移动互联网环境下的核心网剖析及演进

第一篇 移动核心网技术发展综述 第1 章 移动核心网概述........................................................................................ 2 1.1 移动通信的发展历程..................................................................................... 3 1.2 3G 核心网的概况............................................................................................ 6 1.2.1 WCDMA 核心网技术............................................................................. 6 1.2.2 CDMA2000 核心网技术......................................................................15 1.3 LTE 核心网简介............................................................................................21 1.4 移动核心网的技术发展趋势......................................................................26 本章小结...................................................................................................................28 参考文献...................................................................................................................28 第二篇 业务篇 第2 章 移动互联网业务......................................................................................30 2.1 移动互联网业务概述...................................................................................31 2.1.1 移动互联网定义...................................................................................31 2.1.2 移动互联网特征...................................................................................31 2.1.3 移动互联网发展趋势...........................................................................33 2.2 移动互联网典型业务................................................................................... 35 2.2.1 典型业务及特征................................................................................... 35 2.2.2 应用变化趋势....................................................................................... 44 2.3 移动互联网业务对移动核心网的影响.................................................... 46 本章小结................................................................................................................... 48 参考文献................................................................................................................... 49 第3 章 M2M业务................................................................................................. 50 3.1 M2M 业务场景分类..................................................................................... 51 3.1.1 监控报警类........................................................................................... 51 3.1.2 信息推送类........................................................................................... 52 3.1.3 视频监控类........................................................................................... 55 3.1.4 远程控制执行器类............................................................................... 57 3.2 M2M 业务的特征......................................................................................... 58 3.2.1 M2M 的通用业务特征......................................................................... 59 3.2.2 M2M 的特定业务特征......................................................................... 60 3.3 M2M 业务对移动核心网的影响............................................................... 63 本章小结................................................................................................................... 67 参考文献................................................................................................................... 67 第三篇 技术篇 第4 章 W&TD-SCDMA 核心网架构及协议................................................ 70 4.1 概述.................................................................................................................. 71 4.2 W&TD-SCDMA 移动核心网的网络架构介绍...................................... 72 4.3 网元主要功能和接口介绍.......................................................................... 73 4.3.1 W&TD-SCDMA 移动核心网逻辑网元及网络接口........................... 73 4.3.2 电路域主要逻辑网元功能要求和接口介绍....................................... 76 4.3.3 分组域主要逻辑网元功能要求和接口介绍....................................... 78 4.3.4 归属位置寄存器（HLR）................................................................... 80 4.4 用户接入呼叫流程........................................................................................80 4.4.1 电路域用户接入呼叫流程....................................................................80 4.4.2 分组域用户接入呼叫流程....................................................................85 4.5 现网部署实例.................................................................................................91 4.5.1 GSM 与WCDMA 共存的网络拓扑实例............................................91 4.5.2 WCDMA 移动核心网网络结构...........................................................92 4.5.3 TD-SCDMA 本地网MSC Server/VLR 组网示意图...........................93 本章小结...................................................................................................................94 参考文献...................................................................................................................94 第5 章 CDMA2000 核心网架构及协议........................................................95 5.1 概述..................................................................................................................96 5.2 CDMA2000 核心网架构..............................................................................97 5.2.1 CDMA2000 核心网架构......................................................................97 5.2.2 CDMA2000 网络中常见的一些基本概念...........................................99 5.3 网元功能要求和接口要求.........................................................................101 5.3.1 电路域主要逻辑网元功能要求和接口介绍......................................101 5.3.2 分组域主要逻辑网元功能要求和接口介绍......................................104 5.4 用户接入呼叫流程......................................................................................109 5.4.1 电路域用户接入呼叫流程..................................................................109 5.4.2 分组域用户接入呼叫流程..................................................................114 5.5 现网部署实例...............................................................................................121 5.5.1 CDMA2000 网络拓扑结构一.............................................................121 5.5.2 CDMA2000 网络拓扑结构二.............................................................122 5.5.3 分层次的CDMA2000 网络拓扑结构................................................124 本章小结.................................................................................................................126 参考文献.................................................................................................................126 第6 章 LTE/EPC 核心网网络架构及协议.................................................127 6.1 LTE/EPC 核心网网络架构........................................................................128 6.2 EPC 网元的功能要求................................................................................. 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 其他网元功能..................................................................................... 142 6.3 EPC 网络接入的信令流程........................................................................ 142 6.3.1 用户初次附着及去附着流程............................................................. 143 6.3.2 跟踪区更新流程................................................................................. 149 6.3.3 切换流程............................................................................................. 151 6.3.4 业务请求流程..................................................................................... 156 6.3.5 会话管理流程..................................................................................... 158 6.4 EPC 和CDMA 的互操作.......................................................................... 160 6.4.1 EPC 和CDMA 的语音互操作方案................................................... 160 6.4.2 EPC 和CDMA 的数据互操作方案................................................... 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 网络的新进展............................................................ 206 本章小结................................................................................................................. 209 参考文献................................................................................................................. 210 第7 章 移动核心网对移动互联网业务的支持.......................................... 