3G/Ev-DoIPv6移动终端技术研究

张志荣，解冲锋，高歆雅

（中国电信股份有限公司北京研究院 北京100035）

1 3G/Ev-Do IPv6移动终端概述

随着移动互联网的迅猛发展，全球IPv4地址资源缺乏，推广和发展IPv6技术势在必行。然而，受IPv6应用推动不足及自身条件所限，目前移动终端对IPv6功能的支持现状较差，成为IPv6技术发展及推广的主要瓶颈。产业界普遍认为，IPv6功能需要在移动终端的基带处理器或基带芯片（网络（Network）模式）中实现，尽管Motorola在2012年下半年推出了Android平台XT889移动终端（依赖基带芯片支持IPv6方案），但在中国电信股份有限公司湖南分公司（以下简称湖南电信）Ev-Do/IPv6现网测试中仍然发现一些问题。

中国电信股份有限公司北京研究院通过研究和实验，提出了不依赖基带芯片支持的IPv6技术方案 （中继（Relay）模式），早在2011年就已在Android平台XT800、ME811和I909 3款移动终端上实现了技术方案，并通过了湖南电信、中国电信股份有限公司江苏分公司（以下简称江苏电信）Ev-Do/IPv6现网测试和验证，打破了支持IPv6特性必须依赖基带芯片的限制，推动中国电信3G/Ev-Do移动终端率先实现IPv6技术。

2 3G/Ev-Do IPv6移动终端技术方案

目前，智能移动终端一般有应用处理器（AP）和基带处理器或基带芯片（BP）两部分组成，其中AP运行OpenOS智能终端操作系统，比如Android、iOS、WP、UbuntuOS等，BP运行RTOS+Modem协议栈。

2.1 Network方案

Network方案如图1所示。如果采用Network方案支持IPv6特性，需要移动终端的CDMA基带芯片和操作系统都要支持IPv6协议栈，两边协同处理，接口对接共同支持IPv6特性。尽管该方案能够较好地支持CDMA QoS、GPSOne等能力，但必须依赖CDMA基带芯片厂商对IPv6的推进以及基带芯片和操作系统的相互配合。目前，大多数终端厂商不知道如何采用Network方案实现IPv6特性，因此，大多数终端厂商还未推出支持IPv6特性的3G/Ev-Do移动终端。

Network方案需要AP和BP都要支持IPv6协议栈，其具体工作流程如下。

（1）移动终端BP侧跟网络侧PDSN进行PPP协商，获得IPv6地址和建立IPv6会话。

（2）移动终端AP将IPv6数据分组后打包传给BP。

（3）BP将IPv6分组拆分，进行检测、过滤等操作后，用BP侧IPv6模块重新划分为IPv6分组，再经过BP侧PPP封装，最后通过BP侧无线空口传给BSC/PCF，BSC/PCF传给PDSN，完成AP和PDSN之间数据非透明传输。

（4）AP与BP之 间 通 过 基 于USB或ShareMemory的PPP或Ethernet进行数据传输。

通过Network方案支持IPv6特性，对AP和BP都有IPv6协议要求。

图1 Network方案

2.2 Relay方案

Relay方案如图2所示。如果采用Relay方案支持IPv6特性，则仅需要移动终端完善OpenOS如Android、iOS、WP、UbuntuOS等操作系统中IPv6协议栈，修改拨号配置文件和修改BP工作模式，就可实现对IPv6功能的支持。相比而言，Relay方案虽然无法实现CDMA空口QoS，但仍能可以实现IPv6方面的全部功能。

Relay方案仅需要AP部分支持IPv6协议栈，其具体工作流程如下。

（1）移动终端AP通过AT命令将BP设成Relay模式。

（2）移动终端BP和BSC/PCF建立无线空口连接。

（3）AP经 过BP透 传 跟PDSN进 行PPP协 商，获 得IPv6地址和建立IPv6会话。

（4）AP通过PPP协议把IPv6数据封装传送给网络，完成AP和PDSN之间的端到端数据分组透明传输。

（5）AP与BP之 间 通 过 基 于USB或ShareMemory的PPP进行数据传输。

Relay方案仅对AP有IPv6协议要求，对BP没有IPv6协议要求。

Relay方案不依赖基带芯片来实现IPv6特性，有利于加快IPv6移动终端的实现，从而扭转IPv6移动终端薄弱环节，对于已经上市的移动终端升级成IPv6移动终端也提供了一种有效、快速、经济的方法。

图2 Relay方案

3 3G/Ev-Do IPv6移动终端测试和验证

3.1 Relay方案IPv6移动终端实验室测试和验证

在实验室搭建无线Ev-Do接入和移动分组域测试环境，用Relay方案对XT800、ME811和I909 3款移动终端（BP采用的QSC6085芯片本身不支持IPv6特性）进行IPv6改造，改造后的移动终端 （IPv6移动终端）通过Ev-Do方式接入移动分组域并访问IPv4/IPv6资源，具体访问界面示例如图3～图5所示。

