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WCDMA R99版GTP协议导论 技术中心WCDMA组 杨海波一.概述GTP协议是GPRS隧道协议的简称与大多数隧道技术一样，GTP是一个高层协议，它位于TCP/IP或UDP/IP等路径协议之上，所以它对于路由器是透明的，提供的是主机之间的端到端通信，在TCP/IP协议栈中它甚至可以被理解成应用层协议与TCP或者UDP通过端口在IP上进行流复用类似，隧道通过隧道标志（TEID）在路径协议上进行复用这种复用包括不同用户、不同分组协议、不同QoS等级的复用GPRS网络中采用隧道协议的好处有二点：首先在SGSN和GGSN中可以省去不同的网络层协议转换的麻烦，使得SGSN和GGSN可以支持任何类型用户网络协议的传输；其次采用隧道协议有利于在公网中传输时采用网络安全技术(如数据完整性保护、数据加密等)另外，GTP在RNC和GSN中使用，对于MS和外部PDN中的主机是透明的 GTP协议主要应用于如下场合：（1） 用于骨干网的SGSN和GGSN之间的Gn接口，为MS和外部分组数据网传输用户数据包2） 用于SGSN和RNC之间的Iu-PS接口，用于传输MS和外部PDN的用户数据包3） 用于源SGSN和目的SGSN之间，用于inter-SGSN路由更新时，或者SRNS重定位时指向MS的未发送完的T-PDU的传输。

4） 用于不同PLMN的SGSN和GGSN之间的Gp接口 图1给出了使用GTP协议的GPRS体系结构框图： 图1.GPRS逻辑体系结构框图 GTP协议主要用于封装用户分组数据协议（PDP，例如IP、X.25、FR等），在基于IP的GPRS骨干网或者Iu接口上传输数据这种用于传输用户数据的隧道机制称为GTP-U，它与低层路径协议一起构成GTP的用户平面为了管理隧道，必须采用一些控制信息完成隧道的创建、维护、修改、删除等操作，他们构成隧道的信令协议称为GTP-C，它们与低层路径协议一起构成了隧道的信令平面需要强调的是在Iu接口上并不存在着专门的隧道管理协议GTP-C，而是把这部分功能同Iu接口上重定位SRNS请求、寻呼信息发送等管理信息合并成一个RANAP协议，负责Iu接口上所有的信令功能GTP-C和GTP-U具有类似的封装形式，区别主要在于隧道头中的消息类型(Message type)作为GTP的姐妹协议GTP,也具有与GTP类似的封装格式，此时区别在于GTP和GTP具有不同的payload Type值GTP是一个可选协议，主要用于分离的GSN和CGF(Charging Gateway Function)之间的CDR(Charging Details Record)传输。

图2给出了一个典型的GTP封装格式Data link header IP header TCP/UDP header GTP header T-PDU图2.一个典型的GTP封装格式图2中的路径协议可以是TCP/IP或者UDP/IP，究竟采用哪种协议与被隧道封装的协议包可靠性要求有关，采用TCP时可提供可靠的隧道协议包传输GTP只能在某个特定的端口上复用，该端口号对于TCP和UDP都是3386,是系统特别为GTP保留的二.GTP业务接入点（SAP）和原语GTP-U协议实体提供了一对GTP-U隧道端点之间的分组传输业务，GTP-U资源分配、释放和隧道建立、删除的控制通过控制平面实体调用GTP-U-CONTROL原语组实现，该原语组触发GTP-C和RANAP信令建立、修改和删除隧道用户平面可以通过GTP-U-UNIT-DATA原语组实现分组传输和接收图3给出了GTP-U-CONTROL-SAP和GTP-U-DATA SAP的示意图图3.GTP-U-CONTROL SAP和GTP-U-DATA SAP的示意图三.GTP信令消息GTP信令消息用于GTP隧道的创建、修改、删除、错误通知等等。

它们构成了GTP-C不同的GTP消息通过GTP header中的消息类型域(Message Type)相区别GTP信令消息分为以下几类：（一） 路径管理消息主要用于测试路径的活动性Echo Request每隔一定时间向另一个GSN或者RNC发送Echo Request询问路径的活动性Echo Response回声请求的响应同时在Echo Response中可以携带Restart Counter值，它可以和接收端保留的关于回声响应发送端的Restart Counter值进行比较，以确定回声响应发送端是否重启动Version Not Supported 仅包含GTP头，指示给定的UDP/IP地址上的GTP实体能够支持的最新的GTP版本二） 隧道管理消息主要用于PDP上下文以及与之相关的隧道的创建、更改、删除等操作Create PDP Context Request由SGSN向GGSN发起作为GPRS PDP上下文激活过程的一部分，所生成的隧道与SGSN和GGSN上的PDP上下文关联本信令消息应该完成如下工作：（1） 告诉GGSN由SGSN所选择的用户隧道和信令隧道的标志（TEID）2） 如果采用动态PDP地址，向GGSN请求动态分配的PDP地址。

