全球的經(jīng)濟發(fā)展極度不均衡，這也在一定程度上影響了移動通信在各地的應用進程。舉例來說，2009年初中國頒發(fā)了3G牌照，而同年年底，北歐的 LTE小規(guī)模商用網(wǎng)絡便投入了使用；業(yè)界預計2010年底，將會有22個LTE網(wǎng)絡開始提供商業(yè)服務，而即便到了2011年，仍將有不少第三世界國家的 2G網(wǎng)絡還無法實現(xiàn)全國范圍的覆蓋。
無線網(wǎng)絡并不像基站和手機間的無線電波那樣虛無縹緲，其框架中的骨干部分是由有線網(wǎng)絡構成的，只有“最后一公里”由基站系統(tǒng)和終端交互完成。所以，經(jīng)過多年的高速發(fā)展，無線網(wǎng)絡已經(jīng)從一張白紙變成了類似交通網(wǎng)的情況：從馬路到高速公路，從田間壟到盤山道，從高速鐵路到海空航線，層層疊疊，盤根錯節(jié)。
當新一代移動通信技術閃亮登場之時，它不但需要從方方面面超越老一代技術，同時還需要面對現(xiàn)存網(wǎng)絡給它帶來的種種限制。本文將分析這些局限造成的影響，并為運營商提供切實的解決方案。
移動通信的四世同堂
運營商的困境
為什么現(xiàn)存網(wǎng)絡會成為新技術的絆腳石？這并不是技術層面的問題。雖然早在協(xié)議制定階段就已實現(xiàn)了對老技術的全面超越，但是運營商并不會因此對網(wǎng)絡進行全面替換，除了頻譜和基站資源等限制外，最主要的是經(jīng)濟因素。
從成本管理的角度看，移動通信運營業(yè)的一大特點是固定成本巨大而單位變動成本很小，也就是說，運營商為運營牌照和網(wǎng)絡建設的支出往往是一個天文數(shù)字，而其用戶每增加一分鐘的通話而新增的成本是幾乎可以忽略不計的。在這樣的行業(yè)里，前期決策十分重要，一旦規(guī)模投入就很難回頭：已經(jīng)投入的資金都將成為沉沒成本無法挽回，其規(guī)模將遠大于選擇不同方案所產(chǎn)生的機會成本。所以運營商的決策往往具有連貫性，每項技術的投入策略都會一直持續(xù)到“收獲的季節(jié)”，這是現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)濟決定戰(zhàn)略的典型例證，從環(huán)保的角度看，也抑制了重復建設和過度投資。
多制式系統(tǒng)共存
面對殘酷的競爭，運營商希望能找到一個兩全其美的辦法：既能保護投資，充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，又可以充分滿足終端用戶的業(yè)務需求。
全球主流設備制造商也深刻意識到了運營商的這種困境，紛紛絞盡腦汁，為運營商整理思緒，提供客戶化綜合解決方案。如今，多制式網(wǎng)絡在一定時期內(nèi)共存已成為業(yè)界共識。也就是說，同一家運營商將同時運營2G、3G、LTE甚至4G網(wǎng)絡，而且會成為一種普遍現(xiàn)象，并將存在相當長的時間。
以大類技術劃分，2G/3G/4G在不久的將來將實行三代同堂，如果劃分細一些，從GSM到LTE-A，將會出現(xiàn)四代甚至更多代通信技術的市場共存，形成原因也來源于細分市場：
●2G網(wǎng)絡雖已年邁，但對于語音和短消息用戶而言依舊游刃有余；
●3G網(wǎng)絡年富力強，可以應對從語音到數(shù)據(jù)業(yè)務的大部分場景，但是對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持有限，對于高速，高吞吐率的業(yè)務力不從心；
●LTE和4G網(wǎng)絡正在茁壯成長，是高速數(shù)據(jù)業(yè)務的福音，但在目前看來，初期的商用網(wǎng)絡無法全面支持傳統(tǒng)語言業(yè)務，與互聯(lián)網(wǎng)、WiFi等寬帶技術相比，高昂的數(shù)據(jù)業(yè)務資費也將在一段時間內(nèi)阻礙價格敏感用戶的進入。
