从微信信令风暴谈起

近期微信收费事件闹得全国沸腾，其折射出的“微信信令风暴”危机，更成为运营商与腾讯博弈是否收费的重要筹码。本人在加入腾讯前是一名通讯行业的老兵，从事多年无线通信技术及管理工作，借此事件给感兴趣的同事们聊聊相关的通信网络知识背景，无责任探讨一下双方可能采取的应对方案和影响。欢迎拍砖！

先看看双方针对微信信令的观点博弈：

运营商：类似微信这样“永远在线”的应用，会不断向运营商网络发出“心跳”，这些“心跳”本身没有任何流量，但是会占用运营商的信令通道，如果“心跳”过快过多，就会导致运营商的网络出现问题，甚至瘫痪。这样的问题被业内人士称之为“信令风暴”。在国内，虽然还没出现过这样严重的状况，但是运营商已经开始面临压力

腾讯：我们对信令的占用更多的是传统2G、2.5G网络上，像3G网络应该游刃有余了。但是我们也不会这样就滥用。微信团队表示：期待在不久的将来，通过我们的积极探索和努力，实现智能的2.5G动态降低信令频率的技术。信令负载有望大幅度优化解决

让我们先从2G网络聊起吧

遥远的2G时代（10来年以前），数据通信设备还未普及时，我们的移动网络（简化版）是这个样子的：

这个时期还没有针对数据通讯的分组交换设备，移动网络主要分为接入网和核心网。接入网就是2G时代的基站（大家随处可见的大铁架子）和基站控制中心，手机用户通过最近的基站，注册并可以使用短信和通话等服务。 核心网就是完成各种电路交换，帮助海量用户接通电话或者短信的核心设备（可以理解为云端核心的服务器）。通过电路交换域可以上网么？答案是可以的，可以通过附加模块使用数据服务，但是速率非常低，十几K。关于升级？接入网的设备众多，部署艰难，费用昂贵，相对而言设备制造商的利润也高，一卖就是以万台为单位，遍布全国。核心网设备智能化程度高，设备数量少，容易直接升级换代，反而容易成为购买基站后的赠品。以上的特征从2G到4G都适用，即：运营商升级核心网比较容易，升级接入网很艰难。 2.5G到底是什么：同学经常有疑问：同样的手机，同样的语音短信服务，为啥开通了上网服务的号码就是2.5G，其实手机，基站，电路域都没有硬件上的变化，只是增加了分组交换设备（分组域），把需要上网服务的手机用户引导到这边来实现。

分组交换域的主要设备就是GPRS服务节点（SGSN和GGSN），它让希望享受上网服务的2G用户可以直接接入互联网（通过BSS，SGSN，GGSN，再到WAP网关或3W网关）。所以作为我们通讯设备商来说，其实只有2G和3G的区别，2G接入网可以和3G核心网互通（比如上图），3G接入网也可以连通2G核心网。2.5G更多的是个形象比喻，可以GPRS上网的2G用户。大家观察上图，最明显的特征是：BSS（2G接入网）同时和电路域及分组域相连，公用空中信道。也就是说，上网所占用的信道过多，总信道容量是一定的，确实可能导致传统语音短信与上网服务难以共存。举个例子：空中信道的功率是可以由运营商随时设置的，以前腾讯大厦上网的同学很多，当打电话的同学一多，手机上网有时就不灵了，打电话给运营商进行特殊设置，就可以解决局部网络拥塞问题。这也折射出接入网容易成为业务性能瓶颈。 3G网络有什么好处，会不会发生信道拥塞？3G网络在上面2.5G网络上的进化在于：电路域进一步把语音和信令分离，引入多媒体网关，能力更强，且统统把底层协议改造成基于全IP。这个并不太重要（前面说了核心网升级容易），重要的是海量的2G接入网鸟枪换炮成3G接入网。所谓3G或4G的核心技术，都是在接入网上的寻址方式革命，理论上可以把信道总量，资源及连通效率提高数十倍以上（4G更高）

3G时代是否会发生信令拥塞事故？

接入网的容量即能力大幅提升，基于IP的全网互通，目前的压力理应不再是瓶颈（不然白花几百亿升级了），但如果实时海量数据业务成十倍的提升，也有可能迎来新的拥塞故障。核心网的全IP升级和容量提升相对容易很多，通常不会成为业务瓶颈。 用户上网的信令流程是怎样的？很简单，通过信令来回握手建立协议上下文，然后数据包就可以飞来飞去了，除非一方断开数据链路

所谓APP的永远在线，我粗浅理解为上述的建立过程后，APP厂家自身不会发起释放请求。

下面我们看看，运营商和腾讯在此事件中面临的难题和可能的思路：

敏感问题一：APP永远在线对于厂家来说是否违规或者恶意

答案显然不是。笔者曾作为某通信厂家的互联互通负责人，参与国际厂家联盟（全球份额TOP7的设备商）的测试接口规范制定（尤其是图2的分组域和接入网的接口），无论从国际规范上看还是厂家国内规范上看，通信网络看重的都是网络功能可用性，和故障可恢复性。如核心设备出异常了能否及时重启，信道申请失败了应如何处理等等。对于正常数据链路建立，巴不得保持的越久越好，这样产生的流量才会最大化嘛.

