LTE: UE Categories

我們在討論LTE的手機或是LTE Dongle常常聽到CAT3 CAT4等等，什麼叫做CAT，CAT可不是貓。全名叫做Categories，表示LTE終端裝置UE的傳送能力，不同的CAT代表能夠傳送的能力都不一樣。在3GPP TS 36.306之中有記載每個UE的能力有哪些選項，(其實這個文件的參數你都弄懂，也是非常有用的)，在4.1 ue-Category的地方記載了這個東西。可以看到以下的表格，若是剛入門LTE的你，你會發現你看不懂以下的表格在寫什麼。

你可以你會發現下面有幾個名詞很難理解。

第一個是DL-SCH(Downlink Share Channel)，這個意思是指下行共享頻道，也就是主要是用戶可以乘載自己所要資訊的頻道。

第二個則是TTI(Transmission Time Interval)，至於什麼是TTI，是指基地台給用戶安排資源的單位時間，這個就是叫Schdueling。LTE是1ms。

最右邊那個欄位是指能夠支援最大的MIMO Stream數量。這邊要注意MIMO Stream跟天線數量是兩回事，兩根天線不代表一定是兩個Stream，也有可能兩根天線傳的資料流是一樣的，所以他這邊列出來最大支援的Stream數。

所以代表下列表格Category 1 代表 每1ms 內可以下行傳送10296個bit。所以表示傳送吞吐量為10296bit/1ms= 10Mbits/s。依此類推，Category為 50Mbits/s

但要注意的是實際上DL-SCH不是只有拿來做給用戶下載用途用，例如可能會承載SIB1~SIB13等其他資訊，加上一些MAC跟RLC header，實際上上層的效能不可能這麼漂亮 。這邊我就先不深究了，先讓大家知道UE Categories怎麼來的。另外就是這個只是敘述UE能夠接收的最大能力值。但實際上基地台能傳送的理論值是不一樣的，有機會再用另外一篇文章探討要怎麼算出來

在LTE release 8時定義了 category 1~5 到了LTE advance release 10之後定義了category 6~8，可以看到CAT 8的理論效能非常的誇張，然後八根天線。

LTE:Localized Mapping與Distributed Mapping

 

Localized Mapping與Distributed Mapping 是什麼呢? 是一種上層資料要如何映射到實體層的Resource Block

基本上是建立在PDSCH上enodeB給UE資源分配，會將上層的資料分配到實體層的Resource Block(RB)，什麼是RB，請看本站文章。因為PDSCH是下行的共用通道(詳細請參閱本站文章)。所以所有的UE要透過這些通道進行data的傳輸，所以資料會分配到實體層的subcarrier，而映射方式有分為Localized mapping 以及Distributed Mapping。以下要介紹Localized mapping以及Distributed Mapping的概念與差異

Localized mapping

由上層來的資料，盡可能的在RB上湊成連續的一組，並且在時間上面會有連續性。這是最通用也是最一般的分配法。這樣的分配方式好處是可以讓RF跟架構部分單純化，但若訊號是集中在窄頻的地方，將會很容易受到空間的影響，我們可以看看下圖，四個不同的User，會被分配到連續的RB上，但如同我上述的，User2跟User 4因為分配到的RB比較少，所以變成窄頻訊號，萬一遇到了空間上面有衰減，窄頻訊號會有較大的變動性。所以就衍伸出來後面要敘述的Distribution mapping，。

Distribution mapping

這樣的映射，最主要的差別在於，會盡量分配User資料到不同的rb上，讓他們盡量分散的，這樣做有什麼目的呢?首先是剛剛提到通道效應的問題，若是分配到比較少RB的User，會變成窄頻的訊號，若是窄頻的訊號很容易受到通道效應的影響，例如反射、折射等等，寬頻為什麼比較不會影響，原因是因為影響了一兩個RB還有其他的RB可以維持傳輸效益，不至於太難看。但是重點是某些應用場合，勢必是用較少的RB，例如User Data是比較分散。隨著時間的變動，下一個時間點會有不同的映射，這樣會有額外的Frequency diversity gain.

