Фемтосота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема подключения фемтосот к сети мобильного оператора

Фемтосота (англ. Femtocell) — маломощная и миниатюрная станция сотовой связи, предназначенная для обслуживания небольшой территории (одного офиса или квартиры). Соединяется с сетью сотового оператора через канал связи, подведённый к пользователю (публичный Интернет), обслуживает одновременно в режиме разговора определённое количество телефонов — от 4/8 для дома и малых офисов и 16/32 для предприятия. В режиме ожидания на фемтосоте может находиться намного больше пользователей.

Фемтосоты, пикосоты, метросоты, и микросоты относятся к категории так называемых «малых сот» (small cells) — маломощных беспроводных точек доступа, работающих в лицензируемом частотном спектре и управляемых оператором.

Преимущества[править | править код]

Благодаря фемтосотам, покрытие сотовой сети резко улучшается именно в тех точках, где это необходимо. Предоставляет все те же функции, что и «большая» сотовая ячейка, но в одном удобном для установки устройстве, похожим на обычные роутеры. Хотя основное внимание уделяется развитию UMTS-фемтосот (стандарт 3G), они могут создаваться и для других стандартов.

Для сотового оператора даёт возможность улучшить покрытие и ёмкость сети, особенно внутри зданий. Появляется возможность предоставлять дополнительные услуги по сниженным ценам и экономить на оборудовании.

Схожие принципы использовались в технологии Fixed Mobile Convergence, однако для неё требовались двухстандартные телефоны, способные переключаться между сотовой связью и Wi-Fi-подключением.

Особенности фемтосот, сложности при внедрении и использовании[править | править код]

Хотя фемтосоты могут значительно помочь оператору, для их массового внедрения существует немало технических ограничений использования.

