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Femtocell

개념
- 2G는 물론 3G의 음성 및 데이터를 DSL 링크 등을 통해 이동통신사의 백본망으로 연결해 주는 역할을 하는 소형 셀룰러 기지국 - 1/100000000000000(백조) 인 ‘Femto’아 이동통신에서 기지국이 커버할 수 있는 범위를 의미하는 ‘Cell’의 합성으로 세분화된 이동통신 서비스 커버리지를 의미하며, 10미터 이하의 커버리지를 제공할 수 있는 기지국

I. 통신 음영지역 양질의 통화품질을 보장하는 FemtoCell의 개요

 가. Femtocell의 정의

  •  2G는 물론 3G의 음성 및 데이터를 DSL 링크 등을 통해 이동통신사의 백본망으로 연결해 주는 역할을 하는 소형 셀룰러 기지국
  •  1/100000000000000(백조) 인 ‘Femto’아 이동통신에서 기지국이 커버할 수 있는 범위를 의미하는 ‘Cell’의 합성으로 세분화된 이동 통신 서비스 커버리지를 의미하며, 10미터 이하의 커버리지를 제공할 수 있는 기지국

 

 나. FemtoCell의 등장배경

  1) 이동통신 중계기 설치가 어려운 곳이나, 비용적으로 투자할 가치가 없는 음영지역을 효율적으로 제거하기 위함

  2) 데이터 분산응용, 음영지역 해소, Wi-Fi 기술 대용으로 사용

  3) FMC대응책인 FMS의 단점인 비용적 측면을 해결

 

 다. FemtoCell의 특징

구분

내용

사용자 측면

- 기존 음영지역이었던 실내나 지하까지 양질의 통화 품질을 보장

- 증가된 데이터 전송률과 호출시간 감소로 통화품질 향상

- 허가 받은 주파수 사용으로 비인가 대역을 사용하는 Wi-Fi보다 연결속도가 빠르고 안정적임

- 서비스 사용을 위한 단말기 추가 구입비용이 없음(음성 서비스와 데이터 전송 모두 제공)

제공자 측면

- 유무선 융합을 통한 통신비 절감에 따른 신규 가입 유도

- 가정 및 사무실에서 유무선의 음성 및 데이터 서비스 통합 제공

- 서비스를 위하여 기지국 신설 등이 아닌 필요 장소에 장비를 추가하는 형식으로 비용대비 효과가 뛰어남

- 실내 커버리지 확대 및 통화 품질 향상, 다양한 유무선융합 상품 서비스에 대한 효율적 제공 가능

 

II. FemtoCell의 의 개념도 및 아키텍처 유형

 가. FemtoCell 개념도

- 일반 휴대폰을 이용, 인터넷 망을 이용한 Femtocell을 통하여 이동통신 코어 네트워크에 접속

 

 나. FemtoCell 기술유형

UMA형 Femtocell

정의

- UMA[Unlicensed Mobile Access] 비인가 무선 접속:허가가 필요 없는 주파수대(ISM band)를 사용하여 휴대폰, 무전기, 휴대기기, 컴퓨터 등을 연결하는 무선 접속 기술

- Bluetooth, 802.11 과 같이 허가 받지 않은 주파수대를 이용하면서 가정의 전화나 인터넷, 무선기기와 GSM과 GPRS(General Packet Radio Service)등, 이동통신 방식을 연결하고, 음성, 데이터, IMS/SIP(IP Multimedia Subsystem/Session Initiation Protocol)서비스 등을 통합해 주는 무선 접속 기술

- 이동통신 IP망 접속 기술

설명

- UMA 클라이언트를 Femtocell 에 두고, UMA 아키텍처의 UNC를 이용하여 Femtocell을 재어

- 3GPP에서 UMA에 대한 규격화가 되어있어 적용이 용이할 것으로 예상

특징

- 기존의 휴대전화 사용가능

- 사엽자는 UNC(UMA Network Controller) 별도 설치 필요

개념도

IMS&SIP형 Femtocell

정의

- IMS&SIP(IP Multimedia Sybsystem/Session Initiation Protocol)형

- 이동통신 IP망 연결방식

설명

- Femtocell을 코아망으로 통합하기 위해 IMS Architecture를 사용하는 형태

- SIP가 Femtocell이 SIP서버와 통신할 수 있도록 한다고 가정함

특징

- 이동통신 네트워크가 All-IP 형의 IMS에 대응되어 있어야 함.

