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第一部分 移动核心网综述2

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 2.5 G 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EGPRS20

1.5 3G UMTS核心网CS＆PS＆IMS20

1.5.1 UMTS简介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＆IMS27

1.6.1 LTE网络简介27

1.6.2 LTE网络结构27

1.7 5G网络架构28

1.7.1 5G网络简介28

1.7.2 5G网络架构29

第二部分 UMTS核心网CS和PS32

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.2 48协议47

2.4.4 BICC48

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CGI51

3.1.2 GPRS网RA和RAI52

3.1.3 UMTS网中SA和SAI52

3.1.4 CS核心网编码52

3.1.5 PS核心网编码54

3.1.6 E.1 64/E.2 12/E.2 1455

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 PS65

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EPC128

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-UTRAN138

5.8.2 MME139

5.8.3 S-GW（Serving Gateway）139

5.8.4 P-GW（PDN GW）140

5.8.5 PCRF140

5.8.6 HSS141

5.8.7 SGSN141

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QoS145

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 EMM152

6.4.3 ECM153

6.4.4 EMM和ECM状态转换154

6.4.5 ESM156

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IMS1165

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 U E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 S 1释放（S 1Release）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SG W不变185

7.7.3 E-UTRAN内基于S1的切换——MME和SG W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202

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Contact282

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ISIM305

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SBC317

12.1 扩展的IMS架构和SBC的定位317

12.2 NAT穿越和SBC318

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SBC321

第13章 IMS业务323

13.1 IMS业务特点323

13.2 补充业务——呼叫转移324

13.3 Centrex业务325

13.4 多媒体彩铃业务327

13.5 多媒体会议业务328

13.5.1 多媒体会议简介328

13.5.2 Web会议建立流程示例329

13.6 呈现业务（Presence Service， PS）330

13.6.1 Presence业务概念330

13.6.2 Presence业务功能实体331

13.6.3 Presence业务实现流程333

13.7 组管理335

13.7.1 组管理概念335

13.7.2 XDM功能和架构336

13.7.3 XDM客户端操作流程示例338

13.8 即时消息业务（Instant Message， IM）339

13.8.1 即时消息概念339

13.8.2 IM体系架构340

13.8.3 Page Mode IM流程341

13.8.4 Session Mode IM流程343

13.9 PoC 业务345

13.9.1 PoC概念345

13.9.2 PoC业务架构和功能实体346

第五部分 业务融合352

第 14章 业务融合概述352

14.1 3G/4G业务分类352

14.2 LTE时代语音解决方案353

第15章 CSFB355

15.1 CSFB架构355

15.2 移动性管理355

15.2.1 TAI列表和LAI分配355

15.2.2 EPS/IMSI联合附着过程356

15.3 MO呼叫和MT呼叫过程357

15.3.1 支持PS HO的MO呼叫过程357

15.3.2 支持PS切换的激活模式下MT呼叫过程360

15.4 SGs接口短消息流程363

15.4.1 空闲模式下用户发起的短消息（MO SMS）过程363

15.4.2 激活模式下用户发起的短消息（MO SMS）过程364

15.4.3 空闲模式下终止于用户的短消息（MT SMS）过程364

15.4.4 激活模式下终止于用户的短消息（MTSMS）过程366

第16章 VoLTE367

16.1 VoLTE架构367

16.1.1 VoLTE系统架构图367

16.1.2 新增设备功能368

16.1.3 新增接口370

16.1.4 VoLTE的QoS保障370

16.1.5 IMS APN371

16.2 语音呼叫连续性（VCC）371

16.2.1 VCC简介371

16.2.2 R8 SRVCC372

16.2.3 R10 SRVCC375

16.3 SRVCC相关流程376

16.3.1 与 SRVCC相关的E-UTRAN附着过程376

16.3.2 与SRVCC相关的业务请求过程376

16.3.3 与SRVCC相关的PS域切换流程376

16.3.4 E-UTRAN发起的SRVCC过程377

16.4 SMS和IM互通381

16.4.1 SMS和IM互通简介381

16.4.2 IMS UE注册流程382

16.4.3 IMS UE发送消息流程382

16.4.4 IMS UE接收消息流程383

第六部分 5G网络展望386

第17章 5G网络及其关键技术386

17.1 5G需求和网络功能映射386

17.2 NFV/SDN概述387

17.2.1 NFV简介387

17.2.2 SDN简介389

17.2.3 NFV/SDN架构下的移动核心网390

17.3 5G组网设计391

17.3.1 5G网络平台视图391

17.3.2 5G网络组网视图392

17.4 5G网络关键技术394

17.4.1 网关控制转发分离394

17.4.2 按需定制的移动网络394

17.4.3 按需组网和网络切片396

17.4.4 网络能力开放398

17.4.5 移动边缘计算401

17.4.6 以用户为中心的无线接入网403

附录A缩略语405

参考文献413