信令风暴对移动通信网络的影响及应对策略
2014-12-30杨晓春
杨晓春
摘 要：3G终端的智能化，使用户业务行为特征发生巨大变化，智能手机普及引起的信令风暴对网络产生了巨大影响。该文详细分析了智能手机产生信令风暴的原因，分析其业务特点和对移动网络的影响，并从运营商网络优化和流量经营角度提出了应对策略。
关键词：智能手机 流量经营 立体覆盖
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0046-01
随着移动通信网络的不断发展，网络层面已经提供了支撑大流量数据业务的能力，智能手机对网络带宽的大量占用带来新的网络问题，如掉线、上网速度下降等影响用户感知的问题，严重可产生网络瘫痪、网络服务质量严重下降等网络问题。
1 信令风暴产生的原因分析
相比普通手机用户，智能手机除产生大量的数据流量外，还产生超额的信令流量，主要原因如下：（1）智能终端引发的用户行为变化：随着QQ、微信、微博等大量应用在智能终端上的普及，由于业务本身的特点，用户由过去每小时使用一两次业务变成了每小时可以发起十几次或几十次的连接，用户每一次使用业务几乎都会产生新的信令。另外，智能终端操作系统本身的特性，如快速休眠行为、长期在线心跳行为等带来了更频繁的信令交互，也进一步加重了网络的信令负荷;（2）智能终端增长迅速，运营商准备不足：在信令风暴出现之前，运营商在进行网络规划时还都是按照传统的话务模型进行设计，而当智能终端和业务突然蓬勃发展后，这样的网络是无法应对大量的信息冲击的，导致了信令风暴问题;（3）永远在线的应用：如国内的QQ、国外的MSN，这些聊天社区应用每隔几秒就发送一些Keep Alive的消息，使得网络为此做了很多额外的无线信道分配和创建;（4）智能手机的快速休眠：为了节约电池用电，智能手机在发送消息到网络完毕后强制把自己从RRC connected状态切到idle状态，导致每次发现消息都要重新进行RRC request和RAB setup，发送完毕又强制释放连接，从而对网络产生大量的信令负荷;（5）部分无线网络和智能手机没有CELL_PCH状态。
2 智能手机用户行为分析
据统计，现在市场上的智能终端占比达到了73.37%，流量贡献占比91.17%，而80.43%的用户基本应用于数据相关业务，如QQ、微信、微博等上网业务，只有19.57%的用户应用于语音或其它业务，而数据业务请求次数远远高于语音业务请求次数，数据业务的请求次数平均每用户达到25次/h，最重要的是75%的用户，习惯于晚上21：00～23：00之间进行上网，在这种行为下，网络更容易产生信令风暴，加大网络处理负荷，造成网络风险。
3 智能手机信令风暴运营商应对策略
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，因此需要运营商和设备商、软件开发商共同努力解决问题。从运营商角度看，首先需要增加网络建设和覆盖、优化无线参数、提高网络资源利用率，做好2G/3G/4G分流和四网协同发展，让低价值业务就地疏导，提供移动宽带网络。其次，运营商提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
3.1 持续对网络资源及容量进行监控，保障网络的质量
解决手机信令风暴问题，网络优化部门要持续对网络资源及容量进行监控，定期周期做好资源及容量、智能手机、话务模型等网络评估，资源及容量主要通过话务KPI统计进行评估，智能手机评估主要通过信令平台分析智能手机的类型、流量、用户习惯等用户行为分析，而话务模型评估主要通过分析忙时用户行为，产生的信令负荷进行分析。
3.2 网络参数优化调整有效降低智能手机信令流量
目前各设备厂商都有相应的一套网络参数降低智能手机信令流量，有效降低网络负荷，开启降低信令数量参数后能有效降低智能手机信令流量，目前华为、诺西、贝尔厂家降低智能手机信令流量的参数优化方案如下。
3.3 提升网络容量满足智能手机业务需求
3.3.1 提升网络利用率方案
