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【摘要】从话务模型和网络维护方面来看，网络流量分布的严重不均衡、智能风暴对3G网络的冲击等问题，对网络建设和维护工作提出了挑战。
【关键词】智能风暴；网络冲击；话务模型；智能化管道
1.智能手机的发展及智能风暴对3G网络的冲击
近年来，智能手机的发展一路高歌猛进。智能手机使网络中的业务流量和信令流量的巨增，全球多个移动运营商已经遭受来自“智能风暴”的冲击。
以最早引入iPhone的AT&T为例，。iPhone发放初期，其用户仅占AT&T手机用户的3%，但却占用了40%的网络流量。三年时间，AT&T数据流量增加超过50倍，且还在继续。巨大的数据流量让网络不堪重负，网络掉话和数据拥塞等网络事故频繁发生。
中国的3G网络虽然刚刚起步，但调查数据表明，在中国的手机用户中，54%的用户使用手机数据服务，如电子邮件、游戏等。中国使用手机上网的用户比例已经超过美国，移动互联网在中国更加流行。随着“千元智能终端”的批量上市，智能终端的发展将使天翼网络数据业务量提升一倍以上，信令负荷提升4倍以上。面对智能终端的规模发展，如何抵御“智能风暴”冲击，做到未雨绸缪，保证网络持续健康发展，已成为中国电信运营商非常关心的问题。
2.智能手机及其移动互联网应用的话务模型
对智能手机及其移动互联网应用的话务模型进行研究发现，智能手机对3G网络的大数据流量和超额信令冲击是引发“智能风暴”的根源。下面从终端维度和业务维度，对其话务模型进行说明。
2.1终端维度
智能手机和普通手机相比，具有以下特征，导致网络流量和信令激增。
（1）手机的快速休眠机制。智能手机上进行的大量的数据传输，会严重消耗手机终端的电池容量。为了延长手机电池的使用寿命，以iPhone为代表的部分智能手机启动了快速休眠机制。快速休眠，导致了手机状态的频繁迁移，即每次数据包发送，均从idle态进行PS呼叫建立，迁移到DCH态发送，发送完毕后又从DCH态强制返回idle态，PDP的激活/去激活，对网络产生海量信令负荷。
（2）为业务应用提供永远在线能力的“心跳”机制。由于无线资源有限，用户只能分时分频使用，以及数据应用流量断续的特点，决定了移动网络的资源是按需配给数据流量，而信道的分配和释放需要无线接入网和核心网的信令交互。数据传送之前并不需要预先分配信道、建立连接。当有数据传送时，终端向网络发起PDP激活请求和业务请求，在请求被接受后，无线网络为终端建立会话，分配无线接入承载，并根据数据流需要分配无线信道。。因此应用开发者在了解移动网络的资源分配机制的基础上，利用高频率、规则的“心跳”，不断给网络发送有数据传输需求的信号，网络于是不断为其分配资源，即使在其并没有有效信息传送时也是如此。
上述终端维度导致信令流量的机制如图1所示。
图1智能手机快速休眠机制和永远在线心跳机制
经统计，典型终端被分配公网地址时，每小时因网络寻呼导致空口激活的次数为50-120次。
2.2业务维度
从业务维度来看，可以分为以下几种情况：
（1）即时类业务。如QQ业务，具有在线时间长、流量小、空口激活和释放频繁的特点。据统计分析，QQ业务每小时产生约100K的流量，但却产生 80次左右的呼叫，每Kb产生的信令量较大。业务模型如图2所示。
图2QQ业务模型
（2）浏览类业务。如天翼阅读、谷歌地图等，据统计分析，每小时流量约3000K左右，产生40次左右的呼叫，信令和流量相对均衡，业务模型如图3所示。
图3UCWB访问新浪流量分布示意图
（3）流和下载类业务。如优酷、天翼视讯等。据统计分析，流媒体/下载类业务，每小时流量约为60-200M，产生1-15次的呼叫，给网络带来较大流量冲击，业务模型如图4所示。
图4流和下载类业务模型
