On upgrading the mobile Internet to the next generation Internet Protocol

Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2015-10-01
Date
2015
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
90 + app. 73
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 133/2015
Abstract
The growth in Internet usage has been phenomenal over the last decade. During the last few years more and more of this growth has come from mobile broadband access. The most widely used types of mobile broadband access are based on the standards defined by the 3rd Generation Partnership Project (3GPP). This growth, and the introduction of smartphones that are always connected to the Internet, have put a strain on the Internet infrastructure itself. Concretely, this strain is visible in the exhaustion of the Internet Protocol (IP) address space of the currently widely used Internet Protocol version, the Internet Protocol version 4 (IPv4). This dissertation describes how the address exhaustion can be solved in the 3GPP networks using a new version of the Internet Protocol - the IP version 6 (IPv6). IPv6 has been designed by the Internet Engineering Task Force (IETF) to address the shortcomings of IPv4 especially the limits of the address space. The dissertation shows how IPv6 support was designed and introduced to the second and third generation network specifications, how it has evolved through the time and what the current state is in the second, third and and fourth generation cellular networks. The original drivers for IPv6 adoption are also described along the intended scenarios for the transition to IPv6. Finally, the dissertation discusses the current state of the IPv6 adoption in the 3GPP networks in the market place. The research described in this dissertation has been adopted in the 3GPP specifications and implemented in millions of devices and networks all over the globe.

Internet on kasvanut valtavasti viimeisinä vuosikymmeninä. Varsinkin viimeisinä vuosina tämä kasvu on tullut liikkuvasta laajakaistasta. Selvästi käytetyin liikkuva laajakaistateknologia perustuu 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standardisointiorganisaation spesifikaatioihin. Internetin kasvu ja älypuhelimien, jotka ovat jatkuvasti yhteydessä Internettiin, yleistyminen ovat vaikuttaneet Internetin infrastruktuuriin. Konkreettisesti tämä vaikutus näkyy nykyisesti laajasti käytetyn Internet protokollan Internet protokolla version 4 (IPv4) osoitteiden loppumisena.  Tämä väitöskirja kuvaa, kuinka osoitteiden loppuminen voidaan ratkaista 3GPP ympäristössä siirtymällä uuteen Internet protokolla versioon - IP versioon 6 (IPv6), IPv6 on Internet Engineering Task Force (IETF) standardisointiryhmän määrittelemä teknologia, joka pyrkii poistamaan IPv4:ssa olleita rajoitteita eteenkin IPv4:n rajoitettuun osoiteavaruuteen liittyen. Tämä väitöskirja osoittaa, kuinka 3GPP verkkojen IPv6 tuki suunniteltiin ja määriteltiin ensin toisen ja kolmannen generaation mobiiliverkkoihin, miten 3GPP verkkojen IPv6 tuki on kehittynyt ajan myötä ja mikä sen tämän hetkinen tila on toisen, kolmannen ja neljännen generaation mobiiliverkoissa. Väitöskirja myös käy läpi alkuperäiset motiivit IPv6 tuen määrittelemiselle ja lisäksi kuvaa suunnitelmat, joiden mukaan IPv6 oli suunniteltu otettavan käyttöön. Lopulta väitöskirja kuvaa IPv6:n nykyisen tilan 3GPP verkoissa ja IPv6:n käyttöönoton tilanteen.  Tässä väitöskirjassa kuvattu tutkimus on otettu osaksi 3GPP standardeja ja se on otettu käyttöön miljoonissa päätelaitteissa ja mobiiliverkoissa ympäri maailman.
Description
Supervisor
Manner, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, Finland
Thesis advisor
Manner, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, Finland
Keywords
Internet, mobile broadband, 2G, 3G, 4G, IPv6, IMS, GPRS, UMTS, LTE, EPS, Internet, langaton laajakaista
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Jonne Soininen. GPRS and UMTS Release 2000 All-IP option. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, Volume 4, No. 3, pages 30-37 , July 2000.
    DOI: 10.1145/372346.372362 View at publisher
  • [Publication 2]: Juha Wiljakka, Jonne Soininen. Managing IPv4-to-IPv6 transition process in cellular networks and introducing new peer-to-peer services. In IEEE Workshop on IP Operations and Management, Kansas City, Missouri, USA; October 1-3, 2003, pages 31-37 in the workshop proceedings, October 2003.
    DOI: 10.1109/IPOM.2003.1251221 View at publisher
  • [Publication 3]: Juha Wiljakka, Jonne Soininen, Jaakko Sundquist, Tuomo Sipila. IPv6 Enabling IMS-based Peer-to-Peer Services in 3GPP and 3GPP2 Cellular Networks. Journal of Internet Technology , Volume 5(2004) No.2, pages 67-73, April 2004.
  • [Publication 4]: Jonne Soininen, Juha Wiljakka. IPv6 addressing management in 3GPP packet-switched cellular networks. In Proceedings of IEEE Workshop on IP Operations and Management, pages 268 - 272, October 2004.
    DOI: 10.1109/IPOM.2004.1547627 View at publisher
  • [Publication 5]: Jonne Soininen, Jouni Korhonen. Survey of IPv6 support in 3GPP specifications and implementations. IEEE Communications Surveys and Tutorials Home, IEEE, vol. 17, issue 3, pages 1634 - 1648, January 2015.
    DOI: 10.1109/COMST.2015.2389623 View at publisher
  • [Publication 6]: Teemu Savolainen, Jonne Soininen, Bilhanan Silverajan. IPv6 Node Addressing Strategies for IoT Topologies. IEEE Sensors Journal, IEEE, vol. 13, issue 10, pages 3511 - 3519, September 2013.
    DOI: 10.1109/JSEN.2013.2259691 View at publisher
Citation
Collections