Có lẽ thách thức quan trọng nhất và đƣợc bàn luận rộng rãi cho các triển khai femtocell là khả năng can thiệp mạnh mẽ hơn, khó dự đoán hơn và đa dạng hơn, nhƣ thể hiện trong hình dƣới.
Hình 2.13: Phối nhiễu trong Femtocell
Điều này xảy ra chủ yếu khi femtocell đƣợc triển khai trong cùng dải tần với các thiết bị sử dụng cũ(ngoài trời) mạng không dây. Nhƣng cũng có thể xảy ra ngay cả khi femtocell là trong một dải tần số khác nhau nhƣng liền kề do ra ngoài dải tần bức xạ, đặc biệt là trong việc triển khai dày đặc. Nhƣ đã trình bày trong phần trƣớc, việc giới thiệu công nghệ femtocell về cơ bản làm thay đổi cấu trúc liên kết tế bào bằng cách tạo ra một lớp lót của các tế bào nhỏ, với phần lớn các vị trí ngẫu nhiên và hạn chế có thể truy cập vào một số BSs. Những đặc điểm chính xác trong những điều kiện nhiễu vào các mạng không đồng nhất và nhiều tầng nhƣ vậy đã là chủ đề của nghiên cứu rộng rãi. Một trong những kết quả quan trọng và có lẽ đáng ngạc nhiên thể hiện trong là về nguyên tắc, có quyền truy cập mở và lựa chọn tế bào mạnh, triển khai không đồng nhất, nhiều tầng không làm trầm trọng thêm các điều kiện can thiệp tổng thể hoặc thậm chí thay đổi các số liệu thống kê SINR. "Đặc trƣng bất biến" cũng đã đƣợc quan sát thấy trong các hệ thống thực tế của Nokia Siemens và Qualcomm, và lạc quan rằng các triển khai femtocell không cần phải thỏa hiệp sự toàn vẹn của mạng macrocell hiện có.
Tuy nhiên, trong thực tế, ít nhất là hai khía cạnh của mạng femtocell có thể làm giảm đáng kể nhiễu. Đầu tiên, theo truy cập khép kín, điện thoại di động đăng ký
không thể kết nối với femtocell một ngay cả khi họ đang ở gần đó. Nhƣ đã đề cập trong phần trên, điều này có thể gây ra suy giảm đáng kể femtocell (đƣờng lên) hoặc ngƣời sử dụng macrocell biên cell ở đƣờng xuống, đó là gần một femtocell. Thứ hai, các tín hiệu phối hợp can nhiễu qua lớp có thể là hậu cần khó khăn trong việc tiếp cận mở và đóng cửa. Trong không khí điều khiển tín hiệu để phối hợp nhiễu có thể là khó khăn do sự chênh lệch lớn trong công suất. Ngoài ra, tín hiệu dựa trên truyền dẫn với femtocell thƣờng không đƣợc hỗ trợ hoặc đi kèm với sự chậm trễ cao hơn nhiều kể từ femtocell thƣờng không trực tiếp kết nối với mạng lõi của nhà điều hành, một vấn đề cho di động.
Nhận thức đƣợc những thách thức, cơ quan tiêu chuẩn đã khởi xƣớng một số nỗ lực nghiên cứu về quản lý nhiễu femtocell bao gồm cả những ngƣời do diễn đàn Femtocell và 3GPP. Ngoài ra, các phƣơng pháp tiên tiến để phối hợp nhiễu liên đới cell đặc biệt cho các mạng femtocell đã là một động lực lớn cho các nỗ lực tiêu chuẩn hóa 3GPP LTE-Advanced. Đối với 3G CDMA femto, phƣơng pháp chủ đạo để phối nhiễu đã đƣợc các chiến lƣợc điều khiển công suất và hoặc đặt một băng "Femto miễn phí" macrocell ngƣời dùng có thể đi để thoát khỏi sự can nhiễu qua tầng khi nó phát sinh. 4G LTE femtocell cung cấp các công cụ để phối hợp nhiễu bao gồm phối hợp backhaul dựa trên, sự giao hóa năng động, lập kế hoạch băng con, và tái sử dụng tần số phân đoạn thích nghi. Làm thế nào để khai thác tốt nhất những kỹ thuật này là một khu vực hoạt động nghiên cứu và là chủ đề của hai dự án trong vấn đề đặc biệt này.
