叶仁召

（中兴通讯股份有限公司网优系统部，广东 深圳 518054）

0 引言

随着CDMA 3G智能终端的普及，用户的业务范围越来越广泛，从传统的语音业务，到目前网页浏览、QQ业务、在线游戏、彩信等，一方面用户的业务类型发生变化，从语音转向数据，另一方面用户使用习惯发生变化，从语音呼叫，转向实时在线。一方面导致无线网络话务模型发生变化，另一方面导致空口承载容量（接入信道、寻呼信道容量）发生变化，特别是智能终端突发业务及智能终端快速休眠功能，极大影响空口承载容量，导致无线网络空口信令风暴。

下面首先进行 CDMA EVDO空口承载容量计算分析，研究CDMA EVDO最大空口寻呼容量，接着结合智能终端休眠方式，分析智能终端对CDMA EVDO网络信令影响，最后结合智能终端业务模型分析，提出智能终端信令风暴优化解决方法。

1 空口承载寻呼容量研究

虽然CDMA系统还没有出现类似WCDMA系统的信令风暴，但是 CDMA智能终端的大规模应用，必将给CDMA网络性能带来影响，其中最主要的影响仍是信令风暴，下面研究CDMA EVDO 6800寻呼信道容量[1]。

当 AT处于激活时会始终监听控制信道，控制信道周期内可以传输同步信道包、异步信道包、子同步信道包等。同步信道包可以包含多个 MAC层数据包，可发送同步消息（Sync msg ）、快速配置消息（Quick Config msg）、扇区参数消息（Sector Parameters msg）、接入参数消息（Access parameter message）等[2]。子同步信道主要传送寻呼消息（Page Message）等消息，异步信道包可以在同步信道包和子同步信道包之外的其它时序发送，异步包主要发其它实时交互的控制信道消息，其中子同步和异步信道最大只包含1个MAC层数据包。

如果同步信道包、异步信道包、子同步信道包发送发生冲突，则这些包的发送优先级：同步信道包>子同步信道包>异步信道包。对于高通CSM6800芯片，一个MAC包的大小是126字节，由于实际需要预留2 bit，因此实际一个MAC包的大小是125字节。EVDO控制信道将以76.8 kb/s或38.4 kb/s发送，其中如果按照38.4 kb/s速率发送，则在一个控制信道周期，芯片最多能够发送4个MAC包；如果按照76.8 kb/s速率发送，则在一个控制信道周期，芯片最多能够发送7个MAC包；EVDO系统中同步消息、快速配置消息、扇区参数消息、接入参数消息、寻呼消息包等消息字节的长度。其中Access parameter、Secoter parameter随着小区参数配置不同，其长度也是变化的。

按照DO协议要求，对于控制信道周期发送有两种发送方式，即 AccessParameters消息和SectorParameters消息分别错开发送，而 Sync、quickConfig消息则分别在每个控制信道周期内发送，Page消息在每个控制信道周期中按照剩余的控制信道包空闲容量进行发送，开销消息可以打包到不同的MAC包中。

1）发送 AccessParameters+Sync+QuickConfig的控制信道周期，则 AccessParameters+Sync+QuickConfig需要73个字节。

2）发送SectorParameters+Sync+QuickConfig的控制信道周期，则发送 SectorParameters+Sync+QuickConfig需要142个字节。

则上述开销消息最大需要142个字节，考虑到如果SectorParameters配置了31个邻区，且配置了异频邻区，则SectorParameters所占的字节更多，最多124字节，由于1个MAC包的大小为125字节，则上述开销消息最大需要（SectorParameters+Sync+QuickConfig）需要2个MAC包。则如果控制信道速率为76.8 kb/s，设置CSM6800芯片，在一个控制信道周期传送7个MAC包，则在一个控制信道周期内理论最大寻呼消息数量为：

Page消息字节为13，则在一个控制信道周期内最大寻呼消息数量为：

125×5/13/（256×1.66667/1000）=112 条/秒=403200条/小时。

如果考虑子同步信道发寻呼消息，则在一个控制信道周期内最大寻呼消息数量为：

125×6/13/（256×1.66667/1000）=135 条/秒=486000条/小时。

2 智能终端对CDMA EVDO网络影响

智能终端为了省电，一般都采用快速休眠功能，即智能终端发送或接收完数据后，快速进入休眠模式。

2.1 休眠模式影响

CDMA系统的休眠方式有两种，第一种是基站系统侧设置休眠定时器，第二种是终端侧设置休眠定时器。基站系统侧的休眠定时器对所有终端的作用都是相同的，EVDO系统休眠定时器一般设为15 s（可以优化调整），即AT和AN之间无业务数据传输超过15 s后空口链路自动释放，进入休眠状态；

