1018am_02_Cao Xi_CM_Introduction of Nanocell technical white paper

中国移动Nanocell技术白皮书介绍中国移动通信研究院

曹汐

caoxi@https://www.sodocs.net/doc/3c6222542.html,

提纲

?概述

–Nanocell的定义、特征和发展阶段?系统架构

–Nanocell的系统整体架构

–Nanocell的安全保障机制

?现阶段技术要求

–无线设备要求

–网络设备要求

?重点关注问题

?中国移动后续重点工作

Nanocell定义、特征以及发展阶段

?Nanocell：一种集成Small Cell（如picocell、femtocell等）与WLAN的产品形态，可以部署在企业、热点与家庭等场景。

形态可以部署在企业热点与家庭等场景

应用场景

演进路线

Nanocell白皮书

一、概述

未来网络发展愿景、Nanocell定义、发展阶段未来网络发展愿景Nanocell定义发展阶段

二、系统架构

三、现阶段要求

3.1无线设备要求

无线功能、射频指标、硬件要求、SON、同步要求、本地及空口安全、LIPA

3.2网络设备要求

对EPC核心网功能要求、网关功能要求、AC功对C核心网功能要求网关功能要求C功能要求、网管功能要求、网关安全要求、WLAN认证的支持

四、重点关注问题

成本控制、低成本同步解决方案、接口开放

提纲

?概述

–Nanocell的定义、特征和发展阶段?系统架构

–Nanocell的系统整体架构

–Nanocell的安全保障机制

?现阶段技术要求

–无线设备要求

–网络设备要求

?重点关注问题

?中国移动后续重点工作

Nanocell的系统整体架构

MME EPC 架构Nanocell 系统新增网元

HSS Nanocell

网管

现网网元终

Nanocell 回程网

Nanocell

网关S ‐GW P ‐GW

本地网关端互联网WLAN 接入控制

Portal AAA

AC Nanocell组网架构需求

发挥Smallcell和WLAN二者在组网场景、回程等方面共用的优势

WLAN能和我公司现有WLAN热点提供同样的能力：支持Portal认证及无感知认证 WLAN组网架构需求

企业场景Nanocell和AC之间通过中国移动AP和AC之间的CAPWAP协议 企业场景Nanocell中WLAN AP的模式采用瘦AP的架构，家庭场景可以采用胖AP架构

Nanocell的引入需要对网络改造分析

?对运营商现有的核心网（EPC）网络架构没有改造要求

?需新增网元或设备主要有

?Nanocell网关及相关认证设备

?对Nanocell认证和授权，对信令和数据通过安全隧道进行保护

?是Nanocell接入核心网的边界，对信令和数据进行路由

?Nanocell的网管系统

?Nanocell的网管初期可独立部署，后续可考虑和大网网管的集成

?Nanocell的网管主要管理蜂窝网接入的部分，Nanocell的WLAN模块的网管由现网WLAN网

管来管理

进步完善WLAN AP和AC间接口的开放

?进一步完善WLAN AP和AC间接口的开放

–完善AP和AC间CAPWAP协议的标准化

Nanocell安全解决方案

安全网关

HSS/HLR

Nanocell 终端回程网/宽带

核心网MME 发送Nanocell 证书验证利用安全环境提供发送安全网关证书验证

本地安全

支持安全日志记录与账户口令 引入安全环境保证终端本地安全

安全环境防止设备遭到本地物理硬件更改，软件替换等攻击

使用证书认证保证接入安全 证书认证防止设备整体被替换或假冒，防止伪造Nanocell接入网络

基于IPsec和中国自主加密算法提供链路和空口安全 利用ZUC算法提供空口安全

在不安全回程链路中利用IPsec保证回传数据、信令安全

提纲

?概述

–Nanocell的定义、特征和发展阶段?系统架构

–Nanocell的系统整体架构

–Nanocell的安全保障机制

?现阶段技术要求

–无线设备要求

–网络设备要求

?重点关注问题

?中国移动后续重点工作

?LTE功能要求：

–3GPP兼容性：兼容3GPP Rel.9标准协议；

–工作模式：支持Close、Hybrid、Open三种模式，并可灵活配置；

–TD-LTE用户容量：家庭级8个激活用户；企业级32~64个激活用户；

–移动性管理：支持Nanocell与LTE/TD-SCDMA/GSM宏小区的双向重选；支持Nanocell之间的双向切换；支持Nanocell到LTE宏小区的单向切换；

