信令信道的負荷影響及優(yōu)化

　　數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆沁B續(xù)性

　　小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆沁B續(xù)性，對信令信道的負荷帶來巨大的負面影響。統(tǒng)計分析顯示，小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的連接次數(shù)占比高于70%，說明小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L在線及不連續(xù)性，會導致頻繁的拆鏈、建鏈，增加信令信道的負荷，產生所謂的信令風暴。

　　信令風暴及解決方案

　　由于小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟贿B續(xù)性導致的由網絡側發(fā)起的空口釋放和在有數(shù)據(jù)傳輸時重新建立空口鏈路，兩者頻繁循環(huán)的現(xiàn)象稱為廣義的信令風暴。部分典型終端的測試結果如表2所示。

 

　　針對信令風暴，可行的解決方案有：

　　HeartBeart機制

　　針對智能終端引發(fā)的信令風暴可考慮引入心跳機制(Heart Beat)。當用戶大量增加，信令負荷顯著增加的情況下，可以考慮采用該方案來規(guī)避現(xiàn)有的智能終端反復進行RRC連接-釋放-再連接-再釋放導致的信令風暴問題。當然，這對UE有一定的限制條件，且在UE對HeartBeart進行Ack應答時會影響信道的正常遷移。

　　SCRI“禁止定時器”T323

　　按照3GPP協(xié)議(Release7及Release7之前的版本)，UE可以在內部錯誤和無線質量很差的情況下，由終端發(fā)出信令消息SCRI給網絡通知釋放其連接。各個終端廠家正是利用了3GPP協(xié)議的這一功能，使得終端在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后發(fā)送SCRI信令消息，從而達到終端節(jié)電的目的。但是，這種功能也增加了網絡側和終端的信令開銷。因此，在3GPP Release8版本中，進一步作了如下規(guī)范：引入參數(shù)“禁止定時器”T323、在SIGNALLING CONNECTION RELEASE INDICATION中引入“Signalling Connection Release Indication Cause”的原因值說明、明確了UE發(fā)送SCRI后，在沒有網絡側的指示下，不能自行轉移到IDLE態(tài)，并且不能自行釋放RRC連接。

　　普通優(yōu)化手段

　　從本質上來說，無論是狹義的信令風暴和廣義的信令風暴，頻繁拆鏈、建鏈導致的信令信道負荷升高均與小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的數(shù)據(jù)傳輸非連續(xù)性相關。可行的解決問題的思路為盡可能保持業(yè)務信道，不輕易釋放業(yè)務信道。

　　對于UMTS網絡，如果網絡信令負荷較大，可以通過調整DCH轉FACH/PCH/IDLE態(tài)的業(yè)務量測量次數(shù)、觸發(fā)時間和Pending Time等參數(shù)，降低用戶不活動的次數(shù)，從而降低整體的連接和釋放的信令開銷。

　　對于GPRS網絡，可以增加信令信信道(如GPRS網絡的CCCH信道)，或減少空口釋放次數(shù)(如增加DLDELAY+T3192的時間)。

　　針對實時性要求的用戶感知度優(yōu)化

　　從用戶感知的角度，針對小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務，除了前文所述的共性要求外，一般還有對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求比較高的特點，故僅從用感知保障的角度，可采取的措施為：1)盡可能保持底層鏈路的通暢狀態(tài)，減少空口的頻繁釋放的次數(shù);2)保障數(shù)據(jù)報文的端到端準確快速傳輸。

　　不同場景下的優(yōu)化策略

　　對于小流量數(shù)據(jù)業(yè)務的用戶感知和資源使用效率之間存在一定沖突的問題，需要在不同場景采用不同的優(yōu)化策略。

　　對于GPRS網絡，業(yè)務信道和信令信道的負荷能分開統(tǒng)計，不同場景下的優(yōu)化策略如表3所示。

 

　　對于UMTS網絡，邏輯上的業(yè)務信道和信令信道會映射到同一個物理信道，目前沒有手段統(tǒng)計業(yè)務信道負荷和信令信道負荷，一般主要觀察S-CCPCH物理信道的負荷。

　　當資源使用率比較高的時候，有所謂“小流量用戶準入算法開關”，設置合理的小流量用戶準入優(yōu)化用戶數(shù)門限及重負荷激活定時器，系統(tǒng)能通過動態(tài)調整Dormant定時器時長，從而調整系統(tǒng)資源的占用情況。

　　UMTS網絡的Always On功能的資源分配也對小流量數(shù)據(jù)業(yè)務有一定影響。在PS呼叫過程中，RNC會根據(jù)承載業(yè)務的流量大小，對資源進行調整，以達到合理配置資源、均衡各在網運行業(yè)務的作用。在一定時間內，如果數(shù)據(jù)流量低于門限值，此業(yè)務資源由DCH狀態(tài)轉換為FACH狀態(tài)。類似的，此后進入PCH或者idle模式下。

　　總之，可行的策略包括：

　　1)按忙/閑時動態(tài)配置無線資源釋放定時器

　　在用戶數(shù)多時，減小定時器時長，以更多的連接建立為代價換取更大的系統(tǒng)容量;在用戶數(shù)少時，增加定時器時長，以減少不必要的連接釋放，提升用戶感知。

