描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121298578丛书名: LTE丛书
部分 移动核心网综述
第1章 移动核心网概述 2
1.1 移动网络技术发展历程 2
1.2 移动网络标准化发展过程 5
1.2.1 UMTS网络标准化发展过程 5
1.2.2 LTE网络标准化发展过程 8
1.2.3 5G网络标准化发展过程 11
1.3 2G GSM网络 13
1.3.1 GSM网络历史和现状 13
1.3.2 GSM系统的网络结构 14
1.4 2.5G GPRS网络 17
1.4.1 GPRS网络概况 17
1.4.2 GPRS网络结构 18
1.4.3 GPRS演进到EGPRS 20
1.5 3G UMTS核心网CS＆PS＆IMS 20
1.5.1 UMTS概述 20
1.5.2 UMTS R99网络结构 20
1.5.3 UMTS R4网络结构 22
1.5.4 UMTS R5网络结构 24
1.5.5 UMTS R6＆R7网络结构 26
1.6 4G LTE核心网EPC＆IMS 27
1.6.1 LTE网络概述 27
1.6.2 LTE网络结构 27
1.7 5G网络架构 28
1.7.1 5G网络概述 28
1.7.2 5G网络架构 29
第二部分 UMTS核心网CS和PS
第2章 UMTS CS和PS核心网协议 32
2.1 UMTS R99接口协议体系 32
2.2 UMTS R4接口协议体系 34
2.3 UMTS核心网与无线接入网间接口协议 34
2.3.1 GSM A接口 34
2.3.2 GPRS Gb接口 36
2.3.3 3G Iu接口 37
2.4 UMTS核心网协议描述 42
2.4.1 基于No.7的信令协议 42
2.4.2 Sigtran协议栈 46
2.4.3 H.248协议 47
2.4.4 BICC 48
2.4.5 Nb接口 49
2.4.6 GTP协议 50
第3章 UMTS CS和PS核心网基础 51
3.1 网络编码 51
3.1.1 GSM网LAI和CGI 51
3.1.2 GPRS网RA和RAI 52
3.1.3 UMTS网中SA和SAI 52
3.1.4 CS核心网编码 52
3.1.5 PS核心网编码 54
3.1.6 E.164/E.212/E.214 55
3.2 移动台类型 57
3.3 网络操作模式 58
3.3.1 网络操作模式Ⅰ（NOM Ⅰ） 58
3.3.2 网络操作模式Ⅱ（NOM Ⅱ） 59
3.3.3 网络操作模式Ⅲ（NOM Ⅲ） 59
3.4 移动性管理状态 60
3.4.1 GSM移动台状态 60
3.4.2 GPRS移动性管理状态 60
3.4.3 3G PS域移动性管理状态 63
3.5 手机终端和用户卡 63
3.6 终端开机过程 64
3.7 GSM/GPRS/UMTS CS/UMTS PS 65
第4章 UMTS CS和PS核心网信令流程 66
4.1 CS和PS位置更新 66
4.1.1 CS域开关机时位置更新（IMSI附着） 66
4.1.2 CS域普通位置更新 67
4.1.3 PS域开关机时位置更新（GPRS附着／显式分离） 70
4.1.4 PS域路由区更新 74
4.1.5 周期性位置更新 75
4.2 2G与3G安全机制 76
4.2.1 2G安全机制 76
4.2.2 3G安全机制 80
4.2.3 2G/3G网络共存时双模手机鉴权加密机制 85
4.2.4 临时身份识别（TMSI/P-TMSI） 87
4.3 CS呼叫控制流程 87
4.3.1 局内3G用户呼叫3G用户 88
4.3.2 3G用户呼叫外网用户 91
4.3.3 外网用户呼叫3G用户 92
4.3.4 彩铃业务实现流程 93
4.4 PS会话管理流程 94
4.4.1 PDP Context激活 95
4.4.2 PDP Context去激活 98
4.4.3 PDP Context修改 99
4.4.4 PDP Context保留过程和RAB重建 99
