Báo cáo tìm hiểu về FEMTOCELL

FEMTOCELL

1


CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ FEMTOCELL
1.Khái niệm
Femtocell là gì?
- Trong viễn thông, femtocell là một thuật ngữ khá mới liên quan đến khái
niệm về trạm gốc điểm truy nhập (Access point base station).
- Mỗi femtocell chỉ là một trạm thu phát di động nhỏ trong mạng thông tin di
động kiểu tế bào, trong đó tích hợp nhiều ch ức năng c ủa BSC (Base Station
Controller) và một số chức năng của MSC (Mobile Switching Center).
- Femtocell được kết nối đến mạng của các nhà cung cấp dịch vụ qua đ ường
truyền băng rộng (như DSL hoặc cáp quang). Mục đích c ủa các femtocell là
dùng để phủ sóng bên trong các tòa nhà, bên trong các công ty; cho phép
những nhà cung cấp dịch vụ mở rộng phạm vi phủ sóng ở những khu v ực
trong khu dân cư sóng yếu hoặc các cao ốc và tầng hầm. Vì th ế, femtocell nh ư
một cổng kết nối của mạng thông tin di động tế bào đ ặt t ại nhà khách hàng
và có thể xem là sự kết hợp giữa mạng cố định và mạng di động.
- Femtocell được hiểu là ‘trạm cơ sở nhà’(home base station),là đi ểm truy
nhập nhà mạng di động của các thiết bị di động tiêu chuẩn kết nối đ ến m ạng
nhà cung cấp dịch vụ di động thông qua các công nghệ nh ờ đ ường dây thuê
bao số DSL,kết nối cáp băng rộng,cáp quang hoặc trạm không dây cuối cùng.

2.Lịch sử ra đời
- Khái niệm ‘trạm cơ sở nhà’ đầu tiên được nghiên cứu bởi phòng thì nghi ệm
Bell của hãng Alcatel-Lucent vào năm 1999.
- Trong năm 2002,Motorola thông báo phát triển sản ph ẩm trạm c ơ s ở nhà
dựa trên nền tảng công nghệ 3G.Tuy nhiên,cho đến năm 2005 thì khái ni ệm
này mới được chấp nhận rộng rãi. Trong năm 2006,thuật ng ữ ‘femtocell’ ra

đời.
- Trong tháng 2 năm 2007,các công ty đã trình bày về femtocells t ại h ội ngh ị
thế giới về di động tại Barcelona,thông báo đang thử nghiệm về nó.
- Trong tháng 7 năm 2007,diễn đàn Femto đã đ ược thành l ập đ ể đ ẩy m ạnh
nghiên cứu,tiêu chuẩn hóa và triển khai toàn thế giới.
2


- Đến tháng 12 năm 2008, diễn đàn đã bao gồm hơn 100 công ty viễn thông
và sản xuất phần cứng và phần mềm và các nhà cung cấp d ịch vị m ạng di
động.
- Cũng trong năm Home NodeB(HNB) và Home eNodeB(HeNB) đầu tiên được
giới thiệu trong phiên bản 8 của tổ chức 3GPP.Trong phiên bản LTE cũng gi ới
thiệu về macrocell và femtocell trong quá trình triển khai mạng.Femtocell tỏ
ra có triển vọng cho các ứng dụng vừa và nhỏ để cung cấp cho khách hàng.
- Diễn đàn Femto với mục tiêu là định nghĩa tiêu chuẩn cho thiết bị femtocell
và các công nghệ được triển khai trên femtocell nhờ các giao th ức truy ền
thông và ứng dụng.Ngoài ra tổ chức 3GPP cũng đóng góp trong vi ệc tiêu
chuẩn hóa femtocell.

3.Chuẩn của femtocell
Tổ hợp ba diễn đàn về công nghệ băng rộng là 3GPP, Femto và
Broadband đã công bố tiêu chuẩn femtocell đầu tiên trên thế giới được 3GPP
chính thức xuất bản, mở đường cho việc chuẩn hoá femtocell để t ạo ra m ột
số lượng lớn, cho phép tương thích giữa các cổng truy nh ập c ủa các nhà cung
cấp thiết bị khác nhau và các cổng kết nối femto (femto gateway). Tiêu chuẩn
femtocell là một phần của tiêu chuẩn 3GPP phiên bản 8, hoàn toàn đ ộc l ập
với phần mở rộng TR-069 (Technical Report-069) của diễn đàn Broadband.
 Phù hợp với giao diện vô tuyến 3G cho điện thoại di đ ộng
 Phù hợp với hệ thống quản lý từ xa TR-069

 Phù hợp với giao diện Iu
 Một điểm giao diện mới giữa femtocell và gateway femtocell đ ược g ọi

và

là Iu-h
Chuẩn femtocell bao gồm bốn phần chính: cấu trúc mạng; các giao diện
can nhiễu vô tuyến; quản lý, dự liệu và an ninh cho femtocell.

Về mặt cấu trúc mạng, giao diện chủ yếu giữa hàng triệu femtocell tiềm
năng và các gateway trong lõi mạng được gọi là Iuh. Việc sử dụng l ại các giao
thức 3GPP UMTS sẵn có và mở rộng chúng nhằm mục đích h ỗ tr ợ các nhu
cầu triển khai femtocell số lượng lớn.
Chuẩn mới chấp nhận giao thức quản lý TR-069 của diễn đàn
Broadband, được mở rộng để hợp thành một mô hình dữ liệu m ới cho
femtocell và đã được cộng tác phát triển bởi các thành viên c ủa hai diễn đàn
Femto và Broadband. Kết quả là diễn đàn Broadband đã xuất bản thành TR3


196 (Technical Report 196). TR-069 đã thực sự được sử dụng rộng rãi trong
các mạng cố định băng rộng và các thiết bị chuyển đổi (set-top box) và sẽ cho
phép các nhà khai thác di động triển khai hệ thống m ột cách đ ơn gi ản và có
thể dự liệu, chẩn đoán và cập nhật phần mềm tự động từ xa. Chuẩn m ới
cũng sử dụng kết hợp các giải pháp an ninh bao gồm các giao th ức IKEv2
(Internet Key Exchange v2) và Ipsec (IP Security) để xác nh ận nhà khai thác
và thuê bao nhằm đạt được một sự bảo đảm bảo mật trong quá trình trao
đổi dữ liệu.
Dựa vào thành công đó công nghệ femtocell hợp nhất theo chuẩn 3GPP
phiên bản 9, hướng đến LTE femtocell cũng nh ư hỗ tr ợ ch ức năng tiên ti ến
hơn cho femtocell 3G. Tiêu chuẩn femtocell cũng đang được phát triển cho các

công nghệ giao diện vô tuyến bổ sung phù hợp với các nhóm công ngh ệ khác.
Trong Rel-8, 3GPP được định nghĩa là cách thức cơ bản cho sự phát tri ển
của HNB (Home NodeB) và HeNB (Home eNodeB). Những yêu cầu đó đ ược
đề nghị trong TS 22.011.
Trong Rel-9 cũng đề cập đến những yêu cầu từ Rel-8 và những yêu cầu
cho HNB và HeNB trong TS22.220.
TR23.832 đề cập liến trúc IMS cho HNB (HNB và HNB Gateway) nh ư 1
dung lượng tùy ý của HB, ví dụ như một người khai thác mạng offload CS đến
IMS.
Từ Rel-8, một đặc trưng quan trọng được gọi là CSG( Closed Subscriber
Group) được giới thiệu. HNB cung cấp cho những người dùng truy c ập bị gi ới
hạn, phụ thuộc vào CSG. 1 hoặc nhiều tế bào thành tế bào CSG, đ ược nh ận
dạng bởi sự nhận dạng số độc nhất, gọi là CSG Identify. Nó được mô tả trong
TS25.367.
TS22.220 : Service requirements for HNB and HeNB
TR23.830 : Architecture aspects of HNB and HeNB
TR23.832 : IMS aspects of architecture for HNB
TS25.467 : UTRAN architecture for 3G HNB
TS25.367 : Mobility procedures for Home Node B (HNB)
TS25.469 : UTRAN Iuh interface HNB Application Part (HNBAP)
signalling
• TR25.820 : 3G Home Node B (HNB) study item
• TR25.967 : FDD Home Node B (HNB) RF Requirements
• TS32.581 : HNB OAM&P, Concepts and requirements for Type 1 interface
HNB to HNB Management System
•
•
•
•
•