3） 传输MS和SGSN之间协商的QoS值4） 传输Restart Counter值5） 传输由MS提供的APN或者签约APN或者SGSN选择的APN，以便于GGSN接入到不同的外部PDN6） 传输选择模式指示APN的种类7） 对于二级PDP上下文，SGSN将传输主PDP上下文的NSAPI和TFTCreate PDP上下文隐含地激活了指定的PDP上下文，并且通知GGSN该MS的存在性所以如果GGSN中该MS的MNRG标志置位应该被清除Create PDP Context Response由GGSN向SGSN发起作为Create PDP Context 请求的响应，当SGSN接收到肯定响应时，SGSN激活PDP上下文，可以在MS和外部PDN之间中继T-PDU本信令消息应该完成如下工作：（1） 给出对于Create PDP Context 请求的肯定或否定响应2） 告诉SGSN由GGSN选择的用户隧道和信令隧道的标志（TEID）3） 如果SGSN申请动态PDP地址，则送回该动态PDP地址4） 由GGSN建议的QoS值5） 发送Reordering Required指示SGSN和GGSN是否需要支持T-PDU的重排序。

6） 传输Restart Counter值7） 传输该PDP上下文的计费ID8） 传输SGSN的CDR应该发往的CGF IP地址Update PDP Context Request由SGSN向GGSN发送，主要用于GPRS Inter-SGSN路由更新过程或者PDP上下文修改过程或者由于负荷分担重分配上下文等等；该信令消息也可由GGSN发往SGSN本信令消息应该完成如下工作：（1） 告诉GGSN由SGSN选择的用户隧道和信令隧道的标志（TEID）2） 传输MS和SGSN之间协商的QoS值或者在PDP上下文修改过程中协商的新的QoS值3） 传输Restart Counter值Update PDP Context Response一般由GGSN发往SGSN作为对Update PDP Context Request的响应，也可以由SGSN发往GGSN该信令消息应该完成如下工作：（1） 给出肯定或者否定响应2） 告诉SGSN由GGSN选择的用户隧道和信令隧道的标志（TEID）3） 由GGSN建议的QoS值4） 传输Restart Counter值5） 传输该PDP上下文的计费ID6） 传输SGSN的CDR应该发往的CGF IP地址。

Delete PDP Context Request作为GPRS分离过程或者GPRS PDP上下文去激活过程的一部分Delete PDP Context Response删除PDP上下文请求的响应Create AA PDP Context Request与Create PDP Context Request基本相同，主要是不提供IMSI和MSISDN即可以不对用户进行认证Create AA PDP Context Response对于Create AA PDP Context Request的响应,与Create PDP Context Response基本相同Delete AA PDP Context Request请求删除AA PDP上下文Delete AA PDP Context Response对于删除AA PDP上下文请求的响应Error Indication如果对应于给定的G-PDU不存在PDP上下文或者移动管理上下文，将向对等GSN发送错误指示PDU Notification Request当GGSN从外部PDN接收到一个T-PDU并决定发往MS当前的SGSN时，由GGSN向SGSN发起本消息，以便由SGSN向MS请求激活指定的PDP上下文。

PDU Notification Response该消息由SGSN发往GGSN作为PDU通知请求的肯定或否定响应PDU Notification Reject Request对MS请求PDP上下文激活时得到否定回答，此时由SGSN向GGSN发起本信令PDU Notification Reject Response由GGSN发往SGSN作为PDU Notification Reject Request的肯定或否定响应三） 位置管理消息位置管理消息主要用来为网络请求的PDP上下文激活过程提供MS当前所在的SGSN，当GGSN有指向七号信令系统的接口时，该部分功能可由MAP进程提供，否则必须以GTP-MAP协议转换GSN为中介实现Send Routeing Information for GPRS Request向GTP-MAP协议转换GSN请求给定MS的当前SGSN地址Send Routing Information for GPRS Response对于Send Routeing Information for GPRS Request的肯定或否定响应，在肯定响应时给出MS的当前SGSN地址。

Failure Report Request在GGSN投递数据失败时，由GGSN发往GTP-MAP协议转换器要求在HLR中设置IMSI的MNRG标志Failure Report Response对于失败报告的响应Note MS GPRS Present RequestGTP-MAP协议转换GSN向GGSN发起关于MS的可达信息Note MS GPRS Present Response由GGSN发往GTP-MAP协议转换GSN，作为对Note MS GPRS Present 的响应四） 移动管理消息移动管理消息主要用于Inter-SGSN路由更新时，由新SGSN向旧SGSN请求与MS相关的用户数据Identification Request由新SGSN向旧SGSN询问给定MS的IMSI和认证矢量Identification Resp。