Giải pháp đầu tiên đi theo hướng giữ nguyên hạ tầng mạng nằm phía sau RNC. Việc liên lạc từ các femtocell về mạng lõi sẽ thực hiện bằng đường hầm IP được bảo mật thông qua mạng IP băng rộng công cộng. Chúng ta có thể phân ra 2 loại: Iub trên
IP (nếu đường hầm IP được thiết lập giữa femtocell và RNC) và Iu trên IP
(nếu đường hầm được thiết lập giữa RNC và MSC/SGSN). Trong khung giải pháp này, Iu-concentrator (còn được gọi là Femtocell Gateway - FGW) được đề nghị như điểm tập trung lưu lượng thông tin từ hàng nghìn femtocell trước khi đi vào mạng lõi di động để tăng khả năng mở rộng (scalability).
Giải pháp Iub trên IP
Trong giải pháp này, femtocell đóng vai trò của một Node B, còn FGW sẽ nằm giữa femtocell và RNC như minh họa ở hình 3.4. Giải pháp này thích hợp khi có ít người kết nối với femtocell cùng lúc (ví dụ trong gia đình hay văn phòng ít người). Tùy theo số lượng femtocell kết nối với FGW mà FGW và RNC có thể thiết kế trong cùng một thiết bị hay 2 thiết bị riêng lẻ. Ở đây ta xét trường hợp chúng tách biệt nhau và liên lạc giữa FGW và RNC thực hiện trên giao diện Iub.
FAP giao tiếp với FGW sử dụng cell ID 16 bit, mỗi cell ID nhận dạng duy nhất một femtocell. FGW thực hiện ghép kênh đối với lưu lượng đến từ những FAP khác nhau và chuyển tiếp tới RNC sử dụng giao thức Framing Protocol (FP). FGW không sửa đổi bất kỳ một gói tin FP nào.
Hình 3.4. Kiến trúc giải pháp Iub-trên-IP
Lúc khởi động, FAP thiết lập một liên kết bảo mật với FGW để tránh tổn hại thông tin các thuê bao trên mạng IP công cộng. TR-069 hoặc một vài kỹ thuật tương tự có thể được sử dụng bởi FAP để dò/nhận địa chỉ IP từ một bộ server tự động thiết lập cấu hình (ACS – Auto Configuration Server). RNC sẽ điều khiển tất cả những chức năng quản lý tài nguyên.
Mobitity Management (MM) và Call Control (CC) được điều khiển bởi CN. Chuyển giao trong phương thức này tương tự như Intra-RNC/Inter-RNC. Nếu FAQ và macrocell được quản lý bởi cùng một RNC, chuyển giao theo kiểu Intra-RNC, nếu không sẽ là kiểu Inter –RNC. Trong khi chuyển giao từ macrocell tới femtocell, CN và thiết bị người sử dụng (UE- Use Equipment) nhận diện FAP thích hợp (sử dụng danh mục FAP lân cận, quản lý bởi RNC) và thiết lập tín hiệu Iub và đường hầm truyền tải qua mạng IP băng rộng kết nối giữa FAP và UE được quản lý bởi giao thức RRC (Radio Resource Control Protocol).
Khi đường hầm Iub (Iub tunnel) được thiết lập, CN chuyển cuộc gọi tới môi trường femtocell sử dụng giao thức MM và CC tại MSC và UE. Trong lúc chuyển giao từ femtocell tới macrocell, giao thức RRC tại RRC thiết lập đường vô tuyến trong môi trường femtocell trước khi chuyển cuộc gọi tới macrocell và ngắt đường hầm Iub. Với chuyển giao từ femtocell tới femtocell, RNC đóng vai trò như một nút ngoại vi để thiết lập đường hầm Iub qua FAP mới và thiết lập đường vô tuyến tại FAP sử dụng giao thức RRC trước khi chuyển cuộc gọi tới FAP mới và chấm dứt đường vô tuyến tại FAP cũ.
