信令風暴對移動通信網絡的影響及應對策略

鄒潔+鄧宏

【摘 要】 3G終端的智能化，使用戶業務行為特征發生巨大變化，智能手機普及引起的信令風暴對網絡產生了巨大影響。本文從智能手機的業務特征入手，分析信令風暴產生的原因，分析其業務特點和對移動網絡的影響，掌握智能手機信令風暴的特點，并從網絡優化和流量經營角度提出應對策略。

【關鍵詞】 智能手機 手機風暴 CELL_PCH 流量經營 立體覆蓋 ；

一、前言

隨著中國第四代移動通信網絡的不斷發展，網絡層面已經提供了支撐大流量數據業務的能力。智能手機市場占比越來越高。使得移動網無線網絡數據流量劇增。但智能手機也給運營商帶來較多的問題，智能手機對網絡帶寬的大量占用帶來新的網絡問題：掉話、數據擁塞、上網速度下降等問題，在國外多家運營商出現了網絡癱瘓、用戶體驗QoE下降、網絡服務質量嚴重下降等嚴重的網絡問題。雖然現在我們的數據流量遠未達到網絡容量，但還是應該未雨綢繆，提取做好網絡資源評估。

二、信令風暴產生的原因分析

相比普通手機用戶，智能手機除產生大量的數據流量外，還產生超額的信令流量，由于網絡原先規劃的信令容量有限，所以額外的信令負荷很容易導致掉話、無線接入、網絡擁塞等問題。

（1）智能終端引發的用戶行為變化：

隨著QQ、微信、微博等大量應用在智能終端上的普及，由于業務本身的特點，用戶由過去每小時使用一兩次業務變成了每小時可以發起十幾次或幾十次的連接。用戶每一次使用業務幾乎都會產生新的信令。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，也進一步加重了網絡的信令負荷。

（2）智能終端增長迅速，運營商準備不足

在信令風暴出現之前，運營商在進行網絡規劃時還都是按照傳統的話務模型進行設計，而當智能終端和業務突然蓬勃發展后，這樣的網絡是無法應對大量的信息沖擊的，所以必然導致信令風暴問題。

（3）永遠在線的應用。如國內的QQ、國外的MSN、Twitter，這些聊天社區應用每隔幾秒就發送一些keep alive的消息，使得網絡為此做了很多額外的無線信道分配和創建。

（4）智能手機的快速休眠。智能手機由于應用多，使用頻度高，所以手機電池成為瓶頸。為了節約電池用電，智能手機在發送消息到網絡完畢后強制把自己從RRC connected狀態切到idle狀態，導致每次發現消息都要重新進行RRC request和RAB setup，發送完畢又強制釋放連接，從而對網絡產生大樓的信令負荷。

三、智能手機信令風暴應對策略

引發信令風暴的主要矛盾是有限的無線網絡資源和應用程序的大量信令交互。因此需要運營商和設備商共同努力解決問題。首先，需要增加網絡建設和覆蓋、優化無線參數、提高網絡資源利用率，做好3G/4G分流和四網協同發展，讓低價值業務就地疏導，提供移動寬帶網絡。其次，運營商提高流量精細化經營能力，完善各級網絡監控，建設智能管道，形成科學有效的流量監控體系。

網絡設備應考慮避免不必要的信令交互發生，結合業務特點和用戶行為，在現有3GPP的協議基礎上優化和完善信令處理流程，使網絡對業務的處理達到最優；在網絡擁塞時確保高價值業務得到優先處理。

1.1 提升WCDMA網絡容量滿足智能手機業務需求

1.1.1提升網絡利用率方案。檢測出過高和過低負荷的網元，通過硬件調整達到話務均衡，改善網絡利用率；通過多載波、小區重選參數、LAC區域優化、RF優化、傳輸擴容等優化提升網絡容量。

1.1.2立體網絡覆蓋，微基站精確分擔宏基站話務負荷。對于密集區域，由于用戶較多，傳統的基站覆蓋容量遠遠無法滿足用戶業務需求，可通過立體網絡覆蓋方案解決。室外使用宏站，解決普遍的覆蓋問題；室內熱點使用微基站解決室內普遍覆蓋及容量；室外局部熱點，采用拉遠RRH進行容量泄洪。

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

1.2提高流量精細化經營能力，建設智能管道，減少網絡資源浪費

運營商需提高流量精細化經營能力，完善各級網絡監控，建設智能管道，形成科學有效的流量監控體系。做到感知用戶級別、感知區域、感知時間范圍、感知接入類型、感知業務種類、感知終端類型，根據話務模型和網絡狀況靈活制定策略。此外，需要規范智能應用程序開發，對上線應用進行充分測試，減少對網絡資源浪費。

總結

現有技術都是針對終端、無線、核心網等設備做一些優化，以減輕信令風暴對網絡的影響。智能手機的快速發展給網絡容量帶來了巨大的沖擊，要做好網絡容量保障，必須在網絡建設、網絡運維優化工作上進行相應的轉變。網絡建設必須充分考慮數據業務對網絡承載能力的需求，注重語音和數據協同建設，特別需要考慮智能手機帶來的影響。我們對用戶行為、業務和手機特性進行全面的評估分析優化，減少終端用戶因素對網絡負荷的影響。各類高端時尚的數據業務質量將越來越被終端用戶所關注，需要建立主動全面系統的數據業務端到端質量監控及提升機制。

【參考文獻】

[1] 《3GPP協議》.

[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，中國聯合網絡通信有限公司玉林市分公司，通信中級工程師，副經理，主要研究無線網絡優化；鄧宏，現就職于中國聯合網絡通信有限公司玉林市分公司網絡優化中心 優化工程師。endprint