EV—DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的性能分析及優(yōu)化

何曉明　曹維華　賀曉東

摘要：分析了小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響，同時(shí)提出了一種業(yè)務(wù)接入控制的數(shù)學(xué)模型。通過仿真，得出了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法能提升無線網(wǎng)絡(luò)性能，接入更多用戶。并從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)提出專為小流量長在線業(yè)務(wù)而優(yōu)化的解決方案。

關(guān)鍵詞： 即時(shí)通信；物聯(lián)網(wǎng)；小流量長在線業(yè)務(wù)；接入控制；性能優(yōu)化

Abstract： In this paper， we discuss the effect of the always-on services of Little Traffic on EV-DO networks and propose a mathematical model for service access control. Through simulations， we create some methods for optimizing network performance， radio network performance， and access for users. Finally， we propose some optimization solutions the always-on services of little traffic.

Key words： instant message； internet of things； always-on services of little traffic； access control； performance optimization

隨著3G網(wǎng)絡(luò)的日益完善及廣泛覆蓋，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)入發(fā)展的快車道，智能手機(jī)已成為人們生活的基本配置。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域從人拓展到機(jī)器。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在滿足人們隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)的便捷性要求的同時(shí)，更為重要的功能是為人們提供廣泛多樣的社交溝通方式，如手機(jī)QQ、微信、手機(jī)微博等即時(shí)通信（IM）類應(yīng)用。

智能手機(jī)這種“永遠(yuǎn)在線”的業(yè)務(wù)體驗(yàn)需求給3G網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的沖擊。最典型的例子是2012年1月25日發(fā)生在日本最大的移動(dòng)運(yùn)營商N(yùn)TT DoCoMo大面積網(wǎng)絡(luò)癱瘓事故。故障持續(xù)近5個(gè)小時(shí)，而這已經(jīng)是DoCoMo在過去6個(gè)月出現(xiàn)的第5次網(wǎng)絡(luò)問題。美國AT&T、歐洲Orange 等一些知名的電信運(yùn)營商近年來都曾經(jīng)遭遇過類似的、嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況，給人們的生活和工作帶來了影響。

文章主要分析人們廣泛使用的IM應(yīng)用這類小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響。在對小流量長在線業(yè)務(wù)特征進(jìn)行分析和現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步梳理DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并提出了一種業(yè)務(wù)接入控制的數(shù)學(xué)模型，最后從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)提出專為小流量長在線業(yè)務(wù)而優(yōu)化的解決方案。

1 小流量長在線業(yè)務(wù)特征

小流量長在線業(yè)務(wù)大體分為兩類：人與人通信及機(jī)器與機(jī)器通信（M2M）。目前，中國的人與人通信的小流量長在線應(yīng)用軟件主要以QQ、微信、微博為代表。據(jù)統(tǒng)計(jì)，校園學(xué)生中手機(jī)QQ和微信的滲透率達(dá)到80%以上，而普通用戶中參與QQ應(yīng)用的用戶占比也達(dá)到40%左右；校園學(xué)生同時(shí)也是手機(jī)微博的主要使用群體，滲透率達(dá)到50%以上。M2M應(yīng)用是一種典型的小流量長在線業(yè)務(wù)，發(fā)展勢頭良好，是未來小流量長在線業(yè)務(wù)的潛在增長點(diǎn)。這兩類小流量長在線業(yè)務(wù)的共同特征是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁枯^低，但占用過多的無線資源，導(dǎo)致無線資源的使用效率低；同時(shí)頻繁的連接激活與釋放產(chǎn)生大量的信令開銷，使無線網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷不堪重負(fù)。小流量長在線業(yè)務(wù)特征可概括為以下幾個(gè)方面[1]。

·在線時(shí)間長。對于M2M應(yīng)用，因不同業(yè)務(wù)應(yīng)用場景不同，業(yè)務(wù)在線時(shí)間也不盡相同，但總體在線時(shí)間較長。如在電力抄表應(yīng)用中，電力公司為了實(shí)時(shí)了解電力抄表系統(tǒng)的工作狀態(tài)，要求抄表終端24 h在線；環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)也要求全天候上報(bào)監(jiān)測點(diǎn)的溫度和濕度情況；公交或出租車的車載終端全球定位系統(tǒng)（GPS）定位業(yè)務(wù)每天在線時(shí)長至少在10 h以上。而在手機(jī)IM的應(yīng)用中，雖然不同個(gè)體間存在著使用習(xí)慣的差異性，但運(yùn)營商普遍采用的按流量計(jì)費(fèi)方式能夠使得大多數(shù)用戶的平均在線時(shí)間超過8 h。