綜上所述，沒有一種網(wǎng)絡可以覆蓋所有用戶的需求，即便不考慮保護現(xiàn)網(wǎng)投資，由于目標細分市場的覆蓋面小，依賴單一制式網(wǎng)絡的運營商在激烈的市場競爭中也將處于越來越明顯的劣勢地位。
系統(tǒng)間互操作策略
系統(tǒng)間互操作是多制式網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通的關鍵技術，只有實現(xiàn)互聯(lián)互通才能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡并發(fā)揮各網(wǎng)絡優(yōu)勢，滿足各目標用戶群的差異化需求。
眾所周知，技術的前向兼容比后向兼容容易，畢竟現(xiàn)有技術是可知的，在經(jīng)濟可行時，前向兼容是廣受歡迎的；而對于未來技術的預測是非常困難的，后向兼容的難度也呈指數(shù)級增長。通信系統(tǒng)同樣如此，新生技術應努力向前兼容，具體到互操作策略，新的制式首先應滿足向舊制式的切換。正基于此，討論系統(tǒng)間互操作問題，應立足于一種新技術，那么選哪種技術呢？
4G標準將于2010年第四季度確定，在產(chǎn)業(yè)鏈形成前不宜作為立足點，退而求其次，我們選擇準4G技術——LTE，與GPRS之于 GSM，HSPA之于UMTS，EV-DO之于CDMA2000不同，LTE名曰“演進”，實為“革命”，她并不是3G的增強型技術，而是LTE- Advanced的先導，其采用了與后者完全相同的系統(tǒng)架構SAE。同被稱為3.x G技術的HSPA/HSPA+采用的則是UMTS系統(tǒng)架構，向4G升級將是一次天文數(shù)字般的投入，而LTE向4G的演進將更多體現(xiàn)在軟件升級方面，二者的成本差異決定了LTE無可比擬的戰(zhàn)略地位。此外，全球已有33個國家80位運營商承諾建LTE網(wǎng)絡，LTE產(chǎn)業(yè)鏈迅速成熟，系統(tǒng)間互操作策略在現(xiàn)階段具有很強的現(xiàn)實意義。
LTE系統(tǒng)間互操作背景及需求
由于本文涉及系統(tǒng)互操作，有必要先對各制式系統(tǒng)側的慣用名稱做一對應介紹：LTE對應E-UTRAN，UMTS和HSPA對應UTRAN，GSM和EDGE對應GERAN，CDMA對應1xRTT，其演進至3G標準的CDMA2000則對應HRPD。
LTE作為新建系統(tǒng)，如何做到與現(xiàn)有網(wǎng)絡優(yōu)勢互補呢？中興通訊是一家全球領先的通信設備商，也是近年全球增速迅猛的通信解決方案提供商，我們以其解決方案為依托，介紹LTE的部署方案以及系統(tǒng)間互操作策略。
如圖1所示， LTE擁有支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務、大吞吐率和高用戶容量的優(yōu)勢，但也面臨著可用頻譜資源頻段過高，暫時不支持語音業(yè)務的不利局面。E-UTRAN可能在相當長的一段時間內(nèi)，將只是作為核心商務區(qū)的連續(xù)覆蓋，因為該區(qū)具有人口密度大，高速業(yè)務需求高的特點，而核心商務區(qū)的面積相對全覆蓋，所需基站數(shù)量較少，語音業(yè)務可以由現(xiàn)存 GERAN或UTRAN支撐。根據(jù)同樣的原理，UTRAN用于城區(qū)覆蓋，GERAN的頻點最低，全覆蓋所需成本也是最低的。這種網(wǎng)絡部署策略與各制式網(wǎng)絡的特點和局限高度匹配，真正做到了揚長避短，優(yōu)勢互補。
LTE系統(tǒng)間互操作策略
在新網(wǎng)建設中，既要保證新引入技術可以切實提高用戶體驗，又要考慮現(xiàn)網(wǎng)用戶業(yè)務的連續(xù)性和新系統(tǒng)的引入給原系統(tǒng)所帶來的影響，同時還需要考慮LTE產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況。在LTE網(wǎng)絡部署的不同階段，系統(tǒng)間互操作的策略分別如下：
