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1、武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）FEMTO技术与组网应用FEMTO Technology and Networking Applications学生姓名 黄振华 学 号 0945530209 专业班级 移动0902指导教师 赵妮丽 2012年5月作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为，也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。
2、毕业设计（论文）成果归武汉工程大学邮电与信息工程学院所有。特此声明。 作者专业： 移动通信技术0902 作者学号： 0945530209 作者签名： _2012_年_3_月_31_日摘 要Femto被认为是解决室内弱覆盖的手段之一，文章首先介绍了Femto的技术标准进展，然后分析了Femto组网的几个关键技术和其待解决的问题，最后进行总结。过于简单，具体参考论文模板关键词：Femto;3gpp R8;接入控制；组网架构；扰码规划AbstractFemto is considered to be solve one of the means by weak indoor cover, this
3、paper firstly introduces the technical standard Femto progress, and then analyzes the networking Femto some of the key technology and the problems to be resolved, and finally were summarized in this paper.Key Words： Femto; The 3 GPP R8; Access control; Networking framework; Scrambler planning目 录第1章
4、绪论11.1 FEMTO技术概述11.2 FEMTO的衍进与发展11.3 本论文的研究内容2第2章 FEMTO的一般组网架构及关键技术的实现32.1 网络架构32.2 即插即用42.3 接入控制52.3.1 UE接入控制52.3.2位置接入限制62.4 IP传输网络质量要求62.5 时钟同步技术6第3章 FEMTO的应用场景分析7第4章 FEMTO所面临的问题9总结与展望9参考文献10致谢11第1章 绪论1.1 Femto技术概述Femto又称毫微微小区，是一种发射功率低、范围覆盖小的基站设备。它可以通过固定宽带网络连接到WCDMA核心网，授权用户可以通过它接入WCDMA网络，使用WCDMA业
5、务，同时还能够提供包括WiFi连接在内的诸多其他接入方式。Femto系统通过有线网络实现和核心网的连接，可以有效地利用室内现有的ADSL、光纤等网络资源，采用宽带连接作为到核心网的回程，而不用消耗宏基站的资源，很好地分流了室内环境下的数据流量。目前美国Sprint Nextel、新加坡StarHub、英国Vodafone均已实现商用。Femto技术在3GPP R8中被引入，并成为R8的研究热点。因为Femto具有发射功率低、覆盖范围小、部署方便、价格低廉等特点，所以受到了业界的广泛关注。Femto以固定宽带接入网络为回程，同时向用户提供移动业务，是一种典型的固定移动融合技术，Femto将是全业
6、务运营商提供差异化服务的重要手段。1.2 Femto的衍进与发展与Femto相关的标准化组织有Femto Forum、DSLForum和3GPP。Femto Forum是发起者，在产业内部协调需求，向3GPP提交文稿，研究技术及市场应用。DSLF o r u m 与F e m t o Forum合作，制定Femto与HMS之间的TR-069数据模型，提供接口开放建议。 3GPP称Femto为Home Node B（HNB），即家庭基站。3GPP于2007年3月启动HNB的相关研究工作，其目标是试图形成家庭基站的标准应用场景，找到标准的解决方案。2008年5月3GPP完成了这个研究工作，形成了技
7、术报告：TR 25.820“3G Home Node B Study Item Technical Report（R8）”。3GPP在Rel 8完成了对3G Femto的标准化工作，并初步引入了对LTE Femto的支持，该版本在2008年12月冻结，技术规范的遗留部分在2009年3月和6月完成。在移动性方面，Rel 8支持femto向宏网络的单项切换，支持femto和红网络之间的双向切换R8规范了HNB架构、Iuh接口、CSG相关标识、测量规则、小区选择与重选规则、HNB网管南向接口等方面的内容。R9将继续完善HNB的标准，工作目标主要涉及以下几部分：从宏小区到HNB小区的连接态的切换、从H
8、NB小区到HNB小区的连接态的切换、支持OPEN模式和hybrid模式的HNB小区、Iuh接口上CS业务的上行复用。行业标准方面，2009年4月CCSA开始了HNB系列行业标准的制定。该系列标准包括家庭基站设备技术要求和测试方法、家庭基站网关设备技术要求和测试方法、家庭基站管理系统设备技术要求和测试方法、家庭基站与家庭基站管理系统之间接口测试方法、家庭基站Iuh接口技术要求和测试方法。3GPP Rel9于2009年12月冻结，其引入混合接入模式，从而使得Femto小区不仅可以用于家庭环境，也能够为网络用户提供服务，并支持为特定用户组提供高优先级服务。Rel 9还引入了公共预警服务，用户在没有宏