 

上述可以看的到LTE在對於信號映射上面做了相當多的努力，為了維持未來的VOIP品質，那你會問CDMA怎麼沒聽說過這種機制，因為CDMA本身就是將窄頻訊號變成寬頻的一種方式。所以基本上他本身就內建神功，比較不會受到通道效應，跟OFDM的本質就很不同。

LTE: Downlink Physical Channel

Physical Layer 作什麼用途呢? 主要有兩個目的

• Physical Channel，乘載上層資訊並送出訊號給UE或EnodeB，簡單的說就是將Resourse Block(RB)分配的機制，規定每一個RB要做為什麼用途，會介紹這個是為了延續上篇介紹的主題。
• Physical Signal，跟上層沒有直接關係，僅跟Physical有關，通常是拿來作信號同步之用，這個部分將會另外作介紹。

我們今天要介紹的是Downlink Physical Channel，包括Data Channel與Control Channel的部分。

Downlink Data-Transporting Channel

Physical Broadcast Channel (PBCH)

給基地台做廣播資訊用的，用來廣播基地台的最基本的訊息，乘載著上乘的Master Information Block(MIB)訊息，至於Syetem information Block(SIB)則是使用PDSCH(下面會介紹)來乘載，手機收到MIB、SIB訊息才會對基地台進行連線，並且與核心網路進行註冊。所以這是很重要的Channel。這隱含了一些設計的概念。

1. UE不需要知道系統使用的頻寬就可以抓到訊息，UE固定抓取支援Band中間的72個subcarrier(6 RBs)，就可以抓到MIB
2. 高可靠度，訊號不好的狀況下仍能抓到訊號。
3. 低資料量，僅發送最基本的資訊，讓UE可以連上即可。
4. 每40ms進行傳送，從上層BCH的transport block會分成四等份，在每10ms裡面傳輸一等份，連傳四份，四份傳完，再傳下一個四份，周而復始。
5. 使用QPSK調變

Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH)

這個是下行的共用頻道，最主要乘載Data的Channel， 另外用來乘載Paging訊息及SIB訊息。

Data 訊息的部分

• 一般我們說的Transmission Mode，就是指PDSCH的的傳輸模式，要用SISO，MIMO，或是Diversity等等。以現階段MIMO最高傳送2個stream，代表，上層MAC必須要提供兩個Transport Block給PHY層，分別送到兩個不同的天線送出。
• 由PDSCH傳送的Data，我們稱之Transport Block，而從MAC層所送出的PDU的Transmission Time Interval是1ms，映射到每個subframe的週期1ms
• 但是實際上有一些PDSCH的Resource element(RE)是拿去用作為實體層的同步訊號，稱之為synchronization signals，
• 而分配User Data就要靠PDCCH中的Downlink Control indicator(DCI)去告知UE。

在一些應用場合內，若是使用PDSCH的一般分配方式(一般我們稱Localized mapping)，則會使得訊號容易受到空間上面的窄頻效應，因為信號在很小的頻寬內傳送(通常是VoLTE)，所以只要稍微一個空間效應，就會讓訊號大幅劣化。所以則會有Distributed Mapping的方式，讓UE分配在比較大的頻段不斷的跳躍，改變頻段，類似Frequency Hopping，這樣就比較不會造成窄頻效應，進而讓訊號穩定度更高。這個詳細敘述，請參考本站文章。

system information Block(SIB)的部分

 

SIB1

SIB的部分有從SIB1到SIB13功能皆不同，但SIB1在UE進入網路時是不可或缺的，所以SIB1雖然是在PDSCH之中，但其實是有特定的位置，不若SIB2到SIB13需要去做映射與另外排程。 請參考下圖

SIB2-SIB13

而從SIB2到SIB13的部分，則是由SIB1去傳送相關的資訊，讓UE去讀取SIB1進而知道，剩餘的SIB是怎麼傳送的，這也是為什麼SIB1會有特定的位置，進行傳送。