检测出过高和过低负荷的网元，通过硬件调整达到话务均衡，改善网络利用率，通过多载波、小区重选参数、区域优化、RF优化、传输扩容等优化提升网络容量。
3.3.2 立体网络覆盖，微基站精确分担宏基站话务负荷
对于密集区域，传统的基站覆盖容量远远无法满足用户业务需求，可通过立体网络覆盖方案解决。另室外使用宏站，解决普遍的覆盖问题，而室内热点使用微基站解决室内普遍覆盖及容量，最后室外局部热点，采用拉远进行容量泄洪。
3.3.3 通过扇区分裂高效、低成本地提升网络容量
扇区分裂主要是解决网络局部拥塞或者网络局部弱覆盖的问题，采用多扇区解决方案，无需获取新站址、建设周期短、不消耗新频率、建设成本低，可以高效低成本地提升网络容量。
3.3.4 提高流量精细化经营能力，建设智能管道，减少网络资源浪费
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，运营商需提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
4 结语
根除信令风暴的关键点应该是完善无线通信网络的处理机制，适应这类软件的特点，但由于通信机制的改进需要很长的时间才能标准化，况且运营商已经部署了大量的网络，不可能快速根治信令风暴，所以现有技术侧重针对终端、无线、核心网等设备进行优化，以减轻信令风暴对网络的影响。
参考文献
[1] 王立宁.WCDMA无线接入网原理及实践[M].人民邮电出版社，2009.endprint
摘 要：3G终端的智能化，使用户业务行为特征发生巨大变化，智能手机普及引起的信令风暴对网络产生了巨大影响。该文详细分析了智能手机产生信令风暴的原因，分析其业务特点和对移动网络的影响，并从运营商网络优化和流量经营角度提出了应对策略。
关键词：智能手机 流量经营 立体覆盖
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0046-01
随着移动通信网络的不断发展，网络层面已经提供了支撑大流量数据业务的能力，智能手机对网络带宽的大量占用带来新的网络问题，如掉线、上网速度下降等影响用户感知的问题，严重可产生网络瘫痪、网络服务质量严重下降等网络问题。
1 信令风暴产生的原因分析
相比普通手机用户，智能手机除产生大量的数据流量外，还产生超额的信令流量，主要原因如下：（1）智能终端引发的用户行为变化：随着QQ、微信、微博等大量应用在智能终端上的普及，由于业务本身的特点，用户由过去每小时使用一两次业务变成了每小时可以发起十几次或几十次的连接，用户每一次使用业务几乎都会产生新的信令。另外，智能终端操作系统本身的特性，如快速休眠行为、长期在线心跳行为等带来了更频繁的信令交互，也进一步加重了网络的信令负荷;（2）智能终端增长迅速，运营商准备不足：在信令风暴出现之前，运营商在进行网络规划时还都是按照传统的话务模型进行设计，而当智能终端和业务突然蓬勃发展后，这样的网络是无法应对大量的信息冲击的，导致了信令风暴问题;（3）永远在线的应用：如国内的QQ、国外的MSN，这些聊天社区应用每隔几秒就发送一些Keep Alive的消息，使得网络为此做了很多额外的无线信道分配和创建;（4）智能手机的快速休眠：为了节约电池用电，智能手机在发送消息到网络完毕后强制把自己从RRC connected状态切到idle状态，导致每次发现消息都要重新进行RRC request和RAB setup，发送完毕又强制释放连接，从而对网络产生大量的信令负荷;（5）部分无线网络和智能手机没有CELL_PCH状态。
2 智能手机用户行为分析
据统计，现在市场上的智能终端占比达到了73.37%，流量贡献占比91.17%，而80.43%的用户基本应用于数据相关业务，如QQ、微信、微博等上网业务，只有19.57%的用户应用于语音或其它业务，而数据业务请求次数远远高于语音业务请求次数，数据业务的请求次数平均每用户达到25次/h，最重要的是75%的用户，习惯于晚上21：00～23：00之间进行上网，在这种行为下，网络更容易产生信令风暴，加大网络处理负荷，造成网络风险。
3 智能手机信令风暴运营商应对策略