- UMA와 같은 방법들이 서비스 특정적인 반면, IMS는 많은 서비스를 위한 일반적인 플랫폼이기 때문에 FMC등을 효율적으로 지원

개념도

A-Bis/Iub Interce 통한 연결

정의

- A-bis/iub Interface를 통해 연결

-이동통신 회선망 연결방식

설명

- 변형된 형태의 BSC/RNC(Base Station Controller/Radio Network Controller)를 통하여, FemtoCell 기지국을 관리

특징

- A-Bis/iub Inerface를 그대로 사용 가능

- 이동통신 코어 네트워크를 경유, 따라서 RNC(Radio Network Controller)를 그대로 이용가능

- 특별한 장치 설치가 필요 없음

- lub : 기지국과 무선통신망 컨트롤러 사이의 인터페이스

- A-bis Interface : GSM 인터페이스 중 하나

개념도

http://pds5.egloos.com/pds/200707/30/14/e0002014_10075276.jpg

 

III. FemtoCell과 FMC, FMS의 비교

 가. FemtoCell과 FMC, FMS의 비교

구분

FMC

FMS

FemtoCell

정의

- Fixed Mobile Mobile Convergence

- 유무선 통합 서비스

- Wi-Fi 무선랜이 잡히는 지역에서 핸드폰으로 인터넷 전화 사용

- Fixed Mobile Substitution

- 유무선대체서비스

- 할인 존(Zone)에서 유선전화 요금 부과

- xDSL망을 활용하는 초소형 초전력 옥내 셀룰러 기지국 의미

주요사업

- 유무선 전화사업자 혹은 유무선 통합사업자

- 이동통신사업자 혹은 유무선 통합사업자

- 이동통신 사업자 혹은 유무선 통합사업자

차이점

- 듀얼모드 전화기

- 요금제만으로 서비스 적용 가능

- 전용 단말기 없이 유선전화 대체 가능

- 옥외에서는 이동통신 기지국, 옥내에서는 팸토셀이용

- 전용단말 필요 없음

필요장비

- UMA Node를 포함 WLAN Router

- 단말기 내 Wi-Fi 모듈

- 추가 필요장비 없음

- 펨토셀 AP

장점

- Wi-Fi를 이용한 저렴한 통신 비용

- 핸드오버에 의한 Seamless한 통화 가능

- 핸드오버에 의한 Seamless 통화 가능

- 유선 백홀 기반의 저렴한 통신 요금

단점

- 전용 단말기와 휴대폰 듀얼 모드 필요

-자동연결(핸드오버)지원 안함(내외 이동시 자동연결 안됨)

- 음성만 지원함

- 펨토셀 AP가 필요함

전망

- 스마트폰에서 무선 VoIP로 휴대폰 번호로 Wi-Fi 망을 이용하여 전송하는 무료기반 솔루션으로 위협받고 있음

- 자기 잠식 가능성

- On-Air상의 트래픽 용량 부담으로 인한 음성전화 대체에 한정된다는 한계

- 펨토셀이 기존의 홈서비스를 보완

- FMC 기술과 경쟁 예상

 

** 요약

  FMC:Dual-Mode 휴대전화, 내부 Wi-Fi 이용 VoIP, 외부 이동 통신망, 핸드오버 안됨

  FMS:일반 휴대폰, 특정지역 파격 할인, 음성통화만 지원, 핸드오버 지원, 자기잠식

  펨토셀:일반 휴대폰, 초소형 기지국, 유선망 이용, 핸드오버 지원

 

** Backhaul의 의미

- 위성 통신 분야에서 데이터를 네트워크를 통해 분배될 수 있는 지점까지 전달하는 것

- 네트워크 스위치 제작사의 경우 데이터를 네트워크 백본으로 모으는 것

- 데이터를 더 빠르게 전달하거나 또는 값싸게 보내기 위해 통상적인 루트가 아닌 곳을 통해 네트워크 데이터를 보내는 것

  나. FemtoCell과 Wi-Fi 비교

구분

FemtoCell

Wi-Fi

정의

xDSL망을 활용하는 초소형 초전력 옥내 셀룰러 기지국 의미

Wi-Fi(IEEE 802.11b, high Rate)란 하이파이(Hi-Fi, High Fidelity)에 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선 기술

