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      信令風暴

      信令風暴是什么

      由于網絡收到的終端信令請求超過了網絡各項信令資源的處理能力,引發網絡擁塞以至于產生雪崩效應,導致網絡不可用,我們稱之為“信令風暴”。

      為什么會產生“信令風暴”

      1)智能終端比例大幅增長,2013年預計超過50%(自中國互聯網中心),見下圖:

      \

       

      2)數據業務年均增長155%(Mobile Network Offloading,ABI),見下圖:

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      3)業務需求越來越多樣化,帶來時延短、速度快、流量大等特點,見下圖:

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      原理

      首先,智能手機為省電,引入休眠特性,6-10s沒有數據傳送則釋放連接。由于現在智能手機用戶使用時間長、屏幕大、所以耗電量很大,廠家為了節電使用了快速休眠功能,即一段時間沒有數據傳送,手機會不經網絡側準許而釋放鏈接。

      其次,像手機QQ、手機微博、微信等應用的使用,會帶來大規模小數據量的頻繁交互,該類業務流量的建立和釋放一般是通過信令信道承載的。如下圖所示:

      \

       

      那么,頻繁的小流量數據交互大量消耗信令信道資源,導致信令量的增幅遠大于業務流量的增幅。簡單來說,這些應用會周期性地向應用服務器發送報文保證 用戶永遠在線的狀態,引起已釋放的連接重建。為了保持永遠在線的狀態,各種應用客戶端會向服務器不斷發送“心跳”,保持其“永遠在線”狀態。

      根據統計,智能終端上這類軟件所引發的無線信令流量是傳統非智能終端的10倍以上,這進一步增加了智能手機產生的信令。同時,必然會影響終端與網絡 之間的空中接口的信令處理能力,那么一旦信令信道發生擁塞,就會導致空口資源的調度失控。這時,即便空口資源是空閑的,終端也無法使用。

      這種情況很容易引發雪崩效應,當終端申請不到空口資源或鏈接不上網絡,就會不斷重試,導致信令信道更加擁塞,直到癱瘓。

      ● 移動網絡用戶的行為

      移動寬帶網絡用戶使用網絡服務的模式與2G時代相比已經發生根本改變。移動互聯網應用逐漸與移動用戶的生活變得密不可分。更多移動用戶更頻繁地使用移動互聯網應用行為必然導致移動寬帶網絡單用戶的信令流量與以語音短信通信為核心的2G網絡相比,不斷增長。

      ● 智能終端的行為

      為達到節電效果,智能終端普遍支持快速休眠,即短時間內沒有數據通信就釋放無線信令連接,進入IDLE狀態。導致智能終端在需要再次發送數據,必須再次發起Service Request信令流程。

      PDP激活/去激活機制也更迅速:激活PDP上下文通常由互聯網應用的啟動觸發;而互聯網應用程序的退出或鎖頻行為,又會主動觸發PDP上下文去激活。這導致移動用戶重復啟動互聯網應用,需要重復激活PDP上下文。

      ● 互聯網應用客戶端的行為

      各種永久在線互聯網應用,如MSN、QQ、微博、天氣、股市等類需周期性地自動和服務器交互同步實時信息。導致啟動各種互聯網應用客戶端的智能終端,周期性(幾分鐘)的間隔發送上行報文,從而引起快速休眠智能終端周期性的Service Request信令。

      ● 網絡的行為

      為提升資源使用效率,運營商往往會部署一些定制化的功能,比如閑置PDP去激活、欠費用戶去激活、Direct Tunnel、APN檢查等。這類功能,往往會因智能終端特定行為激發新的信令:如不接受網絡側去激活的智能終端會重復PDP激活信令;而Direct Tunnel也會因智能終端快速休眠帶來Gn口PDP修改信令的激增。

      “信令風暴”導致過什么樣的后果

      近年來,信令風暴對運營商網絡的影響層出不窮,歸根結底均是由于永遠在線類業務周期性頻繁大量的心跳數據包對網絡資源造成了極大的消耗所致。

      以下是由信令風暴產生的部分故障案例:

      1)日本最大的移動運營商NTT DOCOMO(2012.1.25):

      在東京地區的網絡發生故障,在持續四個多小時的故障期間,有252萬用戶受到了影響。NTT DOCOMO事后調查發現,激增的數據流量是導致網絡故障的主因,而產生大量數據流量的來源是一款可以免費語音通信的Android應用,會每隔3至5分鐘發送控制信令。

      2)北美-AT&T(2009.09.04):

      iPhone 在紐約地區掉話率高達30%,收發一條Twitter消息延遲15分鐘。

      3)歐洲-英國O2(2009.12.30):

      數據流量增長18倍,信令激增;8%的智能終端用戶產生55%的信令流量,倫敦一些用戶周期性無法撥打/接聽電話。

      4)澳洲-新西蘭電信(2010.03.02):

      過載的原因推測來自WCDMA/HSDPA用戶信令激增,三個月時間里,3G網絡四度癱瘓,CTO被辭退。

      4.微信會不會產生“信令風暴”?

