書本簡介
移動網際網路環境下的核心網剖析及演進內容提要
隨著移動通信網與網際網路融合時代的來臨，傳統的移動核心網正加速向全IP 的網路遷移，具備靈活開放的網路架構、低成本建網特點、海量業務提供能力以及快速業務部署能力，已成為新時代對移動核心網的關鍵要求。
本書分別以移動核心網的網路演進和移動網際網路業務的承載的關鍵技術為兩條主線，闡述了移動核心網的技術發展歷程、演進趨勢、網路架構、智慧型感知與調度等新型能力，也分享了該領域內的眾多實踐案例，同時增加了對M2M、PCC、網路間互操作等關鍵技術的深入剖析，並圍繞移動業務套用對網路的衝擊展開討論，提出了應對思路。
本書適合於核心網和移動網際網路相關從業者閱讀。
書本目錄
第一篇移動核心網技術發展綜述
第1 章 移動核心網概述........................................................................................21.1 移動通信的發展歷程.....................................................................................3
1.2 3G 核心網的概況............................................................................................6
1.2.1 WCDMA 核心網技術.............................................................................6
1.2.2 CDMA2000 核心網技術......................................................................15
1.3 LTE 核心網簡介............................................................................................21
1.4 移動核心網的技術發展趨勢......................................................................26
本章小結...................................................................................................................28
參考文獻...................................................................................................................28
第二篇業務篇
第2 章 移動網際網路業務......................................................................................302.1 移動網際網路業務概述...................................................................................31
2.1.1 移動網際網路定義...................................................................................31
2.1.2 移動網際網路特徵...................................................................................31
2.1.3 移動網際網路發展趨勢...........................................................................33
2.2 移動網際網路典型業務...................................................................................35
2.2.1 典型業務及特徵...................................................................................35
2.2.2 套用變化趨勢.......................................................................................44
2.3 移動網際網路業務對移動核心網的影響....................................................46
本章小結...................................................................................................................48
參考文獻...................................................................................................................49
第3 章 M2M業務.................................................................................................50
3.1 M2M 業務場景分類.....................................................................................51
3.1.1 監控報警類...........................................................................................51
3.1.2 信息推送類...........................................................................................52
3.1.3 視頻監控類...........................................................................................55
3.1.4 遠程控制執行器類...............................................................................57
3.2 M2M 業務的特徵.........................................................................................58
3.2.1 M2M 的通用業務特徵.........................................................................59
3.2.2 M2M 的特定業務特徵.........................................................................60
3.3 M2M 業務對移動核心網的影響...............................................................63
本章小結...................................................................................................................67
參考文獻...................................................................................................................67
第三篇技術篇
第4 章 W&TD-SCDMA 核心網架構及協定................................................ 704.1 概述..................................................................................................................71
4.2 W&TD-SCDMA 移動核心網的網路架構介紹......................................72
4.3 網元主要功能和接口介紹..........................................................................73
4.3.1 W&TD-SCDMA 移動核心網邏輯網元及網路接口...........................73
4.3.2 電路域主要邏輯網元功能要求和接口介紹.......................................76
4.3.3 分組域主要邏輯網元功能要求和接口介紹.......................................78
4.3.4 歸屬位置暫存器（HLR）...................................................................80
4.4 用戶接入呼叫流程........................................................................................80
4.4.1 電路域用戶接入呼叫流程....................................................................80
4.4.2 分組域用戶接入呼叫流程....................................................................85
4.5 現網部署實例.................................................................................................91
4.5.1 GSM 與WCDMA 共存的網路拓撲實例............................................91
4.5.2 WCDMA 移動核心網網路結構...........................................................92
4.5.3 TD-SCDMA 本地網MSCServer/VLR 組網示意圖...........................93
本章小結...................................................................................................................94