·流量小。不同于上網(wǎng)下載這類大流量突發(fā)業(yè)務(wù)，大多數(shù)小流量長在線業(yè)務(wù)具有小流量突發(fā)的特點(diǎn)，即每次連接傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量都很小。根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，車載終端GPS定位業(yè)務(wù)每次連接的前、反向數(shù)據(jù)量約為800～860 Byte，前、反向速率均小于4.8 kbit/s；手機(jī)QQ每次連接的前、反數(shù)據(jù)量約為500～600 Byte，前、反向速率大部分接近3 kbit/s。

·連接次數(shù)高。對于車載終端GPS定位業(yè)務(wù)，人們需要實(shí)時(shí)了解車輛的軌跡和行蹤，可根據(jù)車速情況調(diào)整GPS數(shù)據(jù)發(fā)送頻度，若按平均每分鐘上報(bào)一次數(shù)據(jù)計(jì)算，每小時(shí)建立的空口連接數(shù)約為60次；對于手機(jī)QQ業(yè)務(wù)，消息的發(fā)送頻次取決于應(yīng)用場景。在主流的IM軟件中，由于中國使用QQ應(yīng)用的用戶滲透率最高，如此頻繁的空口連接和釋放對無線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

·心跳周期短。為保持業(yè)務(wù)長時(shí)在線，大多數(shù)客戶端軟件都具有心跳機(jī)制，如較早版本的QQ客戶端心跳周期為30 s。

·前、反向鏈路的占空比低。由于小流量長在線業(yè)務(wù)具有較強(qiáng)的間隙性傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，一個(gè)小的突發(fā)數(shù)據(jù)過后，要經(jīng)過一個(gè)較長的時(shí)間間隔才會(huì)傳送下一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，車載終端及手機(jī)IM應(yīng)用大部分連接的占空比都低于20%。也就是說，終端在提供小流量長在線業(yè)務(wù)的時(shí)候，大部分時(shí)間處在休眠狀態(tài)，只有小部分時(shí)間在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

2 EV-DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量

長在線業(yè)務(wù)的性能分析

2.1 小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO

網(wǎng)絡(luò)影響的現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)

為了了解小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響程度，我們收集了大量已有的現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)，并在江蘇、四川等省份進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，測試拓?fù)淙鐖D1所示。在現(xiàn)場試驗(yàn)中，連接分光器的外置深度報(bào)文檢測（DPI）設(shè)備及后臺(tái)分析系統(tǒng)主要用于采集分析移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的流量組成、小流量長在線業(yè)務(wù)在整個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量占比以及參與小流量長在線業(yè)務(wù)的用戶占比情況。核心網(wǎng)分組域使用中興通訊的分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)（PDSN）設(shè)備，通過內(nèi)置DPI模塊對下行的IP報(bào)文進(jìn)行識(shí)別和標(biāo)識(shí)，在A10連接中通過通用路由封裝（GRE）頭部擴(kuò)展屬性攜帶業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)APP ID及業(yè)務(wù)QoS等級(jí)Profile ID，并傳遞到無線側(cè)的基站控制器/分組控制功能（BSC/PCF）。中興通訊的無線網(wǎng)管內(nèi)置呼叫話單統(tǒng)計(jì)模塊（CDT）實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的無線資源占用統(tǒng)計(jì)和分析，它能夠統(tǒng)計(jì)到每個(gè)連接的時(shí)長、前、反向流量以及業(yè)務(wù)屬性。根據(jù)CDT統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，人們能夠得到各種業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的連接數(shù)、連接時(shí)長以及流量情況?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)由IM應(yīng)用產(chǎn)生的無線連接數(shù)占所有移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)連接數(shù)的30%左右，由IM應(yīng)用產(chǎn)生的話務(wù)量占到所有移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)話務(wù)量的25%，但I(xiàn)M應(yīng)用所產(chǎn)生的前、反向流量卻不到全網(wǎng)整個(gè)流量的10%。也就是說，IM這種小流量長在線應(yīng)用占用了DO網(wǎng)絡(luò)30%的信令負(fù)荷及25%的無線資源，但是運(yùn)營商按流量計(jì)費(fèi)這種商業(yè)模式使得IM應(yīng)用只為電信運(yùn)營商貢獻(xiàn)了10%的業(yè)務(wù)收入。