      • 1)單次傳輸的數據量較小;
      • 2)接入和釋放頻次較高;
      • 3)在線時間長但傳送數據的時間很短;
      • 4)上下行傳輸的數據量較為對稱。

      這些特點,微信具有產生“信令風暴”的條件。

      5.會不會影響通信網絡正常運行?

      基于以上理由,肯定會對網絡運營造成一定影響。

      6.現階段運營商現在采取何種手段預防“信令風暴”?

      • 1)提升網絡建設和覆蓋;
      • 2)優化無線參數和提高網絡資源利用率;
      • 3)均衡上下行資源,增強上行容量;
      • 4)建立多維度的流量分析和監控體系;
      • 5)提高設備冗余度,完善系統過載保護機制;
      • 6)定期對信令面運行狀態進行評估和容量預測;
      • 7)通過采用“網絡控制的快速休眠”功能,將快速休眠的控制權交還網絡,可以大大降低網絡節點的信令負荷;
      • 8)提高流量精細化經營能力。

      運營商應對

      在移動互聯網時代,運營商自己也不斷認識到自己逐漸淪為管道的尷尬局面,最后往往還是出力不討好?,F在運營商做了很多工作,保障網絡的KPI和用戶體驗。同時,也建議需要規范智能應用程序開發,應用程序需要考慮降低在線心跳的頻率,減少對網絡資源的浪費。

      總之,運營商還是要通過與移動互聯網產業鏈上各方(設備商、手機廠商、應用開發商)一起合作,開放心態,共同應對挑戰,而不是一味的“酸葡萄心理”想去阻止OTT不可逆轉的潮流。只有這樣,才能避免由于“信令風暴”的出現導致網絡癱瘓。

      信令風暴問題必須通過端到端的一體化方案才能解決,其源頭的設備、智能手機是解決問題的根本,但是作為直接承擔用戶問責的通信運營商,有必要針對如何提高 通信網絡的抗信令風暴能力,確保在數據沖擊到來時網絡安全無虞而提前布局管控措施。除了積極配合合作廠家的設備升級、改進工作之外,更重要的是盡早搭建針 對性的風險評估、應對方案體系,精細化分解優化網絡,切實提升網絡健康素質。

       ?。ㄒ唬┝髁糠治雠c優化

        對運營商而言,巨量的在線業務必然會對收入帶來益處,但是頻繁的聯網、待機的狀態轉換也正是產生信令風暴的根源。要做到對網絡的整體健康情況進行切實、準確的把握了解,就必須推行網格化、多維化、精細化的流量分析、區域分析、用戶行為分析。

       ?。ǘ╋L險因素分解與指標評估

        在具體施行層面上,移動公司應根據中國移動對于四網業務的戰略定位特點,對相關風險因素進行窮舉,對每項因素進行影響程度分解(建立5級評分),搭建整體的評估體系。

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        1,技術應急方案

         針對信令風暴搭建起立體的四網風險監控預警機制(如圖所示)后,下一步就需要對應各類風險因素制定優化調整措施。從技術角度上,運營商不但要在日常的巡 檢、維護工作中及時對負荷超過門限的網元進行擴容、信道配置的調整優化,而且需要對關鍵節點設備的信令負荷、資源利用率進行定期評估,對趨勢性的變化情況 進行預測。在具備條件的情況下,對核心網、無線網的信令處理網元進行應急備份,加快MSC POOL池組化和PTN等大容量傳輸方式的建設和覆蓋,降低局部地區的信令沖擊帶來的影響范圍。

        2,分級戰略

        即 將開展的4G網絡中,用戶、業務將實現分級,運營商對于網絡質量的指標、負荷、網格等方面,也應分級處理。而且,對于信令風暴本身,也可以根據不同的影響 范圍(例如影響的用戶數、用戶級別、區域級別等),劃分不同級別的風險,對應制訂不同級別的應急方案,儲備不同級別的應急資源,真正實現精細化管理。

