移动IPv6前景探析及运营商应对策略

随著移动技术的发展，传统采用电路交换的无线网络将逐步被改造为以IP分组交换为基础的无线网络，此种情况下，移动IP将变得与无线网络同样重要，特别是在未来3G网络的建设中，移动IPv6不仅将成为移动运营商必须要做出选择的一项重要技术，还将成为能够使3G网络和热点地区的蓝牙或Wi-Fi（802.11b）之间实现无缝漫游的一种基本技术。一、移动IPv6的优势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。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，使得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。可以实现端到端的对等通信：今天的因特网上NAT被广泛地使用，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，因为移动手机之间以及与其它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可达、任意点到任意点的连接、网络发起（network-initiated）的IP业务等，这对于未来蜂窝网络和因特网之间的互通来说是最有益的，对这些网络的持续成功发展是至关重要的。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。内嵌的安全机制：虽然两种IP标准目前都支持IPsec（IP安全协议），而且在今天的移动IPv4网络中已经使用了IPsec，但是移动IPv6是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安全。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。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（DHCPv6）和静态地址。这意味著在移动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，并且显著降低了网络管理的成本。服务质量（QoS）提高：服务质量是一个各种因素的综合问题，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，尽管目前流标记的确切使用方法尚未标准化，但可以肯定的是它可以用来支持未来基于服务水平和其它标准的新的计费系统等。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。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。总之，移动IPv6的目的是无论用户如何接入网络，都能使用户保留永久的IP地址。移动IPv6将允许用户从其手持设备上拔掉以太网的电缆之后，还能继续下载文件或者进行IP电话的通话（VoIP），在这一过程中用户的连接不断转移，从办公室的无线局域网（WLAN），到外部环境的蜂窝网络，最后到家里的DSL连线，但用户的所有应用都不会中断。二、移动IPv6前景预测1.移动数据业务的空前发展与地址稀缺的矛盾凸现移动IPv6的优势1999年底，全球的移动用户数约为4.8亿；2002年底，全球的移动用户数已经增长到大约10亿，三年翻了一番。从图1可以看出，在今后的几年里，移动通信的用户数还将不断增长，其增长的幅度远远高于其它通信手段用户的增长速度。亚太地区的移动用户数在未来几年的增长情况良好，一直居全球之冠。由于这一地区移动用户数的迅速增长以及移动数据业务的进一步发展，将使公用IP地址的需求越来越无法得到满足，IPv4地址在这一地区的供需矛盾将日益尖锐，向IPv6过渡的要求会越来越紧迫。诺基亚公司的预测显示，到2005年，全球移动用户的数量将是现在的三倍，每个用户产生的流量将是现在的两倍，因此总网络流量将是现在的六倍。由于语音服务利润的下降，许多运营商都转向通过3G提供的新业务来获取收益，这些运营商同时维护电路交换网和分组交换网的成本很高，因此分组交换和电路交换之间的平衡将很快变成以分组交换为主导。传统的移动通信技术主要是为了支撑话音业务，虽然随著用户需求的提出和技术的发展，目前已经有了基于WAP或GPRS提供IP业务的蜂窝电话产品，但是现有的技术远远无法满足未来通信的需要，第三代移动通信将采用分组交换的设备来代替电路交换设备，IP业务将是第三代移动通信业务中的重要组成部分。