智能手机对移动网络性能影响的探讨

1. 智能手机对移动网络性能影响的探讨

2. 内容提纲 一、研究背景 二、智能手机应用特点及相应的影响 三、关键技术 四、总结 2

3. 研究背景 • 随着3G技术在中国三大运营商移动网络中的普及，能够提供更多功能的移动智能手机也快速地进入终端市场。而且市场占有比例越来越高。据预测到2015年，移动互联网的一半业务量将由智能手机发起并承担因此3G 网络如何更好的支撑智能手机将是运营商面临的一个重要课题。 2009~2015年智能手机与非智能手机渗透率预测 100 80 60 % 渗透率 40 20 0 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 非智能手机 智能手机

4. 内容提纲 一、研究背景 二、智能手机应用特点及相应的影响 三、关键技术 四、总结

5. 智能手机应用特点及相应的影响 • 以目前智能手机上非常流行的“永远在线”类业务为例。 移动QQ， 即时消息 （ instant messaging）, 推送邮件 （ push mail ）, 大智慧证券信息等都属于移动永远在线类业务， 这些业务的特点为特定用户组成员之间， 或者客户端与业务/应用服务器之间都需要定期发送一些应用层控制消息，以检查成员的在线 / 离线状态，或客户端与服务器的信息同步，以便推送新的邮件，股价等信息，这些应用层的控制消息我们称为握手消息或 心跳消息。据测试，QQ业务心跳数据包每2分钟发送一次；大智慧业务心跳包约15秒发送一次。

6. 智能手机应用特点及相应的影响 3G无线网络为支撑永远在线类业务具有的特点 • 为每一用户分配或建立PS RAB承载以传递握手消息， 这样海量用户将同时拥有 海量的PS RABs • 握手消息数据量通常小于1 KB， 因而PS RAB承载信道在传送完成后，无线网络为提高无线信道使用效率， 通常会释放专用信道或进行信道类型转换，这样意味着将有周期性的RAB重建/释放过程 • 在空口上周期性的RAB重建/释放过程意味着大量的信令交互负荷和被叫端的寻呼消息 永远在线类业务特点和无线网络特性带来的问题 • 大量的在线类业务将给网络设备包括基站， RNC，SGSN和GGSN 带来大量的信令负荷容量冲击， 超高的控制面流量将使网元的控制面处理能力先于用户面达到瓶颈。 • 使智能手机的电池电源大量消耗在终端的信令交互上， 从而使电池的待机时间大大较少。

7. 智能手机应用特点及相应的影响 智能手机时代网络面临的挑战 挑战 • 网络 • 信令风暴 • 永远在线类的服务大量应用，每隔一段时间终端就会和网络进行一次交互 • 智能手机特有的心跳消息(快速休眠功能)，带来RRC、RAB和PDP频繁创建和删除。 • 数据风暴 • 智能手机业务丰富，数据流量快速攀升。 终端 智能手机电池耗电量高，一次充电使用时间短，影响了用户感知。

8. 智能手机应用特点及相应的影响 • 随着智能手机及在线类应用的普及，3G网络将逐渐处于高负荷运营状态， 导致接续时间变长， 掉话， 数据传输速度变低等网络性能的恶化， 从而使最终用户对网络服务质量严重不满。 如何面对智能手机的挑战和满足在线业务的需求， 降低信令负荷和手机电池消耗就是我们首要目标 ！

9. 内容提纲 一、研究背景 二、智能手机应用特点及相应的影响 三、关键技术 四、总结

10. 关键技术 CPC技术 UE的RRC状态迁移中应用Cell-PCH 状态 1 4 • 网络侧控 • 制FD（快 • 速休眠） 2 • 为应对这种在线类业务对网络的影响，3GPP在R7、R8版本中引入了相关的技术，旨在降低空口的信令负荷、减小时延、降低终端耗电，提高系统效率。 关键技术 增强型CELL_FACH技术 3

