汪丁鼎 龔追飛 潘江永

【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智能手機風暴對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了巨大影響。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析思路已不再適用，需要對業(yè)務(wù)模型和網(wǎng)絡(luò)能力進行重新審視。文章從智能手機的業(yè)務(wù)特征入手，分析其業(yè)務(wù)特點和對移動網(wǎng)絡(luò)的影響，掌握智能手機風暴的特點，并提出應(yīng)對策略。

【關(guān)鍵詞】智能手機風暴移動通信影響應(yīng)對策略

1智能手機的快速發(fā)展和普及

隨著中國第三代移動通信網(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。終端業(yè)的快速發(fā)展，使智能手機逐步成為新增終端市場的主角。智能手機以大屏幕、高性能、操作簡便、可擴展性強及高速上網(wǎng)接入等功能越來越受到人們喜愛，市場占比越來越高。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)性增長引起廣泛關(guān)注，這主要歸因于無線網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高和智能手機的出現(xiàn)。智能手機的出現(xiàn)使得無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量激增。Gartner發(fā)布報告稱，2011年全球智能手機銷量將達4.68億臺，比2010年增長58％。到2011年，智能手機用戶數(shù)將是數(shù)據(jù)卡的4.3倍。2013年全球3G用戶將突破23億，其中超過一半的用戶將為智能手機用戶。

中國智能手機發(fā)展也十分迅速，連續(xù)兩年成為全球第二大智能手機市場，2010年3季度出貨量超過700萬臺，占全球總量11％。而3G業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，使智能手機也進入快速發(fā)展階段，占比從2008年的3.7％上升至2010年的7.5％以上?？梢灶A(yù)見，未來幾年智能手機發(fā)展迅速。國內(nèi)某運營商預(yù)測各類終端市場占比如表1。

2智能手機的業(yè)務(wù)特性

智能手機目前的主流操作系統(tǒng)為iPhone iOS、Android、Symbian、BlackBerry OS、WindowMobile6.5。由于其功能強大，使用者的行為特點也與傳統(tǒng)手機不同，主要區(qū)別有：

(1)忙時平均業(yè)務(wù)使用量

智能手機單位時間內(nèi)產(chǎn)生的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫次數(shù)遠大于普通手機，是后者的10～20倍。單位時間內(nèi)下載的數(shù)據(jù)量是普通手機的13～50倍，上傳數(shù)據(jù)是普通手機的5～20倍。高負荷智能手機的數(shù)據(jù)使用量與3G數(shù)據(jù)卡基本相當。

(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用特點

智能手機平均每個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫的下載數(shù)據(jù)量非常低，超過75％的呼叫下載數(shù)據(jù)量不超過5kb，而且每次數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫持續(xù)時間很短。但是當使用即時信息、狀態(tài)服務(wù)、位置服務(wù)、Email等在線業(yè)務(wù)時，終端需要建立無線鏈路連接，這些鏈接的數(shù)據(jù)量很小，如顯示好友狀態(tài)等，智能手機為保持這些應(yīng)用，需要頻繁收發(fā)小數(shù)據(jù)包來保持IP連接，即“心跳”反映。通常心跳時間間隔為1分鐘或幾分鐘，數(shù)據(jù)量遠遠小于1kb。另外，在智能手機的設(shè)計上，為延長手機電池的待機，每次消息發(fā)送完畢后，終端會強行轉(zhuǎn)換為空閑狀態(tài)。

因此，智能手機的行為模式可以歸納為：

◆移動終端的節(jié)電訴求：相對于固定終端，移動終端節(jié)電訴求強烈，幾秒鐘無數(shù)據(jù)傳輸，手機將強制釋放空口，以節(jié)省用電；

◆即時通訊業(yè)務(wù)應(yīng)用交互頻繁：QQ、MSN等即時通訊軟件頻繁收發(fā)小數(shù)據(jù)包維持心跳；

◆用戶使用習慣：豐富應(yīng)用及良好的體驗促進用戶使用，產(chǎn)生的業(yè)務(wù)頻繁釋放、重建、移動性強、切換信令增加。

3智能手機的業(yè)務(wù)模型

智能手機對通信網(wǎng)絡(luò)資源的占用已經(jīng)引起運營商關(guān)注，特別是國外比較早開通3G業(yè)務(wù)的運營商。除了大量的數(shù)據(jù)下載外，智能手機對現(xiàn)網(wǎng)資源的大量占用已經(jīng)成為非常棘手的問題。

