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| 編輯推薦： |
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本书所介绍内容，不仅是网页前端技术的核心与关键技术，而且也是从事网页设计工作必备的技能。本书作者长期从事网页前端技术相关的教学与科研工作，比较清楚学生及业内人士的需求，本书是其多年来教学实践的提炼与总结。
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| 內容簡介： |
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本书全面而系统地阐述了3G UMTS和4G LTE核心网，以及IMS的技术原理及应用，描述了网络架构、协议、安全、各种信令流程和业务提供等内容。3G核心网包括电路交换（CS）域技术和分组交换（PS）域技术；4G LTE核心网为演进的分组核心（EPC）；IP多媒体子系统（IMS）在分组域上提供VoIP业务，以及呈现、组管理和多媒体会议等业务。
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| 關於作者： |
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庞韶敏：高级工程师，长期在网通集团研究院、摩托罗拉公司、华为等知名企业从事通信核心网方面的技术工作，出版相关技术专访著3部，发表论文若干。
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| 目錄：
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目 录
第一部分 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EGPRS20
1.5 3G UMTS核心网CS＆PS＆IMS20
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＆IMS27
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 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.164E.212E.21455
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 GSMGPRSUMTS CSUMTS 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 2G3G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（TMSIP-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 2G3G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-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IMSI165
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 PSIAS会话的路由290
10.13 IMS与PSTNPLMN网络的互通292
10.13.1 IMS与PSTNPLMN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（NDSIP）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
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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最快、应用最广和最前沿的技术之一。
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SDNNFV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：第一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3G4G业务的分类及LTE时代语音解决方案，然后介绍了CSIMS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SDNNFV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最新发布的标准或草案，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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