N ll之间的双向切换支持N ll到LTE宏小区的单向切换–LTE模块支持基本的S1接口功能；

?WLAN功能要求：

功能求

–IEEE兼容性：兼容IEEE 802.11a/b/g/n协议；

–WLAN模块满足中国移动对于瘦AP架构下AP设备功能和性能要求；

–WLAN 模块与AC之间接口必须符合中国移动AC-AP接口互通规范；

?LTE指标要求：

–3GPP兼容性：兼容3GPP TS36.104 V9.4.0、3GPP TR36.922 V1.3.0 3GPP兼容性兼容3GPP TS36104V9403GPP TR36922V130–LTE工作频段：3GPP E_UTRA Band40（2320MHz~2370MHz）基本要求；

3GPP E_UTRA Band38（2570MHz2620MHz）可选要求；

–3GPP E UTRA Band38（2570MHz~2620MHz）可选要求；

–LTE信道带宽：10MHz/20MHz 基本要求；5MHz/15MHz可选要求；

–LTE最大输出功率：室内型家庭级100mW、企业级250mW；室外型TBD；

–共存干扰要求：LTE下行满功率发射的情况下，WLAN接收机灵敏度恶化不得超过3dB；WLAN下行满功率发射时，LTE接收机灵敏度恶化不得超过3dB；?WLAN指标要求：

指标求

–WLAN模块满足中国移动对于瘦AP架构下所有射频指标要求；

–WLAN工作频段：支持2.4G/5.8G（5725~5850MHz）双频同时工作，且可软件WLAN工作频段支持24G/58G（57255850MH）双频同时工作且可软件升级支持5150~5350MHz和5470~5725MHz频段的能力；

–WLAN信道带宽：支持20MHz/40MHz频宽；

–WLAN最大输出功率：室内型100mW/频段; 室外型500mW/频段；

?LTE射频通道数：2个发射通道、2个接收通道；

?WLAN射频通道数：每频段2个发射通道、2个接收通道；

?WLAN模块满足中国移动对于瘦AP架构下硬件和环境要求；

?外部硬件接口：FE/GE电口（基本）、GE光口（可选）；GPS接口（支持外接GPS接收机和天线）；电源接口；

?供电方式：

–交流供电（内置/外置AC-DC）（基本）；

–POE/POE+（重要）；

–直流供电-48VDC（可选）;

?重量/体积：室内型家庭级1kg/1L、企业级3kg/3L；室外型TBD；

由于引入Nanocell后，组网方式将更为丰富，为了在绝大多数部署场景中有效抑制TDD小区间上下行时隙干扰，要求Nanocell小区间保持同步，并且

Nanocell和宏网络也能保持同步。

?同步精度：

–频率精度误差≤±0.25ppm；

–时间同步精度误差≤3μs；

?同步方式：

–IEEE1588v2带内同步方式：支持1588v2 普通时钟（OC）处理，至少支持1588v2 one step、二层（PTP over IEEE Std 802.3/Ethernet）、组播模式。1588报文发包频率可适配；

–GPS/A-GPS方案：支持外置GPS接收机并提供GPS同步信号接口，或者支持内置GPS接收机并提

：支持外置GPS接收机并提供GPS同步信号接口或者支持内置GPS接收机并提供GPS天线接口；

–空口侦听方案：支持基本的空口同步建立、保持过程和精度要求；支持多模（LTE/TD-SCDMA）多频段空口侦听，或者支持不少于3跳的多跳空口同步算法（可选）；

无线设备要求——SON功能要求

?基站自启动：基站上电后无需任何人工干预就能自动完成至少包括设备自检、传输自检、软件和配置数据管理、小区自建立；

?PCI自配置自优化：功能开关、PCI自配置、PCI自优化、PCI冲突与混淆检测；

?自动邻区关系：自动添加邻区关系、自动删除邻区关系、自动调整邻区关系属性；

?移动性优化：移动性优化功能开关、移动性优化设置、移动性优化功能、小区间负载均衡（可选）；

小区自报警和自治愈包括自动预警自动报警并自动上报紧急事件降?：包括自动预警、自动报警，并自动上报紧急事件，降低无效预警/报警；能够通过软件、硬件重启等机制实现基站自动故障修复；

无线设备要求——其他

?本地及空口安全

–具备安全环境：安全启动、安全运行、安全存储

–关闭用于本地配置、调试的接口

–支持IKEv2认证安全网关、建立IPsec通道、EAP-AKA的认证方式

–预装的数字证书

–空口加密和完整性保护

?LIPA(Local IP Access)

