上海贝尔：化解信令风暴打造“强健”EPC-北极星电力软件网

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全球移动数据流量已连续数年保持高速增长。相关统计数据显示，截至2014年，全球70%的移动业务将是移动数据业务;2013年第一季度，国内人均移动互联网流量已达121MB，同比增长37.1%，移动互联网接入总流量达36918.3万G，同比增长58.7%。

为了支撑移动数据业务爆炸式需求，LTE已成为众多运营商选择，而其核心网EPC(演进分组核心网)的建设也正在成为业界关注的重点，如何应对扁平化带来的信令压力?是否足够健壮以应对大流量的冲击?是否有可借鉴的规模部署经验?这些都成为业界在EPC规划和建设中亟待解决的问题。

LTE时代，移动核心网的新挑战

LTE的建设虽然是由流量而起，但其部署中所面临的问题却远不止于此，因为，一方面是数据流量快速增长，另一方面信令也同样在激增。如果处理不当，将导致信令风暴。一般情况下，信令风暴的风险主要来自于以下几种情况：

第一，LTE网络中，采用了扁平化的架构，已经没有BSC/RNC来做收敛，核心网直接面对大量的基站。原来通过BSC/RNC进行的信令处理，也全部交由核心网完成。而寻呼产生的信令(加入寻呼的原理)在LTE中占据信令总流量的30%，同时对很多eNB进行寻呼，会给核心网带来巨大压力。

第二，智能终端的大量使用，造就了繁荣的应用市场，然而如果缺乏对应用有效地审核和准入机制，就可能造成应用导致的信令风暴。在国外某运营商，一款基于安卓的VoIP软件，由于设计问题，导致其密集城区的网络压力过载。另据统计分析，在流量相近的情况下，Android相对于iPhone产生更多的信令。

第三，在热点地区，尤其是体育场馆以及演出场地，大量人群集中使用微信、微博等应用，产生推送信息，如果得不到有效控制，会产生扩散效应，致使大面积网络瘫痪。

第四，物联网业务的开展意味着使用海量的传感器等终端，这些终端虽然没有很多流量，但产生大量的周期性和突发性连接请求。

优化机制，有效化解信令风暴

如何应对信令风暴可能带来的风险和挑战?从网络设计上看，LTE核心网中的信令主要由MME来处理，因此，上海贝尔认为，合理设计MME和优化MME处理信令机制，将有助于减少信令风暴的发生。

上海贝尔先进的冗余配置，可有效应对信令的激增。上海贝尔9471 MME设备基于先进的ATCA v2架构，所有板卡都做到1：1备份，从容面对信令的激增。

同时，上海贝尔还进行了动态TA List配置：终端在TA间位置变更时要发送位置变更信息，这样的更新显然不计其数，增加核心网负担。因此通过为每个用户建立特定的TA List，每个TA List中包含若干个TA，用户在这些TA中移动时，无须发送位置更新信息，核心网无须知道终端具体在哪个TA，只需知道在某个TA List中，大大减少位置更新次数。值得一提的是，TA List也并不是越大越好，要进行动态配置，以反映用户的移动特征。比如针对用户乒乓式移动或环回运动时，进行相应的合理设置，减少信令开销。

灵活的寻呼策略也是有效减少核心网信令开销的途径之一。通常每个TA可以包含数十个eNB，那么一个TA LIst将包含上百个eNB，对如此数量的eNB进行寻呼，开销还是相当大的。很多情况下，用户位置实际上相对固定，比如在办公室、学校、机场等场所，这种时候，对整个TA List进行标准流程的寻呼显然没有必要。上海贝尔对此提供了灵活的寻呼颗粒度，由运营商选择在多大范围内进行寻呼，在保证寻呼成功率的同时，有效降低给核心网带来的信令压力。

针对不同的业务，寻呼范围可进行分别设置，上海贝尔认为，多数数据业务对延迟的容忍度较高，但诸如CSFB这类语音业务，实际是要完成一次被叫，因此为保证其体验，可以设置为首次寻呼即在整个TA List内进行，从而保证更高的寻呼成功率和用户体验。

此外，上海贝尔的EPC解决方案还支持寻呼间隔时长的设置，针对无信号覆盖或某个eNB瘫痪下的持续无用寻呼的资源浪费的情况，在MME中支持设立寻呼间隔时常，在对用户寻呼失败后，可延时一段时间，再进行第二次寻呼，以此类推，这样可防止对一个用户在短时间内反复大量的进行寻呼。值得一提的是，通过现网验证，打开上述机制后，可以减少50%的寻呼消息，有效提升EPC的性能。

MME Pool+GW Pool，让EPC更“健壮”

除了性能上的提升，如何让EPC更加“健壮”，从容应对网络的突发状况，为业务提供更加安全的保障?上海贝尔认为设立MME Pool和GW Pool十分必要。

MME Pool将为运营商的网络提供冗余和安全，同时也能降低信令风暴发生的可能。在Verizon的LTE网络中，每个Pool含有两个MME，虽然数量不多，但却起到了重要作用。

假设MME Pool中有A和B两个设备，当MME Pool中的MME-A出现故障时，ICP的服务器无法联系用户终端，当连接请求到达sGW时，sGW将向MME-B发送下行数据的提醒(DDN)，该消息中包含终端的IMSI，MME-B使用IMSI来寻呼终端，终端看到MME-B使用IMSI而不是GUTI寻呼的时候，就知道原来所属的MME4已出问题，终端将重新发起Attach流程，MME-B将与HSS进行一次终端的签约数据鉴权等完整流程，此后终端将在MME-B上完成相关业务。

再如，如果用户原来挂在MME-A上，当该MME瘫掉后，eNB已由MME-B接管，终端此时如果需要发送位置更新，MME-B是无法找到终端相关的业务数据的，同样会下发带有IMSI的消息，强制终端进行一次Attach流程。

GW Pool同样也能通过冗余为EPC网络提供了更好的健壮性，除了支持标准的GW主备切换外，上海贝尔的方案还提供了更高级别的保护。在主备GW间，启用VRRP，使得GW Pool对外显示为一个IP节点，当一个GW宕机时，备用GW仍然使用原来的IP提供服务，此外，在7750 GW间，通过MCS机制，可保证主用GW数据完整的保留在备份GW上，在Verizon现网上，已经验证了这一方案的高可靠性。

助力中国EPC建设

阿尔卡特朗讯建设的EPC在全球最大的LTE网络(Verizon)中占据50%的份额，Verizon的总用户已经接近3000万。鉴于阿尔卡特朗讯所承建的EPC和IMS的突出表现，Verizon已决定在2014年后，停止发放CDMA和LTE双模终端，转而只发放LTE单模终端。此外，在其他的大型LTE运营商(如AT&T，Sprint等)也有广泛应用。不同于2G/3G的分组域，在LTE领域，我们是全球EPC的主流供应商，而且积累了大型商用网络部署和保障的经验。这些经验在国内的大规模LTE网络建设中将发挥重要作用。(作者：刘伯韬)

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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