根據(jù)智能手機的業(yè)務(wù)特性，例舉常見智能手機的PPP連接和心跳周期如表2。

iPhone、Android等操作系統(tǒng)開機即建立PPP連接，占用核心網(wǎng)元的PPP連接。當終端使用internet業(yè)務(wù)分配公網(wǎng)地址，因網(wǎng)絡(luò)尋呼導(dǎo)致空口激活50～120次／小時。智能手機在數(shù)據(jù)連接過程中，會根據(jù)不同的數(shù)據(jù)傳送量選擇性地占用不同的信道，這些狀態(tài)變化過程會產(chǎn)生大量信令，尤其是由空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)時，產(chǎn)生的信令多，轉(zhuǎn)換的時間長，還會降低手機功耗，延長待機時間。智能手機廠商往往采用快速休眠方法，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后馬上退出無線鏈路連接，讓手機回到空閑狀態(tài)，但頻繁的鏈路創(chuàng)建和刪除會給網(wǎng)絡(luò)帶來大量的信令負荷。

國內(nèi)常見業(yè)務(wù)的典型參數(shù)如表3。

從表3可知，QQ業(yè)務(wù)在線時間長、流量小、空口頻繁激活、釋放，信令沖擊嚴重，在線時間長、每小時流量72kb左右，但是卻產(chǎn)生80次左右的呼叫，每Mb流量有2233次呼叫，帶來的信令影響巨大。其他幾種業(yè)務(wù)也類似，信令流量較傳統(tǒng)業(yè)務(wù)有大幅增加。

據(jù)統(tǒng)計，國外某移動通信網(wǎng)絡(luò)中全網(wǎng)占比12％的智能手機用戶產(chǎn)生了55％的呼叫信令請求，其BHCA是傳統(tǒng)終端的8倍。智能手機單位流量占用的信令是數(shù)據(jù)卡的35倍之多，但智能手機每呼叫的數(shù)據(jù)流量遠小于數(shù)據(jù)卡。

智能手機的大量應(yīng)用改變了移動通信網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)模型，與傳統(tǒng)語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相比有著巨大差異，因此對網(wǎng)絡(luò)的影響也有顯著不同。智能手機呼叫所伴隨的信令給網(wǎng)絡(luò)帶來了大量的信令負荷，對于智能手機占比較高的移動通信網(wǎng)絡(luò)，當業(yè)務(wù)負荷達到25％～35％，信令有可能超出負荷。因此，傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)配置模式已經(jīng)滿足不了大量智能手機的通信需求。

根據(jù)國內(nèi)外運營商對智能手機的流量模型和資費套餐，結(jié)合國內(nèi)運營商現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型，可預(yù)測iPhone用戶平均每月流量在1G左右，Android手機的每月流量在400M左右。因此，根據(jù)新的特點，各類終端的新模型取值可以參考表4。

4智能手機風暴對移動網(wǎng)絡(luò)的影響

智能手機對網(wǎng)絡(luò)中具體運行的網(wǎng)元設(shè)備的影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)基站

頻繁釋放會增加接入信道和尋呼信道負荷，基站控制信道負荷增加。一旦智能手機大量普及，成倍增加的控制信令可能將使基站面臨接入困難和網(wǎng)絡(luò)阻塞等情況。

頻繁心跳自動握手機制等增加了連接次數(shù)，增加了對基帶資源的使用。心跳機制本身流量不大，但是大量終端和頻繁的心跳連接，將產(chǎn)生大量的低效率業(yè)務(wù)占用，會占用大量基帶資源。

用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型的變化，必將引起基站容量能力的變化。即使基站總?cè)萘坎蛔?，單用戶模型發(fā)生變化，所能支持的用戶數(shù)也會發(fā)生變化。因此需要重新核算基站的容量能力。

(2)BSC／RNC

智能手機的頻繁接入釋放都需要BSC／RNC的控制，對BSC／RNC信令處理能力影響大，大大增加了BSC／RNC的處理能力需求。一旦智能手機滲透率上升，就需要檢視BSC／RNC的處理能力配置。智能手機風暴下，BSC的業(yè)務(wù)處理板和控制模塊將面臨考驗。

