基于終端數據采集平臺的分組數據業務對移動通信網絡影響的研究

王林潔

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基于終端數據采集平臺的分組數據業務對移動通信網絡影響的研究

王林潔

中移鐵通有限公司石家莊分公司，河北 石家莊 050000

分組數據業務在移動互聯網的發展背景下逐漸成為移動通信網絡中的主要業務。針對語音業務所做的優化，移動通信系統已不再適用于新的發展形勢。進入4G時代后，全球范圍內多家移動運營商的網絡出現故障，是由網絡中分組數據業務高發造成的。信令交互數量超過網絡控制平面可以承載的范圍時，將會阻塞網絡控制平面。這些故障的最佳解決方案，便是要求移動通信系統為分組數據業務提供更好的支持。這就需要研究分組數據業務高發對移動通信網絡的影響。

終端數據采集平臺；分組數據業務；移動通信網絡；影響

1 基于智能終端的數據采集平臺的設計與實現

1.1 數據采集平臺構架

針對本文的研究，需要設計一個平臺，采集并統計終端數據。基于安卓操作系統，可以設計一個符合基本要求的平臺，以最大范圍擴展多角度采集平臺數據的效果。從整體上規劃看，可以將數據采集平臺的構成設計為四個模塊，分別是管理模塊、采集模塊、預處理模塊、永久化模塊。具體結構如圖1所示。

圖1 數據采集平臺模塊結構示意圖

1.2 數據采集平臺的功能實現

管理模塊：主要功能包括讀取配置文件、生成采集模塊、構建并初始化數據庫以及協調、管理各模塊之間的交互。平臺的配置文件包含采集模塊、預處理模塊、永久化模塊的配置信息。

（1）采集模塊：既是核心功能模塊，又是實現難度最大的模塊，主要用來獲取安卓操作系統提供的終端當前狀態數據。第一，終端上進行的數據采集，每種數據采集類型都有一個對應的工作線程，其相關功能模塊的完成都能通過管理模塊實現。第二，設計統一功能框架，以此提供采集的常見數據類型。每一個采集模塊都需要承接一個接口，采集并實現其中相應的抽象方法。

（2）預處理模塊：用Processor接口實現預處理，采用Java提供的反射方式構建預處理類。在配置文件中，要將采集數據規范到確定的屬性范圍內，就需要通過預處理模塊來完成。

（3）永久化模塊：此平臺使用數據庫，作為永久化的默認實現方式。在平臺的實現中，調度模塊讀取配置文件時，會根據待采集數據的信息生成相應的格式數據庫，編寫固定格式的語句并解析查詢結果，將采集到的數據經過預處理之后交給永久化模塊，然后在GreenDAO提供的API中實現Java數據類到關系型數據庫的映射。

1.3 終端數據采集平臺的采集結果分析

1.3.1 終端行為特征分析

終端數據采集平臺使用Tcpdump統計Android分組數據使用情況。本次采集用時300?min左右，在采集時間內，終端共收發數據203.55?kB，發起或接收分組數據包共5?008次。從數據分析中得知，終端在采集持續時間內進行分組業務消耗的流量并不大，但頻率很高[1]。

1.3.2 終端進行分組業務對網絡影響分析

在采集分組業務的同時，采集平臺對終端內語音業務進行記錄。具體如表1所示。

表1 終端進行語音業務統計

可以看出，終端在同一時間內進行語音業務的次數遠小于分組業務。終端在進行語音業務時的間隔時間也較長，因此終端每次進行語音業務時，都需要重新建立與網絡之間的連接。

2 分組數據業務對移動通信網絡的影響

新型的移動互聯網具有一定的移動性、實時性，因此少量有效信息載荷的數據包就有可能在網絡中頻頻發生。對于移動通信系統的傳統模式來說，對分組數據業務的支持存在一定的缺陷。小數據量的數據業務頻發，使得終端與網絡之間的無線連接形成大規模的拆建鏈信令交互。當信令交互數量無法承載正常網絡控制平面時，就會造成阻塞，此時用戶將無法正常地從網絡處得到服務。