단말기

이동 통신 기술(GSM, CDMA, WCDMA, LTE 등)을 이용한 통신으로 기존 이동 통신 단말 그대로 사용

Wi-Fi AP와 통신하기 위해 별도의 Wi-Fi 지원 전용 단말기 사용

주파수

허가 받은 주파수를 사용하여 Wi-Fi에 비해 연결 속도가 빠르고 안정성이 높음

2.4GHz, 5GHz 사용

2.4GHz의 경우 타 기기와의 전파 간섭 문제, 5GHz의 경우 통신 위성 주파수여서 국가마다 제약을 있을 수 있음

이동성

이동 통신 기술을 사용하여 펨토셀의 커버리지를 벗어나도 연속된 서비스를 받을 수 있음

Wi-Fi의 커버리지를 벗어날 경우 통신 단절 현상이 있음, 핸드오프 지원 안 됨

전송 속도

1G (9.6 ~ 14.4Kbps)

2G (14.4 ~ 64Kbps)

3G (144Kbps ~ 2Mbps)

4G (100Mbps ~ 1Gbps)

802.11b (최고 11Mbps)

802.11a (최고 54Mbps)

802.11g (최고 54Mbps)

802.11n (최고 300Mbps)

표준화

표준화까지 시간 소요 예상

3GPPP, 3GPPP2에서 표준화

장점

이동중에 신호 끊기지 않음

보안성 높음

낮은 구축비용

이미 적용 기기 많음

단점

데이터 전송 속도 느림

기지국 간 주파수 간섭

상대적으로 보안 취약

지역 벗어나면 신호끊김

도입현황

SKT에서 Wi-Fi 통합형 2FA 펨토셀 개발 및 상용화 예정

KT에서 4세대(LTE)망 구축을 위해 펨토셀 장비 도입 예정

KT와 SKT에서 Wi-Fi 존 운영

 

IV. 주요 유무선 융합 서비스 비교

구분

주요기능

서비스

원폰

서비스

유무선 겸용 듀얼 단말기를 이용 실내에서는 유선전화로, 실외에서는 이동전화로 통화하는 서비스

KT의 원폰 「DU」, 덴마크 TDC의 「Duet」, 영국 BT의 「BT Fusion」, 일본 NTT docomo의「Passage Duple」

홈존

서비스

혼존으로 설정된 특정 지역에 가상유선망을 구성하여 가입자가 홈존 지역에 있을 경우 이동전화를 유선전화 요금으로 이용

LGT의 「기분Zone」, 독일O2의「Genion」,미국T-Mobile의 「T-Mobile@Home」덴마크 Sonofone의

「UnoFon」등

WiFi

이동전화

듀얼

서비스

이동전화와 Wi-Fi 듀얼 모드 단말기를 Wi-Fi 접속 지역에서 무선 인터넷 접속 또는 UMA 통화 연결

KT의 「네스팟 스윙」, 프랑스 Orange의「Unik」, 미국 T-Mobile의「T-Mobile Hotspot@Home」등

펨토셀

옥내 중계기처럼 실내 커버리지 확대 및 이동 전화 통화 품질 향상과 함께 다양한 유무선 융합 서비스 기반 제공

미국 SprintNextel의 「AIRAVE」가 최초 상용서비스 (삼성이  자체 개발한

UbiCell 사용)

 

IV. FemtoCell 적용 분야 및 예상 서비스

 가. 적용분야

  1) 음성 커버리지 확대

   - 음영지역 해소 및 음성통화 품질 확대

   - Femtocell 기반의 요금 할인제로 유선 가입자 대체 효과

  2) 무선 브로드밴드

   - 옥내 무선 인터넷 수요 충당

   - 옥외 매크로셀의 데이터 부담경감 및 데이터 서비스 품질개선 홈 게이트웨이

   - 댁내 컨텐츠 생성, 유통, 소비의 허브역할

   - Contents portability 서비스 가능

 

 나. 예상서비스

  1) Femtozone 인식 서비스

  2) Femtocell 인식 서비스 : 위치 기반 서비스(LBS)가능

  3) Femtocell & Home LAN 결함 서비스

   - 홈 네트워크 게이트웨이형 서비스 : WiFi, STB결합

   - 옥내 Contents Portability Service 지원

   - 듀얼 모드 서비스 제공 가능

  4) Femtocell & Health 서비스

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