安排的方式為SI-Message。並且引進了SI-Window的概念

什麼是SI-window，就是指好幾個SIB分成SI一同發送，同一群SIB會集中在一個SI-window，讓UE不需要長時間都在聆聽SIB訊息，只聆聽某些特定Frame，在這些frame裡面會重複傳送SIB訊息。不同的SI互相不重疊。讓同一個時間不會傳送過多的SIB。

schedulingInfoListt會將要傳送的SIB列表

si-Periodicity指出這個SIB要用多少週期傳送

si-MappingInfo指出SI內包含哪一些SIB

si-WindowLength到了傳送週期之後，要重複傳送多長的時間

SIB-Type SI內包含哪一些SIB  

以下是SIB1關於SIB排程的訊息部分

        +-schedulingInfoList ::= SEQUENCE OF SIZE(1..maxSI-Message[32]) [2]

        | +-SchedulingInfo ::= SEQUENCE

        | | +-si-Periodicity ::= ENUMERATED [rf16]

        | | +-sib-MappingInfo ::= SEQUENCE OF SIZE(0..maxSIB-1[31]) [0]

        | +-SchedulingInfo ::= SEQUENCE

        |   +-si-Periodicity ::= ENUMERATED [rf32]

        |   +-sib-MappingInfo ::= SEQUENCE OF SIZE(0..maxSIB-1[31]) [1]

        |     +-SIB-Type ::= ENUMERATED [sibType3]

        +-tdd-Config ::= SEQUENCE OPTIONAL:Omit

        +-si-WindowLength ::= ENUMERATED [ms20]

要注意的是第一個SchedulingInfo則是固定保留給SIB2

所以這個例子可以看的到SI1包含SIB2 傳送週期radio frame 16，SI2包含SIB3傳送週期radio frame 32。

不論什麼樣的SIB都是使用SI-RNTI去做識別，讓UE更容易去偵測到SIB資訊，什麼是RNTI，請參閱本站解說

而SIB的排程會有SI-window的機制去作排程，避免重複的SI同時在一個sub-frame內。

畫了以下的圖來解釋上面的排程

詳細的SIB信令解說會另外寫一篇文章解釋

Paging的部分

Paging的部分，UE實際上是監聽PDCCH去檢測是否有給自己的Paging訊號，若檢測到PDCCH有訊號的話，依據PDCCH裡面的資訊可以找到Paging詳細資訊在PDSCH的哪邊，會再來解讀PDSCH訊號。

 

Physical Multicast Channel (PMCH)

使用做廣播服務 Multicast Services (MBMS)服務，讓LTE上也可以享受，特定的媒體廣播服務，例如世足賽期間，可以藉由LTE來做播送，而PMCH就是用作此廣播服務所用，實作的方式為保留特定的Subframe的所有頻寬作為PMCH之用，為LTE rel 9之後訂定之規格，目前Samsung已作出支援MBMS服務的手機，MBMS服務詳情以後有機會再提。

Downlink Control Channels

Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH)

 

用來乘載上層CFI(Control Format Indicator)，用來指示那些OFDM Symbol是用作來為，通常為1,2或3，表示每一個subframe裡面有幾個symbol是拿來作control channel information。但實際上在PCFICH中的容量不是只有1個bit，所以CFI的值會與真正要送出的codeword會有對應關係，讓錯誤率降低，並以QPSK調變，放在16個RE之中。

Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)

用作讓EnodeB來回應上行(PUSCH)的資料是否傳送正常，也就是我們所知道的ACK與NACK。原始的上層資料只有0與1，1代表NACK，0代表ACK。這個channel的重點是要在一個channel內能夠容納所有要傳送給UE的ACK(multiplexing)，必須要有強固性，所以使用BPSK做傳送，因為如果ACK訊息沒辦法正確地傳達，將會大大的影響效率。所以這個PHICH的訊號有以下幾個重點

