基于终端数据采集平台的分组数据业务对移动通信网络影响的研究

王林洁



基于终端数据采集平台的分组数据业务对移动通信网络影响的研究

王林洁

中移铁通有限公司石家庄分公司，河北 石家庄 050000

分组数据业务在移动互联网的发展背景下逐渐成为移动通信网络中的主要业务。针对语音业务所做的优化，移动通信系统已不再适用于新的发展形势。进入4G时代后，全球范围内多家移动运营商的网络出现故障，是由网络中分组数据业务高发造成的。信令交互数量超过网络控制平面可以承载的范围时，将会阻塞网络控制平面。这些故障的最佳解决方案，便是要求移动通信系统为分组数据业务提供更好的支持。这就需要研究分组数据业务高发对移动通信网络的影响。

终端数据采集平台；分组数据业务；移动通信网络；影响

1 基于智能终端的数据采集平台的设计与实现

1.1 数据采集平台构架

针对本文的研究，需要设计一个平台，采集并统计终端数据。基于安卓操作系统，可以设计一个符合基本要求的平台，以最大范围扩展多角度采集平台数据的效果。从整体上规划看，可以将数据采集平台的构成设计为四个模块，分别是管理模块、采集模块、预处理模块、永久化模块。具体结构如图1所示。

图1 数据采集平台模块结构示意图

1.2 数据采集平台的功能实现

管理模块：主要功能包括读取配置文件、生成采集模块、构建并初始化数据库以及协调、管理各模块之间的交互。平台的配置文件包含采集模块、预处理模块、永久化模块的配置信息。

（1）采集模块：既是核心功能模块，又是实现难度最大的模块，主要用来获取安卓操作系统提供的终端当前状态数据。第一，终端上进行的数据采集，每种数据采集类型都有一个对应的工作线程，其相关功能模块的完成都能通过管理模块实现。第二，设计统一功能框架，以此提供采集的常见数据类型。每一个采集模块都需要承接一个接口，采集并实现其中相应的抽象方法。

（2）预处理模块：用Processor接口实现预处理，采用Java提供的反射方式构建预处理类。在配置文件中，要将采集数据规范到确定的属性范围内，就需要通过预处理模块来完成。

（3）永久化模块：此平台使用数据库，作为永久化的默认实现方式。在平台的实现中，调度模块读取配置文件时，会根据待采集数据的信息生成相应的格式数据库，编写固定格式的语句并解析查询结果，将采集到的数据经过预处理之后交给永久化模块，然后在GreenDAO提供的API中实现Java数据类到关系型数据库的映射。

1.3 终端数据采集平台的采集结果分析

1.3.1 终端行为特征分析

终端数据采集平台使用Tcpdump统计Android分组数据使用情况。本次采集用时300 min左右，在采集时间内，终端共收发数据203.55 kB，发起或接收分组数据包共5 008次。从数据分析中得知，终端在采集持续时间内进行分组业务消耗的流量并不大，但频率很高[1]。

1.3.2 终端进行分组业务对网络影响分析

在采集分组业务的同时，采集平台对终端内语音业务进行记录。具体如表1所示。

表1 终端进行语音业务统计

可以看出，终端在同一时间内进行语音业务的次数远小于分组业务。终端在进行语音业务时的间隔时间也较长，因此终端每次进行语音业务时，都需要重新建立与网络之间的连接。

2 分组数据业务对移动通信网络的影响

新型的移动互联网具有一定的移动性、实时性，因此少量有效信息载荷的数据包就有可能在网络中频频发生。对于移动通信系统的传统模式来说，对分组数据业务的支持存在一定的缺陷。小数据量的数据业务频发，使得终端与网络之间的无线连接形成大规模的拆建链信令交互。当信令交互数量无法承载正常网络控制平面时，就会造成阻塞，此时用户将无法正常地从网络处得到服务。