9、网络覆盖的区域也能够通过Femto小区接收紧急信息，比如台风预警。在3G方面，Rel 9对Femto上行链路带宽需求进行了修订，以提高同时支持的呼叫数量。Rel 9最大的增强体现在Femto对移动性的支持，解决了3G宏小区到3G femto小区，LTE宏小区到LTE Femto小区，3G Femto小区之间，LTE Femto小区之间的切换；同时，Rel 9还引入了GERAN向3GLTE Femto小区的移动性增强。商用方面，NTT Docomo、Vodafone、T-mobile等主流运营商已开展相关试验，Sprint、Verzion、AT&T 也在着手Femto的试验和商用筹备，但是目前尚
10、未有真正大规模商用的Femto网络。1.3 本论文的研究内容 Femto作为一种新兴的热点技术，被业界认为是解决室内弱覆盖的手段之一，也是固定与移动网络融合的一种方式。对运营商来说，Femto技术的应用可以提高室内覆盖质量、提升用户体验、减少用户离网率，同时可以在空口分流宏网络流量、缓解宏网络扩容压力、降低3G建网的CAPEX和OPEX。对用户来说，因为Femto部署的成本低运营商可以为用户提供更低的通信资费另外Femto用户可以独享无线资源和传输资源，获得更好的信号质量和接人速率，能够促进用户数据业务使用习惯的培养。总之，Femto技术的出现为运营商提供了室内覆盖的新思路。本文将着重为大家介
11、绍分析FEMTO的关键技术和一般组网架构。第2章 FEMTO的一般组网架构及关键技术的实现2.1 网络架构Femto接入网络主要由HNB、家庭基站网关（HNB GW）、安全网关（SeGW）和家庭基站网管系统（HMS）构成（见图1）。HNB为用户私有设备，通过公共IP网络连接到HNB GW，HNB GW通过Iu接口连接到核心网。从核心网来看，HNB接入网是RNC，HNB GW通过标准的Iu接口接入到核心网；从UE侧来看，HNB接入网是Node B，HNB与UE采用标准的Uu接口进行通信。 图2.1 Femto 的网络结构HNB具有Node B的无线承载功能，向终端提供标准的Uu接口，同时也集成了
12、RNC的无线资源管理、移动性管理等功能，HNB还提供了HNB GW的Iuh接口。HNB GW是为HNB系统新增的网关设备，将来自众多HNB的业务汇聚在一起，然后通过标准的Iu_CS和Iu_PS接口传回到已有的核心网络，这样就向核心网屏蔽了Iuh接口和HNB系统特性。HNB GW还具有Iuh链接管理、UE注册、HNB注册、UE接入控制等功能。HMS主要提供HNB的网络管理功能，HMS与HNB之间采用TR069协议。具体的网管功能包括用户管理、软件管理、参数配置、故障管理、性能管理、HNB拓扑管理、日志管理等。HMS还支持HNB初始化过程中的HNB GW发现功能，为HNB提供初始配置数据，对HNB
13、进行位置信息验证，准入列表维护。2.2 即插即用自配置自优化功能是Femto最重要的功能。一方面，Femto数量众多，运营商不方便也不可能投入巨大的精力对其进行开通和维护，这就要求HNB能够即插即用，维护便捷。即插即用指Femto上电后，自动完成认证鉴权、网络发现、IP获取、IP Sec隧道建立、自动参数配置等过程。维护便捷指运营商可以通过OMC进行远程批量配置管理、软件升级、日志自动保存等操作。HNB 通过Provisioning SeGW 进行初始鉴权，建立IPSec 隧道， 并在获得内部网分配给HNB 的IP 地址后， 进入网络发现过程， 此过程的目的是通过ProvisioningHNB
14、 GW 向HNB HLR 进行位置信息注册，并从HNB HLR 上获得网络部署参数， 如本地服务器列表。该过程遵循TR-069 标准流程。HNB 在完成网络发现和认证鉴权过程后，将重新向Serving SeGW 建立IPSec 隧道， 并发起参数配置过程，HMS 根据用户的开户信息等将配置参数下发给HNB，完成自动参数配置。该过程遵循TR-069 流程。另一方面，Femto部署的一个重要原则是不能对宏网络产生较大干扰，不能造成宏网络质量的下降。这就要求Femto具有自适应自优化算法，保证最优的发射功率，以减小Femto网络对宏蜂窝的干扰。此外，Femto具有自动无线测量、自动邻区配置等功能，以
15、满足其与宏网络之间的移动性管理要求。Femto所扮演的角色类似于终端设备，因此其使用方法必须简单明确，用户从运营商获取Femto基站后，只要接通电源和网络，必须能自动完成IP连接和IP分配，进行远程的自动软件升级、自动网络规划（包括最小干扰频点的选择、扰码的自动分配、邻区列表的自动创建及发射功率的自动调整）。2.3 接入控制2.3.1 UE接入控制Femto是用户私有设备，所以要对终端进行接入控制。根据接入控制策略的不同，3GPP将Femto分为3种模式，即封闭模式、开放模式和混合模式。采用封闭模式时，只允许本Femto的用户接入，拒绝其他用户接入。CSG就是封闭用户组的概念（在R8中引入），用来作接入控制。根据终端对CSG的支持，又分为非CSG终端接入控制和CSG终端接入控制。对于非CSG终端，即不支持CSG的终端，F
