2011年9月7日，“2011中国Femtocell高峰会议”在北京隆重召开。
主持人：谢谢张杰。最后一个演讲者有请北京邮电大学彭木根老师给我们做演讲。
彭木根：大家下午好，这次很荣幸Femtocell论坛，非常感谢大会组织者提供这个机会，跟大家共同交流Femtocell的昨天、今天、明天。我要讲的内容更多是偏重明天一些事情。我们说Femtocell这个技术和这种产品推出来实际上是符合了现在蜂窝移动通信系统发展的一个趋势。我们说现在移动通信系统主要解决两方面问题，一个方面的问题就是到底怎么满足大家在室内或者是办公场景这种高速无线通信的需求。我们说采用传统蜂窝，这是我们的一个理想。实际上发现传统蜂窝技术在室内场景下有很多问题。第二个问题就是现在通信技术开始讲究高能效，说的通俗易懂一点就是绿色。我们说现在的WIFI无线局域网，其实严格意义来讲并不是绿色。大家自己家里装的WIFI功耗非常大，24小时在工作。有没有一种产品能够使得它我需要的时候他能够工作，我不需要的时候他可以休息，这是现在正在讨论高能效问题。
Femtocell从未来角度来看他必须具有三方面功能，一方面他必须对环境周围频谱具有感知认知功能，这一点做不到，我们觉得Femtocell的应用可能会有点问题，因为没有这么多的频谱专门用于室内通信，特别是建筑物，在中国公寓有上千户人家，你怎么给他分配相应频谱。运营商都没有这样的频谱供使用。第二我们要吸取WIFI组网的问题，在Femtocell当中都是要避免，比如说干扰问题。我们说现在干扰问题有一些解决方案，但是从组网角度来看，我们还是需要Femtocell具有智能化的特征。所谓智能化和现在网络自组织SON显然分不开的。我们从这个角度来看Femtocell要在未来得到很广的应用，必须解决频谱的认知和网络的智能化问题。这两个问题如果不能很好的解决可能对他的应用，对它的未来发展有一些问题。第三就是我刚才所说的Femtocell必须是绿色的，是高能效，是可以根据业务他自适应进行开和关的小型、微型基站，他具有绿色通信的功能。我的演讲主要也是围绕这三点，从未来的Femtocell发展来看，它的认知能力和自组网能力和高能效能力。
我来自北京邮电大学，名字叫做彭木根，希望大家以后有机会多交流。我今天演讲题目是Femtocell技术未来发展展望。今天给大家介绍的内容主要包含以下四部分，首先是介绍一下Femtocell的发展或者是概述，里面有一些观点是我个人，只供学术探讨。第二是从目前学术界研究角度来看，觉得要解决Femtocell的发展问题，主要从认知、自组织和绿色高能效三个方面讨论，最后是我对Femtocell的一个想法，提出来这种智慧的Femtocell的一概念。
首先来看一下Femtocell，Femtocell刚推出来就是为了解决室内通信问题。所以他一推出来之后大家就会有一个疑问，他到底和WIFI有什么区别，相比现在的WIFI他有什么优势，他如果没有什么优势，没必要提这个Femtocell。显然，我们说Femtocell实际上是蜂窝移动通信厂商提出的一个概念，和传统的由计算机网络专家提出WIFI是有区别的，他很早就侧重于说要和现在的室外的宏蜂窝要进行兼容，这是他的一个最大的特征。所以说他的定位实际上就是一个短距离的宽带蜂窝移动接入，实际上他是作为一种绿色小型电子设备提出来。所以说现在运营商不承认这是一个电子设备，而是一个运营商一个通信设备，但是目前来看电子设备这种概念得到了比较多的认可。