11. RRC状态介绍： Idle UE仅接收系统消息和小区广播消息及寻呼消息； Cell_PCH UE仅侦听寻呼信道和BCH信道及小区广播消息； Cell_FACH UE没有专用传输信道，仅使用RACH和FACH传输信令和少量用户面数据包； Cell_DCH UE占用专用传输信道，传输用户面数据包。 关键技术 1 UE的RRC状态迁移中应用CELL-PCH状态 Data volume >0.5 kB

12. 测试结果介绍: RRC状态迁移的信令消耗：

13. 测试结果介绍 手机电源节省 信令负荷减低 Cell – PCH 功能使 ： 终端电源消耗减少 18% - 52% ！ 信令负荷减少 62% - 65% ！ 应用Cell-PCH 状态使业务处于较长时间的永远在线，降低空口信令负荷，同时降低UE 的电池消耗。

14. 关键技术 2 • 网络侧控制FD（快速休眠） 智能终端 快速休眠 节电 降低信令负荷 网络侧控制FD 终端节电 当终端与网络之间没有数据传输时，终端就发送SCRI（SIGNALLING CONNECTION RELEASE INDICATION）给网络，而网络随即发送释放消息给终端，终端完成连接的释放，当需要有数据传输时，终端和网络重新建立连接，但是反复的建立和拆除连接，给网络带来的很大的信令负荷。 当终端与网络之间没有数据传输时，终端发送SCRI（SIGNALLING CONNECTION RELEASE INDICATION）给网络，此时如果终端发送的SCRI中的原因值为“UE Requested PS Data session end”时，则网络就指示终端将状态迁移至 CELL_PCH, URA_PCH CELL_FACH。 在3GPP的R8版本中，引入网络侧控制FD技术，旨在考虑终端节电的同时，减少 反复建立和拆除连接，降低信令负荷。

15. 关键技术 3 增强型CELL_FACH技术 CELL_FACH下行增强和CELL_FACH上行增强通过将HS-DSCH和E-DCH信道应用于CELL_FACH状态，提高了CELL_FACH状态下用户的数据速率，对“永远在线”类低速业务，当有偶发的少量数据需要传送时UE仍然可以保持在CELL_FACH状态，无需转换到CELL_DCH状态，有效提高了系统对这类业务的支持能力。 3GPP在R7中引入了CELL_FACH下行增强，在R8中引入了CELL_FACH上行增强，旨在实现提高CELL_FACH状态下的数据速率、降低时延、降低终端耗电等目标。 2014/9/24

16. 关键技术 CPC技术 4 • PS业务具有一个基本特征，即通信终端长时间处于在线状态，仅偶尔进行数据 • 传送的特点。传统协议采用的处理方式会带来频繁的信令传输、频繁的连接终止以 • 及链路重建等。 3GPP在 R7版本中提出了连续性分组连接（Continuous Packet Connectivity）。通过改进R5/R6的HSPA功能，使得有连续连接需求的分组用户能够避免频繁的重建而由此带来的开销和时延（从无数据传输的非激活状态到激活状态的迁移时延，达到小于50ms），以达到提高CELL-DCH态（使用HS-DSCH/E-DCH信道）分组用户数量、提高VoIP用户容量和系统效率的目的。 CPC对网络的作用 • 对容量的提升：UL_DTX非连续发送除了对VoIP有比较大的容量增益外，对于实时游戏类业务也有相似的容量提升。 • 对在线用户数的提升：对于传输速率比较低或者间隔时间较长的用户，减少了CELL_FACH和CELL_DCH状态切换的空口信令开销，从而提供了业务面的容量，并且也减小了数据回复传输的时延，提高了用户感受。 • 终端耗电量节省：采用UL_DTX和DL_DRX后，手机耗电量可以节省30％～50％，给用户带来方便和环保。 2014/9/24

17. 内容提纲 一、研究背景 二、智能手机应用特点及相应的影响 三、关键技术 四、总结

18. 随着中国3G网络的日渐成熟，IPHONE、 黑莓等一系列高端智能手机的应用带来巨大的 示范作用，智能终端在未来的应用将越来越普 遍，面对未来智能手机的大量使用所带来的网 络问题，各运营商和设备商必须及早对智能手 机问题进行研究，积极寻求相应的对策，以迎 接智能手机使用高峰的到来 。 总结 2014/9/24

19. 谢谢！ 19