1. 使用Factor-3 repetition coding及BPSK去增加強固性
2. 因為要在一個Channel中要容納許多UE的ACK，故使用Orthogonal Seqeunce去讓一個channel可以容納更多傳送給UE的ACK，藉由傳送前使用不同的code來達到正交編碼的需求，而編碼僅有七組，所以必須要再使用PHICH GROUP去做區別，所以一個PHICH完整的調變必須要有PHICH Group Numer及PHICH Sequence Number，UE才可以知道這個是否為自己的ACK或NACK。
3. 由上層設定的 PHICH Ng factor(Ng)來決定PHICH Group的數量，這個參數會隨著MIB一同送出，讓UE知道有幾個PHICH Group。
4. PHICH實際上是存在於PDCCH裡的Symbol，也就是每個subframe的前一到三個symbol，要看CFI的設置，而PHICH則是在其中特定的位置，若是CFI為3，PHICH就可以設定成Extend，讓PHICH在第三個symbol中出現。
5. PHICH使用的 資源數量是可以設定的，藉由設定PHICH-Resource與PHICH duration，可以去增加或減少PHICH在系統上的資源分配。
6. 至於實際PHICH要怎麼跟UE相關聯，是利用PUSCH分配的RB來去做關聯，就不需要另外信令去分配PHICH index給UE。

可以到本篇文章最後面連結試試看，就可以知道實際的PHICH channel是怎麼分布。

Physical Downlink Control CHannel (PDCCH)

用作分配資源或是指示其他control資訊的Channel，每一個PDCCH的訊息都叫做Downlink Control Information(DCI)，Subframe內的symbol數，受到CFI的控制，symbol數為1~3，這個DCI容我另外再寫文章，再寫下去，這篇文章就要爆炸了。

 

 

敘述了這麼多的Downlink Physical Channel，到底他們跟Resource Block與subFrame是如何進行映射的呢?可以參考以下的網站玩玩看，就知道實際上RB與Physical Channel的關係是如何

LTE Resource Grid

http://paul.wad.homepage.dk/LTE/lte_resource_grid.html

Philips Hue 讓燈泡走進無線的世界

Philips 最近發表了一款新的燈泡，可以使用ipad去控制 燈泡的亮度，燈泡的顏色，開關燈泡的功能當然也難不倒他。並且同時可以控制多個燈泡，非常的酷。大家看影片就了解裡面的情境
 

這個燈泡是使用11顆LED燈去做組合，去調配出1600萬種顏色。LED壽命高達15年(不過其他無線元件是不是可以撐這麼久就不得而知了)
這個控制器內建wifi與iphone或ipad去做連結，而燈泡使用Zigbee與philips專用控制器去做連結，，所以僅需要插上燈泡座並下載apple專用APP就可以使用，，應該仍然定位在家庭內使用。雖然看起來很酷炫，不過一組控制器配上三顆燈泡就要199.95美金。而單獨一顆燈泡要59.95美金，價錢並不親民，嚴格講起來並非新的科技，而是新的創意。在Philips這樣的推波助瀾下，是開啟了更大量IP需求的前鋒，若是許多日常用品都使用無線傳輸，勢必會讓IP需求大增，IPv6便有相當大的效益。

LTE: Random Access 補充，競爭與非競爭的Random Access 適用範圍

有讀者張正廷問到以下的問題

我想請問 eNodeB paging UE 後，執行的 random access 是屬於 contention free 的 random access 嗎? 因為我想知道 paging 一個 UE，是否能保證他可以成功建立 RRC 連線

 

這個問題要分幾個部分去回答，也順便在原本的Random Access文章上做補充。

首先先講最終的答案。若EnodeB對UE作Paging必然是不可能保證可以成功建立RRC連線，中間會牽涉到許多Random Access的競爭關係。並非所有狀況的Random Access都可以適用於Contention Free的Random Access。

 

在 LTE: Random Access Procedure 隨機存取的文章中有提到Random Access 有分為Contention Free與 Contention Base，但是實際上在Contention Free的使用是有其限制的，並非所有的狀況都可以使用，就以下列出解釋

3gpp 36.300 subcluse 10.1.5中詳細寫著下列六種event會觸發Random Access的行為

1. 從RRC idle要初始化進行傳輸
2. RRC Connection Re-establishment，RRC連線的重建
3. Handover，基地台之間的Handover(RRC Connected)
4. 在RRC Connected狀態時，有Downlink資料要傳輸，卻需要Random Access，
5. 在RRC Connected狀態時，有Uplink資料要傳輸，卻需要Random Access，例如例如 UL synchronisation不同步或在PUCCH缺少Service Request資源時。
6. 在作定位時，例如 需要Timing Advance資訊時。

除此之外Random access procedure 分為兩種

- Contention based (適用於前五項event); 