4.4.5 3G PS QoS协商 100
4.5 CS和PS切换 103
4.5.1 3G CS域切换流程 103
4.5.2 3G PS域切换流程 107
4.5.3 3G RNC迁移 109
4.5.4 2G/3G互操作 111
4.6 短信业务 113
4.6.1 移动始发短信流程 114
4.6.2 移动终止短信流程 115
4.6.3 短信提醒流程 116
4.7 移动智能网 117
4.7.1 GSM移动智能网及结构 118
4.7.2 GPRS移动智能网 120
4.7.3 移动智能网的业务触发机制 121
4.7.4 主要CAP消息介绍 122
4.7.5 预付费业务处理流程 123
第三部分 LTE核心网EPC
第5章 LTE网络结构与协议 128
5.1 LTE网络架构 128
5.1.1 非漫游架构 128
5.1.2 漫游架构 129
5.2 EPC协议栈 131
5.3 EPC协议汇总 132
5.4 S1接口协议 133
5.5 X2接口协议 136
5.6 GTP协议 137
5.7 S6a接口消息 138
5.8 网元功能 138
5.8.1 E-UTRAN 138
5.8.2 MME 139
5.8.3 S-GW（Serving Gateway） 139
5.8.4 P-GW（PDN GW） 140
5.8.5 PCRF 140
5.8.6 HSS 141
5.8.7 SGSN 141
5.9 节点选择功能 141
5.9.1 P-GW选择 141
5.9.2 S-GW选择 142
5.9.3 MME选择 143
5.9.4 SGSN选择 143
5.9.5 PCRF选择 143
第6章 LTE核心网概念与特性 144
6.1 EPS系统中的标识 144
6.2 EPS系统的承载与QoS 145
6.2.1 EPS承载架构 145
6.2.2 QoS参数 146
6.2.3 标准QCI属性 147
6.2.4 EPS默认承载和专用承载 148
6.2.5 EPS承载建立 149
6.3 UE的IP地址分配 150
6.4 EPS状态管理 151
6.4.1 NAS协议 151
6.4.2 EMM 152
6.4.3 ECM 153
6.4.4 EMM和ECM状态转换 154
6.4.5 ESM 156
6.5 用户数据存储 157
6.6 EPS安全机制 159
6.7 策略控制与计费（PCC） 161
6.8 负载均衡与容灾功能 162
6.9 ISR功能 163
第7章 LTE核心网信令流程 165
7.1 附着（Attach） 165
7.1.1 附着流程，用户身份标识为IMSI 165
7.1.2 附着流程，MME可能改变 167
7.1.3 附着过程中的S1AP消息和NAS消息分析 170
7.2 去附着（Detach） 171
7.2.1 UE发起的去附着 171
7.2.2 MME发起的去附着 172
7.2.3 HSS发起的去附着 174
7.3 S1释放（S1 Release） 175
7.4 业务请求（Service Request） 176
7.4.1 UE发起的业务请求 176
7.4.2 网络发起的业务请求 177
7.5 跟踪区更新（Tracking Area Update） 178
7.5.1 跟踪区更新过程的触发 178
7.5.2 TAU过程，Serving GW不变，MME不变 179
7.5.3 TAU过程，Serving GW改变，MME改变 180
7.6 GUTI重分配 182
7.7 切换 182
7.7.1 E-UTRAN内基于X2的切换——MME和SGW不变 182
7.7.2 E-UTRAN内基于S1的切换——MME和SGW不变 185
7.7.3 E-UTRAN内基于S1的切换——MME和SGW改变 186
7.7.4 E-UTRAN到UTRAN Iu模式下的RAT间切换 188
7.8 会话管理 190
7.8.1 专用承载激活 190
7.8.2 专用承载去激活——在ECM-Connected状态下 192
7.8.3 专用承载去激活——其他情况 193
