Managing cellular network signaling traffic using helper nodes

Abstract: 
There is a tremendous uptake of smartphones and other mobile devices that has made mobile apps more popular. Many of these mobile apps are network enabled and can transfer or receive data to/from the network through the signaling process. Mobile and cellular networks are experiencing increased signaling traffic majorly caused by apps running on mobile devices attached to these networks. The signaling traffic is outpacing mobile data traffic by 30-50% and if not handled appropriately, it can have adverse effects on the cellular networks by straining them. Also, the excessive signaling can flood the network causing congestion that may render the network unavailable, or even make it open and vulnerable to attacks. Consequently, operators are forced to deal with the susceptibility of network outages resulting from the excessive signaling. Even though attempts have been made by the industry players to either reduce or handle the volume of signaling traffic, the problem still persists and is growing as more data-enabled mobile devices are released into the market. In this paper, we propose the helper node concept; a device in the Middle Model (DMM) to reduce the signaling traffic volume reaching cellular networks. The model uses helper nodes to service less critical traffic based on classification by network operators. The simulation results for the DMM model show that through the helper nodes servicing other nodes in the network and acting in the relay process, the eventual volume of traffic reaching the core networks is reduced. This model is cost effective in terms of implementation as opposed to introducing new radio network transceivers. However, continuous optimization of cellular network is recommended among other strategies to constantly monitor the volume of signaling traffic in cellular networks.
L’utilisation amplifiée des smartphones et autres appareils mobiles a permis une popularisation des applications mobiles. La plupart de ces applications mobiles sont activées à partir d’un réseau et peuvent transférer ou recevoir des données vers/depuis le réseau via le processus de signalisation. Les réseaux mobiles et cellulaires connaissent une augmentation du flux de signalisation principalement due aux applications fonctionnant sur des appareils mobiles connectés à ces réseaux. Le flux de signalisation dépasse de 30 à 50% celui des données mobiles et, peut avoir des effets néfastes sur les réseaux cellulaires s’il n’est pas géré de manière appropriée. Par ailleurs, la signalisation excessive peut encombrer le réseau, provoquant une congestion pouvant rendre le réseau indisponible, ou même vulnérable aux attaques. Les opérateurs sont donc amenés à faire face aux possibilités de pannes de réseau résultant de la signalisation excessive. Même si des tentatives ont été menées par les acteurs de l’industrie pour réduire ou mieux gérer le volume de trafic de signalisation, le problème persiste et continue de croître au fur et à mesure que de nouveaux appareils mobiles compatibles sont mis sur le marché. Dans cet article, nous proposons le concept de noeud d’assistance, un modèle pour réduire le volume de trafic de signalisation au niveau des réseaux cellulaires. Le modèle utilise des noeuds auxiliaires pour traiter les flux en fonction de la classification par les opérateurs de réseau. Les résultats de la simulation montrent qu’à travers les noeuds auxiliaires desservant d’autres noeuds du réseau et agissant dans le processus de relais, le volume de trafic éventuel au niveau des réseaux centraux est réduit. Ce modèle est rentable en ce qui concerne la mise en oeuvre par opposition à l’introduction de nouveaux émetteurs-récepteurs radios. Cependant, une optimisation continue du réseau cellulaire est recommandée pour constamment suivre le volume de trafic de signalisation dans les réseaux cellulaires.
Language: 
Date of publication: 
2016
Country: 
Region Focus: 
East Africa
Author/Editor(s): 
University/affiliation: 
Volume: 
14
Number: 
2
Pagination: 
51 - 63
Collection: 
RUFORUM Working document series
Licence conditions: 
Open Access
Access restriction: 
Form: 
Web resource
Publisher: 
ISSN: 
1607-9345
E_ISSN: 
Edition: