Seção: Tutoriais

 
Femtocell: Introdução

 

A necessidade de uso de redes sem fio já é percebida, e vem crescendo rapidamente em vista das limitações impostas pelas redes fixas cabeadas, principalmente quanto à precisão e a flexibilidade que tem atingido as redes nos dias atuais. Aliada a essa necessidade, observa-se também uma crescente demanda por transmissões que atendam os requisitos das atuais aplicações multimídia, tais como maior largura de banda, restrições de atraso e atendimento de um grande número de usuários. Neste contexto, será utilizada a tecnologia das femtocells, que se apresenta como uma solução que alia essa flexibilidade comum nas redes sem fio, com a possibilidade de melhorar a cobertura de sinal e consequentemente resolver o problema de acesso dos usuários em suas residências.

 

A femtocell tem como alvo prover cobertura e capacidade numa área pequena, essa é uma tecnologia conhecida por Access Point Base Station, ou seja, são estações de base celulares, minúsculas e de baixa potência, semelhantes aos pontos de acesso de Wi-Fi, com a diferença que, as femtos operam em faixas de frequências licenciadas, nas mesmas faixas de frequências das operadoras celulares, oferecendo o serviço móvel através das tecnologias 3G, 4G(LTE) etc.[3]. Esses pequenos pontos de acesso, é que fazem o roteamento sem fio celular de tráfego de voz e dados, através de conexões de banda larga existente no local, como as redes ADSL, Cabo e etc. Possui uma cobertura com um raio de 20 a 500 metros, podendo ser instaladas pelo próprio usuário. Foram projetadas para começar a operar automaticamente quando ligada, sem necessidade de ajustes ou configuração em campo, o gerenciamento é remoto, assim como, os upgrades de software. A femto é uma tecnologia com baixo custo de implementação, que permite ligações móveis em ambientes domésticos e corporativos de pequeno e grande porte, ou em locais que tenha ausência/limitação de sinal das BTS/NodeB’s macros (Base Transceiver Station / Elemento de Rede). Melhora a cobertura indoor, onde o usuário poderá complementar ou substituir o ponto de acesso Wi-Fi pela femtocell, que suporta conexões banda larga de alta velocidade, unindo a telefonia celular com a internet em uma rede fixa residencial.

 

Figura 1: Modelo de rede femtocell residencial

 

Arquitetura da rede Femtocell

 

Esta arquitetura tem seu funcionamento através da banda larga, iniciado pelo ponto de acesso HNB (Home NodeB) ou femto, até a sua chegada à RNC (Central de rádio 3G). O HNB é o nome adotado para a tecnologia 3G, onde é usada para integrar a cobertura de rede banda larga disponível no local. Conforme a 3GPP (órgão responsável pelas normas para o WCDMA/ HSDPA e suas evoluções), a arquitetura de rede femto consiste nos seguintes elementos de rede[5]:

  • Home NodeB (HNB): Cada célula femto é chamada de HNB, instalada em locais que possui a limitação de sinal celular, utilizando como conexão a banda larga existente.
  • HNB Gateway (HNB-GW): A função do HNB-GW é concentrar e transmitir todo trafego gerado pelos HNBs (femtocells), ao core da operadora, através das interfaces Iu-CS (voz) e Iu-PS (dados), e é através dele que é feito os acessos nos HNBs, para testes e configurações utilizando a  interface Iuh.
  • Gateway Security (SeGW): O SeGW, é um gateway de segurança  feito para proteger e garantir a segurança do tráfego entre a femto e o core da operadora, sendo implementado separadamente[12].
  • Utiliza o protocolo de segurança IPSEC, que permite gerenciar a conexão de rede com segurança e privacidade de dados na rede, permitindo a comunicação da rede femto com HNB-GW, HMS e outros elementos da rede.
  • HNB Sistema de Gerência (HMS): Sistema de gerência da rede femto, responsável pela Administração, O&M e provisionamento.

 

 

Figura 2: Arquitetura de rede femtocell