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移动互联网业务对EPC网络信令面的挑战
http://www.cww.net.cn   2013年9月3日 16:33    

新型的M2M业务物联网的开展意味着部署海量的传感器类型终端,这些传感器与网络间交互流量较小,与网络间的连接建立请求有比较明显的周期性。考虑到物联网业务的行为,往往是海量传感器终端同时工作,因此在数据上传或配置更新等时刻很可能会形成信令面流量的峰值,如果再与其他信令流量叠加,将对网络信令面设备产生极大的冲击。

以上列举的几种业务类型,对EPC信令面网元有比较突出的影响。与此同时,移动互联网的其他业务也会使用类似心跳消息的方法来保持应用对终端连接的感知,因此也存在造成信令风暴的可能,具体分析参见下表:

表1:移动互联网应用对信令风暴的贡献

2、EPC网络架构对信令风暴的影响

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。与3G网络相比,由于LTE网络中没有RNC设备对信令进行汇聚收敛,信令消息直接从分散的基站(eNB)汇聚到集中部署的核心网信令控制平面网元(MME)进行处理,使得MME完全暴露在终端信令流量冲击之下,成为网络信令面的瓶颈,而且MME比SGSN更易受到永远在线类业务的影响。

MME的主要信令负荷是寻呼消息(在3G网络中由RNC处理);连接建立和释放信令则是第二大信令流量。寻呼消息的大幅度增长是由智能手机“快速休眠”模式和推送类业务造成的。智能手机的快速“休眠”模式可以节约终端电量消耗,但在下行数据的送达时,需要由MME频繁地寻呼唤醒终端以接收数据,从而增加了MME的信令负荷。随着智能手机和推送类业务的普及,寻呼消息会越来越多,对网络的压力也越来越大。

智能手机上大多数APP都采用了心跳机制,这些心跳消息用于维持和服务器的连接,以及状态更新等。但是不少APP为了实现近似实时的状态更新(特别是一些IM应用),采用了非常小的心跳间隔。这些频繁的心跳加上智能手机的快速休眠特性,导致大量的网络连接建立与释放信令。

3、智能终端对信令风暴的影响

目前的智能终端在软硬件性能方面都非常接近一般的计算机,其操作系统、协议栈软件以及通信功能模块的控制策略都会对核心网网络信令面产生重要的影响。相同的业务,相同的网络环境,因为终端系统优化的差别,会导致对网络信令资源的占用情况和用户体验的截然不同。

以“永久在线类”业务的推送服务为例,在iOS终端和Android终端上的实现方式有很大不同。对iOS平台,放置在后台的应用程序不会产生蜂窝数据流量,后台业务的心跳统一归并到苹果推送服务器心跳,可以认为业务是非激活状态的。Android平台后台多数业务存在单独心跳。iOS的心跳统一机制在很大程度上减少了用户在手机黑屏时产生的频繁的网络连接请求和断开信令。下表对Android终端和iOS设备的黑屏后台行为做了如下比较:

表2:iOS和android终端后台活动业务行为比较

按上表数据计算,1小时内iOS和Android系统后台业务分别产生的网络连接请求次数,Android平台为30,而Apple仅为2。在用户并没有多少推送消息而仅维持业务的连接状态,Android终端1小时内产生的连接数为iOS的15倍。对网络而言,Android终端频繁接入请求更易使管道不堪重负,产生信令拥塞。

另外,为了延长电池使用时间,智能终端设计了快速休眠节电功能,每次消息发送完毕后,智能终端强制将其状态修改为“IDLE”,这一设计对EPC网络带来巨大副作用,即:idle态的终端因业务请求频繁发起接入请求,会制造大量不必要的信令开销,导致呼损率增加。

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来源:泰尔网   作 者:辛伟 朱浩编 辑:魏慧
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