Đi về phía trƣớc, kỹ thuật tiên tiến hơn để kiểm soát sự nhiễu bao gồm hủy bỏ sự can nhiễu, và truyền thông lặp giữa nhiều trạm gốc cũng đang đƣợc nghiên cứu. Một kế hoạch kết hợp từ tín hiệu trên nhiều trạm gốc femtocell cũng đƣợc thảo luận trong nhiều diễn đàn.
2.3.1.2 Liên kết tế bào và khử nhiễu
Một thách thức chính trong một mạng không đồng nhất với nhiều loại kích thƣớc tế bào là gán cho ngƣời dùng các trạm cơ sở thích hợp. Cách rõ ràng nhất mà trong thực tế tối đa hóa SINR của mỗi ngƣời dùng, chỉ đơn giản là để chỉ định cho mỗi ngƣời sử dụng tín hiệu trạm mạnh cơ sở mà nó nhận đƣợc. Điều này kết quả trong các vùng phủ nhiều nhƣ những ngƣời quan sát trong hình 2.14. Tuy nhiên, mô phỏng và thử nghiệm thực địa đã cho thấy một cách tiếp cận nhƣ vậy không làm tăng thông lƣợng tổng thể càng nhiều càng hy vọng. Bởi vì rất nhiều của các tế bào nhỏ thông thƣờng sẽ có vài ngƣời sử dụng hoạt động. Điều này thúc đẩy xu hƣớng theo đó ngƣời
dùng đƣợc tích cực đẩy lên những tế bào nhỏ. Mặc dù một SINR đúng tiềm năng đáng kể cho trạm di động, điều này có tiềm năng cho một khắc phục bởi vì điện thoại di động tăng truy cập phần lớn hơn nhiều lần tế bào nhỏ và các khe tần số. Hơn nữa, macrocell đòi thời gian và khe cắm tần số mà ngƣời sử dụng đã chiếm. Sự khử méo đặc biệt hấp dẫn trong các mạng OFDMA kể từ khi ngƣời sử dụng ƣu tiên có thể đƣợc giao các nguồn lực trực giao với các macrocell, do đó nhiễu có thể chấp nhận đƣợc.
Hình 2.14: Liên kết di động cân bằng mạng không đồng nhất
Một thách thức thực tế ngay lập tức giới thiệu xu hƣớng bao gồm việc sử dụng các kênh trên cao, thƣờng phổ biến cho tất cả BSS trong thời gian và tần số và do đó, một ngƣời sử dụng thiên vị sẽ không thể thậm chí nghe phân phối của mình. Điều này có thể đƣợc giải quyết bằng cách giới thiệu thời gian xẻ rãnh cho các kênh điều khiển hoặc nhiễu hủy bỏ. Từ một góc độ nghiên cứu, một mạng lƣới nhiều tầng bao gồm femtocell cung cấp một cơ hội thú vị để xem xét lại hiệp hội di động và các quy tắc cân bằng tải phát triển cho các mạng macro duy nhất. Đặc biệt, nó là hiện chƣa rõ bao nhiêu.
Xu hƣớng "tối ƣu": rõ ràng phụ thuộc rất nhiều vào thông lƣợng trên QoS chuẩn đo quan tâm, làm thế nào ngƣời sử dụng và trạm gốc khác nhau đƣợc phân bố trong không gian, mô hình truyền thông trong không thời gian, và số lƣợng thông tin khả năng ứng dụng và bên điện thoại di động và các trạm tế bào cơ sở nhỏ có thể khai thác.
