智能风暴分析及解决技术研究

【摘要】移动互联网快速发展对传统移动网络带来了流量和信令的双重冲击，而移动互联网发展的最显著表征及载体就是智能终端，分析智能终端发展、对网络资源的消耗，研究有针对性的解决方案，对合理有效的使用网络资源有着重要的现实意义。本文简述了移动互联网、智能手机的发展，以及对网络造成的压力，并叙述了应对智能风暴的探索性方法。

【关键词】移动互联网智能风暴智能终端流量优化方案信令优化方案

一、引言

随着3G网络的逐步普及，据有关数据显示，全球智能终端出货量在2010年第三季度超过了8000万部，同比增长95%。然而，全球运营商的经验告诉我们，智能终端带给运营商的不仅仅是可观的利润，也对网络提出了新的挑战。智能终端令网络中的数据流量和信令流量呈现爆炸式的增长。全球多个移动运营商正在遭受来自“智能风暴”的冲击。

二、智能风暴对网络的冲击

2.1智能手机与普通手机差异

智能手机在近几年进入了高速发展期，主要得益于智能手机优于普通终端的特性以及移动互联网的迅速推广。其中智能手机优于普通终端的特性，决定了智能手机将逐渐替代普通终端，成为主流网络接入设备。

普通终端主要满足语音、短信应用业务，后期的发展中加入了部分数据业务的应用，但是应用扩容能力不足成为其最大不足。

CDMA智能手机具有以下几方面的特性：（1）具备普通手机的全部功能，能够进行正常的通话，发短信等手机应用；（2）具备无线接入互联网的能力，即需要支持CDMA网络下的CDMA 1X或者3G网络。（3）具备PDA的功能，包括PIM（个人信息管理），日程记事，任务安排，多媒体应用，浏览网页。（4）具备一个具有开放性的操作系统，在这个操作系统平台上，可以安装更多的应用程序，从而使智能手机的功能可以得到无限的扩充。（5）具有人性化的一面，可以根据个人需要扩展机器的功能。（6）功能强大，扩展性能强，第三方软件支持多。

通过智能手机与普通手机的差异分析，智能手机与普通1X手机、DO手机的最大差异在于扩展性，可以根据个人需求安装形形的手机软件。

2.2智能手机发展对移动网冲击分析

智能手机的高速发展，必然对移动网络造成一定冲击。智能终端在1X网络的使用上，主要还是语音以及短信业务的应用，智能终端在语音及短信业务应用上面与普通终端无异。

智能手机发展对移动网络的冲击主要体现为对DO网络的冲击。根据CNNIC调查，2010上半年中国新增了 4334万手机网民，62%的是手机网民（部分也同时用电脑上网），42.4%是纯手机网民，手机网民规模为2.77亿。手机网民的高速发展主要依赖于智能手机的发展。CDMA智能手机用户安装的各种手机软件大部分都需要接入DO网络进行移动互联网接入，如手机QQ、UCWeb等。DO用户的大规模发展、用户行为改变、无线数据接入业务的多样化将会给DO网络产生冲击。

2.2.1智能手机对网络业务流量冲击

随着智能手机的发展，我国用户行为也发生了改变：对移动互联网依赖度明显提升。ZDC调查结果显示，用户的手机上网频率以“不确定、有空就上”为主，占比41.4%。其次为选择平均每周5-7天的用户，比例为37.5%。每周少于1天的手机网民比例仅为3.7%。

针对用户使用行为进行测试分析。根据业务特性将手机应用业务分为三大类：即时通讯类、浏览类、流量下载类，分类如下：

测试结果指出，流量下载类应用产生的流量最高，为浏览类的18倍、即时通讯类的750倍。

通过两项调查、测试结果可以得出：（1）随着智能3G终端的日益受宠、用户对移动互联网依赖度提升，3G数据应用业务使用频率日益趋高，数据业务在通信应用业务中的比重也越来越重；（2）流量下载类业务（大部分普通3G手机不支持）产生流量远远大于普通3G手机也能支持的浏览类、即时通信类业务，并且随着智能3G终端的发展，越来越得到用户的青睐；综合两大成因，未来DO网络将受到3G智能手机发展带来的业务流量冲击。

2.2.2智能手机对信令处理量的冲击

智能手机出来带来巨大的业务流量冲击以及空口资源损耗之外，信令流量的冲击也不可忽视。智能手机带来的信令流量冲击主要有以下几方面构成：

（1）长在线业务频繁接入带来的信令冲击。用户应用首位的手机长在线的业务体验需要频繁接入将直接导致单用户的信令流量激增，为了保障即时聊天和社区用户实时在线，智能终端每隔几秒钟就发送一些在线心跳消息，使得网络频繁发起无线信道分配和建立，带来大量信令流量；除此以外，小流量常在线业务使用频率的日益增多更加速了信令增长速度。