终端侧的休眠定时器，对于智能终端为了省电，会在数据包发送完毕后，大约6～8 s，会主动发起释放空口链路。当AT处于休眠状态时，AT或AN侧有任何业务数据需要传送（即使只有1个字节），均会建立空口连接，空口连接的建立和释放的交互信令较多。

2.2 智能终端业务影响

用户使用频度激增：智能终端用户使用频度明显高于传统手机，业务也由语音呼叫为主转为以数据业务为主，及时通讯业务频繁接入将直接导致单用户的信令流量激增，在线游戏将大大增加系统的交互信令，网页浏览、彩信业务将明显增加用户的使用频度，而多媒体类业务将产生大量的小流量数据业务。

永远在线的业务体验需要：QQ业务、MSN业务、IM业务等为了保障即时聊天和社区用户实时在线，智能终端每隔一段时间就发送一些在线心跳消息，使得网络频繁发起无线信道分配和建立，带来大量信令流量。其次实时定位业务、全球眼业务等也同样带来大量周期信令交互。

业务异常引发雪崩效应[3]：智能终端应用中，因用户需要连接应用服务器，IP业务网络拥塞或服务器宕机等，会导致终端反复发起连接请求，引起瞬间信令激增数倍甚至几十倍，网络性能急速下降。

热点区域用户更加集中，如校园网、车站、体育馆等，智能终端更容易导致信令的突发冲击。

3 信令风暴解决方法

3.1 分层寻呼

3个寻呼范围：激活集、激活集及其邻区、子网。

两个时间门限：t1,t2(t1< t2)。

最近一次连接释放到当前的时间 T，决定了在哪个范围内寻呼，合理设置t1、t2大小，能够有效减少寻呼容量。

和传统方式子网寻呼相比，使用分层寻呼将极大减少聊天业务的寻呼容量，有效降低智能终端对网络信令风暴的影响，如图1所示。

图1 分层寻呼方案

3.2 基于距离寻呼

允许配置空闲状态下路由更新消息（Route Update）RU上报的距离。

终端根据基站经纬度计算移动的距离，当超过门限时上报RU，然后根据路由更新消息进行寻呼。

系统能够更精确的追踪终端的位置，合理设置距离门限，能够减少聊天业务的寻呼容量，有效降低智能终端对网络信令风暴的影响。如图2所示。

图2 基于距离寻呼方案

3.3 话务分流解决方案

对于 CDMA EVDO 无线网络来说，无线的容量是有限的，随着用户的发展，特别是智能终端的普及，需要从覆盖及容量两个方面来进一步扩张CDMA无线容量，提高用户使用感知。

首先从覆盖上，建议增加室内基站解决方案，对于大中城市的基站站距已经相对较密，通过增加室外基站很难增加网络容量，所以需要加强室内网络建设，如采用 RRU信源建网，甚至微微基站（GeCKO）等建设，是可行的解决措施。其次从容量上，利用Wi-Fi建网模式分流CDMA网络承载能力，即通过在 CDMA EV-DO局部热点部署 Wi-Fi覆盖，进行容量有效分流，进而提升网络容量。再次通过新技术提升网络容量，通过EV-DO Rev.B新技术提升容量。EV-DO Rev.B可通过软件升级，利用载波捆绑将用户最大速率提升3倍；最后增加新频段频点扩容网络。

4 结语

随着智能终端用户的不断发展，智能终端业务对无线网络容量的影响将越来越明显，给无线网络规划与优化提出新的挑战，如何降低智能终端信令风暴对网络性能的影响[4]，除了利用前面介绍的解决方法，还需要进一步从智能终端、系统、智能业务类型、及无线网络规划与优化进行综合考虑[5]。

[1] 吴雯.CDMA系统中寻呼信道的负荷及优化分析[J].通信技术,2007,40(04):36-38.

[2] 3GPP2 C.S0024-A Version 3.0. CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. [s.l.]:3GPP2,2006.

[3] 万祖雷.探讨 CDMA网络规划和网络优化[J].通信技术,2012,45(08):87-90.

[4] 白洁.智能终端安全,你是否 Hold住？[J].信息安全与通信保密,2011(10):11-14.

[5] 吴珍.3G,掌心中的世界[J].信息安全与通信保密,2009(06):9-13.