国际电气与电子工程译丛 4G移动宽带革命 全面解析EPC和4G分组网络 原书第2版PDF电子书下载

第1部分 EPC的背景和愿望 1

第1章 移动宽带与核心网演进 1

1.1 一个全球化标准 2

1.2 EPC的起源 3

1.2.1 3 GPP无线接入技术 3

1.2.2 3GPP2无线接入技术 5

1.2.3 SAE——在不同网络之间架起了桥梁 5

1.3 转移价值链 6

1.4 本书使用的术语 6

第2部分 EPS概述 8

第2章 架构概览 8

2.1 EPS架构 8

2.1.1 LTE网络中的IP连接 11

2.1.2 LTE接入网的新型功能 14

2.1.3 LTE与GSM/GPRS或WCDMA/HSPA间的交互 15

2.1.4 3GPP语音业务 20

2.1.5 LTE和CDMA网络的交互 21

2.1.6 3GPP接入技术和非3GPP接入技术间的交互 23

2.1.7 蜂窝网络中对广播的支持 25

2.1.8 位置服务 26

2.1.9 微型小区和本地接入的优化 26

2.1.10 其他特性 27

2.1.11 结构概述的总结 28

2.2 移动网络无线技术 28

2.2.1 移动服务的无线网络概览 28

2.2.2 无线网络功能 30

2.2.3 GSM 32

2.2.4 WCDMA 32

2.2.5 LTE 33

第3章 EPS部署场景和运营商实例 39

3.1 场景1：部署LTE/EPC的现有GSM/GPRS或WCDMA/HSPA运营商 40

3.1.1 第一阶段——初始化EPC部署 41

3.1.2 第二阶段——现存分组核心的聚合 43

3.1.3 第三阶段——进一步优化通用分组核心 46

3.2 场景2：现有CDMA运营商的LTE/EPC部署 47

3.3 场景3：部署LTE/EPC的新运营商 48

第4章 EPS中的数据业务 50

4.1 消息业务 51

4.2 机器间通信（M2M） 52

4.2.1 工业和企业使用场景 52

4.2.2 社会性——M2 M和可持续发展 53

第5章 EPS中的语音服务 54

5.1 LTE网络上实现语音服务 54

5.2 基于IMS技术的语音服务 54

5.3 SRVCC——单频语音呼叫连续性 56

5.4 电路交换回退 56

5.5 MMTel/SRVCC和CSFB的比较 57

5.6 IMS紧急呼叫和优先服务 57

第3部分 EPS主要概念和服务 59

第6章 会话管理和移动性 59

6.1 IP连接性和会话管理 59

6.2 会话管理、承载和QoS 66

6.2.1 概述 66

6.2.2 E-TURAN接入的EPS承载 67

6.2.3 EPS和GERAN/UTRAN接入的会话管理 71

6.2.4 其他接入的会话管理 73

6.3 用户身份标识和相关的传统身份标识 73

6.3.1 用户永久标识 73

6.3.2 用户临时标识 74

6.3.3 与2G/3 G中用户身份标识的关系 75

6.4 移动性原则 76

6.4.1 概述 76

6.4.2 3 GPP接入族的移动性 76

6.4.3 空闲模式信令缩减（ISR） 79

6.4.4 闭合用户组 82

6.4.5 E-UTRAN和HRPD之间的移动性 85

6.4.6 3 GPP接入和非3GPP接入间的通用移动架构 86

6.4.7 接入网发现和选择 91

6.5 与管理的WLAN网络之间的交互 95

6.6 池化、过载保护和拥塞控制 97

第7章 安全功能 102

7.1 安全介绍 102

7.2 安全服务 102

7.3 网络接入安全 105

7.3.1 E-UTRAN中的接入安全 105

7.3.2 与GERAN/UTRAN的交互 109

7.3.3 针对IMS紧急呼叫的特殊考虑 111

7.3.4 可信和不可信的非3GPP接入 111

7.3.5 可信非3GPP接入中的接入安全 111

7.3.6 不可信非3GPP接入中的接入安全 114

7.3.7 基于主机的移动性（DSMIPv6）的特殊考虑 115

7.4 网络域安全 116

7.5 用户域安全 117

7.6 家庭eNB和NB的安全问题 117

7.6.1 H（e） NB安全架构 118

7.6.2 封闭用户组 119

7.6.3 设备认证 119

7.6.4 托管方认证 120