2.2 小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO

網(wǎng)絡(luò)的具體影響

到目前為止，中國電信還未發(fā)生因小流量長在線業(yè)務(wù)引起的大面積網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象，但是在部分高校、高密度寫字樓等人群聚集的熱點(diǎn)區(qū)域，接收到大量的用戶投訴，主要表現(xiàn)為接入網(wǎng)絡(luò)困難、頻繁掉線、上網(wǎng)速率慢、甚至打不開網(wǎng)頁等現(xiàn)象。通過無線網(wǎng)管數(shù)據(jù)分析得到：這些熱點(diǎn)基站的忙時(shí)連接成功率、無線掉線率、連接數(shù)、話務(wù)量、反向鏈路的基底噪聲（ROT）等指標(biāo)偏離正常水平，但是忙時(shí)前/反向吞吐量、前向時(shí)隙占用率等指標(biāo)并未表現(xiàn)異常，這表明這些問題基站并不是由于業(yè)務(wù)量過載引起的。我們對高校學(xué)生進(jìn)行調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，高校學(xué)生們普遍都喜歡使用QQ、微信、微博這類IM業(yè)務(wù)，尤其在一天之中的22：00—24：00時(shí)段使用最為集中。

在DO網(wǎng)絡(luò)中，每載扇激活的用戶數(shù)主要受前向MACIndex數(shù)量、反向信道單元（CE）數(shù)量以及反向ROT等參數(shù)的限制。前向MACIndex資源中，每載扇能用于業(yè)務(wù)信道的最大數(shù)是114個(gè)，考慮到軟切換的需要，假設(shè)軟切換因子為30%～40%，則前向業(yè)務(wù)信道MACIndex資源最大可用數(shù)約70～80個(gè)，再考慮30%的冗余（一部分用于控制信道包），實(shí)際可用于用戶終端的數(shù)量約50～60個(gè)。反向CE數(shù)目受信道板硬件資源（如芯片）的限制，一般可通過硬件升級(jí)等方式提供更多的CE資源。

另一個(gè)限制每載扇激活用戶數(shù)的重要因素是反向ROT指標(biāo)。基站根據(jù)ROT來評估基站的干擾和負(fù)載情況。由于DO系統(tǒng)反向采用碼分多址接入方式，所以反向干擾受限；反向ROT抬升，將造成基站反向覆蓋的收窄，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶由于功率不足造成接入失敗和掉話，從而影響用戶感知。反向ROT值越高，意味著反向負(fù)荷越重。一個(gè)載扇下激活的用戶數(shù)越多，反向干擾就越嚴(yán)重?，F(xiàn)場測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，50部手機(jī)QQ主動(dòng)通信時(shí)（每分鐘發(fā)送1條消息），可將反向鏈路的底噪抬升3～5 dB，相當(dāng)于消耗30%～70%的反向容量。這會(huì)嚴(yán)重影響其他用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

假設(shè)一個(gè)全向扇區(qū)下共有[N]個(gè)用戶，[VAF]表示業(yè)務(wù)激活因子，每個(gè)用戶的信號(hào)達(dá)到基站接收機(jī)時(shí)電平基本相等，并假設(shè)所有用戶的反向平均速率為[R]，系統(tǒng)擴(kuò)頻帶寬為[W]，每個(gè)用戶解調(diào)信號(hào)所需的最小信干比為[EbIo][2]。在不考慮接收機(jī)本身熱噪聲的影響及周圍小區(qū)對本小區(qū)的干擾時(shí)，則可以粗略得到：

[N≈1+WRVAF×EbIo] （1）

考慮一個(gè)全向扇區(qū)接入的用戶數(shù)遠(yuǎn)大于1，則根據(jù)公式（1），實(shí)際同時(shí)激活的用戶數(shù)[n]為：

