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移动核心网发展演进 4
1.3 2G GSM网络 7
1.3.1 GSM网络历史和现状 7
1.3.2 GSM系统的网络结构 8
1.4 2.5G GPRS网络 11
1.4.1 GPRS网络概况 11
1.4.2 GPRS网络结构 12
1.4.3 GPRS演进到EGPRS 14
1.5 3G UMTS核心网CS&PS&IMS 14
1.5.1 UMTS概述 14
1.5.2 UMTS R99网络结构 14
1.5.3 UMTS R4网络结构 16
1.5.4 UMTS R5网络结构 18
1.5.5 UMTS R6&R7网络结构 20
1.6 4G LTE核心网EPC&IMS 21
1.6.1 LTE网络概述 21
1.6.2 LTE网络结构 21
第二部分 UMTS核心网CS&PS 24
第2章 UMTS CS&PS核心网协议 24
2.1 UMTS R99接口协议体系 24
2.2 UMTS R4接口协议体系 26
2.3 UMTS核心网与无线接入网间接口协议 26
2.3.1 GSM A接口 26
2.3.2 GPRS Gb接口 28
2.3.3 3G Iu接口 29
2.4 UMTS核心网协议描述 34
2.4.1基于No.7的信令协议 34
2.4.2 Sigtran协议栈 38
2.4.3 H.248协议 39
2.4.4 BICC 40
2.4.5 Nb接口 41
2.4.6 GTP协议 42
第3章 UMTS CS&PS核心网基础 43
3.1网络编码 43
3.1.1 GSM网LAI和CGI 43
3.1.2 GPRS网RA和RAI 44
3.1.3 UMTS网中SA和SAI 44
3.1.4 CS核心网编码 44
3.1.5 PS核心网编码 46
3.1.6 E.164/E.212/E.214 47
3.2移动台类型 49
3.3网络操作模式 50
3.3.1网络操作模式Ⅰ（NOM Ⅰ） 50
3.3.2网络操作模式Ⅱ（NOM Ⅱ） 51
3.3.3网络操作模式Ⅲ（NOM Ⅲ） 51
3.4移动性管理状态 52
3.4.1 GSM移动台状态 52
3.4.2 GPRS移动性管理状态 52
3.4.3 3G PS域移动性管理状态 55
3.5手机终端和用户卡 55
3.6终端开机过程 56
3.7 GSM/GPRS/UMTS CS/UMTS PS 57
第4章 UMTS CS&PS核心网信令流程 58
4.1 CS和PS位置更新 58
4.1.1 CS域开关机时位置更新（IMSI附着） 58
4.1.2 CS域普通位置更新 59
4.1.3 PS域开关机时位置更新（GPRS附着/显式分离） 62
4.1.4 PS域路由区更新 66
4.1.5周期性位置更新 67
4.2 2G与3G安全机制 68
4.2.1 2G安全机制 68
4.2.2 3G安全机制 72
4.2.3 2G/3G网络共存时双模手机鉴权加密机制 77
4.2.4临时身份识别（TMSI/P-TMSI） 79
4.3 CS呼叫控制流程 79
4.3.1局内3G用户呼叫3G用户 80
4.3.2 3G用户呼叫外网用户 83
4.3.3外网用户呼叫3G用户 84
4.3.4彩铃业务实现流程 85
4.4 PS会话管理流程 86
4.4.1 PDP Context激活 87
4.4.2 PDP Context去激活 90
4.4.3 PDP Context修改 91
4.4.4 PDP Context保留过程和RAB重建 91
4.4.5 3G PS QoS协商 92
4.5 CS&PS切换 95
4.5.1 3G CS域切换流程 95
4.5.2 3G PS域切换流程 99
4.5.3 3G RNC迁移 101
4.5.4 2G/3G互操作 103
4.6短信业务 105
4.6.1移动始发短信流程 106
4.6.2移动终止短信流程 107
4.6.3短信提醒流程 108
4.7移动智能网 109
4.7.1 GSM移动智能网及结构 110
4.7.2 GPRS移动智能网 112
4.7.3移动智能网的业务触发机制 113
4.7.4主要CAP消息介绍 114
4.7.5预付费业务处理流程 115
第三部分 LTE核心网EPC 120
第5章 LTE网络结构与协议 120
5.1 LTE网络架构 120
5.1.1非漫游架构 120
5.1.2漫游架构 121
5.2 EPC协议栈 123
5.3 EPC协议汇总 124
5.4 S1接口协议 125
5.5 X2接口协议 128
5.6 GTP协议 129
5.7 S6a接口消息 130
5.8网元功能 130
5.8.1 E-UTRAN 130
