3G/Ev-DoIPv6移動(dòng)終端技術(shù)研究

張志榮，解沖鋒，高歆雅

（中國電信股份有限公司北京研究院 北京100035）

1 3G/Ev-Do IPv6移動(dòng)終端概述

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，全球IPv4地址資源缺乏，推廣和發(fā)展IPv6技術(shù)勢在必行。然而，受IPv6應(yīng)用推動(dòng)不足及自身?xiàng)l件所限，目前移動(dòng)終端對IPv6功能的支持現(xiàn)狀較差，成為IPv6技術(shù)發(fā)展及推廣的主要瓶頸。產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，IPv6功能需要在移動(dòng)終端的基帶處理器或基帶芯片（網(wǎng)絡(luò)（Network）模式）中實(shí)現(xiàn)，盡管Motorola在2012年下半年推出了Android平臺(tái)XT889移動(dòng)終端（依賴基帶芯片支持IPv6方案），但在中國電信股份有限公司湖南分公司（以下簡稱湖南電信）Ev-Do/IPv6現(xiàn)網(wǎng)測試中仍然發(fā)現(xiàn)一些問題。

中國電信股份有限公司北京研究院通過研究和實(shí)驗(yàn)，提出了不依賴基帶芯片支持的IPv6技術(shù)方案 （中繼（Relay）模式），早在2011年就已在Android平臺(tái)XT800、ME811和I909 3款移動(dòng)終端上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)方案，并通過了湖南電信、中國電信股份有限公司江蘇分公司（以下簡稱江蘇電信）Ev-Do/IPv6現(xiàn)網(wǎng)測試和驗(yàn)證，打破了支持IPv6特性必須依賴基帶芯片的限制，推動(dòng)中國電信3G/Ev-Do移動(dòng)終端率先實(shí)現(xiàn)IPv6技術(shù)。

2 3G/Ev-Do IPv6移動(dòng)終端技術(shù)方案

目前，智能移動(dòng)終端一般有應(yīng)用處理器（AP）和基帶處理器或基帶芯片（BP）兩部分組成，其中AP運(yùn)行OpenOS智能終端操作系統(tǒng)，比如Android、iOS、WP、UbuntuOS等，BP運(yùn)行RTOS+Modem協(xié)議棧。

2.1 Network方案

Network方案如圖1所示。如果采用Network方案支持IPv6特性，需要移動(dòng)終端的CDMA基帶芯片和操作系統(tǒng)都要支持IPv6協(xié)議棧，兩邊協(xié)同處理，接口對接共同支持IPv6特性。盡管該方案能夠較好地支持CDMA QoS、GPSOne等能力，但必須依賴CDMA基帶芯片廠商對IPv6的推進(jìn)以及基帶芯片和操作系統(tǒng)的相互配合。目前，大多數(shù)終端廠商不知道如何采用Network方案實(shí)現(xiàn)IPv6特性，因此，大多數(shù)終端廠商還未推出支持IPv6特性的3G/Ev-Do移動(dòng)終端。

Network方案需要AP和BP都要支持IPv6協(xié)議棧，其具體工作流程如下。

（1）移動(dòng)終端BP側(cè)跟網(wǎng)絡(luò)側(cè)PDSN進(jìn)行PPP協(xié)商，獲得IPv6地址和建立IPv6會(huì)話。

（2）移動(dòng)終端AP將IPv6數(shù)據(jù)分組后打包傳給BP。

（3）BP將IPv6分組拆分，進(jìn)行檢測、過濾等操作后，用BP側(cè)IPv6模塊重新劃分為IPv6分組，再經(jīng)過BP側(cè)PPP封裝，最后通過BP側(cè)無線空口傳給BSC/PCF，BSC/PCF傳給PDSN，完成AP和PDSN之間數(shù)據(jù)非透明傳輸。

（4）AP與BP之 間 通 過 基 于USB或ShareMemory的PPP或Ethernet進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

通過Network方案支持IPv6特性，對AP和BP都有IPv6協(xié)議要求。

圖1 Network方案

2.2 Relay方案

Relay方案如圖2所示。如果采用Relay方案支持IPv6特性，則僅需要移動(dòng)終端完善OpenOS如Android、iOS、WP、UbuntuOS等操作系統(tǒng)中IPv6協(xié)議棧，修改撥號(hào)配置文件和修改BP工作模式，就可實(shí)現(xiàn)對IPv6功能的支持。相比而言，Relay方案雖然無法實(shí)現(xiàn)CDMA空口QoS，但仍能可以實(shí)現(xiàn)IPv6方面的全部功能。