        3,用戶行為導向

        可以結合網絡現狀,根據網絡部門提供不同網格地區的資源忙、閑時分布,通過ARPU值分析,適當減少高業務負荷網格、時段的低ARPU值業務、用戶行為,從而有效地降低信令申請需求,提高網絡健康度和資源利用率。

        4,管控主動性

         從根本上,設備、終端的生產商是控制、降低信令風暴的源頭,各大廠商也都及時地從技術上開展了對于協議優化、連線機制的研究和升級。但是,運營商作為通 信網絡的實際操作人,不能一味地被動依靠廠家,重點加強針對性的管控工作,提升部門間的協作效率,增加網絡的抗風險能力,正是確??沙掷m競爭力的關鍵

      各方博弈
      目前以iPhone為代表的新一代智能終端的大量應用開始給網絡的信令處理能力帶來巨大的挑戰,并在某些區 域帶來了網絡服務質量的下降。這一現象受到歐洲主流運營商的關注。據媒體報道,調查發現,在英國,用戶獲得的負面體驗中,45%與網絡質量有關。這歸因于 智能手機用戶的迅速增長。

      為應對移動寬帶網絡的用戶和流量爆發性的增長,移動運營商紛紛對網絡吞吐量進行擴容升級以滿足移動寬帶網絡需求。然而,不期而至的信令風暴,卻讓廣大移動網絡運營商和設備商措手不及。根據中興通訊對國內外多個客戶的3G網 絡統計發現,個別單用戶平均信令指標已經超過運營商預計指標的20倍以上,全網信令流量增長速度甚至超過了用戶流量的增長速度,導致網絡和設備容量嚴重下 降,無法滿足規劃要求。不僅如此,更嚴重的信令風暴甚至導致3G網絡無線信令通道擁塞,不僅數據接入業務受影響,甚至連移動網絡最基本的CS語音服務都不 可用。2012年1月,日本移動運營商NTT docomo因為信令風暴導致網絡大面積癱瘓,250萬用戶長達4個半小時無任何服務。

      因此,單純靠提升網絡容量和吞吐量以應對移動寬帶網絡挑戰遠遠不夠,必須針對信令風暴部署針對性的解決方案。

      進入2013年,“微信收費”悄然成為微博上最熱門的話題之一,在微博搜索“微信收費”相關的內容,超過四百萬條網友討論足以反映一般網友對“微信 收費”這個話題的關心。雖然隨著媒體從技術上和可行性上的不斷剖析,再加上騰訊方面的多次否認,微信向用戶收費的可能性幾乎不存在,但騰訊將要為微信這個 產品向運營商給予更多的回報似乎也成為了板子釘釘子的事實。

        一場轟轟烈烈的“微信收費”討論帶來的不僅是業界和用戶的聲音,對于微信本身而言也帶來了深遠的影響,“微信收費”似乎已經成為了一種信號,讓微信原本可以緩一緩的事情也要“抓抓緊”了。

        微信國際化“箭在弦上”

         “OTT服務商是否應該分攤運營商的網絡成本”是一個世界性的難題。近日,中國移動前任董事長、GSMA名譽主席王建宙在出席“博鰲亞洲論壇2013年 年會”時表示,OTT業務為運營商帶來了巨大的數據流量,但同時也大幅提升了運營商的網絡投資成本,運營商因OTT業務而增加的網絡投資成本遠高于所獲的 流量收入。王建宙指出,全球運營商都在面臨OTT業務帶來的沖擊和壓力,王建宙直言,OTT業務的代表就是微信。但是作為全球性的難題,全球其他國家的運 營商是否也有“群起而攻之”之勢來對微信這類OTT業務進行收費呢?

        資料顯示,蘋果在2011年推出了iMessage功能,允許蘋果 用戶在電腦、平板以及手機之間發送短信,計入網絡流量不通過運營商收費。按照今年1月的數據,目前iMessage用戶每天發送信息20億條。鑒于 iMessage還可以發送圖片和視頻,這意味著運營商的短信和彩信收入減少了20億條。而有統計顯示,目前世界各國用戶下載使用“微信”基本服務都不交 費,也不用向運營商交費。顯然,國際化的市場并沒有“微信收費”的煩惱。按照馬化騰的說法,微信國際化“成或不成,(騰訊)這輩子就這一個機會了?!?/p>

