移动智能终端操作系统网络流量控制策略研究＊
黄 伟 工业和信息化部电信研究院助理工程师
【摘 要】摘要：从智能终端对移动网络数据流量和信令流量的影响出发，总结主流操作系统和应用对网络流量的需求特点。然后从操作系统、移动网络和应用开发三个层面分析终端侧流量管控技术策略，就PUSH中心、网络连接请求管理、自动识别、平滑切换、网络快速休眠、连续分组连接等关键技术引入作了详细论证。最后提出手机操作系统流量管控建议，包括建设公共测试平台、加大管控技术研发和加快流量管控技术标准化。 【期刊名称】现代电信科技 【年(卷),期】2013(000)006 【总页数】4
【关键词】信令资源、快速休眠、流量管理、连接请求管理
1 智能终端对移动网络流量影响
近年来，智能终端的迅速普及导致了移动网络数据流量和信令流量的激增。2012年，全球移动智能终端总销量达7亿部,其中我国出货量突破2.5亿部，实现了同比翻番，在新增市场占比首次超过了50%。智能终端的迅速普及和移动应用的多元化发展极大地推动了移动数据流量的使用需求。2012年，中国联通移动数据流量同比增长93%，中国移动同比增长80%。此外，根据移动网络协议，智能终端可以在激活态（ACTIVE）、休眠状态（Dormant）和空闲状态（IDLE）三者之间转换。从空闲到激活、休眠到激活、激活到空闲，空口及网络侧分别需要31条、18条和10条信令，终端在这些状态间的频繁转换，产生了大量信令消息。据统计，使用智能手机产生的数据流量只占上网卡数据
流量的10%，但产生的信令流量却是上网卡的10倍。
流量激增给网络建设带来了严峻的挑战。无线频谱资源的稀缺与快速增长的移动带宽需求矛盾日益显现，大量信令传输加重了网络拥塞、降低了网络性能，导致用户基础语音通话体验变差。此外，移动数据流量与收入增长的不匹配，对传统电信运营业产生了较大冲击，迫使运营商积极向智能型网络转型。
2 主流操作系统和应用对网络流量的需求分析
2.1 操作系统网络流量消耗特点
主流操作系统阵营对网络流量消耗的共同点是大规模应用下载和频繁的更新，不同点是个性化功能带来差异化流量消耗。截至今年5月，苹果App Store应用下载量突破500亿次，Google Play Store下载量也达到480亿次，其中iOS和Android应用平均更新频率分别是0.3次/天和0.8次/天，庞大的应用下载量和频繁的更新消耗了大量网络流量。从个性化功能角度看，苹果iOS浏览类应用采用云计算将数据中心功能和资源通过网络连接外包给第三方，使网络的响应更迅速，但是会引起网络流量的增加,而且Siri虚拟个人助理在线服务的使用进一步增加了移动数据流量消耗。而Android系统中Cloud to Device Messaging服务的push功能增加了推送过程中的流量消耗。此外，由于系统对后台运行的第三方应用没有严格的限制措施，信令消耗也偏大。
Windows Phone和Symbian系统应用规模、下载量都相对较小。其中，Windows Phone采用Metro风格的动态磁贴，可以方便地实时显示用户关注的核心内容，且能保证用户在不打开应用的情况下就能看到最新信息，在很大程度上节约了流量。而Symbian系统机型多采用主频较低的处理器，对主流媒体格式的支持性较差，所以对于音视频的下载和播放消耗流量较小。
2.2 主流应用网络流量消耗特点
永远在线类应用需要保持长期可用的网络会话和连接，网络流量消耗有三大特点。一是频繁、断续的小数据包发送和接收，如状态信息、位置信息、更新情况、即时通信等；二是保持永远在线，不少应用的“心跳消息”时间间隔为数十秒，占用了大量的信令资源，据统计，手机QQ应用控制信道消耗是其他业务的5～10倍；三是用户对时延的容忍度比较低。
流媒体应用主要包括视频、音频和音视频通话三类，对网络流量的消耗呈现四大特点。一是应用需要较大的网络带宽，尤其是基于自适应比特率的应用客户端，竞争分享资源需要尽可能大的带宽来保证体验；二是用户使用流媒体音视频类应用需要较长时间占用独立的信道，资源利用率较低；三是由于数据网络稳定性较差，终端移动速度和所在位置会严重影响到用户体验；四是应用消耗数据流量规模大，据思科统计数据显示，视频流量占整个移动宽带流量的比例以每年超过60%的速度高速增长，预计到2016年，视频流量占比将超过70%。 浏览类应用以网页浏览、阅读和新闻为主，网络流量消耗特点主要体现在两个方面。一是应用对数据流量的消耗受内容差异性影响较大，如部分新闻类应用未能通过标准化API使用公共数据资源，导致用户获取数据的效率很低；二是非必要流量大量存在，会增加网络流量和延迟，如广告和背景等。
3 终端侧流量管控技术策略分析
移动互联网流量管控涉及云、管、端三个方面，目前，运营商已通过大力建设智能管道、打造能力开放平台等手段解决网络和云端的流量差异化控制，但是，对于终端侧流量管控尚未给予足够的重视。终端侧流量管控与操作系统、应用开发和移动网络协同紧密相关，应从主流应用流量管控需求出发，综合三方面
移动智能终端操作系统网络流量控制策略研究