2.1 RRC狀態轉移機制

移動通信網絡中RRC狀態轉移機制的使用，主要是為了進行無線資源管理。協議中，終端處于五種RRC狀態：IDL，URAA_PCH，CELL_PCH，CELL_FACH和CELL_DCH[2]。在現實中，影響網絡數據傳輸率、無線使用率、信道控制等的主要因素，包括數據業務被終端分組的代表性行為及定時器的設置等，特別是在當前智能終端設備上的數據業務，多為小量交互型，比如微信、微博等，這與傳統蜂窩式業務的行為特點區別較大。這種業務發生頻率的提高，會進一步加大網絡在傳輸相關數據時所承受的負荷。

在設計中，嚴格把控各個環節，商場內部環境才能得到較大提升。優化內部環境，間接提升商場的競爭力，為后期商品銷量的增加打下良好的基礎。

2.2 模型假設

2.3 信令負荷分析

如果C為期望，那么終端連接到的網絡次數為：

2.4 無線資源的使用率

令終端使用無線資源傳輸數據的時間為T，其期望為：

2.5 信道控制的堵塞概率

根據資源分配情況，一個范圍內的控制信道，在同時承受信令數的方面是有明顯區別的。假設在建立RRC時，可以連接并收發信令，而與終端總數相比，占用的控制信道數量卻可以忽略不計。因此，當一個范圍內的控制信道的數量超過終端總數時，其與網絡之間的連接會發生堵塞。

2.6 控制與業務分離網絡架構下分組業務對網絡的影響

理論上看，分離網絡控制平面和業務承載平面，確定終端切換到業務網絡的時間，可以解決分組業務高發時產生的大量信令交互。在網絡的連接上，終端如果能夠長時間維持、控制，終端進行分組數據傳輸時，就會解決小數據業務高發時引發的頻繁建立、拆除的問題。

控制平面和業務承載平面的區別在于數據傳輸能力的快慢；控制網與業務網的區別在于控制網提供的承載速率較低。

根據本文研究，控制與業務分離的網絡下，控制網絡傳輸數據時，只能提供低速率的連接。所以，控制網絡中，終端只能傳輸控制信令或低速分組業務。如果需要進行高速傳輸，就需要在控制與業務網絡兩者之間構建網絡連接。在切換過程中會有一個關鍵參數，它是與業務網建立高速連接的關鍵點。通過分析分組數據和業務數據長度可以看出，長度在60個字節之內，數據包占據了終端發送數據包總量的一半。由此可見，小量數據的傳輸無須使用高速業務網。

3 結語

移動通信的發展已深入人們生活、工作的各個角落，與互聯網的融合也越來越緊密。在這樣的背景下，移動互聯網必然是移動通信與互聯網的未來。面對互聯網大規模的增長，移動通信網絡如何更好地承載分組數據業務已成為重點。深入研究分組數據業務對移動通信網絡的影響，通過采集終端數據，在統計分析后進行分組，可以得到用戶的真實數據。這是未來移動式通信網絡承載更高分組數據業務價值的基礎。

[1]王錦. 四川聯通CDMA2000 1X分組網網絡設計[D].成都：電子科技大學，2015.

[2]王克. 移動互聯網數據采集與分析平臺的設計與實現[D]. 北京：北京郵電大學，2013.

Research on the Impact of Packet Data Service Based on Terminal Data Acquisition Platform on Mobile Communication Network

Wang Linjie

China Mobile Tietong Co., Ltd., Shijiazhuang Branch, Hebei Shijiazhuang 050000

Packet data service has gradually become the main service in mobile communication network under the background of mobile internet. For the optimization of voice service, mobile communication system is no longer suitable for new development. After entering the 4G era, the network of multiple mobile operators in the world has been faulty due to the high frequency of packet data services in the network. When the number of signaling interactions exceeds the range that the network control plane can carry, the network control plane will be blocked. The best solution to these failures is to require mobile communication systems to provide better support for packet data service. This requires an in-depth study of the impact of high packet data service on mobile communication network.

terminal data collection platform; packet data service; mobile communication network; influence

TN929.5

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