收稿日期: 200021127
GTP 协议的分析
顾 恺
(南京联创系统集成股份有限公司)
摘 要: 本文分析 GPR S 的 GSN 之间的 GT P 协议, 阐述 GT P 协议的含义及用法。
关键词: GPR S GT P 协议
一、引言
在 GPR S 系统的 GSN (GPR S Suppo rt N ode,
包括 SGSN 和 GGSN ) 之间采用 GT P (GPR S T un2
nel P ro toco l) 协议, GT P 在整个 GPR S 协议栈中起
着举足轻重的作用, GT P 协议承载在 TCP 或UD P
协议之上, 分为信令平面和传输平面, 其信令平面定
义了多种消息, 涉及到 GPR S 许多重要方面, 传输
平面则提供了GSN 之间数据包传送的隧道。另外以
GT P 为基础的 GT P’ 协议用于 GPR S 计费数据采
集和传输, 深入理解 GT P 协议是熟悉 GPR S 网络
所必须的。
二、GTP 包头
GT P 包头的格式如图 1 所示, V ersion 表示协
议版本; PT = 1 指示 GT P 协议, PT = 0 指示 GT P’
协议 (GPR S 计费采集协议) ; SNN 指示包头中是否
包含 SNDCP N - PDULL C N um ber;M essage T ype
字段指示消息类型, GT P 中涉及的消息及其对应的
消息类型在本文“信令平面”一节中介绍。L ength 字
段指示包的长度 (不含包头) ; Sequence N um ber 对
于信令消息而言是交互的标识, 对于 T - PDU 而言
是顺序号; SNDCP N - PDULL C N um ber 用于越
SGSN 切换时协调M S 与 SGSN 之间的数据传送;
F low L ab le 唯一标识一个 GT P 流; T ID 是隧道标
识, 由 IM S I 和N SA P I 两部分组成, 用于指明MM
(M ob ility M anagem en t) 和 PD P (Packet D ata P ro2
toco l)上下文。
图 1 GT P 包头格式
无论是信令平面还是传输平面都采用如图 1 所
示的 GT P 包头, 但是其中有些字段的含义和用法
存在一定的区别。
三、信令平面
承载 GT P 的协议 (UD P 或 TCP) 称为路径协
议 (Path P ro toco l) , 每个 GSN 对之间有多个路径,
每个路径上可以存在多个隧道, GT P 负责隧道的建
立、使用、管理和释放。信令平面主要包含路径管理、
隧道管理、位置管理、移动性管理四大类。
对于信令消息, GT P 包头中的字段设置如下:
· SNN 置为 0;
· SNDCP N 2PDULL C N um ber 不使用, 发端
将该字段置为 255, 收端忽略该字段;
· 对于一个路径或一个隧道上的信令, 其 re2
·93·《数据通信》 2001 年 第 1 期
quest 类消息的 Sequence N um ber 是唯一的, 相应
的 respon se 消息的 Sequence N um ber 从接收的 re2
quest 消息的该字段拷贝;
· 对于路径管理消息、位置管理消息、移动性管
理消息而言, T ID 置为 0; 对于隧道管理消息而言,
T ID 用于指出目的端GSN 的MM 和 PD P 上下文;
· 对于路径管理消息、位置管理消息而言,
F low L ab le 不使用而置为 0; 对于移动性管理消息、
隧道管理消息而言, F low L ab le 应该指出其试图操
作的 GT P 流, 例如在C reate PD P Con tex t R equest
消息中分配GT P 流的 F low L ab le, 在对应的C reate
PD P Con tex t R espon se 消息中应该包含该字段。
GPR S 信令消息格式与电信界其他信令定义方
式类似, 每条消息都包含若干个参数 ( Info rm at ion
E lem en t ) , 参数分为 TV ( T ype, V alue ) 和 TLV
(T ype, L ength, V alue) 两种类型, TV 参数的 T ype
字节的最高位为 0, TLV 参数的 T ype 字节的最高
位为 1。每个参数都具有唯一的 T ype 标识。
11 路径管理消息
路径管理是所有其它管理活动的基础, 只有确
保消息传送的通路处于可用状态, 消息才能被正确
发送与接收。具体的路径管理消息如下:
· Echo R equestöR espon se (类型码 1ö2) 消息
主要用于探测对端GSN 是否仍然处于激活状态, 路
径是否畅通;
·V ersion N o t suppo rted (类型码 3) 用于指示
对端版本不符, 同时指出本节点支持的版本。
21 隧道管理消息
隧道管理围绕 PD P 上下文展开, 是 GPR S 会话
过程的核心, 具体消息类型如下:
· C reate PD P Con tex t R equestöR espon se (类
型码 16ö17) 消息用于 PD P 上下文的建立请求和响
应, SGSN 向 GGSN 发请求消息, GGSN 向 SGSN 发
响应消息;
·U pdate PD P Con tex t R equestöR espon se (类
型码 18ö19) 消息用于 PD P 上下文的更新请求和响
应, 当 PD P 上下文的有关参数如Q oS 轮廓需要重新
协商时, 或者手机发生越 SGSN 切换时, SGSN 需要
向 GGSN 发送请求消息, GGSN 向 SGSN 发响应
消息;
· D elete PD P Con tex t R equestöR espon se (类
型码 20ö21)消息用于 PD P 上下文的删除请求和响
应, SGSN 或 GGSN 向对端发请求消息, 对端发响
应消息;
· C reate AA PD P Con tex t R equestöR espon se
(类型码 22ö23) 用于匿名接入情况下建立 PD P 上
下文的请求和响应;
·D elete AA PD P Con tex t R equestöR espon se
(类型码 24ö25) 消息用于匿名接入情况下 PD P 上
下文的删除请求和响应;
· E rro r Indica t ion (类型码 26)用于错误指示,
当 SGSN 收到 G- PDU 而相应的 PD P 上下文不存
