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王晖 余永聪 张磊等 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115402912

商品编码：29626633938

包装：平装

出版时间：2016-01-01

基本信息

书名：4G核心网络规划与设计

定价：69.00元

作者：王晖 余永聪 张磊等

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787115402912

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版次：1

装帧：平装

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商品重量：0.4kg

编辑推荐

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1.本书作者为广东省电信规划设计院有限公司具有十多年通信工程规划设计经验的高级工程师，他们参与了编制运营商4G相关技术规范，并负责运营商内部试验网络及商用网络的工程建设规划设计，对4G核心网的规划设计工作有深刻的理解。2.本书提供具体、实用的4G核心网规划设计案例。3.本书有丰富的4G及其互操作流程说明。

内容提要

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随着4G技术的成熟和LTE牌照的发放，三大运营商在4络的投入预计将达到每年数千亿人民币的规模，因此4G移动通信的技术原理和规划设计知识正成为从事通信建设人员的学习热点。目前介绍4G核心网的书籍较少，一方面往往只介绍EPC或IMS网络，另一方面，现有书籍主要介绍相关技术规范和原理，缺乏对于实际工程建设规划设计的方法指引。因此本书从技术全面性和工程实用性出发，专注于4G核心网，系统全面的阐述了EPC IMS PCC的技术原理和相互联系，更贴近实际运营的有机整体的4G核心网络；同时，从理论到实践，凭借作者丰富的工程经验，基于具体案例和计算过程，细致深入的分析了4G核心网的规划测算方法和工程设计要求。本书适合从事4G核心网工程建设、运营维护领域的技术人员和高校通信相关专业的师生参考使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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4G核心网络规划与设计：构建下一代通信的基石 本书深入剖析了4G核心网络（EPC）的设计原理、关键技术以及实际应用中的规划策略。在移动通信技术飞速发展的今天，4G网络作为当前主流的移动宽带技术，其核心网络的稳定、高效和可扩展性直接关系到亿万用户的通信体验和产业的数字化进程。本书旨在为读者提供一个全面、系统且深入的理解，帮助网络工程师、系统设计师、技术管理者以及对下一代通信技术感兴趣的研究者，掌握4G核心网络的精髓，并能应对未来网络演进的挑战。 第一部分：4G核心网络架构与关键技术解析 在开始深入探讨规划与设计之前，我们首先需要对4G核心网络的整体架构有一个清晰的认识。EPC并非一个孤立的实体，而是由一系列逻辑节点组成，协同工作以提供端到端的IP连接和移动性管理。 EPC的逻辑节点组成： MME (Mobility Management Entity) 移动性管理实体： MME是EPC的核心控制节点，负责处理用户注册、移动性管理（位置更新、切换）、UE（用户设备）鉴权、网络接入选择等功能。它扮演着“大脑”的角色，协调UE与数据网络之间的交互。MME的可靠性和性能直接影响到用户接入的成功率和网络整体的响应速度。 S-GW (Serving Gateway) 服务网关： S-GW是数据平面的用户面锚点。它负责IP包的路由和转发，并在UE在不同eNodeB之间切换时，提供本地移动性锚点。S-GW还负责数据包的缓冲和下发，以及在UE与外部IP网络之间进行数据传输。S-GW的高吞吐量和低延迟是保障用户数据业务流畅的关键。 P-GW (PDN Gateway) 分组数据网络网关： P-GW是EPC与外部IP网络（如互联网、企业内网）的接口。