我们说这种Femtocell最大的优势在于从室外到室内不需要更换相关的设备，终端在这里根本不需要说具有多模功能，这是最重要的特征。另外一点他实际上Femtocell的AP和宏蜂窝基站采用的技术可以兼容，此外他的传输网和核心网基本一样，这是它的核心特征。Femtocell的优势就在于不需要让用户多模的手机或终端。标准化角度来看，Femtocell的标准化从R8到现在R11先在做，从标准角度来看它实际上也是一步一个脚印，刚开始讨论我们这个Femtocell的基本功能，然后再考虑它的移动性、安全性和全IP网结构，接下来讨论自组织功能和干扰协调。R8阶段主要满足多的运营商的标准通用口需求，制定射频指标，优先主流以及接入控制等基本特性。3GPPR9聚焦与本地GI、可信环境、IMS家庭基站架构方面，连接状态下从宏基站到家庭基站的切换。R10考虑自组织功能。R11考虑异构干扰协调问题。现在R11提的表明一点，Femtocell真的要应用的话，我个人觉得真的要做到同频组网和室外同频组网有很长一段路要走，对终端要求是比较高的。
我们来看一下从LTE或者是LTE-A角度来看它的Femtocell有哪些关键技术，首先是接入控制，OPEN、CLOSE还有混合模式。无论哪种接入模式都有它的优缺点，实际应用中怎么用，我们说还是没有一个通用解决方案。我们说接入控制这块其实已经从传统的无线资源接入控制角度变成一个用户策略角度或者是业务或者是计费的角度。第二，移动性管理，现在在AP这种Femtocell到底怎么设置它的AP和周围宏基站的ANI以及他们之间切换的策略以及小区重选策略，这些都是需要完善的。我们现在说内部的寻呼期怎么规划。第三就是干扰，我用单独频段解决这是最简单，现在从国家来看最难以映射，第一没有那么多频谱专门做室内Femtocell。在这种既存在宏小区和Femtocell的干扰，也存在Femtocell和Femtocell的干扰。怎么解决这个干扰，包括上行下行，Femtocell很注意一点不希望它的干扰和现在WIFI一样。现在WIFI的干扰非常大，如果说在一个小区或者是一个地方您能搜索到太多AP，网络性能是非常糟糕的。另外用户接入太多，也会使网络性能下降非常厉害，所以说Femtocell要解决这些问题。
解决角度来看，已经提出软频率干扰控制方法，他希望是Femtocell和外面宏基站采用类似软频率复用或者是部分频率复用方法，这方法目前来看性能改善不是特别大。
另外一点是同步技术，Femtocell的同步，必须在室内场景下我可能接收不到GPS信号，怎么可以获得同步信号，有的方案是才有室外宏基站抽取同步信息。
通过前面介绍，实际上大家发现，在LTE阶段甚至LTE-A阶段，我们要解决的Femtocell问题可以归纳为几个点，第一个点就是它的干扰怎么能减少，这个实际上现在有新的方法能不能用动态频谱管理的机制。第二种方案就是希望这个家庭基站自身要有SON功能。第三就是这里面实际没写，今天我看胡锦涛主席专门说了我们要绿色农业，实际上对通信产业界来说绿色的ICT一直提的非常多。我们的家庭基站必须也要有绿色，否则在中国推广也是有问题。
今天的话从这三方面考虑，第一干扰控制增强，学术界提出要采用认知家庭基站技术。我们要实现最基本的环境认知，频谱认知，我们再需要去了解这个网络，到底我现在家庭基站所在无线网络环境是怎么样，要做环境认知，而不是说Femtocell就是一个非常简单电子接入设备而已。第二，从组网角度来看，他必须具有自配置功能，自优化是锦上添花，如果还有自愈合功能可以说是画龙点睛的作用。因为，非常简单，比如说我现在家里的AP坏了，不知道怎么修，如果说WIFI现在能够说我这个AP坏了，他可以自动修复，对老百姓来说这是很实用的功能，所以说对Femtocell来说自愈合是很重要的。最后就是家庭基站的高能效，包含家庭基站功率节省、协作通信、高能效无线资源管理。