综上所述，智能终端的发展，将引起现网话务模型的深刻变化，移动网络负荷将呈现非线性增长。
3.应对策略
从运营商和全产业链来看，应该从“夯实网络基础”、“提升网络智能化能力”和“产业链协同”三方面入手，提升网络能力，减少无效流量，确保用户体验。
3.1夯实网络基础
夯实网络基础，指的是通过网络建设和新技术的引入，提升网络的健壮性，具体如下：
（1）提升核心网元能力储备。BSC规划应注意以下两个问题：首先，在网络设计时，BSC挂接基站不要以高负荷配置为目标，应充分考虑未来数据业务的高速发展需要，适当提升预留的处理能力。其次，在网络规划中，除考量BSC的话务转发与处理能力外，要更加关注持续提升BHCA信令处理能力，以适应业务发展需要。
（2）采用新技术提升网络容量。以CDMA网络为例，可引入EV-DO Rev.B新技术提升容量。EV-DO Rev.B可通过软件升级，利用载波捆绑将用户最大速率提升3倍；其载波资源池技术还可以在不增加载波带宽的情况下，大幅提升系统容量。根据测试，当网络时隙利用率在40%时，EV-DO Rev.B较传统CDMA EV-DO Rev.A的容量增益90%以上。
（3）多种基站形态建网分流话务。大中城市的基站站距已经普遍较密，进一步缩小站间距相当困难，所以加强室内网络建设，如采用RRU信源建网，甚至微微基站（Femtocell）等建设，是可行的解决措施。
（4）X+Wi-Fi建网模式提升系统级的网络承载能力。通过在CDMA EV-DO局部热点部署Wi-Fi覆盖，有效分流，进而提升网络容量，尽可能将低价值、大流量数据业务迁移到Wi-Fi网络，使移动网络能承载更多的高移动性、高价值的数据业务，有效提升了整网的承载能力，还提高了网络收益。
（5）引入新頻段扩容网络。在北京、广州和上海等特大城市，局部热点区域的800M频率资源已经不堪重负，运营商可以考虑最大限度重用现有基站的各种资源，建设2.1G网络，进一步解决频率不足的问题。
3.2提升网络智能化能力
上述通过网络建设和引入新技术，不过是应对智能风暴的权宜之计。从长期来看，网络的无限制扩容在技术上和经济上都不可持续，尤其对于移动互联网等数据宽带接入业务而言。
（1）用户QoS分级：支持用户间的金银铜级别设置。根据ARPU贡献，为用户配置不同的优先级，从而为高价值客户提供更好的保障；还可以采用增强保障解决方案，扩展支持白金用户、行业用户等，进一步实现精细化的用户服务分级保障。
（2）业务QoS分级：通过业务识别、进行业务策略优化的解决方案，真正使移动网络具备“弹性”。其特点是精确识别业务类型，确保小流量、高价值业务优先分配资源，获得更好的业务体验；同时对大流量、低价值业务，分时段、分区域进行控制，避免其对网络造成冲击，确保网络质量。
（3）提升网络分析能力：完善用户行为和网络流量分析功能。如基于终端类型、操作系统的用户行为分析，基于基站组合和地市的网络流量分析。
3.3产业链协同
产业链的各环节，如手机厂家、手机平台厂家、应用提供商、运营商、通信设备提供商等，紧密联系，形成共识，协同优化，减少无效流量。
（1）共同规范智能应用程序开发，特别要考虑到应用对网络可能产生的信令影响，合理设置产生信令的频率周期，避免产生不必要的过多的信令，同时降低在线心跳的频率。
（2）网络设备提供商应考虑避免不必要的信令交互发生，结合业务特点和用户行为，在现有3GPP的协议基础上优化和完善信令处理流程，使网络对业务的处理达到最优；另外，通过采用“网络控制的快速休眠”功能，将快速休眠的控制权交还网络，可以大大降低网络节点的信令负荷。[科]
【参考文献】
［1］宛红，林平.智能终端和永远在线应用对移动网络的冲击.见《2010（第四届）移动互联网国际研讨会论文集.北京，2011：77-79.
［2］何正捷.网络“智能风暴”解决方案.电信快报：网络与通信，2012，（4）：34-36.
