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(yīng)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(luò)便投入了使用；業(yè)界預(yù)計2010年底,，將會有22個LTE網(wǎng)絡(luò)開始提供商業(yè)服務(wù),，而即便到了2011年，仍將有不少第三世界國家的2G網(wǎng)絡(luò)還無法實現(xiàn)全國范圍的覆蓋,。
無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)構(gòu)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(luò)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?？蘸骄€，層層疊疊,，盤根錯節(jié)。
當新一代移動通信技術(shù)閃亮登場之時,，它不但需要從方方面面超越老一代技術(shù)，同時還需要面對現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)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(luò)會成為新技術(shù)的絆腳石,？這并不是技術(shù)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(shù)的全面超越,，但是運營商并不會因此對網(wǎng)絡(luò)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(luò)建設(shè)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(shù)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(fù)建設(shè)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(wù)需求,。
全球主流設(shè)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(luò)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(luò),，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(shù)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(shù)的市場共存，形成原因也來源于細分市場：
●2G網(wǎng)絡(luò)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(luò)年富力強，可以應(yīng)對從語音到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大部分場景,，但是對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持有限,，對于高速，高吞吐率的業(yè)務(wù)力不從心,；
●LTE和4G網(wǎng)絡(luò)正在茁壯成長,，是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的福音，但在目前看來,，初期的商用網(wǎng)絡(luò)無法全面支持傳統(tǒng)語言業(yè)務(wù),，與互聯(lián)網(wǎng)、WiFi等寬帶技術(shù)相比,，高昂的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(luò)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(luò)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(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù),，只有實現(xiàn)互聯(lián)互通才能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)并發(fā)揮各網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，滿足各目標用戶群的差異化需求,。
眾所周知,，技術(shù)的前向兼容比后向兼容容易,，畢竟現(xiàn)有技術(shù)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(shù)的預(yù)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(shù)應(yīng)努力向前兼容,，具體到互操作策略，新的制式首先應(yīng)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(yīng)立足于一種新技術(shù),，那么選哪種技術(shù)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(shù)——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(shù),，而是LTE-Advanced的先導(dǎo),，其采用了與后者完全相同的系統(tǒng)架構(gòu)SAE。同被稱為3.x G技術(shù)的HSPA/HSPA+采用的則是UMTS系統(tǒng)架構(gòu),，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(luò)，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(cè)的慣用名稱做一對應(yīng)介紹：LTE對應(yīng)E-UTRAN,，UMTS和HSPA對應(yīng)UTRAN,，GSM和EDGE對應(yīng)GERAN，CDMA對應(yīng)1xRTT,，其演進至3G標準的CDMA2000則對應(yīng)HRPD,。
LTE作為新建系統(tǒng)，如何做到與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢互補呢,？中興通訊是一家全球領(lǐng)先的通信設(shè)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(wù)、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(wù)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(wù)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(wù)需求高的特點,，而核心商務(wù)區(qū)的面積相對全覆蓋,，所需基站數(shù)量較少，語音業(yè)務(wù)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(luò)部署策略與各制式網(wǎng)絡(luò)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(shè)中，既要保證新引入技術(shù)可以切實提高用戶體驗,，又要考慮現(xiàn)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)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(luò)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(luò)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(lǐng)先的主流運營商選擇在某些大城市的核心商務(wù)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(yīng)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(wù)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(wù)的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)用戶逐步增加，E-UTRAN覆蓋范圍將逐步擴充,，該階段LTE應(yīng)支持語音功能,，但仍以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，終端日漸豐富,，業(yè)務(wù)覆蓋人口小于40%,，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)間互操作有強烈需求。此時應(yīng)考慮支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(luò)完全支持語音呼叫業(yè)務(wù),，LTE手機成為主要終端形態(tài),，業(yè)務(wù)覆蓋人口大于70%，對語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)間互操作有強烈需求,。此時應(yīng)考慮支持語音業(yè)務(wù)移動性功能,。
網(wǎng)絡(luò)升級策略
以上是針對多制式網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(cè)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(shè)備不升級
由于種種原因，運營商不具備網(wǎng)絡(luò)升級條件,，此時eNB設(shè)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(wù)體驗。
●UTRAN/GERAN設(shè)備全面升級
現(xiàn)網(wǎng)設(shè)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(luò)中靈活實現(xiàn)。這需要在2G/3G的系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(wù)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(wù)策略
關(guān)于語音業(yè)務(wù),，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(jié),，E-UTRAN對語音業(yè)務(wù)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(wù),。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(wù)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(wù)時，將自動切換至3G/2G網(wǎng)絡(luò)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(luò)并存同樣要做到基礎(chǔ)設(shè)施的共享，既顯著降低了運營商的設(shè)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(shè)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(luò)頻段和覆蓋面積等因素的制約，站址共享仍應(yīng)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(yīng)用于核心商務(wù)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(shè)備共享
系統(tǒng)設(shè)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(shè)備提供商并不支持多制式系統(tǒng)設(shè)備的共享,。中興通訊的無線系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)一平臺在此時得到了青睞，其無線系統(tǒng)設(shè)備采用統(tǒng)一的MicroTCA硬件平臺架構(gòu)以及SDR軟件平臺,。統(tǒng)一平臺一方面加大了設(shè)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(luò)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(luò)的設(shè)備資源共享,，使設(shè)備共享率達到新的高度。
圖2 系統(tǒng)設(shè)備共享案例
●網(wǎng)絡(luò)共享
從廣義上講,，共享不同網(wǎng)絡(luò)的共用部分都可以稱為網(wǎng)絡(luò)共享,，但是在業(yè)界，網(wǎng)絡(luò)共享有其特定含義：它特指不同運營商之間的網(wǎng)絡(luò)共享,，網(wǎng)絡(luò)制式并不是其關(guān)注重點,。網(wǎng)絡(luò)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(guān)系,，但是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(luò)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(luò)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(shè)備實現(xiàn)角度看,，硬件沒有增加多少復(fù)雜度,，關(guān)鍵是軟件部分實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備與不同運營商的業(yè)務(wù)及統(tǒng)計系統(tǒng)的匹配等工作，使得共享網(wǎng)絡(luò)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(luò)共存的關(guān)鍵策略,，與網(wǎng)絡(luò)共享,、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确桨赣袡C組合，可以實現(xiàn)對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的最大化利用,，大大降低了設(shè)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,。