第四章 IPv63G整合技術第四章 IPv63G整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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行動通訊系統簡介

3G網路架構

All-IP 與行動通訊

IPv6 對3G網路的影響力IPv6 對3G網路的影響力

IPv6 Mobility無線安全(Mobile Security)無線安全(Mobile Security) IPv6 3G整合技術

B3G 網路介紹B3G 網路介紹

參考文獻

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行動通訊系統簡介行動通訊系統簡介

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行動通訊演進

1G 如AMPS NMT及TACS等1G 如AMPS NMT及TACS等2G 如GSMDECT 25G GPRS3G 如W-CDMACDMA2000TDS-CDMA3G 如W CDMA CDMA2000 TDS CDMA

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GSM

Global Systemfor Mobile CommunicationsGlobal Systemfor Mobile Communications採用TDMAGSM的安全措施由兩個方向來考慮 即手機認GSM的安全措施由兩個方向來考慮即手機認證(Authentication)及信號加密(Encryption)

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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章節目錄章節目錄

行動通訊系統簡介

3G網路架構

All-IP 與行動通訊

IPv6 對3G網路的影響力IPv6 對3G網路的影響力

IPv6 Mobility無線安全(Mobile Security)無線安全(Mobile Security) IPv6 3G整合技術

B3G 網路介紹B3G 網路介紹

參考文獻

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

行動通訊系統簡介行動通訊系統簡介

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行動通訊演進

1G 如AMPS NMT及TACS等1G 如AMPS NMT及TACS等2G 如GSMDECT 25G GPRS3G 如W-CDMACDMA2000TDS-CDMA3G 如W CDMA CDMA2000 TDS CDMA

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GSM

Global Systemfor Mobile CommunicationsGlobal Systemfor Mobile Communications採用TDMAGSM的安全措施由兩個方向來考慮 即手機認GSM的安全措施由兩個方向來考慮即手機認證(Authentication)及信號加密(Encryption)

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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行動通訊系統簡介行動通訊系統簡介

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行動通訊演進

1G 如AMPS NMT及TACS等1G 如AMPS NMT及TACS等2G 如GSMDECT 25G GPRS3G 如W-CDMACDMA2000TDS-CDMA3G 如W CDMA CDMA2000 TDS CDMA

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GSM

Global Systemfor Mobile CommunicationsGlobal Systemfor Mobile Communications採用TDMAGSM的安全措施由兩個方向來考慮 即手機認GSM的安全措施由兩個方向來考慮即手機認證(Authentication)及信號加密(Encryption)

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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行動通訊演進

1G 如AMPS NMT及TACS等1G 如AMPS NMT及TACS等2G 如GSMDECT 25G GPRS3G 如W-CDMACDMA2000TDS-CDMA3G 如W CDMA CDMA2000 TDS CDMA

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GSM

Global Systemfor Mobile CommunicationsGlobal Systemfor Mobile Communications採用TDMAGSM的安全措施由兩個方向來考慮 即手機認GSM的安全措施由兩個方向來考慮即手機認證(Authentication)及信號加密(Encryption)

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

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GSM

Global Systemfor Mobile CommunicationsGlobal Systemfor Mobile Communications採用TDMAGSM的安全措施由兩個方向來考慮 即手機認GSM的安全措施由兩個方向來考慮即手機認證(Authentication)及信號加密(Encryption)

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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GPRS

General Packet Radio Service利用「分封交換」（Packet-Switched）的概念

在GPRS的架構上新增加節點

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)Serving GPRS Support Node (SGSN)

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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3G

標榜具有AnytimeAnywhereAnyone CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可CDMA是3G倚賴的技術根源 CDMA技術可達到3G的要求容量與速度

3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息 可用以3G是以寬頻及分封交換形式傳送訊息可用以傳送文字聲音影像及其他多媒體音像在固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps固定或穩定的環境裡傳送速度可達2Mbps在流動環境中也可達到384kbps

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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802 1180211

IEEE 80211

IEEE80211 a

IEEE80211b

IEEE80211g

頻段頻段 24GHz 5GHz 24GHz 24GHz

調變技術 FHSS OFDM FHSS DSS OFDM調變技術 FHSS OFDM FHSSDSSS

OFDM

最大的理論傳送 2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps最大的理論傳送速率

2Mbps 54Mbps 11Mbps 54Mbps

制定時間 1997 1999 1999 2003制定時間 1997 1999 1999 2003

推出時間 已推出 已推出 已推出 已推出

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HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

HomeRF

H R di FHome Radio Frequency短距離無線傳輸技術

使用 SWAP (Shared Wireless Access Protocol )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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藍芽藍芽

簡單的說就是短距離無線通訊簡單的說就是短距離無線通訊

藍芽技術可涵蓋三個應用領域

即取代纜線即取代纜線

個人隨意網路

與網路接取裝置與網路接取裝置

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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3G網路架構3G網路架構

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3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G的三大技術

CDMA2000CDMA2000 TD-S-CDMA W-CDMA

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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CDMA2000CDMA2000

CDMA2000最早是由美國高通北美公司主導提出摩托羅拉Lucent和韓國三星皆是該系統的支持者目前韓國為該標準的主導者這套CDMA2000系統是從窄頻CDMA One數位標準衍生出來的可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G通信硬體建設的成本較為低廉但該系統目前使用的地區侷限於日 韓和北美區域 因而使用的支持者區侷限於日韓和北美區域因而使用的支持者不如W-CDMA多不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的 許多3G手機皆已率是目前各標準中進度最快的許多3G手機皆已率先問世

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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TD-S-CDMA

TD-S-CDMA標準則是由中國大陸獨自制訂的3G標準 1999年6月29日 中國原郵電部電信科學技標準1999年6月29日中國原郵電部電信科學技術研究院(大唐電信)向ITU提出的在頻譜利用率對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特對業務支援頻率靈活性及成本等方面具有獨特優勢但該技術之所以被重視除前述原因外更由於中國大陸龐大的市場因而該標準受到各更由於中國大陸龐大的市場 因而該標準受到各大主要電信設備廠商的重視以致於全球一半以上的設備廠商都宣佈可以支援TD-S-CDMA標準