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，因此需要运营商和设备商、软件开发商共同努力解决问题。从运营商角度看，首先需要增加网络建设和覆盖、优化无线参数、提高网络资源利用率，做好2G/3G/4G分流和四网协同发展，让低价值业务就地疏导，提供移动宽带网络。其次，运营商提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
3.1 持续对网络资源及容量进行监控，保障网络的质量
解决手机信令风暴问题，网络优化部门要持续对网络资源及容量进行监控，定期周期做好资源及容量、智能手机、话务模型等网络评估，资源及容量主要通过话务KPI统计进行评估，智能手机评估主要通过信令平台分析智能手机的类型、流量、用户习惯等用户行为分析，而话务模型评估主要通过分析忙时用户行为，产生的信令负荷进行分析。
3.2 网络参数优化调整有效降低智能手机信令流量
目前各设备厂商都有相应的一套网络参数降低智能手机信令流量，有效降低网络负荷，开启降低信令数量参数后能有效降低智能手机信令流量，目前华为、诺西、贝尔厂家降低智能手机信令流量的参数优化方案如下。
3.3 提升网络容量满足智能手机业务需求
3.3.1 提升网络利用率方案
检测出过高和过低负荷的网元，通过硬件调整达到话务均衡，改善网络利用率，通过多载波、小区重选参数、区域优化、RF优化、传输扩容等优化提升网络容量。
3.3.2 立体网络覆盖，微基站精确分担宏基站话务负荷
对于密集区域，传统的基站覆盖容量远远无法满足用户业务需求，可通过立体网络覆盖方案解决。另室外使用宏站，解决普遍的覆盖问题，而室内热点使用微基站解决室内普遍覆盖及容量，最后室外局部热点，采用拉远进行容量泄洪。
3.3.3 通过扇区分裂高效、低成本地提升网络容量
扇区分裂主要是解决网络局部拥塞或者网络局部弱覆盖的问题，采用多扇区解决方案，无需获取新站址、建设周期短、不消耗新频率、建设成本低，可以高效低成本地提升网络容量。
3.3.4 提高流量精细化经营能力，建设智能管道，减少网络资源浪费
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，运营商需提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
4 结语
根除信令风暴的关键点应该是完善无线通信网络的处理机制，适应这类软件的特点，但由于通信机制的改进需要很长的时间才能标准化，况且运营商已经部署了大量的网络，不可能快速根治信令风暴，所以现有技术侧重针对终端、无线、核心网等设备进行优化，以减轻信令风暴对网络的影响。
参考文献
[1] 王立宁.WCDMA无线接入网原理及实践[M].人民邮电出版社，2009.endprint
摘 要：3G终端的智能化，使用户业务行为特征发生巨大变化，智能手机普及引起的信令风暴对网络产生了巨大影响。该文详细分析了智能手机产生信令风暴的原因，分析其业务特点和对移动网络的影响，并从运营商网络优化和流量经营角度提出了应对策略。
关键词：智能手机 流量经营 立体覆盖
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0046-01
随着移动通信网络的不断发展，网络层面已经提供了支撑大流量数据业务的能力，智能手机对网络带宽的大量占用带来新的网络问题，如掉线、上网速度下降等影响用户感知的问题，严重可产生网络瘫痪、网络服务质量严重下降等网络问题。
1 信令风暴产生的原因分析