第一点认知Femtocell，这个大家比较熟悉，软件无线电提出之后，发明软件无线电专家又提出认知无线电，进行无线电的增强。类似无线电的基本初衷或者目的就是希望实现高度的可靠通信，任何时间、任何地点高度可靠通信。解决现在每天面临的问题，对无线频谱资源进行共享。我们说从目前来看认知无线电就是指不对拥有频谱使用权的授权用户造成干扰的情况下，能够共享这块频谱。所以我们说认知无线电的应用特别有助于在低复杂度、低成本、高度灵活性下针对看待无线频谱的检测与利用。我们说Femtocell正好就是这样一个实际上这样一个场景，他要求复杂度不是特别高，成本非常低，频谱分配又要非常灵活。
假设我已经对无线频谱环境进行了一个学习，知道了它的情况，我网络能不能自动给他分配资源，使网络高效工作。后来提出认知无线网络概念，认知无线网络最核心一点在于识别可共享的频谱，然后才是采用频谱，然后尽量减少对原来使用这个频谱用户的干扰，同时提高这个频谱的利用率，这是无线网络的想法。这是通过动态频谱接入技术和异构网络架构，也许网络用户可以有效利用频谱资源。介绍了认知无线电和认知无线网络基础上看一下认知家庭基站的概念。认知家庭基站很简单，现在家庭基站从我个人观点来说，在座厂家对我观点可能有比较大反感，3GFemtocell的用途在哪里？我觉得没什么应用场景，最主要的应用场景我个人觉得还是在高速无线上网分组业务这块，家庭基站还是应用场景非常大的。然后，我必须要保证我推出Femtocell比现在的WIFI和AP更便宜，安全、运营商更容易管理，否则为什么要替代WIFI。如果说家庭基站真的说可以解决现在WIFI布置过多，干扰过大导致性能急剧下降问题。每个用户感受上网速度都可以达到上兆，这个应用是很广泛的。家庭基站要做到干扰自适应协调。
第二怎么能做到干扰自适应协调，传统方法就是做干扰控制，功率控制，简单静态频谱分配，但实际上如果说能做到这里面所说的动态频谱接入，采用认知无线电，应该是性能非常好的。我们说家庭基站如果具有认知学习能力的话，可以充分的利用现在的无线频谱，而且也可以采用一些先进的通信技术。一个简单的场景，使用这种认知家庭基站场景，像如图所示，在这个图中我们家庭基站不是传统的Femtocell基站，而是应该具有认知，在物理层里加一个频谱认知功能，我们还有一个网络认知功能，把信息传到家庭基站网关，具有这些认知频谱，这些认知家庭基站信息这样一个数据库做相关的数据管理，就要给出相关的家庭基站配置一些合理建议，这是简单的图。这个图就能够有效的解决中宏基站用户和宏基站对家庭基站用户和家庭基站这种干扰。而且对现在的频谱分配来说不会带来额外的负担，这是我这里简单说一下。
怎么去通信？这方面比较完善，把宏基站作为主用户，家庭基站作为次用户，和安全机制完全吻合，首先要进行安全认证。这是它的简单步骤流程图，这是不再扩展。意思就是我首先要进行接入，安全认证，要频谱分配，动态频谱认知，给家庭分配什么样的频谱，设多大功率，就是认知无线网络和后面SON密切相关，一定要和现在从家庭基站网关那里得到的信息吻合起来。这是家庭基站简单流程不再扩展，这里研究无论从国际国内来看都是方兴未艾，都是最近两年学术成果比较多。相关这种演示其实我看已经有一些厂家在做，当然高校也在设计这种平台。