         近日舉行的博鰲亞洲論壇期間,在“移動互聯:熱點的‘冷’思考”圓桌論壇上,騰訊公司總裁劉熾平首次對外透露,微信(Wechat)在海外市場已有 4000萬用戶。劉熾平認為,在上一輪有線互聯網世界里,所有亞洲公司包括中國公司都是跟隨者,跟隨著歐美公司,尤其是美國公司之后。而在移動互聯網世 界,尤其是通訊科技及應用上,亞洲企業后來居上?!霸谕ㄓ嵑蜕缃环矫?,我們有一個重新洗牌的機會。全球以手機IM為應用的市場里,除了美國的 Whatsapp之外,全球參與競爭的包括騰訊公司的微信(Wechat)、韓國的KaKao Talk、日本的Line四個之中三個來自亞洲?!眲肫秸f。

        此前,騰訊2012年的財報顯示,微信用戶數于2012年大幅增長,成為中國智能手機用戶主要的通信及社交平臺,微信與WeChat的注冊賬戶總數已超過3億,然而一個沒有“收費”煩惱的國際市場,無疑是更具有吸引力的增長空間。

        商業化“提上議程”

         “微信商業化的問題一直都是外面的人在為我們著急,其實我們內部并沒有想過微信商業化的問題?!痹缭诮衲昴瓿?,當時還沒有“微信收費”一說,騰訊公關部 助理總經理、發言人張軍在和南方日報記者聊到微信商業化的問題時直言微信并不著急賺錢。在騰訊看來,微信是其在移動互聯網領域的一個決定性的轉型產品,將 會是騰訊未來發展的一個重要的支柱,而在馬化騰看來,微信更是騰訊“這輩子唯一國際化的機會”,所以對于微信的商業化,騰訊曾經是高度的謹慎。在2012 年度財報電話會議上,騰訊總裁劉熾平也對微信商業化“并不著急”,更表示騰訊要做的則是“繼續增建微信平臺,確保微信擁有卓越的通訊及社交體驗?!?/p>

         互聯網分析人士梁明亮在接受南方日報記者采訪時也認為,騰訊本來是擁有足夠的底氣和實力來培育微信的成長的?!鞍凑?012年度的財報顯示,騰訊年收入 超過400億,現金儲備超過100億,市值更是超過了2000億,在微信上顯然騰訊可以比新浪在微博上有更多的耐心?!钡请S著“微信收費”的越演越烈, 運營商分一杯羹的決心越來越大,微信的商業化也開始從霧里看花逐漸變為當務之急了。在今年兩會期間,騰訊CEO馬化騰接受媒體采訪時首次明確指出:未來幾 個月公司將著手實現微信在中國的商業化運營。

        據了解,馬化騰所指的微信商業化運營,會先從中國互聯網用戶最容易接受的移動社交游戲入 手,未來,微信平臺還將上線出租車等服務的微支付選項。此前,藍港在線CEO王峰在微博上的一番吐槽:“看到微信的游戲業務即將開放給騰訊自己旗下的工作 室,有人羨慕,有人找關系,有人筆伐。但我覺得我們可以泰然處之,尤其是作為游戲開發者,做好游戲才是正道?!睆膫让嬗∽C被傳得沸沸揚揚的微信游戲業務的 “真身”。

        早在去年11月,有消息稱微信游戲平臺正在測試中,據微信游戲直接負責人、騰訊琳瑯天上工作室總經理姚曉光透露,微信團隊的 確在開發微信游戲平臺。但是姚曉光表示,微信游戲的發布時間表將由廣州的微信團隊統籌,而不是游戲團隊決定,這將又涉及到張小龍團隊對微信游戲的把關,需 要一定時間,所以目前微信游戲平臺并沒有具體的發布時間。

        但是在微信團隊負責人張小龍看來,公眾平臺也是一個不錯的突破口,其曾經在訪 問中說過,微信商業化可能從公眾平臺開始:“為什么我要嘗試公眾平臺,因為這個平臺包含了一些潛在的商業潛力,當它行得通的時候,可能它既滿足了商業化的 需求,用戶也覺得沒有被騷擾到,甚至還可以付費來獲得服務,那這就是很好的商業化?!?/p>  其實微信并不是第一家涉足游戲的OTT應用,被馬 化騰認為是微信海外主要競爭對手之一的“Line”(中文名:連我)已經先于微信推出了多款移動社交游戲App和工具App,這些游戲App均可以通過 Line賬號實現好友之間的游戲邀請和對戰,而“Line”作為一款來自韓國,擁有日系背景的移動通訊App,風格趨向賣萌,但是在全球已經擁有大概1億 用戶,目前已經登錄中國,在港澳臺等地有極高的人氣。

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