7.8.4 PGW发起的承载改变 193
7.8.5 UE请求的承载资源修改 195
7.9 多PDN的支持 196
7.9.1 概述 196
7.9.2 UE发起的PDN连接建立 196
7.9.3 UE发起的PDN去连接 198
第四部分 IMS网络技术
第8章 IMS网络体系和功能 202
8.1 IMS的分层体系 202
8.2 IMS的网络结构和网元功能 203
8.3 IMS接口协议体系 211
8.4 IMS漫游和GPRS漫游 213
8.5 地址与标识 215
8.5.1 私有用户标识（IMPI） 215
8.5.2 公有用户标识（IMPU） 216
8.5.3 UE端IMPI和IMPU的获得 216
8.5.4 私有用户标识、公有用户标识和业务签约信息的关系 217
8.5.5 全球可路由的用户代理统一资源标识符（GRUU） 219
8.5.6 IMS网元的标识 221
8.5.7 公共业务标识（PSI） 222
8.6 用户配置数据（User Profile） 222
8.7 IMS用户数据的组成 224
8.8 应用服务器（AS） 226
8.9 应用服务器的工作模式 228
8.10 IMS的业务触发机制 229
8.10.1 业务触发架构和业务触发点（SPT） 229
8.10.2 过滤规则（iFC）的定义 231
8.10.3 业务触发控制算法 233
8.10.4 业务触发举例 234
8.11 SIP信令压缩 236
8.12 IMS计费 238
第9章 IMS注册过程 241
9.1 P-CSCF的发现 241
9.2 Cx接口消息及应用场景 242
9.3 S-CSCF的指配 246
9.4 传输协议 248
9.5 注册与注销概述 248
9.6 用户初始注册 250
9.7 Path消息头和Service-Route消息头 256
9.8 用户重注册 257
9.9 注册保存信息 257
9.10 隐式注册 258
9.11 注册状态／事件的订阅和通知 260
9.12 网络发起的重认证 263
9.13 第三方注册 264
9.14 用户发起的注销 265
9.15 网络发起的注销 266
第10章 IMS会话过程 269
10.1 会话阶段划分 269
10.2 IMS会话初始呼叫处理过程 271
10.3 S-CSCF服务模式及会话情形的判定 271
10.4 IMS会话建立流程 272
10.5 IMS会话释放流程 276
10.6 主叫和被叫的身份 277
10.7 Tel URI与ENUM号码 279
10.8 主叫用户的位置信息 280
10.9 S-CSCF的原始对话标识 281
10.10 会话路由及Via、Route、Record-Route和Contact 282
10.11 IMS会话建立详细过程 283
10.11.1 主叫始发段过程 283
10.11.2 中间段路由过程 286
10.11.3 被叫接收段过程 288
10.12 PSI/AS会话的路由 290
10.13 IMS与PSTN/PLMN网络的互通 292
10.13.1 IMS与PSTN/PLMN网络互通模型和协议 292
10.13.2 IMS用户发起的会话 295
10.13.3 PSTN用户发起的会话 296
第11章 IMS的安全体系 298
11.1 IMS网络的安全体系概述 298
11.2 IMS网络的访问接入安全机制 300
11.2.1 用户和网络的认证和授权 300
11.2.2 鉴权向量的生成和ISIM 305
11.2.3 用户的重认证 306
11.2.4 完整性保护 306
11.2.5 网络拓扑隐藏 307
11.2.6 IMS网络中的私密性保护 307
11.3 安全联盟（SA）的建立 308
11.3.1 IPsec 原理简介 308
11.3.2 安全联盟（SA）的含义 309
11.3.3 安全联盟的建立过程 310
11.4 IMS网络域的安全 314
11.4.1 基于IP传输的网络域安全（NDS/IP） 314
