Mạng femtocell nhận thức là một mạng femtocell bao gồm các FAP với khả năng vô tuyến nhận thức hoặc khả năng nhận thức nói chung. Các FAP với các khả năng đó đƣợc gọi là các FAP nhận thức hay gọi là các CFAP (Cognitive Femtocell Access Point) [14]. Khả năng nhận thức có thể hiểu nhiều cách khác nhau trong nhiều miền khác nhau.
Mô hình kiến trúc mạng femtocell nhận thức đƣợc mô tả nhƣ hình 2.5 [22], mạng femtocell nhận thức sẽ nhận biết môi trƣờng vô tuyến xung quang bằng cảm biến phổ để ƣớc lƣợng tài nguyên phổ còn trống. Điều này cũng sẽ ngăn chặn vài giao tiếp với vùng phủ macrocell. Với femtocell nhận thức dữ liệu đƣợc phân phối và quản lý bởi gateway, gateway có nhiệm vụ phân phối dữ liệu giữa các lớp khác nhau và đảm bảo QoS.
Femtocell kết nối đến trạm cơ sở macrocell bằng đƣờng dây thuê bao số xDSL hoặc cáp quang. Đƣờng kết nối mặt đất này là cần thiết cho việc phát triển các trạm cơ sở femtocell (Femtocell Base Station). Hơn nữa, mô hình mạng không dây kiểu lƣới đƣợc dùng trong việc cải thiện độ tin cậy và hiệu năng trong chu kỳ hiệu suất phổ. Macrocell hoạt động nhƣ điểm chính cung cấp cho tất cả các femtocell ở trong vùng phủ của macrocell. Femtocell sẽ dùng các hiểu biết của mình về môi trƣờng xung quanh là các nhân tố đầu vào để gửi đến lớp quản lý.
Những dữ liệu này đƣợc định dạng gói tin và thời gian phân phát nhằm tránh mất gói và thời gian bộ đệm gói tin. Do đó, quyết định truyền tải đƣợc thực hiện dựa trên cơ sở sự thay đổi môi trƣờng không dây thời gian thực và các cơ hội truyền tải dữ liệu cao nhất cho ngƣời dùng cuối.
Mục tiêu chính trong việc triển khai femtocell là cung cấp các dịch vụ dữ liệu cho nhiều ngƣời dùng với chi phí thấp và băng thông lớn. Tất cả các dữ liệu đƣợc phân phối qua các lớp khác đƣợc thực hiện tại gateway, gateway làm giảm
lƣu lƣợng trao đổi với các trạm cơ sở macrocell. Điều này cải thiện khả năng của femtocell cho vùng phủ trong nhà, dung năng và khả năng mở rộng bằng cách giảm chi phí hoạt động, tiết kiệm năng lƣợng và đảm bảo mức chấp nhận đƣợc của QoS.