Nghiên ứu, đề xuất triển khai ipv6 trong hệ thống lte

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRẦN HIẾU NGUYỄN TRẦN HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI IPv6 KỸ THUẬT VIỄN THÔNG TRONG HỆ THỐNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 2016A Hà Nội - 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204902171000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRẦN HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI IPv6 TRONG HỆ THỐNG LTE Chuyên nghành: Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC VĂN Hà Nội - 2018 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG - HỆ THỐNG MẠNG LTE VÀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG ĐỊA CHỈ IP 1.1 Tổng quan 1.2 Hệ thống mạng LTE 1.2.1 Kiến trúc mạng LTE 1.2.2 Các điểm tham chiếu LTE (LTE reference points) 1.2.3 Các chồng giao thức LTE (control and user plane protocol) 1.3 Vấn đề sử dụng tài nguyên địa IP 12 1.3.1 Xu hướng tăng trưởng số lượng người sử dụng Internet 12 1.3.2 Xu hướng phát triển mạng băng rộng 13 1.4 Kết luận: 15 CHƯƠNG - GIAO THỨC THẾ HỆ MỚI IPv6 VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI16 2.1 Tổng quan 16 2.1.1 Một số ưu điểm IPv6 so với IPv4 16 2.1.2 Sự khác biệt việc sử dụng địa IPv6 so với IPv4 18 2.1.3 Biểu diễn địa IPv6 19 2.1.4 Cấu trúc địa IPv6 21 2.1.5 Định danh giao diện (interface identifier) địa IPv6 23 2.1.6 Phân loại địa IPv6 25 2.2 Sơ trạng triển khai IPv6 nói chung cho mạng 4G/LTE nói riêng 27 i 2.2.1 Trên giới 27 2.2.2 Trong nước 30 2.3 Kết luận 33 CHƯƠNG - GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI SANG IPv6 CHO MẠNG LTE VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 34 3.1 Tổng quan giải pháp chuyển đổi sang IPv6 34 3.2 Kinh nghiệm, khuyến nghị triển khai IPv6 cho LTE giới 37 3.2.1 Giải pháp SKTelecom (Hàn Quốc) 38 3.2.2 Một số khuyến nghị, kinh nghiệm triển khai LTE giới 39 3.3 Một số kỹ thuật tiêu biểu sử dụng trình chuyển đổi 40 3.3.1 Kỹ thuật NAT64/DNS64 41 3.3.2 Kỹ thuật 464XLAT (hỗ trợ IPv4 IPv6) 47 3.4 So sánh hiệu IPv4 IPv6 mạng IPv6 LTE 50 3.4.1 Mơ hình mạng 4G/LTE dùng việc so sánh hiệu 51 3.4.2 Các nghiên cứu đo lường hiệu suất IPv6 52 3.4.3 Phân tích kỹ thuật chuyển đổi IPv6 53 3.4.4 Đo kiểm hiệu 62 m 62 3.4.4.2 La chn tên min 63 3.4.4.3 Kt qu 63 3.5 KẾT LUẬN 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 LỜI CẢM ƠN 69 ii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 3G 3GPP 3GPP2 4G E-RAN Third Generation Mobile Communications System 3rd Generation Partnership Project 3rd Generation Partnership Project Fourth Generation Mobile Communication System Evolved Radio Access Network E-UTRAN Enhanced Universal Terrestrial Radio Access EPC Network Evolved Packet Control FEC Forward Error Correction FDD Frenquency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access GERAN GSM EDGE Radio Access Network GPRS General Packet Radio Service GGSN Gateway GPRS Support Node HLR Home Location Register HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access HSS Home Subscriber Server HSUPA High Speed Uplink Packet Access ICMP Internet Control Messaging Protocol IPv4 IPv6 ISP IANA ITU IETF Hệ thống thông tin di động hệ ba Đề án đối tác hệ ba Đề án thứ đối tác hệ thứ Hệ thống thông tin di động hệ thứ Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất phát triển Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu tăng cường Phát triển điều khiển gói liệu Hiệu chỉnh lỗi trước Song cơng phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp Nút hỗ trợ cổng nối GPRS Bộ ghi định vị thường trú Truy cập gói đường xuống tốc độ cao Truy cập gói tốc độ cao Máy chủ quản lý thuê bao thường trú Truy cập gói đường lên tốc độ cao giao thức điều khiển tầng IP, sử dụng để trao đổi thơng tin điều khiển dịng liệu, thông báo lỗi thông tin trạng thái giao thức TCP/IP Internet Protocol version / Chồng giao thức kết nối Internet phiên Internet Protocol version Chồng giao thức kết nối Internet phiên Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet Internet Assigned Numbers Tổ chức cấp phát, quản lý tài nguyên Authority Internet toàn cầu International Telecommunications ITU tổ chức chuyên môn Liên Hiệp Quốc nhằm tiêu chuẩn hố Union viễn thơng quốc tế Internet Engineering Task Force Tạm dịch Lực Lượng Quản Lý Kỹ Thuật, tổ chức mở thành lập từ năm 1993 ISOC Có chức nghiên cứu, phát triển định chuẩn dùng Internet, thúc đẩy iii phát triển tiêu chuẩn Internet Phát triển dài hạn Nhiều đầu vào nhiều đầu Nhiều đầu vào đầu LTE MIMO MISO Long Term Evolution Multiple Input Multiple Output Multiple Input Single Output MME MMSE Mobility Management Entity Minimum Mean Square Error MS TCP Mobile Station Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol UE UTRAN User Equipment UMTS Teresstrial Radio Access Network Vietnam Internet Network Trung tâm Internet Việt Nam Information Center VNNIC Thực thể quản lý di động Sai lỗi bình phương trung bình cực tiểu Trạm gốc TCP giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP Sử dụng TCP, ứng dụng máy chủ nối mạng tạo "kết nối" với nhau, mà qua chúng trao đổi liệu gói tin UDP giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP Dùng UDP, chương trình mạng máy tính gửi liệu ngắn gọi datagram tới máy khác Thiết bị người sử dụng Mạng truy nhập vô tuyến UMTS iv DANH MỤC HÌNH VẼ c t k thun ca 4G/LTE Hình Kin trúc mng LTE Hình Cha thành phn LTE Hình Mơ hình tham chiu LTE Hình Chng giao thc LTE (LTE protocol layers) Hình Chng giao thc User plane protocol 11 Hình Chng giao thc Control plane protocol 12 Hình S i dùng Internet th gii (theo Internet Live Stats) 13 Hình Thng kê s ng thit b n 2021 (ngun Cisco VNI Mobile) 14 Hình 10 Thng ca thit b n 2021 (ngun Cisco VNI Mobile) 14 Hình 11 T phát trin ca mng (ngun Cisco VNI Mobile) 15 Hình 12 Cách biu dia ch IPv6 t dng nh phân sang hexa 20 Hình 13 Ví d v biu dia ch IPv6  dng rút gn 21 Hình 14 Cng thy ca ma ch IPv6 22 Hình 15 Ánh x t EUI-48 sang EUI-64 24 Hình 16 T ng cnh danh giao din t a ch MAC 25 Hình 17 Các loa ch IPv6 27 Hình 18 Top 10 nhà mng trin khai IPv6 (ngun World IPv6 Launch) 29 Hình 19 Bi phát trin IPv6 ca mt s u th gii 30 Hình 20 T l trin khai IPv6 ca Vit Nam (tháng 12/2017, ngun APNIC) 30 Hình 21 S i dùng IPv6 (tháng 12/2017, ngun Cisco) 31 Hình 22 T l ng IPv6 ca FPT VNPT (ngun World IPv6 Launch) 31 Hình 23  43 Hình 24 Minh ha kt ni mng IPv6-IPv4 44 Hình 25 -IPv4 44 Hình 26 -IPv4 45  hong ca NAT64/DNS64 46 Hình 28 Mơ hình IPv4 + 464XLAT 47 Hình 29 Mơ hình IPv6 + 464XLAT 48 v c chuya ch 464XLAT 48 Hình 31 Topology mng 3GPP khơng dây 49 Hình 32 Kin trúc mng IPv6 LTE ti Hàn Quc (s dng 464XLAT) 51 Hình 33 Th tc kt ni TCP kt ni ti web server IPv6 55 Hình 34 Timeline kt ni TCP nn IPv6 56 Hình 35 Th tc kt ni TCP ti máy ch web IPv4 57 Hình 36 Timeline kt ni TCP nn IPv4 58 Hình 37 Th tc kt ni TCP ti máy ch web IPv4 s dng 464XLAT 59 Hình 38 Th tc kt ni TCP t IPv6 ti IPv4 b fallback 60 Hình 39 Timeline kt ni t IPv6 sang IPv4 b fallback 61 Hình 40 Kt qu t ni IPv4 IPv6 64 Hình 41 RTT kt ni IPv6 t 65 Hình 42 RTT kt ni IPv4 t 65 vi DANH MỤC BẢNG Bm tham chiu LTE Bng Mt s thông tin v vic th nghim/trin khai LTE IPv6 40 vii MỞ ĐẦU Trước trình bày vấn đề nghiên cứu đề tài này, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Văn tận tình hướng dẫn, cảm ơn tác giả báo, tài liệu, cung cấp kiến thức, thơng tin hữu ích để em hồn thiện phần nghiên cứu Gần đây, nhiều cụm từ "Thời đại bùng nổ thông tin", "Internet bùng nổ", "thương mại điện tử bùng nổ", "bùng nổ blog giải trí", "bùng nổ trị chơi trực tuyến", "di động phát triển bùng nổ", "3G làm bùng nổ Mobile Internet", hay nhắc đến nhiều Phần cho thấy lĩnh vực CNTT - Viễn thông - Internet - Di động giai đoạn phát triển mạnh mẽ tiếp tục "bùng nổ" tương lai Mạng di động 2G nâng cấp lên 3G tiến lên 4G/LTE, ứng dụng Internet di động ngày phong phú, điện thoại di động "cục gạch" ngày cải tiến thành điện thoại thơng minh duyệt web khắp nơi, tốc độ truy cập mạng cải thiện đáng kể, lượng nội dung số tạo "ào ạt", đơn vị đo exabyte phải tăng lên zettabyte (tương đương 1024 exabyte) địa IP phiên (IPv4) sử dụng gần triệt để - đến thời điểm cạn kiệt - thay IPv6 Công nghệ IPv6 mang đến giải pháp cứu cánh cho cộng đồng mạng toàn giới Được phát triển tảng IPv4, mục tiêu IPv6 tăng khơng gian địa Internet có thêm số cải tiến liên quan tới vấn đề bảo mật, di động,… Chính vậy, đồng ý hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Ngọc Văn, em tập trung thực đề tài ”Nghiên cứu, đề xuất triển khai IPv6 hệ thống LTE”, với mục tiêu đưa phương án giải vấn đề thiếu hụt địa IP triển khai ứng dụng, công nghệ liên quan tới Internet, đặc biệt lĩnh vực di động LTE Luận văn gồm chương: Chương 1: Hệ thống mạng LTE vấn đề sử dụng địa IP Chương 2: Giao thức hệ IPv6 tình hình triển khai Chương 3: Giải pháp chuyển đổi sang IPv6 cho mạng LTE đánh giá hiệu Do nhiều yếu tố khách quan chủ quan, Luận văn khó tránh khỏi sai sót, hạn chế Em mong nhận góp ý thầy, để Luận văn