我们再看关键技术，我们说家庭基站刚才说了认知家庭基站场景最重要一点就是避免对宏基站下面的用户和宏基站的干扰。减少实际上从资源管理角度来看无外乎是功率、频谱、路由、速率。从功率角度来看它有相关干扰功率的控制，从频谱来看就是使用刚才这种机会动态频谱，路由角度来看一定要选择合理路由，因为特别是到了LTE和LTE-A中，可以有不同路由不像现在3G这么简单。还有一个速率，尽量实现负载均衡。这是一些关键技术，关键技术算法不再扩展。
家庭基站干扰避免和控制从宏蜂窝的角度来看和从家庭基站角度来看不一样。宏蜂窝的角度来看，蜂窝网络对家庭基站干扰可以做到避免。这里面实际上要采用分级干扰避免策略。这里面到底怎么做，实际上现在已经有一些成果。另外一点从家庭基站角度来，家庭基站会不会对宏蜂窝产生干扰，这肯定会的，这是无法避免，只能做到控制，怎么控制，采用这些先进无线基站管理。
接下来给大家介绍一下自组织Femtocell，自组织的话是现在提出来一个非常流行的概念，有的人问到底是自组织再前面还是Femtocell的概念在前边，我后来想想如果没有Femtocell，可能自组织这种网络技术也不会推的这么快。反过来说如果没有自组织网络这种技术推出，Femtocell要应用其实也是问题非常多。我们说家庭基站组网的话几个问题，一即插即用，怎么做到即插即用？Femtocell对外面宏基站产生影响，使用网络管理资源和外面宏基站是一样的，不可能像我们的WIFI一样，可以即插即用不管外面蜂窝什么样的。所以说用户购买这种安装配置即插即用跟外面宏蜂窝干扰最小，可以保证自己高效工作。第二就是同频组网情况下，干扰问题。第三密度过大的时候，干扰自身的问题。三个问题大家都非常熟悉，怎么解决？我们说首先提一下SON网络自组织，最简单概念也是在欧盟提出来的，现在网络规划、网络优化和网络自维护其实人力成本太高，而且现在大家都觉得对现在的网络不是特别满意。全世界最成功的移动通信网络就是中国移动的GSM。他从建设到正常工作，最后能够得到非常满意的覆盖和容量，那是用了7年时间左右。我们说家庭基站这种概念提出来，你如果说也要按照传统蜂窝这去做肯定是不现实，能不能自规划。我这个用户买了家庭基站放了那里，可以自动配置相关规律大小是多少，自动配置频段或者是信道资源是什么。现在还不牵扯频段这种概念，到底给我配多少个物理资源块，这是自规划。还有自配置、自优化内容，实际上SON提出，为下一代LTE以及LTE-A指明了发展方向，你的网络规划优化怎么做，最后是降低人工成本，全是由节点自己做。
对于家庭基站来说SON是必须，第一家庭基站数量巨大，如果像现在的宏基站那么小，这个功能慢慢不需要，不像现在这么重要。第二用户行为是W随意，今天我不高兴把家里家庭基站关了，突然高兴又把它打开。从一个建筑物角度来看，像中国建筑物特征，大型建筑物有上千个家庭，这时候有上千个家庭基站，他的开和关会影响非常大，不仅影响家庭基站之间，还和宏基站有比较大的影响。第三真正的家庭基站如果安装在室内，用户不允许你随意进入我家里，没有物理接触，家庭基站怎么使得它的功能得到保证。从家庭基站角度来看，SON功能必须的。运营商角度来看开始对SON功能完成了一部分。首先做安全计费这块有签约发货等等，然后是自配置，现在能做到IP地址自配置没问题，但是真正要做自动选择合适的频点、小区扰码，自动检测和完善邻区信息，这块我看无论是现在的3G还是未来得LTE实际上功能都不是特别的完善，不到这一点，Femtocell真的提即插即用我觉得还是有一段距离要走。
