智能手机风暴对BSC配置的影响

【摘 要】文章从智能手机的业务特征入手，分析其对无线网络的影响，提出了智能手机风暴对BSC配置影响的关键点，并总结BSC信令处理能力需求随智能手机渗透率变化的规律，最后给出BSC信令处理能力配置建议。

【关键词】智能手机风暴 影响 BSC 配置
汪丁鼎 肖清华 华信邮电咨询设计研究院有限公司
收稿日期：2011-12-04
智能手机风暴对BSC配置的影响
1 智能手机的快速发展和普及
近年来，随着第三代移动通信应用的不断深入，终端业得到了重大发展，智能手机逐步成为新增终端市场的主角，它以大屏幕、高性能、操作简便、可扩展性强及高速上网接入等功能越来越受到人们的喜爱，市场占比也日趋增加。

Gartner发布报告称，2011年全球智能手机销量将达4.68亿台，比2010年增长58%。

2011年智能手机用户数将是数据卡的4.3倍。

2013年全球3G用户将突破23亿，其中超过一半的用户将为智能手机用户。

中国的智能手机发展也十分迅速，已连续两年成为全球第二大智能手机市场，2010年3季度的出货量超过700万台，占全球总量的11％。

随着国内3G业务的飞速发展，智能手机占比从2008年的3.7％上升到2010年的
7.5％以上，已成为手机的发展方向。

国内运营商集采的手机中智能手机的比例大幅提高，智能手机的普及将势不可挡。

2 智能手机风暴对无线网络的影响
智能手机目前的主流操作系统为Android、iPhone iOS、Symbian、BlackBerry OS、Windows Mobile等。

智能手机功能强大，其使用的行为特点也与传统手机不同，主要区别如下：
（1）忙时平均业务使用量
据统计，智能手机单位时间内产生的分组数据业务呼叫次数远大于普通手机，是后者的10～20倍；智能手机单位时间内下载的数据量是普通手机的13～50倍，上传数据是普通手机的5～20倍。

（2）数据业务的使用特点
智能手机的平均每个数据业务呼叫的下载数据量非
常低，超过75％的呼叫下载数据量不会大于5kB，而且智能手机的每次数据业务呼叫持续的时间很短。

智能手机主要是使用即时信息、状态服务、位置服务、Email等在线业务。

另外，在智能手机的设计上，为延长手机电池的待机，每次消息发送完毕后，终端强行转换为空闲状态。

随着智能手机的大量增加，智能手机对通信网络资源的占用引起了运营商的关注，特别是国外比较早开通3G业务的运营商。

除了大量的数据下载外，智能手机对现网资源的大量占用成为非常头痛的问题，频繁的链路创建和删除给移动网络带来了大量的信令负荷。

国外某移动通信网络统计表示，全网占比12%的智能手机用户产生了55%呼叫信令请求，其BHCA是传统终端的8倍。

智能手机单位流量占用的信令是数据卡的35倍之多，但智能手机每呼叫的数据流量远小于数据卡。

智能手机不同于普通手机的行为特征，其话务模型与普通手机也有很大不同。

智能手机的大量应用改变了移动通信网络的话务模型，与传统的语音、数据业务相比有着巨大的差异。

智能手机呼叫所需要的信令给网络带来了大量的信令处理负荷，对于智能手机占比较高的移动通信网络，当业务负荷达到25％～35％时，信令就有可能超出负荷的现象。

因此，传统移动通信网络配置模式已经满足不了大量智能手机的通信需求。

根据国内外运营商对智能手机的流量模型和资费套餐，再结合国内运营商现网的业务模型，可预测iPhone 用户平均每月流量在1G左右，Android手机的每月流量在400M左右。

表1 各类终端的新模型取值参考表
各类型设备的话务模型数据卡普通
手机
智能
手机
3G数据忙时每用户的呼叫次数 3.5535
单次3G数据呼叫时长（s）平均值1802520
激活用户前向数据吞吐量
（kbps）
1203050
对于由BSC和基站组成无线网络，智能手机对它们的影响主要体现如下：
（1）BSC
智能手机的频繁接入和释放都需要BSC的控制，对BSC信令处理能力影响大，这也就大大增加了BSC的处理能力需求，一旦智能手机渗透率上升，需要检视BSC 的处理能力配置。