•

4


TS32.582 : HNB OAM&P, Information model for Type 1 interface HNB to
HNB Management System
• TS32.583 : HNB OAM&P, Procedure flows for Type 1 interface HNB to
HNB Management System
• TR32.821 : Study of Self-Organizing Networks (SON) related OAM
Interfaces for Home HNB • TR33.820 : Security of HNB/HeNB
• TS25468 : UTRAN Iuh Interface RANAP User Adaptation (RUA) signaling
•

5


4. Nguyên lý hoạt động của Femtocell
 Các giao thức và giao tiếp:

Điểm truy nhập Femtocell được kết nối bởi DSL băng thông rộng hoặc
kết nối IP để giao diện với mạng GSM hoặc UMTS chuy ển m ạch gói và các
mạng chuyển mạch kênh. Femtocell làm việc với các thiết bị chuẩn phù h ợp
với các chuẩn giao diện đã tồn tại trong mạng 2G và 3G. Đi ều này đ ảm b ảo
dịch vụ liên tục và có tính tương thích cao v ới các m ạng đã t ồn t ại và tránh
được những yêu cầu về tính thích ứng với các thiết bị cầm tay.
Về nguyên tắc, Femtocell kết nối đường dữ liệu đến các nhà cung cấp
dịch vụ của mạng di động thông qua các đường truy ền băng thông r ộng nh ư
cáp đồng (DSL) hoặc cáp quang và thường hỗ tr ợ từ hai đ ến năm điện tho ại
di động trong khu vực đó.

Về điều khiển, Femtocell kết nối đường điều khiển (báo hiệu) đến các
trạm BSC, tổng đài MSC của mạng di động và ho ạt đ ộng theo s ự đi ều khi ển
của các trạm này. Mục đích của Femtocell là phủ sóng trong khu v ực của nó và
có thể xem đây là một cổng kết nối đến mạng di động và là s ự k ết h ợp gi ữa
mạng cố định và mạng di động
 Tiêu chuẩn cấu trúc:

Một trong những chỉ số đánh giá mức độ thành công triển khai công
nghệ Femtocell là tính tương hợp giữa điểm truy nhập Femto và mạng.
Những yêu cầu tương hợp đòi hỏi sự phát triển c ủa các ki ến trúc thông
thường và các chuẩn công nghệ phù hợp để đảm bảo ghép nối t ương thích
cho các điểm truy nhập và mạng. Để đạt được mục tiêu này, diễn đàn Femto
đã phát triển một kiến trúc, với các thuộc tính tiêu chuẩn đ ược đ ịnh nghĩa
cho cả điểm truy nhập femto (FAP-Femto Access Point) và cổng k ết n ối
Femto (FGW-Femto Gateway).
Các điểm truy nhập Femto (FAP) gồm những chức năng điển hình sau:
Quản lý báo hiệu 3GPP, mặt phẳng người sử dụng, quản lý tài nguyên
tần số vô tuyến
• Chức năng vận chuyển IP, quản lý QoS, bảo mật lớp 3, qu ản lý TR-069
• Tự cấu hình, chức năng tường lửa, NAT, bảo mật.
•

Các cổng kết nối Femto (FGW) gồm các chức năng điển hình sau:
•
•

3GPP RANAP, đồng bộ và cung cấp định thời cho mạng
Nhận thực và cấp phép Femtocell, Che dấu cấu trúc liên kết AP, mạng
6

Chức năng bảo mật IP
Tập hợp và định tuyến lưu lượng Femtocell, Tự động cấu hình
Cùng với những định nghĩa này, diễn đàn Femto và 3GPP vẫn c ần ph ải
tiến hành nhiều công việc trong thời gian tới để có th ể đ ịnh nghĩa các ki ến
trúc bao gồm một kiến trúc cơ sở “luh” với “lucs” và“lups” h ướng t ới CN. Chi
tiết về những yêu cầu cho Femtocell đã được xem xét trong bản thuy ết mính
của 3GPP: TS22.001 và hiện nay cũng nằm trong bản m ới: TS 22.220.
•
•

Các nhà cung cấp yêu cầu các giao th ức và giao tiếp tiêu chu ẩn ph ải
được sử dụng giữa điểm truy nhập Femto và cổng kết nối Femto, gi ữa cổng
kết nối Femto và mạng di động. Trong phát triển dài hạn, phải đ ảm bảo tính
tương hợp hoàn toàn giữa FAP và FGW từ tất cả các nhà cung cấp. Để đạt
được cần phải tiếp tục các hoạt động tiêu chuẩn hóa:
Giao diện giữa cổng kết nối Femto và điểm truy nhập Femto (biết tới
với tên “luh” trong 3GPP Rel 8)
• Các giao thức bảo mật (Rel 9 trong 3GPP)
• UICC hoặc TPM (trusted platform module) cho thiết bị nhận thực (FAP)
(Rel 9 trong 3GPP)
• Quản lý các tính năng dựa trên cơ sở TR-069, và qu ản lý các tiêu chu ẩn
• Triển khai giao diện kiểm tra mở trong cổng kết nối Femto để đảm bảo
tính tương hợp trên Fa (luh).
Có thể thấy kiến trúc này gồm hai thành phần chính là HNB (a.k.a.
Femtocell) và HNB gateway (a.k.a. Femto Gateway). Giữa các thành ph ần này là
một giao diện mới Iu-h.
•

Home NodeB (HNB): được kết nối với một dịch vụ băng rộng gia đình

hiện có, một HNB cung cấp vùng bao phủ vô tuy ến trong một căn h ộ theo
chuẩn của thiết bị cầm tay 3G. Sự kết hợp chặt chẽ của các HNB thì kh ả năng
của một node B chuẩn cũng giống như một bộ điều khiển m ạng vô tuy ến
RNC chuẩn.
HNB Gateway (HNB-GW): Được cài đặt trong mạng của nhà khai thác,
HNB Gateway tập hợp lưu lượng từ một số lượng lớn các HNB rồi đưa lên
mạng lõi thông qua chuẩn Iu-cs và giao diện Iu-ps.
Giao diện Iu-h: Nằm giữa HNB và HNB-GW, bao gồm một giao th ức ứng
dụng HNB (HNBAP) cho phép thuận lợi trong triển khai các HNB đ ặc biệt.
Giao điện này đưa ra một phương pháp cho việc truy ền tín hi ệu đi ều khi ển
Iu trên Internet.

7


CHƯƠNG II.KỸ THUẬT FEMTOCELL
Femtocell 3G:

The Radio Access Network(RAN):trong UMTS,RAN tương đương BSS trong
mạng GSM.Nó liên kết Ues và mạng lõi.
Radio NetworkController(RNC) tương đương BSC trong mạng GSM có ch ức
năng điều khiển một vài node B và thực hiện quản lý tài nguyên vô
tuyến(RMM) và có khả năng giao tiếp trực tiếp với RNCs khác thông qua giao
diện Iur.Giao tiếp RNC với các mạng lõi bằng một giao tiếp gọi là Iu.
RNC thực thiện Call Admission Control (CAC) và chấp nhận hoặc từ ch ối cuộc
gọi phụ thuộc vào NodeB yêu cầu cuộc gọi.
Femtocell 3G phủ sóng vô tuyến 3G trong nhà,khu v ực công c ộng và các tòa
nhà văn phòng.
Mỗi femtocell có thê hỗ trợ 16 người sử dụng tại cùng một th ời đi ểm
trong phạm vi 600m.

• Tốc độ tải xuống lên tới 22Mbps và tốc độ tải lên tới 6Mbps
Dễ cài đặt,chi phí triển khai thấp.
•

8


9


CHƯƠNG III:CẤU TRÚC FEMTOCELL VÀ HƯỚNG
TRIỂN KHAI
Các giải pháp cho phép kết nối từ femtocell đến mạng lõi di
động (core network –CN)
Trong phần này, nhóm tập trung trình bày quá trình tích h ợp femtocell
vào mạng 3G UMTS và dịch vụ thoại trên mạng chuyển n ối mạch (circuitswitched) sẽ được lấy làm ví dụ minh họa. Điều này không ngăn cản vi ệc
dùng giải pháp femtocell để tích hợp với mạng GSM/GPRS hay cả m ạng
WiMAX, cũng như việc dùng các dịch vụ đa ph ương ti ện trên m ạng chuy ển
nối gói thông qua femtocell. Trên thực tế, chính các dịch v ụ chuy ển nối gói
này mới là động lực lớn thúc đẩy người dùng đón nhận femtocell.
Trong mạng thông tin di động thế hệ thứ 3G UMTS, các trạm phát sóng
Node B (bao gồm các macro-cell, micro-cell hay cả pico-cell) kết n ối tr ực ti ếp
với khối điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller) bằng
đường truyền dành riêng như E1/T1. Các RNC ghép các lưu l ượng d ữ liệu t ừ
các Node B trước khi gửi chúng đến mạng lõi di động. RNC phân phát l ưu
lượng thoại (của mạng chuyển nối mạch) đến các tổng đài MSC (Mobile
Switching Center) thông qua giao diện Iu-CS và d ữ liệu gói (c ủa m ạng chuy ển
nối gói) đến SGSN (Serving GPRS Support Node) thông qua giao diện Iu-PS.
Vì lý do giá thành và tiện lợi sử dụng, femtocell phải đáp ứng tính năng
(plug-and-play) giống như cách mà người ta cài đặt và sử dụng một trạm truy

nhập WiFi. Trong tương lai, hàng ngàn femtocell sẽ được nối kết với kiến trúc
mạng lõi di động thông qua mạng công cộng Internet. Đi ều này đ ặt ra bài
toán về khả năng mở rộng (scalability), tính bảo mật và s ự chuẩn hóa của các
thiết bị và giải pháp. Dưới đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu 4 gi ải pháp đã đ ược
đề nghị để kết nối thiết bị femtocell đến mạng lõi di động.

1.Kiến trúc dựa trên UMTS
Giải pháp đầu tiên đi theo hướng giữ nguyên hạ tầng mạng n ằm phía
sau RNC. Việc liên lạc từ các femtocell về mạng lõi sẽ th ực hiện bằng đ ường
hầm IP được bảo mật thông qua mạng IP băng rộng công cộng. Chúng ta có
thể phân ra 2 loại: Iub trên IP (nếu đường hầm IP được thiết lập giữa
10


femtocell và RNC) và Iu trên IP (nếu đường hầm được thiết lập giữa RNC và
MSC/SGSN). Trong khung giải pháp này, Iu-concentrator (còn đ ược g ọi là
Femtocell Gateway - FGW) được đề nghị để như điểm tập trung lưu lượng
thông tin từ hàng nghìn femtocell trước khi đi vào mạng lõi di đ ộng đ ể tăng
khả năng mở rộng (scalability).
Giải pháp Iub trên IP
Trong giải pháp này, femtocell đóng vai trò của một Node B, còn FGW sẽ
nằm giữa femtocell và RNC như minh họa ở hình 1. Giải pháp này thích h ợp
khi có ít người kết nối với femtocell cùng lúc (ví dụ trong gia đình hay văn
phòng ít người). Tùy theo số lượng femtocell kết nối với FGW mà FGW và RNC
có thể thiết kế trong cùng một thiết bị hay 2 thiết bị riêng l ẻ. Ở đây ta xét
trường hợp chúng tách biệt nhau và liên lạc giữa FGW và RNC th ực hiện trên
giao diện Iub.
Femtocell có số xác thực gồm 16 bit như một cell-ID. FGW có nhiệm vụ
ghép lưu lượng từ nhiều femtocell đến và chuy ển tiếp chúng đến RNC dùng
giao thức FP (Framing Protocol). Giao thức Iub được đóng gói trong các gói IP

(còn gọi là đường hầm Iub). Bảo mật sẽ được đảm bảo b ởi giao th ức IPSec.
Ngay lúc đầu lắp đặt, femtocell sẽ tạo một liên hiệp bảo mật v ới FGW đ ể
tránh những thông tin thuê bao giả đến từ mạng IP công c ộng. Femtocell
dùng TR-0691 hay một cơ chế tương tự để cấu hình địa chỉ IP của nó t ừ một
máy chủ cấu hình tự động ACS (Auto Configuration Server). RNC và FGW sẽ
cùng nhau thực hiện chức năng quản lý tài nguyên, đ ặc biệt dành riêng cho
các chuyển giao giữa femtocell và macrocell. Nếu mạng lõi không hỗ tr ợ
truyền tải IP, RNC sẽ làm nhiệm vụ chuyển đổi IP-sang-ATM và ngược l ại.
Các chức năng như quản lý di động MM (Mobility Management) và điều
khiển cuộc gọi CC (Call Control) được thực hiện bởi mạng lõi. V ới gi ải pháp
này, nếu femtocell và macrocell cùng thuộc sự quản lý của một RNC, s ự
chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ thuộc loại intra-RNC. Trong
trường hợp ngược lại, sự chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ là interRNC. Khi chuyển giao từ macrocell sang femtocell, the CN và UE sẽ ch ọn
femtocell thích hợp, thiết lập báo hiệu Iub và tạo đ ường h ầm v ận t ải thông
qua mạng IP công cộng giữa FGW và femtocell. Tài nguyên vô tuy ến gi ữa
femtocell và UE được quản lý bởi giao thức RRC (Radio Resource Control) ở
RNC. Một khi việc thiết lập đường hầm Iub hoàn tất, mạng lõi sẽ chuy ển
cuộc gọi sang femtocell. Trong chuyển giao từ femtocell sang macrocell, RNC
sẽ tiến hành thiết lập kết nối với macrocell tr ước khi chuy ển cuộc g ọi sang
11


