信令風暴對移動通信網(wǎng)絡(luò)的影響及應(yīng)對策略

鄒潔+鄧宏

【摘 要】 3G終端的智能化，使用戶業(yè)務(wù)行為特征發(fā)生巨大變化，智能手機普及引起的信令風暴對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了巨大影響。本文從智能手機的業(yè)務(wù)特征入手，分析信令風暴產(chǎn)生的原因，分析其業(yè)務(wù)特點和對移動網(wǎng)絡(luò)的影響，掌握智能手機信令風暴的特點，并從網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和流量經(jīng)營角度提出應(yīng)對策略。

【關(guān)鍵詞】 智能手機 手機風暴 CELL_PCH 流量經(jīng)營 立體覆蓋 ；

一、前言

隨著中國第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)層面已經(jīng)提供了支撐大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力。智能手機市場占比越來越高。使得移動網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量劇增。但智能手機也給運營商帶來較多的問題，智能手機對網(wǎng)絡(luò)帶寬的大量占用帶來新的網(wǎng)絡(luò)問題：掉話、數(shù)據(jù)擁塞、上網(wǎng)速度下降等問題，在國外多家運營商出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)癱瘓、用戶體驗QoE下降、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量嚴重下降等嚴重的網(wǎng)絡(luò)問題。雖然現(xiàn)在我們的數(shù)據(jù)流量遠未達到網(wǎng)絡(luò)容量，但還是應(yīng)該未雨綢繆，提取做好網(wǎng)絡(luò)資源評估。

二、信令風暴產(chǎn)生的原因分析

相比普通手機用戶，智能手機除產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流量外，還產(chǎn)生超額的信令流量，由于網(wǎng)絡(luò)原先規(guī)劃的信令容量有限，所以額外的信令負荷很容易導致掉話、無線接入、網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題。

（1）智能終端引發(fā)的用戶行為變化：

隨著QQ、微信、微博等大量應(yīng)用在智能終端上的普及，由于業(yè)務(wù)本身的特點，用戶由過去每小時使用一兩次業(yè)務(wù)變成了每小時可以發(fā)起十幾次或幾十次的連接。用戶每一次使用業(yè)務(wù)幾乎都會產(chǎn)生新的信令。由此可見信令風暴的形成是智能手機在“推波助瀾”。另外，智能終端操作系統(tǒng)本身的特性，如快速休眠行為、長期在線心跳行為等帶來了更頻繁的信令交互，也進一步加重了網(wǎng)絡(luò)的信令負荷。

（2）智能終端增長迅速，運營商準備不足

在信令風暴出現(xiàn)之前，運營商在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時還都是按照傳統(tǒng)的話務(wù)模型進行設(shè)計，而當智能終端和業(yè)務(wù)突然蓬勃發(fā)展后，這樣的網(wǎng)絡(luò)是無法應(yīng)對大量的信息沖擊的，所以必然導致信令風暴問題。

（3）永遠在線的應(yīng)用。如國內(nèi)的QQ、國外的MSN、Twitter，這些聊天社區(qū)應(yīng)用每隔幾秒就發(fā)送一些keep alive的消息，使得網(wǎng)絡(luò)為此做了很多額外的無線信道分配和創(chuàng)建。

（4）智能手機的快速休眠。智能手機由于應(yīng)用多，使用頻度高，所以手機電池成為瓶頸。為了節(jié)約電池用電，智能手機在發(fā)送消息到網(wǎng)絡(luò)完畢后強制把自己從RRC connected狀態(tài)切到idle狀態(tài)，導致每次發(fā)現(xiàn)消息都要重新進行RRC request和RAB setup，發(fā)送完畢又強制釋放連接，從而對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大樓的信令負荷。

三、智能手機信令風暴應(yīng)對策略

引發(fā)信令風暴的主要矛盾是有限的無線網(wǎng)絡(luò)資源和應(yīng)用程序的大量信令交互。因此需要運營商和設(shè)備商共同努力解決問題。首先，需要增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和覆蓋、優(yōu)化無線參數(shù)、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，做好3G/4G分流和四網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，讓低價值業(yè)務(wù)就地疏導，提供移動寬帶網(wǎng)絡(luò)。其次，運營商提高流量精細化經(jīng)營能力，完善各級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，建設(shè)智能管道，形成科學有效的流量監(jiān)控體系。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)考慮避免不必要的信令交互發(fā)生，結(jié)合業(yè)務(wù)特點和用戶行為，在現(xiàn)有3GPP的協(xié)議基礎(chǔ)上優(yōu)化和完善信令處理流程，使網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的處理達到最優(yōu)；在網(wǎng)絡(luò)擁塞時確保高價值業(yè)務(wù)得到優(yōu)先處理。