7.6.5 回程链路安全 120

7.6.6 位置验证 121

7.7 法律干预 121

第8章 服务质量、计费和策略控制 124

8.1 服务质量（QoS） 124

8.1.1 E-UTRAN中的QoS 125

8.1.2 与GERAN/UTRAN的交互 132

8.1.3 与其他接入方式交互时QoS方面的内容 133

8.2 策略控制和计费控制 133

8.2.1 PCC架构 134

8.2.2 PCC基本概念 137

8.2.3 网络侧发起的QoS控制和终端侧发起的QoS控制 146

8.2.4 PCC和漫游 147

8.2.5 3GPP Release 8以来的PCC新增特征 149

8.2.6 固定宽带接入的PCC支持 160

8.3 计费 162

第9章 选择功能 170

9.1 选择功能架构 170

9.2 MME、SGSN、 SGW和PDN GW的选择 171

9.2.1 选择过程概述 171

9.2.2 DNS基础设施的使用 173

9.2.3 MME选择 176

9.2.4 EPS中的SGSN选择功能 177

9.2.5 GW选择概述 178

9.2.6 PDN GW选择功能 178

9.2.7 Serving GW选择功能 180

9.2.8 切换（非3GPP接入）和PDN GW选择 181

9.3 PCRF选择 181

第10章 用户数据管理 184

10.1 家乡用户服务器 184

10.2 用户配置文件库 188

10.3 用户数据汇聚 189

10.3.1 UDC整体描述 190

10.3.2 前端和用户数据库 191

第11章 语音和应急服务 192

11.1 基于电路交换技术的语音业务 192

11.2 基于IMS技术的语音服务 193

11.3 MMTel及其架构 195

11.4 VoLTE 196

11.5 T-ADS 198

11.6 单一无线语音呼叫连续性 198

11.7 IMS集中化服务（ICS） 200

11.7.1 业务集中化和连续性应用服务器（SCC-AS） 201

11.7.2 从E-UTRAN至GERAN或UTRAN的SRVCC 201

11.8 E-UTRAN切换至CDMA 1xRTT的SRVCC 203

11.9 电路交换域回落（CSFB） 204

11.10 电路交换与VoLTE的迁移路径和共存 208

11.11 IMS紧急呼叫的EPS紧急承载服务 209

11.12 多媒体优先服务 213

第12章 LTE广播 219

12.1 背景和主要概念 219

12.2 MBMS解决方案概述 221

12.3 MBMS用户服务 222

12.4 MBMS移动网络架构 225

12.4.1 架构概览 225

12.4.2 接口 226

12.5 MBMS承载服务 227

12.5.1 会话开启 228

12.5.2 会话停止 229

12.5.3 会话更新 229

第13章 定位功能 231

13.1 定位解决方案 231

13.2 定位架构与协议 233

13.3 定位方法 234

13.4 定位报告格式 235

13.5 EPS定位实体和接口 235

13.6 定位过程 237

第14章 卸载功能和同时多接入 238

14.1 介绍 238

14.2 3GPP无线接入网络卸载——同时多接入 239

14.2.1 多接入PDN连接性（MAPCON） 239

14.2.2 IP流移动性（IFOM） 240

14.2.3 非无缝WLAN卸载（NSWO） 241

14.3 卸载核心和传输网络——有选择的IP流量卸载（SIPTO） 242

14.4 到本地网络的访问——本地IP访问（LIPA） 244

第4部分 EPC的具体细节 248

第15章 EPS网络实体和接口 248

15.1 网络实体 249

15.1.1 eNodeB 250

15.1.2 MME 250

15.1.3 Serving GW 250

15.1.4 PDN GW 251

15.1.5 PCRF 251

15.1.6 家庭基站子系统和相关实体 251

15.2 UE、 eNodeB和MME的控制平面（S1-MME） 252

15.3 基于GTP的接口 253

15.3.1 控制平面 253

15.3.2 MME？MME…（s10） 254

