《3GPP系统架构演进(SAE)原理与设计》系统地介绍了3GPP系统架构演进(SAE)的原理和设计。全书共分为14章：第1章简单介绍了SAE项目背景以及核心网的演进路线，第2章介绍了SAE系统的需求，第3章主要描述了SAE系统架构，第4章对SAE系统中的基本概念和特性进行了描述，第5章和第6章着重描述了移动通信系统中重要的移动性管理和位置管理功能，第7章分析了会话管理功能，第8章对系统中的QoS机制和PCC架构进行了介绍，第9章介绍了SAE系统的安全机制，第10章是关于SAE系统与其他系统间进行互操作时涉及的问题，第11章主要描述了SAE架构的引入对IMS系统的影响，第12章对SAE系统中的一个主要协议——GTP进行了介绍，第13章介绍了3GPP在SAE标准之后继续开展的工作，第14章给出了SAE系统中部分消息流程。
　　《3GPP系统架构演进(SAE)原理与设计》围绕SAE体系架构和系统设计必需的基本要素，用通信行业技术人员熟悉的语言和思维方式有选择地介绍相关技术和接口协议，力图使读者对SAE系统有一个较为全面和清晰的理解。《3GPP系统架构演进(SAE)原理与设计》能够帮助我国的LTE研发和工程技术人员加深对SAE的理解，并为我国企业和高校研究人员研究设计新一代宽带无线移动系统提供参考。

　　在现阶段，GSM包括两个并行的系统：GSM900和DCSl800，这两个系统功能相同，主要是频率不同。GSM900工作在900MHz，DCS1800工作在1800MHz o我国最早使用的是GSM900，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的GSM900网络频率变得日益紧张，为更好地满足用户增长的需求，后期引入了DCS1800。
　　目前的GSM系统已经非常成熟，几乎所有的运营商都选择了GSM系统，因此用户在国内、国际的漫游可以说都是畅通无阻的。GSM系统的通话质量非常稳定，手机终端类型越来越丰富，业务种类也越来越多，彩铃、炫铃都是GSM系统中发展出的新型业务，有多种业务模式可供用户根据自己不同的需求来选择。
　　2.GPRS（2.5G） 随着IP技术的发展，移动用户对数据业务的需求也越来越强烈，但是2G GSM系统仅能提供电路域业务，不能提供数据业务，同时，传统的话音服务和其带来的利润增长已经出现了停滞不前的现象，在这种情况下，3GPP引入了GPRS技术，使移动通信与数据网络合二为一，将IP业务引入更为广阔的移动市场，同时也使移动网络能够提供更多的增值业务。GPRS是2G系统向3G系统发展过程中的一个至关重要和必不可少的一步，所以才称之为2.5G技术。
　　GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加的一套分组交换系统，也采用GMSK调制，同时GPRS通过采用快速编码方案来提高用户的数据传输速率，并且几个终端可以共享一组无线信道，所以GPRS系统很适合分组数据传输。

第1章 SAE项目背景及概述 1
1.1 SAE项目背景 1
1.2 3GPP核心网演进路线 2
1.3 国内SAE技术的研究 8
1.4 3GPP LTE/SAE协议结构 9
1.5 小结 10
参考文献 11

第2章 SAE系统需求 12
2.1 概述 12
2.2 基本能力要求 13
2.3 多重接入和无缝移动性 15
2.4 性能需求 19
2.5 安全和私密性 19
2.6 计费需求 20
2.7 小结 20
参考文献 21

第3章 SAE网络架构与特性 22
3.1 SAE体系架构演进过程 22
3.1.1 架构需求 22
3.1.2 3GPP接入的架构演进过程 24
3.1.3 Non-3GPP接入的架构演进过程 33
3.2 基于GTP的体系架构 36
3.2.1 体系架构 36
3.2.2 网元功能 38
3.2.3 接口协议 45
3.3 基于PMIP的体系架构 51
3.3.1 体系架构 51
3.3.2 网元功能 55
3.3.3 接口协议 57
3.4 SAE网络与GPRS网络的比较 62
3.5 小结 64
参考文献 64

第4章 SAE基本概念与特性 66
4.1 移动性和连接管理模型 66
4.1.1 概述 66
4.1.2 移动性状态模型 67
4.1.3 EPS连接模型 68
4.2 跟踪区 69
4.3 永远在线和默认承载 71
4.4 IP特性的使用 73
4.4.1 IP地址分配 73
4.4.2 IP移动性管理的基本特征 79
4.5 MME池区域与S-GW服务区域 82
4.6 节点选择 85
4.6.1 P-GW选择 85
4.6.2 S-GW选择 88
4.6.3 ePDG的选择机制 88
4.6.4 DSMIPv6家乡链路检测功能 89
4.7 多PDN功能 89
4.8 负载均衡 91
4.8.1 概述 91
4.8.2 MME的负载均衡 92
4.8.3 S-GW的负载均衡 93
4.9 SAE中的UE能力处理 93
4.10 SAE中的标识及其使用 95
4.11 UE在ECM-IDLE状态下的可及性管理 101
4.12 UE的短消息可及性管理 102
4.13 Non-3GPP的网络发现及选择 102
4.14 小结 104
参考文献 104