–支持终端可以进行本地IP访问的功能

–本地网关功能（L-GW）可以与Nanocell合设或者单独部署

?在家庭场景下L-GW可通过NAT的方式实现，终端只需分配一个IP地址。

?在企业场景下，L-GW具有网关功能，能够从本地IP地址池给终端分配本地IP地址

网络设备要求——对EPC核心网功能要求

相对于运营商宏网络，除了CSG (Closed Subscriber Group) 功能外，Nanocell的引入，对EPC没有任何其他功能要求

?在开放(Open)模式下Nanocell对EPC的核心网没有直接的功能要求

用户，用户，?当需要对用户的接入进行控制时，需要HSS能存储用户的CSG签约信息，同

时需要MME、SGW、PGW能根据信令中的CSG进行连接的管理

Nanocell网关是一个位于核心网边界的网元。作为Nanocell和核心网间的节点，其需要具有基本的上下行数据转发功能。Nanocell网关是可选网元，而安全网关是必选网元

?鉴权：通过Nanocell和网关间的双向认证，认证Nanocell设备，实现和核心网的通信?链路保障：建立安全隧道对TR-069和S1接口进行保护，保证Nanocell基站到Nanocell管理系统和核心网的安全接入

?QoS：对数据包进行加密处理时，它将内部IP头的ToS/DSCP数值复制到外部IP包头。解密时，不改变内部IP包头的ToS/DSCP值

?信令路由：在终端附着时，Nanocell网关需要为终端选择合适的MME；在存在MME Pool的情况下，进行MME负载的均衡

?系统参数：Nanocell网关需支持其所服务的Nanocell所使用的TAC和PLMN ID 系统参数：Nanocell网关需支持其所服务的Nanocell所使用的TAC和PLMN ID

?信令的集中：根据Nanocell部署的数量，网关作为控制面（S1-MME接口）的集中器

当企业级Nanocell部署在公共热点区域时其WLAN功能通常需要满当企业级Nanocell部署在公共热点区域时，其WLAN功能通常需要满足运营商级要求，需要接入运营商AC（Access Controler）设备

?AC设备需满足运营商瘦AP架构下AC设备硬件要求、功能要求、性能要求和环AC设备需满足运营商瘦AP架构下AC设备硬件要求功能要求性能要求和环境要求

?AC设备接口需要满足：

设备接需要满足

–AC与PORTAL服务器之间的接口：AC与PORTAL服务器之间的接口主要包括用户认证，用户下线通知，业务控制等

–AC和RADIUS用户认证服务器之间的接口：当用户用于采用WEB（Portal）认证时使用此接口–AC和3GPP AAA之间的接口：当用户用于采用EAP-SIM/AKA认证时使用此接口

–AC与WLAN模块之间接口必须符合运营商AC-AP接口互通规范

在作为蜂窝网络Smallcell使用时，网管系统需要支持Smallcell接入参数的配置、故障管理和性能管理

?与管理系统（NMS）间支持TR069南向接口连接

?支持包括无线参数、核心网参数和传输网参数的配置

?支持Smallcell的位置认证功能，并且为NANO分配合适的服务网关

?支持Smallcell的性能管理、告警服务、软件升级等功能

?Smallcell和NMS之间接口功能，包括：支持NMS的发现和接入和Smallcell的注册和配置

在此基础上还需支持对WLAN部分的管理要求

?满足运营商对于WLAN设备管理方式及网管接口协议要求，必须支持SNMP协议规范?支持统计AP、AC、Portal、Radius设备配置管理数据要求

支持统计AP AC Portal Radius设备配置管理数据要求

?支持统计AP、AC、Portal、Radius设备性能参数要求

?支持统计AP、AC、Portal、Radius设备故障管理数据要求

网络设备要求——其他要求

?Nanocell网关安全要求

–接入核心网安全：支持Nanocell设备认证和数字证书

–传输安全：支持建立IPsec通道

–运维安全：支持日志功能和账户口令

运维安全支持日志功能和账户口令

–Smallcell和NMS之间接口功能，包括：支持NMS的发现和接入和Smallcell的注册和配置

?WLAN认证的支持

–支持WLAN网络用户的接入认证，一方面支持WEB认证功能，另一方面也支持EAP-SIM/AKA/PEAP等自动认证方式