Giải pháp Iu trên IP
Trong giải pháp này, FAP đóng vai trò của RNC và FGW nằm giữa RCN và CN (MSC/SGSN). Các femtocell sẽ được tích hợp với mạng lõi di động thông qua các FGW (Femtocell Gateway). Những chức năng của RNC và Node B sẽ được cài đặt trên femtocell và do đó femtocell sẽ liên lạc với FGW thông qua giao diện 3G Iu trên IP. Số nhận diện của femtocell trong trường hợp này khi liên lạc với FGW có dạng địa chỉ của một RNC (12 bits). FGW tạo đường hầm cho các thông điệp báo hiệu RANAP từ femtocell đến mạng lõi. Nếu mạng lõi không hỗ trợ vận tải IP, FGW sẽ đảm nhiệm việc chuyển đổi giữa truyền tải IP và truyền tải ATM nhờ vào giao thức truyền tải báo tin SIGTRAN.
Khi khởi động, FAP thiết lập một sự kết hợp bảo mật với FGW để ngăn chặn mất mát thông tin thuê bao qua mạng IP công cộng. TR-069 hay một số kỹ thuật tương tự được sử dụng bởi FAP để dò/nhận địa chỉ IP từ một ACS cho FGW. Thêm vào đó FAP sẽ sử dụng ACS để nhận thông số quản lý tài nguyên và các thuật toán để áp dụng vào môi trường femtocell.
Hình 3.6. Kiến trúc giải pháp Iu trên IP
FGW là điểm tập trung lưu lượng từ hàng ngàn femtocell gửi đến và tách gửi lưu lượng thoại và dữ liệu đến tổng đài MSC và SGSN giống như chức năng của một RNC. Ví dụ, thông tin thoại sẽ được gửi từ femtocell đến FGW dùng RTP trên UDP, sau đó FGW sẽ chuyển đổi thông tin thoại này sang IP, ATM hay DTM tương ứng với truyền tải của mạng lõi. Tóm lại, FGW giả lập vai trò của mạng lõi di động đối với các femtocell và giả lập RNC đối với mạng lõi di động. Do vậy, với giải pháp này ta không cần bất cứ sự thay đổi nào ở hạ tầng mạng lõi. Để bảo mật thông tin gửi từ femtocell đến FGW qua mạng IP công cộng, giao thức IPSec được chọn dùng. Một cổng bảo mật sẽ được cài đặt cùng với FGW . Đây cũng chính là điểm kết thúc của các đường hầm IPSec đến từ các femtocell.
Hình 3.7. Bộ giao thức của giải pháp « Iu trên IP »
Khi người dùng chuyển giao từ femtocell sang một macrocell, nếu cả 2 đều cùng thuộc sự quản lý của một MSC/SGSN, chuyển giao này sẽ thuộc loại inter-RNC. Nếu không, chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ được thực hiện như một chuyển
giao inter-MSC/SGSN. Khi chuyển từ một macrocell sang một femtocell, UE và CN sẽ xác định femtocell thích hợp dựa vào danh sách các cell cận kề, thiết lập báo hiệu Iu và đường hầm truyền tải giữa femtocell và FGW thông qua mạng IP. Việc quản lý tài nguyên giữa femtocell và UE được thực hiện nhờ sự phối hợp của giao thức RRC và RANAP (như hình 3.7). Một khi đường hầm Iu được thiết lập, mạng lõi sẽ chuyển cuộc gọi thoại tới femtocell sử dụng giao thức quản lý di động MM và giao thức quản lý cuộc gọi CC ở MSC và UE. Trong quá trình chuyển giao theo chiều ngược lại, tức từ femtocell sang macrocell, giao thức RANAP tại MSC và giao thức RRC tại RNC đích đến thiết lập kết nối ở macrocell trước khi cuộc gọi được chuyển giao. Đối với chuyển giao giữa 2 femtocell, MSC/SGSN đóng vai trò như một điểm ngoại vi để thiết lập đường truyền và đường hầm Iu mới tới femtocell đích đến. Femtocell có chức năng quản lý tài nguyên cục bộ giữa femtocell và những người dùng. Tuy nhiên, chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào sự kết nối với mạng IP công cộng. Những vấn đề như độ trễ IP hay mất gói tin dĩ nhiên sẽ ảnh hướng đến chất lượng dịch vụ trên femtocell. Đây là một giải pháp nhanh nhất và đơn giản nhất để triển khai femtocell. Tuy nhiên, do tất cả dung lượng từ các kết nối femtocells sẽ đổ về mạng lõi, điều này có thể sẽ dẫn đến yêu cầu phải nâng cấp mạng lõi.