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本书以理论联系实际为主要指导方针，系统而全面地介绍了EPC网络的系统架构、实现原理，以及现网中EPC网络各网元实现原理及组网的实际应用。本书结合中国国内目前的EPC网络实际建设情况，通过大量的案例演示来介绍EPC网络原理，为初学者及对EPC网络技术感兴趣的读者提供了理论联系实际的桥梁，便于读者深入浅出地理解EPC网络整体实现方案及信令过程，同时也使得读者能够更好地了解EPC组网结构并掌握部分运营维护相关技能。

目    录
原  理  篇
第1章  EPC网络概述	3
本章导读	4
1.1  EPC网络的由来	4
1.1.1  什么是EPC	4
1.1.2  EPC：从何而来	5
1.1.3  EPC：强在哪里	8
1.2  EPC网络架构	12
1.2.1  迈向LTE	12
1.2.2  基本EPC网络架构	13
1.2.3  引入PCC的EPC网络架构	14
1.2.4  LTE/EPC与GERAN和UTRAN的互操作架构	16
1.2.5  LTE/EPC与CDMA网络互操作架构	19
1.2.6  LTE/EPC与WLAN网络互操作架构	20
第2章  EPS网络提供的业务	22
本章导读	23
2.1  数据上网业务	23
2.2  语音业务	23
2.2.1  双模双待	24
2.2.2  CSFB	24
2.2.3  VoLTE	31
2.2.4  SRVCC	37
2.3  短消息业务	41
2.3.1  SMS Over IP	41
2.3.2  SMS Over SGs	42
第3章  EPS网络中的网元与接口	49
本章导读	50
3.1  EPS网络中的网元	50
3.1.1  eNodeB	50
3.1.2  MME	51
3.1.3  SGW	51
3.1.4  PGW	51
3.1.5  HSS	52
3.1.6  PCRF	52
3.2  主要业务接口	52
3.2.1  S1-MME接口	52
3.2.2  基于GTP的接口	53
3.2.3  S6a接口	57
3.2.4  PCC相关的主要接口	58
第4章  EPC网络的重要概念和特性	61
本章导读	62
4.1  用户标识GUTI	62
4.2  跟踪区	63
4.3  PDN连接与EPS承载	65
4.4  QoS与PCC	68
4.4.1  EPS承载QoS相关参数	69
4.4.2  用户平面业务流的处理	75
4.4.3  PCC的QoS管控	76
4.4.4  IP网络中的QoS实现	78
4.5  MME池组	83
4.5.1  基本介绍	83
4.5.2  初始的负荷分担	85
4.5.3  负荷重分配	86
4.6  节点选择功能	86
4.6.1  EPC网络中的DNS	86
4.6.2  MME的选择	91
4.6.3  SGW的选择	94
4.6.4  PGW的选择	95
4.6.5  SGW+PGW的组合选择	97
第5章  EPC网络协议	100
本章导读	101
 
5.1  GTP	101
5.1.1  用户平面的GTPv1协议	102
5.1.2  GTPv2协议	104
5.2  Diameter	107
5.2.1  消息结构	107
5.2.2  Diameter消息格式	108
5.2.3  Diameter节点	110
5.2.4  Diameter消息的路由	112
5.2.5  S6a接口的Diameter	114
5.3  NAS	117
5.3.1  EMM流程	117
5.3.2  ESM流程	118
5.3.3  UE状态管理	120
5.3.4  UE状态实例	123
5.4  SCTP	124
5.5  S1AP	126
5.5.1  E-RAB的管理	127
5.5.2  UE上下文的管理	129
5.5.3  S1接口的建立	132
5.5.4  小结	133
第6章  EPC网络的典型信令流程	134
本章导读	135
6.1  初始附着流程	135
6.1.1  LTE终端的EPS附着及默认承载建立过程	135
6.1.2  跨MME的EPS附着及默认承载建立过程	149
6.2  专有承载建立流程	152
6.3  专有承载去激活流程	159
6.4  S1连接释放流程	165
6.5  业务请求及寻呼流程	169
6.6  跨MME的跟踪区更新流程	175
6.7  去附着流程	184
6.8  LTE网络内部切换流程	188
6.8.1  X2接口切换	188
6.8.2  S1接口切换流程	192
 
