融合创新：开启家庭移动宽带新时代

1  随时随地宽带接入，信息社会的召唤

随着历史的发展，人类进入信息时代，使用先进技术进行信息交流已经成为经济、社会、生活领域不可缺少的基本需求。因此，人们对于信息获取及传递提出了更高的需求和期望：一方面，人们需要摆脱场地和环境的束缚，随时随地可以进行信息的交互。近年移动通信迅速普及反映了这一需求的迫切，据统计，截止到2009年7月底，全球移动用户数量已经达到44亿，西欧等发达国家的移动渗透率已经普遍达到100%以上；另一方面，信息的载体要求丰富多彩，不仅包括语音、文本，还需要以高清晰视频为特征的多媒体。这一需求加速了宽带数据业务特别是移动宽带数据业务的发展，ITU的最新预测表明，到2009年底，全球移动宽带用户数量将达到6亿，超过固定宽带的规模（同期用户数约为5亿）。

家庭是人类从事活动的重要室内场所，人的一生约70%的时间是在室内度过的，家庭环境更加舒适，人类更加渴望获取大量信息用于工作、生活及休闲娱乐。因此，家庭场景下的通信业务需求巨大，此外办公室也是另一个关键的场景。Cellular的统计调查，在众多的移动业务应用场景中，大约60%的业务量产生在室内场景下（包括家庭及办公场所，见图1）。且随着DORB，HSPA+，LTE等新技术的引入，空口的带宽不断增加，用户对移动数据业务的需求也将持续增加。

图1 移动业务应用场景分布（Source：Celluar）

家庭场景覆盖增强了3G网络覆盖的连续性，提升了网络的总体容量，从而带来良好业务体验。这对于运营商发展新用户、留住老用户，吸纳话务量来增加ARPU值都具有重要的意义。运营商谁能赢得这个市场，抢先占领这个制高点，谁就在未来激烈的市场竞争中占据优势地位。家庭场景的覆盖方案，越来越受到运营商特别是全业务运营商的重点关注，包括中国移动，中国电信，中国联通，AT&T，Vodafone，TIM，Telefonica，T-Mobile，Orange，Softbank等全球各大运营商都在积极探索家庭场景的解决方案及业务模式，家庭覆盖已经成为运营商角逐的"重要战场"。

2  家庭覆盖面临巨大挑战

家庭场景下的业务需求旺盛，给运营商提供了一个巨大的市场机遇，但是由于家庭的特定应用场景，其解决方案必须面临以下需求和挑战。

挑战之一：网络覆盖要好，还要健康环保。无线网络必须依靠良好的信号覆盖，才能保证通信的畅通。在过去，信号强度的保证是可以通过足够高的发射功率来实现，可随着人们环保健康意识的增强，通过大功率来保证良好覆盖越来越大限制和约束。因此，要解决好家庭场景覆盖问题，必须解决在低辐射条件下的良好信号覆盖问题。

挑战之二：业务品质要高，还要资费便宜。用户渴望体验更优质的语音和更加丰富多彩的多媒体业务，但是高清晰的多媒体需要高带宽来保证。同时，在关注业务品质的同时，便宜的资费依然是用户选择运营商的主要依据。

挑战之三：要部署快捷方便，还要TCO节省。电信行业激烈竞争形势，运营商要想迅速占领家庭覆盖的市场，必须以快捷的建网方案实现网络的扩充，同时，以低廉的资费实现用户数量的扩张，而低廉的资费是以较低的CAPEX及OPEX来支撑，因此，家庭覆盖方案必须实现建网快速与TCO节省的统一，才能满足运营需求。

挑战之四：要兼容现有网络，还要利于技术演进。当前通信技术发展迅速，更新换代周期越来越短，因此解决方案应该不但要能兼容现网以有利于迅速发展用户占领市场，还能够不断应用新技术持续提升用户体验。需要更好的网络性能来提升用户体验。

面对家庭覆盖提出的种种挑战，现有的宏蜂窝覆盖室内或WiFi解决方案本身存在种种缺陷，显得有些力不从心，无法全面满足需求。

（1）室外宏基站覆盖家庭场景的缺陷：宏蜂窝基站覆盖室内，穿透损耗大（>10dB），深层次覆盖不理想，影响室内信号的强度和稳定性，降低用户体验；宏蜂窝基站站址获取难，站址成本高，建网时间长，导致运营商的OPEX较高；宏蜂窝基站不能针对目标用户（尤其是高价值用户）提供更好的宽带数据业务体验。

