全球的經濟發(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)模商用網絡便投入了使用；業(yè)界預計2010年底，將會有22個LTE網絡開始提供商業(yè)服務，而即便到了2011年，仍將有不少第三世界國家的2G網絡還無法實現全國范圍的覆蓋。
無線網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，經過多年的高速發(fā)展，無線網絡已經從一張白紙變成了類似交通網的情況：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，同時還需要面對現存網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
為什么現存網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了對老技術的全面超越，但是運營商并不會因此對網絡進行全面替換，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絡建設的支出往往是一個天文數字，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)”，這是現代企業(yè)經濟決定戰(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，充分利用現網資源，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，多制式網絡在一定時期內共存已成為業(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網絡，而且會成為一種普遍現象，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網絡年富力強，可以應對從語音到數據業(yè)務的大部分場景，但是對數據業(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網絡正在茁壯成長，是高速數據業(yè)務的福音，但在目前看來，初期的商用網絡無法全面支持傳統(tǒng)語言業(yè)務，與互聯(lián)網、WiFi等寬帶技術相比，高昂的數據業(yè)務資費也將在一段時間內阻礙價格敏感用戶的進入。
綜上所述，沒有一種網絡可以覆蓋所有用戶的需求，即便不考慮保護現網投資，由于目標細分市場的覆蓋面小，依賴單一制式網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絡實現互聯(lián)互通的關鍵技術，只有實現互聯(lián)互通才能充分利用現有網絡并發(fā)揮各網絡優(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，畢竟現有技術是可知的，在經濟可行時，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字般的投入，而LTE向4G的演進將更多體現在軟件升級方面，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網絡，LTE產業(yè)鏈迅速成熟，系統(tǒng)間互操作策略在現階段具有很強的現實意義。
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)，如何做到與現有網絡優(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擁有支持高速數據業(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，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，所需基站數量較少，語音業(yè)務可以由現存 GERAN或UTRAN支撐。根據同樣的原理，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。這種網絡部署策略與各制式網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，又要考慮現網用戶業(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產業(yè)鏈的發(fā)展情況。在LTE網絡部署的不同階段，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，該階段主要為室內靜態(tài)應用場景，絕大部分商用終端以數據卡形式出現，主要業(yè)務為互聯(lián)網寬帶接入。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，但仍以數據業(yè)務為主，終端日漸豐富，業(yè)務覆蓋人口小于40%，對數據業(yè)務的系統(tǒng)間互操作有強烈需求。此時應考慮支持數據業(yè)務的移動性功能，包括eNB內/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)務和數據業(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。
網絡升級策略
以上是針對多制式網絡共存問題的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網穩(wěn)定性的影響。所以具體采取何種方式需要根據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、數據及語音的單向切換；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
現網設備全面升級支持R8協(xié)議，小區(qū)重選、重定向、數據切換均可以在多制式網絡中靈活實現。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
運營商對現網進行選擇性升級，使之支持部分R8協(xié)議功能，這樣可以實現E-UTRAN和UTRAN/GERAN之間的小區(qū)重選、重定向，以及數據和語音業(yè)務的單向切換。和方案2相比，現網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，以手機形式出現的LTE終端近期也無法投入商用，所以在未來的一段時間內仍然需要UTRAN/GERAN繼續(xù)支撐語音業(yè)務。所以現存的系統(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，又可以實現通信行業(yè)的低碳理念，可謂一舉多得。但如何實現共享呢？
●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，降低了產品成本；另一方面，不同制式網絡的小區(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，實現了三模網絡的設備資源共享，使設備共享率達到新的高度。
圖2 系統(tǒng)設備共享案例
●網絡共享
從廣義上講，共享不同網絡的共用部分都可以稱為網絡共享，但是在業(yè)界，網絡共享有其特定含義：它特指不同運營商之間的網絡共享，網絡制式并不是其關注重點。網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，但是網絡建設投資數額巨大，每個運營商建一張網又嚴重浪費，所以在網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，同制式網絡還可以實現基站共享、傳輸共享、頻譜共享和區(qū)域漫游等策略。從設備實現角度看，硬件沒有增加多少復雜度，關鍵是軟件部分實現系統(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多制式網絡共存的關鍵策略，與網絡共享、網絡傳輸等方案有機組合，可以實現對現有網絡的最大化利用，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。