●測試與小規(guī)模商用
任何一種新制式網(wǎng)絡在商用之前都必須做充分的測試，目前LTE實驗局遍布全球，即將拉開高速增長期的序幕。全球領先的主流運營商選擇在某些大城市的核心商務區(qū)和其他熱點地區(qū)引入E-UTRAN，該階段主要為室內(nèi)靜態(tài)應用場景，絕大部分商用終端以數(shù)據(jù)卡形式出現(xiàn)，主要業(yè)務為互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入。綜上可知，此階段對系統(tǒng)間互操作需求較小，此時系統(tǒng)通過小區(qū)重選和重定向功能來支持用戶的移動性需求。
●逐步擴大范圍
隨著無線寬帶業(yè)務的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡用戶逐步增加，E-UTRAN覆蓋范圍將逐步擴充，該階段LTE應支持語音功能，但仍以數(shù)據(jù)業(yè)務為主，終端日漸豐富，業(yè)務覆蓋人口小于40%，對數(shù)據(jù)業(yè)務的系統(tǒng)間互操作有強烈需求。此時應考慮支持數(shù)據(jù)業(yè)務的移動性功能，包括eNB內(nèi)/間切換、E-UTRAN與 UTRAN/GERAN間的分組域切換等等。
●大規(guī)模商用
隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和需求的增長，E-UTRAN終將大規(guī)模部署，覆蓋城市的全部區(qū)域和其他大部分區(qū)域。該階段要求網(wǎng)絡完全支持語音呼叫業(yè)務，LTE手機成為主要終端形態(tài)，業(yè)務覆蓋人口大于70%，對語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務的系統(tǒng)間互操作有強烈需求。此時應考慮支持語音業(yè)務移動性功能。
網(wǎng)絡升級策略
以上是針對多制式網(wǎng)絡共存問題的LTE部署策略，但正如前文所述，系統(tǒng)的后向兼容是很困難的，要實現(xiàn)系統(tǒng)間互操作的硬件支持，需要升級 UTRAN/GERAN設備使之全面支持3GPP R8協(xié)議乃至后續(xù)版本，但硬件升級意味著新增成本壓力以及對現(xiàn)網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。所以具體采取何種方式需要根據(jù)運營商具體情況定制解決方案。以RAN側為立足點，中興通訊提供幾種典型方式供運營商參考：
●UTRAN/GERAN設備不升級
由于種種原因，運營商不具備網(wǎng)絡升級條件，此時eNB設備支持前向兼容，隨著LTE的部署，系統(tǒng)支持從E-UTRAN到UTRAN/GERAN 的小區(qū)重選、重定向、數(shù)據(jù)及語音的單向切換；由UTRAN/GERAN到E-UTRAN只支持小區(qū)重選，而且時間較長，影響用戶的業(yè)務體驗。
●UTRAN/GERAN設備全面升級
現(xiàn)網(wǎng)設備全面升級支持R8協(xié)議，小區(qū)重選、重定向、數(shù)據(jù)切換均可以在多制式網(wǎng)絡中靈活實現(xiàn)。這需要在2G/3G的系統(tǒng)設備中增加廣播信息、重定向（包含測量配置）及系統(tǒng)間切換功能。
●UTRAN/GERAN設備少量升級
運營商對現(xiàn)網(wǎng)進行選擇性升級，使之支持部分R8協(xié)議功能，這樣可以實現(xiàn)E-UTRAN和UTRAN/GERAN之間的小區(qū)重選、重定向，以及數(shù)據(jù)和語音業(yè)務的單向切換。和方案2相比，現(xiàn)網(wǎng)只需增加廣播信息和重定向功能，這樣在同時覆蓋多種RAN的區(qū)域，LTE擁有最高的優(yōu)先級，用戶將優(yōu)先駐留于 E-UTRAN。這種方案是在性能和投入成本之間選取的折衷方案。
語音業(yè)務策略