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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W-CDMA

W-CDMA的支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商日本公司也或多或少參與其中包括歐美的易立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電以及日本的 富士通 夏普等廠商 這套系統能基日本的NTT富士通夏普等廠商這套系統能基於現有的GSM網路上可較輕易地過渡到3G預料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受料GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度會相當高因此W-CDMA具有先天的市場優勢所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構所以筆者將介紹WCDMAUMTS的3G網路架構

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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GPRS的網路架構

GPRS 的網路架構是在現有的 GSM 網路架

構上再增加兩個新的網路設備節點分別為

Serving GPRS Support Node ( SGSN )Gateway GPRS Support Node ( GGSN )

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

GGSNGPRS 新增加的節點 GGSN 中第一個 G 是指 Gateway代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道代表 GGSN 是 GPRS 與外界網路 ( IP ) 的一個閘道所以 GGSN 能將外界網路的封包傳送進 GPRS 網路或將 GPRS 網路內的封包傳出到外界的網際網路上

SGSN在GSM 網路中一個 BSC 同時連接許多 BTSBSC 與BTS 的所在區域即組成 GSM 網路的一個服務區域位於服務區域內的手機使用者都能使用 GSM 通訊網路GPRS 網路增加的另一個節點 SGSN會佈設在網路內的各個服務區域內 SGS 負責紀錄在服務區域內有哪些使用個服務區域內 SGSN 負責紀錄在服務區域內有哪些使用者若是使用者傳送的是屬於封包的資料經由 BSC 的判斷會將封包的資料傳給 SGSN 由 SGSN 做封包的交換與傳輸

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換與傳輸

GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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GPRS的網路架構(Cont )GPRS的網路架構(Cont)

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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介紹 WCDMAUMTS介紹 WCDMAUMTS

第一次看到 無線通訊部分的人 一定第一次看到WCDMAUMTS 無線通訊部分的人一定會好奇使用的名詞竟然變了這樣多例如原本我們在GSM網路中所稱的基地台﹝BTS﹞在WCDMAUMTS 架構下則稱為Node B而原本過去的基地台控制器﹝BSC﹞在新的架構下則稱為RNC﹝Radio Network Controller﹞它們不只是名稱上﹝ ﹞ 它們不只是名稱上的不同其實彼此所負責的工作也有所不同例如過去的 BTSBSC 本身並不負責無線頻寬資源的管理﹝RRMRadio Resource Management﹞這方面的工﹝RRM Radio Resource Management﹞ 這方面的工作主要是由MSC來統籌負責不過MSC還肩負有在收到使用者語音資料時把語音資料還原到PCM格式再透過E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞以便於經由E介面送到GMSC﹝Gateway MSC﹞ 以便於經由GMSC連接到其他通訊網路中﹝例如PSTN﹞ 所以在過去的架構中MSC其實負責了相當多的系統運算

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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介紹 WCDMAUMTS (C t )介紹 WCDMAUMTS (Cont)

不過在WCDMAUMTS的架構下MSC不再需要去處理這樣多的複雜運算無線頻寬資源主要交由 RNC來負責處理這樣做的好處就是可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點可以讓資源管理的工作平均的分布到各個節點上所以原本的MSC就可以有更多的效能與更多的資源用來處理其他的工作維持系統運作多的資源用來處理其他的工作維持系統運作

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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WCDMAUMTS的網路架構

在下圖中一台手機我們用UE ( User Equipment ) 來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM來表示它可以透過手機的無線訊號連到GSM BSS ( Base Station System )或是UTRAN (數個Node B 與RNC的結合)再透過相對應的Interface連到CN ( Core Network )最後透過Core Network連到外面的PSTN ( 電信交換網路 )ISDN電話交換系統或是一個X 25的Eth t網路中交換系統或是一個X25的Ethernet網路中

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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WCDMAUMTS的網路架構(Cont)

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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UTRAN

接下來我們把UTMS中有關 UTRAN的部分做個介紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS紹我們可以把一個UTRAN看成許多獨立的RNS( Radio network system ) 所組成一個RNS被一個RNC所控制而一個RNC可以連到一個到數個Node B透過Iub interface此外RNC之間是透過Iur Interface 彼此相連RNC會透過Iu Interface與CN連線CN連線

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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UTRAN(Cont )UTRAN(Cont)

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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RNC的功能RNC的功能

一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S RNC一個實體的 RNC 系統邏輯上可以看成是 S-RNCD-RNC 與 C-RNC 的不同組合我們用條列說明各 RNC 扮演的角色

從 來看控制它的 就是C-RNC從 Node B來看控制它的RNC就是C-RNC( Control RNC )負責load controlcongestion control與code allocationS-RNC這可以從MS角度看成是Serving RNC負責L2的Processing和RRM的功能D-RNC除了S-RNC之外的RNC就是D-RNC負責Route Data與MacrondashDiversity

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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RNC的功能(Cont )RNC的功能(Cont)

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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WCDMAUMTS的重要元件WCDMAUMTS的重要元件

MSC ( Mobile Switching Center )GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )SGSN ( Serving GPRS Support Node )GGSN ( Gateway GPRS Support Node )HLR ( Home Location Register )VLR ( Visited Location Register )AUC ( Authentication Center )AUC ( Authentication Center )

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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SC具有的功能MSC具有的功能

呼叫(Paging)的處理和控制　當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時MSC會負責處理這個Paging呼叫並把它傳遞給使用者的通訊裝置

過區切換 ( H dOff ) 和漫游 (R i ) 的控制過區切換 ( HandOff ) 和漫游 (Roaming) 的控制當使用者通話期間一直持續的在移動倘若一旦進入其它通話網域就會發生HandOff的情形MSC會負責處理這個HandOff的動作它讓使用者在HandOff時不斷線當使用者漫游到不同的區域時如果區域位置的識別碼 ( Location ID )改變了MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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MSC具有的功能(Cont)使用者資訊的登記與管理　負責對HLR更新使用者目前的位置並且負責登錄使用者的負責對HLR更新使用者目前的位置 並且負責登錄使用者的國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI) 識別碼資訊q p y ) 識別碼資訊