  • Взаимные помехи фемтосоты и уличной соты. Радиосигнал от фемтосоты может влиять на «глобальные» соты если использует тот же частотный диапазон. Решение для оператора может быть или в использовании другой частоты для фемтосот или при одинаковых частотах в правильном планировании, которое заключается в правильном месте расположения фемтосоты и в установке определённых параметров, сбалансирующих фемтосоту и наружную соту макросети. Предельные значения уровней перекрытия фемтосоты и уличной соты при котором не будет помех порядка — 90-95 dBm. При уровнях выше могут возникать взаимные помехи особенно когда два пользователя разговаривают рядом, но один из них разговаривает через фемтосоту а другой через уличную сот.
  • Расходование спектра частот. При постройке сотовой сети операторы используют сложные технологии частотного планирования. Применить их для каждой микросоты, продаваемой пользователю, невозможно, а значит, их работа должна быть рассчитана на соседство с такими же устройствами, а также с «глобальными» сотами в узком частотном диапазоне, выделенном оператору.
  • Предотвращение подключения через соседнюю фемтосоту. Могут быть ситуации, когда работа через чужую фемтосоту должна быть исключена (если предоставляются ценовые льготы или передаваемые данные должны быть секретными). В технологии заложены разные режимы авторизации, но необходим правильный подход или правильная настройка режимов авторизации точки доступа фемтосоты.
  • В некоторых странах местоположение сотовых станций должно быть точно известно, в частности, это важно для экстренных вызовов. Это правило трудно соблюсти для станций, которые подключаются самостоятельно пользователем и даже могут быть перевезены в другую страну. В технологии фемтосот заложена возможность определения местоположения по определённым параметрам, но у разных производителей это решается по-разному: самый базовый способ — это сканирование наружной сети и определение своего местоположения по известным макросотам, но в условиях её отсутствия это могут быть такие параметры как IP адрес, MAC адрес вышестоящих сетевых устройств. Здесь также важна юридическая сторона контракта, где оператор разрешает использовать фемтосоту.
  • Сложности с поддержкой большого количества станций. Архитектура сотовых сетей рассчитана на тысячи или десятки тысяч базовых станций, но не миллионы маленьких станций, генерирующих большую суммарную нагрузку на сеть и коммутаторы. Хотя в технологии заложено, что у фемтокластера свой фемтошлюз, который поддерживает десятки тысяч фемтосот, но он должен интегрироваться в ядро оператора и эти вопросы должны быть проработаны.
  • Необходима технология бесперебойного сервиса для экстренных ситуаций, даже для случаев отключения питания и интернет-подключения. Возможное решение — резервное подключение через наземную телефонную проводку и источники бесперебойного питания. На лето 2009 года в технологии фемтосот это не предусматривается и при отключении питания или доступа в интернет связь у абонента пропадает. Поэтому большинство операторов предоставляет приоритет в обслуживании экстренных вызовов для стационарных сот.
  • Интернет-подключение должно всегда резервировать необходимую пропускную способность для соты, чтобы не вызывать перебои в связи. Заложены определённые показатели ёмкости интернет канала при котором фемтосота предоставляет определённые услуги. Для голосового звонка достаточно канала небольшой ёмкости, но для предоставления услуг UMTS, например HSDPA, необходим канал определённой ёмкости.
  • Соте необходим источник чрезвычайно стабильной опорной частоты, что является достаточно сложной технической задачей. Стационарные соты регулярно подвергаются подстройке по этому параметру. Синхронизация нужна для того чтобы фемтосота и уличная сота работали с одинаковым временем, для того чтобы можно обрабатывать события переходов из фемтосоты в уличную соту и согласовывать голосовые звонки между пользователями фемтосот и пользователями на других сотах. Обычно синхронизация идёт по специальному протоколу NTP внутри или снаружи IPSec туннеля, который выстаивает фемтосота через общественный интернет. Источником синхронизации служит или временные сервера установленные у оператора или сторонние сервера в интернете. У некоторых производителей (HUAWEI) фемтосоты могут брать источник синхронизацию от уличных сот.
  • Сотовый терминал должен надёжно переключаться на фемтосоту когда она находится в зоне видимости, иначе эффекта от её применения не будет. Этот вопрос решается настройкой радиопараметров. Переходы из макросети в фемтосоту и обратно решаются у всех производителей по-разному и могут поддерживаться или не поддерживаться в зависимости от версии. Есть стандарт, который определяет, к чему необходимо стремиться, и производители в конкурентной борьбе совершенствуют технологию. В фемтотехнологии есть проблема переходов от уличной соты на фемтосоту. Она заключается в запаздывании обработки этого события, потому что сеть фемтосот отделена от сети уличных сот и они не успевают договориться о передаче (хендовере) от уличной сети к фемтосети во время быстрого перемещения абонентов. На 2017—2018 год при сильном развитии LTE покрытия и включённых у операторов приоритетах для сетей LTE существует проблема перевода (CSFB) из сети LTE в сеть фемтосот при поступлении или совершении голосового звонка пользователем. Телефоны не видят фемтосоту, когда находятся в сети уличных сот LTE. Данная проблема будет сохранятся до момента установки фемтосоты с наличием LTE или до момента использования голосовых звонков в стандарте LTE.

Сравнение с пикосотами[править | править код]

Пикосоты — аналогичная концепция; отличается тем, что пикосота — не самостоятельная базовая станция, а лишь выносной элемент для приёма и передачи сигнала, требующий подключения к стандартному контроллеру «большой» базовой станции. Такое подключение может быть организовано по дешёвым интернет-сетям. Проблемы этого варианта заключаются в меньшей защищённости передаваемого сигнала, надёжности канала и в том, что контроллеры базовых станций не рассчитаны на большое количество ведомых передатчиков. Вопрос защищённости решается путём использования VPN.

Внедрения[править | править код]

Одну из первых и больших инсталляций фемтосот создала компания Sprint (США) в городах Денвер и Индианаполис. Работа ведётся с конца 2007 г., используются фемтосоты производства Samsung Electronics, названные Sprint Airave. Поддерживаются любые телефоны, приобретённые у Sprint.

На октябрь 2009 уже есть коммерческие запуски в США у AT&T на базе оборудования IPACCESS (при участии CISCO), в английском Vodafone на базе оборудования Alcatel Lucent, в Японии Softbank на базе оборудования NEC. в Таиланде SturHub на базе оборудования HUAWEI. Коммерческие запуски в Европе на 2010 год состоялись у нескольких сотовых операторов. Самые известные — SFR (Франция) на оборудовании NEC, Optimus (Португалия) на оборудовании HUAWEI, пилотные в Telefonica, Mobicom Austria, Telecom Italia, T-mobile Германия и другие.