（2）WiFi覆盖家庭存在以下固有问题：

●WiFi存在终端问题。因为实现室内室外都能通用，需要专门的UMTS/WiFi双模终端，而这种双模终端的一方面渗透率低，影响宽带数据业务的有效开展；另一方面，存在成本较高，耗电较大，待机时间短等问题。

●WiFi网络存在QoS难以保证、存在安全隐患，可运营性差等问题。

由于802.11只规定了MAC层及PHY层的相关协议，基于IP的高层协议难以保障业务的服务质量；WiFi服务具有无限扩散的可用性，越来越多的黑客把攻击目标锁定在WiFi上，对用户而言无法保证信息及网络安全；由于WiFi路由器是互相直连或直接接入Internet，不能接入运营商精心运营的、成熟的移动网络，由QoS及安全问题而导致的运营商无法做到有效控制，网络运营受到局限等问题。

3  标准进展满足商用需求

3.1  3GPP标准进展

3GPP于2007年3月的TSG RAN#35次全会上启动了家庭基站研究项目（Study Item，SI）："Study on Home NodeB/eNodeB"，其主要目标是根据家庭基站的典型应用场景，综合各运营商和设备商的意见，形成标准的解决方案。这个研究项目由RAN2，RAN3，RAN4 3个工作组承担，分别在家庭基站架构、移动性、访问控制、无线射频等方面开展可行性研究。

3GPP是从R8开始对家庭基站进行研究的，R8版本在2009年3月冻结，满足了基本的商用需求，R8版本主要定义了如下内容：系统架构，确定了基于Iuh的系统架构；接入控制：支持对终端的后向兼容；移动性：支持向宏网络的小区重选和切换；接口流程：确定了基于Iuh的消息流程。

从2009年3月开始了R9标准的制定工作，预计2009年12月结束，R9主要是对一些技术点的增强，如移动性支持从宏网络到家庭基站的切换，支持家庭基站之间的切换，引入CSG概念以及网管接口的定义等。

随着3GPP对家庭基站研究的深入，标准将逐步完善和稳定，全面满足运营商日益高涨的需求，预计业界也将陆续推出符合3GPP标准的家庭基站解决方案，从而促进3G家庭基站逐步走向规模商用。

以完善家庭基站标准为己任。从2007开始，华为就积极参与3GPP家庭基站标准化工作并发挥了巨大作用，并承担了多个研究课题（Work Item）的报告人，如Security，O&M等。两年来，华为在SA1，SA2，SA5，RAN2，RAN3等多个小组共提交500多篇提案，通过了200多篇，得到3GPP的肯定，有力的推动了家庭基站标准的成熟和演进，为家庭基站标准的顺利发布做出了极大贡献。

3.2  CCSA标准进展

在2008年9月WG9#23次会议上，华为联合运营商对家庭基站的行业标准进行了立项并在制定过程中发挥了重要作用。针对中国的实际国情，CCSA家庭基站行业标准在几个方面进行了增强，如位置指示，支持MM Info、短消息等多种提示方法。截止到2009年11月底，CCSA已经通过了家庭基站行业的大部分规范，如家庭基站设备技术要求和测试方法等，家庭基站相关的系列行业标准将计划在2010年第一季度全部顺利结束。

4  华为uBro解决方案

uBro 是华为针对家庭场景的解决方案，采用扁平化的全IP架构，通过UMTS AP （简称UAP）给UE用户提供UMTS服务。在华为uBro方案中，UMTS UE为标准的UMTS终端，通过WCDMA空口与UMTS AP相连。UMTS AP作为接入设备，集成了Node B 和 RNC 的功能，AG 作为RNC的代理来实现AG到UMTS 核心网的数据转发，UMTS AP支持ADSL和LAN作为backhaul网络。AHR (AP Home Register)是华为uBro方案的本地服务器，用以存储AP的位置信息及签约信息等数据。EMS用以管理AP，如无线参数的管理等。安全网关(SeGW: Security Gateway)，建立IPSec隧道，保证AP和核心网之间数据传输的安全性。

作者：华为   来源：电信网技术