,即向宏重选和向宏切换的邻区关系可自动配置。
不过在个别场景,SmallCell基站安装位置侦测不到宏网信号,而基站覆盖的边缘,可以收到宏网信号,此时若只用SON邻区可能会有问题,应特别注意再手动添加邻区;
由宏重选一般有两种方式实现,一是为SmallCell基站分配专用频点,并在全网添加该频点(及扰码)的重选邻区,SmallCell基站采用专用频点为主频点,可顺利实现由宏重选;二是SmallCell基站采用镜像小区方式,即设备通过SON算法,从宏网最强小区的邻区表里找到可使用的频点集合,测量各个频点的信号强度,最后选择信号强度最低的频点(及扰码)作为自身的主频点,同样能实现由宏重选;
要实现由宏切换,需要通知宏网优化人员添加SmallCell基站为切换邻区,同时SmallCell基站采用固定频点(及扰码)的方式工作。
3.1.4.覆盖条件
覆盖条件包括场强覆盖和容量覆盖两方式。
场强覆盖即要保证在覆盖边缘也能达到要求的最低信号强度,以保证SmallCell基站信号能占据主导,边缘场强的设定应由宏网信号覆盖情况决定,宏网信号越强,则边缘场强就越高。
目前因为设备功率限制,选择场景时应注意覆盖范围的大小,过大容易覆盖不中,过小可能造成外泄;家庭网关应用于家庭环境,要求的覆盖半径根据家庭住户的户型不同,从几米到几十米不等。
典型的户型是三房两厅(120平方米以下),目前家庭网关功率设计主要以满足该类户型覆盖为主,适当调整家庭网关的摆放位置,家庭网关的发射功率基本能满足普通住户的覆盖要求。
但需要注意的是,为了使家庭网关的覆盖效果更好,在安装时,尽量将其安装在到住宅其他任意角落都不超过2堵墙的地方。
覆盖面积50~150平方米。
企业级eNB一般应用于离散型办公区域、休闲场所、中小型营业厅等场景,要求的覆盖面积一般在300~1000平方米。
目前企业级eNB功率设计主要以满足该类覆盖为主。
容量覆盖即要满足覆盖范围内的话务和数据流量需求。
根据覆盖场景内的人流量,采用相应的话务和数据模型进行估算,再对比SmallCell基站能提供的话务量和数据流量,要保证SmallCell基站能提供的话务量和数据流量比需求的大,可通过增加设备个数来增大SmallCell基站的话务量和数据流量。
单个家庭网关下驻留手机用户要求不超过15个,单个企业级eNB下驻留手机用户要求不超过150个。
3.2选点流程
3.2.1.站点来源
找移动网优部门、10086投诉组或营业网点获得站点来源,信息越多越好(最少包含投诉原因、是否有室分、业主的身份和联系电话等)。
如:
南昌投诉工单。
3.2.2.候选站点筛选
根据上述选点原则对移动投诉站点进行筛选,选取最容易实现Femto价值的站点(如:
面积适中、宽带较好、干扰较少等)。
3.2.3.电话咨询
对候选站点进行电话咨询
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