它负责IP地址分配、QoS（服务质量）策略执行、策略和计费规则（PCRF）的集成、以及用户数据的路由和透传。P-GW是用户能够访问外部网络的门户，其策略控制能力对于实现差异化服务和精细化计费至关重要。 HSS (Home Subscriber Server) 家庭用户服务器： HSS是EPC中用户的归属地数据库，存储了用户的身份信息、鉴权信息、服务订阅信息、以及用户在网络中的归属地信息。HSS与MME、P-GW等节点进行交互，提供用户相关的查询和认证服务。HSS的高可用性和数据一致性是保障用户安全接入和正常使用的基础。 PCRF (Policy and Charging Rules Function) 策略与计费控制功能： PCRF负责制定和执行网络策略，包括QoS策略、流量路由策略、以及计费策略。它与P-GW紧密集成，根据预定义的业务规则和用户的订阅信息，动态地控制用户的数据流。PCRF的灵活性是实现丰富增值业务和精细化运营的关键。 AAA (Authentication, Authorization, and Accounting) 认证、授权和计费服务器： 虽然在EPC架构中，HSS承担了部分认证和授权的功能，但AAA服务器在某些部署场景下仍然扮演着重要角色，尤其是在与外部认证系统集成时。 关键接口与协议： S1-MME/S1-U： 连接eNodeB（LTE基站）与MME（S1-MME）和S-GW（S1-U）的接口。S1-MME用于信令传输，S1-U用于用户数据传输。 S6a： MME与HSS之间的接口，用于用户鉴权和用户信息的获取。 Gx/Gy： P-GW与PCRF之间的接口（Gx用于策略控制，Gy用于计费信息）。 S5/S8： S-GW与P-GW之间的接口（S5用于同一PLMN内，S8用于漫游场景）。 Diameter协议： EPC中广泛使用的信令协议，用于节点间的通信，如MME与HSS之间的S6a接口。 EPC的功能特点： 全IP化： EPC是全IP网络，所有信令与用户数据都以IP包的形式传输，简化了网络结构，提高了灵活性。 服务化架构： EPC采用面向服务的架构（SOA），将功能分解为独立的逻辑实体，易于升级和扩展。 用户面与控制面分离： 用户面（数据传输）和控制面（信令处理）的逻辑分离，使得网络设计更具弹性，能够独立优化各自的性能。 灵活的移动性管理： 支持不同层级的移动性锚点，确保用户在高速移动中的无缝切换。 强大的策略控制与计费能力： PCRF提供了高度可定制的策略和计费规则，支持多样化的业务模式。 第二部分：4G核心网络规划策略与实践 在掌握了EPC的基本架构和关键技术后，本书将重点阐述在实际部署过程中，如何进行有效的规划。一个成功的4G核心网络规划，需要综合考虑业务需求、技术演进、成本效益以及未来扩展性。 需求分析与容量规划： 业务场景分析： 详细分析各类业务（如语音、视频、数据下载、游戏、物联网应用）的用户数量、流量特征、带宽需求、时延要求等。 用户发展预测： 基于市场调研和历史数据，预测用户数量和数据流量的增长趋势，为网络扩容提供依据。 关键性能指标（KPI）定义： 确定影响用户体验的关键KPI，如接入成功率、切换成功率、数据吞吐量、时延、丢包率等，并将KPI纳入容量规划的考量范围。 节点容量估算： 根据用户数量、业务流量和KPI要求，估算MME、S-GW、P-GW等核心网节点的容量需求，包括吞吐量、并发用户数、信令处理能力等。 网络冗余与高可用性设计： 规划节点的冗余备份方案，确保在设备故障时，网络服务能够快速恢复，满足运营商对高可用性的要求。 网络拓扑与选址： 数据中心与机房选址： 考虑供电、制冷、网络接入、物理安全等因素，选择合适的机房位置，以支持核心网节点的部署。 核心网节点部署模式： 确定核心网节点是集中部署还是分散部署，以及如何与接入网（eNodeB）进行连接，优化网络时延和带宽消耗。 IP地址规划： 规划核心网内部接口的IP地址段，确保地址的唯一性和可管理性。 路由策略设计： 设计核心网内部以及与外部网络之间的路由策略，确保数据包能够高效、可靠地传输。 核心网功能与资源分配： MME功能粒度与数量规划： 根据覆盖范围、用户密度和业务需求，规划MME的功能部署方式（如独立部署、集群部署）和数量，以满足用户管理和信令处理的需求。 S-GW/P-GW功能部署与性能保障： 规划S-GW和P-GW的部署模式（如集中式、分布式），并根据业务流量需求，配置足够的处理能力和转发能力。 