面向3G移動(dòng)通信的IPV6核心網(wǎng)絡(luò)解決方案

　　1、IPv6的市場驅(qū)動(dòng)力

　　由于近年來 Internet及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展， 使用網(wǎng)絡(luò)的人口數(shù)量及新加入互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)迅速增加， 目前Internet 上采用的32位IPv4地址結(jié)構(gòu)的可用地址已經(jīng)面臨地址嚴(yán)重短缺的問題。全球?qū)拵Ы尤肽Ｊ降钠占昂蛯拵暇W(wǎng)人數(shù)的急劇增加，改變了過去人們使用撥號(hào)上網(wǎng)方式，用戶終端設(shè)備始終在線數(shù)目的大量增加加劇了IPv4地址的消耗。

　　另外全球范圍內(nèi)WLAN、2.5、3G無線移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展加快了以互聯(lián)網(wǎng)為核心的通信模式的形成， 由于移動(dòng)通信用戶的增長要比固定網(wǎng)用戶快得多，特別是各種具有聯(lián)網(wǎng)功能的移動(dòng)終端的迅猛發(fā)展，考慮到隨時(shí)隨地的、任何形式、直接的個(gè)人多媒體通訊的需要，現(xiàn)有的IPv4已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足網(wǎng)絡(luò)市場對地址空間、端到端的IP連接、服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)安全和移動(dòng)性能的要求。

　　2、3G移動(dòng)通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的IPv6

　　無線通信方式是通訊網(wǎng)絡(luò)的最靈活的接入方式，而數(shù)據(jù)通信產(chǎn)業(yè)和無線通信產(chǎn)業(yè)的技術(shù)融合是最終實(shí)現(xiàn)“Any to Any”的通信的關(guān)鍵所在?；ヂ?lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展加快了無線通信產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)，使無線通信產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上能更好的滿足對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（主要是IP業(yè)務(wù)）快速增長的需求。而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)3G將啟動(dòng)移動(dòng)通信的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

　　無論是3GPP的UMTS還是3GPP2的CDMA2000系統(tǒng)，它們的系統(tǒng)架構(gòu)都將向全I(xiàn)P的方向演進(jìn)和發(fā)展的。包括對語音、數(shù)據(jù)、多媒體等業(yè)務(wù)形式的承載是基于IP的；端到端的業(yè)務(wù)呼叫模型是基于IP的；RAN及CN核心的網(wǎng)絡(luò)交換和呼叫控制也是基于IP的。而在3G/B3G的系統(tǒng)規(guī)劃中，3GPP、3GPP2規(guī)范的方向均確定了IPv6是3G/B3G網(wǎng)絡(luò)承載、業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展方向。在3G/B3G的IMS階段，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（包括分組域和電路域）將全面基于或兼容IPv6。

　　人們在了解3GPP/3GPP2體系中的IPv6時(shí)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生混亂，這是由于IPv6處于兩個(gè)不同的層面造成的。首先是數(shù)據(jù)承載層面，在這里用戶數(shù)據(jù)流量經(jīng)過運(yùn)營商PLMN從MS流向PDN。另一個(gè)是傳輸承載層面，它與數(shù)據(jù)承載層面是兩個(gè)不同的邏輯層面。概括來講，IPv6會(huì)出現(xiàn)在3GPP/3GPP2標(biāo)準(zhǔn)里的四個(gè)區(qū)域。如圖2所示2個(gè)在用戶數(shù)據(jù)承載層面， 2個(gè)在傳輸承載層面。下圖介紹了IPv6在該體系中的應(yīng)用環(huán)境及其作用。

　　有一點(diǎn)需要澄清。 首先“IP承載服務(wù)”它描述了PLMN中的用戶數(shù)據(jù)服務(wù)承載平面，并非傳輸承載平面。為了更好的理解數(shù)據(jù)承載平面與傳輸承載平面，請參見圖3。我們看到圖中有兩個(gè)不同的IP層，橙色（包括IMS使用的綠色）部分是承載用戶數(shù)據(jù)的IP層。它是用來在UE和應(yīng)用之間傳送UDP或TCP的網(wǎng)絡(luò)層。另外在PLMN中，運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)里還存在另一套IP協(xié)議棧。但如圖所示，它屬于另一個(gè)層面，即傳輸承載層面。

