フェムトセル (femtocell) とは、半径数メートルから数十メートルの極めて小さな無線通信エリア、または通信エリアを構築するモバイル基地局である。

概要

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mkmNTT10910121015

 (FMC : Fixed Mobile Convergence) FMCWi-Fi

アーキテクチャ

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Home Node B (HNB)

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2008年5月、3GPPは採用するフェムトセル・ネットワーク・アーキテクチャを決定した。Cellular Base Station'Collapsed StackおよびUMA[1]/GAN[2]を含むアーキテクチャが候補として残され、最終的には、Collapsed StackとUMA/GANの両手法に基づくHome Node B (HNB) アーキテクチャが選定された。

2015年現在では、3GPPでは3GフェムトセルをHome Node B (HNB)と呼称し、LTEフェムトセルをHome eNode (HeNB)と呼称している。

回線

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フェムトセルよりも電波出力が大きいが、従来のマクロセルよりは電波出力の小さいものをピコセルと呼ぶ。フェムトセルとピコセルには電波出力以外に使用する有線回線に大きな違いがある。ピコセルの場合、キャリアのコアネットワークと直結(HNBならRNCに、HeNBならMMEに専用回線で接続)しているのに対し、フェムトセルの場合は一般的なインターネットサービスプロバイダーブロードバンド回線を経由する。このアーキテクチャの深刻な欠点は、強固なセキュリティで保護されなければならないモバイル通信のパケットが一般のインターネットアクセスのためのパケットと同一の物理回線を共有してしまう点にある。このため、フェムトセルは強靭なIPsecなどの技術によってセキュリティを担保する必要がある。

課題

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システム展開の解決策として可能性も見られるが、多くの問題がある。

干渉

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2G3GRAN[3] 16CDMA3G[4]CDMA宿CDMA使3Gmode-2 fixed power option

[]PIMRC 07[5] (Holger Claussen) UMTS使DSL[6]Lester T. W. HoLester T. W. Ho調

3GPP調使 HNB (Home NodeB) [7]

[8] (UE : User Equipment) 使使

帯域

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アクセス・ポイント基地局(以後、基地局と表記)は認可された帯域で作動する事が重要である。手数料方式で通信事業者へ帯域割当てが認可される時、設備の配置は免許の厳格な要求を満たさなければならない。帯域を最も有効に利用するため、通信事業者は周波数および与えられた周波数の量で最大限カバーするように最適化するセル(通話区画)計画ツールを利用する。想定外の場所に位置するAP基地局は他の緊密に位置する基地局に干渉する可能性があるため、顧客へ直接販売され認可された帯域を使うAP基地局の採用は、周波数とセル計画に影響がある。

セル自律形成

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ユーザによりAP基地局が自由設置される場合には、AP基地局は周辺環境を自動認識し、他のAP基地局と協調してその勢力範囲(無線セル)を調整する必要がある。

アクセス制御

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近くの携帯機器がもう1つの近くのフェムトセルを使っているネットワークに接続する時に何が起こるか、未然に防止できる方法に関連する問題もある。

合法的傍受

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AP基地局は、他の全ての公共通信システムと同様に、合法的傍受 (Lawful interception) の基準に適合する事が必要とされる。

設備の位置

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APE911[9]APGPS使Ubicell[10]

ネットワーク統合

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運用または配置の観点から、ネットワーク統合の分野は考慮する必要がある重要分野の1つである。従来のセルラーネットワークは相対的に少数(数千、数万)の基地局に対応して設計されており、数百万もの民生AP基地局のフェムトセルの展開は、この規模に対応するためには異なったアーキテクチャを必要とする。同一チャネルでマクロセル/フェムトセルを配置する結果として、通信量が増加する問題はLester T. W. Hoとオルガー・クラウセンの論文によって議論されている[6]

緊急通報

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APAPVoIP911999112[9]便

サービス品質

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ADSLAPtriple-play (QoS) 

スペクトルの正確さ

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FCC/RAAPRF1050ppb12OCXO1 - 2TCXOTemperature Compensated Xtal Oscillator1 

1使調IEEE 15881100[11]Network Time Protocol (NTP) GPS使調使[10]GPS

3GPPRelease 650ppb100ppbRelease 8Home NodeB250ppb

ハンドオーバー

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利用者がシステムから最適なデータ信号速度を確実に得るため、携帯機器はフェムトセルの領域内に居る場合には、外部のマクロセル基地局から十分な信号があっても、フェムトセルに接続する方法で知る必要がある。フェムトセルからより広域のマクロセルへのハンドオフと、逆のハンドオフは複雑である。

エアー・インターフェース (Air Interface)

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11UMTSCDMA2000 Airave[12]GSMTD-SCDMAWiMAXLong Term Evolution (LTE) LTE (SG : Study Group)  (Home eNode B) 

展開

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Sprint AIRAVE2007[13]2008817Airave 

O2[14][15][16][17]2008

20082009[18][19]