15.3.3 MME？Serving GW（S11） 254

15.3.4 Serving GW？PDN GW（S5/S8） 255

15.3.5 SGSN？MME（S3） 255

15.3.6 SGSN？Serving GW（S4） 255

15.3.7 SGSN？SGSN（S16） 256

15.3.8 可信的 WLAN接入网络？PDN GW （S2a） 256

15.3.9 ePDG？PDN GW（S2b） 256

15.3.10 用户面 256

15.3.11 eNodeB？Serving GW（S1-U） 256

15.3.12 UE？eNodeB？Serving GW？PDN GW（GTP-U） 257

15.3.13 UE？BSS？SGSN？Serving GW？PDN GW（GTP-U） 257

15.3.14 UE？UTRAN？Serving GW？PDN GW（GTP-U） 258

15.3.15 UE？UTRAN？SGSN？Serving GW？PDN GW（GTP-U） 258

15.3.16 UE？可信WLAN接入网络？PDN GW （GTP-U） 258

15.3.17 UE？ePDG？PDN GW（GTP-U） 259

15.4 基于PMIP的接口 259

15.4.1 Serving GW-PDN GW（S5/S8） 259

15.4.2 可信非3GPP接入——PDN GW（S2a） 261

15.4.3 ePDG-PDN GW（S2b） 262

15.5 基于DMISPv6接口（UE-PDN GW （S2 C） ） 263

15.6 与HSS相关的接口和协议 264

15.6.1 概述 264

15.6.2 MME-HSS（S6a）和SGSN-HSS（ S6d） 264

15.7 与AAA相关的接口 265

15.7.1 概述 265

15.7.2 AAA服务器-HSS （SWx） 266

15.7.3 可信非3GPP接入-3GPP AAA服务器／代理（STa） 267

15.7.4 不可信的非3GPP IP接入-3GPP AAA服务器／代理（SWa） 269

15.7.5 ePDG-3GPP AAA服务器／代理（SWm） 270

15.7.6 PDN GW-3GPP AAA服务器／代理（S6b） 272

15.7.7 3GPP AAA代理-3GPP AAA服务器／代理（SWd） 273

15.8 PCC相关接口 274

15.8.1 概述 274

15.8.2 PCEF- PCRF （Gx ） 274

15.8.3 BBERF-PCRF（Gxa/Gxc ） 275

15.8.4 PCRF-AF （Rx ） 276

15.8.5 TDF-PCRF（Sd） 277

15.8.6 OCS-PCRF （Sy ） 278

15.8.7 PCRF-PCRF （S9 ） 279

15.8.8 BPCF-PCRF（S9a） 280

15.8.9 SPR-PCRF （Sp ） 281

15.9 与EIR相关的接口（MME-EIR和SGSN-EIR接口（S13和S13′） ） 282

15.10 与I - WLAN相关的接口（UE-ePDG （SWu） ） 282

15.11 与ANDSF相关的接口 283

15.11.1 ISMP策略节点 285

15.11.2 发现信息节点 286

15.11.3 UE位置节点 286

15.11.4 ISRP节点 287

15.11.5 Ext节点 289

15.12 与HRPD IW相关的接口 290

15.12.1 优化切换和相关接口（S101和S103） 290

15.12.2 MME？eHRPD接入网络（S101） 290

15.12.3 Serving GW？HSGW（5103） 292

15.13 到外部网络的接口 292

15.13.1 概述 292

15.13.2 功能 293

15.14 CSS接口（MME-CSS接口（S7a） ） 293

第16章 协议 295

16.1 简介 295

16.2 GPRS隧道协议综述 295

16.2.1 协议结构 299

16.2.2 控制面（GTPv2-C） 301

16.2.3 用户平面（GTPv1-U） 304

16.2.4 协议格式 305

16.3 移动IP 306

16.3.1 概述 306