第5章 基于GTP的移动性与位置管理 106
5.1 概述 106
5.2 网络附着 107
5.2.1 网络附着过程 107
5.2.2 默认承载的建立 108
5.2.3 附着请求中的APN 109
5.2.4 初始附着与切换附着 109
5.2.5 静态IP地址与动态IP地址 110
5.2.6 NAS安全性 111
5.3 跟踪区更新 111
5.3.1 跟踪区更新过程的触发 111
5.3.2 跟踪区更新过程 112
5.3.3 负载均衡 113
5.3.4 EPS承载上下文的同步 116
5.3.5 不同场景的跟踪区更新过程 116
5.4 业务请求 117
5.4.1 业务请求过程的触发与执行 117
5.4.2 业务请求与RRC连接建立 118
5.4.3 空闲状态下的用户平面终结点 119
5.4.4 承载的恢复 122
5.4.5 寻呼重传 122
5.4.6 下行数据的寻呼触发及限制 123
5.4.7 用户平面快速建立 123
5.5 S1连接释放 124
5.6 GUTI重分配 125
5.7 网络注销 125
5.7.1 注销过程的触发和类型 125
5.7.2 不同注销过程的特点 126
5.7.3 注销过程中MME与HSS的交互 129
5.8 HSS用户文件管理 129
5.9 多PDN连接 130
5.9.1 默认PDN连接 130
5.9.2 多PDN连接的建立 130
5.9.3 多PDN连接的释放 131
5.10 信令缩减 132
5.10.1 信令缩减的需求 132
5.10.2 方案选择 133
5.10.3 ISR的原理 134
5.10.4 TIN的使用 135
5.10.5 SGSN/MME结合节点 136
5.10.6 M-TMSI与P-TMSI的映射 139
5.10.7 GUTI与RAI/P-TMSI的映射 139
5.10.8 周期性TAU与隐式注销 140
5.10.9 ISR的激活 141
5.10.10 ISR激活时的下行数据传输 142
5.10.11 ISR的去激活 142
5.10.12 ISR激活时的承载删除 143
5.10.13 ISR激活时的网络注销 143
5.10.14 承载状态的同步 145
5.11 E-UTRAN内部切换 146
5.11.1 E-UTRAN内部切换的类型 146
5.11.2 X2接口的必要性 147
5.11.3 S1切换的执行条件 149
5.11.4 MME/S-GW重定位的必要性 149
5.11.5 路径转换 150
5.11.6 CN间切换(数据前转) 152
5.11.7 未被接纳的承载的释放 153
5.12 小结 153
参考文献 154

第6章 基于MIP的移动性与位置管理 156
6.1 基于PMIPv6协议的3GPP接入系统移动性管理 156
6.1.1 S5/S8接口PMIP下的E-UTRAN初始附着 156
6.1.2 位置更新 158
6.1.3 网络去附着 158
6.1.4 多PDN连接 159
6.2 可信任Non-3GPP接入系统移动性管理 161
6.2.1 网络附着 161
6.2.2 网络去附着 169
6.2.3 多PDN连接建立 173
6.3 非信任Non-3GPP接入系统移动性管理 173
6.3.1 概述 173
6.3.2 网络附着 174
6.3.3 网络去附着 176
6.3.4 多PDN连接建立 178
6.4 Non-3GPP接入系统的位置管理 178
6.5 小结 178
参考文献 179

第7章 会话管理 180
7.1 基于GTP的承载管理 180
7.1.1 专用承载激活过程 180
7.1.2 伴随QoS更新的承载修改过程 181
7.1.3 P-GW发起的不伴随QoS更新的承载修改过程 182
7.1.4 承载删除的过程 182
7.1.5 UE请求的承载资源修改过程 184
7.1.6 承载建立时QoS的发起 185
7.1.7 专用承载的保留 185
7.1.8 承载标识的分配 186
7.1.9 承载修改过程的触发 186
7.1.10 QoS的改变对承载修改过程的影响 187
7.1.11 LBI的使用 188
7.1.12 PTI的使用 188
7.2 基于非GTP的承载管理 189
7.2.1 概述 189
7.2.2 承载的建立 189
7.2.3 承载的修改 190
7.2.4 承载的删除 192
7.3 小结 192
参考文献 192

第8章 QoS与PCC 194
8.1 SAE的QoS架构 194
8.1.1 概述 194
8.1.2 EPS承载QoS架构 194
8.1.3 EPS与3GPP UTRAN/GERAN之间QoS映射准则 203
8.2 SAE中PCC架构 204
8.2.1 概述 204
8.2.2 PCC的演进历史 205
8.2.3 EPS PCC架构选择 207
8.2.4 EPS PCC架构中多PCRF路由机制 212
8.3 SAE中的PCC/QoS机制 214
8.4 策略增强演进方向 220
8.5 小结 220
参考文献 221