參考文獻...................................................................................................................94
第5 章 CDMA2000 核心網架構及協定........................................................95
5.1 概述..................................................................................................................96
5.2 CDMA2000 核心網架構..............................................................................97
5.2.1 CDMA2000 核心網架構......................................................................97
5.2.2 CDMA2000 網路中常見的一些基本概念...........................................99
5.3 網元功能要求和接口要求.........................................................................101
5.3.1 電路域主要邏輯網元功能要求和接口介紹......................................101
5.3.2 分組域主要邏輯網元功能要求和接口介紹......................................104
5.4 用戶接入呼叫流程......................................................................................109
5.4.1 電路域用戶接入呼叫流程..................................................................109
5.4.2 分組域用戶接入呼叫流程..................................................................114
5.5 現網部署實例...............................................................................................121
5.5.1 CDMA2000 網路拓撲結構一.............................................................121
5.5.2 CDMA2000 網路拓撲結構二.............................................................122
5.5.3 分層次的CDMA2000 網路拓撲結構................................................124
本章小結.................................................................................................................126
參考文獻.................................................................................................................126
第6 章 LTE/EPC 核心網網路架構及協定.................................................127
6.1 LTE/EPC 核心網網路架構........................................................................128
6.2 EPC 網元的功能要求.................................................................................131
6.2.1 MME 功能..........................................................................................132
6.2.2 S-GW 功能.........................................................................................135
6.2.3 P-GW 功能.........................................................................................136
6.2.4 HSS 功能............................................................................................138
6.2.5 PCRF 功能..........................................................................................140
6.2.6 HSGW 功能........................................................................................141
6.2.7 其他網元功能.....................................................................................142
6.3 EPC 網路接入的信令流程........................................................................142
6.3.1 用戶初次附著及去附著流程.............................................................143
6.3.2 跟蹤區更新流程.................................................................................149
6.3.3 切換流程.............................................................................................151
6.3.4 業務請求流程.....................................................................................156
6.3.5 會話管理流程.....................................................................................158
6.4 EPC 和CDMA 的互操作..........................................................................160
6.4.1 EPC 和CDMA 的語音互操作方案................................................... 160
6.4.2 EPC 和CDMA 的數據互操作方案................................................... 164
6.5 EPC 和WLAN 的互操作方案.................................................................187
6.5.1 S2a 方案..............................................................................................188
6.5.2 S2b 方案.............................................................................................192
6.5.3 S2c 方案..............................................................................................197
6.6 3GPP/3GPP2 EPC 網路的新進展............................................................206
本章小結.................................................................................................................209
參考文獻.................................................................................................................210
第7 章 移動核心網對移動網際網路業務的支持..........................................211
7.1 移動網際網路業務的快速發展對移動網的挑戰.....................................212
7.1.1 數據流量巨大的增幅使得網路面臨巨大的流量壓力......................212
7.1.2 OTT 業務對傳統業務構成衝擊........................................................213
7.1.3 電信網路日益“管道化”.................................................................213
7.1.4 移動網際網路衝擊下網路凸顯的問題..................................................214
7.1.5 應對思路.............................................................................................215
7.2 提高網路的智慧型化水平.............................................................................217
7.2.1 智慧型管道的架構.................................................................................217