HSS冗余与部署策略： 规划HSS的冗余部署方案，以保证用户数据库的可用性和数据的一致性。 PCRF策略与集成： 规划PCRF的部署方式，并将其与P-GW、AAA服务器等进行有效集成，实现灵活的策略控制。 互联互通与漫游规划： 与外部IP网络互联： 规划P-GW如何连接到互联网、企业专网或其他IP网络，确保用户能够访问外部资源。 与运营商内部其他网络（如2G/3G）互联： 规划EPC与现有2G/3G核心网的互联方案，支持用户的无缝接入和漫游。 国际漫游规划： 针对国际漫游场景，规划S8接口的连接，以及与漫游伙伴运营商之间的互联互通策略。 安全与计费策略： 网络安全防护： 规划核心网的安全防护措施，包括访问控制、流量过滤、入侵检测等，保障网络安全。 鉴权与加密机制： 确保用户身份鉴权和通信数据的加密，保护用户隐私。 计费数据生成与采集： 规划计费数据的生成点（如P-GW）和采集方式，以支持运营商的计费结算。 策略与计费集成： 确保PCRF能够根据业务需求，为计费系统提供准确的计费策略。 第三部分：4G核心网络的演进与展望 随着5G时代的到来，4G核心网络并非走向终结，而是作为重要的组成部分，与5G网络协同工作，并为未来演进奠定基础。 EPC与5G核心网（5GC）的协同： NSA（非独立组网）模式： 在NSA模式下，4G EPC仍然是语音服务（VoLTE）和部分数据服务的锚点，与5G的接入网（NR）协同工作。 SA（独立组网）模式下的演进： 即使在SA模式下，EPC的某些功能或逻辑实体也可能通过兼容性接口与5GC进行交互，以支持老用户和特定业务。 网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）在EPC中的应用： vEPC（虚拟化EPC）： 将EPC的各个逻辑节点部署在通用服务器上，通过NFV技术实现资源的灵活分配和动态伸缩，降低运营成本，提高部署效率。 SDN的应用： 通过SDN控制器实现对数据平面的集中控制，提高网络的灵活性和可编程性。 面向未来的网络切片与边缘计算： 网络切片： 尽管网络切片是5G的核心特性，但EPC的设计思路也为支持网络切片奠定了基础，例如通过PCRF的策略控制，可以实现对不同用户群体的差异化服务。 边缘计算： 随着对低时延业务的需求增加，EPC的架构也需要考虑如何与边缘计算节点进行集成，以提供更靠近用户的服务。 结论 《4G核心网络规划与设计》一书，旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解4G核心网络的复杂性与精妙之处。从宏观的架构设计到微观的参数调优，从实际的部署挑战到未来的演进趋势，本书都力求做到严谨、准确且具有前瞻性。掌握EPC的规划与设计，不仅意味着理解当前通信技术的基石，更是为迎接未来更加智能、互联的通信世界做好准备。本书的内容将帮助您成为构建下一代通信网络的关键力量，驱动数字化社会的不断前行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容真的让我大开眼界，特别是关于4G核心网络的一些部署策略。作者深入浅出地讲解了LTE-EPC（Evolved Packet Core）架构中的关键组件，比如MME（Mobility Management Entity）、S-GW（Serving Gateway）和P-GW（PDN Gateway）等，以及它们之间是如何协同工作的。我一直对如何在复杂的网络环境中实现高效的移动性管理感到好奇，这本书在这方面给出了非常详尽的解释，包括切换过程、附着过程和会话管理。它不仅仅是罗列概念，而是通过实际的案例分析，展示了不同网络场景下，这些组件扮演的角色和相互之间的影响。例如，书中关于如何优化MME的负载均衡和高可用性，以应对海量用户接入的策略，对我来说非常有启发。而且，作者还讨论了与IMS（IP Multimedia Subsystem）的集成，这对于理解VoLTE（Voice over LTE）等新兴业务的实现至关重要。我尤其喜欢书中关于网络切片（Network Slicing）的探讨，虽然这是更偏向5G的概念，但作者将其在4G核心网中的早期演进和思想基础做了很好的铺垫，让我对未来的网络发展有了更清晰的认识。总的来说，这本书对于想深入了解4G核心网技术细节和实际应用的人来说，是一本不可多得的宝藏，它填补了我之前在理论理解上的很多空白。