在智能手机风暴下，BSC的业务处理板和控制模块将面临考验。

（2）基站
智能手机的频繁释放会增加接入信道和寻呼信道负荷，基站控制信道负荷将增加。

智能手机成倍增加的控制信令，一旦智能手机大量普及，基站将可能面临接入困难和网络阻塞等情况。

智能手机频繁心跳、自动握手机制等增加了连接次数，其实心跳机制本身流量不大，但大量终端和频繁的心跳连接将产生大量的低效率业务占用，会占用大量基带资源。

3 智能手机风暴对BSC配置的影响
面对智能手机风暴对网络的冲击，我们不应惧怕其发生，而是根据其特点加强监控，并通过多种途径疏堵结合，抵御智能手机风暴。

对于无线网络中的BSC，应配置足够的业务处理能力，提升设备信令及数据处理能力。

BSC设备的组成主要有：控制单元、用户面业务处理单元、传输接口单元、核心交换单元、网管单元、系统单元。

在进行BSC配置时，核心交换单元、网管单元、时钟单元属于BSC设备的平台支撑模块，与网络规模和用户话务模型无关，其配置是固定的。

控制面、业务处理、传输接口单元的配置与网络规模和用户话务模型有关。

BSC的控制单元、业务处理单元、传输接口单元三部分的配置方法和步骤如图1所示。

步骤一：将运营商的话务模型和网络规模作为输入参数，其中包括网络规模（BTS个数、小区个数、载波个数等参数）和话务模型（控制面参数、用户面参数、其他相关参数）。

步骤二：根据系统设备板件规格定义，选取相关单板的处理能力和性能规格作为后续计算的依据。

步骤三：计算控制单元的配置是根据BHCA、配置规格、在线用户数等维度计算后，取最大的结果作为控制
面处理单元的配置数目。

步骤四：计算业务处理单元的配置是根据Erl、吞吐量、配置规格、在线用户数等维度计算后，取最大的结果作为用户面处理单元的配置数目。

步骤五：计算传输接口单元的配置是根据业务流量、端口数目等维度计算后，取最大的结果作为传输接口处理单元的配置数目。

步骤六：根据以上计算出来的结果，再结合BSC硬件配置规格，计算出需要的机架数、插框数、单板组合方式作为最终输出的配置结果。

智能手机风暴给BSC带来的最大变化是信令处理量的大幅提升，对BSC的控制处理单元的配置有重大影响，因此对于BSC的配置，其主要影响是步骤三。

BSC的控制面处理单元主要考虑三个方面的能力：配置规格（BTS数、小区数、载扇数）、BHCA、在线用户数。

控制处理单板的配置从这三个方面的计算结果，取最大值作为最终的控制处理单板配置数目。

在一般情况下，根据配置规格和在线用户数计算相对容易，直接根据设备参数计算即可，而根据BHCA计算则相对较难。

同时，在BSC控制处理板配置计算中，BHCA受限的概率最大。

基于BHCA受限的处理板计算是根据话务模型计算系统总BHCA，并根据控制处理单板支持的最大BHCA，计算控制处理单板数目。

以华为CDMA BSC6680为
例，其通用信令处理板XPU以主
备工作方式，XPU单板中的SPU
是BSC6680的信令主控子系统，
承担处理接入网所有开销信令，
每块XPU单板上有4个SPU完成
信令处理业务。

SPU单板的综合
BHCA处理规格为180K，相当于
50 CAPS。

SPU信令处理能力规
格不区分1x和EV DO，所需SPU
子系统数量计算如下：
所需SPU子系统数目＝1X纯语音呼叫BHCA×β/180K
其中，
1X纯语音呼叫BHCA＝普通用户数×移动用户平均忙时话务量×(3600/移动用户平均呼叫时长)
β值为各种业务（包括语音业务主被叫、数据业务主被叫、登记、寻呼、软切换和短消息）按照一定比例折算成基准呼叫流程后，计算总和再与语音呼叫BHCA的比值。