7.2.2 智慧型管道的套用關鍵技術..................................................................219
7.2.3 智慧型管道的典型套用場景..................................................................222
7.3 加強網路融合...............................................................................................224
7.3.1 接入網發現和選擇機制.....................................................................225
7.3.2 通過發展WLAN 實現流量分流和流量最佳化....................................227
7.4 提高網路安全性..........................................................................................228
參考文獻.................................................................................................................230
第8 章 策略與計費控制系統（PCC） .......................................................231
8.1 PCC 概述.......................................................................................................232
8.1.1 PCC 歷史回顧.....................................................................................232
8.1.2 PCC 整體構架.....................................................................................233
8.2 PCC 功能實體..............................................................................................235
8.2.1 策略控制和計費規則功能（PCRF）................................................235
8.2.2 策略和計費執行功能（PCEF） ........................................................239
8.2.3 承載綁定和事件報告功能（BBERF） .............................................244
8.2.4 流量檢測功能（TDF）......................................................................245
8.2.5 套用功能（AF）................................................................................245
8.2.6 用戶屬性存儲（SPR）......................................................................246
8.3 PCC 參考點..................................................................................................246
8.3.1 Rx 參考點...........................................................................................246
8.3.2 Gx 參考點...........................................................................................247
8.3.3 Sp 參考點............................................................................................247
8.3.4 Gy 參考點...........................................................................................247
8.3.5 Gz 參考點............................................................................................248
8.3.6 S9 參考點...........................................................................................248
8.3.7 Gxx 參考點........................................................................................248
8.4 PCC 主要信令流程.....................................................................................249
8.4.1 概述.....................................................................................................249
8.4.2 IP-CAN 會話建立..............................................................................250
8.4.3 IP-CAN 會話終止..............................................................................252
8.4.4 IP-CAN 會話修改..............................................................................257
8.4.5 PCRF 中簽約信息的更新..................................................................264
8.5 策略控制的能力開放技術........................................................................265
本章小結.................................................................................................................268
參考文獻.................................................................................................................268
第9 章 移動核心網的智慧型感知與統計分析技術..................................... 270
9.1 感知技術原理..............................................................................................272
9.1.1 業務套用感知.....................................................................................272
9.1.2 網路忙閒狀態感知.............................................................................277
9.2 移動核心網智慧型感知的部署方案剖析..................................................281
9.2.1 網路架構圖.........................................................................................281
9.2.2 關鍵技術分析.....................................................................................283
9.2.3 典型套用場景.....................................................................................285
9.3 基於感知的統計分析技術........................................................................286
9.3.1 感知數據的採集.................................................................................286
9.3.2 感知數據的統計分析.........................................................................287
本章小結.................................................................................................................293
參考文獻.................................................................................................................294
第10 章 移動核心網對M2M 業務的支持.............................................. 295
10.1 支持M2M 業務的移動核心網架構..................................................... 296
10.2 2G/3G 核心網對M2M 的業務支持..................................................... 298