16.3.2 基于主机的和基于网络的移动性机制 308

16.3.3 移动IP的基本原则 308

16.3.4 移动IPv6的安全性 313

16.3.5 包格式 313

16.3.6 双栈操作 315

16.3.7 额外的MIPv6特性——路由优化 317

16.4 代理移动IPv6 318

16.4.1 概述 318

16.4.2 基本流程 318

16.4.3 PMIPv6安全 321

16.4.4 PMIPv6数据包格式 321

16.4.5 双栈操作 322

16.5 Diameter协议 323

16.5.1 背景 323

16.5.2 协议结构 323

16.5.3 Diameter节点 324

16.5.4 Diameter会话、连接和传输 324

16.5.5 Diameter请求路由 325

16.5.6 节点发现 326

16.5.7 Diameter消息格式 326

16.6 通用路由封装 327

16.6.1 背景 327

16.6.2 基本协议 328

16.6.3 GRE分组格式 329

16.7 S1-AP 329

16.8 非接入层（NAS ） 330

16.8.1 EPS移动管理 330

16.8.2 EPS会话管理 331

16.8.3 消息结构 331

16.8.4 安全保护的NAS消息 332

16.8.5 消息传输 333

16.8.6 未来扩展和后向兼容 333

16.9 IP安全 333

16.9.1 引言 333

16.9.2 安全封装载荷与认证头部 334

16.9.3 互联网密钥交换 336

16.9.4 IKEv2的移动性和多宿主 337

16.10 扩展认证协议 337

16.10.1 概览 337

16.10.2 协议 338

16.11 流控制传输协议 340

16.11.1 背景 340

16.11.2 基本协议特性 341

16.11.3 多流 342

16.11.4 多宿主 343

16.11.5 数据包结构 344

第17章 流程 345

17.1 E-UTRAN的附着和分离 345

17.1.1 E-UTRAN的附着过程 345

17.1.2 E-UTRAN的分离过程 347

17.2 E-UTRAN的跟踪域（TA）更新 348

17.2.1 跟踪域更新过程 348

17.2.2 MME改变时的TA更新 349

17.3 E-UTRAN的服务请求 351

17.3.1 UE触发的服务请求 351

17.3.2 网络触发服务请求 352

17.4 域间及域内3 GPP接入移动切换 353

17.4.1 移动切换过程的阶段 355

17.4.2 EPS中的3GPP切换案例 357

17.4.3 E-UTRAN接入方式下的移动切换 358

17.4.4 E-UTRAN以及其他3GPP接入方式（GERAN和UTRAN）之间的使用S4-SGSN的切换 361

17.4.5 基于Gn/Gp的SGSN切换 364

17.4.6 GERAN和UTRAN接入网之间的使用S4 SGSN以及GTP/PMIP的切换 365

17.5 承载和QoS相关架构 367

17.5.1 E-UTRAN承载管理 368

17.5.2 GERAN/UTRAN承载管理 370

17.6 Non-3GPP系统的移动管理 372

17.6.1 GTPv2的S2a接口的可信WLAN接入网（TWAN）的初始附着 373

17.6.2 GTPv2的S2a接口的可信WLAN接入网（TWAN）的去附着 373

17.6.3 S2b接口的PMIP下不可信Non - 3GPP接入附着 374

17.6.4 S2b接口的PMIP下不可信Non -3 GPP接入去附着 375

17.6.5 S2c接口的DSPMIP下可信Non - 3 GPP接入附着 376

17.6.6 S2c接口的DSPMIP下可信Non - 3 GPP接入去附着 376

17.7 3GPP系统和Non-3GPP系统间的移动切换 377

17.7.1 概述 377

17.7.2 Non-3GPP的EPS切换 378

17.8 Non-3GPP接入的QoS相关过程 388

第5部分 EPS的总结与展望 390

第18章 总结和展望 390

附录 391

附录A EPS相关标准实体 391

附录B相关缩写 395

参考文献 405