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以可靠信令网应对5G时代信令风暴的挑战

* 来源 : C114通信网 * 作者 : C114通信网 * 发表时间 : 2022-12-06 * 浏览 : 265

近日,在泰国结束的第13届全球移动宽带论坛(MBBF 2022)上,如何抵御信令风暴冲击,保障业务永远在线,成论坛上最为关注的话题之一,获得参展各方的热烈讨论。

两年来,全球发生多起由于网络异常引发的信令风暴,从而导致全网业务长时间瘫痪,范围波及中东、美洲、亚太的多家运营商。例如,2022年7月,加拿大R运营商发生大规模网络中断,时长约19个小时;同月,日本K运营商发生全网业务瘫痪,中断时间长达62个小时。业务稳定是通信产业的根基,网络瘫痪不仅会造成运营商直接收入损失和巨额赔偿,还会影响到运营商的品牌声誉乃至生存发展。

深入剖析发生重大事故的通信服务商,都是网络误操作或者设备异常等原因引发网络信令风暴,信令网的收敛和保护功能不够完善,网元收受到冲击后无法快速恢复,最终导致全网瘫痪。

随着全球5G网络建设高速发展,移动宽带用户和数据业务呈爆发式增长,5G网络中的信令风暴问题也日趋凸显。

为什么5G时代,信令风暴更频繁?

1、技术方面

5G时代,核心网基础设施开始从专用平台向云化和分层解耦转型。云化网络在增加敏捷性的同时,也带来可靠性的风险;分层解耦带来的多厂家协同部署网络,更容易引入健壮性不足的问题。

网络架构方面,为使5G网络解耦和弹性扩容,大量网元功能被模块化,这也增加了网元间的链路数量和信令网络的复杂性。信令网是一个端到端的系统工程,涉及各个子模块的韧性设计,以及全局的可靠性保护设置,信令网络变得庞大和繁杂后,可靠性规划往往难以面面俱到,容易出现各种网络隐患。

2、业务演进方面

5G网络基于SBA(基于服务架构)的软件架构,在可路由性方面有所提升,但是在拥塞管理、路由实时负载均衡调配,以及可靠性保障等方面,存在很多不够完善的地方。

通信网络演进到5G时代后,新业务层出不穷,网络对信令消息数量、包长和处理能力有了更进一步的的要求。新应用上量后,网络流量倍增,由于网元异常等原因引发的信令风暴冲击,强度相比过去将会翻倍,网络后端用户数据、计费、策略控制等业务网元承受到的信令浪涌压力将前所未有,而这些网元一旦被信令风暴冲垮,整网的业务就会中断。

5G时代,如何增强网络的可靠性?

1、基于SCP实现信令网架构简化,夯实网络可靠性

3GPP在5G的第二个演进版本R16中,引入SCP(服务通信代理)网元,定义了间接通信方式:模式C和模式D(如下图所示)。

 

3GPP对5G网元信令交互方式定义了A/B/C/D四种模式

R15版本直接通信方式(模式A和模式B)和R16版本间接通信方式(模式C和模式D)的主要区别如下:

模式A:网元功能分为服务提供者和服务使用者,所有网元都直接相连。

模式B:增加NRF(网络存储功能)网元,提供服务发现和寻址,服务使用者使用服务前,先到NRF获取服务提供者的地址。其他连接方式和模式A相同。

模式C:在R15版本基础上,增加SCP网元,服务使用者去NRF寻址无需经过SCP,获得服务提供者的地区后,和服务提供者之间的信令交互都通过SCP路由和转发。

模式D:在R15版本基础上,增加SCP网元,服务使用者去NRF寻址需要经过SCP,获得服务提供者的地区后,和服务提供者之间的信令交互也通过SCP路由和转发。

R16版本的模式C和模式D,在网元链路建立、路由信息获取、整网流量转发、控制管理和负载均衡等方面都有了升级,更有利于异常流量场景管控。

从简化网络角度来看,相比模式 A和B,模式D可实现90%以上的链路数量减少,均衡各个局向的实时负载,实现网络连接简化。相比模式C,模式D又能进一步减少NF(网络功能)间频繁的订阅和通知交互,降低网络流量负荷,实现信令路由和负载均衡在SCP的集中化管理。

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