[n≈WREbIo] （2）

在校園區(qū)域，由于大量學(xué)生在同一時(shí)間段頻繁使用QQ或微信這類IM應(yīng)用，容易形成聚集效應(yīng)，過度占用無線資源，導(dǎo)致上述無線資源枯竭，網(wǎng)絡(luò)性能急劇惡化，用戶體驗(yàn)變差。另一方面，IM消息的頻繁發(fā)送引起空口連接的頻繁激活與釋放，產(chǎn)生大量的信令開銷，加重了控制信道的信令負(fù)荷。當(dāng)控制信道發(fā)生信令擁塞時(shí)，信令開始丟棄，更有甚者，當(dāng)信令風(fēng)暴引起的大量突發(fā)的尋呼消息將使得基站控制器（BSC）的信令處理能力嚴(yán)重過載，最終引起大面積網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2.3 小流量長在線業(yè)務(wù)對EV-DO

網(wǎng)絡(luò)影響的數(shù)學(xué)模型

假設(shè)某個(gè)載扇下接入[n]個(gè)小流量長在線用戶，每個(gè)用戶平均1 h產(chǎn)生[a]次呼叫，每次呼叫占用的平均空口連接時(shí)長為[t]s，則每個(gè)小流量長在線用戶平均產(chǎn)生的話務(wù)量為[（a×t）/3 600]（Erl），在任意時(shí)刻每個(gè)用戶占用空口資源的概率[p]也為[（a×t）/3 600]?？梢院侠淼卣J(rèn)為每個(gè)用戶的行為是相互獨(dú)立的，考察任意時(shí)刻有多少用戶同時(shí)占用空口資源就成為經(jīng)典的[n]重伯努利試驗(yàn)[3-5]。

根據(jù)二項(xiàng)分布的相關(guān)定理，任意時(shí)刻有[m]個(gè)用戶同時(shí)占用空口資源的概率為：

[bm；n，p=Cmnpm1-pn-m] （3）

我們設(shè)定每載扇下同時(shí)激活的用戶數(shù)極限為[k]，則在任意時(shí)刻有不超過[k]個(gè)用戶同時(shí)占用空口資源的概率為：

[m=0kCmnpm1-pn-m] （4）

也就是說，根據(jù)給定的每載扇下同時(shí)激活的用戶數(shù)極限[k]，每載扇下接入的用戶數(shù)[n]，以及每用戶平均話務(wù)量（即為用戶平均占用空口資源的概率[p]），由式（4）可以計(jì)算得到該載扇下小流量長在線用戶的連接成功率指標(biāo)。

在任意時(shí)刻超過第[k]個(gè)用戶的連接請求將被拒絕，因此根據(jù)上述條件，可得到該載扇下小流量長在線用戶的連接失敗率指標(biāo)為：

[1-m=0kCmnpm1-pn-m] （5）

以某個(gè)載扇下同時(shí)激活的用戶數(shù)極限[k]= 50、接入的用戶數(shù)[n]= 200為例進(jìn)行仿真，圖2給出了該載扇下每用戶平均話務(wù)量與平均連接成功率的關(guān)系。

圖2中，每用戶平均話務(wù)量小于0.2 Erl時(shí)，載扇的平均連接成功率指標(biāo)可維持在95%以上，但是當(dāng)每用戶平均話務(wù)量大于0.2 Erl時(shí)，每用戶平均話務(wù)量的微小增加都會(huì)導(dǎo)致載扇下平均連接成功率的急劇下降。減少每用戶平均話務(wù)量水平，可大幅提高載扇的平均連接成功率指標(biāo)。

通過仿真，圖3給出了在維持載扇下平均連接成功率為95%以上（不降低連接成功率指標(biāo)），且并發(fā)連接數(shù)為50個(gè)時(shí)，每用戶的平均話務(wù)量與每載扇下的接入用戶數(shù)的關(guān)系。通過減少每用戶平均話務(wù)量水平，可顯著提高載扇的接入用戶數(shù)[6]。

當(dāng)每用戶平均話務(wù)量（即用戶平均占用空口資源的概率）不變，并維持載扇下平均連接成功率在95%以上時(shí)，進(jìn)一步仿真分析載扇下接入用戶數(shù)與并發(fā)連接數(shù)的關(guān)系。圖4給出了用戶平均占用空口資源的概率[p]= 0.2時(shí)載扇下接入用戶數(shù)與并發(fā)連接數(shù)的關(guān)系。

可見，在保持平均連接成功率不變（95%以上）的前提下，減少每載扇下接入用戶數(shù)可以顯著降低該載扇下的并發(fā)連接數(shù)，也即意味著可大幅降低ROT指標(biāo)，提升網(wǎng)絡(luò)反向容量，改善用戶的業(yè)務(wù)感知。