211 7.1 移动互联网业务的快速发展对移动网的挑战..................................... 212 7.1.1 数据流量巨大的增幅使得网络面临巨大的流量压力...................... 212 7.1.2 OTT 业务对传统业务构成冲击........................................................ 213 7.1.3 电信网络日益“管道化”................................................................. 213 7.1.4 移动互联网冲击下网络凸显的问题..................................................214 7.1.5 应对思路.............................................................................................215 7.2 提高网络的智能化水平.............................................................................217 7.2.1 智能管道的架构.................................................................................217 7.2.2 智能管道的应用关键技术..................................................................219 7.2.3 智能管道的典型应用场景..................................................................222 7.3 加强网络融合...............................................................................................224 7.3.1 接入网发现和选择机制.....................................................................225 7.3.2 通过发展WLAN 实现流量分流和流量优化....................................227 7.4 提高网络安全性..........................................................................................228 参考文献.................................................................................................................230 第8 章 策略与计费控制系统（PCC） .......................................................231 8.1 PCC 概述.......................................................................................................232 8.1.1 PCC 历史回顾.....................................................................................232 8.1.2 PCC 整体构架.....................................................................................233 8.2 PCC 功能实体..............................................................................................235 8.2.1 策略控制和计费规则功能（PCRF）................................................235 8.2.2 策略和计费执行功能（PCEF） ........................................................239 8.2.3 承载绑定和事件报告功能（BBERF） .............................................244 8.2.4 流量检测功能（TDF）......................................................................245 8.2.5 应用功能（AF） ................................................................................245 8.2.6 用户属性存储（SPR） ......................................................................246 8.3 PCC 参考点..................................................................................................246 8.3.1 Rx 参考点...........................................................................................246 8.3.2 Gx 参考点...........................................................................................247 8.3.3 Sp 参考点............................................................................................247 8.3.4 Gy 参考点...........................................................................................247 8.3.5 Gz 参考点............................................................................................248 8.3.6 S9 参考点...........................................................................................248 8.3.7 Gxx 参考点........................................................................................ 248 8.4 PCC 主要信令流程..................................................................................... 249 8.4.1 概述..................................................................................................... 249 8.4.2 IP-CAN 会话建立.............................................................................. 250 8.4.3 IP-CAN 会话终止.............................................................................. 252 8.4.4 IP-CAN 会话修改.............................................................................. 257 8.4.5 PCRF 中签约信息的更新.................................................................. 264 8.5 策略控制的能力开放技术........................................................................ 265 本章小结................................................................................................................. 268 参考文献................................................................................................................. 268 第9 章 移动核心网的智能感知与统计分析技术..................................... 270 9.1 感知技术原理.............................................................................................. 272 9.1.1 业务应用感知..................................................................................... 272 9.1.2 网络忙闲状态感知............................................................................. 277 9.2 移动核心网智能感知的部署方案剖析.................................................. 281 9.2.1 网络架构图......................................................................................... 281 9.2.2 关键技术分析..................................................................................... 283 9.2.3 典型应用场景..................................................................................... 285 9.3 基于感知的统计分析技术........................................................................ 286 9.3.1 感知数据的采集................................................................................. 286 9.3.2 感知数据的统计分析......................................................................... 287 本章小结................................................................................................................. 293 参考文献................................................................................................................. 294 第10 章 移动核心网对M2M 业务的支持.............................................. 295 10.1 支持M2M 业务的移动核心网架构..................................................... 296 10.2 2G/3G 核心网对M2M 的业务支持..................................................... 298 10.2.1 独立号段组网................................................................................... 298 10.2.2 用户等级控制................................................................................... 299 10.2.3 通信时间控制...................................................................................299 10.2.4 Always-on 方式优化.........................................................................300 10.2.5 分组域寻呼优化...............................................................................301 10.3 LTE/EPC 网络对M2M 业务的支持.....................................................302 10.3.1 拥塞/过负荷控制方案......................................................................303 10.3.2 低移动性的优化方案.......................................................................305 10.3.3 采用FQDN 作为终端标识...............................................................307 10.3.4 小数据传输方案...............................................................................308 10.3.5 M2M 终端的触发方案.....................................................................310 10.3.6 通信时间受控的优化方案................................................................312 10.3.7 终端寻址方案...................................................................................313 本章小结.................................................................................................................315 参考文献.................................................................................................................315 第四篇 演进篇 第11 章 移动核心网向LTE/EPC 的演进...............................................318 11.1 WCDMA 向LTE/EPC 网络的演进.......................................................319 11.1.1 电路域的演进...................................................................................319 11.1.2 分组域的演进...................................................................................323 11.2 CDMA 向LTE/EPC 网络的演进...........................................................326 11.2.1 电路域的演进...................................................................................326 11.2.2 分组域的演进...................................................................................328 本章小结.................................................................................................................333 参考文献.................................................................................................................333