IPv6技术原理及在3G移动通信中的应用前景

3、移动IPv6与移动IPv4技术比较

相对于目前广泛应用于无线网络的IPv4技术，移动IPv6的优势非常明显，这些优势主要体现在以下几个方面。

(1)地址数量大大增加

移动IPv6的128位地址长度对于充满生机的移动市场来说是非常诱人的。另外，采用移动IPv6之后将不再需要NAT，这将使移动IPv6的部署更加简单直接，由于不再需要管理内部地址与公网地址之间的网络地址翻译和地址映射，网络的部署工作只需要管理比移动IPv4少的网络元素和协议即可。

(2)可以实现端到端的对等通信

NAT被广泛地使用在互联网上，绝大多数的应用都是基于客户端/服务器的方式。这种状况完全无法满足人们对未来移动网络的要求。移动手机之间以及与其他网络设备之间的通信绝大部分都要求是对等的，因此需要有全球地址而不是内部地址。去掉NAT将使通信真正实现全球任意点到任意点的连接。

(3)地址的结构层次更加优化

移动IPv6不仅能提供大量的IP地址以满足移动通信的飞速发展，而且可以根据地区注册机构的政策来定义移动IPv6地址的层次结构，从而减小路由表的大小，并且可以通过地区本地地址和选路控制来定义某个组织的内部网络。

(4)内嵌的安全机制

移动IPv6将安全作为标准的有机组成部分，安全的部署是在更加协调统一的层次上，而不是像IPv4那样通过叠加的解决方案来实现。通过移动IPv6中的IPsec可以对IP层上(也就是运行在IP层上的所有应用)的通信提供加密/授权。通过移动IPv6可以实现远程企业内部网(如企业VPN网络)的无缝接入，并且可以实现永远连接。

(5)能够实现地址的自动配置

移动IPv6中主机地址的配置方法要比移动IPv4中的多，任何主机IPv6的地址配置包括无状态自动配置、全状态自动配置和静态地址。这意味着在移动IPv6环境中的编址方式能够实现更加有效率的自我管理，使得移动、增加和更改都更加容易，并且显著降低网络管理的成本。

(6)服务质量(QoS)提高

服务质量是多种因素的综合问题。从协议的角度来看，移动IPv6的头标增加了一个流标记域，20位长的流标记域使得任何网络的中间点都能够确定并区别对待某个IP地址的数据流。

(7)移动性更好

移动IPv6实现了完整的IP层的移动性。特别是面对移动终端数量剧增，只有移动IPv6才能为每个设备分配一个永久的全球IP地址。由于移动IPv6很容易扩展、有能力处理大规模移动性的要求，所以它将能解决全球范围的网络和各种接入技术之间的移动性问题。

(8)结构比移动IPv4更加简单并且容易部署

由于每个IPv6的主机都必须具备通信节点(CN)的功能，当与运行移动IPv6的主机通信时，每个IPv6主机都可以执行路由的优化，从而避免三角路由问题。另外，与移动IPv4不同的是，移动IPv6中不再需要外地代理(FA)。IPv6地址的自动配置还简化了移动节点转交地址(CoS)的分配。

4、移动IPv6技术在3G核心网中的应用

无论是3GPP的UMTS还是3GPP2的CDMA2000系统，它们的系统架构都将向全IP的方向演进和发展，包括对、数据、多媒体等业务形式的承载是基于IP的;端到端的业务呼叫模型是基于IP的;RAN及CN核心的网络交换和呼叫控制也是基于IP的。而在3G/B3G的系统规划中，3GPP、3GPP2规范的方向均确定了IPv6是3G/B3G网络承载、业务应用的发展方向。在3G/B3G的IMS阶段，网络系统(包括分组域和电路域)将全面基于或兼容IPv6。

移动IP技术是在原有IP技术上引入的一种新的路由策略，上层基于IP地址的业务不会因为节点的移动而中断，这种可移动性是建立在第三层的基础上的，因而可以屏蔽底层链路的异质性。在UMTS中引入移动IP技术是为了弥补原有移动通信系统中移动性管理的不足。

在UMTS中应用移动IPv6的原理。图中，实线表示UE到归属地的注册过程;虚线表示UE和通信节点间的绑定过程，这是UE给通信节点发送数据的通道，也是UE和通信节点绑定后，数据从通信节点到UE的通道;点划线表示CN发向UE的数据报首先被路由到归属地代理。

一个移动的UE开机时，首先检测是否在其归属地网络中。如果是，则不需要移动IP的相关操作(包括地址分配和隧道建立)，但是，必须每隔一段时间检测是否在归属地网络。防火墙的安置随安全性要求的强弱而定，一般安置在GGSN和外部网络的连接处。如果UE检测到当前的网络不是归属地网络，那么，当前网络的GGSN或者与GGSN相连的DHCP(动态主机配置协议)服务器通过动态地址分配方案给UE分配一个临时的IP地址，称为转交地址(Care of Address，CA)。然后，UE将CA和HA(归属地地址)向HPLMN(归属公共陆地移动网)的归属地代理(在图2中的归属地代理可以由GGSN或者归属地网络的边缘路由器来充当)发送绑定请求报文，告诉归属地代理当前的CA。归属地代理接收后，发送绑定响应给UE，这样绑定过程完成。归属地代理将引导所有发送给UE的数据报传输到归属地代理，然后通过隧道传送到UE当前的CA处(UE实际位置)。移动节点发送数据包时，把一个CA作为源地址，将归属地地址写入归属地地址选项中，这样可以解决入口过滤的问题(因为有的路由器具有源路由过滤功能)。与UE通信的节点(CN)将归属地地址拷贝到源地址中，这样对上层来说，就认为数据报是从源地址发送过来的，并没有感受到UE的移动，这保证了移动对上层的透明性。UE收到CN的数据报后，会直接发送绑定请求给CN，CN接收后，发送绑定响应给UE，以后的数据报直接发送到CA处，而不用通过归属地代理进行中转，这是移动IPv6优化路由的特点。所有这些都是在第三层完成的，上层的数据通信感觉不到这种变化，也就是说，基于IP的应用不会因为UE的移动而终止。

5、结束语

3G的发展方向将是一个全IP的分组网络，3G业务将以数据和互联网业务为主，在3G网络上将承载实时、移动多媒体、移动电子商务等多种业务，因此在计费、漫游、应用、终端等方面会更加复杂，IPv6将是实现这些服务的关键。如果说3G的发展推动了IPv6的发展和标准化，那么IPv6协议的诸多优越特性则为3G网络的发展奠定了坚实的基础，IPv6有庞大的地址空间、对移动性有良好的支持、有服务质量的保证机制、安全性和地址自动分配机制等。3GPP将IPv6作为3G必须遵循的标准，国内外很多通信厂商正致力于构建基于IPv6的全IP的3G核心网(All-IP Core)。

但是移动IPv6是一项新的网络基础技术，从标准到研发到部署到应用的过程中还有很多细节没有经过验证。对于运营商来说，将面临着来自多方面(如技术、成本、经济、应用等)的挑战。在对当前技术、市场需求了解以及对IPv6、3G等技术发展趋势深刻把握的基础上，中国的移动运营商需要在建设IPv6商用网之前，积累足够的IPv6网络建设和运营经验，以便为建设基于IPv6的3G网络和顺利地将现有的移动互联网向IPv6迁移做好准备。

来源：网界网