HNB je zařízení instalované u zákazníka, které poskytuje 3G UMTS rádiové pokrytí pro malou oblast a připojuje se k páteřní síti operátora prostřednictvím domácího širokopásmového připojení.

Popis

Home Node B (HNB) je nízkovýkonová, uživatelem nasazená základnová stanice definovaná 3GPP pro sítě UMTS (WCDMA/HSPA). Jedná se o typ femtobuňky určené pro prostředí domácností nebo malých firem. Fyzicky se jedná o malé zařízení, které se zapojí do stávajícího širokopásmového internetového připojení uživatele (např. DSL nebo kabel). HNB vytváří licencovanou 3G rádiovou buňku, typicky pokrývající oblast o rozloze několika set až tisíc čtverečních stop, což umožňuje standardním 3G uživatelským zařízením (UE) připojit se k mobilní síti prostřednictvím tohoto lokalizovaného přístupového bodu.

Architektonicky obsahuje HNB základní funkce Node B (základnové stanice UMTS) a zjednodušeného řadiče rádiové sítě (RNC). Zpracovává rádiový přenos/příjem, modulaci/demodulaci, kódování kanálu a řízení výkonu. Pro síťové připojení navazuje přes veřejný internet zabezpečený IPsec tunel k vyhrazené bráně v síti operátora, známé jako HNB Gateway (HNB-GW). Tento tunel přenáší jak provoz uživatelské roviny (hlas a data), tak signalizaci řídicí roviny (RANAP přes rozhraní Iu-h). HNB-GW následně komunikuje s ústřednou mobilního spojení (MSC) páteřní sítě pro okruhově spínané služby a s podpůrným uzlem GPRS (SGSN) pro paketově spínané služby, čímž se femtobuňka pro páteřní síť jeví jako standardní RNC.

HNB pracuje s pokročilými schopnostmi samokonfigurace a samooptymalizace. Skenuje rádiové prostředí, aby vybral vhodný nosný kmitočet UMTS a skramblovací kód, a minimalizoval tak rušení s makro sítí a sousedními HNB. Také implementuje řízení přístupu, typicky umožňující připojení pouze uzavřené skupině účastníků (CSG) – předem definovanému seznamu účastníků – čímž se mění na ‘femtoblast’ pro domácnost nebo firmu. Správa a provizionování jsou zajišťovány prostřednictvím samostatného rozhraní k systému správy HNB (HMS), který je součástí infrastruktury správy sítě operátora.

K čemu slouží

HNB bylo vytvořeno k řešení přetrvávajícího problému špatného vnitřního pokrytí mobilním signálem, zejména pro 3G služby, které pracují na vyšších kmitočtech náchylnějších na útlum pronikání budovami. Umožňuje operátorům rozšířit kvalitní hlasové a datové pokrytí do domácností a kanceláří bez masivních kapitálových výdajů na nasazení dalších makro stanic. Odlehčuje provoz z makro sítě, čímž zlepšuje celkovou kapacitu a uživatelský zážitek.

Před femtobuňkami zahrnovala řešení pro vnitřní pokrytí pikobuňky (instalované operátorem) nebo Wi-Fi, ale ta měla svá omezení. Pikobuňky byly pro hromadné nasazení v domácnostech nákladné na instalaci a správu. Wi-Fi vyžadovala dvoupásmové telefony a nenabízela bezproblémovou kontinuitu služeb mobilní sítě. Koncept HNB využil uživatelův vlastní širokopásmový přenosový okruh, což dramaticky snížilo náklady na nasazení pro operátora, a zároveň poskytlo transparentní mobilní zážitek pro účastníka používajícího standardní 3G telefon.

Zavedení HNB ve 3GPP Release 8 bylo motivováno komerční potřebou zlepšit penetraci 3G služeb a konkurovat pevným hlasovým službám. Řešilo obavy operátorů ohledně zabezpečení přenosového okruhu, integrace sítí, řízení rušení a škálovatelné správy pro miliony nasazených jednotek. Ekosystém HNB umožnil nové obchodní modely, jako jsou tarify ‘domácí zóny’, a položil základy pro budoucí technologie malých buněk v 4G a 5G.

Klíčové vlastnosti

• Nízkovýkonový rádiový přístup UMTS/WCDMA/HSPA pro vnitřní pokrytí
• Pro přenosový okruh využívá spotřebitelský broadband (DSL, kabel, optika) prostřednictvím zabezpečených IPsec tunelů
• Podporuje uzavřenou skupinu účastníků (CSG) pro omezený přístup
• Implementuje autonomní rádiovou konfiguraci a řízení rušení
• Integruje se s páteřní sítí operátora prostřednictvím standardizovaného rozhraní Iu-h k HNB-GW
• Vzdálená správa a provizionování prostřednictvím protokolu TR-069 nebo podobných protokolů

Související pojmy

• HNB-GW – Home Node B Gateway
• CSG – Closed Subscriber Group

Definující specifikace

• TS 22.220 (Rel-19) — Home NodeB/Home eNodeB Service Requirements
• TS 23.060 (Rel-19) — GPRS Service Description Stage 2
• TS 23.830 (Rel-9) — Home NodeB/HeNB Architecture and CSG Study
• TS 24.008 (Rel-19) — 3GPP TS 24008: Core Network Protocols
• TS 24.285 (Rel-19) — Allowed CSG List Management Object
• TS 25.367 (Rel-19) — Home NodeB Mobility Procedures
• TS 25.413 (Rel-19) — Radio Access Network Application Part (RANAP)
• TS 25.444 (Rel-19) — HNB User Data Transport Protocols
• TS 25.467 (Rel-19) — UTRAN Architecture for 3G Home Node B
• TS 25.468 (Rel-19) — RANAP User Adaption (RUA) protocol specification
• TS 25.469 (Rel-19) — HNBAP Specification for HNB to HNB-GW Interface
• TS 25.470 (Rel-19) — PCAP User Adaption (PUA) protocol specification
• TS 25.471 (Rel-19) — RNSAP User Adaptation (RNA) for Iurh
• TS 25.820 (Rel-8) — 3G Home NodeB Study Report
• TS 25.866 (Rel-9) — 1.28Mcps TDD Home NodeB Study Report
• … a dalších 32 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: HNB na 3GPP Explorer