3 小流量長在線業(yè)務(wù)的優(yōu)化

根據(jù)上述分析，小流量長在線業(yè)務(wù)對DO 網(wǎng)絡(luò)的影響主要表現(xiàn)為2個(gè)方面：

（1）空口連接時(shí)間長，造成對無線資源的過度占用，而每連接內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，無線資源使用效率低；（2）空口連接次數(shù)高，增加無線網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷，容易引起信令風(fēng)暴。

針對第1個(gè)問題，文章試圖從終端、網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用平臺(tái)3個(gè)方面提出最小化小流量長在線業(yè)務(wù)對空口資源占用的優(yōu)化手段。對于第2個(gè)問題，主要通過改進(jìn)DO網(wǎng)絡(luò)的尋呼方式加以緩解，如基于業(yè)務(wù)的尋呼抑制技術(shù)、基于業(yè)務(wù)的尋呼優(yōu)先級(jí)技術(shù)、基于路由更新（RU）尋呼技術(shù)等，在文章不做深入討論。

3.1 調(diào)整休眠定時(shí)器

在上述小流量長在線業(yè)務(wù)的接入控制數(shù)據(jù)模型中，若在不增加連接次數(shù)的前提下，減少每次連接的時(shí)長，可相應(yīng)減少每用戶平均產(chǎn)生的話務(wù)量水平，也就減少了任意時(shí)刻每個(gè)用戶占用空口資源的概率，這樣以來在每載扇同時(shí)激活的用戶數(shù)極限及連接成功率指標(biāo)不變的條件下，可提高每載扇接入用戶數(shù)；另一方面，若維持每載扇的接入用戶數(shù)及連接成功率指標(biāo)不變，當(dāng)每用戶平均話務(wù)量減少時(shí)，每載扇同時(shí)激活的用戶數(shù)也會(huì)相應(yīng)減少，意味著DO網(wǎng)絡(luò)反向ROT值的下降，無線網(wǎng)絡(luò)的前、反向吞吐量將得到提升，能有效改善其他用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)[7]。

對于IM這類小流量長在線業(yè)務(wù)，由于消息的傳輸具有較強(qiáng)的間隙性，一個(gè)小的突發(fā)數(shù)據(jù)過后，要經(jīng)過一個(gè)較長的時(shí)間間隔才傳送下一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為傳輸鏈路的占空比很低。若能在傳送一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)后立即釋放空口連接，可大大減少這種小流量長在線業(yè)務(wù)對空口資源的占用時(shí)間。

休眠定時(shí)器就是終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)檢測到空口連接空閑時(shí)（沒有數(shù)據(jù)傳輸）釋放該連接所需等待的時(shí)間。通過減少小流量長在線業(yè)務(wù)的休眠定時(shí)器可降低使用這類業(yè)務(wù)的話務(wù)量水平。休眠定時(shí)器設(shè)置得過長，會(huì)增加每次連接的空閑等待時(shí)間，反映在用戶平均話務(wù)量的升高；休眠定時(shí)器設(shè)置得過短，雖然會(huì)降低話務(wù)量，但可能會(huì)引起連接次數(shù)的增加，產(chǎn)生更多的信令開銷。因此，調(diào)整休眠定時(shí)器需要權(quán)衡話務(wù)量與信令負(fù)荷兩者的關(guān)系，不適合在信令負(fù)荷較高的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施。

以休眠定時(shí)器的最短極限3 s為例，定義小流量長在線業(yè)務(wù)的一個(gè)消息突發(fā)為一串間隔小于3 s的連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)包，每個(gè)消息突發(fā)之間的間隔稱為消息突發(fā)間隔。假定小流量長在線業(yè)務(wù)的所有消息突發(fā)間隔大于10 s的概率超過90%，那么當(dāng)休眠定時(shí)器調(diào)整為3 s時(shí)產(chǎn)生的連接數(shù)比休眠定時(shí)器調(diào)整為10 s時(shí)最多會(huì)多出10%，但用戶平均話務(wù)量卻下降到原來的一半以上。同時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率將得到成倍的提升，這對于校園這種QQ應(yīng)用密集的區(qū)域是相當(dāng)有吸引力的。通過在分組域部署的內(nèi)置或外置DPI對小流量長在線消息報(bào)文的時(shí)間間隔分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以為優(yōu)化調(diào)整休眠定時(shí)器提供參考依據(jù)。

