智能風暴分析及解決技術研究

【摘要】移動互聯網快速發展對傳統移動網絡帶來了流量和信令的雙重沖擊，而移動互聯網發展的最顯著表征及載體就是智能終端，分析智能終端發展、對網絡資源的消耗，研究有針對性的解決方案，對合理有效的使用網絡資源有著重要的現實意義。本文簡述了移動互聯網、智能手機的發展，以及對網絡造成的壓力，并敘述了應對智能風暴的探索性方法。

【關鍵詞】移動互聯網智能風暴智能終端流量優化方案信令優化方案

一、引言

隨著3G網絡的逐步普及，據有關數據顯示，全球智能終端出貨量在2010年第三季度超過了8000萬部，同比增長95%。然而，全球運營商的經驗告訴我們，智能終端帶給運營商的不僅僅是可觀的利潤，也對網絡提出了新的挑戰。智能終端令網絡中的數據流量和信令流量呈現爆炸式的增長。全球多個移動運營商正在遭受來自“智能風暴”的沖擊。

二、智能風暴對網絡的沖擊

2.1智能手機與普通手機差異

智能手機在近幾年進入了高速發展期，主要得益于智能手機優于普通終端的特性以及移動互聯網的迅速推廣。其中智能手機優于普通終端的特性，決定了智能手機將逐漸替代普通終端，成為主流網絡接入設備。

普通終端主要滿足語音、短信應用業務，后期的發展中加入了部分數據業務的應用，但是應用擴容能力不足成為其最大不足。

CDMA智能手機具有以下幾方面的特性：（1）具備普通手機的全部功能，能夠進行正常的通話，發短信等手機應用；（2）具備無線接入互聯網的能力，即需要支持CDMA網絡下的CDMA 1X或者3G網絡。（3）具備PDA的功能，包括PIM（個人信息管理），日程記事，任務安排，多媒體應用，瀏覽網頁。（4）具備一個具有開放性的操作系統，在這個操作系統平臺上，可以安裝更多的應用程序，從而使智能手機的功能可以得到無限的擴充。（5）具有人性化的一面，可以根據個人需要擴展機器的功能。（6）功能強大，擴展性能強，第三方軟件支持多。

通過智能手機與普通手機的差異分析，智能手機與普通1X手機、DO手機的最大差異在于擴展性，可以根據個人需求安裝形形色色的手機軟件。

2.2智能手機發展對移動網沖擊分析

智能手機的高速發展，必然對移動網絡造成一定沖擊。智能終端在1X網絡的使用上，主要還是語音以及短信業務的應用，智能終端在語音及短信業務應用上面與普通終端無異。

智能手機發展對移動網絡的沖擊主要體現為對DO網絡的沖擊。根據CNNIC調查，2010上半年中國新增了 4334萬手機網民，62%的是手機網民（部分也同時用電腦上網），42.4%是純手機網民，手機網民規模為2.77億。手機網民的高速發展主要依賴于智能手機的發展。CDMA智能手機用戶安裝的各種手機軟件大部分都需要接入DO網絡進行移動互聯網接入，如手機QQ、UCWeb等。DO用戶的大規模發展、用戶行為改變、無線數據接入業務的多樣化將會給DO網絡產生沖擊。

2.2.1智能手機對網絡業務流量沖擊

隨著智能手機的發展，我國用戶行為也發生了改變：對移動互聯網依賴度明顯提升。ZDC調查結果顯示，用戶的手機上網頻率以“不確定、有空就上”為主，占比41.4%。其次為選擇平均每周5-7天的用戶，比例為37.5%。每周少于1天的手機網民比例僅為3.7%。

針對用戶使用行為進行測試分析。根據業務特性將手機應用業務分為三大類：即時通訊類、瀏覽類、流量下載類，分類如下：

測試結果指出，流量下載類應用產生的流量最高，為瀏覽類的18倍、即時通訊類的750倍。

通過兩項調查、測試結果可以得出：（1）隨著智能3G終端的日益受寵、用戶對移動互聯網依賴度提升，3G數據應用業務使用頻率日益趨高，數據業務在通信應用業務中的比重也越來越重；（2）流量下載類業務（大部分普通3G手機不支持）產生流量遠遠大于普通3G手機也能支持的瀏覽類、即時通信類業務，并且隨著智能3G終端的發展，越來越得到用戶的青睞；綜合兩大成因，未來DO網絡將受到3G智能手機發展帶來的業務流量沖擊。

2.2.2智能手機對信令處理量的沖擊

智能手機出來帶來巨大的業務流量沖擊以及空口資源損耗之外，信令流量的沖擊也不可忽視。智能手機帶來的信令流量沖擊主要有以下幾方面構成：

（1）長在線業務頻繁接入帶來的信令沖擊。用戶應用首位的手機長在線的業務體驗需要頻繁接入將直接導致單用戶的信令流量激增，為了保障即時聊天和社區用戶實時在線，智能終端每隔幾秒鐘就發送一些在線心跳消息，使得網絡頻繁發起無線信道分配和建立，帶來大量信令流量；除此以外，小流量常在線業務使用頻率的日益增多更加速了信令增長速度。

