随着无线移动数据业务不断发展，LTE商用实在必然。LTE主要关注2.3GHz、2.6GHz相对较高的频段，这种高频段下使用室外站进行室内穿透覆盖的范围将大大降低；以及用户对吞吐量需求不断提高，覆盖扇区小型化趋势不可逆转。根据Femto论坛2011年5月的调查，60%回应调查的运营商都是考虑在LTE的部署当中使用小蜂窝。LTE Femto正是这样一种微微基站，它具有体积小、布网灵活、功耗小、解决室内覆盖的同时增加容量、成本明显低于宏基站、自组织等特点，是LTE时代灵活快速布网非常重要的一个解决方案。

LTE Femto 在3GPP 中缩写为HeNB（HomeENodeB） ， 支持LTE eNB（eNodeB）的绝大部分功能，建立在成熟的LTE技术制式之上，支持TDD（TimeDivision Duplexing，时分双工）/FDD（FrequencyDivision Duplexing，频分双工）两种双工方式，提供室内高容量解决方案，相对于2G/3G Femto能够提供极大丰富的业务。

LTE Femto网络结构新变化

LTE Femto 相比于3G Femto 网络， HeNB GW（HomeENodeB Gateway）是可选设备。当不部署HeNB GW 时， HeNB直接通过S1 接口连接MME（Mobility Management Entity/S-GW（ServingGateway）。当部署HeNB GW时，HeNB先通过S1接口连接到HeNB GW，HeNB GW仍然通过S1接口连接到MME/S-GW；对HeNB而言，HeNB GW即是MME/S-GW；对MME/S-GW而言，HeNB GW即是HeNB。S1接口的定义和功能完全相同：包括eNB和MME/S-GW之间、HeNB和MME/S-GW之间、HeNB和HeNB GW之间、HeNB GW和MME/S-GW之间。相邻HeNB之间支持X2接口；当HeNB支持LIPA（Local IP Access，本地IP接入）功能时，支持和MME/S-GW之间的S5接口。

LTE Femto网络结构特点

根据是否配置HeNB GW以及HeNB GW功能的不同，3GPP TR23.830标准定义了3种HeNB网络结构分别适用于不同的应用场景，运营商可根据已有的基础设施、Femto部署进程、部署范围和数量等进行选择。

配置HeNB GW

此结构中专门设置了HeNB GW，如图所示。HeNBGW提供S1接口控制面和用户面数据的聚合分发、HeNB/UE的注册和接入控制功能。HeNB和HeNB GW之间的安全性由SeGW（Security Gateway）保证，SeGW既可是一个单独的物理实体，也可与HeNB GW合并。

优点
 

Control Transmission Protocol，流控制传输协议，兼有TCP和UDP的特点）连接，HeNB GW和每个HeNB之间都会建立一条SCTP连接。这样带来的好处是：新增HeNB时不会影响到MME，MME上的SCTP心跳消息数不会增加，因此不会增加MME负荷。用户频繁开关HeNB产生的SCTP连接建立和释放消息，由HeNB GW处理，不会发送到MME，避免增加MME的CPU负载。S-GW上的GTP（GPRS Tunnelling Protocol）/UDP/IP连接测量需求少，S-GW需要处理的UDP/IP通道和GTP回显消息少，新增HeNB时不会影响到S-GW。

HeNB不需要支持S1-Flex接口（允许一个eNB连接到多个MME/S-GW POOL，实现负载均衡、冗灾等），且会减少S1连接，可以简化HeNB实现。HeNB不知道MME和S-GW IP地址，EPC（Evolved Packet Core）的IP地址空间更加安全。

HeNB GW可以实现寻呼优化。HeNB GW可实现DoS（Denial of Service）服务来保护EPC，实现QoS，检测过滤业务攻击；HeNB GW可实现切换优化，HeNB之间切换时，MME和S-GW用户面的消息交换减少（EPC不需要知道HeNB接入小区的变化）；HeNB GW可实现故障处理优化，避免MME处理大量的HeNB故障消息，如HeNB电源故障。部分业务如SIPTO（Selected IP Traffic Offload，IP数据分流，指用户的业务流数据不经过运营商的核心网络，直接从HeNB分流）可终止在HeNB GW，本地S-GW和P-GW（PDN Gateway）中支持SIPTO的功能可直接在HeNB GW实现。

缺点

HeNB一次只能连接到一个HeNB GW，减少了冗余备份和负载分担的能力。HeNB GW需要转发HeNB到MME、MME到HeNB的GTP-U/T-PDU数据，GW的负荷会随着U-Plane的业务量成比例增加。