Vì rằng vùng phủ sóng của một femtocell cá nhân là nhỏ, nó là điều cần thiết để hỗ trợ chuyển giao liền mạch đến và đi từ femtocell để cung cấp kết nối liên tục trong bất kỳ mạng diện rộng. Kịch bản chuyển giao bao gồm: Femto tới Marco (di động rời vùng), Marco tới Femto (di động vào vùng Femtocell) và có thể Femto tới Femto, sau này xảy ra trong các triển khai doanh nghiệp hoặc vùng phủ femtocell dày đặc trong khu vực công cộng lớn hơn.
Về nguyên tắc, femtocell hoạt động nhƣ một trạm gốc khác và do đó có thể sử dụng các thủ tục di động hiện có. Tuy nhiên, femtocell di động trình bày một số thách thức duy nhất yêu cầu xem xét đặc biệt. Cơ quan tiêu chuẩn nhƣ 3GPP đã dành sự chú ý đáng kể đến những vấn đề di động. Các thông số kỹ thuật, thủ tục cũng đang đƣợc phát triển cho các chuyển giao dọc giữa femtocell và các công nghệ truy cập không di động nhƣ WiFi, ví dụ trong khuôn khổ mạng truy cập Generic.
Có lẽ khía cạnh khó khăn nhất của di động femtocell là femtocell không thƣờng kết nối trực tiếp vào mạng lõi nơi làm thủ tục di động thƣờng đƣợc phối hợp. Việc thiếu một kết nối chậm trễ thấp để mạng lõi có thể dẫn đến chậm trễ đáng kể chuyển giao tín hiệu. Hơn nữa, vì những lý do tƣơng tự kiến trúc CDMA femtocell bị một hạn chế nữa mà họ thƣờng không thể chia sẻ một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) với một macrocell khác femtocell phối hợp chuyển giao mềm. Một số công trình đã bắt đầu với những thay đổi kiến trúc trong mạng lõi và các chức năng cửa ngõ femtocell để giải quyết những vấn đề di động, mặc dù đối tƣợng vẫn còn là một khu vực hoạt động nghiên cứu.
Femtocell và picocells kết quả cũng trong triển khai dày đặc hơn nhiều, mà làm phức tạp phát hiện trạm gốc một bƣớc quan trọng ban đầu trong bất kỳ bàn giao. Nghiên cứu đáng kể, đặc biệt là trong các cơ quan tiêu chuẩn, đã đƣợc coi là phƣơng pháp cải tiến cho các tế bào xác định và phát hiện tín hiệu.
Thêm một yếu tố phức tạp cho femtocell di động là sự hỗ trợ cho các tính năng nhƣ: Chọn giảm tải lƣu lƣợng IP (SIPTO). Trong triển khai macrocellular điển hình, dữ liệu đƣợc định tuyến thông qua một cổng cố định cung cấp một neo di động và điểm IP liên tục kèm theo Internet công cộng.
Tuy nhiên, với SIPTO lƣu lƣợng IP có thể đƣợc chuyển trực tiếp đến các femtocell, giảm tải lƣu lƣợng truy cập từ mạng lõi của nhà điều hành. Trong những trƣờng hợp nhƣ vậy, tuy nhiên mỗi kết nối đến một kết quả femtocell trong một điểm
mạng lƣới khác nhau của tập tin đính kèm, có thể với một địa chỉ IP khác nhau. Mobility sau đó phải đƣợc quản lý ở nơi khác.
2.3.1.4 Tự tổ chức mạng
Femtocell là mạng duy nhất ở chỗ chúng đƣợc cài đặt bởi phần lớn khách hàng hoặc doanh nghiệp tƣ nhân thƣờng một cách đặc biệt mà không có quy hoạch RF truyền thống, lựa chọn địa điểm, triển khai và bảo trì bởi nhà điều hành. Hơn nữa, nhƣ một số công nghệ femtocell đƣợc dự kiến sẽ đƣợc các đơn đặt hàng với cƣờng độ lớn hơn macrocells. Triển khai mạng hƣớng dẫn sử dụng và bảo trì chỉ đơn giản là không thể mở rộng một cách hiệu quả về chi phí cho các triển khai femtocell lớn. Femtocells do đó phải hỗ trợ cơ bản plug-and-play hoạt động, với cấu hình tự động và thích ứng mạng. Do các tính năng này, femtocell đôi khi đƣợc gọi là một mạng lƣới tự tổ chức (SON).