基地局

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フェムトセルの基地局は一般的には住宅や中小企業の環境で使うために設計されており、フェムトセルは(DSLやケーブルなどの)ブロードバンド回線を通してサービス・プロバイダのネットワークへ接続し、住宅向きの設定では通常2台から5台の携帯電話に対応する。

フェムトセルの基地局は基地局の機能を内蔵するが、より単純で自己完結した展開を可能にするため、基地局の機能を拡張する。例えば、UMTSフェムトセルは、Node B、Radio Network Controller (RNC)、GPRS Support Node (GSN) と、(基幹通信網へ接続する)バックホール回線のためのイーサネットを含む。UMTSに多くの注目が集まるが、その概念はGSMCDMA2000CDMA2000 1xを含む)、TD-SCDMA、そしてWiMAXソリューションを含む全ての標準に適用可能である。

日本におけるフェムトセル事情

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200820918[20]336(1)[21] 201224926[22]1522249641349651349691349610154928125749291257使

336使152 15222調

4964 4965 496949610 49628 49629

cdmaOneW-CDMACDMA2000SC-FDMA OFDMATD-OFDMATD-SCOFDMA

100mW200mW

416

携帯電話事業者の動向

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NTT

200719[23]

2009211118[24]

2012930 [25][26]

201212 LTE/3GXi[27]VoLTE[28]2018[29][30]



20076282007612[31]820076

2009[32]

201022510[33]

FTauADSL[34]

20174G LTEVoLTEFT4G LTE3G (W-CDMA) 

20180409 3GFT201806

KDDI (au)

KDDI姿[35]

2009413CTIA Wireless 2009KDDI20091xEV-DO Rel.0Rev.A[36]

201022au[37][38]
au

P001S002iidaIS series2009au 3G200920102010

201010
auau[39]

調au

調40

20141212au 4G LTEau VoLTEau (VoLTE)[40]au 3G (CDMA2000) 
au(3G)NTT西

2016331au(3G)



202048LANLTERakuten Casa[41]R


2022Rakuten Casa 6

出典および脚注

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  • 日経NETWORK 2007年11月号


(一)^ Unlicensed Mobile Access

(二)^ Generic Access Network

(三)^ Radio Access Network

(四)^ "Uplink Capacity and Interference Avoidance for Two-Tier Femtocell Networks", Vikram Chandrasekhar and Jeffrey G. Andrews

(五)^ Performance of Macro- and co-channel femtocells in a hierarchical cell structure", Holger Claussen, Bell Laboratories Alcatel-Lucent, The 18th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications 2007 (PIMRC'07)

(六)^ ab"Effects of user-deployed, co-channel femtocells on the call drop probability in a residential scenario", Lester T. W. Ho, Holger Claussen, Bell Laboratories Alcatel-Lucent, The 18th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications 2007 (PIMRC'07)

(七)^ 3GPP TR 25.820 V1.0.0 (2007-11)

(八)^ http://www.picochip.com/downloads/PC8209ProductBrief.pdf

(九)^ abFCC requirements for 911 provision by VoIP providers

(十)^ abHands on with the Samsung Ubicell

(11)^ IEEE-1588 Standard for a precision clock synchronization protocol

(12)^ Sprint Customers in Select Areas of Denver and Indianapolis Get AIRAVE for Enhanced In-Home Coverage

(13)^ Airave

(14)^ O2

(15)^ Softbank

(16)^ TeliaSonera

(17)^ Vodafone

(18)^ 100,000 Femtocells Will Ship in 2008, But 2010 Will Be the Year of Real Volume, says ABI Research

(19)^ Network World: interview with Motorola VP GM Alan Lefkof

(20)^ 20102

(21)^ 23623140

(22)^ 2499

(23)^ NTT NTT 2007710

(24)^   Watch20091110

(25)^  NTT 201223

(26)^   Watch201223

(27)^ LTEXi NTT 20121116

(28)^ VoLTEVoLTEHD+. 20185132020216

(29)^ NTT NTT 2020214

(30)^ VoLTEVoLTEHD+. 20185202020216

(31)^ 使  2007629

(32)^   2009222

(33)^  ITmedia Mobile2010328

(34)^ FT 

(35)^ KDDI ITmedia Mobile20071225

(36)^ CTIA Wireless 2009UQWiMAXEV-DO Watch200942

(37)^ auau KDDI 201022

(38)^ KDDICDMA2000 ITmedia Mobile201025

(39)^ au(3G) | au

(40)^ VoLTEau (VoLTE) KDDI

(41)^ Rakuten Casa . ITmedia Mobile (202048). 2020510

関連項目

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追加情報

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外部リンク

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設備

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ソフトウェア・スタック

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チップおよび参照設計

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業界団体

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自由研究

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市場

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チップセット・マッピングのための設備

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フェムトセル・ベンダー・パートナーシップのための携帯電話機器メーカー

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市場推計報告

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対象製品とサービス費用

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