在或未激活时, 当 GGSN 收到 G2PDU 而相应的
MM 上下文不存在或未激活时, SGSN 或 GGSN 向
对端发送 E rro r Indica t ion 消息;
· PDU N o tif ica t ion R equestöR espon se (类型
码 27ö28)用于当网络侧发起 PD P 上下文激活过程
时, 由 GGSN 向 SGSN 发请求消息, SGSN 向
GGSN 发响应消息;
· PDU N o tif ica t ion R eject R equestöR espon se
(类型码 29ö30) 当 PDU N o tif ica t ion R equestöR e2
spon se 消息交互完成后, 但无法激活 PD P 上下文
(如手机拒绝) , SGSN 向 GGSN 发 PDU N o tif ica2
t ion R eject R equest 消息, GGSN 发响应消息。
31 位置管理消息
SGSN 与HL R 之间存在Gr 接口, 采用M A P 信
令, 不涉及GT P 协议。在GGSN 与HL R 之间定义了
Gc 接口, Gc 接口采用M A P 信令。然而 GGSN 涉及
的位置管理与 SGSN 不同, 并非所有GGSN 均需要实
现M A P 协议, 另一种方法是设置 GT P 协议与M A P
协议转换的 GSN (可以认为是一种信令网关) , 这样
GGSN 就没有必要支持M A P 信令。但是GGSN 仍然
需要定义相应的GT P 域的位置管理消息。
· Send Rou teing Info rm at ion fo r GPR S R e2
questöR espon se (类型码 32ö33) 当网络侧发起 PD P
上下文激活过程时, GGSN 需要M S 对应的 SGSN
地址。GGSN 向信令网关GSN 发 Send Rou teing In2
fo rm at ion fo r GPR S R equest, 信令网关 GSN 会将
该消息转换为相应的M A P 信令与HL R 通信, 得到
查 询 结 果 后 发 Send Rou teing Info rm at ion fo r
GPR S R espon se 消息给 GGSN。
·04· 《数据通信》 2001 年 第 1 期
· Failu re R epo rt R equestöR espon se (类型码
34ö35) GGSN 向信令网关 GSN 发请求消息, 用于将
M N R G (M ob ile sta t ion N o t R eachab le fo r GPR S
flag)置位, 信令网关发响应消息。
·N o te M S GPR S P resen t R equestöR espon se
(类型码 36ö37) GGSN 向信令网关 GSN 发请求消
息,
通知
关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知
M S 又可以参加通信, 信令网关发响应消息。
41 移动性管理消息
有一部分移动性管理在 SGSN 之间发生, 这些
管理消息用 GT P 协议在承载, 这些移动性管理消
息如下:
· Iden t if ica t ion R equestöR espon se (类型码
48ö49) 当手机从附着状态转为分离状态, 随后移动
到新的 SGSN 区域, 而后又转入附着状态, 这时新
SGSN 会向老的 SGSN 发送 Iden t if ica t ion R equest
消息以索取 IM S I, 老的 SGSN 发响应消息。
· SGSN Con tex t R equestöR espon seöA c2
know ledge (类型码 50ö51ö52) 当手机发生越 SGSN
切换时, 新的 SGSN 会向老的 SGSN 索取 PD P 上下
文信息。新老 SGSN 之间会按照该 3- w ay 的消息
过程进行。
四、传输平面
传输平面用于传输T - PDU (T unneled PDU ) ,
其路径协议可以采用 TCP 或UD P, 当 GT P 承载面
向连接可靠性
要求
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高的用户协议 (如X. 25) 时, 路径
可选用 TCP; 当 GT P 承载无连接可靠性要求不高
的用户协议 (如 IP)时, 路径可选用UD P。
传输平面中 GT P 包头有关字段的说明:
· 如果 SNN 置为 1, 那么 GT P 报头中将包含
SNDCP N 2PDU N um ber 字段;
· T 2PDU 的消息类型是 255 (十进制) ;
· SNDCP N 2PDU N um ber: 当发生 SGSN 之
间切换时, 老的 SGSN 用该字段通知新 SGSN 关于
该 T 2PDU 的N 2PDU 的序号。如果 SNDCP 没有分
配N 2PDU 序号, 或者采用非确认LL C 工作模式,
则 SNN = 0, 而N 2PDU 序号置为 255。
对于传输平面, GT P 协议最常用于 SGSN 与
GGSN 之间。考虑到 SGSN 之间会发生切换, 老的
SGSN 可能会残存一部分数据尚未发送给手机; 而
此时手机已经完成了位置更新, 那么这部分残存数
据会通过新的 SGSN 发送到手机, 因此 SGSN 之间
也存在 GT P 传输平面。对于 GGSN 之间则不存在
传输平面, 它们之间的数据传送需经过 Gi 接口, 但
是这并不意味着 GGSN 之间必须通过外部数据网
作沟通。GGSN 之间可以采取直连或通过骨干网相
连, 只不过数据传送不在 GT P 协议之上进行而已。
五、结束语
从理论上说 GPR S 是一种通用分组接入方式,
其上可以承载各种用户协议, 这种通用性是通过隧
道封装技术实现的。GPR S 中涉及两种封装形式, 一
是位于M S 与 SGSN 之间的 SNDCP, 另一个是位于
GSN 之间的 GT P, 可以说 GT P 协议是 GPR S 网络
部分的核心协议。本文旨在阐述 GT P 协议的作用
和含义, 至于具体的消息与参数格式可参见 ET S I
的 GSM 09. 60 协议。■
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·14·《数据通信》 2001 年 第 1 期