基本信息
書名：4G核心網絡規劃與設計
定價：69.00元
作者：王暉 餘永聰 張磊等
齣版社：人民郵電齣版社
齣版日期：2016-01-01
ISBN：9787115402912
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：
商品重量：0.4kg
編輯推薦
1.本書作者為廣東省電信規劃設計院有限公司具有十多年通信工程規劃設計經驗的高級工程師，他們參與瞭編製運營商4G相關技術規範，並負責運營商內部試驗網絡及商用網絡的工程建設規劃設計，對4G核心網的規劃設計工作有深刻的理解。2.本書提供具體、實用的4G核心網規劃設計案例。3.本書有豐富的4G及其互操作流程說明。
內容提要
隨著4G技術的成熟和LTE牌照的發放，三大運營商在4絡的投入預計將達到每年數韆億人民幣的規模，因此4G移動通信的技術原理和規劃設計知識正成為從事通信建設人員的學習熱點。目前介紹4G核心網的書籍較少，一方麵往往隻介紹EPC或IMS網絡，另一方麵，現有書籍主要介紹相關技術規範和原理，缺乏對於實際工程建設規劃設計的方法指引。因此本書從技術全麵性和工程實用性齣發，專注於4G核心網，係統全麵的闡述瞭EPC IMS PCC的技術原理和相互聯係，更貼近實際運營的有機整體的4G核心網絡；同時，從理論到實踐，憑藉作者豐富的工程經驗，基於具體案例和計算過程，細緻深入的分析瞭4G核心網的規劃測算方法和工程設計要求。本書適閤從事4G核心網工程建設、運營維護領域的技術人員和高校通信相關專業的師生參考使用。
目錄
作者介紹
文摘
序言
4G核心網絡規劃與設計 引言 隨著移動通信技術的飛速發展，第四代（4G）移動通信技術以其高帶寬、低延遲、更佳的用戶體驗等顯著優勢，成為瞭當前全球移動通信的主流。4G核心網（EPC）作為整個4G網絡的“大腦”，其規劃與設計直接關係到整個網絡的性能、容量、可靠性以及未來的演進能力。本書旨在深入探討4G核心網絡的規劃與設計理念、方法與實踐，為從事移動通信網絡建設、優化和研究的專業人士提供一本全麵而詳實的參考指南。 第一章：4G核心網絡概述 本章將為讀者構建對4G核心網絡的整體認知框架。首先，我們將迴顧移動通信技術的發展曆程，重點闡述3G嚮4G演進的驅動因素和技術優勢，為理解4G核心網的設計目標打下基礎。接著，我們將詳細介紹4G核心網的架構，包括其關鍵網元（如EPC、MME、SGW、PGW、HSS、PCRF、DRA等）的功能、接口以及它們之間的交互關係。我們會深入剖析EPC的核心功能，例如用戶認證、會話管理、數據路由、策略控製等，並解釋這些功能如何共同支撐起高速、穩定的移動數據服務。此外，本章還將探討4G核心網與接入網（如eNodeB）以及其他外部網絡的連接方式，以及網絡安全和互聯互通方麵的基本考慮。通過對EPC基本組成和功能的清晰闡釋，讀者將能夠理解4G核心網在整個移動通信生態係統中的關鍵地位。 第二章：4G核心網絡規劃原則與方法 有效的規劃是成功部署4G核心網的前提。本章將深入闡述4G核心網絡的規劃原則，涵蓋瞭業務需求分析、容量規劃、覆蓋規劃、可靠性設計、成本效益分析等方麵。我們將詳細講解如何從業務發展趨勢、用戶數量增長預測、業務類型多樣化等角度齣發，進行全麵的需求分析，為後續的規劃工作提供準確的輸入。在容量規劃方麵，我們將介紹基於流量模型、並發用戶數、業務速率等多種因素的計算方法，以及如何進行動態容量管理和彈性伸縮。覆蓋規劃不僅要考慮無綫信號的強度和質量，更要關注核心網節點的布局、承載能力和連接效率，以確保用戶能夠獲得一緻性的服務體驗。可靠性設計是核心網的重中之重，本章將詳細闡述冗餘備份、故障轉移、負載均衡等關鍵技術，確保網絡在各種異常情況下仍能穩定運行。最後，我們將討論成本效益分析，如何在滿足技術要求的同時，優化資源配置，降低建設和運營成本。 第三章：關鍵網元詳細設計 本章將聚焦於4G核心網中最具代錶性的關鍵網元，並對其設計細節進行深入剖析。 移動管理實體（MME）設計： MME是4G核心網中的控製麵核心網元，負責移動性管理、用戶注冊、認證鑒權等關鍵功能。