- Non-contention based (僅適用於3,4,6 event)

所以要特別注意其中的用途跟差別

• 若是要使用Contenion Free，則是要在RRC Connected的狀態，而不能在RRC idle的狀態的情形，所以表示Paging所使用的Random Access必然是Contenion Based的。
• 使用Contenion Free 時，EnodeB會藉由RRC Reconfiguration 裡面的 rach-ConfigDedicated  去告知UE使用哪一個Preamble。

總結以上的說明，若是EnodeB Paging的狀況下，除了原本可能會有的信號遺失(例如Paging無法送到UE、UE離開現有tracking Area等等)的狀況外，也會產生無法避免的Contention Base的競爭。

LTE:Physical layer Concept (Frame structure, Resource Block and Resource Element 概念)

LTE Physical layer structure (Subcarrier and Frame Structure

OFDM and LTE Subcarrier Introduction


LTE在實體層使用OFDM作為主要調變的方式，這種調變方式因為有良好的通道適應性，相較於WCDMA的技術，增加了7%的額外系統容量，所以被廣泛用在通訊的領域中，例如xDSL、DAB、WLAN、WiMAX、LTE等，OFDM是將頻寬上面分為許多個子載波(subcarrier)，每個子載波再使用不同的調變方式去作傳輸，優點是相當的彈性，缺點就因為被切割得很細，所以容易會有額外的時間上的傳輸錯誤intersymbol interference(ISI)。或是載波頻率上的錯誤intercarrier interference(ICI),。有可能是QPSK、 16QAM、64QAM，依據狀況會使用不同的調變，若是要高可靠性就使用QPSK，若是要高傳輸速率就使用64QAM，而LTE中使用的OFDM，一個子載波的基本單位是 15KHz。

Resource Block(RB) and Resource Element(RE) Concept


在LTE高度彈性化的設計，不論是頻率、時間皆可以進行相當彈性的分配，也就是在時間與頻率上面做切割。所以必定要先提一下Resource Block及Resource Element的概念。知道一下RB是多大的單位。時間是多長，佔了多少頻寬，跟RE的關係在哪邊?
Resouce Element(RE):最小的調變單位是，佔了一個頻率上的Subcarrier，每個subcarrier是15KHz。時間上的一個Symbol。每個RE可以表示2bits、4bits或6bits。這跟調變的方式有關係。至於為什麼是這樣，這個是一個很大篇的故事，這邊就不多作介紹。不過觀念的部分可以參考這篇文章。所以RE意思即是，我在一個Symbol時間跟subcarrier的頻率範圍中。我可以傳2bits、4bits或6bits。
Resource Block(RB):既然有了RE為什麼還要定義RB呢?因為RB是使用者或是系統功能分配到的最小單位，也就是同一個RB內的功能皆是相同的，部會在一個RB內夾雜了User Data跟系統訊息等，如果映射到Physical Channel的話，每個Resource Block都是特定的Physical Channel，這樣功能才會相同。Physical channel跟RB的映射關係之後還會再詳述。

上圖為頻率、Symbol、RB、RE的示意圖，看的出來相當的清楚，RB就是84個RE，因為頻率上面是12組、在時間上面是7組，不過這邊要注意的是，這個範例是Normal Cyclic Prefix的範例，如果是Extend Cyclic Prefix，則時間上面一個Slot只能有6個OFDM Symbol，Cyclic Prefix(CP)的功用是用來防止OFDM的ISI效應產生，讓不同的symbol中間有緩衝，不要去干擾到其他的symbol，所以若是Extend Cyclic Prefix則是增加 CP的時間，讓intercarrier interference(ICI)的機會更低。
LTE Bandwidth Configuration 
根據LTE的頻寬設定，1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz會有不同的數量的RB可作分配 6,15,25,50,75,100。如同下表所示

也就是系統總共可以分配的RB數量。所以我們可以算算看一個RB最大的傳送效率是多少，每個RE最多傳送6個bits，在5ms/7的時間內。所以0.5ms之內已傳送84個RE(84*6個bits)。所以，可以得到每一個RB相當於1004kbits/sec，就是1Mbits/s左右。結論就是分到幾個RB就是幾個妹(大誤)。
由上述可知，：OFDM的技術縱橫在Time Domain與Frequency Domain，使得LTE在頻寬的使用率及彈性都大為提升，至於要怎麼去彈性使用這些資源，作為各種Physical Layer，下個主題會探討