Relay方案僅需要AP部分支持IPv6協(xié)議棧，其具體工作流程如下。

（1）移動(dòng)終端AP通過AT命令將BP設(shè)成Relay模式。

（2）移動(dòng)終端BP和BSC/PCF建立無線空口連接。

（3）AP經(jīng) 過BP透 傳 跟PDSN進(jìn) 行PPP協(xié) 商，獲 得IPv6地址和建立IPv6會(huì)話。

（4）AP通過PPP協(xié)議把IPv6數(shù)據(jù)封裝傳送給網(wǎng)絡(luò)，完成AP和PDSN之間的端到端數(shù)據(jù)分組透明傳輸。

（5）AP與BP之 間 通 過 基 于USB或ShareMemory的PPP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

Relay方案僅對AP有IPv6協(xié)議要求，對BP沒有IPv6協(xié)議要求。

Relay方案不依賴基帶芯片來實(shí)現(xiàn)IPv6特性，有利于加快IPv6移動(dòng)終端的實(shí)現(xiàn)，從而扭轉(zhuǎn)IPv6移動(dòng)終端薄弱環(huán)節(jié)，對于已經(jīng)上市的移動(dòng)終端升級成IPv6移動(dòng)終端也提供了一種有效、快速、經(jīng)濟(jì)的方法。

圖2 Relay方案

3 3G/Ev-Do IPv6移動(dòng)終端測試和驗(yàn)證

3.1 Relay方案IPv6移動(dòng)終端實(shí)驗(yàn)室測試和驗(yàn)證

在實(shí)驗(yàn)室搭建無線Ev-Do接入和移動(dòng)分組域測試環(huán)境，用Relay方案對XT800、ME811和I909 3款移動(dòng)終端（BP采用的QSC6085芯片本身不支持IPv6特性）進(jìn)行IPv6改造，改造后的移動(dòng)終端 （IPv6移動(dòng)終端）通過Ev-Do方式接入移動(dòng)分組域并訪問IPv4/IPv6資源，具體訪問界面示例如圖3～圖5所示。

圖3 改造后的XT800 IPv6方式訪問http://whatismyv6.com

圖4 改造后的ME811 IPv6方式訪問http://www.kame.net（顯示烏龜動(dòng)畫）

圖5 改造后的I909 IPv6方式訪問中國電信集團(tuán)IPv6版網(wǎng)站

3.2 Relay/Network方案IPv6移動(dòng)終端現(xiàn)網(wǎng)測試和驗(yàn)證

Ev-Do/IPv6現(xiàn)網(wǎng)測試網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖6所示。為了不影響現(xiàn)網(wǎng)正常工作，IPv6移動(dòng)終端（采用Relay或Network方案）通過Ev-Do現(xiàn)網(wǎng)接入移動(dòng)分組域生產(chǎn)PDSN，生產(chǎn)PDSN將用戶重定向至實(shí)驗(yàn)網(wǎng)IPv6 PDSN。IPv6移動(dòng)終端通過認(rèn)證請求，并獲取到PDSN下發(fā)的IPv4/IPv6地址，然后發(fā)起IPv4/IPv6訪問，成功訪問現(xiàn)網(wǎng)的IPv4/IPv6雙棧網(wǎng)絡(luò)。

（1）Relay方案IPv6移動(dòng)終端Ev-Do現(xiàn)網(wǎng)測試和驗(yàn)證

PDSN對采用Relay方案的IPv6移動(dòng)終端（改造后的XT800/ME811/I909）下發(fā)IPv4/IPv6地址，IPv4/IPv6地址分別 為124.233.31.25/2001:c68:3402:3001:0:2:62a9:1b01，如圖7所示。

Relay方案IPv6移動(dòng)終端通過Ev-Do現(xiàn)網(wǎng)訪問IPv4/IPv6網(wǎng)站的界面如圖8所示。

圖6 Ev-Do/IPv6現(xiàn)網(wǎng)測試網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖7 Relay方案IPv6移動(dòng)終端獲取的IPv4/IPv6地址

