中興通訊 | 楊林

信令風暴：移動寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新挑戰(zhàn)

以蘋果發(fā)布的iPhone為代表的智能終端，革命性的改變了手機的使用目的、使用模式、使用體驗——手機不再是一個以語音電話功能為中心的移動電話，成為一個以互聯(lián)網(wǎng)接入為中心兼具電話功能的個人設(shè)備。Google通過向終端廠商免費開放面向移動設(shè)備的Andriod操作系統(tǒng)，又把智能終端革命推廣到全球各個角落。

為應(yīng)對移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的用戶和流量爆發(fā)性的增長，移動運營商紛紛對網(wǎng)絡(luò)吞吐量進行擴容升級以滿足移動寬帶網(wǎng)絡(luò)需求。然而，不期而至的信令風暴，卻讓廣大移動網(wǎng)絡(luò)運營商和設(shè)備商措手不及。根據(jù)中興通訊對國內(nèi)外多個客戶的3G網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，個別單用戶平均信令指標已經(jīng)超過運營商預計指標的20倍以上，全網(wǎng)信令流量增長速度甚至超過了用戶流量的增長速度，導致網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備容量嚴重下降，無法滿足規(guī)劃要求。不僅如此，更嚴重的信令風暴甚至導致3G網(wǎng)絡(luò)無線信令通道擁塞，不僅數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)受影響，甚至連移動網(wǎng)絡(luò)最基本的CS語音服務(wù)都不可用。2012年1月，日本移動運營商NTT docomo因為信令風暴導致網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓，250萬用戶長達4個半小時無任何服務(wù)。

因此，單純靠提升網(wǎng)絡(luò)容量和吞吐量以應(yīng)對移動寬帶網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)遠遠不夠，必須針對信令風暴部署針對性的解決方案。

信令風暴產(chǎn)生原因分析

對于移動寬帶網(wǎng)絡(luò)信令風暴，究其產(chǎn)生的原因，可謂錯綜復雜，不同網(wǎng)絡(luò)可能各有差異?？偟膩砜纯梢詣澐譃槿缦聨讉€方面：

● 移動網(wǎng)絡(luò)用戶的行為

移動寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的模式與2G時代相比已經(jīng)發(fā)生根本改變。移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用逐漸與移動用戶的生活變得密不可分。更多移動用戶更頻繁地使用移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用行為必然導致移動寬帶網(wǎng)絡(luò)單用戶的信令流量與以語音短信通信為核心的2G網(wǎng)絡(luò)相比，不斷增長。

● 智能終端的行為

為達到節(jié)電效果，智能終端普遍支持快速休眠，即短時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)通信就釋放無線信令連接，進入IDLE狀態(tài)。導致智能終端在需要再次發(fā)送數(shù)據(jù)，必須再次發(fā)起Service Request信令流程。

PDP激活/去激活機制也更迅速：激活PDP上下文通常由互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的啟動觸發(fā)；而互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的退出或鎖頻行為，又會主動觸發(fā)PDP上下文去激活。這導致移動用戶重復啟動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需要重復激活PDP上下文。

● 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用客戶端的行為

各種永久在線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如MSN、QQ、微博、天氣、股市等類需周期性地自動和服務(wù)器交互同步實時信息。導致啟動各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用客戶端的智能終端，周期性（幾分鐘）的間隔發(fā)送上行報文，從而引起快速休眠智能終端周期性的Service Request信令。

● 網(wǎng)絡(luò)的行為

為提升資源使用效率，運營商往往會部署一些定制化的功能，比如閑置PDP去激活、欠費用戶去激活、Direct Tunnel、APN檢查等。這類功能，往往會因智能終端特定行為激發(fā)新的信令：如不接受網(wǎng)絡(luò)側(cè)去激活的智能終端會重復PDP激活信令；而Direct Tunnel也會因智能終端快速休眠帶來Gn口PDP修改信令的激增。