macrocell. Trong chuyển giao giữa 2 femtocell, RNC sẽ đóng vai trò là nút neo
(anchor) trong quá trình thiết lập đường hầm Iub tới femtocell đích đến.
Trở ngại của giải pháp này nằm ở giới hạn mở rộng của RNC để đáp ứng
hàng ngàn Node-B (bao gồm các femtocell). Để khắc ph ục ph ần nào tình
trạng này, FGW đã được đề nghị. Mặc dù giao diện Iub là một giao di ện
chuẩn nhưng nó lại có thêm nhiều đặc tính riêng tùy thuộc theo giải pháp
của nhà cung cấp thiết bị mạng. Chính vì thế, nó thiếu m ột s ự nh ất quán
chung giữa những nhà sản xuất thiết bị khác nhau.

Giải pháp Iu trên IP
Trong giải pháp này, các femtocell sẽ được tích hợp với mạng lõi di đ ộng
thông qua các FGW như minh họa ở hình 3. Nh ững ch ức năng c ủa RNC và
Node B sẽ được cài đặt trên femtocell và do đó femtocell sẽ liên l ạc v ới FGW
thông qua giao diện 3G Iu trên IP. Số nh ận diện c ủa femtocell trong tr ường
hợp này khi liên lạc với FGW có dạng địa chỉ của một RNC (12 bits). FGW tạo
đường hầm cho các thông điệp báo hiệu RANAP t ừ femtocell đ ến m ạng lõi.
Nếu mạng lõi không hỗ trợ vận tải IP, FGW sẽ đảm nhiệm việc chuy ển đ ổi
giữa truyền tải IP và truyền tải ATM nhờ vào giao th ức truyền tải báo tin
SIGTRAN. Cũng giống như trên, trong giải pháp Iub trên IP, ngay khi l ắp đ ặt,
femtocell sẽ tạo một liên hiệp bảo mật với FGW và dùng TR-069 hay m ột c ơ
chế tương tự để cấu hình địa chỉ IP của nó. Thêm vào đấy, femtocell sẽ sử
dụng ACS để cấu hình các thông số quản lý tài nguyên cũng nh ư thu ật toán
thực hiện trong môi trường femtocell.
FGW là điểm tập trung lưu lượng từ hàng ngàn femtocell g ửi đ ến và
tách gửi lưu lượng thoại và dữ liệu đến tổng đài MSC và SGSN giống nh ư ch ức
năng của một RNC. Ví dụ, thông tin thoại sẽ được gửi t ừ femtocell đ ến FGW
dùng RTP trên UDP, sau đó FGW sẽ chuyển đổi thông tin thoại này sang IP,
ATM hay DTM tương ứng với truyền tải của mạng lõi. Tóm lại, FGW gi ả l ập
vai trò của mạng lõi di động đối với các femtocell và gi ả l ập RNC đ ối v ới
mạng lõi di động. Do vậy, với giải pháp này ta không cần b ất c ứ s ự thay đ ổi
nào ở hạ tầng mạng lõi. Để bảo mật thông tin gửi từ femtocell đến FGW qua
mạng IP công cộng, giao thức IPSec được chọn dùng. Một c ổng b ảo m ật sẽ
được cài đặt cùng với FGW . Đây cũng chính là điểm kết thúc c ủa các đ ường
hầm IPSec đến từ các femtocell.
Khi người dùng chuyển giao từ femtocell sang một macrocell, nếu cả 2
đều cùng thuộc sự quản lý của một MSC/SGSN, chuy ển giao này sẽ thuộc lo ại
12