本章將詳細介紹MME的體係結構、內部模塊劃分、關鍵接口（如S1-MME, S6a, Gx, Rx等）的設計要求，以及如何在MME的設計中考慮高可用性、低延遲和強大的處理能力。我們將討論MME的負載均衡策略、容量擴展方案以及與HSS的協同工作機製。 服務網關（SGW）設計： SGW是用戶麵數據流的入口和齣口，負責用戶數據的路由和轉發。本章將深入探討SGW的架構設計，包括其數據轉發路徑、隧道管理、QoS（服務質量）保障機製。我們將詳細分析SGW的流量處理能力、緩存策略、以及如何與PGW進行有效的配閤，以實現高效的數據傳輸。同時，也將討論SGW的分布式部署和高可用性設計。 分組數據網絡網關（PGW）設計： PGW作為用戶數據網絡的接入點，是連接外部IP網絡（如互聯網）的關鍵節點。本章將詳細闡述PGW的設計要點，包括IP地址分配、策略執行、計費記錄、NAT（網絡地址轉換）等功能。我們將深入分析PGW的策略控製接口（如Gx）如何與PCRF協同工作，實現對用戶業務的精細化管理。此外，還將討論PGW的容量規劃、安全防護以及與SGW的接口設計。 歸屬用戶服務器（HSS）設計： HSS是4G核心網的數據庫，存儲用戶的身份信息、簽約信息、位置信息等。本章將詳細介紹HSS的體係結構、數據模型、關鍵接口（如S6a, S13等）以及其在用戶鑒權、位置更新等流程中的核心作用。我們將討論HSS的可靠性設計、數據一緻性維護以及與其他網元的交互方式，以確保用戶數據的準確性和可用性。 策略與收費規則功能（PCRF）設計： PCRF是4G核心網中實現業務策略控製和計費規則配置的關鍵網元。本章將詳細闡述PCRF的體係結構、功能模塊、以及與PGW、SGW等網元的交互流程（如Gx, Gxa, Rp等接口）。我們將深入分析PCRF如何實現基於用戶、業務、時間和位置的動態策略控製，以及如何生成和下發計費規則，以滿足多樣化的業務需求和商業模式。 第四章：網絡容量與性能設計 容量與性能是衡量4G核心網設計成功與否的重要指標。本章將深入探討4G核心網絡的容量評估與性能優化方法。 流量預測與分析： 我們將詳細講解如何根據曆史數據、業務發展趨勢、用戶增長預測等因素，進行準確的流量預測。涵蓋對各種業務類型（如視頻、社交、遊戲等）的流量特徵進行分析，以及理解高峰時段和低榖時段的流量變化規律。 網元容量計算： 基於流量預測結果，本章將詳細介紹如何計算各個核心網元（MME, SGW, PGW等）所需的容量。我們將深入分析不同網元處理能力的關鍵參數，如信令處理能力、用戶麵吞吐量、連接數等，並給齣詳細的計算模型和方法。 性能瓶頸識彆與優化： 本章將探討識彆核心網性能瓶頸的常用方法，包括網絡監控、流量分析、故障排查等。我們將詳細介紹如何通過參數調整、資源擴展、軟件優化等手段，提升核心網的整體性能，如降低時延、提高吞吐量、增加用戶連接數等。 QoS（服務質量）保障設計： 針對不同業務對服務質量的需求，本章將深入探討QoS的設計理念和實現機製。我們將詳細介紹4G核心網中的QoS參數（如QCI, ARP, GBR, MBR等）的含義和配置方法，以及如何通過策略控製實現不同業務的差異化服務，確保關鍵業務的優先級和用戶體驗。 第五章：網絡可靠性與容災設計 在追求高速率的同時，網絡的穩定性和可靠性同樣至關重要。本章將全麵深入地探討4G核心網絡的可靠性與容災設計。 冗餘設計： 我們將詳細介紹4G核心網中各類網元的冗餘備份策略，包括雙機熱備、N+1備份、集群部署等。重點闡述如何在關鍵網元（如MME, SGW, PGW, HSS）的設計中實現無縫切換，確保在單個設備故障時，業務能夠快速、平滑地轉移到備用設備上。 故障檢測與切換機製： 本章將深入剖析4G核心網中的故障檢測機製，包括心跳檢測、會話狀態同步、鏈路狀態監控等。同時，也將詳細介紹各種故障切換的場景和流程，如主備切換、負載均衡切換、跨機房切換等，並分析其對業務中斷時間的影響。 負載均衡策略： 閤理的負載均衡能夠有效分擔網絡壓力，提高資源利用率，並增強網絡的整體可靠性。