高速移動場景下FemtoCell覆蓋解決方案

圖8 切換/重選場景示意圖

車內用戶向車外小區切換/重選

需要將車外宏小區配置成車內FemtoCell小區的鄰區，可以利用HNB現有的自動監聽檢測功能進行鄰區檢測，選擇合適的車外宏小區作為鄰區。但是考慮到車體穿透損耗，車內HNB對鄰區的檢測可能不夠準確，這個是需要進一步研究的問題。

同時列車在運行過程中不可能有用戶上下車，此時希望車內終端用戶能夠一直駐留在車內FemtoCell小區內，此時鄰區列表中只需要配置車上相鄰的FemtoCell。因此車內FemtoCell小區的鄰區也可以靈活地進行配置。

車外用戶向車內小區切換/重選

由于經過一個站臺的車輛及停留時間都不固定，若將所有可能經過列車的所有FemtoCell小區都添加為鄰區，則一是可能會超出鄰區數限制，二是會增加終端的測量上報的負荷;若FemtoCell鄰區只是在列車進站時添加，出站時刪除，則會引起宏小區廣播頻繁更新，導致眾多終端頻繁讀取廣播。上述問題同樣存在于室內FemtoCell組網場景，需要進一步的研究。

網絡尋呼

對TrainGW的尋呼

車外宏小區對TrainGW的尋呼應遵循車外宏小區對一般終端的尋呼方式和流程，不需要特殊調整。并且TrainGW在工作過程中承載大量真實終端數據，一般不會處于空閑狀態，發起尋呼次數很少，因為尋呼導致的TrainGW與車外宏小區連接建立時延對FemtoCell內終端業務的影響可以忽略。

對用戶終端(User-UE)的尋呼

3G網絡對用戶終端的尋呼消息，作為用戶面數據，以IP包的形式傳輸給TrainGW eUE的SGW/PGW，此時TrainGW eUE的SGW/PGW相當于一個數據路由器，在LTE回傳網絡中最終傳輸給TrainGW eUE，在TrainGW內部把這些IP包數據傳遞給HNB GW，至此完成了尋呼數據在Iu口上的傳輸。

TrainGW可以通過現有尋呼方式對服務的用戶終端進行尋呼：當TrainGW收到CN 下發的尋呼消息時，根據尋呼消息中的UE 標識，通過查詢UE Context，找到UE 所附著的FemtoCell 小區，并在該FemtoCell 范圍內實現精確尋呼。

同步

由于終端在列車內外的移動性的需要，要求車內FemtoCell之間，車內FemtoCell與車外宏小區之間保持同步。采用的方法可以有：空口同步、GPS同步。

空口同步：利用eUE得到的3G車外宏小區同步參考，進行同步調整。

優點：可以在任何存在3G網絡的地方獲取同步參考。

缺點：需要TrainGW eUE同時支持3G網絡同步信號的接收。

GPS同步：利用車上安裝的GPS設備獲取同步參考信號。

優點：不需要TrainGW eUE同時支持3G網絡同步信號的接收。

缺點：列車進站后，可能不能隨時接收GPS信號。

QoS保證

TrainGW作為一個大容量、高速移動的終端，匯集了來自大量用戶終端多種QoS等級的業務數據。LTE車外宏小區作為業務數據的中轉，需要分別保證不同業務的QoS要求。同時在不能為高速鐵路提供專網組網的情況下，需要保證車上用戶和車外直接接入車外宏小區的用戶能得到公平調度。

可以采取如下方案：

TrainGW 根據車內UE傳輸數據的QoS類型建立不同的優先級承載，來自同一TrainGW不同UE相同QoS類型的業務可以映射到同一條優先級承載上。車外宏小區根據業務優先級調度TrainGW 或車外宏小區其他終端。或者可以根據對車載業務保證的需求，調整車載業務優先級。

方案小結

根據上述分析，基于FemtoCell覆蓋高速移動場景的方案，相對于傳統覆蓋方案可以解決一些實際的問題：

HNB安裝在車廂內部，通過TrainGW與車廂外宏小區建立連接，解決了車廂穿透損耗對空口傳輸的影響。

采用LTE網絡作為無線寬帶回傳網絡，解決了高速場景下用戶密集，3G網絡容量受限的問題。

移動性管理方面，本方案中車廂外LTE宏小區組網時仍然可以采用多小區合并組網技術，可以解決TrainGW eUE終端在LTE宏小區中停留過短的問題。并且TrainGW匯聚了大量用戶終端的數據，作為一個車外宏小區的終端在網絡中移動，車廂內FemtoCell之間的用戶切換可以直接經過TrainGW進行，切換和小區重選等移動性過程相當于在低速環境下進行。

同時，該方案在諸多細節上還需要進一步研究，如：

針對高速場景下用戶終端移動和傳播環境特點，HNB鄰區配置策略和方法需要進一步研究和優化。

為了方便運營商對用戶漫游計費的統計，針對HNB在隨著列車移動的特點，需要對HNB位置區/路由區的維護方案進一步研究。

采用LTE空口回傳技術，空口傳輸速率受信道條件，網絡負荷等因素的影響，會引入數據回傳的時延。因此需要對車載用戶終端的業務質量保證策略進一步研究和優化。

總結

高速移動場景已經成為3G移動通信重要的組網場景，FemtoCell由于其靈活的組網方式，已經在室內場景組網中得到了廣泛的應用。本文結合高速移動場景的特點，提出了一種利用FemtoCell基站對高速鐵路車廂進行覆蓋的組網方式，并給出實現的網絡架構，及干擾、移動性管理、同步、QoS保證等關鍵技術問題分析。根據初步的研究分析，該方案結合現有的高速移動場景覆蓋技術，可以解決高速移動場景下移動性管理、網絡容量受限及車廂穿透損耗等問題，可以明顯提升終端用戶的業務體驗。同時，方案中還存在一些細節需要進一步研究和優化，需要后續關注。