LTE:Self Organizing Network(SON) 介紹

Self Organizing Network (SON) Concept

Self Organizing Network，自優化網路，這是一個跟UE沒有什麼太大關係的主題，這個功能是基地台自己會去優化自己的訊號。以往營運商在架設基地台需要花非常多的心思去調教基地台的功率、天線的垂直角度、天線的方向角，甚至需要一些專業的Planing Tool、Scaning tool、長時間的路測等等，就是為了要最佳化基地台的架設。在了解SON替營運商做了什麼事情之前，我們就敘述一下營運商在佈建基地台的流程

• Planning
  基地台的先期規劃，規劃基地台架設的地點，規劃基地台要打出多大的功率，天線傾角，等等參數
• Deployment
  實際下去佈建基地台，並設定基地台的參數，等工程類的動作
• Optimization
  基地台的最佳化，當基地台的量架設到一個程度，就會需要時常去最佳化基地台的配置，若沒有最佳話基地台的配置，多架設的基地台很有可能會形同虛設，設置干擾原有的基地台的訊號，造成反效果。
• Maintenence
  基地台的維護，當有訊號與計劃的不同，或是訊號不良時，要查找基地台是否損壞，天線是否偏移，設定錯誤等等動作。

可以看的出來Planning與Deployment是對於營運商初期架設的成本開銷，這種開銷通常叫做一次性的開銷，capital expenditures(CAPEX)，佈建時僅要支出一次的成本，而 Optimization與Maintenence算是經常性的開銷operational expenditures(OPEX)，意思就是維持網路就必須要不斷的開銷的成本，若是營運商能夠減少這兩個開銷，將會降低行動網路的成本，相對提高競爭力。

而SON的功能主要分為數個部分的功能

 

Hybrid Management Architecture	分層式的管理，讓管理結構化。
self-configuration	意指基地台架設初期時，自動對基地台做設定，盡量去做到plug and play，讓人工設定的部分減少，主要是降低Planning與Deployment中CAPEX的支出 。
self-optimization	則是降低Optimization與Maintencence的OPEX支出，並快速最佳化RF效能、Neighbor list。
Automated Fault Identification and Selfhealing	自動偵測基地台問題，並且自動修復。
User Perceived Quality Enhancement	自動感測使用者品質並加強。
Energy Saving	自動節能功能，在使用率較小的時段，降低整體功耗。
SON for Home eNodeB	針對Femto cell的Son，例如eICIC功能等。

 

我們就針對上述的項目進行詳細的敘述

Self-configuration

基地台的self-configuration分為下列幾個步驟，重點在plug and play，讓營運商在架設數以萬計的基地台時，不需一個一個去做設定。

1. 1. IP address allocation
   2. 設定GW，使EnodeB可以進行傳輸
   3. eNodeB將自身的硬體資訊傳送給self-configuration system，
   4. Self-configuration system會將設定資訊傳送給eNodeB，eNodeB收到之後會做自我設定。
   5. eNodeB設定完之後，會連接到OAM系統，方便維護人員做後續管理。
   6. 進行S1及X2 介面的連接，意即EnodeB與其他的EnodeB與MME做連接

Self-Optimization
重點在於Auto-Tune，自動調教基地台，讓網路達到最佳的效果

1. 基地台的self-optimization，基地台會量測附近基地台及UE的訊號，讓Self-Optimization系統有資料庫去調整EnodeB功率，達到RF的最佳化，如覆蓋率、容量等等。
2. 進行Automatic Neighbor Relation (ANR)維護Neighbor list，讓UE能夠收到正確的Neighbor list，進行正確的handover。以往這個步驟會耗用大量的人力、物力。必須要有人員使用Scanner長期進行路測、分析，並重新輸入基地台資訊，再路測，再分析，以達到最佳化。並隨著基地台的數量，會越來越複雜。最佳化的時間也越來越長，所以這個功能是相當相當重要的。
3. 進行Load Balancing，當SON發現某些EnodeB的負擔過大時，可自動去調整基地台參數，以達到Load Balancing的功能