第9章 SAE系统安全 222
9.1 用户的身份认证及AKA 222
9.2 密钥及生成 224
9.3 信令和用户数据的加密 226
9.4 信令的完整性保护 227
9.5 移动性管理过程中的安全 227
9.6 小结 230
参考文献 230

第10章 EPC与其他系统的互操作 231
10.1 3GPP系统间改变 231
10.1.1 3GPP系统间互操作架构 231
10.1.2 传统UMTS CN与EPC的连接方法选择 232
10.1.3 GGSN与EPC的共存 234
10.1.4 E-UTRAN与GERAN/UTRAN系统间RAU/TAU 235
10.1.5 空闲状态UTRAN/GERAN与E-UTRAN系统间改变 236
10.1.6 连接状态E-UTRAN与GERAN/UTRAN系统间改变 237
10.1.7 EPS承载与PDP上下文的映射 239
10.1.8 数据前转 240
10.1.9 MME与UMTS HSS间接口 243
10.2 基于PMIP的系统间切换 243
10.2.1 3GPP接入与Non-3GPP IP接入系统之间的普通切换 243
10.2.2 E-UTRAN接入系统与cdma2000之间的优化切换 253
10.2.3 3GPP接入系统与移动WiMAX系统之间的优化切换 259
10.2.4 Non-3GPP IP接入系统之间的切换特性 260
10.3 GTP网络与PMIP网络之间漫游的解决方案 265
10.3.1 直接对等解决方案 265
10.3.2 代理交互解决方案 266
10.4 与电路域的互操作 267
10.4.1 需求概述 267
10.4.2 CS over PS 269
10.4.3 CS FallBack 274
10.4.4 SR-VCC 281
10.5 小结 287
参考文献 287

第11章 SAE对IMS的影响 289
11.1 概述 289
11.2 IMS的本地路由疏导 290
11.2.1 本地路由疏导的场景 291
11.2.2 本地路由疏导的方案选择 293
11.3 IMS的媒体面路由优化 293
11.4 IMS本地路由疏导和媒体面路由优化的比较 299
11.5 小结 299
参考文献 300

第12章 SAE中的GTP 301
12.1 概述 301
12.2 GTP消息定义 301
12.2.1 GTP消息粒度 301
12.2.2 GTP消息定义规则 303
12.2.3 GTP消息头的增强 304
12.2.4 GTP的信元定义 305
12.2.5 消息的附带发送(Piggyback) 308
12.3 GTP隧道及可靠传输 309
12.3.1 GTP隧道 309
12.3.2 非可靠传输及序列号应答 311
12.3.3 消息嵌套的隐喻 313
12.4 异常处理 314
12.4.1 异常处理概述 314
12.4.2 部分节点失败处理 315
12.4.3 条件性可选参数 315
12.4.4 路径失败 316
12.5 GTP-U 316
12.5.1 用户平面特性概述 316
12.5.2 数据转发结束标识 317
12.5.3 序列号 318
12.5.4 错误指示消息 318
12.6 GTP端口及兼容性 318
12.7 小结 318
参考文献 319

第13章 移动核心网新技术 320
13.1 概述 320
13.2 家庭基站 320
13.2.1 家庭基站的使用场景 321
13.2.2 家庭基站的业务需求 323
13.2.3 家庭基站的基本架构 327
13.3 MBMS 330
13.3.1 UMTS中的MBMS 330
13.3.2 EPS中的MBMS 331
13.4 R9中的其他新技术 333
13.4.1 通过GPRS和EPS支持IMS紧急呼叫 333
13.4.2 LTE和EPS支持LCS 334
13.4.3 增强的接入网发现和选择功能 335
13.4.4 基于PMIP接口的多PDN连接到同一个APN 335
13.5 R10中的新技术 336
13.5.1 机器类型通信的网络改进 336
13.5.2 在人口密集地区的注册 337
13.5.3 增强的家庭基站 337
13.5.4 基于GTP的S8链接 338
13.5.5 多接入PDN连接 338
13.6 小结 339
参考文献 339

第14章 信令流程举例 340
14.1 E-UTRAN附着——基于GTP 340
14.2 E-UTRAN附着——基于PMIP 347
14.3 伴随S-GW改变的TA更新过程 349
14.4 基于PMIP的TA更新过程 353
14.5 网络发起的业务请求过程 354
14.6 基于S1接口的E-UTRAN内切换 356
14.7 基于S1接口的E-UTRAN内切换拒绝 360
14.8 E-UTRAN到UTRAN Iu模式的RAT间切换 361
14.9 GERAN A/Gb模式到E-UTRAN的RAT间切换 365
14.10 I-RAT切换取消 370
14.11 S2a接口基于PMIPv6协议的初始附着流程 371
14.12 3GPP E-UTRAN到cdma2000 HRPD接入网络激活模式下的优化切换 373
14.12.1 预注册阶段 374
14.12.2 实际切换阶段 375
14.13 小结 378
参考文献 378
缩略语 379