一、引言

从21世纪第二个十年开始，移动互联网的发展进入到4G时代，移动互联网的发展以高速无线接入、智能终端和移动应用这“三驾马车”为驱动。根据全球移动设备供应商协会（GSA）最近更新的《Evolution to LTE report》[1]数据显示，截至目前，全球130个国家/地区的443家运营商正在投资LTE。目前全球共有194张商用LTE网络，分布在75个国家和地区，预计到2013年，LTE商用网络将达到260张。过去五年多的时间里，智能手机在全球呈现高速发展，据Gartner统计[2]，2012年全球智能手机出货量超过7.1亿部，复合增长率超过40%；在国内市场2012年的智能手机出货量已达1.8亿部，相比2011年增长率超过200%。移动互联网用户规模也在快速扩张，据CNNIC的统计数据[3]，2013年上半年，国内移动互联网用户数达4.64亿，超过桌面互联网用户的4.1亿。移动应用的发展势头也前所未有，苹果公司的App Store已有77.5万个应用，累计下载超过500亿次；谷歌应用商店的应用数达70万个，累计下载达486亿次。

移动互联网的发展不仅带来了移动宽带网络的用户和流量爆发性增长，信令风暴的问题也不期而至。本文将针对LTE核心网（EPC）中出现的信令过载等问题，分析移动互联网时代EPC核心网络信令风暴的现象和成因。进而从移动互联网业务、网络体系结构以及终端和用户行为，即“云、管、端”三个维度分析移动互联网端到端的不同部分对EPC网络信令面的影响及相关解决方案。针对信令面网元设备的部署和信令管控策略方案提出建议。

二、 LTE网络面临数据流量和信令流量的冲击

1、移动数据流量呈现爆发式增长

移动互联网应用的普及和发展促使网络流量爆炸式增长。来自贝尔实验室的流量分析预测表明[4]，2011~2016年间，网络流量将会提高25倍。在美国，有些运营商如Verizon、AT&T在网智能手机月均流量达到900MB，部分手机月均流量突破2GB。在国内，移动互联网接入总流量36918.3万GB，目前仍在以数百PB每月的速度增长。今年第一季度，国内人均移动互联网流量已达121MB，同比增长37.1%。

根据爱立信等研究机构有关移动数据流量的数据[5],随着智能终端软硬件能力的不断提升，加上视频和基于云的业务与应用的普及的推动，预计移动数据流量将以50%的复合年增长率增长（2012-2018），到2018年底，移动数据流量将增长大约12倍。其中，智能手机的流量增长尤为迅速。到2012年底，平均每部智能手机每月产生450MB的数据流量，而到2018年，这一数据将达到2GB/月，平均每部智能手机的流量将达到增长14倍。

除了爆炸式的增长，移动网络的流量分布同时呈现突发特性，而且从地理分布上也突显“热点效应”，如50%的移动数据流量是由10%的基站产生的，而70%的流量发生在室内。由于用户的移动，流量的“潮汐效应”也更加明显。视频流量逐渐占据主导也正改变着流量的结构。据贝尔实验室的流量指数显示，2011年视频流媒体占到整个移动流量的25%，预计在2016年这一数字将达到50%；这种快速增长和动态分布的流量对网络覆盖、资源配置、网络管理提出了更高的要求。

2、数据流量增长引发信令风暴

首先，随着移动宽带网络用户数量不断增加，数据业务忙时也不再局限在1-2个时间段而是持续10个忙时以上，导致网络信令的绝对数量大幅增加；其次，传统的信令系统已经不能满足移动互联网时代信息服务模式的需求，移动APP的频繁心跳和信息推送，都会导致终端和网络之间频繁的交互，产生大量接入和状态迁移的信令，对网络的稳定性产生冲击，加上开发者对移动网络不甚了解，APP潜在的信令风险很难事先察觉，一旦发作，往往导致严重全网的信令风暴；第三，诸如物联网等新型的业务的开展意味着使用海量的传感器等终端，这些终端虽然流量较小，但海量终端设备产生的周期性的连接请求仍会对信令网络造成很多大的冲击。最后，网络架构的扁平化演进趋势使得LTE核心网（EPC）信令过载问题更加严重。