智能手机产生信令风暴解决方案探究.doc

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1、智能手机产生信令风暴解决方案探究【摘要】文章分析了WCDMA网络中智能手机信令风暴产生的原因，提出了一种通过增加系统控制参数来主动调控智能手机信令负荷的解决方案，并验证了此方案的可行性。该方案在不影响用户体验和KPI指标的前提下，通过软件功能减少了WCDMA网络智能手机产生的信令负荷，有效抑制了信令风暴的产生，并降低RNC信令处理模块CPU负荷10%左右,提高了主设备的利用率。【关键词】智能手机信令风暴状态转换心跳功能1背景随着移动互联网时代的到来，智能手机由于软件丰富、功能强大，已经被越来越多的用户使用。大量的联网应用给用户带来

2、便利的同时，也快速消耗着网络的流量和处理能力。数据显示，智能手机用户所产生的数据流量占整个网络数据流量的80%以上。此外，智能手机还产生了大量的额外信令负荷，导致网络拥塞、掉话、拒绝接入等诸多问题。2智能手机信令风暴的产生原因2.1手机连接状态的转换过程按照3GPP规范，UE在网络中有两种基本运行模式：IDLE和CONNECToUE开机后停留在IDLE状态下。CONNECT共有四种状态：CELL_PCH.URA_PCH、CELL_FACH和CELL_DCHO当UE完成RRC连接建立后，会从IDLE转移到CONNECTCELLFAC

3、H/CELLDCH；当RRC连接释放后，UE从CONNECT转到IDLE。UE根据不同的业务和移动情况，可以在IDLE和CONNECT的四种状态之间相互迁移。手机RRC状态转换由RNC控制，在发送完消息后，手机按照其业务的活跃程度依CELL_DCH-CELL_FACH-CELL_PCH-IDLE的顺序进行状态转换。如果UE上有业务，那么UE应处于CELL_DCH或CELL_FACH状态；如果UE上没有业务，但将要有业务发生的可能性大,那么UE可以长时间处在CELL_PCH/URA_PCH状态；如果UE上目前没有业务，而且将要发生业

4、务的可能性小，那么UE应在IDLE状态（IDLE状态在无数据业务时保持连接网络，避免不断重复创建RAB）。整个状态转换过程（图1）中会产生大量的信令，尤其是由IDLE转换到其他状态时，产生的信令多，转换的时间长。2.2智能手机信令风暴的形成大部分智能手机配置大尺寸显示屏和高主频的处理器,并且使用频率髙，导致手机频繁进行状态转换而耗电严重。通过试验，得知手机的四种状态功耗如表1所示：一些即时通讯软件为用户提供了alwayson（永远在线）的功能，每隔几秒钟就通过网络发送一些keepalive的消息，并传送较少的数据，如好友状态刷新等

5、，使得手机状态频繁转换，网络为此增加了很多额外信令以进行无线信道的分配和创建。由于CELL_FACH和CELL_DCH的功耗较高，部分手机厂家为了降低耗电而引入快速休眠(Pre—R7FastDormancy)功能，强制将手机由高功耗状态转移到低功耗状态°Pre—R7快速休眠功能是当手机发现没有上下行数据传输后，向RAN发送SCRI(SignalingConnectionReleaseIndication)消息，使得RAN将手机从RRCCONNECT状态迁移到IDLE状态。这样就导致每次发送消息手机都从IDLE状态转换到其他状态，重

6、新进行RRCrequest和RABsetup,发送完毕又强制释放连接。手机频繁重复进行RRC连接、RAB建立、加密、鉴权等过程，在网络中产生大量信令负荷，给RAN控制面带来巨大压力，导致RNC上处理信令负荷的CPU负荷过载;手机反复发起连接请求，引起瞬间信令激增数倍甚至几十倍,形成信令风暴,从而网络性能急剧下降。3智能手机信令风暴解决方案2.1解决信令风暴的策略智能手机为省电而频繁发起业务释放和业务请求，从而产生大量信令。为了解决这一问题，以减轻对网络负荷造成的冲击，RNC可以通过控制UE的状态迁移，减少UE发起信令连接/释放的次

7、数，以达到调控网络信令负荷的目的。具体解决策略如下：(1)对于R7及以下终端，通过RNC下发心跳数据，控制手机在无数据流量时不发SCRI,抑制智能手机频繁的连接释放，从而降低控制面信令负荷，进而降低RAN控制面处理压力。(2)对于R8终端，由于现网该终端较少，因此可以不考虑R8对网络信令负荷的影响。3.2增加心跳消息减少额外信令对于R7及以下终端，可以通过增加心跳功能抑制手机发送SCRL从而达到减少额外信令的目的。其原理是：RAN监控PS业务的用户面，当PS业务用户面在一段时间内没有数据传输时，RAN将在用户面下发心跳数据，从而使

8、得UE认为用户面依然有数据传输，不再发送SCRI消息。DRBC(动态无线承载控制)算法在此处依然有效，当需要将手机迁移到其他状态，比如CELL_FACH、URA_PCH或者IDLE态时，DRBC策略不会因为心跳数据而中断。另外，用户面业务量统计将不