一體化信令風暴解決方案

中興通訊的信令風暴解決方案（如圖1）基于分組核心網(wǎng)SGSN、GGSN定制的信令風暴優(yōu)化功能組合，結(jié)合統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)和用戶行為分析系統(tǒng)ZXUN UBAS （User Behavior Analysis System ）的監(jiān)控告警分析等能力，為運營商應(yīng)對信令風暴提供從信令模型實時監(jiān)控跟蹤、信令模型突變提醒、信令模型異常定位和定制化優(yōu)化方案一體化手段，防患于未然，徹底解決信令風暴威脅。具體功能如下。

圖1 中興通信一體化信令風暴解決方案

信令模型實時監(jiān)控

基于中興通訊的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)和用戶行為分析系統(tǒng)ZXUN UBAS，可以為移動運營商提供可裁剪的信令模型實時監(jiān)控功能。利用SGSN、GGSN實時上報的KPI，統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)不僅可以實時計算出的當前全網(wǎng)平均用戶信令模型所有單一指標，還可以提供全網(wǎng)用戶平均信令模型各單一指標歷史變化趨勢跟蹤?；谟脩粜袨榉治鱿到y(tǒng)，更可以為運營商提供不同類型終端在網(wǎng)絡(luò)的滲透比例，并區(qū)分終端類型提供各類型終端的平均信令模型的實時監(jiān)控和歷史趨勢跟蹤。

信令模型突變提醒

集中網(wǎng)管系統(tǒng)提供預置用戶平均信令模型所有單一指標參考值和告警通知偏離門限功能。通過與實時監(jiān)控的當前信令模型指標對比，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)當前信令模型各指標與參考信令模型各指標的偏離，任一指標偏離預置門限可主動觸發(fā)信令異常告警或通知。實現(xiàn)在信令風暴發(fā)展到危害網(wǎng)絡(luò)之前，提前預警，幫助運營商占據(jù)主動。

信令模型異常定位

針對單一信令模型指標的異常告警或通知，可以準確定位導致網(wǎng)絡(luò)信令風暴的具體信令類型。結(jié)合行為分析系統(tǒng)UBAS提供的基于終端類型的信令模型的監(jiān)控和跟蹤，對任何異常信令類型，還可以準確定位導致網(wǎng)絡(luò)信令風暴的具體終端類型，為后續(xù)提供定制化的解決方案提供有力基礎(chǔ)。

定制化信令風暴優(yōu)化解決方案

基于導致信令風暴具體信令類型和終端類型的準確定位，結(jié)合中興通訊定制化的信令風暴優(yōu)化功能組合，包括智能APN修正，智能閑置PDP去激活控制，智能DT控制，智能異常流量過濾，智能策略控制和智能過負荷控制等針對性地優(yōu)化目標信令，降低信令風暴對網(wǎng)絡(luò)的沖擊。通過信令模型的歷史跟蹤、各類型終端的滲透率發(fā)展更準確的預測網(wǎng)絡(luò)信令負荷的發(fā)展趨勢，幫助運營商提前規(guī)劃，應(yīng)對未來信令增長挑戰(zhàn)。

結(jié)論

中興通訊一體化信令風暴解決方案，通過網(wǎng)絡(luò)信令模型的實時監(jiān)控和主動通知，實現(xiàn)信令風暴提前預警，讓移動網(wǎng)絡(luò)運營商在應(yīng)對信令風暴占據(jù)時間主動；通過對造成信令風暴的具體信令類型和具體終端類型的準確定位，結(jié)合中興通訊一體化信令風暴功能組合，提供定制化的信令風暴優(yōu)化解決方案，減輕信令風暴的影響；通過對信令模型的歷史跟蹤和發(fā)展趨勢預測，幫助運營商及時調(diào)整規(guī)劃應(yīng)對未來信令增長挑戰(zhàn)。最終幫助移動寬帶網(wǎng)絡(luò)運營商，避免了信令風暴后知后覺并形成危害，防患于未然。