Femtocells – Mai mic este mai bine pentru operatorii de telefonie mobilă

23 IULIE 2009

Mai precis, tot mai mulţi oameni efectuează apeluri telefonice wireless de acasă în loc să folosească conexiunile telefonice prin fir. În aceeaşi situaţie, tot mai mulţi oameni folosesc serviciile de date ale reţelelor celulare pentru aplicaţii noi pe dispozitivele lor mobile, cum ar fi navigarea şi serviciul e-mail pe Internet, redare video şi alte aplicaţii bogate în conţinut multimedia. Din nefericire, toate acestea au şi implicaţii nefavorabile. Această situaţie scoate în evidenţă capacitatea şi acoperirea reţelelor clasice de telefonie celulară, ducând la cheltuieli de capital extensive din partea operatorilor. Din fericire la orizont apar opţiuni alternative, precum ar fi tehnologia Femtocell.

Femtocells: Mai mic este mai bine
La începuturi, reţeaua celulară era construită în jurul unor staţii de bază macrocell mari şi de mare putere, cu transmiţătoare şi receptoare puternice care ofereau acoperire radio (RF) pe zone de câţiva kilometri. Fiecare staţie de bază de acest tip putea deservi sute de abonaţi. În anii mai apropiaţi, pe măsură ce vitezele de transmisie de date wireless au crescut, odată cu instalarea tehnologiilor staţiilor de bază 2.5 şi 3G, operatorii au început să monteze staţii de bază de dimensiune medie sau picocell, care nu acopereau aşa de multă zonă faţă de macrocell, dar staţiile de bază picocell aveau un randament de cost mai mare şi furnizau nivelul potrivit de acoperire pentru utilizatorii unor firme în clădiri de birouri. Din moment ce acoperirea semnalului pentru picocell era limitată, acesta face faţă mult mai bine obstacolelor care obstrucţionează semnalele RF în zonele urbane. Ca atare, soluţia picocell poate menţine ratele mari de transfer de date 2.5G şi 3G din zonele problematice.
Acum, un alt pas este realizat către tehnologia staţiilor de bază şi mai mici. Femtocells sunt atât de mici încât staţiile de bază femtocell nu sunt destinate instalării în aer liber. În schimb, ele vor opera în interiorul unei case sau al unei firme de dimensiuni mici, acoperă o rază de aproximativ 100 de metri şi oferă servicii unui număr de maxim 10 abonaţi. Motivele acestei schimbări în industria wireless sunt destul de simple.
Fără costuri prea mari, femtocells vor ajuta operatorii să ofere o acoperire RF mai bună în case, unde abonaţii îşi doresc să folosească dispozitivele celulare şi încă să se bucure de o calitate a vocii asemănătoare cu cea pe care o aşteaptă de la conexiunea prin cablu. În plus, femtocells conservă capacitatea reţelei celulare pentru că acest tip staţie de bază femtocell este conectat direct la legătura broadband a casei. Într-o casă cu staţie de bază femtocell, apelurile şi traficul de date provenind de pe un dispozitiv mobil sunt dirijate direct din aceasta către legătura broadband la internet, degajând în întregime reţeaua de celulară wireless din zona respectivă.
Cu astfel de beneficii ale operatorului, nu este de mirare producătorii de echipamente tip staţii de bază fac eforturi pentru a aduce tehnologia femtocell pe piaţă. De fapt, o firmă de cercetare pe piaţă, ABI Research, a prezis de curând că până în 2011 vor fi 102 milioane de utilizatori ai produselor femtocell şi peste 32 de milioane de baze instalate pe tot globul.