服務類型的控制　使用者可以限定某些禁止的功能而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能 例如 只接不撥 或是禁止撥打國際電認這些禁止的功能例如只接不撥或是禁止撥打國際電話等

確認使用者身分　負責對使用者身分做認證

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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GMSC ( Gateway MSC )GMSC ( Gateway MSC )

假如我們想從公用交換電信網 ( PSTN ) 打電話給無線通訊網路的使用者此時便需要GMSC擔任一個閘道(G t ) 的工作 GMSC處理PSTN與無線通閘道(Gateway ) 的工作GMSC處理PSTN與無線通訊網路使用者的通話或者是其它無線通訊網路使用者間的通話GMSC通常都與MSC共同存在於相同的節點上它可以是 WCDMAUMTS 網路上任何一台 MSC而該MSC也就被稱為閘道用的交換中心(GMSC)(GMSC)

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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Serving GPR Support Nodeg pp( SGSNGPRS服務節點 )

SGSN主要的工作就是把無線部分的資料轉送到GPRS網路中以及負責把外部網路送給送到 網路中 以及負責把外部網路送給GGSN的資料由GGSN交給SGSNSGSN負責把資料轉到無線網路的介面上然後傳送給使用者 例如 原本 使用 介面的使用者例如原本GPRS使用Gb介面的Frame Relay或是3GPP R99核心網路中透過ATM來傳送原本無線介面的資料到SGSN SGSN都必送原本無線介面的資料到SGSNSGSN都必須要把這些資料依不同格式轉換到GPRS的網

路上路上

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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Gateway GPRS Support NodeGateway GPRS Support Node ( GGSNGPRS閘道節點 )( GGSN GPRS閘道節點 )

如果由網際網路的角度來看 GGSN 的角色他就如同是系統業者的閘道器 ( Gateway )而且現在 IPv4 的網路位址數目並不足以配發到每個手機都擁有一個IP位址 所以說 GGSN 必須要個手機都擁有一個IP位址所以說 GGSN 必須要肩負有NAT ( Network Address Translation ) 的責任手機的IP位址可以分為靜態配置也就的責任 手機的IP位址可以分為靜態配置 也就是手機固定使用的IP位址 ( 存放在HLR )或是動態配給這就是由GGSN來負責配發(通常都會透過業者位於 的 伺服器)過業者位於GGSN的DHCP伺服器)

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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HLR ( Home Location Register )HLR ( Home Location Register )HLR是用來儲存使用者資料的設備每一個使用者HLR是用來儲存使用者資料的設備 每一個使用者都會歸屬於專屬的HLR在一個無線通訊系統的網路中通常會有若干個 HLR通常 HLR 所紀錄的資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國資料可以分為兩類一類為永久性的資料例如國際移動用戶識別碼 (International Mobile Subscriber IdentifyIMSI)與國際移動設備識別碼 (International M bil S i E i Id if IMEI) 一類為暫Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)一類為暫時性需要即時更新的資料例如該行動用戶目前所在的 MSCVLR位置當使用者移動位置時HLR就必須要作資料的同步更新以隨時掌握使用者目前的位置

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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VLR ( Vi it L ti R i t )VLR ( Visitor Location Register)

VLR需負責提供 MSRN 號碼行動設備漫遊號碼（M bil St ti R i N b ）供其號碼（Mobile Station Roaming Number）供其它的MSC處理行動設備通話並提供TMSI號碼 行動設備臨時使用號碼(T M bil碼行動設備臨時使用號碼(Temporary Mobile Station Number)因此在空中傳遞用戶識別碼時 就可以用TMSI來代替IMSI 因為TMSI是時就可以用TMSI來代替IMSI因為TMSI是臨時配發的會隨著使用者移到不同區域時而有所不同 所以可以避免IMSI被竊取的危險有所不同所以可以避免IMSI被竊取的危險

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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設備識別記錄器(Equipment Identity RegisterEIR)

每一個無線通訊系統設備都擁有唯一的國際移動設備識別碼(International Mobile Station Equipment IdentifyIMEI)識別碼並記錄在EIRq p y )內因此電信業者可透過EIR防止手機被偷竊後盜打的問題例如可以透過比對 IMSI 與IMEI是否配對來確認每位使用者目前所使用

的行動設備是否合法的行動設備是否合法

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

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認證中心(Authentication CenterAUC）

AUC主要的工作在於對行動通訊網路中的使用者進行身分認證 例如 當VLR要對目前在它者進行身分認證例如當VLR要對目前在它所管轄網路中的行動設備進行認證就會透過HLR 要求AUC提供相關的認證資料當 VLRHLR 要求AUC提供相關的認證資料 當 VLR對行動設備完成認證後就會分派一個新的TMSI 給使用者並且會記錄在使用者行動設備的 SIM 卡中 而行動設備之後的通訊 就備的 SIM 卡中而行動設備之後的通訊就會透過這個暫時的 TMSI 號碼

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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ll 與行動通訊All-IP與行動通訊

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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All-IP與行動通訊

由於電信自由化網際網路的蓬勃發展資訊與通訊技術的快速進步 通訊網路正在面臨一與通訊技術的快速進步通訊網路正在面臨一個巨大的變革要將原有 Circuit Switching 與P k S i hi 網路整合成一個單一的全IPPacket Switching 網路整合成一個單一的全IP網路將以一個單一傳輸平台提供固定網路及行動網路上所有服務 包括語音 多媒體 資行動網路上所有服務包括語音多媒體資料等各類服務

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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All IP網路All-IP網路

電信自由化的浪潮刺激網路大量建設新技術的加速引進 與新服務的提供 長途頻寬的術的加速引進與新服務的提供長途頻寬的供應大幅增加價格降低網際網路在全球蓬勃發展 間接使得IP技術變成全球網路的共同勃發展間接使得IP技術變成全球網路的共同標準