对于BHCA需求计算，是以1X纯语音呼叫为基准，将其它各种呼叫及流程按比例折算成基准呼叫流程，对于不同话务模型，总BHCA与纯语音呼叫BHCA比例系数β是不同的。

在CDMA网络规划中，智能手机尚未规模应用前，参照当时的语音和数据用户比例，β建议值一般为2.5。

根据智能手机的话务模型，智能手机对比于普通手机7倍的信令处理量，以及智能手机所占的比例可以计算得到β值。

随着智能手机渗透率的变化，综合BHCA比（β）的变化趋势如图2所示。

从图2可以看出，随着智能手机全网占比的缓慢上升，β值呈快速上升态势，间接地，系统所需要的SPU 数量也快速上升。

当全网智能手机比例达到10％时，β值翻番，所需SPU的数量是原先的2倍；同样用户规模下，当全网25％用户为智能手机时，SPU的数量是原先的4倍。

上述分析结果同国外运营商的测试数据相近，因
此，智能手机风暴对BSC配置影响非常之大。

图1 BSC配置方法和步骤
【作者简介】
汪丁鼎：工程师，硕士毕业于北京邮电大学电磁场与微波技术专业，现就职于华信邮电咨询设计研究院
有限公司，主要从事移动通信网络规划、设计和优化，研究方向为第三代移动通信无线网络规划和优化。

肖清华：高级工程师，博士毕业于浙江大学，现任华信邮电咨询设计研究院有限公司网研院副总工程师。

一直从事无线网络规划与设计，在3G 移动通信领域的网络规划、优化、工程设计方面有丰富的经验。

已发表论文数十篇，出版专著一部。

参考文献
[1] 邢丹,耿玉波. 智能手机的快速发展及其对移动网络的
影响分析[J]. 邮电设计技术,2010(10): 28-32.
[2] 华为技术有限公司. 移动互联网时代智能手机风暴分析. [3] 华为技术有限公司. BSC6680_V300R006工程规划指
导书. ★
2011年全球电信业务收入2.1万亿美元
据最新市场分析报告显示，2017年全球电信业务收入将从2011年的2.1万亿美元增至2.7万亿美元，年平均增长率为5.3%。

该报告还指出，无线用户总数的增长，尤其在亚洲和其他新兴市场，将帮助无线业务收入从现有水平提升64%，同时固网收入仅呈略微增长。

这两个领域的几乎所有增长都将发生在宽带业务，3G和4G宽带业务在预测期内年复合增长率将为24%，无线宽带业务在预测期内年
复合增长率将为13%。

图2 β值随智能手机渗透率变化趋势
对于具体的BSC配置，以BSC6680为例，XPU单板的配置数量按照其主备工作方式、每个XPU板含4个SPU 来计算：
XPU配置数量＝【(1X纯语音呼叫BHCA×β/180K＋2)/4】×2
其中，【】内数值向上取整。

BSC中的处理板配置数量随着智能手机普及率的提高呈现快速上升趋势。

综合BHCA比（β）的翻倍增加，直接导致信令处理板也翻倍增加，因此，在智能手机快速发展的今天，BSC的处理能力要大幅提升，设备商就应提高BSC信令处理板的处理能力，提高集成度，以满足智能手机风暴带来的业务发展需要。

4 结束语
近年来3G终端的快速发展，智能手机大有普及之势，其产生的智能手机风暴对网络产生了巨大影响。

通过分析其行为特征和业务模型，初步掌握了智能手机风暴的特点以及对无线网络的影响。

对于无线网的关键设备BSC，本文分析了智能手机风暴对其影响的关键点，并提出了BSC信令处理能力配置随智能手机渗透率变化的规律，让我们能有序应对智能手机风暴，保持网络健康稳定运行。