5.8.2 MME 131
5.8.3 S-GW（Serving Gateway） 131
5.8.4 P-GW（PDN GW） 132
5.8.5 PCRF 132
5.8.6 HSS 133
5.8.7 SGSN 133
5.9节点选择功能 133
5.9.1 P-GW选择 133
5.9.2 S-GW选择 134
5.9.3 MME选择 135
5.9.4 SGSN选择 135
5.9.5 PCRF选择 135
第6章 LTE核心网概念与特性 136
6.1 EPS系统中的标识 136
6.2 EPS系统的承载与QoS 137
6.2.1 EPS承载架构 137
6.2.2 QoS参数 138
6.2.3标准QCI属性 139
6.2.4 EPS默认承载和专用承载 140
6.2.5 EPS承载建立 141
6.3 UE的IP地址分配 142
6.4 EPS状态管理 143
6.4.1 NAS协议 143
6.4.2 EMM 144
6.4.3 ECM 145
6.4.4 EMM&ECM状态转换 146
6.4.5 ESM 148
6.5用户数据存储 149
6.6 EPS安全机制 151
6.7策略控制与计费（PCC） 153
6.8负载均衡与容灾功能 154
6.9 ISR功能 155
第7章 LTE核心网信令流程 157
7.1附着（Attach） 157
7.1.1附着流程，用户身份标识为IMSI 157
7.1.2附着流程，MME可能改变 159
7.1.3附着过程中的S1AP消息和NAS消息分析 162
7.2去附着（Detach） 163
7.2.1 UE发起的去附着 163
7.2.2 MME发起的去附着 164
7.2.3 HSS发起的去附着 166
7.3 S1释放（S 1 Release） 167
7.4业务请求（Service Request） 168
7.4.1 UE发起的业务请求 168
7.4.2网络发起的业务请求 169
7.5跟踪区更新（Tracking Area Update） 170
7.5.1跟踪区更新过程的触发 170
7.5.2 TAU过程，Serving GW不变，MME不变 171
7.5.3 TAU过程，Serving GW改变，MME改变 172
7.6 GUTI重分配 174
7.7切换 174
7.7.1 E-UTRAN内、基于X2的切换——MME和SGW不变 174
7.7.2 E-UTRAN内基于S1的切换——MME和SGW不变 177
7.7.3 E-UTRAN内基于S1的切换——MME和SGW改变 178
7.7.4 E-UTRAN到UTRAN Iu模式下的RAT间切换 180
7.8会话管理 182
7.8.1专用承载激活 182
7.8.2专用承载去激活，在ECM-Connected状态下 184
7.8.3专用承载去激活，其他情况 185
7.8.4 PGW发起的承载改变 185
7.8.5 UE请求的承载资源修改 187
7.9多PDN的支持 188
7.9.1概述 188
7.9.2 UE发起的PDN连接建立 188
7.9.3 UE发起的PDN去连接 190
第四部分 IMS网络技术 194
第8章 IMS网络体系和功能 194
8.1 IMS的分层体系 194
8.2 IMS的网络结构和网元功能 195
8.3 IMS接口协议体系 203
8.4 IMS漫游和GPRS漫游 205
8.5地址与标识 207
8.5.1私有用户标识IMPI 207
8.5.2公有用户标识IMPU 208
8.5.3 UE端IMPI和IMPU的获得 208
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 209
8.5.5全球可路由的用户代理统一资源标识符（GRUU） 211
8.5.6 IMS网元的标识 213
8.5.7公共业务标识（PSI） 214
8.6用户配置数据（User Profile） 214
8.7 IMS用户数据的组成 216
8.8应用服务器（AS） 218
8.9应用服务器的工作模式 220
8.10 IMS的业务触发机制 221
8.10.1业务触发架构和业务触发点（SPT） 221
8.10.2过滤规则（iFC）的定义 223
8.10.3业务触发控制算法 225
8.10.4业务触发举例 226
8.11 SIP信令压缩 228
8.12 IMS计费 230
第9章 IMS注册过程 233
9.1 P-CSCF的发现 233
9.2 Cx接口消息及应用场景 234
9.3 S-CSCF的指配 238
9.4传输协议 240
9.5注册与注销概述 240
9.6用户初始注册 242
9.7 Path消息头和Service-Route消息头 248