［3］邢丹，耿玉波.智能手机的快速发展及其对移动网络的影响分析.邮电设计技术，2010，（10）：28-32.
【关键词】智能风暴；网络冲击；话务模型；智能化管道
1.智能手机的发展及智能风暴对3G网络的冲击
近年来，智能手机的发展一路高歌猛进。智能手机使网络中的业务流量和信令流量的巨增，全球多个移动运营商已经遭受来自“智能风暴”的冲击。
以最早引入iPhone的AT&T为例，。iPhone发放初期，其用户仅占AT&T手机用户的3%，但却占用了40%的网络流量。三年时间，AT&T数据流量增加超过50倍，且还在继续。巨大的数据流量让网络不堪重负，网络掉话和数据拥塞等网络事故频繁发生。
中国的3G网络虽然刚刚起步，但调查数据表明，在中国的手机用户中，54%的用户使用手机数据服务，如电子邮件、游戏等。中国使用手机上网的用户比例已经超过美国，移动互联网在中国更加流行。随着“千元智能终端”的批量上市，智能终端的发展将使天翼网络数据业务量提升一倍以上，信令负荷提升4倍以上。面对智能终端的规模发展，如何抵御“智能风暴”冲击，做到未雨绸缪，保证网络持续健康发展，已成为中国电信运营商非常关心的问题。
2.智能手机及其移动互联网应用的话务模型
对智能手机及其移动互联网应用的话务模型进行研究发现，智能手机对3G网络的大数据流量和超额信令冲击是引发“智能风暴”的根源。下面从终端维度和业务维度，对其话务模型进行说明。
2.1终端维度
智能手机和普通手机相比，具有以下特征，导致网络流量和信令激增。
（1）手机的快速休眠机制。智能手机上进行的大量的数据传输，会严重消耗手机终端的电池容量。为了延长手机电池的使用寿命，以iPhone为代表的部分智能手机启动了快速休眠机制。快速休眠，导致了手机状态的频繁迁移，即每次数据包发送，均从idle态进行PS呼叫建立，迁移到DCH态发送，发送完毕后又从DCH态强制返回idle态，PDP的激活/去激活，对网络产生海量信令负荷。
（2）为业务应用提供永远在线能力的“心跳”机制。由于无线资源有限，用户只能分时分频使用，以及数据应用流量断续的特点，决定了移动网络的资源是按需配给数据流量，而信道的分配和释放需要无线接入网和核心网的信令交互。数据传送之前并不需要预先分配信道、建立连接。当有数据传送时，终端向网络发起PDP激活请求和业务请求，在请求被接受后，无线网络为终端建立会话，分配无线接入承载，并根据数据流需要分配无线信道。。因此应用开发者在了解移动网络的资源分配机制的基础上，利用高频率、规则的“心跳”，不断给网络发送有数据传输需求的信号，网络于是不断为其分配资源，即使在其并没有有效信息传送时也是如此。
上述终端维度导致信令流量的机制如图1所示。
图1智能手机快速休眠机制和永远在线心跳机制
经统计，典型终端被分配公网地址时，每小时因网络寻呼导致空口激活的次数为50-120次。
2.2业务维度
从业务维度来看，可以分为以下几种情况：
（1）即时类业务。如QQ业务，具有在线时间长、流量小、空口激活和释放频繁的特点。据统计分析，QQ业务每小时产生约100K的流量，但却产生 80次左右的呼叫，每Kb产生的信令量较大。业务模型如图2所示。
图2QQ业务模型
（2）浏览类业务。如天翼阅读、谷歌地图等，据统计分析，每小时流量约3000K左右，产生40次左右的呼叫，信令和流量相对均衡，业务模型如图3所示。
图3UCWB访问新浪流量分布示意图
（3）流和下载类业务。如优酷、天翼视讯等。据统计分析，流媒体/下载类业务，每小时流量约为60-200M，产生1-15次的呼叫，给网络带来较大流量冲击，业务模型如图4所示。
图4流和下载类业务模型
综上所述，智能终端的发展，将引起现网话务模型的深刻变化，移动网络负荷将呈现非线性增长。
3.应对策略