图3 改造后的XT800 IPv6方式访问http://whatismyv6.com

图4 改造后的ME811 IPv6方式访问http://www.kame.net（显示乌龟动画）

图5 改造后的I909 IPv6方式访问中国电信集团IPv6版网站

3.2 Relay/Network方案IPv6移动终端现网测试和验证

Ev-Do/IPv6现网测试网络架构如图6所示。为了不影响现网正常工作，IPv6移动终端（采用Relay或Network方案）通过Ev-Do现网接入移动分组域生产PDSN，生产PDSN将用户重定向至实验网IPv6 PDSN。IPv6移动终端通过认证请求，并获取到PDSN下发的IPv4/IPv6地址，然后发起IPv4/IPv6访问，成功访问现网的IPv4/IPv6双栈网络。

（1）Relay方案IPv6移动终端Ev-Do现网测试和验证

PDSN对采用Relay方案的IPv6移动终端（改造后的XT800/ME811/I909）下发IPv4/IPv6地址，IPv4/IPv6地址分别 为124.233.31.25/2001:c68:3402:3001:0:2:62a9:1b01，如图7所示。

Relay方案IPv6移动终端通过Ev-Do现网访问IPv4/IPv6网站的界面如图8所示。

图6 Ev-Do/IPv6现网测试网络架构

图7 Relay方案IPv6移动终端获取的IPv4/IPv6地址

图8 Relay方案IPv6移动终端通过Ev-Do现 网 访 问IPv4/IPv6网站

（2）Network方案IPv6移动终端Ev-Do现网测试和验证

采用Network方案的IPv6移动终端（XT889）能获取PDSN下发的IPv4/IPv6双栈地址和DNS地址，并能通过DNS查询A和AAAA网站访问地址，能正常访问IPv4和IPv6网站，具体访问界面示例如图9和图10所示。

图9 Network方案IPv6移动终端获取的IPv4/IPv6地址

图10 Network方案IPv6移动终端通过Ev-Do现网访问IPv4/IPv6网站

表1 采用Relay方案IPv6移动终端测试结果

表2 采用Network方案IPv6移动终端测试结果

（3）测试结果

采用Relay方案和Network方案的IPv6移动终端测试结果见表1和表2。

Network方案IPv6移动终端在长沙仅能获取IPv6地址，不能访问IPv6网站。

4 结束语和展望

本文重点研究了3G/Ev-Do移动终端IPv6技术方案，并对两种实现方案分别做了测试和验证。从理论研究和实际测试可以看出，不依赖芯片支持IPv6方案（Relay方案）和依赖基带芯片支持IPv6方案（Network方案）在技术上都是可行的，实现移动终端对IPv6的支持可选择Relay和Network两种技术方案之一，两种技术方案各有优缺点。

在依赖基带芯片支持IPv6方案（Network方案）完全成熟之前，积极推荐采用不依赖芯片支持IPv6方案（Relay方案），保证 有商用的IPv6移 动终端，避免IPv6移动终端成为IPv6网络部署的瓶颈。可向CDMA终端厂商共享不依赖芯片支持IPv6技术方案，降低开发成本，缩短产品开发周期。同时，也可以对已上市移动终端实现IPv6改造。

随着依赖基带芯片支持IPv6方案的成熟，移动终端推荐采用Network方案来满足IPv6技术需求，同时完善CDMA空口QoS、GPSOne等特性。无论采取什么方案，一定要积极推动IPv6移动终端的尽早上市，为IPv6的外场测试以及商用提供技术保障。

针对目前现状，建议运营商应给终端厂商早日发布IPv6移动终端技术和测试规范，发出明确信号，强制要求移动终端入网时支持IPv6功能，扭转当前IPv6移动终端缺乏的局面。积极在江苏和湖南等省开展IPv6移动终端规模试商用测试和验证，为大规模商用提供宝贵的经验和指导，引领IPv6移动终端产业链发展。

在cdma2000向eHRPD/LTE技术过渡时，也要考虑eHRPD/LTE多模移动终端IPv6特性的部署，实现网络和终端IPv6化的同步升级和发展。

此外，应积极部署IPv6移动终端上IPv6代表性应用和业务，加速IPv6移动终端的推广和使用，加速IPv6技术的发展和普及。

1 3GPP2 X.S0011-002-D 2.0.cdma2000无线IP网络标准：简单IP与移动IP接入业务，2008

2 中国电信集团公司.中国电信CDMA移动终端总体技术要求，2012

3 董志明，张志荣，张长学等.智能终端主流平台——Android的IPv6分析.移动通信，2011（1）

4 何平，戴国华，刘兆元.IPv6移动终端应用现状分析.移动通信，2010（17）

5 何平，肖海，刘兆元.从分层架构看移动终端IPv6支持方案.移动通信，2012（15）