评分☆☆☆☆☆

我原本以为这本书会像很多网络技术书一样，充斥着各种枯燥的图表和公式，但出乎意料的是，这本书的叙述方式非常生动有趣。作者在讲解复杂的EPC网络架构时，会用一些非常形象的比喻，将抽象的概念变得容易理解。比如，在解释MME的功能时，作者将其比作一个“交通指挥中心”，负责调度用户的注册、附着和切换等一系列移动性管理。这样的类比让我在脑海中形成了一个清晰的画面，而不是死记硬背一堆术语。书中对于不同场景下核心网设计的考量，比如在密集城区、郊区、高速公路等不同环境下，如何设计MME、SGW的部署密度和容量，都进行了深入的探讨。而且，作者还特别强调了网络的可扩展性和演进性，对于未来网络升级和引入新技术所带来的影响，也进行了前瞻性的分析。虽然我不是技术出身，但通过这本书，我竟然也能理解4G核心网的不少核心理念。这本书的语言风格非常接地气，没有过多地使用那些晦涩难懂的专业术语，即便是初学者，也能在其中找到学习的乐趣。对于想快速入门4G核心网，并且希望从宏观上把握整个技术体系的读者来说，这本书无疑是一个绝佳的选择。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容实在是太专业了！我之前对4G技术一直抱着一种“知道它存在，但不知道它怎么运作”的态度，而这本书完全把我拉进了4G核心网的深水区。它详细地解析了EPC的每一个模块，从信令流程到数据通路，都有细致的描述。我花了相当长的时间去理解MME与SGSN/GGSN（在LTE之前的技术）的演进关系，以及S-GW和P-GW是如何承担起用户面的数据转发和IP地址分配的。书中关于IP多媒体子系统（IMS）与EPC的接口和交互方式的讲解，让我对VoLTE通话的底层原理有了前所未有的清晰认知。尤其是对QoS（Quality of Service）机制的阐述，详细说明了它是如何在核心网层面实现不同业务的优先级管理的，这对于理解网络资源的合理分配至关重要。虽然有些章节涉及的数学模型和协议细节让我需要反复阅读，甚至查阅其他资料，但这恰恰说明了本书内容的深度和严谨性。对于那些想要在4G核心网领域深耕，甚至以此为职业发展方向的读者来说，这本书提供了一个扎实的基础。我个人在阅读过程中，也时不时地会联想到自己日常接触到的网络现象，然后尝试用书中的知识去解释，这种学习方式非常有成就感。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书在4G核心网络规划和设计方面，提供了一个非常全面且具有前瞻性的视角。作者不仅详细阐述了EPC的核心组件及其功能，更重要的是，他深入分析了不同场景下的网络设计原则和优化策略。我尤其欣赏书中关于网络演进和面向未来需求的考量，例如在讨论LTE-Advanced Pro时，作者就提前预示了其在带宽、时延和连接数方面相较于LTE的巨大提升，并结合了其在核心网架构上的相应演进。书中还对网络安全和用户数据保护进行了充分的讨论，这在当今信息安全日益重要的背景下显得尤为关键。作者通过大量的实际案例和理论推导，展现了如何根据业务需求、用户规模和地理环境等因素，科学地规划和设计一个高效、稳定且具备可扩展性的4G核心网络。这本书对于从事电信行业的技术人员，尤其是那些负责网络规划、设计和优化的工程师而言，具有极高的参考价值。它不仅能够帮助读者巩固和深化对4G核心网的理解，更能启发他们在实际工作中解决复杂问题的思路和方法。可以说，这是一本集理论深度、实践指导和未来视野于一体的优秀著作。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我买这本书的初衷是希望能从中找到一些关于提升现有4G网络性能的实用技巧，比如如何通过优化参数来降低时延，或者改善用户体验。读完之后，我发现这本书更侧重于4G核心网的整体规划和设计理念，而不是具体的性能调优方法。它更多地是讲述了“为什么”要这样做，而不是“如何”去精细化地操作。虽然在介绍MME、SGW、PGW时，也提到了它们的功能和配置，但并没有深入到每一个参数的细微调整对实际网络会产生怎样的影响。对于那些希望快速提升一线运维技能的读者，这本书的直接帮助可能有限。但是，如果你想从更宏观的视角去理解4G核心网的构建逻辑，了解不同业务场景下网络设计的考量因素，那么这本书绝对是你的菜。它提供了一个很好的框架，让你能够站在更高的维度上去审视网络架构。比如，书中关于网络安全设计的部分，虽然没有深入到加密算法的细节，但它勾勒出了核心网的安全边界和防护策略，对于理解整个网络的安全性非常有帮助。我个人认为，对于网络规划师、系统架构师这类角色，这本书的价值会比运维工程师更高一些。