Long Term Evolution (Advanced) - LTE(-A)
Femtobuňky

Jak ukazuje několik studií, většina přenášených dat je odesílána z vnitřních prostor (například uvnitř budov). Sítě 4G předpokládají užívání nejen nízkofrekvenčních pásem (např. 800/900 MHz), ale také frekvence vyšší než 2 GHz. S použitím vyšších frekvencí je ale spojeno horší šíření signálu. Tento problém je ještě zvýrazněn zvláště pro prostředí uvnitř budov. Z toho důvodu nejsou často uživatelé uvnitř budov schopni dosáhnout dostatečné kvality signálu odpovídající jejich požadavkům. Tyto problémy jsou řešeny novým konceptem zvaným femtobuňky (v LTE-A, označované jako HeNB). Femtobuňky mohou zvyšovat propustnost pro vnitřní uživatele a také umožňují snížit zátěž makrobuněk, tím že obslouží část uživatelů přijímajících od makrobuněk signál nízké kvality.

Femtobuňka je nízkonákladová základnová stanice, u které se předpokládá umístění v uživatelském prostoru jako jsou domy nebo kanceláře. Femtobuňka je připojena na páteřní síť (Internet) skrz kabelové připojení jako jsou například přípojky DSL (Digital Subscriber Line) nebo optická vlákna. Toto páteřní připojení doručuje uživatelská data z femtobuňky do místa určení (server nebo cílový uživatel) a naopak. Vysílací úroveň femtobuněk je typicky nastavena na pokrytí jen vnitřní oblasti budov tak, aby umožnila poskytnutí dostatečně kvalitního signálu uživatelům v její blízkosti.

Maximální vysílací výkon femtobuněk je přibližně 21 dBm (125 mW). Proto femtobuňky pokrývají jen řádově desítky metrů.

Femtobuňky mohou poskytovat tři typy přístupu:

- Otevřený přístup: Všichni uživatelé v rámci pokrytí femtobuňkami se mohou k otevřeným femtobuňkám připojit. Radiové zdroje i kapacita páteřního připojení jsou sdíleny se stejnou prioritou pro všechny uživatele připojené k femtobuňkám. Výhodou otevřeného přístupu je možnost snížit zatížení makrobuněk tím, že obslouží několik venkovních uživatelů v oblasti s velkými nároky na přenosové prostředky nebo obslouží uživatele daleko od makrobuňky. Na druhou stranu, husté rozmístění femtobuňek s otevřeným přístupem může vést k významnému zvýšení množství handoverů.
- Uzavřený přístup: Femtobuňka s uzavřeným přístupem umožní přístup pouze uživatelům zahrnutých v tzv. seznamu CSG (Close Subscriber Group). CSG definuje uživatele, kteří mohou využít femtobuňky k přístupu k Internetu. Seznam uživatelů v CSG je upravován a definován majitelem femtobuňky, což je uživatel, který platí za femtobuňku a který si ji zakoupil. Obvykle se předpokládá jen několik málo uživatelů zahrnutých do CSG (je předpokládáno zhruba čtyři až osm uživatelů pro domácí femtobuňky). V případě uzavřeného přístupu, jsou rádiové prostředky i prostředky páteřní sítě sdíleny pouze omezeným počtem uživatelů, kteří jsou uvedeni v CSG. Proto těmto uživatelům může být zaručena vyšší kvalita služby ve srovnání s otevřeným přístupem. Na druhou stranu, interference způsobené femtobuňkou uživateli, který není v CSG, by mělo být omezeno a řízeno, aby se zabránilo zhoršení kvality signálu pro tyto uživatele.
- Hybridní přístup: Hybridní přístup je kombinací otevřeného a uzavřeného přístupu. V tomto případě je definován seznam CSG a část přenosové kapacity femtobuňky (rádiové prostředky i páteřní připojení) je přístupné pouze pro CSG uživatele. Ostatní radiové zdroje a prostředky páteřní sítě mohou být sdíleny ostatními uživateli, kteří nejsou v CSG.

Zásadní problém týkající se femtobuněk spočívá ve zvýšení rušení. Rušení může být děleno na rušení uživatelů makrobuněk femtobuňkou (cross-tier rušení) a rušení od femtobuňky k ostatním femtobuňkám (co-tier rušení). Úroveň negativního účinku rušení závisí také na rozdělení radiových zdrojů mezi femtobuňky a makrobuňky. Jsou definovány dva způsoby rozdělení radiových zdrojů.

- Společné pásmo (Co-channel): Frekvence pásem pro makro a femtobuňky se překrývají. To znamená, že stejné nosné jsou sdíleny makrobuňkami a femtobuňkami. V tomto případě, muže být rušení zmírněno důkladnou kontrolou vysílací úrovně femtobuněk nebo přidělováním radiových zdrojů, tak aby se minimalizovalo rušení.
- Ortogonalní přidělování nosných: Různá frekvenční pásma jsou určena pro makrobuňky a femtobuňky. Tento způsob úplně odstraňuje rušení mezi femto a makro rovinou (cross-tier). Na druhou stranu, radiové zdroje nejsou efektivně využity.