Trafic de date în expansiune
Odată cu sosirea smartphone-urilor bogate în resurse multimedia, cum este iPhone, traficul de date din reţelele celulare wireless a crescut în mod dramatic. Şi se pare că zilnic apar noi aplicaţii bazate pe Internet pentru telefoanele de acest tip şi MID-uri (Mobile Internet Devices), contribuind la congestia reţelelor. Cum această tendinţă continuă, macro-reţelele vor deveni incapabile să suporte numărul de utilizatori şi ratele de transfer de date necesare pentru aplicaţiile lor, multe dintre acestea incluzând fişiere video, jocuri interactive, partajarea de fişiere şi alte sarcini multimedia care ocupă banda.
Cu siguranţă modernizarea staţiilor de bază de tip macrocell şi picocell cu tehnologii 3G şi 4G va creşte lăţimea de bandă a reţelei de telefonie mobilă, dar femtocells oferă o soluţie adiţională la această dilemă prin dirijarea traficului de date wireless complet în afara macro-reţelei. De exemplu, o aplicaţie de transfer video de pe un smartphone ar transmite fişierul video wireless către staţia de bază femtocell, care este conectată la legătura de Internet broadband a casei. Din acest punct, datele ar fi transmise printr-o conexiune pe fir către un fel de agregator sau un fel de concentrator din reţea. Pentru economisirea lăţimii de bandă, agregatorul ar prelua datele de la mai multe staţii de bază femtocell şi ar asambla datele într-un şir continuu de date prelucrabile. De la agregator, conexiunea de date este făcută prin fir la un MSC (Mobile Switching Center) din reţea. În reţelele de celulare tradiţionale, traficul de date wireless este direcţionat de la o staţia de bază de tip macrocell sau picocell către un RNC (Radio Network Controller) înainte de a ajunge la MSC.

Atragerea şi menţinerea abonaţilor
Desigur, motivele pentru care operatorii sunt atât de interesaţi de tehnologia femtocell sunt acelea că permite atragerea de noi clienţi şi de a-i păstra pe cei vechi. Cu o staţie de bază femtocell într-o casă, utilizatorii vor avea un semnal mult mai bun, ceea ce se traduce printr-o calitate audio mult mai bună a apelurilor şi rate de transfer consistent mai ridicate. Aceste calităţi vin în sprijinul tendinţei actuale unde dispozitivele celulare wireless înlocuiesc telefoanele cu cablu în case, iar smartphones-urile devin instrumente principale de navigare pe Internet, de primire şi trimitere de e-mail-uri şi mesaje text, Twittering şi alte forme de socializare virtuală. Când utilizatorii accesează acest tip de aplicaţii în ritm constant de acasă, cel mai probabil vor continua să le acceseze şi în afara domiciliului pe dispozitivele mobile, crescând media costurilor facturilor pe utilizator (Average Revenue Per User – ARPU).

Dificultăţi Tehnice
În timp ce beneficiile pentru utilizatori şi operatori au atras o atenţie considerabilă asupra tehnologiei femtocell, 3GPP-ul, Forumul Femto şi altele, încă lucrează să rezolve câteva probleme tehnice. Una din acestea constă în interferenţa între dispozitivele femtocell din apropiere, iar alta fiind interferenţa între dispozitivele femtocell şi cele macrocell din aceeaşi zonă.
De exemplu, dispozitivele femtocell ale aceluiaşi operator ar putea fi instalate în apartamente adiacente sau condominii, plasarea lor în raza de acţiune reciprocă putând crea interferenţe ale semnalului radio. Aceste interferenţe pot duce atât la scăderea calităţii vocii cât şi la scăderea vitezei transferului de date suportat de ambele dispozitive femtocell.
În plus, dispozitivele femtocell nu ar trebui totuşi să interfereze cu semnalele RF ale dispozitivului macrocell din zona cărora se află. Cu siguranţă ele trebuie să fie capabile să detecteze atât dispozitivele femtocell cât şi cele macrocell din zonă, pentru a-şi putea ajusta puterea de emisie în mod corespunzător. Acest lucru ar ajuta la diminuarea oricărei interferenţe care ar putea apărea. Atât această problemă, cât şi altele, sunt în curs de lucru la 3GPP, organizaţia care a dezvoltat standardele wireless GSM, HSPA şi LTE. Standardul femtocell propus, care face parte din Release 8 al 3GPP, şi este interdependent cu extensiile Forumului Broadband până la Tehnical Report-069 (TR-069), ar trebui să suporte reţelele SON (Self-Optimizing Networks). Într-un SON, un număr mare de dispozitive femtocell vor fi capabile să se coordoneze între ele, creând în esenţă o celulă mai mare din mai multe dispozitive femtocell mici. Aceasta soluţie ar fi mult mai eficientă decât permiterea mai multor dispozitive femtocell să interfereze intre ele. Într-un SON, dispozitivele femtocell vor fi capabile să conlucreze, astfel încât canalele neocupate şi frecvenţe puţin utilizate să fie folosite cât mai eficient.
În afara problemelor generate de interferenţe, dispozitivele femtocell apropiate trebuie să fie capabile să deosebească utilizatorii autorizaţi ai anumitor staţii de bază. Acestea trebuie să facă diferenţă între utilizatorii săi, cei care aparţin dispozitivelor femtocell vecine şi cei ai reţelei celulare macro care nu aparţin nici unui femtocell. Fără această capacitate, dispozitivele mobile s-ar putea asocia la întâmplare cu oricare femtocell din raza de acţiune, conducând la folosirea ilicită a conexiunii la Internet de către un utilizator neautorizat. O serie de măsuri pot face ca aceste dificultăţi să fie depăşite, cum ar fi limitarea accesului la femtocell bazat pe IMEI-ul (International Mobile Equipment Identity) dispozitivului mobil sau numărul de telefon.
O altă provocare apare prin limitarea zonei geografice în care un femtocell poate să opereze. De exemplu, o staţie de bază femtocell cumpărată în Europa pentru a funcţiona cu un operator european, nu ar trebui să funcţioneze în SUA datorită restricţiilor regulamentare impuse de licenţa FCC. Aceasta poate fi realizată prin integrarea unui GPS în staţia de bază femtocell, limitând astfel operarea acesteia într-o zonă geografică prestabilită.