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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All IPAll-IPNetwork Convergency企圖將Circuit Switching與 Packet Switching 分離的傳統網路整合成單一的Packet Switching 網路為了打破以往各製造商設備不能完全互通的問題這個整合型網路將採用全球統一開放標準而IP 通訊協定正因為網際網路在全球蓬勃發展而成為唯一的選擇

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All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

All IP (Cont )All-IP (Cont)

傳統的網路服務架構中舉例而言當我們用傳統的電話撥接上網進入某家公司的網頁若要用網頁上所提供的聯絡電話與該公司聯絡時必須將電話掛斷或使用另一部電話而不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下不能直接在網頁上所顯示的電話號碼直接點下去就由同一個電話線自動接通到該電話當整合型All IP 網路建置成之後此類的服務將變合型All-IP 網路建置成之後此類的服務將變為可能

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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傳輸層與控制層分離傳輸層與控制層分離

使用者對於IP多元化服務的需求與日遽增IP行動通訊網路架構將會成為未來的主流 電信業者既通訊網路架構將會成為未來的主流電信業者既有的網路架構無法立即轉換成為IP網路最可行的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下的方法是在不影響目前的網路服務品質前提下

逐步演進至 IP網路

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

語音與數據的應用整合是未來的趨勢使用以 IP為主的整合式語音與數據網路 可以極大的彈性為主的整合式語音與數據網路可以極大的彈性來提供服務並降低網路維運成本

早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( V IP )早期封包語音的解決方案是以網路語音 ( VoIP ) 的界面卡或遠端存取平台 ( Remote Access Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電Platform ) 來達成然而這些方案要不是欠缺電信級的能力就是缺乏通訊系統 ( Signaling System）的能力因而未能充分利用PSTN通訊與System）的能力 因而未能充分利用PSTN通訊與

控制的功能

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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傳輸層與控制層分離(C t )傳輸層與控制層分離(Cont)

傳統電路交換網路對於交換呼叫控制與通訊( Call Control and Signaling ) 以及路由 ( Routing)( g g ) ( g)之功能在實現上均為明顯分隔因此增加網路之複雜度與缺乏彈性

在未來的網路以IP作為對於上層的網路應用及下層的網路接取技術共同平台將傳輸層與控制層分開可降低網路的複雜度及更易導入新的傳輸

技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IP多媒體服務應用IP多媒體服務應用

H 323是目前最普遍用於 V IP （V i O IP）H323是目前最普遍用於 VoIP （Voice Over IP）的標準由ITU-T於1996年提出原本是以區域網路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用路(LAN)為基礎做視訊會議的應用後來被應用於網路電話

H323定義了一個綜合性的規範使網路上的終端H323定義了一個綜合性的規範 使網路上的終端設備遵循這些規範得以順利進行溝通包括語音壓縮格式(G711G729G7231)影像壓縮格式(H 261 H 263) 呼叫通訊(H 225) 控制通格式(H261H263)呼叫通訊(H225)控制通訊(H245)註冊與認證等(RegisterationAdmissionStatus RAS)AdmissionStatus RAS)

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IP多媒體服務應用(Cont)

VoIP 的應用而言H323的子協定相當多複雜性高 因於在許多技術上的問題受限 無複雜性高因於在許多技術上的問題受限無法完全符合應用因此IETF（Internet Engineering Task Force）在1999年3月提出 SIPEngineering Task Force）在1999年3月提出 SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 試圖簡化H 323 的複雜性且在語音傳遞功能提供較高H323 的複雜性 且在語音傳遞功能提供較高的延展性

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SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SIP

SIP是的主要目的是爲了解決IP網路技術中的通訊控制以及不同軟體交換機的通信從而構成新一代的通信平臺

SIP協定用於控制網路或者其他網路上的設備初始化管理和終止的互動式會話進程包括了語音

和整個IP網路有關的內容

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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SIP(Cont )SIP(Cont)

所謂SIP設備可以是一個能夠實現SIP協定的終端用戶設備它可以是一隻電話一台PC一隻話音的盒子一個PDA一個手機或是一個統一的資訊系統

對於語音部分SIP是在IP網路技術上實現電話服務的基本功能來進行ldquo連接ldquo中斷等各種控制的協定安裝在於IP網路技術上的相連電話機和作爲電話網路PSTN和IP網路的接界閘道等機器

上

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP 6 M bilitIPv6 Mobility

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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S (C )SIP(Cont)

SIP 中包含了常用的HTTP協議允許藉由任意數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP數據協議傳輸呼叫控制信號使其在非 TCPIP環境（如 Novell 或其他專有協議）中也能有效應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得應用由於SIP簡易的協定與良好的互通性使得各項應用提高效率並降低成本因此成為眾多應用系統廠商所選擇支援的重要原因用系統廠商所選擇支援的重要原因

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ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

ENUMENUM網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面網路電話過去已經算是流行一段時間雖然市面上已經有諸多相關產品但是普及面及擴充性始終是一個瓶頸另一個重要的原因在於VoIP的使終是一個瓶頸 另一個重要的原因在於 的使用習慣及電話號碼的定址方式與傳統電話完全不同使得大眾很難去使用

如何將傳統全球電話語音系統架構移植至IP網路上時擬進一步思考在IP環境下建立一個整合性溝通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外通平台除網路原本資料（Data）傳輸功能外再將語音（Voice）電話功能納入之同時亦將具有視訊（Video）多媒體功能架構此架構最好能有視訊（Video）多媒體功能架構 此架構最好能兼顧與傳統電話號碼相容之功能

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(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(C )ENUM(Cont)

ENUM(Telephone Number Mapping)一個整合傳統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及統電話號碼個人電子郵件網站傳真以及行動電話號碼等的嶄新服務

一種結合了電信與網路的服務使您利用現行的一種結合了電信與網路的服務 使您利用現行的電話號碼配合上相容的話機或軟體即可擁有語音網際網路及視訊媒體的多重功能

ENUM基本上將電話號碼轉換成網址(Internet Address )並使用全球通用之網域名稱系統( D i N S t ) 為路由模式 提供電信與( Domain Name System ) 為路由模式提供電信與網路整合加值服務