实  践  篇
第7章  EPC产品的典型架构	201
本章导读	202
7.1  MME产品的典型架构	202
7.1.1  MME板卡的构成及功能	203
7.1.2  MME内部的包转发流程	204
7.2  SAE-GW产品的典型架构	206
7.2.1  SAE-GW板卡的构成及功能	206
7.2.2  SAE-GW内部的包转发流程	207
第8章  EPC网络工程实践	209
本章导读	210
8.1  EPC网络工程基本信息	210
8.1.1  MME物理连接图	210
8.1.2  MME逻辑拓扑图	212
8.2  IP地址需求及分配	213
8.3  IP地址规范实例	214
8.3.1  物理端口IP地址分配	214
8.3.2  业务地址分配	214
8.4  思科MME配置实例	215
8.4.1  配置顺序	215
8.4.2  配置所需数据	217
8.4.2  底层连通性相关的配置	220
8.4.3  业务相关配置	220
第9章  EPC网络的常见故障及案例	223
本章导读	224
9.1  EPC网络故障排查流程	224
9.1.1  S1接口故障排查流程	225
9.1.2  S6a接口故障排查流程	225
9.1.3  S5/S10/S11接口故障排查流程	225
9.1.4  E-UTRAN附着故障排查流程	226
9.1.5  EPS承载相关故障排查流程	226
9.1.6  用户数据面故障排查流程	227
9.2  EPC网络常见故障原因代码分析	228
9.2.1  移动性管理原因代码分析	228
9.2.2  会话管理原因代码分析	231
9.2.3  常见故障原因代码分析	233
9.3  EPC网络故障分析案例分享	234
9.3.1  UE开机后无法附着LTE网络	234
9.3.2  UE开机后可以附着LTE网络但是不能浏览网页	236
9.3.3  MME之间跟踪区更新（Tracking Area Update）不成功	236
9.3.4  用户成功附着并建立PDN连接及默认承载，但有时无法使用任何数据业务	239
9.3.5  用户成功附着到LTE网络后，每半小时会去附着一次	240
缩略语	242
参考文献	247

序
当下的中国已经进入了4G时代，而LTE技术则无可置疑地成为4G技术的代表，将是未来十年移动通信技术的主宰。
在LTE技术的洪流中，通信技术专业人士不仅需要了解和掌握无线技术及应用，也需要了解和掌握核心网的技术及应用。EPC，作为4G系统的核心网技术，不仅是4G系统关键的一部分，未来还可能成为2G、3G等系统的公共核心网，其地位非常重要。
有鉴于此，本书的编写团队编写了这本关于EPC技术原理与实践的书籍。
说起来，我与本书的主要作者易飞算是同道中人，我们通过网络结识，虽然至今未曾谋面，却发掘出了很多共同点,如都喜欢钻研技术，曾经共事于同一家公司，都做技术培训，都乐于技术分享。
为了方便技术分享，我们各自建立了一个移动通信技术论坛，并且结成学习大联盟，专门讨论移动通信技术的原理及应用。在论坛中，我们会解答网友提出的各种技术问题，帮助他们理解和掌握移动通信技术。我们的技术方向正好互补，空中接口学园论坛专注无线技术，GPRS家园专注核心网技术，可谓相得益彰。
当然，我和易飞还有一个共同点，就是编写技术书籍。因此，当我参与到电子工业出版社的LTE丛书编写工作后，就推荐了易飞来编写EPC方面的技术书籍。
易飞组织了一个精干的编写团队，总结和分享了作者在EPC领域的相关技术和经验。这些技术和经验来自作者的亲身实践，对读者来说更加具体、更加适用。
随着4G网络部署的全面铺开，4G技术人员的工作负荷倍增。本书的编写团队都是工作在EPC领域第一线的技术精英，编写工作对大家来说的确是精力上的巨大挑战。但是，更大的挑战其实还是如何让读者更容易理解和掌握EPC技术。
好在编写团队尽心尽力，克服了种种困难，不断修改，精益求精，最终完成了这本《EPC原理与实践》。因此，我非常高兴看到本书的面市，最后，也祝愿广大读者都能通过此书了解和掌握EPC技术。