我们说家庭基站SON必然包含自配置、自优化、自愈合三个功能。自配置像这个图写了，有一个自配置触发器，还有自配置优化器、执行器和评估器，还有学习的功能，完全可以做到家庭基站软件模块里面。还有自优化，牵扯到这里面所说的频率、切换、容量、覆盖、功率等等地还有自愈合，假设我这个家庭基站突然出现故障，如何能够恢复，也有可能怎么能够让用户知道这个家庭基站坏了，必然就报警功能，这是自愈合的概念。里给出一个LTE下的家庭基站资源自配置的流程图，这个PRB满足我通信自身的通信需求，也必须保证他不会对外面宏基站和周围的AP就是Femtocell产生干扰。功率怎么选择，怎么为PRB功率设置一个初始值非常重要，做的不好客户无法用这个家庭基站。举个例子，从室内三维长进看，假设在中间一个房间布了这样一个AP，怎么给他进行自适应的设置，怎么自适应进行频谱设计。这里我没有给大家说家庭基站的PCI和RNI的问题，对用户来说我的PCI其实数量原来从宏蜂窝来看非常多，现在加入家庭基站之后发现不够，怎么办？实际上这个就牵扯到PCI的分配问题。还有能不能让他根据周围环境，周围AP开和关自动优化他，也是属于PCI优化问题。还有邻区列表自动配置优化，这是现在都有比较成熟的方案。
最后给大家简单说一下绿色高能效Femtocell。这个主要是去年开始一下子火起来。ICT绿色能效原来没觉得这么重要，2011年国家立了两个973项目，研究基站不一定侧重家庭基站，研究基站能效问题，每个项目3000万，这代表一个方向，973在中国是非常理论的研究。为什么说家庭基站能效问题会有这么重要，原因非常重要。我们通信信息产业来看70-80%能耗放在接入网，接入网就是基站，基站分了很多，包括它的空调、功率放大器等等。现在从GS能效来看最简单，能不能节省基站数量，AP点的数量，这是现在研究比较多的问题。在一个家庭里面，如果我家庭非常大，到底配几个AP，怎么能够设置，比如我是配一个好功率大一些，还是配两个好功率小一些，哪种方案给家经济，哪种方案更加绿色，这值得探讨。
绿色节能与家庭基站的话，这里有很多现在主要做的工作偏学术一些，一网络部署的策略改进，自适应设定家庭基站基站的发射功率。第二尽量保证家庭基站能耗最低，可以采用一些直放站和中继与纠错、MIMO、调度方式结合，还有异构组网的部署。第二就是AP点自身协作，主要是减少干扰，自然而然可以降低能耗。怎么做频率复用，怎么做多点协作，怎么做基于能效的信息调度。第三就是自适应网络配置，包括动态资源管理，还有家庭基站静态和动态的开关机制，还有多种接入技术的动态管理。最后一点是无线资源管理节能技术，这一块不给大家扩展。
我做一个总结，从我个人观点来看，要提家庭基站，可能我们提智慧家庭基站通信技术。为什么提这个概念，因为我们说家庭基站要规模应用，必须要保证各域资源高效、优化、智能、协同和合理应用。传统的是时域、频域、码域，家庭基站真的能够得到老百姓爱戴的话，至少应该加以下这四个域，人质域，物理层频谱认知和环境认知还有网络认知。第二能域，必须要进行节能减排，还有网域，因为家庭基站现在大家有一个疑问，到底单制式还是多制式，家庭基站是不是家庭网关，所有都可以通过家庭基站直接和外面通信。三网融合在这里能不能实现，这是网域的概念。最后一点应用域，以应用域驱动的技术、资源与应用合理配置技术、特殊应用技术。分组技术传输没有问题，能不能电路交换语音的质量，能不能达到这样的质量，就是我们常常说的语音通信能够保证。第三应急通信，我在家里能不能拨打110、119应急通信需求。从追求提高传输频谱利用率，转为追求全域有效利用频谱的概念，提出来智慧家庭基站概念，通信绿色化、网络融合化、业务驱动化、系统智能化。今天我的演讲到这里，谢谢大家。