Evoluţia Tehnologiei
Tehnologia femtocell este încă într-un stadiu prematur şi va concura pe piaţă cu bine stabilita tehnologie Wi-Fi WLAN (Wireless Local Area Networking). Cu mulţi ani de dezvoltare şi un număr mare de baze instalate, sistemele Wi-Fi se bazează pe ieftinul ASIC system-on-a-chip. Această tehnologie pune sub presiune tehnologia femtocell care trebuie să se integreze repede şi să reducă costurile pentru a putea deveni comparabile cu competitorul său. De exemplu, procesarea MAC (Media Access Control) şi PHY (Physical Layer) vor trebui în cele din urmă să fie integrate într-un singur dispozitiv digital DSP, în timp ce funcţionalitatea front-end a tehnologiei radio va trebui integrată într-un singur dispozitiv analogic. Scăderea dimensiunilor în tehnologia de producere a semiconductoarelor de la 65nm până la 40nm sau chiar 32nm va scădea de asemenea costurile tehnologiei femtocell.

Menţinerea Flexibilităţii
Deoarece evoluţia femtocell este doar la început, mulţi factori încă sunt în stadiu de rezolvare. Au avut loc în ultimii ani teste iniţiale pe teren în Europa şi America de Nord, iar rezultatele de până acum au fost favorabile. Într-un efort de a identifica cât mai multe evenimente neprevăzute care pot apărea înainte ca femtocell să intre în producţie de masă, testele sunt controlate atent şi vor continua pe termen scurt. Concluziile trase din aceste teste conduc la schimbări sau completări adiţionale ale standardelor tehnologiei femtocell.
Datorită fluidităţii pieţei şi acestei evoluţii continue a tehnologiei femtocell, producătorii de echipamente s-au arătat interesaţi de forma programabilă a DSP-urilor pentru montarea în structuri cu staţii de bază femtocell. O staţie de bază construită pe o tehnologie programabilă poate fi reprogramată foarte uşor odată cu schimbarea standardelor în răspuns la rezultatele testelor pe teren. În plus, flexibilitatea unor DSP-uri va permite integrarea rapidă a tehnologiei femtocell, odată cu adoptarea ei în industrie.

Paşii Următori
Deşi tehnologia femtocell se află la începuturi, beneficiile ei atât pentru operatorii de telefonie mobilă cât şi pentru utilizatori sunt evidente pentru staţii de bază mici de interior. Desigur că există şi alte provocări la orizont, atât de natură tehnică, cât şi economică, dar soluţiile viabile nu vor trebui să implice progrese rapide şi drastice atât la nivel economic cât şi tehnologic. Pur şi simplu, bazele de tip femtocell reprezintă următorul pas logic necesar în dezvoltarea continuă a industriei wireless.

Contact:
Irina Marin
irina.marin@ecas.ro
ECAS ELECTRO
Tel: 021 204 81 00
Fax: 021 204 81 30
birou.vanzari@ecas.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre