Tin Tức & Sự kiện

CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI IPv6 TRONG MẠNG DI ĐỘNG

09/10/2018 09:12:10

CÔNG NGHỆ CHUYỂN ĐỔI IPv6 TRONG MẠNG DI ĐỘNG

Sự phát triển của mạng di động thế hệ mi 3G, 4G LTE đã tác động, làm thay đổi kiến trúc hạ tng Internet, số lượng thuê bao truy cp Internet từ mạng di động 3G, 4G LTEtăng trưởng nhanh chóng. Trên thế giới đang có xu hướng chuyển đổi, trin khai mngdi động băng rộng 4G LTE, hin tại đã có trên 125 nhà mạng trên thế giới đã hoànthành trin khai & cung cp dch vụ 4G LTE cho khách hàng. Ti Vit Nam chúng ta, theo kế hoch đến năm 2020 các nhà mạng sẽ hoàn thành chuyển đổi sang 4G LTE.

Mng 4G LTE vi kiến trúc dự trên nn IP (IP-based), cung cp nhiu dch vụ kết ni, dch vụ ni dung tốc độ cao, ... sẽ cn sử dng nhiều địa chỉ IP. Trước tình trng cn kiệt địa chỉ IPv4 hiện ti, các nhà mạng di động cũng đã có các chiến lược, hành động cụ thể để đảm bo tiếp tc duy trì, phát trin hoạt động kinh doanh ca doanh nghip.Trong đó tập trung 2 gii pháp chính:

  • -  Tiếp tục triển khai IPv4 sử dụng NAT nhằm kéo dài thi gian tn tại địa chIPv4. Tuy nhiên đây chỉ là gii pháp tm thi, hn chế nhiu về việc đáp ứng dch vụ và quan trng nht là không giải quyết được vấn đề cốt lõi ca vicạn kiệt địa chỉ IPv4.

  • -  Tập trung triển khai IPv6 cho hệ thng mng, hạ tng và các sản phẩm dịch vụ,mở rộng thuê bao đặc biệt khi phát triển các mạng di động thế hệ mi 4G LTE là điều không tránh khi.

  • Mô hình kiến trúc mạng di động

1. Hin trng sử dng IPv4 trong mạng di động

Vic sử dng địa chỉ IPv4 hin nay cho các mạng di động thường được thiết lp càiđặt IPv4 vi CGNAT:

Mô hình mạng di động sử dng địa chỉ IPv4

Các địa chỉ private IPv4 được sử dng trong mạng di động gán cho người sử dng cui. Để kết ni internet thc hiện phương thức CGNAT biên dịch địa chỉ da trên NAT/PAT 44. CGNAT viết tt ca Carrier Grade NAT hay còn gi là Large Scale NAT (LSN), mục đích cung cấp gii pháp cho các doanh nghip cung ISP, cũng nhưcác tổ chc trong vic trin khai, mở rng mạng lưới, dch vụ trong thi gian cn kitđịa chỉ IPv4. CGNAT cho phép các ISP và các tổ chc biên dch mt cách trong sut kết ni sử dụng IPv4 không gián đoạn đối với người sử dụng vượt quá gii hn khônggian địa chỉ IPv4 toàn cu hiện có. Địa chỉ private IPv4 sẽ được gán vào mng truy nhp và sử dng thiết bị tập trung để qun lý và biên dịch địa chỉ public IPv4 truy nhp mng Internet toàn cu. Tuy nhiên gii pháp CGNAT tn ti mt số nhược điểm:

  • -  Gii hạn không gian địa chỉ IPv4 Private nên cũng không thể mở rng vô hđược.

  • -  Chi phí trin khai và duy trì mạng lưới khi triển khai CGNAT tăng cao. Theotính toán ca các nhà mng, các tổ chức thì ước tính chi phí sẽ tăng khoảng 30% khi trin khai CGNAT.

2. Công nghệ IPv6 cho mạng di động băng rộng 2.1. Hỗ trợ IPv6 trong 3GPP

2.1Các loi sóng mang trong 3GPP

Các phiên bản 3GPP trước phiên bn 8 đưa ra khái nim dualstack PDP context IPv6được cài đặt cùng vi PDP context IPv4. Mt PDP context là mt liên kết gia máy di

động và mt PDN (APN).Vi dch vụ IPv4, kết ni sẽ được to qua PDP context IPv4, và vi dch vụ IPv6, kết ni sẽ được to qua PDP context IPv6. Do vy PDP context yêu cu hai tín hiu sóng mang, do đó sẽ làm lãng phí tài nguyên mng.

Đến phiên bn 3GPP phiên bn 8 và 9 hin ti khái nim kết ni dualstack PDN vàEPS bearer đượđưa vào. Giao thc 3GPP từ phiên bn 8 trở lên đã hoàn toàn hỗ trsong song IPv4 và IPv6 trên cùng mt sóng mang và làm cho dualstack trở lên đơngiản hơn các phiên bản trước đó.

2.2. Các phương pháp chuyển di IPv6 trong mạng di động băng rộng

Trin khai IPv6 cho mng truy nhập internet không dây đòi hỏi các yêu cu sau:

  • -  Người sử dng cui phi hỗ trợ kết ni thun IPv6 hoc song song IPv4/IPv6

  • -  DNS hỗ trợ đầy đủ tính năng IPv6 hoặc song song DNS64

  • -  Các SGSN/MME phi hỗ trợ IPv6

  • -  Radius AAA, GGSN, HLR/HSS hỗ trợ đầy đủ IPv6

  • -  MPLS Core 6PE/6VPE

  • -  Hỗ trợ chuyển đổi NAT quy mô ln NAT44 và NAT64

    Vi quy mô và vic phát trin của thuê bao di động, vic giữ nguyên sử dụng địa chIPv4 hin ti trong mng lõi và sử dng NAT64 cho kết ni mng IPv6 không phi là gii pháp la chn tt.

    Hin ti có hai phương pháp chuyển đổi phổ biến đã được thử nghim và ng dng trin khai hiu quả cho mạng di động băng rộng.

a. Phương pháp Dualstack

Mô hình mng sử dng chuyển đổi dualstack

Gii pháp này sẽ trin khai sử dụng địa chỉ IPv4/IPv6 trong các thiết bị qun lý trong mạng lưới và các thiết bị đầu cui. Các thiết bị đầu cui sẽ nhn sóng mang IPv4/IPv6 hoc IPv4 và IPv6. Vi các truy cp IPv4 vn sử dng CGNAT cho biên dch giữa địchỉ private IPv4 và public IPv4, đối vi truy cp IPv6 sẽ sử dụng địa chỉ toàn cu IPv6 cho kết ni internet.

Ưu điểm:

  • -  Giữ nguyên hin trng ca mng, có thể gim chi phí và dễ dàng hơn cho việc chuyển đổi

  • -  Hoạt động tt vi các ng dng trên cả hai giao thc IPv4 và IPv6

  • -  Hu hết các thiết bị đều hỗ trợ dualstack IPv4/IPv6

Nhược điểm:

  • -  Không gii quyết vấn đề cn kiệt địa chỉ IPv4

  • -  Yêu cu PDP context hỗ trợ IPv4/IPv6 trên tt cả các phn tử mng

    -  Gii pháp này phù hp vi các nhà mng có nhiu ni dung mà không thể thc hin chuyển đổi IPv6 nhanh chóng.

b. Gii pháp IPv6-Only + DNS64/NAT64

Mng sử dng thuần địa chỉ IPv6, để kết ni mng IPv4 sử dụng phương pháp chuyểnđổđược biết ti NAT64/DNS64. Thiết bị đầu cui sử dụng địa chỉ IPv6 và kết ni mng IPv4 hin có qua bộ biên dịch địa chỉ NAT64/DNS64

Ưu điểm:

  • -  Phương pháp này giải quyết được vấn đề cn kit IPv4.

  • -  Các thiết bị hỗ trợ IPv6 đã sẵn sàng

-  Hu hết các ng dng hoạt động tt vi NAT64/DNS64

Nhược điểm:

- Không thay thế hoàn toàn cho các kết nối IPv4 đang sẵn có ví dụ web, email làm vic tốt nhưng các ứng dụng OTT như Skype, Whatapp không hoạt động khi sử dng NAT64.

c. Gii pháp IPv6-Only + 464XLAT

Mô hình gii pháp IPv6-Only + 464XLAT:

Gii pháp 464XLAT (RFC6877)

Các thành phn hệ thng:

  • -  CLAT: là bộ biên dịch phía khách hàng, hoạt động theo giao thức IP/ICMP, cho phép biên dịch 1:1 từ địa chỉ IPv4 Private sang địa chỉ IPv6 Global và ngược lại.

-  PLAT: bộ biên dịch phía nhà cung cấp, hoạt động theo cơ chế statefull NAT64, cho phép biên dịch N:1 địa chỉ IPv6 Global thành địa chỉ IPv4 Global và ngược lại.

464XLAT cung cp hu hn các kết ni IPv4 qua mng IPv6 bng cách kết hp biên dch các giao thức stateful được biết đến (RFC6146) trong mng lõi và biên dch các giao thc stateless (RFC6145) ở mng biên. Vi kết ni IPv6, thiết bị đầu cui sẽ kết ni trc tiếp vi mng IPv6. Vi kết ni mng IPv4 mà yêu cu nguyên bn IPv4 hay không có thể sử dng biên dch CLAT hoc không CLAT ti mng IPv4.

Ưu điểm:

  • -  Gii quyết vấn đề cn kit IPv4 và hoàn toàn kết ni tt vi các ng dng IPv4 hin có.

  • -  Tiếp tc phát trin mạng lưới trên nn IPv4 hin ti

-  100% các dch vụ hoạt động tt

Nhược điểm:

- Các thiết bị đầu cui phi hỗ trợ 464XLAT.

Kết lun: Cần nhấn mạnh rằng ứng dụng địa chỉ IPv6 là tương lai của Internet, là điều thiết yếu, không phải là sự lựa chọn cho các mạng di động trong tương lai. Các nhà mạng di động cần nhận thức rõ việc triển khai hỗ trợ IPv6 là một phần công việc trong việc phát trin mạng di động thế hệ mi hoc khi nâng cp mở rng mng.Vi cácphương pháp chuyển đổi được trình bày ở trên, các nhà mạng di động la chn cácphương pháp chuyển đổi tùy thuc vào tình trng, chiến lược và tm nhìn ca mi nhà mng. Hin nay trên thế gii các nhà mạng di động đã thực hin thử nghim và chuyển đổi sử dng IPv6 cho mạng như T-Mobile, Verrizon, SKTelecom,AT&T...Đây cũng là kinh nghiệm tham kho tt cho các nhà mạng di động ti Vit Nam trong quá trình chuyển đổi IPv6.

Nguồn: VNNIC