Компания J’son & Partners Consulting представила аналитический отчёт «Фемтосети в России и в мире».

К концу 2011 г. в мире насчитывалось более 3 млн активных фемтосот различных типов (частный и корпоративный сегмент, городские и сельские сети), то есть больше чем базовых станций 3G. По итогам 2012 г. ожидается увеличение поставок до 6 млн единиц. Продажи 3G-фемтосот будут доминировать.

Основные поставщики: ip.access, Ubiquisys, Airvana, Alcatel-Lucent, Cisco, Huawei, NEC, Nokia-Siemens Networks (NSN), Samsung, ZTE и др. Основные инсталляторы: Sprint (1 млн.), Softbank, SFR и Vodafone — по 100 тыс.), АT&T (более чем 500 тыс.).

Мощным стимулом для продвижения технологии фемтосот (малых сот) станет LTE. SK Telecom (Южная Корея) уже реализовала коммерческий проект по развёртыванию фемтосот в сети LTE. Virgin UK и Telefonica анонсировали испытания «малых сот» для LTE.

В России[править | править код]

В России операторы в 2011 году запустили в эксплуатацию технологию фемтосот. По существовавшим нормам фемтосоты регистрируются в упрощённом уведомительном порядке в определённом географическом месте, на владельца — сотового оператора или абонента, но даже когда она покупается абонентом — фемтосота остаётся элементом радиосети оператора, поскольку работает в лицензионном спектре на частоте подобной ближайшей макроБС за которую платит оператор. Оператор управляет местоположением станции и мощностью её работы и другими параметрами для правильного взаимодействия с наружной макросетью[1]. Так например в Москве на излучение 3G-сот наложены жёсткие ограничения из-за близости военных частот, поэтому фемтосоты могут иметь большое значение.

МТС уже проводили пробную эксплуатацию с положительными результатами — увеличением голосового трафика[1].

МегаФон в мае 2011 запустил пилотный проект опытно-коммерческой эксплуатации 1000 фемтосот в каждом филиале (федеральном субъекте), рассчитанный на полгода. В декабре 2011 оценил результаты и тенденции развития на 2012 год. Вымпелком начал с опытно-коммерческой эксплуатацией в двух регионах (Северо-Западном и Центральном) с оборудованием Alcatel-Lucent.

В июне 2011 г. в Лондоне прошёл мировой саммит по фемтосотам. В рамках саммита представитель МегаФон выступил с докладом о текущем состоянии проекта в России[2].

В сентябре 2011 года Дальневосточный филиал Мегафон организовал связь на базе фемтосот через спутниковый канал VSAT на парусном учебном судне «Надежда», которое принадлежит МГУ им. адм. Г. И. Невельского[3].

В мае 2012 стартовал в кругосветное путешествие барк Седов, на котором так же были установлены две фемтосоты для обеспечения технологической связи.

На 2012 год рынок фемтосот в России был на этапе становления — менее 2 000 фемтосот (50 % в ЦФО, СЗФО — 24 %). Прогнозы аналитиков «Infonetics Research, к 2016 г. 75 % российского рынка фемтосот придётся на домашние, 12 % — на фемтосоты общественного доступа, 13 % — на корпоративные фемтосоты. В оптимистическом сценарии J’son & Partners Consulting ожидает в РФ до 1 млн фемтосот к концу 2016 г.» не оправдались. На 2016 год Фемтосоты стали частью концепции малых сот. Сотовые операторы начали использовать пикосоты и микросоты, которые имеют большую мощность и ёмкость и являются операторским оборудованием. МегаФон продолжил фемтопроект с компаниями производителями Alcatel-Lucent и NEC и общее кол-во на всю Россию у МегаФон не более 20.000. Фемтосоты HUAWEI также работают, но компания HUAWEI объявила о прекращении производства фемтосот и поддержки фемтотехнологии в конце 2017 года.

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Корпоративные абоненты смогут улучшить качество связи в офисах. Статья в электронной версии газеты РБК Daily 19.04.2011
  2. Программа саммита Архивная копия от 15 августа 2011 на Wayback Machine The Femtocells World Summit 2011
  3. Морской VSAT Парусное Учебное Судно «Надежда»

Ссылки[править | править код]