11.4.2 IKE协议 316
第12章 IMS网络与SBC 317
12.1 扩展的IMS架构和SBC的定位 317
12.2 NAT穿越和SBC 318
12.2.1 IMS网络中NAT穿越问题 318
12.2.2 NAT穿越解决方案 320
12.2.3 SBC解决方案 320
12.3 IMS网络部署和SBC 321
第13章 IMS业务 323
13.1 IMS业务
前 言
随着技术的进步和人类自身的发展，人类对通信的终极需求是实现任何人可以在任何时间、任何地点与其他任何人进行任何方式的沟通。由于移动通信的许多技术特征还不能很好地满足这一需求，使其成为当前通信领域发展快、应用广和前沿的技术之一。
移动通信发展到现在，用户不仅要求有稳定、低廉的语音通信，而且还要求能够进行包括数据、视频、文本和图像等在内的多媒体通信，并且用户对移动宽带的需求呈爆炸性增长态势。针对这些需求，移动通信经历了1G、2G、3G时代，目前处于4G时代，将于2020年开启5G。
UMTS是基于WCDMA的3G标准，UMTS核心网服务于WCDMA和TD-SCDMA两种3G技术。UMTS核心网的CS域提供语音业务；PS域提供分组业务，即网页浏览、流媒体和FTP等数据类业务。在3GPP R5之后，UMTS核心网出现了IMS，IMS基于分组域提供VoIP以及众多的多媒体业务，打破了只有CS域提供语音业务的限制。
4G LTE有FDD-LTE和TD-LTE两大阵营，二者的区别就在于空中接口标准不一致，但LTE核心网EPC是一致的。在本书中，LTE核心网服务于TD-LTE和FDD-LTE两种4G技术。LTE时代语音解决方案有CSFB和VoLTE。
面向2020年及未来，移动互联网和物联网业务将成为移动通信发展的主要驱动力。5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战。5G网络基于SDN/NFV技术实现了其架构设计和关键技术。
本书的内容安排大致如下：部分对移动核心网技术进行了概述，包括2G GSM网络、2.5G GPRS网络、3G UMTS网络、4G LTE网络和5G网络；第二部分阐述了UMTS核心网的电路域和分组域（CS和PS），具体包括网络架构和接口协议，以及用户标识、安全机制、移动性管理和业务提供等关键技术点；第三部分阐述了LTE核心网EPC，包括网络架构、接口协议、用户标识、默认承载与专用承载、状态管理、安全机制和移动性管理，重点介绍了核心网的信令流程，如附着、去附着、会话管理、TAU和切换等；第四部分阐述了IMS，具体包括网络架构、接口定义、协议体系、安全机制、用户标识、信令压缩、资源管理、组网路由、业务提供、计费方案、互连互通和网络融合等，并介绍了IMS业务，包括Presence、即时消息（IM）、组管理和POC等；第五部分的主题是业务融合，首先介绍了3G/4G业务的分类及LTE时代语音解决方案，然后介绍了CS/IMS业务融合技术，重点介绍了CSFB和VoLTE的架构和流程。第六部分为5G网络展望，首先介绍了SDN/NFV概念、5G网络组网设计，重点介绍了5G网络关键技术，包括网关控制转发分离、按需定制的移动网络、网络切片、网络能力开放、移动边缘计算等。
本书条理清晰、逻辑性强、内容充实、涵盖范围广，具有较强的技术性和实用性。本书介绍的内容主要基于各标准化组织发布的标准或草案，参考了大量的有关文献，并结合了作者丰富的工作经验编写而成。本书引用的部分资料和图表是为了知识内容的阐述和传授，无侵权意图，特此声明。
本书由庞韶敏和李亚波编著。特别感谢电子工业出版社宋梅编审为本书出版所做的大量耐心细致的工作。非常感谢唐雄燕、刘明、张歆浩、钱青海对本书编写工作的支持。在此还要感谢本书中所参考和引用的诸多资料的有关机构和作者。
由于编者水平和视野所限，以及编写时间仓促，加之移动通信技术发展日新月异，对于书中存在的不足之处，敬请各界同仁批评指正。
编著者
2016年7月
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