前言

移動重構未來網絡世界

讓我們先來看下來自中國互聯網數據中心（DCCI）的一組數據：

用戶：移動網絡用戶趕超固網用戶成主流化

2002年底，全球移動用戶數超過了固網用戶數；

2012年底，中國網民已有5.6億人，其中移動網民則高達4.3億人，占總人口規模的30.7%。

終端：便攜智能終端超越個人電腦成主流化

2012年底，全球智能手機用戶已達11億；

2012年底，全球個人電腦出貨量3.6億臺；

2012年底，全球智能手機出貨量6.5億部；

2012年底，全球平板電腦出貨量1.2億部。

服務：移動應用服務顛覆網頁瀏覽成主流化

對比2012年2月至3月的數據，中國主流互聯網移動流量呈明顯增長趨勢，其中：

百度移動流量占比由28%提高至32%；

淘寶移動流量占比由20%提高至30%；

優酷移動流量占比由9%提高至20%；

大眾點評移動流量占比由60%提高至70%。

由以上數據可以看出，當今的移動通信已呈現出爆炸式的增長趨勢，而究竟是什么連接著用戶、終端與移動互聯網應用？是什么為移動互聯網業務提供了網絡保障，支撐其蓬勃發展？答案就是“移動通信網”。

移動通信網是為移動通信業務提供接入、承載和業務的無線通信網絡，而移動核心網正是移動通信網絡的核心部分，一方面負責無線資源的調度，另一方面負責連接著其他各種網絡，如業務應用網、傳統的 PTSN 網絡、Internet 等，是整個移動通信網的心臟。

自20世紀80年代中期，歐洲和日本建立了自己的蜂窩移動通信網絡開始，移動通信網歷經了30多年的發展，完成了“1G”→“2G”→“3G”的演進過程，移動核心網也隨之發展、進化，而如今移動核心網已全面進入“IP”時代，IP、融合、寬帶、智能、容災和綠色環保是其主要特征。

從電路域看：移動軟交換已經全面從TDM的傳輸電路轉向IP；

從分組域看：寬帶化、智能化是其主要特征；

從用戶數據看：存儲多網絡用戶數據的歸屬位置寄存器（HLR）已被慢慢接受，并逐步向未來的融合統一的數據中心演進。

移動網絡在未來發展和演進上殊途同歸，在4G時代，GSM和CDMA兩大陣營將走向共同的IMS+SAE+LTE架構。

同時，隨著智能終端的快速普及，M2M 業務的迅速發展，這些新興的業務都對移動核心網提出了新的要求。小流量常在線類的社交通信業務大量占用了運營商移動網的信令資源，卻只能給運營商帶來極少的流量收入，大流量的移動視頻業務如何進行質量優化，大量的M2M終端帶來的信令擁塞問題如何解決，這些問題都是運營商在移動互聯網快速發展下面臨的新的網絡挑戰。運營商的移動網核心網需要能夠多維度地感知業務、感知用戶、感知終端，基于用戶、業務、位置、時間等多維度地開展業務的管控。因此，多維感知能力和策略控制能力成為國際運營商移動網演進的方向。

在此背景下，我們編寫了本書，主要通過以下兩條主線來闡述：

一是以移動核心網發展歷程為主線，以深入淺出的方式呈現用戶的每一次呼叫、接續、附著、分離的流程，并穿插著各個發展階段典型組網案例的深度剖析，最后對下一代移動通信網的發展趨勢進行了分析，為讀者呈現出一個清晰、多彩的移動核心網；

二是以移動核心網能力為主線，通過對 M2M 業務的支持，靈活的策略控制（PCC），智能感知與統計分析技術等方面的解析，使讀者能夠從不同的角度來認識移動核心網，全面掌握其技術要素，對相關工作起到指導作用。

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互聯網及M2M等新業務的特征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核心網的網絡架構、未來4G網絡的架構、策略控制系統（PCC）、智能感知和分析系統，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網絡演進。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章是移動互聯網環境下核心網剖析及演進的基礎，首先講解了移動互聯網業務概述，這里關鍵了解移動互聯網業務定義、特征及發展趨勢。接下來，本章逐一介紹了典型移動互聯網的六大類業務，而且就應用變化趨勢做了分析和講解。最后，本章介紹了典型移動互聯網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。為后續技術方案的講解埋下了伏筆。

第3章介紹了M2M業務的應用場景分類、M2M業務的通用特征和特定特征，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的應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，包括了核心網的網絡架構介紹、邏輯網元基本功能介紹，接口協議介紹等。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。最后通過現網部署實例，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網絡的互操作等。LTE 的部署為提供移動互聯網業務在網絡能力上奠定了基礎。本章主要掌握LTE核心網在漫游和非漫游情況下網絡組織架構的差異，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章首先總結了移動互聯網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，并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，最后還對PCC的能力開放技術進行了介紹。

第9章主要介紹移動互聯網環境下移動核心網的智能感知與統計分析技術。本章首先從業務應用感知與網絡忙閑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，分析了感知網絡忙閑狀態的實現算法，并介紹了網絡忙閑與業務的綜合感知技術；接下來提出了智能感知系統框架，對某運營商實際的移動核心網智能感知部署方案進行剖析，介紹了網絡架構圖，對關鍵技術進行了分析，并給出了本系統典型應用場景；本章最后重點剖析了基于感知的統計分析技術，介紹了感知數據的采集辦法，并分析了AAA Radius信令、RP接口中A11信令、PI接口數據以及網絡安全相關的分析手段。相信部署智能感知技術的移動核心網將更能適應未來移動互聯網的蓬勃發展。

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優化方案，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目前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。

最后一章主要介紹了WCDMA網絡和CDMA網絡向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絡演進思路的選擇。基于 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。

本書部分內容和案例來自于作者的實踐經驗和研究成果，同時，本書的寫作得到了中國電信集團公司和中國電信北京研究院的大力支持，并參考了大量的業界成果和相關技術資料，在此一并表示感謝。

由于作者知識水平以及認識的局限，書中難免有紕漏之處，請各位專家和讀者不吝賜教。