10.2.1 獨立號段組網...................................................................................298
10.2.2 用戶等級控制...................................................................................299
10.2.3 通信時間控制...................................................................................299
10.2.4 Always-on 方式最佳化.........................................................................300
10.2.5 分組域尋呼最佳化...............................................................................301
10.3 LTE/EPC 網路對M2M 業務的支持.....................................................302
10.3.1 擁塞/過負荷控制方案......................................................................303
10.3.2 低移動性的最佳化方案.......................................................................305
10.3.3 採用FQDN 作為終端標識...............................................................307
10.3.4 小數據傳輸方案...............................................................................308
10.3.5 M2M 終端的觸發方案.....................................................................310
10.3.6 通信時間受控的最佳化方案................................................................312
10.3.7 終端定址方案...................................................................................313
本章小結.................................................................................................................315
參考文獻.................................................................................................................315
第四篇演進篇
第11 章 移動核心網向LTE/EPC 的演進...............................................31811.1 WCDMA 向LTE/EPC 網路的演進.......................................................319
11.1.1 電路域的演進...................................................................................319
11.1.2 分組域的演進...................................................................................323
11.2 CDMA 向LTE/EPC 網路的演進...........................................................326
11.2.1 電路域的演進...................................................................................326
11.2.2 分組域的演進...................................................................................328
本章小結.................................................................................................................333
參考文獻.................................................................................................................333
精彩節摘
序
移動通信技術在經歷了2G、3G 技術的發展之後，正向著更高速率的4G 技術發展，北美、歐洲、日韓等運營商已經開始規模部署LTE 網路，中國部分運營商也啟動了LTE 的試商用試驗。移動寬頻技術的發展使人們可以隨時接入網路，同時，伴隨著智慧型終端的快速普及移動網際網路套用的蓬勃發展，移動通信及套用已經成為人們生活的重要組成部分。移動核心網是移動通信業務的接入、承載和業務提供的網路。經過從第一代移動通信技術向第四代移動通信技術的發展，移動核心網從開始只有電路域，只具備提供語音、簡訊的窄帶業務能力，向著支持分組域和多媒體域，提供高速的移動寬頻接入和豐富的多媒體業務的移動寬頻方向發展。在4G 時代，GSM 和CDMA 兩大陣營都將選擇了走向共同的IMS+EPC 的移動核心網架構。移動核心網成為承載移動網際網路套用的重要組成部分。
在網路技術演進的同時，移動網際網路業務和M2M 等新興業務給運營商的行動網路帶來了巨大的挑戰。QQ、微信等小流量常線上的社交套用在給用戶提供服務的同時，占用了運營商大量的信令資源，卻給運營商帶來了極少的流量收入；海量的M2M套用帶來的信令擁塞和過負荷控制的難題又需要從網路架構和網路配置等方面加以解決；運營商一直在積極探索通過增加網路的智慧型性，在網路演進的同時，能夠實現多維度的感知和智慧型的策略控制，能夠基於用戶、業務、位置、時間等開展智慧型的業務管控，以提高網路的有效性，更好地為用戶服務；這些內容本書都給出了很好的答案。
本書聚焦運營商移動核心網網路演進和移動網際網路業務承載的關鍵技術問題，從移動核心網技術和移動網際網路業務兩個維度出發，第一次全面、系統地介紹了多種制式的3G 核心網技術、4G 核心網技術和多種制式的3G 核心網向4G 核心網的演進方案；同時從業務維度分析了全球移動運營商都面臨的移動網際網路業務和M2M 等業務對移動核心網帶來的挑戰和影響，提出了行動網路智慧型管道的技術方案、全面介紹了移動核心網控制技術（PCC）和智慧型感知技術。既有移動核心網整體技術標準及體系化的描述，又有全球運營商的實際案例和解決方案。既有移動網際網路業務對網路的要求，又有對這些業務的詳盡分析和介紹。在4G 網路即將部署之際，本書有利於讀者對移動核心網技術進行全面了解。
前言
本書共分為四篇，第一篇重點講述移動核心網技術發展里程，第二篇重點講述移動網際網路及M2M 等新業務的特徵及對移動核心網的影響和要求，第三篇是本書的核心，包括了3G 核心網的網路架構、未來4G 網路的架構、策略控制系統（PCC）、智慧型感知和分析系統，以及移動核心網如何支持M2M等業務，第四篇重點講述了3G 核心網如何向4G 網路演進。具體分為11 章。第1 章介紹了移動通信的發展歷程和發展趨勢，重點介紹了核心網技術的發展趨勢。包括3G 核心網（包括WCDMA 和CDMA2000 技術）電路域、分組域和IMS域的技術的發展和演進，以及LTE/EPC 核心網架構及其技術特點。
第2 章是移動網際網路環境下核心網剖析及演進的基礎，首先講解了移動網際網路業務概述，這裡關鍵了解移動網際網路業務定義、特徵及發展趨勢。接下來，本章逐一介紹了典型移動網際網路的六大類業務，而且就套用變化趨勢做了分析和講解。最後，本章介紹了典型移動網際網路業務對核心網的影響，主要從三個方面闡述了對核心網的影響因子。為後續技術方案的講解埋下了伏筆。
第3 章介紹了M2M 業務的套用場景分類、M2M 業務的通用特徵和特定特徵，介紹了M2M 業務對移動核心網的影響、對核心網的功能需求，使讀者能夠更好地了解M2M 的套用以及對移動核心網的影響和相應的要求。
第4 章和第5 章首先是對W&TD-SCDMA 和CDMA2000 移動核心網基本知識介紹，包括了核心網的網路架構介紹、邏輯網元基本功能介紹，接口協定介紹等。接下來，詳細論述了用戶接入的基本呼叫流程，包括了電路域的局內、局間呼叫；分組域用戶接入流程。最後通過現網部署實例，介紹了幾種典型的組網結構。
第6 章主要介紹LTE 核心網相關架構、網元、信令流程及與3G 網路的互操作等。LTE 的部署為提供移動網際網路業務在網路能力上奠定了基礎。本章主要掌握LTE 核心網在漫遊和非漫遊情況下網路組織架構的差異，掌握LTE 核心網EPC 主要網元完成的功能及主要的信令流程。在此基礎上，了解LTE 與CDMA 及WLAN在提供語音、數據業務方面的互操作技術。
第7 章首先總結了移動網際網路業務的快速發展對移動網的挑戰，以及移動網所面臨的主要問題，並提出了移動網的應對思路。
第8 章從PCC 的發展歷史開始，由整體到細節、深入淺出地闡述了PCC 的整體構架、PCC 的主要功能實體、PCC 的主要參考點以及PCC 的主要信令流程，最後還對PCC 的能力開放技術進行了介紹。
第9 章主要介紹移動網際網路環境下移動核心網的智慧型感知與統計分析技術。本章首先從業務套用感知與網路忙閒時感知兩方面介紹了感知技術原理，介紹了實現業務感知的DPI 技術與DFI 技術，分析了感知網路忙閒狀態的實現算法，並介紹了網路忙閒與業務的綜合感知技術；接下來提出了智慧型感知系統框架，對某運營商實際的移動核心網智慧型感知部署方案進行剖析，介紹了網路架構圖，對關鍵技術進行了分析，並給出了本系統典型套用場景；本章最後重點剖析了基於感知的統計分析技術，介紹了感知數據的採集辦法，並分析了AAA Radius 信令、RP 接口中A11信令、PI 接口數據以及網路安全相關的分析手段。相信部署智慧型感知技術的移動核心網將更能適應未來移動網際網路的蓬勃發展。
第10 章介紹了移動核心網支持M2M 業務所考慮進行的功能增強和最佳化方案，包括架構的增強、擁塞/過負荷控制能力的增強、移動性管理功能的增強、終端標識管理的增強、小數據傳輸效率的增強、對終端通信時間控制的增強，使讀者能夠更好地了解國際上移動核心網領域針對M2M 業務正在進行的技術研究工作。
最後一章主要介紹了WCDMA 網路和CDMA 網路向LTE/EPC 架構演進情況下的語音和數據的互操作的技術方案、技術方案的比較，以及已經部署了LTE 的運營商對語音和數據業務互操作方案和網路演進思路的選擇。基於LTE/EPC 架構演進情況下的語音和數據的互操作的技術方案闡明了CS 域和PS 域的演進的技術路線和方向。