Các tiêu chuẩn 3GPP cơ thể đã đặt sự chú ý đáng kể về tính năng SON định thủ tục đăng ký tự động và xác thực của femtocell, quản lý và trích lập dự phòng, ngƣời hàng xóm phát hiện, đồng bộ hóa, cell ID lựa chọn và tối ƣu hóa mạng.
Một khía cạnh của SON đã thu hút sự chú ý nghiên cứu đáng kể là lựa chọn kênh tự động, điện điều chỉnh tần số và phân công để phối hợp tự trị nhiễu và tối ƣu hóa vùng phủ. Vấn đề nhƣ vậy thƣờng đƣợc xây dựng nhƣ là một vấn đề tối ƣu hóa toán học mà một số thuật toán đã đƣợc xem xét. Vấn đề này đặc biệt, có hai bài báo về phối hợp can nhiễu thích ứng - một điều khiển công suất và một lần thứ hai về việc lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ thích ứng. Ngoài ra, mặc dù femtocell thƣờng đƣợc triển khai một cách có kế hoạch, vị trí femtocell có thể đƣợc tối ƣu hóa cho sự nhiễu và vùng phủ, đặc biệt là ở các doanh nghiệp. Đƣợc coi là một phƣơng pháp tối ƣu hóa cho các triển khai nhƣ vậy trong vấn đề đặc biệt này.
Bản chất thích nghi và tự trị của quản lý nhiễu SON cũng mang một số điểm tƣơng đồng với khái niệm radio nhận thức, phổ đƣợc phân bổ một cách phân phối bởi các thiết bị hoạt động với một mức độ quan trọng của quyền tự chủ. Thật vậy, nghiên cứu đã bắt đầu xem xét cái gọi là femtocell nhận thức tự động có thể cảm nhận đƣợc quang phổ của chúng tôi trong độ tuổi bởi macrocell và thích ứng với truyền để tối ƣu hóa việc sử dụng tổng thể của phổ. Hai bài viết trong vấn đề này đặc biệt và khám phá khái niệm femtocell nhận thức này, sau này xem xét một ứng dụng cho việc phân phối video. Tuy nhiên, các phƣơng pháp tiếp cận hoàn toàn nhận thức đƣợc biết đến từ tốc độ hội tụ và độ chính xác kém, để đạt đƣợc mục tiêu này, các khái niệm mới nổi của
mạngquản lý phổ năng động có vẻ là một câu trả lời khả thi, với nhiều vấn đề vẫn còn lại chƣa đƣợc giải quyết. Một tính năng SON khá khác nhau là tắt và thức dậy của các cơ sở trạm tự trị tiết kiệm năng lƣợng, giải quyết vấn đề này đặc biệt trong. Sáng kiến hiện nay một số đang tập trung vào việc giảm tiêu thụ năng lƣợng của các mạng. Một trong những nổi bật nhất là "GreenTouch", một tập đoàn đƣợc thành lập bởi các ngành công nghiệp hàng đầu, các học viện, chính phủ và các tổ chức nghiên cứu phi lợi nhuận trên thế giới. Vớinhiệm vụ cung cấp kiến trúc, kỹ thuật và lộ trình để chứng minh các thành phần quan trọng cần thiết để tăng hiệu quả năng lƣợng mạng lƣới bởi một nhân tố của 1000 từ mức hiện nay vào năm 2015. Các tế bào nhỏ có thể đóng một vai trò nổi bật trong việc đạt đƣợc mục tiêu này.