未来移动通信的发展需要以移动IPv6为基础。实现用户通信的同一性：目前一个人拥有多个不同类型的终端（如手机、PDA、笔记本电脑等）的现象已不鲜见，这些终端普遍都有上网功能，但这些终端的上网是互不相干的，通信的内容、方式也因终端而异。然而从用户的角度来看，实现通信的同一性是至关重要的，未来用户应该只关注自己的应用而将终端淡化成一种手段，而以IPv6大量的地址资源和其它先进的性能做基础，完全可以实现通信的同一性。P2P成为基本的通信模式：目前移动数据应用的通信模式仍然是客户端/服务器的方式，由于现在的IPv4网络上大量使用NAT地址，使得网上的通信无法实现端到端而只能是端到NAT，P2P的通信模式在IPv4网络上无法实现。IPv6提供了丰富的地址资源，每一个连在网上的设备都有全球可识别的唯一的公用IP地址，这使得P2P最终成为基本的通信模式。实现多种接入方式的无缝互联：未来各种接入网技术仍然共存，如在PAN中采用蓝牙技术、LAN中采用无线局域网（802.11）、WAN中采用WCDMA/GSM等，而无线技术最终将使人们忽略接入技术的不同而实现随时随地的网络连接，用户能够使用一种多模的终端来通过全球移动网络以及有限范围的WLAN或蓝牙系统来接入IP网络或因特网，用户从某种接入技术覆盖的区域移动到另外一种接入技术覆盖的区域时仍然能够保持不间断的连接。全IP网络的观点：业界的一种观点认为，未来的网络将是全IP网络，全IP能无缝集成各种接入方式，将宽带、移动因特网和现有的无线系统都集成到IP层中，通过一种网络基础设施提供所有通信服务，并为运营商带来许多好处，如节省成本、增强网络的可扩展性和灵活性、提高网络运作效率、创造新的收入机会等等。要实现全IP网络，采用移动IPv6是最基本的要求。3.未来移动通信业务的发展需要移动IPv6通信的移动性和游牧性、移动通信中各种先进业务（如IMS）的要求，使得移动IPv6最终成为必然的选择，IPv4无法满足很多新的应用的要求，如IP电话、移动IP、推送应用等等。未来移动通信的应用越来越丰富多彩，而拥有全球独一无二的公用IP地址是实现这些业务的基础。随著移动通信的发展，不仅仅是移动电话成为移动信息社会的核心，越来越多的其它设备也可以用来通信和获取信息。但是，很多新的业务却必须建立在每个终端都拥有全球独一无二的公用IP地址的基础上，这使得移动IPv6成为实现许多新业务的基础。4.移动IPv6将丰富并完善移动价值链的构成移动IPv6网络将从根本上不同于现有的IPv4网络，移动IPv6的技术特点决定了它非常适合于拥有巨大数量的各种细小设备的网络，因此今后连接在移动IPv6网络上的设备范围将完全突破今天的尺度，提供的业务也会空前的丰富多彩，那时整个移动价值链的构成将远比今天的复杂，移动运营商、业务提供商、设备制造商必将在更高的起点上实现共赢，而最终的赢家将是作为最终用户的消费者——他们将以更低的价格获得前所未有的丰富应用和服务。5.移动IPv6为移动网络和移动业务的可持续发展提供了保障移动IPv6不仅可以提供取之不尽的地址空间，而且增加了很多支持未来业务的功能和特色，对于移动运营商来说，如果投资建设新的网络，必然要考虑的是网络的扩展性和可持续发展，只有移动IPv6才有能力为未来网络和未来业务的发展提供强有力的支撑，保障网络和业务的可持续发展。三、移动IPv6与我国3G发展的关系1.我国移动IP业务的发展现状IP业务最早与移动通信结合是在电路交换的移动通信网络中引入IP电话业务，在我国，GSM移动网络中早已经引入了IP电话。之后，GSM网络中的IP分组数据业务——GPRS业务也在我国商用，GPRS分组业务使得空中接口频谱利用率与地面接入网带宽利用效率都得到极大地提高，而且实现了更加合理的资费政策——“按流量计费”，用户可以24小时在线，只有点击的时候才计费。随著我国互联网业务和移动通信的结合，使用比电脑更加简单、便捷、易用和廉价移动终端上网将会普及，各种丰富的数据业务将会以更加廉价而实用的方式为大众所接受。未来的第三代移动通信网络的发展方向将是一个全IP的分组网络。目前，3G网络在世界范围内商用的数量不断增加，3G在一些国家和地区已经开始形成。现在3G市场发育相对成熟的国家是日本和韩国，英国、意大利和澳大利亚也将成为3G市场发展的又一热点地区，美国的3G市场也有望很快形成。从我国目前的情况来看，虽然我国信息产业部还没有正式颁发3G许可证，但是从移动运营商到设备及终端制造商，从内容提供商到应用开发商，都在为我国3G的到来积极准备。