3G智能终端信令风暴的理论研究与优化实践.docVIP

3G智能终端信令风暴的理论研究与优化实践 摘要： 3G智能终端的快速发展带来用户使用习惯和话务模型的显著变化，春节后由于3G终端规模发展，江苏部分高校及CBD区域EVDO网络空口信令突增，引发掉话、脱网等严重影响用户感知的问题，网管统计掉话率高达11%。为了提升用户感知，保障校园3G手机的快速发展，江苏网优中心在深入研究现网EVDO负荷指标的基础上，结合理论分析、终端测试和现场抓包，掌握了终端的信令特征、系统的寻呼能力、现网的系统缺陷，给出了应对策略及解决方案，最终推动厂家于6月8日在常州率先升级验证，有力支撑了江苏电信3G市场发展。 关键词： 信令风暴、智能终端、寻呼能力、终端行为特征、EVDO 引言 随着3G智能终端的规模发展，校园区域的用户增长迅速且使用密集。南京、常州等地区由于春季校园营销及学生返校，导致智能终端大幅度增加；由于智能终端不同于传统终端的特点，引起了EVDO网络控制信道消息的拥塞；控制信道负责下发四种非常关键的开销消息，QuickConfig影响掉话、Sync消息影响捕获网络、SectorParameters消息影响基站基本参数下发、AccessParameter消息影响接入性能。所以导致部分校园区域EVDO掉话率从2%上升至11%，寻呼成功率从98%下降至87%，指标恶化明显，用户申告居高不下。 下面以常州大学城为例，通过指标分析、理论研究、终端测试和现场抓包，深入定位并阐述了信令风暴产生的现象和原因。 1 综合分析 1.1 用户行为分析 2011年春节后，常州BSC5的在线用户数上升约60%，主要增长在大学城区域。以武进职教校园为例，据市场部门统计目前智能终端规模约400部，该校区由6个扇区覆盖。通过统计分析，发现该校学生3G智能终端使用QQ等小流量长在线业务占比达54%。 图1- 校园区域智能终端业务使用分布 1.2 智能手机信令分析 武进职教校园春季营销主推两款智能终端：华为C8500及中兴N600+，通过对该两款终端的使用体验及信令跟踪，发现当用户传完数据后，如QQ向对方发完消息，终端无数据传输时立即主动进入休眠态。当对方发消息给智能终端时，由系统发起网络侧激活流程，通过PAGE消息将智能终端唤醒，建立空口进行数据传输。由于终端快速主动休眠，导致一次PPP会话产生大量的信令交互，再结合校园话务量集中，导致校园区域信令的爆发增长。 以华为C8500为例，手机在11:37:46没有数据流量，网管跟踪显示在11:37:48:055就收到手机的ConnectionClose消息，主动进入休眠态。 图2-终端无数据主动进入休眠态信令 1.3 校园区域寻呼量分析 为了统计武进职教智能终端产生的寻呼量，我们将覆盖该校园6个扇区进行子网裂化，即从原BSC5中裂化成为单独子网，据统计该子网下所有载频晚忙时PAGE消息数目约为80000条，每小时平均注册用户数为150个，每部智能手机一小时就产生533条寻呼消息，即平均每部终端6.7s产生一次寻呼。 以上几个原因说明，智能终端的确会带来信令负荷的显著增长。 2 原理分析 2.1 寻呼机制 一个控制信道周期为256时隙（256*1.6667ms=426.22ms），控制信道周期内可以传输同步包囊（SC）和异步包囊（AC）。协议规定，如果在控制信道时隙内有同步包、异步包和子同步包相冲突的情况，那么包囊发送的优先级为：同步包囊子同步包囊异步包囊。 图3- EVDO控制信道时隙占用图 2.2 理论寻呼量计算 根据高通的CSM6800芯片驱动接口文档《80-V8364-1_x_CSM6800_Drivers_ISOD》中： 图4- 高通芯片驱动接口文档 1个同步包囊最多可以包括7个MAC包，每个MAC包长度为1024bits，去掉控制包头后有效净负荷为126字节，一个同步MAC包可以同时装载同步消息（Sync）、快速配置消息（QuickConfig）、扇区参数消息（SectorParameters）、接入参数消息（AccessParameter）和寻呼消息（Page Message）。通过QXDM抓包方式可以开销消息占用字节，QuickConfig、Sync、AccessParameter和SectorParameters这四个开销消息共占用了155个字节，约占用2个MAC包。一个寻呼消息占用10个字节，如果控制信道以76.8kbps发送，则每秒可发送的最大寻呼消息数为：126*（7-2）/10/(0.42622)= 147条，按照峰均比1.5计算，每小时单载扇寻呼能力可以达147*3600/1.5=352800条/小时。 结论：EVDO Rev.A的单载扇控制信道（速率为76.8kbps）可发送寻呼消息最大能力为147条/秒或者是352800条/小时。 3 现场测试情况 3