从运营商和全产业链来看，应该从“夯实网络基础”、“提升网络智能化能力”和“产业链协同”三方面入手，提升网络能力，减少无效流量，确保用户体验。
3.1夯实网络基础
夯实网络基础，指的是通过网络建设和新技术的引入，提升网络的健壮性，具体如下：
（1）提升核心网元能力储备。BSC规划应注意以下两个问题：首先，在网络设计时，BSC挂接基站不要以高负荷配置为目标，应充分考虑未来数据业务的高速发展需要，适当提升预留的处理能力。其次，在网络规划中，除考量BSC的话务转发与处理能力外，要更加关注持续提升BHCA信令处理能力，以适应业务发展需要。
（2）采用新技术提升网络容量。以CDMA网络为例，可引入EV-DO Rev.B新技术提升容量。EV-DO Rev.B可通过软件升级，利用载波捆绑将用户最大速率提升3倍；其载波资源池技术还可以在不增加载波带宽的情况下，大幅提升系统容量。根据测试，当网络时隙利用率在40%时，EV-DO Rev.B较传统CDMA EV-DO Rev.A的容量增益90%以上。
（3）多种基站形态建网分流话务。大中城市的基站站距已经普遍较密，进一步缩小站间距相当困难，所以加强室内网络建设，如采用RRU信源建网，甚至微微基站（Femtocell）等建设，是可行的解决措施。
（4）X+Wi-Fi建网模式提升系统级的网络承载能力。通过在CDMA EV-DO局部热点部署Wi-Fi覆盖，有效分流，进而提升网络容量，尽可能将低价值、大流量数据业务迁移到Wi-Fi网络，使移动网络能承载更多的高移动性、高价值的数据业务，有效提升了整网的承载能力，还提高了网络收益。
（5）引入新頻段扩容网络。在北京、广州和上海等特大城市，局部热点区域的800M频率资源已经不堪重负，运营商可以考虑最大限度重用现有基站的各种资源，建设2.1G网络，进一步解决频率不足的问题。
3.2提升网络智能化能力
上述通过网络建设和引入新技术，不过是应对智能风暴的权宜之计。从长期来看，网络的无限制扩容在技术上和经济上都不可持续，尤其对于移动互联网等数据宽带接入业务而言。
（1）用户QoS分级：支持用户间的金银铜级别设置。根据ARPU贡献，为用户配置不同的优先级，从而为高价值客户提供更好的保障；还可以采用增强保障解决方案，扩展支持白金用户、行业用户等，进一步实现精细化的用户服务分级保障。
（2）业务QoS分级：通过业务识别、进行业务策略优化的解决方案，真正使移动网络具备“弹性”。其特点是精确识别业务类型，确保小流量、高价值业务优先分配资源，获得更好的业务体验；同时对大流量、低价值业务，分时段、分区域进行控制，避免其对网络造成冲击，确保网络质量。
（3）提升网络分析能力：完善用户行为和网络流量分析功能。如基于终端类型、操作系统的用户行为分析，基于基站组合和地市的网络流量分析。
3.3产业链协同
产业链的各环节，如手机厂家、手机平台厂家、应用提供商、运营商、通信设备提供商等，紧密联系，形成共识，协同优化，减少无效流量。
（1）共同规范智能应用程序开发，特别要考虑到应用对网络可能产生的信令影响，合理设置产生信令的频率周期，避免产生不必要的过多的信令，同时降低在线心跳的频率。
（2）网络设备提供商应考虑避免不必要的信令交互发生，结合业务特点和用户行为，在现有3GPP的协议基础上优化和完善信令处理流程，使网络对业务的处理达到最优；另外，通过采用“网络控制的快速休眠”功能，将快速休眠的控制权交还网络，可以大大降低网络节点的信令负荷。[科]
【参考文献】
［1］宛红，林平.智能终端和永远在线应用对移动网络的冲击.见《2010（第四届）移动互联网国际研讨会论文集.北京，2011：77-79.
［2］何正捷.网络“智能风暴”解决方案.电信快报：网络与通信，2012，（4）：34-36.
［3］邢丹，耿玉波.智能手机的快速发展及其对移动网络的影响分析.邮电设计技术，2010，（10）：28-32.