LTE/EPC網絡信令風暴的抑制方案

0 前言

無線網絡架構演進到LTE/EPC架構時，網絡變得更加得扁平，信令消息直接在eNodeB和MME之間傳遞，沒有RNC來收斂匯聚，隨著LTE部署規模的擴大，一個MME要控制上萬個eNodeB，和這么多eNodeB進行信令交互，MME的壓力比23G中的SGSN要大得多。

智能手機的耗電比功能手機大很多，為了省電，智能手機進入 “休眠”模式的時間更短，但是手機進入“休眠”模式之后，網絡的下行數據包無法直接送到手機終端，而是要讓MME發出尋呼消息(Paging)把終端從“休眠”模式中喚醒，才能發送出下行數據包。因此隨著智能手機的普及，尋呼消息會越來越多，對網絡的壓力越來越大。

推送(Push)業務越來越多，Voice over LTE的部署，都會導致大量的尋呼消息發送給休眠的手機終端;如果推送業務發送給體育場中的高密度人群，很有可能誘發LTE/EPC網絡中的信令風暴，輕則讓網元設備過載，重則會引起整個網絡的癱瘓。

因此LTE/EPC需要采取相應的措施減少信令消息，本文從兩個方面討論如何增強MME的功能，減少位置更新(Tracking Area Update)消息，優化尋呼的流程，以提高網絡的安全性。

1 減少位置更新次數

LTE中位置信息可以用Tracking Area來表示，為了減少終端位置更新的次數，3GPP國際標準組織引入了TA list的功能，MME發送一個Tracking Area的列表給終端，終端只要位于列表中任何一個Tracking Area，都不會發送位置更新消息。

如果TA list里的Tracking Area更精確地表示終端可能位于的區域，就可以更大程度地減少位置更新消息，從而減少終端和MME之間的信令消息，減少終端電池的消耗。

有些用戶由于自身需要會做環形運動，如下圖所示：

我們需要探測出這種運動規律，把環形運動中所經過的TA,即TA(n)，TA(n-1)，TA(n-2)都列入TA list中，這樣的TA list就能真實地反映出終端運動軌跡，更好地減少終端的位置更新的消息次數。

工作原理如下：

設置了含有3個TA的TA list之后，終端以后在三個TA中移動，都不會產生新的位置更細消息，從而減少了相關的信令消息數。

2 靈活的尋呼機制

尋呼消息是MME發給eNodeB的，由eNodeB在其覆蓋范圍內搜尋相關的終端，因此會占用eNodeB的無線資源。如果MME發出的尋呼消息越多，范圍越大，肯定會消耗更多的無線資源，但是尋呼成功率就會高，終端用戶的業務體驗就比較好。MME上應該提供靈活的尋呼策略，讓運營商在終端用戶的尋呼體驗和網絡資源的消耗上取得良好的平衡，防止尋呼產生的信令風暴。

首先對于尋呼的范圍，可以有如下的選擇：

• Last Seen eNodeB

• Last Seen TA

• Last Seen TA + Neighboring TAs (TA List)

• Last Seen eNB + (N) eNBs

運營商可以根據網絡的忙閑狀態，選擇不同的尋呼范圍：網絡空閑時可以選擇比較大的范圍，反之則選擇比較小的范圍，防止無線的過載。

其次對于尋呼的次數，對第一次尋呼，第二次尋呼，第n次尋呼的范圍，都是可以動態配置，于是運營商可以根據現網的情況進行尋呼參數的修正，從而在終端用戶的尋呼體驗和網絡資源的消耗上找到適合的平衡點。

對于不同服務等級的用戶(比如金銀銅牌用戶)，通常是網絡側分配不同的接入帶寬和QoS參數，但是尋呼的范圍也會直接影響到相關業務體驗，因此尋呼的范圍大小的確定還可以參考EPC承載的QCI參數(此QCI參數表明了用戶使用業務的相關QoS特性參數)，于是用戶在業務體驗的各個方面都和其服務等級相匹配，同時也確保網絡資源向金牌用戶傾斜。

3 結束語

動態地改變TA list，可以正確地反映終端的行動軌跡，更加精確地表述用戶現在和將來可能的無線位置，從而減少終端位置更新消息。

另一方面，靈活的尋呼策略可以讓運營商根據網絡的實際情況配置尋呼消息的發送范圍和發送次數，更有效地利用網絡資源來服務于用戶。

在智能終端的普及，推送業務量增加，扁平化的EPC部署的大環境下，信令消息給網絡帶來的壓力越來越大，本文希望起到拋磚引玉的作用，集思廣益，共同應對將來可能的信令風暴。