inter-RNC. Nếu không, chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ đ ược th ực
hiện như một chuyển giao inter-MSC/SGSN. Khi chuy ển từ một macrocell
sang một femtocell, UE và CN sẽ xác định femtocell thích h ợp d ựa vào danh
sách các cell cận kề, thiết lập báo hiệu Iu và đường hầm truy ền t ải gi ữa
femtocell và FGW thông qua mạng IP. Việc quản lý tài nguyên gi ữa femtocell
và UE được thực hiện nhờ sự phối hợp của giao thức RRC và RANAP (nh ư
hình 4). Một khi đường hầm Iu được thiết lập, mạng lõi sẽ chuy ển cu ộc g ọi
thoại tới femtocell sử dụng giao thức quản lý di động MM và giao th ức qu ản
lý cuộc gọi CC ở MSC và UE. Trong quá trình chuy ển giao theo chi ều ng ược
lại, tức từ femtocell sang macrocell, giao thức RANAP tại MSC và giao th ức
RRC tại RNC đích đến thiết lập kết nối ở macrocell trước khi cuộc g ọi đ ược
chuyển giao. Đối với chuyển giao giữa 2 femtocell, MSC/SGSN đóng vai trò
như một điểm neo để thiết lập đường truyền và đường hầm Iu m ới t ới
femtocell đích đến.
Femtocell có chức năng quản lý tài nguyên cục bộ giữa femtocell và
những người dùng. Tuy nhiên, chất lượng dịch v ụ phụ thu ộc vào s ự k ết n ối
với mạng IP công cộng. Những vấn đề như độ trễ IP hay m ất gói tin dĩ nhiên
sẽ ảnh hướng đến chất lượng dịch vụ trên femtocell. Đây là một giải pháp
nhanh nhất và đơn giản nhất để triển khai femtocell. Tuy nhiên, do tất cả
dung lượng từ các kết nối femtocells sẽ đổ về mạng lõi, điều này có th ể sẽ
dẫn đến yêu cầu phải nâng cấp mạng lõi.

2. Kiến trúc dựa trên giải pháp UMA/GAN
Công nghệ UMA cho phép thực hiện các dịch vụ GSM /GPRS trên các
băng tần không cấp phép (sử dụng cho Bluetooth và WiFi). UMA đã đ ược
3GPP chuẩn hóa với tên gọi là công nghệ GAN (Generic Access Network).
UMA/GAN đề nghị một thực thể mới gọi là GANC (GAN controller), hay UNC
(UMA Network Controller) để thực hiện các chức năng giống nh ư một bộ
điều khiển trạm gốc BSC trong GSM. GAN định nghĩa m ột giao di ện Up m ới
giữa GANC và thiết bị di động UE.

3.Kiến trúc dựa trên IMS
Giải pháp này nhằm kết nối femtocell trực tiếp với mạng lõi IMS (IP
Multimedia Subsystem). Một giải pháp thay thế trong cùng h ướng này là dùng
softwitch trong đó các femtocell được kết nối với các softwitch thông qua giao
diện SIP (Session Initiation Protocol). Việc kết nối trực tiếp với IMS lõi mang
lại nhiều lợi ích như: giảm tải lưu lượng cho mạng lõi di động vì l ưu lượng từ
13


các femtocell sẽ không phải đi qua mạng lõi, giảm thời gian truy ền tải vì gi ảm
số nút mạng mà một gói thông tin phải đi qua. Cuối cùng, đây m ột gi ải pháp
dài hạn để cung cấp dịch vụ đa phương tiện của IMS trong tương lai.
Kết luận: Ta thấy có nhiều cách để tích hợp hàng nghìn femtocells v ới m ạng lõi di
động. Mỗi giải pháp có những điểm mạnh và những điểm yếu riêng, có s ức h ấp d ẫn
riêng đối với từng nhóm nhà cung cấp dịch vụ. Trong m ọi tr ường h ợp, ph ần c ứng
của femtocell sẽ không thay đổi, chỉ có phần mềm và giao di ện báo hi ệu mà femtocell
phải hỗ trợ là thay đổi. Do đó khả năng nâng cấp ph ần mềm t ừ xa ở femtocell là m ột
yếu tố cần thiết. Việc tồn tại nhiều giải pháp ki ến trúc d ẫn đ ến yêu c ầu v ề t ương
vận giữa các thiết bị, các giải pháp.

14