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        以可靠信令網應對5G時代信令風暴的挑戰

        * 來源 : C114通信網 * 作者 : C114通信網 * 發表時間 : 2022-12-06 * 瀏覽 : 233

        近日,在泰國結束的第13屆全球移動寬帶論壇(MBBF 2022)上,如何抵御信令風暴沖擊,保障業務永遠在線,成論壇上最為關注的話題之一,獲得參展各方的熱烈討論。

        兩年來,全球發生多起由于網絡異常引發的信令風暴,從而導致全網業務長時間癱瘓,范圍波及中東、美洲、亞太的多家運營商。例如,2022年7月,加拿大R運營商發生大規模網絡中斷,時長約19個小時;同月,日本K運營商發生全網業務癱瘓,中斷時間長達62個小時。業務穩定是通信產業的根基,網絡癱瘓不僅會造成運營商直接收入損失和巨額賠償,還會影響到運營商的品牌聲譽乃至生存發展。

        深入剖析發生重大事故的通信服務商,都是網絡誤操作或者設備異常等原因引發網絡信令風暴,信令網的收斂和保護功能不夠完善,網元收受到沖擊后無法快速恢復,最終導致全網癱瘓。

        隨著全球5G網絡建設高速發展,移動寬帶用戶和數據業務呈爆發式增長,5G網絡中的信令風暴問題也日趨凸顯。

        為什么5G時代,信令風暴更頻繁?

        1、技術方面

        5G時代,核心網基礎設施開始從專用平臺向云化和分層解耦轉型。云化網絡在增加敏捷性的同時,也帶來可靠性的風險;分層解耦帶來的多廠家協同部署網絡,更容易引入健壯性不足的問題。

        網絡架構方面,為使5G網絡解耦和彈性擴容,大量網元功能被模塊化,這也增加了網元間的鏈路數量和信令網絡的復雜性。信令網是一個端到端的系統工程,涉及各個子模塊的韌性設計,以及全局的可靠性保護設置,信令網絡變得龐大和繁雜后,可靠性規劃往往難以面面俱到,容易出現各種網絡隱患。

        2、業務演進方面

        5G網絡基于SBA(基于服務架構)的軟件架構,在可路由性方面有所提升,但是在擁塞管理、路由實時負載均衡調配,以及可靠性保障等方面,存在很多不夠完善的地方。

        通信網絡演進到5G時代后,新業務層出不窮,網絡對信令消息數量、包長和處理能力有了更進一步的的要求。新應用上量后,網絡流量倍增,由于網元異常等原因引發的信令風暴沖擊,強度相比過去將會翻倍,網絡后端用戶數據、計費、策略控制等業務網元承受到的信令浪涌壓力將前所未有,而這些網元一旦被信令風暴沖垮,整網的業務就會中斷。

        5G時代,如何增強網絡的可靠性?

        1、基于SCP實現信令網架構簡化,夯實網絡可靠性

        3GPP在5G的第二個演進版本R16中,引入SCP(服務通信代理)網元,定義了間接通信方式:模式C和模式D(如下圖所示)。

         

        3GPP對5G網元信令交互方式定義了A/B/C/D四種模式

        R15版本直接通信方式(模式A和模式B)和R16版本間接通信方式(模式C和模式D)的主要區別如下:

        模式A:網元功能分為服務提供者和服務使用者,所有網元都直接相連。

        模式B:增加NRF(網絡存儲功能)網元,提供服務發現和尋址,服務使用者使用服務前,先到NRF獲取服務提供者的地址。其他連接方式和模式A相同。

        模式C:在R15版本基礎上,增加SCP網元,服務使用者去NRF尋址無需經過SCP,獲得服務提供者的地區后,和服務提供者之間的信令交互都通過SCP路由和轉發。

        模式D:在R15版本基礎上,增加SCP網元,服務使用者去NRF尋址需要經過SCP,獲得服務提供者的地區后,和服務提供者之間的信令交互也通過SCP路由和轉發。

        R16版本的模式C和模式D,在網元鏈路建立、路由信息獲取、整網流量轉發、控制管理和負載均衡等方面都有了升級,更有利于異常流量場景管控。

        從簡化網絡角度來看,相比模式 A和B,模式D可實現90%以上的鏈路數量減少,均衡各個局向的實時負載,實現網絡連接簡化。相比模式C,模式D又能進一步減少NF(網絡功能)間頻繁的訂閱和通知交互,降低網絡流量負荷,實現信令路由和負載均衡在SCP的集中化管理。

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