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