本文由中创信测提供发表于《电信网技术》2013年第6期

1  引言
    过去3年中，苹果、Android等智能手机引领了全球手机市场的风潮。相关调查报告显示，以欧洲某主流电信运营商为例，从2008年底—2009年9月，其移动数据业务流量增加了19倍。移动通信已经进入智能终端与移动宽带时代，永远在线的业务体验需求和有限的电池容量是一对矛盾体，由于用户要求可随时快速使用移动互联网，使得移动网络信令负载沉重，网络压力骤增。
    目前，国内3G用户发展虽然处于快速发展阶段，LTE尚未商用，大规模数据量冲击尚未到来，但在热点区域和忙时同样面临数据流量增长带来的严峻挑战。与此同时，微信和IM等应用受到了广大用户的普遍青睐，而对电信运营商来说这却是噩梦的开始。这些应用不仅严重侵蚀运营商的粮仓（语音和短信业务），还给现有网络带来了强烈的“信令风暴”冲击，而且在中国的部分大城市已经出现了设备信令压力增加的情况。然而，到目前为止，电信运营商却没有很好的手段做到“管道可视”，更不要说“管道可控”。

            
    像微信、手机微博、手机QQ等应用的使用，会带来大规模小数据量的频繁交互，该类业务流量的建立和释放一般是通过信令信道承载的（见图2）。
              
    如上所述，手机的快速休眠、RNC节约空口资源、以及微信/QQ用户的快速增加，大量消耗信令信道资源；同时，微信、手机QQ这些“永远在线”的应用会周期性地向应用服务器发送报文保证用户永远在线，引起已释放的连接重建，也就是我们所说的发送心跳报文，导致信令量的增幅远大于业务流量的增幅。
    （2）现网的实际情况（举例）
    通过中创信测的现网监测系统，收集终端拨测数据（分单业务拨测及多业务同时拨测方式），进行现网信令分析，包括Gb、Gn接口业务记录查询与统计分析。
    本文以“微信”为样本进行拨测数据分析，具体拨测情况：以iPhone 4手机（IOS 6.1.2）为主样本，三星GT-N7100 NOTE 2（Android OS 4.1.2），Galaxy Nexus（Android OS 4.2.2）拨测数据辅助，微信版本：V4.5。注：以下分析只列出可能涉及频繁小包流量的微信业务域名，不代表所有微信业务域名。
    微信登录首先发起两条DNS请求，信令过程参见图3。
              

        short.weixin.qq.com涉及的全为TCP短连接，HTTP协议承载。long.weixin.qq.com为TCP长连接，用于会话交互，终端静闲后每隔120s左右，终端发起与服务器通信，单次通信过程3条信令，具体参见图4。
      
    图4中，69、70、71三个数据包为一次微信客户端与服务器端通信过程，即“心跳”过程，从后续数据包时间戳可以看出，每次“心跳”过程间隔约120s。
        iPhone 4终端静闲600s左右TCP连接拆除，信令见图4第89、90、91数据包。Android终端未见有TCP连接拆除信令，拨测结果显示，低版本Android终端会持续发“心跳”包而不拆链，这类行为对无线网络性能影响较大。
    结论
    微信业务有TCP长连接与服务器端通信，该连接在客户端在线期间作为会话通信，客户端静闲期间发送“心跳”数据包，TCP传输端口为8080，发包间隔为120s左右。iPhone终端该TCP长连接在600s左右连接拆除，Android终端在微信后台运行状态下，会持续发送“心跳”数据包。
    “2min”的心跳周期到底是什么概念？可以理解为，每部安装了微信的Android设备每天发送近750条短信（其实占用的信令资源还远超这个数量）。