应用场景

这种结构和3G HNB的结构相似，控制面和用户面都在GW聚合分发。如果HNB GW和HeNB GW在相同的硬件上实现，则可重用已有的3G HNB GW设备，充分利用现有资源，快速、低成本地部署LTE HeNB，适合已经部署3G HNB且希望能够融合LTE HeNB网络的场景。如果运营商在某一较集中的范围内部署大规模的HeNB，大量HeNB产生的大量SCTP消息和UDP/IP通道会对MME/S-GW性能负荷提出更高的要求，部署一个独立的HeNB GW来处理这些大量的消息和通道，将会减少HeNB数量的增加对MME/S-GW的影响。

未配置HeNB GW

此结构中没有HeNB GW实体，如图所示。HeNB直接连接到M M E 或S-G W ， 没有GW 的聚合转发功能。HeNB可以支持S1-Flex接口，连接到多个MME/S-GW。

优点

系统故障点少，且不会出现GW单点故障。如果一个HeNB故障，不会影响到其他HeNB；而第1种结构中，如果GW故障，则会影响到该GW下所有的HeNB。扁平化网络结构和eNB结构类似，包括支持S1-Flex。HeNB直接通过S1接口和MME/S-GW相连，不需要GW处理，减少系统级处理，降低时延。前向兼容性好，HeNB支持新特性需要升级时，不用考虑是否需要升级HeNB GW支持S1接口。HeNB GW支持SIPTO的功能部分可集中部署到SIPTO 网关上。

缺点

不提供SCTP/GTP-U（用户层面的GPRS隧道协议）的集中连接，在新增大量HeNB时，SCTP心跳消息（每个SCTP连接）可能会导致MME超负荷运行。用户频繁开关HeNB时，产生的SCTP连接建立和释放消息，会增加MME CPU负荷。新增大量HeNB时，UDP/IP数据、GTP-echo消息可能会导致S-GW超负荷。MME/S-GW超负荷时，需要另外部署MME/S-GW处理。如果新部署MME/S-GW，则由于要支持HeNB和eNB的切换，需要考虑新部署MME/S-GW和原MME/S-GW之间的互联关系。HeNB的数量由MME和S-GW的处理能力决定。HeNB支持S1-Flex功能，将会导致HeNB更加复杂。
 

应用场景

这种结构适合小规模数量HeNB或HeNB位置分散的网络，不会导致MME/S-GW超负荷。在LTE Femto发展初期，HeNB数量少，无法利用已有3G HeNB GW时；以及HeNB用于热点覆盖、补盲应用，HeNB的位置比较分散时，可以选择此结构，将HeNB直接连接到MME/S-GW，与eNB使用共同的核心网设备，而不需要新部署HeNB GW。

HeNB GW用于控制平面

此结构中HeNB GW只用于控制平面，如图所示。HeNB GW只对S1-MME进行聚合转发。HeNB的用户面接口S1-U直连到S-GW，和eNB的S1-U一样。

S1-MME接口方面的优点和第1种网络结构优点相同：新增HeNB时不会影响到MME，MME上的SCTP心跳消息数不会增加，不会增加MME负荷。用户频繁开关HeNB产生的SCTP连接建立和释放消息，由HeNB GW处理，不会发送到MME，因此不会增加MME的CPU负载。HeNB不需要支持S1-Flex接口，且会减少S1 C-Plane连接，可以简化HeNB实现。HeNB GW可实现寻呼优化、故障处理优化，避免MME处理大量的HeNB故障消息，如HeNB电源故障。HeNB GW可实现切换优化，同一GW下的HeNB之间切换可由GW处理，减少MME/S-GW消息处理过程。HeNBGW可以做进一步的优化，如HeNB GW可以作为X2接口的控制器，减少HeNB的接口数量（X2接口本来由eNB实现）。S1-U接口有更少的故障点、更小的单点故障可能性。U-Plane具有更低的时延和系统级处理。

缺点

不提供GTP-U的集中连接，新增大量HeNB时，UDP/IP数据、GTP-echo消息会导致S-GW超负荷。当S-GW超负荷时，需要另外部署S-GW处理。在C-Plane ， HeNB 一次只能连接到一个HeNB GW，减少了冗余备份和负载分担的能力。

应用场景

这种结构中HeNB GW只实现S1-MME接口，不支持S1-U接口，比第1种结构中GW的实现简单；由于GW提供S1-MME的集中连接，当HeNB数量增加时，可以在S-GW优化U-Plane连接处理，保证S-GW不超负荷，因此能支持的HeNB数量比第2种结构多，但比第1种结构少。当网络中已部署3G HNB GW设备，HeNB数量中等（介于前两种结构支持的HeNB数量之间），可以将3GHNG GW升级支持S1-MME接口，S1-U接口不经过GW汇聚转发，这样既可以利用已有资源，又对现网设备影响较小，发挥出此种网络结构的优势。

LTE Femto支持3种更加灵活的网络结构：HeNBGW设备可选配置、HeNB GW只用于S1 C-Plane或者同时用于S1 C-Plane和S1 U-Plane。运营商可根据每种结构的优缺点及应用场景，结合现网已有资源和Femto的部署计划，自由选择，以最小的成本快速布网。