Seite 4: Wege zum Kernetz

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Viele Wege führen …

Femto-Zellen lassen sich auf drei Arten in das Core Network integrieren: als separates Core-Network-, als zweites autonomes IP-Core-Netz und als virtuelle Radio Access Network Controller (als RAN-Elemente). Allen Integrationsmodellen ist gemeinsam, dass man die Femto-Elemente nicht wie ursprünglich angenommen als normale Basisstationen mit Standard-Schnittstellen behandeln kann – gerade wegen der Verwaltungskomponenten, die für die hohe Zahl an Zellen nicht ausgelegt sind und auch wegen der wackeligen IP-basierten Anbindung.

So wurden in manchen Ansätzen typische Netzaufgaben wie die Ressourcenverwaltung (Radio Resource Management) und Verschlüsselung (Ciphering) an die Zelle übergeben, um so den Verwaltungs- und Signalisierungsaufwand zu reduzieren. Die zugehörigen Richtlinien und Schlüssel werden nach dem Verbindungsaufbau mit dem Core Network ausgetauscht und ermöglichen der Femto-Zelle hohe Autonomie. Deshalb lässt sich die UMTS-Femto-Technik in hiesigen Mobilnetzen wahlweise als separates Core-Network-Element oder als Teil des Radio Access Network (RAN) in eine Makro-Umgebung integrieren.

Auf ein Core-Network-Element zu setzen, ist von Vorteil, weil die Schnittstellen innerhalb des Core Network standardisiert und damit herstellerunabhängig sind. Darüber kommunizieren auch zentrale Verwaltungselemente des Core Network miteinander (Mobile Switching Center). Die Komplexität der Schnittstellen ist zwar sehr hoch, sodass die Integration schwerfällt. Gründet das Netz jedoch auf einem IP Multimedia Subsystem (IMS, Full-IP-Netz), ist diese Integration auf lange Sicht in Bezug auf Skalierbarkeit und Kosteneffizienz die beste Wahl. Die IP-basierte Übertragung der Femto-Zelle integriert sich so nahtlos in die Infrastruktur. Die Alternative wäre ein zweites autonomes IP-Core-Netz nur für die Femto-Zellen – was man aber wegen des drastisch höheren Wartungsaufwands nicht wirklich haben will.

Die weit interessantere dritte Alternative stellt die Integration als RAN-Element dar; sie kommt für Provider in Frage, die kein IMS-basiertes Core Network unterhalten, sondern Mischtrukturen aus leitungs- und paketorientierten Netzen wie GSM und GPRS. Hierbei wird das Femto-Netz als ein oder mehrere (virtuelle) Radio Network Controller (RNC) in das CN integriert; normalerweise werden so Basisstationen angeschlossen. Die Schnittstelle Iu zwischen RNC und CN ist ebenfalls standardisiert und wird von jeher von Providern zur herstellerübergreifenden Integration der Hardwarekomponenten verwendet. Die Integration gelingt daher zwar einfach und kostengünstig, stellt jedoch keine optimale Lösung dar, weil die Infrastruktur zusätzlich durch die Verwaltung der Femto-Zellen belastet wird. Für erste Schritte akzeptiert man das aber.

… zum Kernnetz

Die Femto-Spezifikation 3GPP Release 8/9 bevorzugt das RAN-Konzept. In Anlehnung an UMTS-Basisstationen (Node B) werden Femto Access Points als Home Node B bezeichnet (HNB). Anders als übliche Basisstationen enthalten sie jedoch auch Front-End-Funktionen des RNC. Das zugehörige Gegenstück, der Femto Gateway, wird als Home Node B Gateway (HNB-GW) bezeichnet und dient als Vermittlungspunkt zwischen unterschiedlichen Architekturen; er stellt das „Back End“ des RNC dar. Diese Komponenten sind über ein Interface namens Iu-h gekoppelt, über das Kontrollinformationen und Daten übertragen werden.

Neben Komponenten des Access-Bereichs (UTRAN) werden im Core Network weitere Komponenten definiert. Das Home Node B Management System (HMS) entspricht dem Femto Management System der 3GPP-Referenzarchitektur. Es ist für die automatische Konfiguration der Femto-Zellen und für die Verifikation der Position der Femto-Zelle verantwortlich und kann zusätzlich weitere Konfigurationen und Updates am HNB vornehmen.