抵御信令风暴

信令风暴威胁移动宽带网络

    随着移动网络宽带化发展，移动用户的最大接入带宽提升了接近1000倍，给移动互联网的发展打下坚实的基础。以苹果iPhone为代表的智能终端，革命性地改变了手机的使用目的、使用模式、使用体验——手机不再是一个以语音电话功能为中心的移动电话，而成为一个以互联网接入为中心兼具电话功能的个人设备。Google通过向终端厂商免费开放面向移动设备的Andriod操作系统，又把智能终端革命推广到全球各个角落。

    各类互联网服务商纷纷针对移动终端度身定制移动应用；同时，完全基于移动互联网的应用创新也层出不穷。移动宽带网络、智能终端和定制的移动互联网应用为移动用户带来颠覆性的互联网体验，掀起了全球移动互联网浪潮。

    为应对移动宽带网络的用户和流量爆发性的增长，移动运营商纷纷对网络吞吐量进行扩容升级以满足移动宽带网络需求。然而，不期而至的信令风暴，却让广大移动网络运营商和设备商措手不及。根据中兴通讯对国内外多个客户的3G网络统计发现，个别单用户平均信令指标已经超过运营商预计指标的20倍以上，全网信令流量增长速度甚至超过了用户流量的增长速度，导致网络和设备容量严重下降，无法满足规划要求。不仅如此，更严重的信令风暴甚至导致3G网络无线信令通道拥塞，不仅数据接入业务受影响，甚至连移动网络最基本的CS语音服务都不可用。2012年1月，日本移动运营商NTT Docomo因为信令风暴导致网络大面积瘫痪，250万用户长达4个半小时无任何服务。

    因此，应对移动宽带网络挑战单纯靠提升网络容量和吞吐量远远不够，必须专门针对信令风暴部署解决方案。

信令风暴产生的原因

    移动宽带网络信令风暴产生的原因错综复杂，不同网络各有差异，大体上和移动网络用户的增长、智能终端工作模式、互联网应用客户端工作模式和网管措施有关。

    移动宽带网络用户使用网络服务的模式与2G时代相比发生了根本改变，移动互联网应用逐渐与移动用户的生活变得密不可分。更多移动用户更频繁地使用移动互联网应用的行为必然导致移动宽带网络单用户的信令流量激增，这和以语音短信通信为核心的2G网络信令流量不可同日而语。
智能终端为了节电普遍支持快速休眠，即短时间内没有数据通信就会释放无线信令连接，进入IDLE（空闲）状态，而当智能终端再次发送数据时需要再次发起Service Request信令流程。

    智能终端上的互联网应用的启动/退出行为会自动触发PDP（Packet Data Protocol）上下文建立/删除，而智能终端的锁屏也将导致PDP上下文主动删除，当再次启动应用或使用智能终端时又要再次触发PDP上下文建立信令流程。

    智能终端这种不断休眠—启动的工作模式从多方面导致信令增加。

    各种永久在线的互联网应用，如MSN、QQ、微博、天气、炒股软件等需周期性地自动和服务器交互同步实时信息，也就是周期性（几分钟）地间隔发送上行报文，从而引起智能终端周期性地发送Service Request信令。
而从网络本身来讲，为提升资源使用效率，运营商往往会部署一些定制化的功能，比如闲置PDP去激活、欠费用户去激活、直传隧道（Direct Tunnel）、APN（接入点）检查等。这些网络优化措施遇到智能终端却可能催生更多的信令，如有些智能终端面对网络侧去激活的指令，会主动再次发起PDP激活信令。

一体化信令风暴解决方案

    中兴通讯的信令风暴解决方案基于分组核心网SGSN、GGSN（如图1），结合统一网管系统和用户行为分析系统ZXUN UBAS （User Behavior Analysis System ），提供信令模型实时监控跟踪、信令模型突变提醒、信令模型异常定位和定制化优化方案的一体化手段，防患于未然，彻底抵御信令风暴威胁。


    ●    信令模型实时监控

    中兴通讯的统一网管系统和用户行为分析系统ZXUN UBAS，为移动运营商提供可裁剪的信令模型实时监控功能。利用SGSN、GGSN实时上报的KPI，统一网管系统不仅可以实时计算出当前全网平均用户信令模型的所有单一指标，还可以提供全网用户平均信令模型各单一指标的历史变化趋势。基于用户行为分析系统，更可以为运营商提供不同类型终端在网络的渗透比例，并提供各类型终端的平均信令模型的实时监控和历史趋势。

    ●    信令模型突变提醒

    集中网管系统预置用户平均信令模型和所有单一指标参考值。通过与实时监控的当前信令模型指标对比，发现网络当前信令模型各指标与参考信令模型有偏离时，任一指标偏离预置门限都会主动触发信令异常告警或通知。提前预警，使运营商占据主动，预防信令风暴。

    ●    信令模型异常定位

    针对单一信令模型指标的异常告警或通知，可以准确定位导致网络信令风暴的具体信令类型。结合行为分析系统UBAS提供的基于终端类型的信令模型的监控和跟踪，对任何异常信令类型，还可以准确定位导致网络信令风暴的具体终端类型。为后续制定解决方案提供基础。

    ●    定制化信令风暴优化解决方案

    基于对导致信令风暴具体信令类型和终端类型的准确定位，结合中兴通讯定制化的信令风暴优化功能组合，包括智能APN修正、智能闲置PDP去激活控制、智能DT控制、智能异常流量过滤、智能策略控制和智能过负荷控制等，针对性地优化目标信令，降低信令风暴对网络的冲击。此外，通过对信令模型的历史跟踪、了解各类型终端的渗透率发展，还能预测网络信令负荷的发展趋势，帮助运营商提前规划，未雨绸缪。

    中兴通讯一体化信令风暴解决方案，通过网络信令模型的实时监控和主动通知，实现信令风暴提前预警；通过对造成信令风暴的具体信令类型和具体终端类型的准确定位，结合中兴通讯一体化信令风暴功能组合，提供定制化的信令风暴优化解决方案，减轻信令风暴的影响；通过对信令模型的历史跟踪和发展趋势预测，帮助运营商及时调整规划应对未来信令增长挑战。实时监控、提前预警、预测未来，全方位的信令风暴防御机制助运营商保障网络可靠性，应对移动互联网的快速发展。