Self-healing

對於基地台不正常的行為，會有自動偵測問題，警告，並修復之，例如某一個基地台損壞，中間的覆蓋率會由其他的基地台去補齊。這是個相當方便的功能，降低使用者因為基地台損壞或停電而造成不好的使用經驗。

 

 

可以看的出來功能相當強大，這也象徵著，未來要進入基地台研發的門檻又更高了，雖然是對於營運商更為強大，藍圖也開得不小，但是實際上能應用到什麼程度，目前我想還沒人知道。也沒人能確定。

LTE:Femto Cell Introduction

FemtoCell Concept


什麼是FemtoCell，實際上Femto cell就是一種微型的基地台，通常是擺放在家裡使用，在台灣大家聽到基地台都避之唯恐不及，但是實際上他們發射功率跟你家裏面常用的wifi AP是一樣的。也就是說你去燦坤買一台AP跟你擺一台Femto Cell在發送訊號的強度是很近似的。通常為0.1W以下。
實際上基地台有大略分成以下幾大類，主要是以發射訊號大小，以及使用者數量去做分別

基地台種類	覆蓋距離	功率	使用者數量
MacroCell	30KM	10W	More than MicroCell
MicroCell	3KM	200mW-2W	More than PicoCell
PicoCell	100M	200mW-2W	32
FemtoCell	10M	10mw-100mW	8

 
你可能會覺得Macrocell的功率比較大，比較危險。實際上Macrocell通常架設在室外，所以裝置接收到的訊號並沒有這麼強。只有在基地台附近的區域訊號較強而已。而FemtoCell與傳統基地台不同的是，他可以藉由internet去連接回原本的核心網路，等於是利用一般家庭內既有ADSL、VDSL、Cable Modem等BroadBand網路。
Data Offload and wifi Offload Concept
以往營運商通常佈建Macro Cell與MicroCell，去涵蓋大範圍的區域，等於是許多人共用相同的基地台，這樣的方式對於營運商要維運是較為容易的，且不用管理這麼多的小基地台，且以往以語音為主的服務，比較不會在意封包傳輸的速度，所以只要手機收的到，語音能通，基地台就能完成任務了。但現在的行動服務開始重視數據傳輸。當許多的人都在跟少數基地台做存取，就會造成資源不足的狀況。一般使用者就感受到手機上網不順，下載或上傳速率低落的感受。這時候營運商就得提高空中資源的複用率，就只能把基地台涵蓋範圍降低，讓大家分散去連線到不同的小型基地台裝置。於是FemtoCell跟PicoCell就開始有其價值。這件事情叫做Data Offloading。你會發現在台灣各家營運商，包括中華電信、台哥大、遠傳，都在便利商店或是公共區域佈建WIFI AP，讓有辦行動網路的用戶，不連接到大型的基地台，改連接到便利商店裡面的WIFI AP。以降低了大型的基地台的負擔，這就叫WIFI offload。


可以看到上圖，FemtoCell利用BroadBand Router及internet去連接到核心網路，提供家庭內的行動服務。進入家中或特定區域中就可以不需要連線到外面基地台，減緩外面基地台的的負擔。
FemtoCell Issue


實際在應用上，Femtocell有許多的議題是需要被解決及討論的，大部分有些已經有解決方案了，例如以下列出。有機會將會個別寫文章去

• FemtoCell與其他Cell干擾(Interference)     
  FemtoCell跟其他FemtoCell或大的基地台或會有重覆蓋問題，要如何避免。實際上有eICIC去控制干擾問題，可以參照此篇文章
• FemtoCell的存取控制(Access Control)          
  應該沒人想要自己家裡擺一台FemtoCell卻是給路人用，所以要如何做存取控制。實際上是要用Close Subscriber Group(CSG)
• FemtoCell與核心網路的連接
  因為FemtoCell是利用internet連接，所以中間的連線安全性格外重要。
• FemtoCell控管問題             
  若FemtoCell被帶至其他國家，但是其他國家同樣的無線頻段不是允許使用，這樣會造成頻段的問題