本章將詳細介紹4G核心網中各種負載均衡的實現方式，包括基於IP哈希、基於會話、基於連接數等多種策略，並探討如何在不同網元之間協同實現全局負載均衡。 網絡恢復與自愈能力： 除瞭故障切換，本章還將探討網絡恢復和自愈能力的建設。我們將討論如何設計自動化故障診斷和修復機製，以及如何通過容災備份來應對大規模的災難性事件，最大程度地減少網絡中斷帶來的損失。 第六章：網絡安全設計 隨著網絡規模的不斷擴大和業務的日益復雜，網絡安全成為4G核心網設計中不可忽視的重要環節。本章將深入探討4G核心網絡麵臨的安全威脅以及相應的安全設計策略。 安全威脅分析： 我們將分析4G核心網可能麵臨的各類安全威脅，包括用戶身份僞造、非法接入、DDoS攻擊、數據泄露、信令劫持等，並闡述這些威脅可能帶來的後果。 認證與鑒權機製： 本章將詳細介紹4G核心網中的認證與鑒權流程，包括SIM卡認證、AKA（Authentication and Key Agreement）協議的應用，以及MME和HSS在認證過程中的協同工作。我們將深入分析如何確保用戶身份的閤法性，防止非法用戶接入網絡。 數據安全與隱私保護： 我們將探討如何保護用戶數據的安全和隱私，包括數據加密、訪問控製、閤法性檢查等。重點介紹用戶麵和控製麵數據的安全傳輸機製，以及如何滿足相關法律法規對數據隱私保護的要求。 網絡安全防護措施： 本章將介紹多種網絡安全防護技術，如防火牆、入侵檢測/防禦係統（IDS/IPS）、安全網關等，並闡述它們在4G核心網中的應用。我們將討論如何通過網絡隔離、策略控製、流量清洗等手段，抵禦各種惡意攻擊。 第七章：4G核心網的演進與新技術 4G核心網的設計並非一成不變，隨著技術的發展和業務需求的變化，其也麵臨著持續的演進。本章將展望4G核心網的未來發展趨勢，並介紹相關的演進技術。 嚮5G的演進： 我們將探討4G核心網與5G核心網（5GC）的兼容性問題，以及如何平滑地從4G EPC嚮5GC進行演進。介紹NSA（非獨立組網）和SA（獨立組網）模式下EPC的角色和演進路徑。 網絡功能虛擬化（NFV）與軟件定義網絡（SDN）： 本章將介紹NFV和SDN技術如何應用於4G核心網，實現網元的虛擬化部署、靈活的資源調度和智能化的網絡控製，從而提高網絡的靈活性、可擴展性和自動化水平。 邊緣計算（MEC）： 我們將探討MEC技術如何與4G核心網結閤，將計算和存儲能力推嚮網絡邊緣，降低業務時延，支持更廣泛的應用場景，如增強現實（AR）、虛擬現實（VR）以及物聯網（IoT）等。 網絡切片： 介紹網絡切片的概念及其在4G核心網中的應用潛力，盡管網絡切片是5G的核心技術，但對4G EPC的演進也具有一定的指導意義。 結論 本書通過對4G核心網絡規劃與設計的全麵深入探討，旨在為讀者提供一套係統性的知識體係和實用的操作指南。從基礎概念到詳細設計，從容量性能到安全可靠，再到未來的演進方嚮，本書力求覆蓋4G核心網絡建設和優化的各個關鍵環節。希望本書能夠成為廣大通信工程技術人員在4G核心網絡領域學習、研究和實踐的寶貴參考。 附錄 4G核心網關鍵術語錶 相關標準與協議簡介 典型場景下的規劃設計案例分析
我花瞭大量時間去理解書中關於“網絡安全加固”那一章節的內容，期待能看到針對DoS攻擊、非法接入認證繞過等核心網麵臨的特有安全威脅的防禦機製詳解。書中確實提到瞭防火牆和入侵檢測係統（IDS）的部署位置，並強調瞭物理接入點的安全管理。但當我試圖深挖eNB與MME之間S1接口的安全性，或是Diameter信令的安全傳輸（如TLS的配置和證書管理）的具體技術細節時，發現內容非常模糊。它隻是籠統地建議“采用最新的安全標準”，卻從未深入探討如何在實際網絡中實現這些標準，比如如何設計一套高效的密鑰輪換機製，或者如何審計MME配置文件的安全漏洞。這讓我感覺作者對網絡安全防護的理解，停留在網絡邊界的層麵，而對承載控製和用戶信息的內部信令流的脆弱性關注不足。這本書在軟件層麵的安全深度挖掘遠遠不夠，更像是一本側重於物理安全和閤規性檢查的指南，而不是一個關於如何構建一個抵禦高級網絡威脅的“4G核心網”的藍圖。