LTE学习大使  孙宇彤
前    言
近年来，移动互联网得到了蓬勃发展，这要归功于包括微信、微博等APP应用的火爆，苹果终端等各种革命性智能产品的出现，IOS、安卓操作系统应用的丰富与完善等方面。截至2013年年底，移动网民规模已经突破5亿，移动互联网流量也成倍增加，中国移动互联网的市场规模也于2013年年底突破千亿大关。如此庞大的市场规模及流量使得传统的2/3G网络已经无法承载，这也促使移动通信网络产生了大的变革，并且这种革命仍在继续并将一直持续下去。
3GPP显然看到了这种变化，并于2008年发布了下一代网络LTE的相关技术规范，也就是俗称的4G网络技术规范，为移动通信网络的演进提供了技术依据。我国工业和信息化部也顺应市场潮流，于2013年年底正式发放LTE商用牌照。因此，2014年成为实质上的中国LTE网络大规模建设元年。
随着LTE网络大规模建设的推进，与之相配套的EPC（Evolved Packet Core）核心网络建设也在同步进行。但相比传统的GPRS核心网，EPC的网络架构已经发生了较大的变化，如控制平面与用户平面的分离、全IP的网络可以更好地和基于IP的网络技术进行融合等。除此以外，传统的电路域已经停止演进，LTE网络中的语音及相关增值业务将由IMS网络来提供。网络架构的变化对从业人员的需求及要求也发生了变化，截至目前，已经有相当数量的通信行业从业人员开始转型从事EPC或IMS等相关的技术工作，对EPC网络的学习需求也与日俱增。
基于这样的背景，本书的作者希望出版一本全面而详尽介绍EPC网络技术原理的书籍，偏重实践并结合技术原理介绍，使读者通过本书，不仅能够全面了解EPC网络的典型原理、常见的组网结构等技术原理，还能结合EPC网络的常见运营维护工作，了解EPC网络国内现网的基本实现、EPC网络网元的基本配置、EPC网络的基本故障排查等方面的内容，从而对EPC网络相关的日常工作内容有更深入的理解。
从内容上来看，全书分成两部分。第一部分为原理篇，偏重介绍EPC网络的基本原理，为读者深入了解EPC网络打下基础。第二部分为实践篇，偏重介绍EPC网元的典型结构、结合业务的基本配置及故障排查等，帮助读者加强对实际EPC网络的理解。主要章节说明如下：
第1章主要介绍EPC网络的特点及EPC网络技术产生的背景，并结合3GPP规范，对EPC网络的优势技术及主要变化做了总结。并且在最后对包含LTE和EPC网络的端到端EPS网络架构及主要接口及网元做了具体介绍，为读者了解EPC网络打下了坚实的基础。
第2章主要介绍EPC网络中能够提供的主要业务类型，包括数据上网业务、语音业务及短消息业务等，使读者对EPC网络具体能为用户或运营商带来什么有更清晰的了解。
第3章主要介绍EPC网络中的网元及功能、接口及典型的协议栈。
第4章主要介绍EPC网络中的重要概念及术语，并详细阐述了诸如EPS承载、MME池组、节点选择功能和QoS实现等重要特性。
第5章主要介绍EPC网络中的主要协议，并按协议特点及在实际网络中出现的场景进行了介绍。
第6章主要介绍EPC网络中的典型信令流程，并配有场景植入分析及实际报文的展示，使读者能够对EPC网络的整体端到端信令控制过程有深入的了解。
第7章介绍EPC网络中最主要的两个网元MME和SAE-GW的通用典型架构及典型的报文在设备内部的转发过程，使读者能够对实际网络中的网元有较全面的了解。
第8章通过举例的形式介绍了EPC网络的基本规划、EPC网元的逻辑及物理连接和EPC网元各业务接口的基本配置和参数，使读者能够将EPC原理中的知识点和实际网络结合，达到理论联系实际的效果。
第9章介绍EPC网络的常见故障排查过程，并对常见故障原因进行了分析。除此以外，该章还通过一些典型的EPC网络故障案例来帮助学员更深入地了解实际网络中的EPC网络维护工作，增强实战经验。
本书的作者均拥有分组域核心网专业8年以上的从业经验，担任过网维、工程、研发测试等多个部门的工程师并参与过国内外多个大型EPC网络的工程建设维护及研发测试工作，具有丰富的现网经验。他们在本书中加入了自己对EPC网络技术的深入理解，结合其自身的丰富经验来进行介绍。对于需要全面了解EPC网络的相关人员来说，本书提供了众多翔实的实例及参考信息，通过这些实例来对理论进行验证，使读者能从枯燥的理论中解放出来。本书适合于从事通信行业的相关技术人员阅读，也适合对EPC网络感兴趣的通信技术爱好者阅读。
本书的出版需要感谢空中接口学园（www.pch.com.cn）、51学通信网站（www.51xuetongxin.com）及GPRS家园网站（www.gprshome.com）的论坛网友对相关技术知识的无私交流与分享。并需要特别感谢爱立信学院何凌、叶轲、李娟、肖娟、张锴、李秦梓、马云峰等专家老师、LTE学习大使孙宇彤老师、中国移动集团网络部何宇等各位专家对本书的支持和帮助，感谢我的家人对我投身通信行业的理解和支持。最后，还要感谢电子工业出版社的大力支持和高效工作，使本书能尽早与读者见面。
本书是基于作者的主观理解及有限的学识编写和整理的，观点难免有欠周全，敬请读者批评指正。读者朋友可通过本书编辑的电子邮件（mariams@phei.com.cn）与我们联系。


易飞        
2014年8月22日于广州

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