相比普通手机用户，智能手机除产生大量的数据流量外，还产生超额的信令流量，主要原因如下：（1）智能终端引发的用户行为变化：随着QQ、微信、微博等大量应用在智能终端上的普及，由于业务本身的特点，用户由过去每小时使用一两次业务变成了每小时可以发起十几次或几十次的连接，用户每一次使用业务几乎都会产生新的信令。另外，智能终端操作系统本身的特性，如快速休眠行为、长期在线心跳行为等带来了更频繁的信令交互，也进一步加重了网络的信令负荷;（2）智能终端增长迅速，运营商准备不足：在信令风暴出现之前，运营商在进行网络规划时还都是按照传统的话务模型进行设计，而当智能终端和业务突然蓬勃发展后，这样的网络是无法应对大量的信息冲击的，导致了信令风暴问题;（3）永远在线的应用：如国内的QQ、国外的MSN，这些聊天社区应用每隔几秒就发送一些Keep Alive的消息，使得网络为此做了很多额外的无线信道分配和创建;（4）智能手机的快速休眠：为了节约电池用电，智能手机在发送消息到网络完毕后强制把自己从RRC connected状态切到idle状态，导致每次发现消息都要重新进行RRC request和RAB setup，发送完毕又强制释放连接，从而对网络产生大量的信令负荷;（5）部分无线网络和智能手机没有CELL_PCH状态。
2 智能手机用户行为分析
据统计，现在市场上的智能终端占比达到了73.37%，流量贡献占比91.17%，而80.43%的用户基本应用于数据相关业务，如QQ、微信、微博等上网业务，只有19.57%的用户应用于语音或其它业务，而数据业务请求次数远远高于语音业务请求次数，数据业务的请求次数平均每用户达到25次/h，最重要的是75%的用户，习惯于晚上21：00～23：00之间进行上网，在这种行为下，网络更容易产生信令风暴，加大网络处理负荷，造成网络风险。
3 智能手机信令风暴运营商应对策略
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，因此需要运营商和设备商、软件开发商共同努力解决问题。从运营商角度看，首先需要增加网络建设和覆盖、优化无线参数、提高网络资源利用率，做好2G/3G/4G分流和四网协同发展，让低价值业务就地疏导，提供移动宽带网络。其次，运营商提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
3.1 持续对网络资源及容量进行监控，保障网络的质量
解决手机信令风暴问题，网络优化部门要持续对网络资源及容量进行监控，定期周期做好资源及容量、智能手机、话务模型等网络评估，资源及容量主要通过话务KPI统计进行评估，智能手机评估主要通过信令平台分析智能手机的类型、流量、用户习惯等用户行为分析，而话务模型评估主要通过分析忙时用户行为，产生的信令负荷进行分析。
3.2 网络参数优化调整有效降低智能手机信令流量
目前各设备厂商都有相应的一套网络参数降低智能手机信令流量，有效降低网络负荷，开启降低信令数量参数后能有效降低智能手机信令流量，目前华为、诺西、贝尔厂家降低智能手机信令流量的参数优化方案如下。
3.3 提升网络容量满足智能手机业务需求
3.3.1 提升网络利用率方案
检测出过高和过低负荷的网元，通过硬件调整达到话务均衡，改善网络利用率，通过多载波、小区重选参数、区域优化、RF优化、传输扩容等优化提升网络容量。
3.3.2 立体网络覆盖，微基站精确分担宏基站话务负荷
对于密集区域，传统的基站覆盖容量远远无法满足用户业务需求，可通过立体网络覆盖方案解决。另室外使用宏站，解决普遍的覆盖问题，而室内热点使用微基站解决室内普遍覆盖及容量，最后室外局部热点，采用拉远进行容量泄洪。
3.3.3 通过扇区分裂高效、低成本地提升网络容量
扇区分裂主要是解决网络局部拥塞或者网络局部弱覆盖的问题，采用多扇区解决方案，无需获取新站址、建设周期短、不消耗新频率、建设成本低，可以高效低成本地提升网络容量。
3.3.4 提高流量精细化经营能力，建设智能管道，减少网络资源浪费
引发信令风暴的主要矛盾是有限的无线网络资源和应用程序的大量信令交互，运营商需提高流量精细化经营能力，完善各级网络监控，建设智能管道，形成科学有效的流量监控体系。
4 结语
根除信令风暴的关键点应该是完善无线通信网络的处理机制，适应这类软件的特点，但由于通信机制的改进需要很长的时间才能标准化，况且运营商已经部署了大量的网络，不可能快速根治信令风暴，所以现有技术侧重针对终端、无线、核心网等设备进行优化，以减轻信令风暴对网络的影响。
参考文献
[1] 王立宁.WCDMA无线接入网原理及实践[M].人民邮电出版社，2009.endprint