1.1 提升WCDMA網(wǎng)絡(luò)容量滿足智能手機業(yè)務(wù)需求

1.1.1提升網(wǎng)絡(luò)利用率方案。檢測出過高和過低負荷的網(wǎng)元，通過硬件調(diào)整達到話務(wù)均衡，改善網(wǎng)絡(luò)利用率；通過多載波、小區(qū)重選參數(shù)、LAC區(qū)域優(yōu)化、RF優(yōu)化、傳輸擴容等優(yōu)化提升網(wǎng)絡(luò)容量。

1.1.2立體網(wǎng)絡(luò)覆蓋，微基站精確分擔宏基站話務(wù)負荷。對于密集區(qū)域，由于用戶較多，傳統(tǒng)的基站覆蓋容量遠遠無法滿足用戶業(yè)務(wù)需求，可通過立體網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案解決。室外使用宏站，解決普遍的覆蓋問題；室內(nèi)熱點使用微基站解決室內(nèi)普遍覆蓋及容量；室外局部熱點，采用拉遠RRH進行容量泄洪。

1.1.3通過扇區(qū)分裂高效、低成本地提升網(wǎng)絡(luò)容量。扇區(qū)分裂主要是解決網(wǎng)絡(luò)局部擁塞或者網(wǎng)絡(luò)局部弱覆蓋的問題。傳統(tǒng)新增基站的解決方案受新站獲取困難、建設(shè)周期長、建設(shè)成本高、消耗新頻率資源等問題，無法及時的解決網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，采用多扇區(qū)解決方案，無需獲取新站址、建設(shè)周期短、不消耗新頻率、建設(shè)成本低，可以高效低成本地提升網(wǎng)絡(luò)容量。

1.2提高流量精細化經(jīng)營能力，建設(shè)智能管道，減少網(wǎng)絡(luò)資源浪費

運營商需提高流量精細化經(jīng)營能力，完善各級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，建設(shè)智能管道，形成科學有效的流量監(jiān)控體系。做到感知用戶級別、感知區(qū)域、感知時間范圍、感知接入類型、感知業(yè)務(wù)種類、感知終端類型，根據(jù)話務(wù)模型和網(wǎng)絡(luò)狀況靈活制定策略。此外，需要規(guī)范智能應(yīng)用程序開發(fā)，對上線應(yīng)用進行充分測試，減少對網(wǎng)絡(luò)資源浪費。

總結(jié)

現(xiàn)有技術(shù)都是針對終端、無線、核心網(wǎng)等設(shè)備做一些優(yōu)化，以減輕信令風暴對網(wǎng)絡(luò)的影響。智能手機的快速發(fā)展給網(wǎng)絡(luò)容量帶來了巨大的沖擊，要做好網(wǎng)絡(luò)容量保障，必須在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運維優(yōu)化工作上進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須充分考慮數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)承載能力的需求，注重語音和數(shù)據(jù)協(xié)同建設(shè)，特別需要考慮智能手機帶來的影響。我們對用戶行為、業(yè)務(wù)和手機特性進行全面的評估分析優(yōu)化，減少終端用戶因素對網(wǎng)絡(luò)負荷的影響。各類高端時尚的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量將越來越被終端用戶所關(guān)注，需要建立主動全面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)端到端質(zhì)量監(jiān)控及提升機制。

【參考文獻】

[1] 《3GPP協(xié)議》.

[2] 華為智能手機信令風暴解決方案.

作者簡介：鄒潔（1983年11月），男，漢，籍貫（廣西北流市），學士，中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司玉林市分公司，通信中級工程師，副經(jīng)理，主要研究無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；鄧宏，現(xiàn)就職于中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司玉林市分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心 優(yōu)化工程師。endprint