　　3、數(shù)據(jù)承載層面的IPv6

　　數(shù)據(jù)承載層面的范圍從MS到MS希望訪問的提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)（在3G標(biāo)準(zhǔn)中稱為PDN）設(shè)備，在端到端的呼叫模型中可能是另一個(gè)MS。在用戶的數(shù)據(jù)承載層面，IMS（IP MulTImedia Subsystem，圖2中綠色的部分）與IPv6是很重要的部分，因?yàn)?GPP標(biāo)準(zhǔn)要求IMS使用IPv6，并確立了其唯一性。請注意，3GPP2出于兩種體系融合的考慮，也同樣采用了這樣的IMS協(xié)議模式。IMS IPv6數(shù)據(jù)流會(huì)從MS流向PDN，進(jìn)入移動(dòng)運(yùn)營商的IM子域。IMS使用SIP作為控制平面來控制用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)會(huì)流向提供SIP應(yīng)用的Intranet、Internet、ASP或WASP。這正是圖2、3中綠色箭頭所表示的部分。從支持雙棧（IPv4、IPv6）的MS起，3G系統(tǒng)中所有關(guān)連IMS呼叫流程的所有網(wǎng)元將必須支持IPv6。包括支持雙棧的MS、分組網(wǎng)關(guān)及Pi網(wǎng)絡(luò)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)地址，SIP控制平面的CSCF等，涉及MS的IPv6地址分配、簡單IP、移動(dòng)IP業(yè)務(wù)PPP會(huì)話的用戶在PDSN路由匯聚，F(xiàn)A與HA的管道，HA的COA地址綁定表的更新等等。這意味著在實(shí)施IMS的階段，采用IPv6作為核心網(wǎng)絡(luò)（包括分組、電路域）的承載網(wǎng)絡(luò)將是最佳的選擇。 同時(shí)通過IPv6網(wǎng)絡(luò)中QoS技術(shù)的實(shí)施，針對不同業(yè)務(wù)等級(jí)、流量模型的要求，充分保證對3G網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端的不同等級(jí)的業(yè)務(wù)應(yīng)用的、不同的SLA要求實(shí)現(xiàn)端到端（同一管理域內(nèi)）的服務(wù)質(zhì)量保證。在3G正式商用前會(huì)有不同階段，如不同廠家設(shè)備的融合、測試試驗(yàn)以及部署等?，F(xiàn)階段最突出的問題是IETF與3GPP/3GPP2 SIP網(wǎng)元之間的差異，以及IMS與外部使用IPv4的SIP設(shè)備之間的互通性。

　　4、傳輸承載層面的IPv6

　　在傳輸承載層面有兩個(gè)重要部分需要考慮。按3GPP/3GPP2術(shù)語講就是核心網(wǎng)絡(luò)（CN：Core Network）和無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN：Radio Access Network），它們都可以或應(yīng)該使用IPv6。傳輸承載層面存在于RAN網(wǎng)絡(luò)的承載層、R-P/Gn接口和3G的CN網(wǎng)絡(luò)層面（如Gp接口）， IPv6作為可選項(xiàng)出現(xiàn)。

　　在CN和RAN中傳輸承載層面并不作任何用戶界面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)決定。只有在PDSN/GGSN處才開始進(jìn)行一部分基于IP包頭的轉(zhuǎn)發(fā)判斷。更多的智能選路處理過程都發(fā)生在GGSN的Gi接口和PDSN的Pi接口之后。在MS與PDSN/GGSN之間，關(guān)于應(yīng)用的IP層經(jīng)過隧道被傳送。在3GPP 的UMTS系統(tǒng)中，CN的傳輸使用隧道協(xié)議GTP（GPRS Tunnel Protocol）支持MS與GGSN的連接。在GPRS（2.5G）中GTP只出現(xiàn)在SGSN與GGSN之間；在UMTS環(huán)境中GTP還連接在相關(guān)的RNC（Radio Network Controller）與SGSN上。GTP可以使用IPv4或IPv6。正如我們前面所講的，傳輸承載平面的IP（這里的GTP IP層）版本完全與數(shù)據(jù)承載平面獨(dú)立。從MS經(jīng)過上行鏈路鏈接到PDSN/GGSN，或從GGSN經(jīng)下行鏈路傳送到MS。當(dāng)IP數(shù)據(jù)包從MS被投遞到PDSN/GGSN時(shí)，它的IP路由和轉(zhuǎn)發(fā)就將要真正開始了。