通讯行业所有协议都不会涉及到应用层的具体内容，主要是对下层的实现。网络设备运营方应尽力保证各种用户的正常服务，及时排除故障，必要时升级，市场规则需要公平合理不越界。比如电脑商/OS商应该确保合法应用程序的运行可靠性，而不是指责它占用了太多内存。前天看到邮电报的文章，把微信在线比喻成霸占应急车道，这点有曲解，霸占应急车道是违规行为，应该制止，而微信等OTT通信是非常正常的数据业务行为。

敏感问题二：运营商能否随意断掉微信的服务（信道链接）

答案是当然可以。 只要核心网发中断指令，即可停掉任一通话或数据链接。技术上完全可以。不过传统语音的运营商主动掐断是防止有人免费通话，而上网服务的掐断往往是别的原因。智能化的控制数据服务可通过计费策略及控制模块(PCRF/PCEF)来实现的，这是在3GPP国际规范的第7版中就引入的概念。

为何运营商时隔两年后才重提微信冲击电信业务呢？市场充满着博弈，限制应用业务发展，可能带来运营商之间势力的此消彼长，丢失用户，谁也轻视不得。

敏感问题三：为了解决问题，运营商方面可能有什么办法

我简单的想几条可行的方法及风险，不一定成熟：

0．  智能化的掐掉微信服务，上面提过，伤人一千，自损八百。

1.      让2G用户投奔3G，这个符合长期利益，反正潮流势不可挡。但是用户不升级也强迫不了，而目前仍有海量的2G网络设备，也不舍得丢弃。

2.      GPRS升级成EDGE（所谓2.75G网络），这个理论上可行（可降信号空间拓展4倍），成本不高（无需硬件更换)，但毕竟要追加投入，实际效果有待观察。

3.      增加MINI移动基站，这是华为在沙特抢单的经典做法，给信令繁忙区域追加移动小基站，往往有奇效。但是中国那么大，等你出现通信故障时，根本来不及临时调配，除非大幅部署，回到上一条，运营商会认为不值得。

4.      动态的调整繁忙小区的基站信道数及功率控制（前面提过例子），这个智能的实现难度不小，耗人耗力。

5.      限制3G用户在2G接入网注册使用。3G手机向下兼容，当没有3G网络或者用户主动设置时，是可以转换成2G登陆的。这种方式可能会引起3G用户投诉。

6.      如网络中所述，在2G网络地区增加尽量多一些WIFI免费热点。不过有的运营商未必乐意，WIFI给用户降低的移动资费更加惊人。

最敏感问题四：为了解决问题，微信可能有什么办法？

如果从APP本身对此做逻辑优化，不太可能有完美的方法：

1．  如果降低数据包内容大小，最终降低流量，运营商也会更不满意，抵销了流量贡献。

2．  如果不永久在线，而是立刻断线，可能会双输：数据信道有个冷热的状态，过一段时间不使用，重新建立信道会花费APP更多的握手时间，影响性能。另外断线后重连是否会带来安全和功能问题，难说。而且如果用户在频繁交互时，不断重新握手和拆除，产生大量的上下行交互消息，对资源和联通率的风险大于心跳包信令。

也许从动态运营的角度合作效果更好： 运营商也有云端管理，知道什么地区2G覆盖用户多，信道繁忙，而腾讯方也有运营的云端视图，能看到用户登陆及操作的负载情况，两者可以做一定的数据合作，微信用户登陆服务器尽量选择通信负载低的区域，而移动运营商针对微信用户密集地区采取敏感问题三的优化方法。

题外话：关于运营商的“去电信化”反省：

在运营商内部，除了对OTT业务的担忧和不满，近期也开始了自我反省，为什么运营商在如今的时代逐步丧失主动权，沦为管道？除了体制问题等等，有几个原因是很有意思的：1. 电信级企业十年如一日的坚持99.999%的运营质量标准，要求极端庞大复杂的网络能完美运作，耗费了海量的软硬件设计，研发，系统测试，技术支持等等资源。实际上我们真需要这么高的运营质量么？降到99%以下也不会有什么糟糕的事。同理，互联网企业如果按99.999%的发布质量，恐怕很多产品要delay一年以上。运营商可以借鉴互联网的有损服务概念，考虑救命的紧急服务或安全服务保持高标准，联网增值服务使用低一些的标准，上网慢一点也没什么大不了，弹性运营最好。电信历史的包袱太多太多，也需要彻底的淘汰一部分。2. 传统电信行业定义并开发了上百种电信业务，以便满足各国运营商需求，获取增值可能。但是经营下来发现用户常用的只有其中几种。俺当年花了好些年精通了数十种电信业务的复杂逻辑和场景交互，却最终只运作在实验室里。一个经典案例：我曾在印度的实验室里配置出一套国际规范的“用户自计费体系”，让用户可以出租手机，然后即时查看该收别人多少费用。这种业务几乎没有运营商去推广，无线时代谁会出租手机给别人使用啊？通信规范比市场早N年，好处是不怕东西做出来不兼容，坏处是脱离时代发展和用户变化。 前天刚上过一个培训“管理决策的误区”，有一个论点是“决策就是靠拍脑袋”，这种众说纷纭的复杂事件，最佳的解决思路可能就是拍脑袋，随着时间的推移， 2G用户越来越向WIFI和3G转移，危机本身可能就不存在了。未来的用户永远和当初想象的不一样。