圖8 Relay方案IPv6移動(dòng)終端通過Ev-Do現(xiàn) 網(wǎng) 訪 問IPv4/IPv6網(wǎng)站

（2）Network方案IPv6移動(dòng)終端Ev-Do現(xiàn)網(wǎng)測試和驗(yàn)證

采用Network方案的IPv6移動(dòng)終端（XT889）能獲取PDSN下發(fā)的IPv4/IPv6雙棧地址和DNS地址，并能通過DNS查詢A和AAAA網(wǎng)站訪問地址，能正常訪問IPv4和IPv6網(wǎng)站，具體訪問界面示例如圖9和圖10所示。

圖9 Network方案IPv6移動(dòng)終端獲取的IPv4/IPv6地址

圖10 Network方案IPv6移動(dòng)終端通過Ev-Do現(xiàn)網(wǎng)訪問IPv4/IPv6網(wǎng)站

表1 采用Relay方案IPv6移動(dòng)終端測試結(jié)果

表2 采用Network方案IPv6移動(dòng)終端測試結(jié)果

（3）測試結(jié)果

采用Relay方案和Network方案的IPv6移動(dòng)終端測試結(jié)果見表1和表2。

Network方案IPv6移動(dòng)終端在長沙僅能獲取IPv6地址，不能訪問IPv6網(wǎng)站。

4 結(jié)束語和展望

本文重點(diǎn)研究了3G/Ev-Do移動(dòng)終端IPv6技術(shù)方案，并對兩種實(shí)現(xiàn)方案分別做了測試和驗(yàn)證。從理論研究和實(shí)際測試可以看出，不依賴芯片支持IPv6方案（Relay方案）和依賴基帶芯片支持IPv6方案（Network方案）在技術(shù)上都是可行的，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端對IPv6的支持可選擇Relay和Network兩種技術(shù)方案之一，兩種技術(shù)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。

在依賴基帶芯片支持IPv6方案（Network方案）完全成熟之前，積極推薦采用不依賴芯片支持IPv6方案（Relay方案），保證 有商用的IPv6移 動(dòng)終端，避免IPv6移動(dòng)終端成為IPv6網(wǎng)絡(luò)部署的瓶頸。可向CDMA終端廠商共享不依賴芯片支持IPv6技術(shù)方案，降低開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。同時(shí)，也可以對已上市移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)IPv6改造。

隨著依賴基帶芯片支持IPv6方案的成熟，移動(dòng)終端推薦采用Network方案來滿足IPv6技術(shù)需求，同時(shí)完善CDMA空口QoS、GPSOne等特性。無論采取什么方案，一定要積極推動(dòng)IPv6移動(dòng)終端的盡早上市，為IPv6的外場測試以及商用提供技術(shù)保障。

針對目前現(xiàn)狀，建議運(yùn)營商應(yīng)給終端廠商早日發(fā)布IPv6移動(dòng)終端技術(shù)和測試規(guī)范，發(fā)出明確信號(hào)，強(qiáng)制要求移動(dòng)終端入網(wǎng)時(shí)支持IPv6功能，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前IPv6移動(dòng)終端缺乏的局面。積極在江蘇和湖南等省開展IPv6移動(dòng)終端規(guī)模試商用測試和驗(yàn)證，為大規(guī)模商用提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)，引領(lǐng)IPv6移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

在cdma2000向eHRPD/LTE技術(shù)過渡時(shí)，也要考慮eHRPD/LTE多模移動(dòng)終端IPv6特性的部署，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和終端IPv6化的同步升級和發(fā)展。

此外，應(yīng)積極部署IPv6移動(dòng)終端上IPv6代表性應(yīng)用和業(yè)務(wù)，加速IPv6移動(dòng)終端的推廣和使用，加速IPv6技術(shù)的發(fā)展和普及。

1 3GPP2 X.S0011-002-D 2.0.cdma2000無線IP網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：簡單IP與移動(dòng)IP接入業(yè)務(wù)，2008

2 中國電信集團(tuán)公司.中國電信CDMA移動(dòng)終端總體技術(shù)要求，2012

3 董志明，張志榮，張長學(xué)等.智能終端主流平臺(tái)——Android的IPv6分析.移動(dòng)通信，2011（1）

4 何平，戴國華，劉兆元.IPv6移動(dòng)終端應(yīng)用現(xiàn)狀分析.移動(dòng)通信，2010（17）

5 何平，肖海，劉兆元.從分層架構(gòu)看移動(dòng)終端IPv6支持方案.移動(dòng)通信，2012（15）