因此，調(diào)整終端和網(wǎng)絡(luò)的休眠定時(shí)器作為小流量長在線應(yīng)用優(yōu)化的重要手段，可有效減少用戶對空口資源的占用，降低每用戶話務(wù)量，減少反向干擾，提升網(wǎng)絡(luò)性能，從而能夠接入更多用戶。調(diào)整休眠定時(shí)器可以普遍適用于如高校區(qū)域這種大量用戶使用小流量長在線業(yè)務(wù)的場景之中[8-12]。

3.2 調(diào)整手機(jī)客戶端及應(yīng)用服務(wù)器的

消息發(fā)送方式

大多數(shù)手機(jī)IM客戶端為了保持業(yè)務(wù)的長時(shí)間在線，都會(huì)周期性地向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送心跳消息，以維持點(diǎn)對點(diǎn)（PPP）連接永不中斷。每次心跳消息的發(fā)送都可能引起空口連接的激活與釋放，心跳消息的發(fā)送周期越短，增加的連接次數(shù)越多，每用戶的平均話務(wù)量水平和信令開銷也會(huì)相應(yīng)增加。因此，在不中斷PPP連接的條件下，最大限度地降低終端發(fā)送心跳消息的頻度，可以有效減少空口連接的次數(shù)，提高無線資源利用率。如早期版本的QQ客戶端心跳周期為30 s，一個(gè)小時(shí)會(huì)產(chǎn)生120次的心跳消息，最壞情況下因心跳消息可能會(huì)多產(chǎn)生120次的空口連接。由于現(xiàn)網(wǎng)中分組域PDSN與終端的PPP連接的空閑超時(shí)定時(shí)器通常設(shè)置為10～15 min。實(shí)際上，IM客戶端的心跳周期只要小于PPP連接的空閑超時(shí)定時(shí)器時(shí)間就可以維持PPP連接不會(huì)中斷。

另一方面，IM應(yīng)用服務(wù)器會(huì)主動(dòng)向IM客戶端頻繁推送大量消息，如在QQ或MSN應(yīng)用中，服務(wù)器會(huì)實(shí)時(shí)更新好友的上/下線通知及各種廣告信息等內(nèi)容，特別是“群”服務(wù)中一個(gè)用戶發(fā)送的消息將會(huì)廣播到“群”中的所有用戶，IM客戶端建立的“群”越多[13]，接收到的廣播消息量就越大。大量來自服務(wù)器的消息一方面加重了DO網(wǎng)絡(luò)尋呼終端的尋呼量，同時(shí)也因大幅增加的空口連接次數(shù)造成對無線資源的過度占用?，F(xiàn)場測試中發(fā)現(xiàn)一個(gè)列有100個(gè)好友的QQ客戶端差不多每30 s間隔發(fā)生一次尋呼及空口連接的激活/釋放過程。如果SP能調(diào)整IM應(yīng)用服務(wù)器的消息推送方式，把除聊天這類實(shí)時(shí)性要求較高消息外的其他消息先緩存起來，再以較長的時(shí)間周期批量推送給IM客戶端，可以大大減少服務(wù)器推送消息的頻次，相應(yīng)減少信令量及對空口資源的占用。

3.3 用戶接入控制

從上述數(shù)學(xué)模型的仿真可知，減少每載扇下接入用戶數(shù)可以顯著降低該載扇下的并發(fā)連接數(shù)，也即意味著可大幅降低ROT指標(biāo)，減少反向干擾，提升網(wǎng)絡(luò)反向容量，改善用戶的業(yè)務(wù)感知。通過在核心網(wǎng)分組域?qū)d扇下的接入用戶（PPP連接數(shù)）進(jìn)行限制，并根據(jù)價(jià)值最大化的接入控制策略對長時(shí)間在線的小流量長在線老用戶實(shí)施剔除，接入新用戶，以增加用戶公平使用網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)。用戶接入控制方案可應(yīng)用于發(fā)生重大活動(dòng)、突發(fā)事件等引起特定載扇下接入用戶暴增的場景，也可使用于校園等IM應(yīng)用密集的區(qū)域[14]。