　　2)按忙/閑區(qū)域配置無線資源釋放定時器

　　對于手機QQ等小流量數(shù)據(jù)業(yè)務應用量大的區(qū)域，如大學城，配置較小的無線資源釋放定時器，以提高用戶容量和下載速率。

　　差異化QoS和流量經營

　　無論網絡優(yōu)化的方法和手段如何，小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務對業(yè)務信道的使用效率均是比較低的，或者說其無法通過優(yōu)化手段有本質的提升。目前，國內運營商主要按流量對數(shù)據(jù)業(yè)務進行計費，可以考慮采用多種計費策略相結合的方式。主要途徑為精確識別業(yè)務，提供差異化的QoS，并給予差異化的收費策略，實現(xiàn)運營商運營效益的最大化。

　　針對小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的特點，可行的QoS差異化策略有如下幾個方面：1)細分業(yè)務的QoS保障機制：在用戶數(shù)多時，降低小流量業(yè)務的QoS等級;用戶數(shù)少時，適當提升其QoS等級;2)按照用戶級“收益/資源占用比”對用戶進行QoS保障：例如，對低貢獻、高資源占用的用戶可設置低優(yōu)先級;反之，設置為高優(yōu)先級;3)后向QoS保障：針對小流量業(yè)務的SP制定特殊的QoS保障機制。

　　針對上述QoS差異化策略，則可通過直接對原有QoS管理機制的基本優(yōu)先Basic Priority進行調整，針對實時性要求高或相對重要的業(yè)務，增加其基本優(yōu)先級，相反，對于實時性要求不高或不重要的業(yè)務，降低其基本優(yōu)先級。

　　針對小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務，考慮如何深入挖掘數(shù)據(jù)業(yè)務的收益模式、提高“收入/資源占用比”也非常重要，可增加的收益模式包括：1)基于后向QoS保障的后向收費策略;2)前向細分業(yè)務的特殊收費策略。

　　當然，對運營商的流量經營來說，不僅看小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務本身的“收入/資源占用比”，還要看該類業(yè)務給運營商帶來的綜合價值。

　　直接價值分析

　　某種業(yè)務的直接價值是指用戶應用該業(yè)務過程中給運營商直接貢獻的流量收益或數(shù)量收益。直接價值與業(yè)務的收費策略相關，例如，彩信業(yè)務是按發(fā)送的條數(shù)收費，網頁瀏覽業(yè)務則是按流量計費。

　　高直接價值業(yè)務和流量則是指單位流量的運營商收入較高的業(yè)務。也就是，在占用少量管道資源的條件下，能給運營商帶來更高收益的業(yè)務。

　　間接價值分析

　　某種業(yè)務的間接價值是指用戶由于應用該業(yè)務而產生的運營商收益剔除該業(yè)務直接價值所剩余的部分。業(yè)務的間接價值主要從用戶黏性和業(yè)務擴張力兩方面體現(xiàn)。

　　用戶黏性這個特性有利于保持和提高運營商的總體收入，但對ARPU值的提升無明顯貢獻。高用戶黏性業(yè)務示例：手機QQ、飛信、微信等用戶集群效應明顯的IM類業(yè)務。

　　業(yè)務擴張力是指使用該業(yè)務的用戶還經常使用其他緊密相關業(yè)務，而這些相關業(yè)務又能夠給運營商帶來直接收益。強相關的業(yè)務越多、能夠給運營商帶來的收益越大，則說明該業(yè)務的業(yè)務擴張力越強。有利于ARPU值的提升。強業(yè)務擴張力業(yè)務示例：手機QQ，其強關聯(lián)的業(yè)務包括QQ游戲、QQ空間、QQ圖書等騰訊業(yè)務，對于這些關聯(lián)業(yè)務，運營商可能通過較高的流量、反向收費等渠道獲取收益。

　　綜合價值分析

　　某種業(yè)務的綜合價值是對其直接價值和間接價值的總體考量，它反映了該業(yè)務給運營商帶來的綜合收益。以手機QQ業(yè)務為例，該業(yè)務運營商之間不存在業(yè)務應用壁壘，因此，只能通過手機QQ業(yè)務質量和用戶感知的差異，提高用戶對運營商的黏性，從而使得用戶使用手機QQ業(yè)務的間接價值得到體現(xiàn)。有數(shù)據(jù)表明，手機QQ的強關聯(lián)業(yè)務流量占比較大，可達到全網流量的30%左右，那么，手機QQ業(yè)務的綜合價值大體相當于網頁瀏覽業(yè)務。

　　本文基于小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務應用特性，分析了其對業(yè)務信道資源使用效率的影響、信令信道負荷的影響及用戶感知的提升方法，并進一步分析了業(yè)務信道資源使用效率、信令信道負荷和用戶感知之間的關系，以及不同場景下的優(yōu)化策略。同時就小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的差異化QoS和流量經營提出了建議。

　　需要說明的是，業(yè)界有關小流量移動數(shù)據(jù)業(yè)務的網絡優(yōu)化方法、智能管控和流量經營等方面的研究方興未艾，隨著時間的推移，將有更多的相關研究成果產生并得到應用。