2.1 RRC状态转移机制

移动通信网络中RRC状态转移机制的使用，主要是为了进行无线资源管理。协议中，终端处于五种RRC状态：IDL，URAA_PCH，CELL_PCH，CELL_FACH和CELL_DCH[2]。在现实中，影响网络数据传输率、无线使用率、信道控制等的主要因素，包括数据业务被终端分组的代表性行为及定时器的设置等，特别是在当前智能终端设备上的数据业务，多为小量交互型，比如微信、微博等，这与传统蜂窝式业务的行为特点区别较大。这种业务发生频率的提高，会进一步加大网络在传输相关数据时所承受的负荷。

在设计中，严格把控各个环节，商场内部环境才能得到较大提升。优化内部环境，间接提升商场的竞争力，为后期商品销量的增加打下良好的基础。

2.2 模型假设

2.3 信令负荷分析

如果C为期望，那么终端连接到的网络次数为：

2.4 无线资源的使用率

令终端使用无线资源传输数据的时间为T，其期望为：

2.5 信道控制的堵塞概率

根据资源分配情况，一个范围内的控制信道，在同时承受信令数的方面是有明显区别的。假设在建立RRC时，可以连接并收发信令，而与终端总数相比，占用的控制信道数量却可以忽略不计。因此，当一个范围内的控制信道的数量超过终端总数时，其与网络之间的连接会发生堵塞。

2.6 控制与业务分离网络架构下分组业务对网络的影响

理论上看，分离网络控制平面和业务承载平面，确定终端切换到业务网络的时间，可以解决分组业务高发时产生的大量信令交互。在网络的连接上，终端如果能够长时间维持、控制，终端进行分组数据传输时，就会解决小数据业务高发时引发的频繁建立、拆除的问题。

控制平面和业务承载平面的区别在于数据传输能力的快慢；控制网与业务网的区别在于控制网提供的承载速率较低。

根据本文研究，控制与业务分离的网络下，控制网络传输数据时，只能提供低速率的连接。所以，控制网络中，终端只能传输控制信令或低速分组业务。如果需要进行高速传输，就需要在控制与业务网络两者之间构建网络连接。在切换过程中会有一个关键参数，它是与业务网建立高速连接的关键点。通过分析分组数据和业务数据长度可以看出，长度在60个字节之内，数据包占据了终端发送数据包总量的一半。由此可见，小量数据的传输无须使用高速业务网。

3 结语

移动通信的发展已深入人们生活、工作的各个角落，与互联网的融合也越来越紧密。在这样的背景下，移动互联网必然是移动通信与互联网的未来。面对互联网大规模的增长，移动通信网络如何更好地承载分组数据业务已成为重点。深入研究分组数据业务对移动通信网络的影响，通过采集终端数据，在统计分析后进行分组，可以得到用户的真实数据。这是未来移动式通信网络承载更高分组数据业务价值的基础。

[1]王锦. 四川联通CDMA2000 1X分组网网络设计[D].成都：电子科技大学，2015.

[2]王克. 移动互联网数据采集与分析平台的设计与实现[D]. 北京：北京邮电大学，2013.

Research on the Impact of Packet Data Service Based on Terminal Data Acquisition Platform on Mobile Communication Network

Wang Linjie

China Mobile Tietong Co., Ltd., Shijiazhuang Branch, Hebei Shijiazhuang 050000

Packet data service has gradually become the main service in mobile communication network under the background of mobile internet. For the optimization of voice service, mobile communication system is no longer suitable for new development. After entering the 4G era, the network of multiple mobile operators in the world has been faulty due to the high frequency of packet data services in the network. When the number of signaling interactions exceeds the range that the network control plane can carry, the network control plane will be blocked. The best solution to these failures is to require mobile communication systems to provide better support for packet data service. This requires an in-depth study of the impact of high packet data service on mobile communication network.

terminal data collection platform; packet data service; mobile communication network; influence

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