通過在核心網(wǎng)分組域的AAA服務(wù)器或策略服務(wù)器（PCRF）為每載扇設(shè)定可接入的最大用戶數(shù)門限，并對各載扇下用戶的在線時(shí)長、總上/行流量及連接次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[15]。當(dāng)某載扇下用戶數(shù)（PPP連接數(shù)）達(dá)到門限時(shí)，AAA服務(wù)器或PCRF根據(jù)接入控制策略拒絕新用戶接入，或通過斷開PPP連接的方式強(qiáng)制低價(jià)值老用戶下線，以接入新用戶。

4結(jié)束語

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)的興起催生出越來越多的小流量長在線業(yè)務(wù)，對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響日益顯現(xiàn)。文章在對小流量長在線業(yè)務(wù)特征進(jìn)行分析和現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，梳理了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并提出了一種業(yè)務(wù)接入控制的數(shù)學(xué)模型。通過仿真，得出了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法，最后從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)提出專為小流量長在線業(yè)務(wù)而優(yōu)化的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] CDMA 2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 3GPP2， 2006.

[2] 1xEV-DO Forward Link Capacity Test Report [R]. QUALCOMM Technical Document， 80-H0581-1 Revision A， 2002.

[3] Interoperability Specification （IOS） for cdma2000 Access Network Interfaces—Part 7 （A10 and A11 Interfaces）[S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2009.

[4] CDMA2000 Wireless IP Network Standard： Accounting Services and 3GPP2 Radius VSAs [S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2008.

[5] 何曉明， 賈曼， 劉志華. 小流量長在線業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響及優(yōu)化[J]. 電信科學(xué)， 2013， 29（2）： 142-146.

[6] 田鋒. 論“信令風(fēng)暴”與其解決方案[J]. 現(xiàn)代電信科學(xué)， 2011， 43（11）： 29-33.

[7] 張志華. 優(yōu)化典型EVDO行業(yè)應(yīng)用[N]. 通信產(chǎn)業(yè)報(bào)， 2011（3）.

[8] 閔銳. EV-DO網(wǎng)絡(luò)高效應(yīng)對3G信令風(fēng)暴[J]. 電信技術(shù)， 2012， 20（2）： 40-42.

[9] 中興通訊股份有限公司.ZXC10 BSSB產(chǎn)品技術(shù)說明書[Z]. 2008.

[10] 李良斌， 羅旭耀. 基于無線網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的用戶業(yè)務(wù)行為分類與感知評估技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù)， 2013， 19 （5）： 56-60.

[11] 楊波. 智能手機(jī)信令風(fēng)暴探析[J]. 數(shù)字通信， 2012， 38（4）： 81-83.

[12] 趙艷梅， 朱曉燕. 轉(zhuǎn)變運(yùn)維模式迎接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新挑戰(zhàn)[J]. 電信科學(xué)， 2011， 27（10A）： 90-93.

[13] 中國電信股份有限公司. 關(guān)于小流量長在線業(yè)務(wù)的CDMA無線網(wǎng)承載策略研究[R]. 2012.

[14] 江蘇電信股份有限公司. 小流量常在線業(yè)務(wù)優(yōu)化指導(dǎo)手冊[Z]. 2012.

[15] 謝國瑞. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2002.

4結(jié)束語

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)的興起催生出越來越多的小流量長在線業(yè)務(wù)，對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響日益顯現(xiàn)。文章在對小流量長在線業(yè)務(wù)特征進(jìn)行分析和現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，梳理了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并提出了一種業(yè)務(wù)接入控制的數(shù)學(xué)模型。通過仿真，得出了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法，最后從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)提出專為小流量長在線業(yè)務(wù)而優(yōu)化的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] CDMA 2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 3GPP2， 2006.

[2] 1xEV-DO Forward Link Capacity Test Report [R]. QUALCOMM Technical Document， 80-H0581-1 Revision A， 2002.

[3] Interoperability Specification （IOS） for cdma2000 Access Network Interfaces—Part 7 （A10 and A11 Interfaces）[S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2009.

[4] CDMA2000 Wireless IP Network Standard： Accounting Services and 3GPP2 Radius VSAs [S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2008.

[5] 何曉明， 賈曼， 劉志華. 小流量長在線業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響及優(yōu)化[J]. 電信科學(xué)， 2013， 29（2）： 142-146.