测试结果指出，即时通讯类业务产生的信令最高，为浏览类的2倍、即时通讯类的7倍。

（2）节电模式带来的信令冲击：为了节电，智能终端快速休眠模式在发送消息到网络后，强制终端从连接态切换到空闲态的省电模式，导致每次发送消息都可能重新连接，发送完毕又强制释放连接，从而对网络产生海量信令负荷；

（3）业务异常引发的雪崩效应：智能终端应用中，因用户需要连接应用服务器，IP业务网络拥塞或服务器宕机等，会导致终端反复发起连接请求，引起瞬间信令激增数倍甚至几十倍，网络性能急速下降；

（4）其他因素：随着移动互联网业务的增多，会有更多不明来源的数据包对智能终端进行扫描等，也可能引发突发的信令冲击。

三、“智能风暴”解决方案

通过上述分析未来DO网络由于“移动互联网”、“智能风暴”引起的网络冲击，以“开源节流、合理疏导”为原则，制定两个方向的解决方案进行保障：优化解决方案以及扩容解决方案。

3.1业务流量优化方案

随着“移动互联网”时代的到来，智能3G手机价格的普遍下降，资费水平的慢慢下滑，未来无线数据应用将会越来越广泛，同时依赖于无线接入的数据应用也越来越多，流量需求也会越来越大。由此产生的数据业务流量需求也与日俱增。

如果仅仅依赖于常规网络扩容手段作为应对“移动互联网”，“智能风暴”手段，现在已经存在的频谱资源压力将更为明显。应当采用更有效、更适合网络可持续发展的策略，解决这个问题。（1）C+W协同发展，有效分流DO网络业务流量。虽然智能3G手机业务流量需求比普通3G手机业务流量需求要大，但DO网络最主要的业务流量需求来源于DO数据卡无线宽带接入。（2）加快新技术部署，如EV-DO Rev.B技术应用等。加快新技术网络部署，应对未来更高流量需求业务，提升提升移动网络业务承载能力。（3）适应未来发展，打造业务流量的“智能管道”。打造双方向“智能管道”，优化资源配置，倾向效益用户、业务，尽力做到网络资源效益最大化、降低瞬时网络系统负荷。

3.2信令优化方案

信令冲击主要因为智能3G手机的频繁接入网络引起的，信令的优化需要针对智能3G手机用户行为进行优化。

优化时，需要考虑优化区域范围，根据不用区域范围集中业务特性、集中终端特性等，采用相适配的网优手段。但更有效的优化方法是建立信令处理的“智能化通道”。（1）针对智能手机密集区域进行寻呼优化。针对智能手机密集区域，优化区域寻呼策略，调整为基于RU方式，减少寻呼次数，再结合基于距离的登记，保障寻呼成功率不会下降，在保障通信质量的同时降低信令流量需求；（2）针对智能手机密集区域进行定时器优化。延长寻呼时长，降低CCH占用率，但是此优化方法可能会引起寻呼成功率下降等，须注意关注寻呼成功率等相关指标的变化，需要以保障通信质量为前提降低信令流量需求；（3）针对常在线小流量业务密集区域进行接入探针发送时长优化。常在线业务特性：客户端与服务器之间要定时发送心跳信号，以验证客户端是否在线，心跳信号周期一般较短（小于10S），心跳信号的频繁发送，会导致业务频繁建立和释放。客户端上行接入时，会通过接入行道发生探针，减小探针持续时长来减少接入信道碰撞。（4）适应未来发展，打造信令处理的“智能管道”。根据信令流量需求对终端进行分类，并通过网络智能识别终端分类，如准确识别“普通手机、大流量智能手机、小流量智能手机、无线宽带终端”等，并根据不同终端、用户行为特性，进行差异化和精细化管理，确保全网信令负载降到最小。

四、结束语

本文介绍了移动互联网时代下应对智能终端快速发展带来流量、信令冲击的优化解决方法，包括信令优化方案、业务流量优化方案，在有效节约网络资源的情况下，从源头提出应对智能风暴的一套体系方法，不过，正如前文所说，智能手机的井喷式发展是几何倍数级，在上述方法无法应对的情况下，还要进行扩容建设，满足激增的容量、信令需求，具体扩容建设方法还需进一步研究。

参考文献

[1]智能手机的快速发展及其对移动网络的影响分析[J].邮电设计技术. 2010（10）

[2]网络智能风暴研讨.北京邮电大学. 2011.5