測試結果指出，即時通訊類業務產生的信令最高，為瀏覽類的2倍、即時通訊類的7倍。

（2）節電模式帶來的信令沖擊：為了節電，智能終端快速休眠模式在發送消息到網絡后，強制終端從連接態切換到空閑態的省電模式，導致每次發送消息都可能重新連接，發送完畢又強制釋放連接，從而對網絡產生海量信令負荷；

（3）業務異常引發的雪崩效應：智能終端應用中，因用戶需要連接應用服務器，IP業務網絡擁塞或服務器宕機等，會導致終端反復發起連接請求，引起瞬間信令激增數倍甚至幾十倍，網絡性能急速下降；

（4）其他因素：隨著移動互聯網業務的增多，會有更多不明來源的數據包對智能終端進行掃描等，也可能引發突發的信令沖擊。

三、“智能風暴”解決方案

通過上述分析未來DO網絡由于“移動互聯網”、“智能風暴”引起的網絡沖擊，以“開源節流、合理疏導”為原則，制定兩個方向的解決方案進行保障：優化解決方案以及擴容解決方案。

3.1業務流量優化方案

隨著“移動互聯網”時代的到來，智能3G手機價格的普遍下降，資費水平的慢慢下滑，未來無線數據應用將會越來越廣泛，同時依賴于無線接入的數據應用也越來越多，流量需求也會越來越大。由此產生的數據業務流量需求也與日俱增。

如果僅僅依賴于常規網絡擴容手段作為應對“移動互聯網”，“智能風暴”手段，現在已經存在的頻譜資源壓力將更為明顯。應當采用更有效、更適合網絡可持續發展的策略，解決這個問題。（1）C+W協同發展，有效分流DO網絡業務流量。雖然智能3G手機業務流量需求比普通3G手機業務流量需求要大，但DO網絡最主要的業務流量需求來源于DO數據卡無線寬帶接入。（2）加快新技術部署，如EV-DO Rev.B技術應用等。加快新技術網絡部署，應對未來更高流量需求業務，提升提升移動網絡業務承載能力。（3）適應未來發展，打造業務流量的“智能管道”。打造雙方向“智能管道”，優化資源配置，傾向效益用戶、業務，盡力做到網絡資源效益最大化、降低瞬時網絡系統負荷。

3.2信令優化方案

信令沖擊主要因為智能3G手機的頻繁接入網絡引起的，信令的優化需要針對智能3G手機用戶行為進行優化。

優化時，需要考慮優化區域范圍，根據不用區域范圍集中業務特性、集中終端特性等，采用相適配的網優手段。但更有效的優化方法是建立信令處理的“智能化通道”。（1）針對智能手機密集區域進行尋呼優化。針對智能手機密集區域，優化區域尋呼策略，調整為基于RU方式，減少尋呼次數，再結合基于距離的登記，保障尋呼成功率不會下降，在保障通信質量的同時降低信令流量需求；（2）針對智能手機密集區域進行定時器優化。延長尋呼時長，降低CCH占用率，但是此優化方法可能會引起尋呼成功率下降等，須注意關注尋呼成功率等相關指標的變化，需要以保障通信質量為前提降低信令流量需求；（3）針對常在線小流量業務密集區域進行接入探針發送時長優化。常在線業務特性：客戶端與服務器之間要定時發送心跳信號，以驗證客戶端是否在線，心跳信號周期一般較短（小于10S），心跳信號的頻繁發送，會導致業務頻繁建立和釋放。客戶端上行接入時，會通過接入行道發生探針，減小探針持續時長來減少接入信道碰撞。（4）適應未來發展，打造信令處理的“智能管道”。根據信令流量需求對終端進行分類，并通過網絡智能識別終端分類，如準確識別“普通手機、大流量智能手機、小流量智能手機、無線寬帶終端”等，并根據不同終端、用戶行為特性，進行差異化和精細化管理，確保全網信令負載降到最小。

四、結束語

本文介紹了移動互聯網時代下應對智能終端快速發展帶來流量、信令沖擊的優化解決方法，包括信令優化方案、業務流量優化方案，在有效節約網絡資源的情況下，從源頭提出應對智能風暴的一套體系方法，不過，正如前文所說，智能手機的井噴式發展是幾何倍數級，在上述方法無法應對的情況下，還要進行擴容建設，滿足激增的容量、信令需求，具體擴容建設方法還需進一步研究。

參考文獻

[1]智能手機的快速發展及其對移動網絡的影響分析[J].郵電設計技術. 2010（10）

[2]網絡智能風暴研討.北京郵電大學. 2011.5