[6] 田鋒. 論“信令風(fēng)暴”與其解決方案[J]. 現(xiàn)代電信科學(xué)， 2011， 43（11）： 29-33.

[7] 張志華. 優(yōu)化典型EVDO行業(yè)應(yīng)用[N]. 通信產(chǎn)業(yè)報(bào)， 2011（3）.

[8] 閔銳. EV-DO網(wǎng)絡(luò)高效應(yīng)對3G信令風(fēng)暴[J]. 電信技術(shù)， 2012， 20（2）： 40-42.

[9] 中興通訊股份有限公司.ZXC10 BSSB產(chǎn)品技術(shù)說明書[Z]. 2008.

[10] 李良斌， 羅旭耀. 基于無線網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的用戶業(yè)務(wù)行為分類與感知評估技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù)， 2013， 19 （5）： 56-60.

[11] 楊波. 智能手機(jī)信令風(fēng)暴探析[J]. 數(shù)字通信， 2012， 38（4）： 81-83.

[12] 趙艷梅， 朱曉燕. 轉(zhuǎn)變運(yùn)維模式迎接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新挑戰(zhàn)[J]. 電信科學(xué)， 2011， 27（10A）： 90-93.

[13] 中國電信股份有限公司. 關(guān)于小流量長在線業(yè)務(wù)的CDMA無線網(wǎng)承載策略研究[R]. 2012.

[14] 江蘇電信股份有限公司. 小流量常在線業(yè)務(wù)優(yōu)化指導(dǎo)手冊[Z]. 2012.

[15] 謝國瑞. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2002.

4結(jié)束語

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)的興起催生出越來越多的小流量長在線業(yè)務(wù)，對EV-DO網(wǎng)絡(luò)的影響日益顯現(xiàn)。文章在對小流量長在線業(yè)務(wù)特征進(jìn)行分析和現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，梳理了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并提出了一種業(yè)務(wù)接入控制的數(shù)學(xué)模型。通過仿真，得出了DO網(wǎng)絡(luò)承載小流量長在線業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法，最后從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)提出專為小流量長在線業(yè)務(wù)而優(yōu)化的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] CDMA 2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 3GPP2， 2006.

[2] 1xEV-DO Forward Link Capacity Test Report [R]. QUALCOMM Technical Document， 80-H0581-1 Revision A， 2002.

[3] Interoperability Specification （IOS） for cdma2000 Access Network Interfaces—Part 7 （A10 and A11 Interfaces）[S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2009.

[4] CDMA2000 Wireless IP Network Standard： Accounting Services and 3GPP2 Radius VSAs [S]. 3GPP2， C.S0024-A， V 2.0， 2008.

[5] 何曉明， 賈曼， 劉志華. 小流量長在線業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響及優(yōu)化[J]. 電信科學(xué)， 2013， 29（2）： 142-146.

[6] 田鋒. 論“信令風(fēng)暴”與其解決方案[J]. 現(xiàn)代電信科學(xué)， 2011， 43（11）： 29-33.

[7] 張志華. 優(yōu)化典型EVDO行業(yè)應(yīng)用[N]. 通信產(chǎn)業(yè)報(bào)， 2011（3）.

[8] 閔銳. EV-DO網(wǎng)絡(luò)高效應(yīng)對3G信令風(fēng)暴[J]. 電信技術(shù)， 2012， 20（2）： 40-42.

[9] 中興通訊股份有限公司.ZXC10 BSSB產(chǎn)品技術(shù)說明書[Z]. 2008.

[10] 李良斌， 羅旭耀. 基于無線網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的用戶業(yè)務(wù)行為分類與感知評估技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù)， 2013， 19 （5）： 56-60.

[11] 楊波. 智能手機(jī)信令風(fēng)暴探析[J]. 數(shù)字通信， 2012， 38（4）： 81-83.

[12] 趙艷梅， 朱曉燕. 轉(zhuǎn)變運(yùn)維模式迎接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新挑戰(zhàn)[J]. 電信科學(xué)， 2011， 27（10A）： 90-93.

[13] 中國電信股份有限公司. 關(guān)于小流量長在線業(yè)務(wù)的CDMA無線網(wǎng)承載策略研究[R]. 2012.

[14] 江蘇電信股份有限公司. 小流量常在線業(yè)務(wù)優(yōu)化指導(dǎo)手冊[Z]. 2012.

[15] 謝國瑞. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2002.