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ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP 6 M bilitIPv6 Mobility

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

ENUM(Cont)

ENUM的概念中文可以稱做是「電話網址」意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網意思是「在網際網路上利用電話號碼去存取網路資源」

ENUM與SIP結合並透過目前全球網際網路名稱伺服系統（DNS）架構將電話號碼與網路資源唯一識別碼 (URI) 相連結即可將現

行傳統電信之電話網路與IP網路服務項目結合

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

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Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

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(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

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(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

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WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

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3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

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WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

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在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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ENUM(Cont)

而此項結合被認為是VOIP全球全面普及應用的一個契機 所以ENUM基礎服務架構的建立 包括一個契機所以ENUM基礎服務架構的建立包括電話號碼註冊對應之IP服務項目機制及網路服務架構之配合等將是All IP網路背後的重要推手構之配合等將是All-IP網路背後的重要推手

SIPENUM協定架構將搭建起未來網路DataVoiceVideo多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒Video多媒體整合應用之溝通平台凡是具有多媒體應用加值服務者都將以SIPENUM為其基礎通

信協定3G即是一列信協定3G即是一列

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IP 6 M bilitIPv6 Mobility

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IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

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網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

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M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

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1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

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2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

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3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

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B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IP 6 M bilitIPv6 Mobility

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6 Mobility簡介yMobile Node移動但未改變IP設定

因為網路位址前綴(Prefix)的不同此離開原來網路的節點將無法接收到傳送給它的封包同樣的它送出的封包也會被管理此網段的路由器給丟棄此情形如同網路連線中斷了

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

網段的路由器給丟棄 此情形如同網路連線中斷了

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

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2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

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3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

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Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6中特別的專有名詞 (12)(12)

Mobile Node (MN) Home Agent (HA)Correspondent Node (CN)p ( )Home Address Home subnet prefixHome subnet prefix Home link

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6中特別的專有名詞Mobile IPv6中特別的專有名詞 (22)(22)

Foreign link

Foreign subnet prefix

Home Registration

Care-of-Address(CoA)

Binding g

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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的訊息Mobile IPv6的訊息

Mobile IPv6需要一些額外訊息上的交換因此在Mobile IPv6中這些訊息被定義在Mobile IPv6的

HomeSource Address Destination Options中

Binding Update Binding AcknowledgementBinding Refresh Request

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Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的資料結構

在Mobile IPv6 Draft中說明了三個概念上的資料結

Binding Cache

構來說明Mobile IPv6 ProtocolBinding Cache Binding Update List Home Agent ListHome Agent List

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

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Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

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M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

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3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

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UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合 它取消了原來在IPv4

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (12)(12)

將Mobile IPv6的設計與IPv6緊密結合它取消了原來在IPv4中Foreign Agent這個裝置而此裝置的功能在IPv6中放入到路由器之中

IPv6定位址數量遠遠多於IPv4的定址數量也因為對於點對點的安全(End to end Security)的考量日趨被重視因此M bil IP 6捨棄對F i A t C f Add 的設計Mobile IPv6捨棄對Foreign Agent Care-of Address的設計

封包傳送時利用IPv6 Destination Option同時傳送Mobile IPv6的訊息這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效的訊息 這樣會使得Mobile IPv6的訊息交換或傳遞會更有效率同時也簡化了Mobile IPv6的訊息

路由的最佳化(Route Optimization)與平順換手(Smooth Handover)在Mobile IPv6中成為必要的支援

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6與Mobile IPv4的差異 (22)(22)

比較的項目 M bil IP 6 M bil IP 4

Mobile IPv6與Mobile IPv4差異的比較表

比較的項目 Mobile IPv6 Mobile IPv4

Foreign Agent No YES

Care-of Address CCoA only Foreign Agent or CCoA

Obtaining Care of IPv6 stateless and stateful By Foreign Agent orObtaining Care-of Address

IPv6 stateless and stateful mechanism

By Foreign Agent or DHCPv4

Route Optimization Mandatory Option

Packet tunnel during Forward packets with no tunneling Require packet tunneling route optimization between Mobile Node

and Correspondent Node

Home Agent involves t ti i ti

No YESroute optimization

Mobile IP message format IP Headers and ICMP Packets ICMP and UDP packets

Mobile IP message Reduced and allow piggybacked in Reg Req Bing Update hellipheader

Smooth Handover Mandatory Option

Reverse tunneling No ingress filtering problem Solve ingress filtering

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

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2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

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3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

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3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

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2 5G 3G25Ghellip3G

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SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

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WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

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IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

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為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

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IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

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在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

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在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

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在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

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在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

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蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

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使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

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使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

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B3G

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3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

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B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

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B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

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異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

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異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

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軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

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異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

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允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

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流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

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更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

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更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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Mobile IPv6的基本操作 (16)(16)

Mobile IPv6環境示意圖

Link A是Mobile Node的Home linklink A上有一個提供Mobile IPv6服務的Home Agent而在link C上的Correspondent Node是與Mobile Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node現在Mobile

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Node通訊的一個固定主機或是另一個Mobile Node 現在Mobile Node移動到link B

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

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(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

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(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

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(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

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Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)Mobile IPv6的基本操作 (26)(26)

Mobile Node在Foreign link時向Home Agent註冊

Mobile Node離開了原來的網路區域移動到link B(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(1)為Binding Update (2)為Binding Acknowledgement

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (36)(36)( )( )

三角路由

(1)Home Agent攔截指定送到Mobile Node的Home Address封包(2)Tunneling封包到目前的Care-of Address(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(3)封包由Mobile Node直接路由到Correspondent Node

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)Mobile IPv6的基本操作 (46)(46)

路由最佳化

(1)Mobile Node送出Binding Update訊息給Correspondent Node使Correspondent Node能Cache住Care-of Address

(2)C d N d 就能直接傳送封包到M bil N d

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)Correspondent Node就能直接傳送封包到Mobile Node

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

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3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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httpwwwipv6ndhuedutw

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6的基本操作 (56)(56)

Dynamic Home Agent Address Discovery-12

(1)Mobile Node送出一個Binding Update到Home Agent的Anycast Address(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement ldquoReject Mobile Node

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(2)這個Home Agent 的Binding Acknowledgement Reject Mobile Node的Binding Update且送回Home Agent List

Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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Mobile IPv6的基本操作 (66)(66)

Dynamic Home Agent Address Discovery-22

(3)Mobile Node送出Binding Update到Home Agent List的其中一個位址(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

(4)Mobile Node等待Binding Acknowledgement

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

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[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Mobile IPv6 的優點 (12)(12)Mobile IPv6 的優點 (12)(12)

Mobile Node會保留一個或多個真實IPAddress(Care-of Address)在IPv4中因為位址的不足可能無法保留太多的真實IP 4 Add 但在不足可能無法保留太多的真實IPv4 Address但在IPv6中不會有這個顧慮Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)Triangle Routing會增加網路的負載(浪費頻寬)在IPv4中Route Optimization是屬於額外的功能但對於IPv6中Route Optimization而言則是整合的一部份一部份

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

M bil IP 6 的優點Mobile IPv6 的優點 (22)(22)

Mobile IPv6使用Stateless address autoconfiguration及Neighbor Discovery機制因此不需要Foreign A 在F i li k上為M bil N d 的C fAgent在Foreign link上為Mobile Node的Care-of Address作安裝

M bil IP 6使用A t dd 機制使得D iMobile IPv6使用Anycast address機制使得Dynamic Home Agent Address Discovery機制變的有效率

Mobile IPv6可與Ingress Filtering共同存在而不發生Mobile IPv6可與Ingress-Filtering共同存在而不發生問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G N t k S it3G Network Security

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

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[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

1G Security

AMPS Advanced Mobile Phone ServiceAMPS--Advanced Mobile Phone ServiceMIN amp ESN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

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整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G CS2G-PCS (Personal Communication Service)(Personal Communication Service)

ExampleGSMExampleGSMAuthentication Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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20017月號

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(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

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httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G- Authentication2G- Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2G Encryption2G-Encryption

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS-Handshake

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

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正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

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3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

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Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G

AuthenticationE iEncryption Entity Authentication

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

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[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G- AuthenticationMS VLRSGSN HEHLR

Generate authenticationvectors AV(1n)

Authentication data request

Distribution ofauthentication

t f HE

Store authentication vectors

Authentication data responseAV(1n)

vectors from HEto SN

Select authentication vector AV(i)

User authentication requestRAND(i) || AUTN(i)

User authentication responseRES(i)

Verify AUTN(i)Compute RES(i)

Authentication andkey establishment

RES(i)

Compare RES(i) and XRES(i)

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Compute CK(i) and IK(i) Select CK(i) and IK(i)

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G Authentication 23G- Authentication-2

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G-Encryptionyp

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

COUNT-C DIRECTION

BEARER LENGTH

f8CK f8CK

KEYSTREAMBLOCK

KEYSTREAMBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

CIPHERTEXTBLOCK

PLAINTEXTBLOCK

SenderUE or RNC

ReceiverRNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G E tit A th ti ti3G-Entity Authentication

COUNT-I DIRECTION COUNT-I DIRECTION

MESSAGE FRESH MESSAGE FRESH

f 9IK f 9IK

MAC -I XMAC -I

Sender ReceiverUE or RNC RNC or UE

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G vs 2G3G vs 2G

Entity Authentication

Authentication mechanism agreement

Network AuthenticationNetwork Authentication

128bits Key

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

2 5G 3G25Ghellip3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

SSohellip

無線的安全強度和有線網路相同無線的安全強度和有線網路相同

需要搭配上層的安全機制IPsecetc

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WAP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

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6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

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[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

WTLS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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20017月號

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[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

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Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPsec VPNIPsec VPN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

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[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

6 3G 整合技術IPv6 3G 整合技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

為何在3G使用 6運用為何在3G使用IPv6運用

為何使用3G

容量語音服務仍然是主要的流量

服務與軟體行動網路

EMSMMSMIMEMSMMSMIM

網路服務3G應用軟體

V IP 3GVoIP over 3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

IPv6與3G

IP原本主要是為了在乙太網路下傳遞資料封包所

設計的 而在 網路中 有兩個主要用途設計的而在3GPP網路中IP有兩個主要用途

「User-level IP」是用來描述在行動終端(Mobile Terminals)及應用伺服器(Application Hosts)之間的終端對終端通訊

「T L l IP 是用來描述在3GPP網路中IP結「Transport-Level IP」是用來描述在3GPP網路中IP結點的連結

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址在3G中的IPv6定址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

Gp介面為不同PLMN(Public Land Mobile N k)連結Network)連結

Gn介面會連結不同GSN結點

Gn及Gp介面支援GPRS Tunneling Protocol(GTP) ( )

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

lu-PS介面在SGSN及UTRAN(UMTS Terrestrial R di A N k)間 支援使用者層Radio Access Network)間支援使用者層GTP(GTP-U)GTP允許IP封包能透通過UMTSGPRS骨幹網路中的GSNs及SGSN與UTRAN

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IP 6定址(C t )在3G中的IPv6定址(Cont)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在 中的 定址在3G中的IPv6定址(Cont)

整個 3G 網路架構可分配給一個 35 (中或大型網路)或 48 (小型網路)

核心網路包含了GGSN及SGSN而SGSN會有多個且分別連結到UTRAN或外部PLMN上

對UE及終端等User-level IP可視為多個Gi子網對UE及終端等User level IP可視為多個Gi子網路

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

在3G中的IPv6定址(Cont)

核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA核心網路會需要一個可包含各個SGSN的NLA各Gi子網路最好分配到一個NLA Prefix為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP為了便於管理最好有一套機制可動態分配IP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

蜂巢式細胞網路基本構建包含蜂巢式細胞網路基本構建包含

GSN結點

邊界閘道器(border gates BGs)邊界閘道器(border gates BGs)路由器

IP-Base工作站IP-Base工作站

伺服器如Multimedia server DNS NTP

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對一個大型網路來說靜態設置是不可能管理的 所以需要一套標準流程來動態設置IP的所以需要一套標準流程來動態設置IP目前IP分配可依照DHCP(draft-ietf-dhc-dhcpv6draft-ietf-dhc-dhcpv6exts)來實做

可由DNS來做連結在分配好IP後需更新DNS如此可免當重新啟動後找不到結點的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

蜂巢式細胞網路基本構建定址

對各結點來說 位址不一定要用全域位址對各結點來說IP位址不一定要用全域位址

當介面會連結到外部網路時才會需要全域位址

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

IP的發放可由HLR控制IP的發放可由HLR控制

僅在使用者Session (PDP Context) Activation時會發放IP時會發放IP

這會限制GGSN的Roaming及連線到不同的APNAPNs

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

使用者層IP定址

以下是可替代動態IPv6位址的發放由當地的GGSN分配

Stateful configurationStateless autoconfiguration

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G新的技術B3G新的技術

軟體無線電（Software Radio）智慧型天線（S A ）智慧型天線（Smart Antenna）具可適應性的服務發現功能（Service Discovery)異質網路整合

可調性傳收機技術

陣列天線技術

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G的研究方向

新傳輸技術的研究新傳輸技術的研究

提供高傳輸速率高移動能力與低功率的系統

多系統的整合技術

提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務提供隨時隨地上網且高傳輸速率的服務

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G異質多接取網路整合系統架構概念圖

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路的整合異質網路的整合

多種異質網路勢必要能互通(Interoperability)( p y)網路間必須能漫遊(Roaming)資源管理並能做統一的協調資源管理並能做統一的協調

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路整合的優勢

在不同的環境下 使用者可以選擇對自己最有在不同的環境下使用者可以選擇對自己最有利的無線介面來作通訊

人口稠密的都會人口稠密的都會 =gt 80211x高速的環境 =gt WCDMA偏遠地區及海上 =gt 衛星系統

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

軟體定義型無線電軟體定義型無線電(software-defined radio)(software defined radio)

這項技術可以解決在異質網路中移動的問題讓使用者在轉換不同通訊協定的服務時不必更換手機SDR是利用類比數位轉換器(Analog-to-Di it l C t )將高頻類比信號如中頻訊號Digital Converters)將高頻類比信號如中頻訊號(Intermediate Frequency)或射頻訊號(Radio Frequency)轉變成數位信號如此接下來的數位Frequency)轉變成數位信號 如此 接下來的數位信號處理即可由軟體執行

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

異質網路發展路徑

數位電視系統（DTV）及數位廣播系統（DAB）

服務方面

產品方面

營運模式方面

計費方面計費方面

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

整合VoIPSIP and ENUM

為求達到服務之不中斷及無障礙（Seamless）接續則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來則不論其服務型態為語音或資料都必須以IP來作為網路協定並且使用使用單一IP網址

新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信新的協定ENUM (IETF RFC 2916) 已成為傳統電信電話號碼 (ITU-T E164) 與網際網路電話(Voice over IPVoIP)位址間轉換的標準

SIP (IETF RFC 3261) 在下世代無線通訊B3G核心網路中將取代H323成為未來多媒體通訊的話務控制與服務控制的通訊協定技術與服務控制的通訊協定技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

B3G新的架構特性B3G新的架構特性

儘管為應付極大量的固定IP位址需求 目前儘管為應付極大量的固定IP位址需求目前的3G行動網路之IP協定已發展到IPv6但是並沒有將I 6中具有Q S M lti t並沒有將Ipv6中具有QoSMulticastAnycast等特性完全的釋放出來 在新的架構中 將會新增異質網路載量控制技術 非構中將會新增異質網路載量控制技術非即時數據(non real-time data)的burst-mode功率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制率傳輸率控多樣化資訊流量的允入控制(multi-class traffic call admission control)排程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題程技術(Scheduling)等技術來解決Qos的問題

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

允入控制允入控制(Call Admission Control)(Call Admission Control)

在新的B3G行動通訊系統允諾控制變得相當複雜在新的B3G行動通訊系統 允諾控制變得相當複雜因為傳輸的速度及品質主要是被干擾所影響允諾控制必須預估一旦接受新來的用戶連結所產生的訊號干擾比 的大小生的訊號干擾比(Signal to Interference Ratio)的大小會不會影響系統的穩定操作然後再決定是否接受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路受用戶的連結要求對於異質網路中各個網路都要選擇適合其網路性質的允入控制方式

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

流量控制技術流量控制技術

在網際網路中網路層(IP layer)只是用來作尋徑與傳輸用途是不能提供QoS的保證網際網路是透過傳輸層也就是 層 來達到 保證 但是過傳輸層也就是TCP層來達到QoS 保證但是網際網路一開始設計時那時無線網路還沒發展主要都是有線網路 其傳輸通道的品質較為穩定主要都是有線網路其傳輸通道的品質較為穩定因此假設所有的封包遺失都是因為網路擁塞而產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失產生碰撞導致封包遺失所以一旦發現封包遺失就透過流量控制程序 (Flow Control)減小封包大小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本小以減少擁塞所以現在大多的機制都將原本

的協定上作改良來適應新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

UMTS系統的流量控制技術

目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 R di目前在UMTS系統裡採用的流量控制技術是 Radio Link Layer Solution 然而這只能解決封包錯誤(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並(packet error)和封包延遲(Packet Delay)的問題並沒有完全解決無線通道錯誤機率較高對QoS的影響現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應現在大多的機制都將原本的協定上作改良來適應

新的無線環境所要求的Qos

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

OFDM（Orthogonal Frequency Division Modulation）前瞻性編解碼技術含渦輪碼(T b C d )前瞻性編解碼技術含渦輪碼(Turbo Codes)時空碼(Space-Time Codes)R d d t R id N b S t (RRNS) C dRedundant Residue Number System (RRNS) Codes

智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術1

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智慧型天線及多用戶檢測技術

脈衝無線電技術脈衝無線電技術

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

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股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

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作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

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[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

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C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