(3)PDSN／SGSN網(wǎng)元

智能手機業(yè)務(wù)大量的小流量包降低了PDSN／SGSN的轉(zhuǎn)發(fā)能力，PDSN／SGSN系統(tǒng)效率降低，按照傳統(tǒng)模型配置PDSN／SGSN的處理能力需要改變。另外智能手機PPP長時在線，增加了激活PPP數(shù)量，PDSN／SGSN系統(tǒng)容量

配置需要相應(yīng)增加。

(4)AAA

智能手機對空口資源的切換不影響用戶的鑒權(quán)，但計費頻率成比例增長，AAA的處理能力需求也相應(yīng)提高。因此，對AAA處理能力的要求也要相應(yīng)提高。

5應(yīng)對策略和建議

面對智能手機風暴對網(wǎng)絡(luò)的沖擊，應(yīng)根據(jù)其特點采取相應(yīng)策略：

5.1智能監(jiān)控，預(yù)知網(wǎng)絡(luò)隱患

運營商應(yīng)完善話務(wù)統(tǒng)計，增加設(shè)備的重載情況下的監(jiān)控能力，通過話統(tǒng)、告警等監(jiān)控手段，及時將網(wǎng)絡(luò)負荷情況準確清晰地反饋，以發(fā)現(xiàn)重載隱患。根據(jù)智能手機的行為特點，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)資源，合理預(yù)測變化趨勢，重新修正話務(wù)模型，對熱點地區(qū)網(wǎng)絡(luò)過載及時發(fā)現(xiàn)，以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，從而應(yīng)對智能手機對網(wǎng)絡(luò)的沖擊。

對終端、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控可采取以下策略：

(1)對終端類型可視化策略

通過對終端攜帶UserAgent和ESN等信息實現(xiàn)終端識別，監(jiān)控終端發(fā)展，通過對終端類型的用戶數(shù)、流量占比、信令占比、主流應(yīng)用等統(tǒng)計，掌控終端對網(wǎng)絡(luò)的影響，指導(dǎo)終端發(fā)展。

(2)對業(yè)務(wù)特征的可視化策略

通過DPI深度報文解析等技術(shù)識別業(yè)務(wù)信息，統(tǒng)計各類業(yè)務(wù)流量分布、使用時長、在線用戶數(shù)等，評估業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的影響，確定業(yè)務(wù)發(fā)展策略。

(3)對網(wǎng)絡(luò)影響的可視化策略

通過對相關(guān)網(wǎng)元關(guān)鍵指標(PPP連接數(shù)、忙時數(shù)據(jù)吞吐量、CPU負荷等)的統(tǒng)計分析。設(shè)置擴容指標，指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

5.2疏堵結(jié)合，抵御智能手機風暴

(1)在有限帶寬內(nèi)，充分挖潛空口承載能力，通過版本升級、多頻組網(wǎng)、Femto Cell組網(wǎng)等新技術(shù)提升系統(tǒng)容量。

(2)持續(xù)提升設(shè)備集成度及業(yè)務(wù)處理能力。設(shè)備信令及數(shù)據(jù)處理能力提升。尤其是提升BSC處理能力，SGSN／PDSN和AAA的處理能力也要相應(yīng)提升。

(3)建立系統(tǒng)應(yīng)急處理機制，保證在大業(yè)務(wù)流量沖擊下的系統(tǒng)安全。通過導(dǎo)頻干擾消除技術(shù)、動態(tài)去激活、尋呼頻率控制等技術(shù)實現(xiàn)抵抗信令和業(yè)務(wù)浪涌，確保異常狀況下的網(wǎng)絡(luò)安全。

6結(jié)束語

世界邁入3G時代已經(jīng)十多年，這兩年3G終端跨越式發(fā)展，智能手機風暴對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生巨大影響。我們需要重新審視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型和網(wǎng)絡(luò)能力，分析智能手機風暴對網(wǎng)絡(luò)相關(guān)網(wǎng)元的影響。通過分析，我們初步掌握了智能手機風暴的特點和對網(wǎng)絡(luò)的影響。作為應(yīng)對策略，我們需要加強網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控，提前預(yù)知網(wǎng)絡(luò)隱患，并通過多種途徑提高網(wǎng)絡(luò)容量能力和業(yè)務(wù)處理能力，疏堵結(jié)合，抵御智能手機風暴，保持網(wǎng)絡(luò)健康穩(wěn)定運行。