關于語音業(yè)務，上文已有介紹，但是由于現(xiàn)階段的LTE語音協(xié)議剛剛凍結，E-UTRAN對語音業(yè)務的支撐力度不夠，以手機形式出現(xiàn)的LTE終端近期也無法投入商用，所以在未來的一段時間內(nèi)仍然需要UTRAN/GERAN繼續(xù)支撐語音業(yè)務。所以現(xiàn)存的系統(tǒng)間語音切換，只包括由E-UTRAN向 UTRAN/GERAN的單向切換，目前的互操作策略包括SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）和CSFB（Circuit Switched FallBack）策略等。前者是基于IMS的系統(tǒng)間語音切換解決方案，旨在保證移動用戶語音業(yè)務的連貫性，切換是在分組交換域完成的；后者充分利用 UTRAN/GERAN的電路交換域，當LTE用戶發(fā)起語音業(yè)務時，將自動切換至3G/2G網(wǎng)絡的CS域。隨著語音標準的逐漸明晰，語音切換方案也將更加接近實際場景。
系統(tǒng)間共享策略
四世同堂意味著多代人同享一片藍天、廳堂和院落，多制式網(wǎng)絡并存同樣要做到基礎設施的共享，既顯著降低了運營商的設備投資成本，又可以實現(xiàn)通信行業(yè)的低碳理念，可謂一舉多得。但如何實現(xiàn)共享呢？
●站址共享
基站站址共享最容易被首先想到，在設備體積允許的情況下，站址共享可以在不同程度上實現(xiàn)租賃、工勘、線纜和基站環(huán)境所需的其他成本的節(jié)約。盡管受到網(wǎng)絡頻段和覆蓋面積等因素的制約，站址共享仍應該作為優(yōu)先考慮的方案。在上述LTE系統(tǒng)間互操作策略中，早期LTE應用于核心商務區(qū)，并不要求實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，在這個階段就可以大量采用站址共享的方法。
●設備共享
系統(tǒng)設備共享是運營商最希望的，但是這對早期產(chǎn)品的后向兼容性提出了很高的要求，而大部分設備提供商并不支持多制式系統(tǒng)設備的共享。中興通訊的無線系統(tǒng)設備統(tǒng)一平臺在此時得到了青睞，其無線系統(tǒng)設備采用統(tǒng)一的MicroTCA硬件平臺架構以及SDR軟件平臺。統(tǒng)一平臺一方面加大了設備零件的通用性，降低了產(chǎn)品成本；另一方面，不同制式網(wǎng)絡的小區(qū)可以共享基帶單元，如圖2所示，同一個BBU可以同時連接分別支持G/U/L的RRU，實現(xiàn)了三模網(wǎng)絡的設備資源共享，使設備共享率達到新的高度。
圖2 系統(tǒng)設備共享案例
●網(wǎng)絡共享
從廣義上講，共享不同網(wǎng)絡的共用部分都可以稱為網(wǎng)絡共享，但是在業(yè)界，網(wǎng)絡共享有其特定含義：它特指不同運營商之間的網(wǎng)絡共享，網(wǎng)絡制式并不是其關注重點。網(wǎng)絡共享涉及運營商之間的博弈：從通常角度看，運營商是競爭關系，但是網(wǎng)絡建設投資數(shù)額巨大，每個運營商建一張網(wǎng)又嚴重浪費，所以在網(wǎng)絡共享方面的合作是一種明智之舉。除了上文提及的站址等方面的共享，同制式網(wǎng)絡還可以實現(xiàn)基站共享、傳輸共享、頻譜共享和區(qū)域漫游等策略。從設備實現(xiàn)角度看，硬件沒有增加多少復雜度，關鍵是軟件部分實現(xiàn)系統(tǒng)設備與不同運營商的業(yè)務及統(tǒng)計系統(tǒng)的匹配等工作，使得共享網(wǎng)絡的運營商總成本得到切實下降。
系統(tǒng)間互操作解決方案是實現(xiàn)多制式網(wǎng)絡共存的關鍵策略，與網(wǎng)絡共享、網(wǎng)絡傳輸?shù)确桨赣袡C組合，可以實現(xiàn)對現(xiàn)有網(wǎng)絡的最大化利用，大大降低了設備投資成本和日常運維成本，使運營商輕裝上陣，在激烈的市場競爭中保持可觀的成本優(yōu)勢。