更快的無線存取技術2

用戶定位技術

前瞻性CDMA展頻碼技術

近身網路技術(Body Area Network BNA)近身網路技術(Body Area Network BNA)鏈路調適技術 (link adaptation)空中平台技術空中平台技術(High-Altitude Platform Stations HAPS)

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]www3gpporg[2]www3gpp2org[3]httpwwwiecorg[4]Yi-Bing Lin and Imrich Chlamtac Wireless and Mobile

Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

期 20017月號

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻[10]偉僑電腦 下一代的通訊尖兵 － IP 網路 通訊雜誌第 90 期[ ]

20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

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[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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httpwww3gcoukPRApril20035230htm

[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

正交頻分多工(OFDM)

OFDM是一種特殊的多載波通訊技術用戶的資料流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用流被串並轉換爲多個低速率碼流每個碼流都用一個子載波發送OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形OFDM技術的推出其實是爲了提高載波的頻譜利用率或是爲了改進對多載波的調變 它又採用了一種叫作了改進對多載波的調變它又採用了一種叫作HomePlug的處理技術來對所有將要被發送資料信號位元的載波進行合併處理把衆多的單個信信號位元的載波進行合併處理 把衆多的單個信號合併成一個獨立的傳輸信號進行發送

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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Network[5]Architectures WILEY 2001[5]Architectures WILEY 2001[6]黃能富 ldquo區域網路與高速網路 維科出版社1998[7]粘添壽 ldquo電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版[7]粘添壽 電腦網路理論與連結技術 儒林圖書公司出版

2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

期 2001 7月號

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期 20017月號

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20017月號

[11]中謙資訊 VoIP 技術通報PL-0210htt t i d bi 5 PRODUCT ht lhttpwwwmpncomtwindex-big5-PRODUCThtml

[12]連耀南國立政治大學資訊科學系通訊網路行動通訊導論NII 導論httpplum cs nccu edu tw~lienNIIslide htm論 NII 導論httpplumcsnccuedutw lienNIIslidehtm

[13]寶揚系統科技 VoIP 通訊協定標準SIP H323 MGCPhttpwwwbaudcomtwknowledgeknowledge_voip_04htm

[14]TWNIC 陳文生執行長楊禎葆工程師 電信與網路匯流技術新趨勢 SIPEnum技術介紹 myhome net tw電子報技術新趨勢---SIPEnum技術介紹 myhomenettw電子報20030401第16期httpwwwmyhomenettw2003_04webmain5htm

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[15]台灣SIPENUM促進會httpwwwenumorgtw[16] IPv6 Essentials Silvia Hagen OREILLY 2002[16] IPv6 EssentialsSilvia HagenO REILLY2002[17] 精通IPv6網際網路新世代Mark AMiller PE著章軒工

作室編譯文魁資訊2000年8月 [18] S Deering R Hinden Internet Protocol Version 6

(IPv6)Specification RFC 2460 IETF December 1998[19] R Hinden S Deering IP Version 6 Addressing

Architecture RFC2373 IETF July 1998[20] 國立東華大學IPv6網路建置與研究發展計畫

httpwwwipv6ndhuedutw

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻[21] IPv6 Portal of Taiwan httpwwwipv6orgtw[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification[22] RFC 1883 Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification

SDeering RHinden December 1995 (Format TXT=82089 bytes) (Obsoleted by RFC2460) (Status PROPOSED y ) ( y ) (STANDARD)

[23] draft-ietf-mobileip-ipv6-24txt D Johnson Rice Uni ersit C Perkins Nokia Research Center J ArkkoUniversityC Perkins Nokia Research Center J Arkko Ericsson

[24] Mobile IPv6 - White Paper Mobility support for the Next[24] Mobile IPv6 White Paper Mobility support for the Next Generation InternetWolfgang Fritsche IABG Florian Heissenhuber IABG

[25]WLAN-GPRS INTEGRATION FORNEXT-GENERATION MOBILE DATA NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

參考文獻參考文獻[26]S i l 3G S i[26]Swivels 3G Security

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[27]3G TS 33 102 3 d G i P hi P j[27]3G TS 33102 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security ArchitectureSecurity Security Architecture

[28]3G TS 21133 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G(3GPP) Technical Specification Group (TSG) SA 3G Security Security Threats and Requirements

[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General[29] 電信國家型計劃 B3G規劃書[30] 3GPP General Packet Radio Service (GPRS) ServiceDescription Tech spec 3GPP TS 23 060 v3 12 0 June 2002

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

Tech spec 3GPP TS 23060 v3120 June 2002

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[31] 3GPP Feasibility Study on 3GPP System to WLAN InterworkingTechrep 3GPP TR 22934 g pv120 May 2002

[32] 3GPP 3G Security Lawful Interception Architecture and FunctionsTech spec 3GPP TS 33107 v350 Mar 2002

C[33] C Rigney et al Remote Authentication Dial In User Services(RADIUS) IETF RFC 2138 Apr 1997

[34] R N R P d OFDM Wi l M lti di[34] R Nee R Prasad OFDM Wireless Multimedia Communication Artech House2000

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

3G後的無線網路發展3G後的無線網路發展

無線接取網路 (Radio Access Networks) 行動核心網路 (Mobile Core Networks) 網路應用與服務( )(Network Applications and Services)元件技術開發( B3G Related Components) 上都必須要有新的技術來達成更快更好的無線通訊環境爲了實現在3G之後的新系統必須通過廣泛研究解決許多技術問題 未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺題未來無線通訊系統最重要的要求是在通用平臺上實現不同的無線介面系統以及不同無線介面系統和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互和多種業務所必需的多方式和多頻段終端的相聯互通

IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

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2002[8]施威銘 ldquoInternet 協定 TCPIP 觀念與與實作 旗標出版

股份有限公司股份有限公司 2001[9]楊宗健張子健 IP 在 3G 無線網路之運用 通訊雜誌第 90

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IPv6新世代網際網路協定暨整合技術

NETWORKS APOSTOLISK SALKINTZIS CHAD FORS AND RAJESH PAZHYANNUR MOTOROLA

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