3  运营商的解决方案——建设智能管道
    （1）电信运营商的态度
    “微信”等OTT业务确实对国内电信运营商的现有网络和业务造成了冲击，但是中国移动抵触情绪最大，其他两家态度暧昧，主要理由有以下几点：
    信令负载太大。微信有号称3亿的用户，目前很有可能已经逼近甚至超过了4亿。微信是一个号称“永远在线”的应用，用户一般情况下不会退出（驻留后台运行），对网络资源消耗很大。尤其中国移动的已经落后的2G网络和技术上不太成熟的3G网络，难以承受“信令风暴”的冲击，苦不堪言。
    网间结算费用高。中国几乎所有的网站都在大量使用中国电信和中国联通的机房，中国移动旗下铁通的市场份额却只有10%。微信等业务快速的客户群增长并没有给中国移动带来相应比例的收益，相对于其他两家电信运营商，中国移动显然“得不偿失”。
    微信等业务对既有的电信运营商的语音和短信业务的冲击是显而易见的，尤其对国内长途、国际长途和漫游通话的冲击是致命的，作为国内第一大移动运营商——中国移动的损失是最大的。
    （2）如何解决“微信”等OTT业务的冲击
    提升网络建设和覆盖。
    优化无线参数和提高网络资源利用率。
    均衡上/下行资源，增强上行容量。
    提高设备冗余度，完善系统过载保护机制。
    通过采用“网络控制的快速休眠”功能，将快速休眠的控制权交还网络，可以大大降低网络节点的信令负荷。
    定期对信令面运行状态进行评估和容量预测。
    建立多维度的流量分析和监控体系。
    提高流量精细化经营能力。
    电信运营商提出的解决方案，主要分为“网络能力提升”（上面的前5条）和“智能管道建设”（上面的后3条）两个方面。“网络能力提升”基本上是被动的“净投入”；“智能管道建设”虽然也需要投入，但还可以“产出”，即提高“流量精细化运营”的能力。精细化运营能力的提升又涉及两个方面：多维度的流量分析和监控体系和收费模式。第一条就是我们所讲的“管道可视化”，它是第二条的基础。
    “多维度的流量分析和监控体系”的建设目的：
        ——网络中承载了哪些业务。
        ——谁的什么应用正在消耗大量带宽。
        ——谁正在使用未经授权的应用。
        ——当前的带宽是否能支撑已有的业务。
        ——带宽分配是否合理，是否可以保障关键业务。
    （3）收费模式探索
    中国三大电信运营商对微信业务如何收费目前还不清楚，但有一点几乎可以肯定，将来电信运营商可能不再会只向腾讯收取少许的带宽租赁费。
    目前的收费模式猜想最起码包括两种：一是必须按用户量收费，而不能再笼统地收取带宽租赁费，因为微信用户量的增长已经对网络造成了伤害；二是不再提供不限流量包月套餐。
    另一个可借鉴的收费模式，可以不向“低套餐”的用户提供OTT业务。例如，Vodafone英国规定每月资费套餐在40英镑以下的用户不允许使用VoIP， 若想使用须每月另外缴纳15英镑，从而有效地阻止了低端客户对VoIP的使用，既增加了收入，又减少了网络冲击。
    （4）中创信测对“智能管道建设”的支撑
    作为国内最大的网络监测系统提供商，中创信测可提供“多维度的流量分析和监控体系”，为电信运营商的“智能管道建设”助力，帮助其实现“可视化”及“可控化”。中创信测认为，网络可视化是智能管道建设的基础，网络可控化是智能管道建设的目标。它通过对网络中IP流量的全景深度解析，以及对3G/LTE信令的全面关联，协助电信运营商实现用户身份可识别、终端位置可定位、应用行为可分析、网络流量可管控的智能管道建设目标。
    中创信测使用智能探针通过在3G、LTE核心网的全量线速采集，提供高性能的IP流量的实时业务分析，将用户信息、网络信息、会话信息、业务信息和统计信息全量提供给上层应用进行实时呈现，为电信运营商的精细化运营提供基础。例如，通过对用户的行为分析，找到有价值的用户，进行精准营销；再如，通过对热点应用的服务体验改善，提高运营商的收入水平；还可以协助运营商找到网络资源瓶颈，从而为优化网络通过依据。
    中创信测还专门为智能探针开发了NPAS操作系统，从而最大限度地发挥了硬件性能，并面向移动互联网深度分析智能手机（IOS、Android等系统）的热点应用，提供动态更新DPI应用特征库，并创造性地将互联网的应用行为与电信网的用户身份有机结合，为电信运营商的智能管道可视化提供了坚实的基础。
    中创信测的智能探针还提供不同级别的IP流量控制策略，如带宽保障、策略丢弃、分时段策略控制等，这些都有助于实现电信运营商的智能管道可控化。

4  结束语
    从OTT业务向传统语音短信业务发起挑战开始，以腾讯为代表的新兴的互联网运营商与以中国移动为代表的传统电信运营商的战争正式拉开序幕；只有当电信运营商的智能管道建设趋于完善，双方才有可能最终坐到谈判桌前进行平等对话，前面的“信令风暴”问题才有可能最终得到解决，这场战争才有可能暂时告一段落。当然，路还很长。