中国移动通信研究院于 川 郑 巍 陈健捷 陈 刚
摘 要：随着可供分配的IPv4地址越来越少，IPv6距离我们的脚步越来越近了；终端作为IPv6商用化进程中重要的环节之一，需要我们重点关注。本文在介绍I Pv6终端现状的同时，分析了终端从IPv4到IPv6过渡所面临的主要场景，并提出了应对各种场景可能的解决方案；最后，本文对IPv6终端领域的一些关键技术进行了重点介绍。 关键字：终端 IPv6 按需PDP激活 PDCP 头压缩
一、IPv6终端技术现状
1998年8月10日，IETF IESG宣布了一组互联网草案成为标准，即从RFC2460到2463，这一天也就被认为是IPv6的诞生日。十几年已经过去，IPv6服务仍没有在网络上进行广泛部署，全世界除了几个教育研究机构的网络能够提供IPv6终端的接入外，IPv6服务寥寥无几。然而随着互联网（包括移动互联网）在中国的迅猛发展，IPv4地址即将耗尽，IPv6技术已经引起了广泛的关注，尤其是中国IP地址紧缺问题十分严峻，一方面宽带业务急剧扩展，未来物联网、云计算等业务都对IP地址存在着海量需求；另一方面，中国目前IPv4公网地址极度紧缺，推广IPv6技术已经势在必行。
但目前IPv6还非常不成熟，设备支持程度还远远不够，尤其是手机终端，到目前为止还没有一款TD手机能够支持IPv6，能够支持IPv6的GSM手机数量也十分有限；手机终端对IPv6的支持情况，已经成为了制约中国IPv6发展及运营商IPv6推广建设的主要瓶颈。
二、IPv6终端过渡方案
IPv4向IPv6过渡是一个长期的过程，在这个过程中如何做到终端侧的平滑切换直接影响到用户体验，而用户体验直接关系到IPv6产品的商业化进程，然而终端在其产品设计和开发中面临着很多的挑战。终端不像其他网络设备可以在产品发布之后方便地进行升级，终端到了用户手中之后就失去了对其的控制，所以终端的IPv6设计一定要考虑得十分周全，有设计瑕疵的终端流入市场之后，网络要一直保持对这类终端的适配，这样会为IPv4向IPv6过渡留下不可预测的隐患。
实现终端IPv4/IPv6的平滑切换显得十分重要，终端在未来的IPv6世界，也就IPv4/IPv6长期并存的世界里面临着以下几种不确定性：
z终端获取的IP地址是IPv4还是IPv6？
z业务服务器的地址是IPv4还是IPv6?
z用户选择的业务是IPv4还是IPv6?
目前终端访问业务是通过APN拨号的方式进行，网络在为终端分配IP地址的时候很难知道业务服务器的信息，因而存在以下使用场景：
z用户分配到的地址是IPv4地址，但要访问的业务是IPv6；
z用户分配到的地址是IPv6地址，但要访问的业务是IPv4；
z用户只分配到了一种地址，但要同时访问IPv4、IPv6两类业务。
要适用于以上使用场景，有以下几种解决方案：
z终端同时申请IPv4、IPv6两类地址，终端根据业务服务器地址的不同进行地址的选择和路由；
z设置IPv6业务专用APN，通过APN设置来消除业务服务器地址的不确定；
z终端根据业务的需要，动态地申请IP地址；
z终端只申请一类地址，通过翻译/隧道方式进行转换如PNAT。
IPv6终端过渡方案一定要考虑到以上使用场景并根据运营商不同的网络部署策略采取不同的方案。
三、IPv6终端关键技术
为了实现终端从IPv4到IPv6的平滑过渡，根据不同的网络部署策略，终端侧有很多关键技术可以选择。
3.1IPv6终端的AP和CP接口设计
双核终端架构将成为IPv6终端的一种主流架构，在该架构之下的AP和CP 接口设计是实现IPv6的关键，图1为激活IPv6类型的PDP并动态获取IPv6地址而涉及的流程和主要的AP与CP之间的命令交互的一个工程实现样例。
图1 AP和CP接口
注：AT Adapter为一个CP侧标准Modem接口与AP侧操作系统接口之间的适配层。AT Adapter运行在AP上，但为流程叙述方便，下文中如无特殊说明，都将AT Adapter在逻辑上视为CP功能的一部分，而AP则指AP侧的操作系统。
各步骤描述如下：
1.AP给CP发送AT消息1设置要激活的PDP类型（IPv6、IPv4）；
2.CP给AP返回一个响应，确认是否设置成功，CP是否准备好；
3.AP给CP发送AT消息2，要求CP开始执行PDP激活；
4.CP向SGSN发出“Activate PDP Context Request”；
5.在接受创建PDP上下文请求时，GGSN创建由PDP上下文分配的前缀和GGSN 生成的接口标识组成的IPv6地址。此地址随后在“Create PDP Context Response”的PDP地址信息元素被返回；
6.SGSN将“Activate PDP Context Accept”消息返回给CP；
7.AP侧的AT Adapter调用位于AP侧的pppd与CP侧Modem完成PPP协商流程，随后向AP侧操作系统返回一个响应，确认PDP激活是否成功；
8.AP在空闲命令通道上向CP发送AT消息3，来读取CP从网络获得的IPv6
地址；
9.CP给AP返回一个响应，包含从GGSN申请到的IPv6地址。AP收到GGSN 产生的IPv6地址，从中提取出接口标识并存储。AP要用此接口标识来建立其链路。AP忽略在激活PDP上下文接受中收到的IPv6地址中包含的前缀；
10.AP给GGSN发送“Router Solicitation message”来激活路由器广播消息的发送；
11.GGSN向AP发送“Router Advertisement message”，其中包含步骤5相同的前缀。在AP收到路由器广播消息后，AP通过步骤9收到的接口标识或本地生成的接口标识与路由器广播收到的前缀，构造出完整IPv6地址。
3.2按需PDP激活
按需PDP激活是针对3GPP R8以前的终端，双栈终端通过设置双栈APN，终端通过该APN激活PS域业务时，终端根据业务所访问的目的服务器决定做哪种类型的PDP激活。
如果业务已指明访问的是IPv4、IPv6地址，则终端应对应的进行IPv4类型的PDP激活、IPv6类型的PDP激活。如果业务访问的是域名，则先进行IPv6类型的PDP激活。
IPv6 PDP成功激活获得IPv6地址后，对要访问的域名做DNS解析。如果解析结果业务具有IPv6地址，那么就可以正常访问；如果解析结果没有IPv6地址，则终端发起IPv4类型的PDP激活消息，并获得IPv4地址，然后重新进行服务器端地址解析，或者从之前的地址解析结果中寻IPv4地址，如果解析成功或者从之前的地址解析结果中到IPv4地址，那么就可以进行业务访问，否则业务访问失败，见图2。
图2 按需PDP激活流程图
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