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网络上将承载著实时话音、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）。3.移动IPv6将有利于运营商多种接入方式的无缝互联最近，无线网络WLAN在中国的热点地区渐成亮点，随著网络技术和业务的发展，人们将会提出多种接入方式无缝互连的要求，即忽略蓝牙、无线局域网和广域网（GSM/CDMA）之间的技术差异，使得在不同网络环境下用户的连接和所使用的业务不会中断，真正实现不间断的连接。采用移动IPv6将使这一目标的实现更加容易。2003年初，爱立信首次演示了这一领域的尝试，称为Guardian Angel的医学紧急系统（救护车）可以在各种不同的接入网络之间无缝移动，在特定地点选择最可用的接入网络。使用GSM/GPRS 或者UMTS/WCDMA等移动网络，医生可以从医院的设备上观察到救护车中的患者并为病人检查心率和血压，一旦救护车到达医院，系统可以自动转换到使用医院内部的无线局域网，数据流可以同时使用单独的网络接口，如果无线局域网不够可靠，重要数据传输可以同时使用GSM/GPRS或UMTS/WCDMA信道。4.中国的移动运营商要有超前意识，积极应对新技术的挑战面对新技术的挑战，中国的移动运营商也采取了积极的行动。中国移动在2000年5月17日开通了移动互联网实验网，在2000年底又建设了移动互联网骨干网，并先后进行了各省移动互联网的建设。在整个建设过程中，IP地址资源的不足严重影响了网络的规划、建设及业务开展，中国移动深深体会到IP地址不足的痛苦，很多省网只能申请到16个C或24个C的IP地址。在2001年7月9日，中国移动宣布开通覆盖16个省、25个城市的GPRS网络，用户容量40万，GPRS业务“永远在线”的特点导致中国移动对IP地址需求的进一步增加。中国移动在未来将会把世界上最大的GSM网演进为世界上最大的WCDMA网络。中国联通也一直在探索移动互联网发展的新思路，并在全国范围内开通了无线数据业务——“联通在信”，联合多家无线数据业务内容/服务提供商为中国联通的移动用户提供有价值的无线数据服务。 目前我国的移动电话用户数已达2.5亿户，可以想像，如果中国的移动用户在未来开始使用3G服务时，需要的IP地址数量将是如此的巨大，中国在建设3G时，除了IPv6将别无选择。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和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，将面临著来自多方（如技术、成本、经济、应用等）的挑战，因此，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。中国移动运营商的应对策略有以下几个方面。时刻关注IPv6的发展动态：对于移动运营商来说，除了考虑技术上的先进性之外，更关心的主要还是投资回报的问题，在没有合理的商用目的之前，移动运营商采用IPv6的积极性不会很高。但是他们不仅不能忽视新技术的存在，更要随时关注IPv6的发展状况，并思考如果有一天必须支持IPv6时该怎么做，否则将会在未来新技术成熟并广泛部署时陷入被动的局面。中国的移动运营商在现阶段可以先搭建小规模的试验网：对于无线产业来说，IPv6可能是未来唯一的选择，而且这种选择随著3G时代的到来也会越来越迫切。对于中国的移动运营商来说现阶段最经济有效的策略是积极搭建小规模的试验网，积累IPv6网络建设和运营经验，为今后商用网络的部署奠定坚实的基础。移动运营商必须考虑网络的扩展性和可持续发展：对于移动运营商来说今天建设的网络必须考虑到要服务于明天的应用，因此在决定所采用的技术时必须考虑该项技术未来的发展和可扩展性，移动IPv6是运营商在网络建设时不得不考虑的因素。移动运营商要进行多方合作：对于通信领域来说，只有业务上的成功才能证明技术的成功，而移动运营商要想通过采用移动IPv6获得业务上的成功，就必须积极进行多方合作，包括与设备制造商、家电厂商、应用开发商等进行良好的合作，还包括与国外的相关组织、制造商和运营商进行广泛的合作。移动运营商在采用移动IPv6时必须以应用为导向：移动IPv6的推广必须以应用为导向，应用是推动技术前进的动力，只有以应用为导向才能赋予IPv6强大的生命力，只有移动IPv6的应用随处开花结果，移动IPv6才有存在的意义。在IPv6的开发过程中对应用给予足够的重视，将为IPv6最终的商用奠定良好的基础，通过应用推动IPv6商用发展，而商业应用的成功又反过来对会IPv6技术提出更高的要求并投入了新的资金，从而使技术与商业的发展形成良性循环。