9.8用户重注册 249
9.9注册保存信息 249
9.10隐式注册 250
9.11注册状态/事件的订阅和通知 252
9.12网络发起的重认证 255
9.13第三方注册 256
9.14用户发起的注销 257
9.15 网络发起的注销 258
第10章 IMS会话过程 261
10.1会话阶段划分 261
10.2 IMS会话初始呼叫处理过程 263
10.3 S-CSCF服务模式及会话情形的判定 263
10.4 IMS会话建立流程 264
10.5 IMS会话释放流程 268
10.6 主叫和被叫的身份 269
10.7 Tel URI与ENUM号码 271
10.8主叫用户的位置信息 272
10.9 S-CSCF的原始对话标识 273
10.10会话路由及Via、Route、Record-Route和Contact 274
10.11 IMS会话建立详细过程 275
10.11.1主叫始发段过程 275
10.11.2中间段路由过程 278
10.11.3被叫接收段过程 280
10.12 PSI/AS会话的路由 282
10.13 IMS与PSTN/PLMN网络的互通 284
10.13.1 IMS与PSTN/PLMN网络互通模型和协议 284
10.13.2 IMS用户发起的会话 287
10.13.3 PSTN用户发起的会话 288
第11章 IMS的安全体系 290
11.1 IMS网络的安全体系概述 290
11.2 IMS网络的访问接入安全机制 292
11.2.1用户和网络的认证和授权 292
11.2.2鉴权向量的生成和ISIM 297
11.2.3用户的重认证 298
11.2.4完整性保护 298
11.2.5网络拓扑隐藏 299
11.2.6 IMS网络中的私密性保护 299
11.3安全联盟（SA）的建立 300
11.3.1 IPsec原理简介 300
11.3.2安全联盟（SA）的含义 301
11.3.3安全联盟的建立过程 302
11.4 IMS网络域的安全 306
11.4.1基于IP传输的网络域安全（NDS/IP） 306
11.4.2 IKE协议 308
第12章 IMS的承载控制与NAT 309
12.1 IMS端到端的QoS体系 309
12.2 IMS承载控制体系的演进 311
12.3 IMS的SBLP承载控制体系 312
12.3.1相关功能实体 313
12.3.2 Gq和Go接口功能和消息 315
12.4 IMS的SBLP承载控制过程 316
12.5前提（Precondition）机制 322
12.6 IMS承载控制体系对GPRS网络的要求 326
12.7扩展的IMS架构和SBC的定位 328
12.8 NAT穿越和SBC 329
12.8.1 IMS网络中NAT穿越问题 329
12.8.2 NAT穿越解决方案 331
12.8.3 SBC解决方案 331
12.9 IMS网络部署和SBC 332
第五部分 IMS业务和业务融合 336
第13章 IMS业务实现 336
13.1 3G/4G业务分类 336
13.2 IMS业务特点 337
13.3补充业务——呼叫转移 338
13.4 Centrex业务 339
13.5多媒体彩铃业务 341
13.6多媒体会议业务 342
13.6.1多媒体会议概述 342
13.6.2 Web会议建立流程示例 343
13.7呈现业务（Presence Service，PS） 344
13.7.1 Presence业务概念 344
13.7.2 Presence业务功能实体 345
13.7.3 Presence业务实现流程 347
13.8组管理 349
13.8.1组管理概念 349
13.8.2 XDM功能和架构 350
13.8.3 XDM客户端操作流程示例 352
13.9即时消息业务（Instant Message，IM） 353
13.9.1即时消息概念 353
13.9.2 IM体系架构 354
13.9.3 Page Mode IM流程 355
13.9.4 Session Mode IM流程 357
13.10 PoC业务 359
13.10.1 PoC概念 359
13.10.2 PoC业务架构和功能实体 360
第14章 CS/IMS业务融合 364
14.1 SMS和IM互通 364
14.1.1 SMS和IM互通概述 364
14.1.2 IMS UE注册流程 365
14.1.3 IMS UE发送消息流程 365
14.1.4 IMS UE接收消息流程 366
14.2语音呼叫连续性（VCC） 367
14.2.1 VCC概述 367
14.2.2 R7版本VCC 367
14.2.3 R8版本SR-VCC 370
附录A缩略语 374
参考文献 382